JP2020109903A - アンテナ装置及び無線機器 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の周波数帯での無線通信を行うことが可能なアンテナ装置及び無線機器を提供すること。【解決手段】アンテナ装置Ａ１は、ＧＮＤ板１の内部に形成された開口部５１，５２と、開口部５１の外周辺の一つである外周辺Ｘ１４から外周辺Ｘ１２にかけて形成され、交流電力が供給される給電導体２１と、開口部５１の開口領域に形成された第１のスプリット部と、を有し、開口部５２の外周辺の一つである外周辺Ｘ２４から外周辺Ｘ２２にかけて形成され、給電導体２１と共通の交流電力が供給される給電導体２２と、開口部５２の開口領域に形成された第２のスプリット部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置及び無線機器に関し、例えば複数の周波数帯での無線通信を行うのに適したアンテナ装置及び無線機器に関する。

近年では、無線機器の小型化が進み、無線機器内部のプリント基板は高密度の実装状態となっている。そのため、無線機器に搭載されるアンテナには、配置の自由度を向上させるとともに、小型化を実現することが求められている。さらに近年では、無線機器に対し複数の異なる通信規格の無線通信を行うことが要求されてきている。それに伴い、無線機器に搭載されるアンテナには、複数の周波数帯（通信帯域）を用いて無線信号の送受信を行うことが求められている。換言すると、無線機器に搭載されるアンテナには、複数の周波数で動作することが求められている。

アンテナに関する技術は、例えば、特許文献１に開示されている。以下、図１２を用いて具体的に説明する。

図１２は、関連技術におけるアンテナ装置Ａ１０の構成例を示す概念図である。
図１２に示すように、アンテナ装置Ａ１０では、プリント基板等のＧＮＤ（Ｇｒｏｕｎｄ；アース）板１１の内部において、ＧＮＤ板１１の外周辺の何れにも接しないように矩形状の開口部１５が形成されている。また、開口部１５の開口領域（内部）には、並列スプリットリング共振器１４が形成されている。この並列スプリットリング共振器１４によって、スプリットリング共振器アンテナ（ＳＲＲアンテナ）が構成されている。

並列スプリットリング共振器１４では、開口部１５の開口領域において、開口部１５の一辺からそれに対向する他の一辺にかけてスプリット部１６が配置されている。また、開口部１５の開口領域には、スプリット部１６に平行に、開口部１５の一辺からそれに対向する他の一辺にかけて給電導体１２が形成されている。ここで、開口部１５の他の一辺（紙面の下側の辺）には、給電部１３が配置されている。そのため、並列スプリットリング共振器１４には、給電部１３からの交流電力が給電導体１２を介して給電される。

なお、スプリット部１６は、詳細は後述するが、開口部１５の開口領域に互いに対向するように配置された２本の導体と、これら２本の導体と開口部２の一辺及びそれに対向する他の一辺とをそれぞれ接続する２本の導体と、によって構成されている。そして、互いに対向するように配置された２本の導体によって、スプリット（又はスリット）が形成される。

図１３は、アンテナ装置Ａ１０に設けられた並列スプリットリング共振器１４の部分を拡大した拡大図である。図１３に示すように、開口部１５の開口領域に形成されたスプリット部１６は、第１のスプリット部導体１６ａ、第２のスプリット部導体１６ｂ、第３のスプリット部導体１６ｃ及び第４のスプリット部導体１６ｄによって構成されている。

第１のスプリット部導体１６ａ及び第２のスプリット部導体１６ｂは、開口部１５の開口領域の中央付近において互いに対向するようにして配置されている。第３のスプリット部導体１６ｃは、第１のスプリット部導体１６ａと、開口部１５の一辺（紙面の上側の辺）と、を接続するようにして配置されている。第４のスプリット部導体１６ｄは、第２のスプリット部導体１６ｂと、開口部１５の一辺に対向する他の一辺（紙面の下側の辺）と、を接続するようにして配置されている。なお、互いに対向するようにして配置された第１のスプリット部導体１６ａ及び第２のスプリット部導体１６ｂによって、スプリット部が形成される。

また、開口部１５の開口領域に形成された給電導体１２は、第３のスプリット部導体１６ｃ及び第４のスプリット部導体１６ｄに平行に、開口部１５の一辺からそれに対向する他の一辺にかけて配置されている。ここで、開口部１５の他の一辺（紙面の下側の辺）には、給電部１３が配置されている。そのため、並列スプリットリング共振器１４には、給電部１３からの交流電力が給電導体１２を介して給電される。

図１４は、アンテナ装置Ａ１０のＳＲＲアンテナの動作周波数における電流の流れを模式的に表した模式図である。図１４において、矢印付きの太い破線は、電流の流れを示している。

図１４に示すように、ＳＲＲアンテナを構成する並列スプリットリング共振器１４には、給電部５からの交流電力が給電されることよって、第１の電流Ｉ１及び第２の電流Ｉ２が流れる。具体的には、第１の電流Ｉ１は、給電導体１２、第３のスプリット部導体１６ｃ、第１のスプリット部導体１６ａ、第２のスプリット部導体１６ｂ、第４のスプリット部導体１６ｄ、及び、開口部１５の外周辺の一部、からなるループ状の第１の経路を流れる。ここで、開口部１５の外周辺の一部とは、開口部１５の外周辺のうち給電導体１２と同じ開口領域側に位置する外周辺の一部、のことである。第２の電流Ｉ２は、第３のスプリット部導体１６ｃ、第１のスプリット部導体１６ａ、第２のスプリット部導体１６ｂ、第４のスプリット部導体１６ｄ、及び、開口部１５の外周辺の他の一部、からなるループ状の第２の経路を流れる。ここで、開口部１５の外周辺の他の一部とは、開口部１５の外周辺のうち給電導体１２とはスプリット部１６を挟んで反対側に位置する外周辺の一部、のことである。そして、並列スプリットリング共振器１４は、第１の経路を流れる第１の電流Ｉ１と第２の経路を流れる第２の電流Ｉ２とを波源として電磁波を放射することになる。

図１５は、並列スプリットリング共振器１４の等価回路を示す回路図である。
図１５に示すように、並列スプリットリング共振器１４の等価回路は、第１のコイル部分Ｌ１と、第２のコイル部分Ｌ２と、コンデンサ部分Ｃと、を備える。なお、第１のコイル部分Ｌ１は、第１の電流Ｉ１が流れる第１の経路を等価的に表したものである。第２のコイル部分Ｌ２は、第２の電流Ｉ２が流れる第２の経路を等価的に表したものである。コンデンサ部分Ｃは、第１のスプリット部導体１６ａ及び第２のスプリット部導体１６ｂによって形成されたスプリットを等価的に表したものである。並列スプリットリング共振器１４の等価回路は、第１のコイル部分Ｌ１、第２のコイル部分Ｌ２、及び、コンデンサ部分Ｃによって、並列接続された２つの直列共振回路からなる共振器を構成している。この共振器の共振周波数によって、アンテナ装置Ａ１０のＳＲＲアンテナの動作周波数が決定される。つまり、アンテナ装置Ａ１０のＳＲＲアンテナは、この共振器の共振周波数と同じ周波数の電磁波を放射することになる。

図１６は、アンテナ装置Ａ１０のＳＲＲアンテナのインピーダンス特性の一例を示すスミスチャートである。また、図１７は、アンテナ装置Ａ１０のＳＲＲアンテナのリターンロス特性の一例を示す図である。なお、図１６及び図１７は、同じ測定結果をそれぞれ異なる図表で表したものである。

図１６に示すスミスチャートでは、周波数に対するインピーダンスの軌跡が太線で示されている。この太線が示すインピーダンスの軌跡のうち、スミスチャートの中心に最接近する点または中心を通る水平線と交差する点が、並列スプリットリング共振器１４の共振周波数、即ち、ＳＲＲアンテナの動作周波数におけるインピーダンスを示している。図１６に示すように、アンテナ装置Ａ１０（ＳＲＲアンテナ）は、共振周波数におけるインピーダンスが、アンテナの基準抵抗値５０Ωにかなり近づいた特性を有していることが分かる。

また、図１７に示すリターンロス特性図では、共振周波数におけるインピーダンスがアンテナの基準抵抗値５０Ωに近くなるほど、共振周波数におけるリターンロスの値が小さくなっている。つまり、図１６のスミスチャートにおいて、共振周波数におけるインピーダンスの軌跡が中心に近くなるほど、図１７のリターンロス特性図において、リターンロスの値が小さくなり、リターンロスの値が小さくなるほど、アンテナ特性が良好になる。

なお、図１７のリターンロス特性図において、リターンロスの値が谷になる部分に当たる周波数を、アンテナの共振周波数と呼び、アンテナとして動作している周波数（動作周波数）を示している。アンテナとして良好に動作するためには、一般的に、アンテナが動作する周波数において、リターンロスの値が−５ｄＢ以下であることが望ましいとされている。図１７のリターンロス特性図に矢印で示すように、アンテナ装置Ａ１０（ＳＲＲアンテナ）は、共振周波数（即ち、アンテナの動作周波数）において、リターンロスの値が−５ｄＢよりも遥かに小さい値になっており、良好なアンテナとして動作することが分かる。

特開２０１８−１２９５９５号公報

前述したように、近年では、無線機器に対し複数の異なる通信規格の無線通信を行うことが要求されてきている。それに伴い、無線機器に搭載されるアンテナには、複数の周波数帯（通信帯域）を用いて無線信号を送受信することが求められている。換言すると、無線機器に搭載されるアンテナには、複数の周波数で動作することが求められている。

しかしながら、特許文献１のアンテナ装置は、単一の周波数帯を用いて無線通信を行うことを想定しており、複数の周波数帯を用いて無線通信を行うことができないという問題があった。

本開示の目的は、上述した課題を解決するアンテナ装置及び無線機器を提供することを目的とする。

一実施の形態によれば、アンテナ装置は、
第１の並列スプリットリング共振器と、
第２の並列スプリットリング共振器と、を備え、
前記第１の並列スプリットリング共振器は、
アース板の内部に形成された第１の開口部と、
前記第１の開口部の開口領域において、前記第１の開口部の外周辺の一つである第１外周辺からそれに対向する第２外周辺にかけて形成され、前記第１外周辺側から交流電力が給電される第１の給電導体と、
前記第１の開口部の開口領域に形成された第１のスプリット部と、を有し、
前記第２の並列スプリットリング共振器は、
前記アース板の内部に形成された第２の開口部と、
前記第２の開口部の開口領域において、前記第２の開口部の外周辺の一つである第３外周辺からそれに対向する第４外周辺にかけて形成され、前記第３外周辺側から前記交流電力が給電される第２の給電導体と、
前記第２の開口部の開口領域に形成された第２のスプリット部と、を有し、
前記第１のスプリット部は、
前記第１の開口部の外周辺の一部と前記第１の給電導体とによって構成される第１の電流経路の一部に対向配置された第１のスプリット部導体と、
前記第１のスプリット部導体と、前記第１の電流経路の他の一部と、を接続する第２のスプリット部導体と、を有し、
前記第２のスプリット部は、
前記第２の開口部の外周辺の一部と前記第２の給電導体とによって構成される第２の電流経路の一部に対向配置された第３のスプリット部導体と、
前記第３のスプリット部導体と、前記第２の電流経路の他の一部と、を接続する第４のスプリット部導体と、を有する。

前記一実施の形態によれば、複数の周波数帯での無線通信を行うことが可能なアンテナ装置及び無線機器を提供することができる。

実施の形態１に係るアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 図１に示すアンテナ装置に設けられた２つの並列スプリットリング共振器の部分を拡大した拡大図である。 図１に示すアンテナ装置のＳＲＲアンテナの動作周波数における電流の流れを模式的に表した模式図である。 図１に示すアンテナ装置に設けられた２つの並列スプリットリング共振器の等価回路を示す回路図である。 図１に示すアンテナ装置のＳＲＲアンテナのインピーダンス特性の一例を示すスミスチャートである。 図１に示すアンテナ装置のＳＲＲアンテナのリターンロス特性の一例を示す特性図である。 実施の形態２に係るアンテナ装置に設けられた２つの並列スプリットリング共振器の部分を拡大した拡大図である。 図７に示すアンテナ装置のＳＲＲアンテナの動作周波数における電流の流れを模式的に表した模式図である。 図７に示すアンテナ装置に設けられた２つの並列スプリットリング共振器の等価回路を示す回路図である。 図７に示すアンテナ装置のＳＲＲアンテナのインピーダンス特性の一例を示すスミスチャートである。 図７に示すアンテナ装置のＳＲＲアンテナのリターンロス特性の一例を示す特性図である。 関連技術におけるアンテナ装置の構成例を示す概念図である。 図１２に示すアンテナ装置に設けられた並列スプリットリング共振器の部分を拡大した拡大図である。 図１２に示すアンテナ装置のＳＲＲアンテナの動作周波数における電流の流れを模式的に表した模式図である。 図１２に示すアンテナ装置に設けられた並列スプリットリング共振器の等価回路を示す回路図である。 図１２に示すアンテナ装置のＳＲＲアンテナのインピーダンス特性の一例を示すスミスチャートである。 図１２に示すアンテナ装置のＳＲＲアンテナのリターンロス特性の一例を示す特性図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。なお、図面は簡略的なものであるから、この図面の記載を根拠として実施の形態の技術的範囲を狭く解釈してはならない。また、同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明する。ただし、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、応用例、詳細説明、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（動作ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るアンテナ装置Ａ１の構成例を示す概念図である。
図１に示すように、アンテナ装置Ａ１では、ＧＮＤ板１の内部において、ＧＮＤ板１の外周辺の何れにも接しないように矩形状の第１の開口部５１及び第２の開口部５２が隣接して形成されている。また、第１の開口部５１の開口領域には、第１の並列スプリットリング共振器４１が形成され、第２の開口部５２の開口領域には、第２の並列スプリットリング共振器４２が形成されている。これら第１の並列スプリットリング共振器４１及び第２の並列スプリットリング共振器４２によって、スプリットリング共振器アンテナ（ＳＲＲアンテナ）が構成されている。

以下では、第１の開口部５１の外周辺のうち、第２の開口部５２に最も近い位置に配置された一辺を符号Ｘ１３で表し、外周辺Ｘ１３に対向する他の一辺（第２の開口部５２から最も離れた辺）を符号Ｘ１１で表す。また、外周辺Ｘ１１，Ｘ１３と直交する残りの２辺のうち給電部３が配置される側の一辺を符号Ｘ１４で表し、外周辺Ｘ１４に対向する他の一辺を符号Ｘ１２で表す。

同様にして、第２の開口部５２の外周辺のうち、第１の開口部５２に最も近い位置に配置された一辺を符号Ｘ２３で表し、外周辺Ｘ１３に対向する他の一辺（第１の開口部５１から最も離れた辺）を符号Ｘ２１で表す。また、外周辺Ｘ２１，Ｘ２３と直交する残りの２辺のうち給電部３が配置される側の一辺を符号Ｘ２４で表し、外周辺Ｘ２４に対向する他の一辺を符号Ｘ２４で表す。

第１の並列スプリットリング共振器４１では、第１の開口部５１の開口領域において、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１１からそれに対向する外周辺Ｘ１３に向けて突出するようにして第１のスプリット部６１が配置されている。また、第１の開口部５１の開口領域のうち、第１のスプリット部６１と第１の開口部５１の外周辺Ｘ１３との間の開口領域には、給電導体２の一部が分岐して形成された第１の給電導体２１が配置されている。具体的には、第１の給電導体２１は、当該開口領域において、第１の開口部５１の２辺Ｘ１１，Ｘ１３に直交する外周辺Ｘ１２からそれに対向する外周辺Ｘ１４にかけて配置されている。

第２の並列スプリットリング共振器４２では、第２の開口部５２の開口領域において、第２の開口部５２の外周辺Ｘ２１からそれに対向する外周辺Ｘ２３に向けて突出するようにして第２のスプリット部６２が配置されている。また、第２の開口部５２の開口領域のうち、第２のスプリット部６２と第２の開口部５２の外周辺Ｘ２３との間の開口領域には、給電導体２の他の一部が分岐して形成された第２の給電導体２２が配置されている。具体的には、第２の給電導体２２は、当該開口領域において、第２の開口部５２の２辺Ｘ２１，Ｘ２３に直交する外周辺Ｘ２２からそれに対向する外周辺Ｘ２４にかけて配置されている。

第１の給電導体２１及び第２の給電導体２２は、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１４及び第２の開口部５２の外周辺Ｘ２４側において合流し、その合流先には、給電部３が配置されている。そのため、第１の並列スプリットリング共振器４１及び第２の並列スプリットリング共振器４２には、給電部３からの交流電力が給電導体２を介して給電される。

図２は、アンテナ装置Ａ１に設けられた第１の並列スプリットリング共振器４１及び第２の並列スプリットリング共振器４２の部分を拡大した拡大図である。

図２に示すように、第１の開口部５１の開口領域に形成された第１のスプリット部６１は、第１のスプリット部導体６１ａ及び第２のスプリット部導体６１ｂによって構成されている。第１のスプリット部導体６１ａは、第１の開口部５１の開口領域の中央付近に配置されている。第２のスプリット部導体６１ｂは、第１のスプリット部導体６１ａと、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１１と、を接続するようにして配置されている。

また、第１の開口部５１の開口領域に形成された第１の給電導体２１は、第１のスプリット部６１と第１の開口部５１の外周辺Ｘ１３との間の開口領域において、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１２からそれに対向する外周辺Ｘ１４にかけて配置されている。なお、第１のスプリット部導体６１ａと第１の給電導体２１とは、互いに対向配置されており、スプリット（又はスリット）を形成している。

同様に、第２の開口部５２の開口領域に形成された第２のスプリット部６２は、第３のスプリット部導体６２ａ及び第４のスプリット部導体６２ｂによって構成されている。第３のスプリット部導体６２ａは、第２の開口部５２の開口領域の中央付近に配置されている。第４のスプリット部導体６２ｂは、第３のスプリット部導体６２ａと、第２の開口部５２の外周辺Ｘ２１と、を接続するようにして配置されている。

また、第２の開口部５２の開口領域に形成された第２の給電導体２２は、第２のスプリット部６２と第２の開口部５２の外周辺Ｘ２３との間の開口領域において、第２の開口部５２の外周辺Ｘ２２からそれに対向する外周辺Ｘ２４にかけて配置されている。なお、第３のスプリット部導体６２ａと第２の給電導体２２とは、互いに対向配置されており、スプリットを形成している。

ここで、第１の給電導体２１及び第２の給電導体２２は、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１４及び第２の開口部５２の外周辺Ｘ２４側において合流し、その合流先には、給電部３が配置されている。そのため、第１の並列スプリットリング共振器４１及び第２の並列スプリットリング共振器４２には、給電部３からの交流電力が給電導体２を介して給電される。

図３は、アンテナ装置Ａ１のＳＲＲアンテナの動作周波数における電流の流れを模式的に表した模式図である。図３において、矢印付きの太い一点鎖線は、第１の動作周波数における電流の流れを示し、矢印付きの太い点線は、第２の動作周波数における電流の流れを示している。

図３に示すように、ＳＲＲアンテナの一部を構成する第１の並列スプリットリング共振器４１には、給電部３からの交流電流が給電されることによって、電流Ｉ１１，Ｉ１２が流れる。電流Ｉ１１は、第１の給電導体２１の一部、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１４及び外周辺Ｘ１１の一部、からなるループ状の経路を流れる。電流Ｉ１２は、第１の給電導体２１の他の一部、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１２及び外周辺Ｘ１１の他の一部、からなるループ状の経路を流れる。そして、第１の並列スプリットリング共振器４１は、電流Ｉ１１，Ｉ１２を波源として第１の動作周波数の電磁波を放射することになる。

同様に、ＳＲＲアンテナの他の一部を構成する第２の並列スプリットリング共振器４２には、給電部３からの交流電流が給電されることによって、電流Ｉ２１，Ｉ２２が流れる。電流Ｉ２１は、第２の給電導体２２の一部、第２の開口部５２の外周辺Ｘ２４及び外周辺Ｘ２１の一部、からなるループ状の経路を流れる。電流Ｉ２２は、第２の給電導体２２の他の一部、第２の開口部５２の外周辺Ｘ２２及び外周辺Ｘ２１の他の一部、からなるループ状の経路を流れる。そして、第２の並列スプリットリング共振器４２は、電流Ｉ２１，Ｉ２２を波源として第２の動作周波数の電磁波を放射することになる。

図４は、第１の並列スプリットリング共振器４１及び第２の並列スプリットリング共振器４２の等価回路を示す回路図である。図４に示す等価回路は、コイル部分Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２と、コンデンサ部分Ｃ１１，Ｃ２１と、を備える。

なお、コイル部分Ｌ１１は、電流Ｉ１１が流れる経路を等価的に表したものである。コイル部分Ｌ１２は、電流Ｉ１２が流れる経路を等価的に表したものである。コンデンサ部分Ｃ１１は、第１のスプリット部導体６１ａ及び第１の給電導体２１によって形成されたスプリットを等価的に表したものである。また、コイル部分Ｌ２１は、電流Ｉ２１が流れる経路を等価的に表したものである。コイル部分Ｌ２２は、電流Ｉ２２が流れる経路を等価的に表したものである。コンデンサ部分Ｃ２１は、第３のスプリット部導体６２ａ及び第２の給電導体２２によって形成されたスプリットを等価的に表したものである。

ここで、コイル部分Ｌ１１，Ｌ１２及びコンデンサ部分Ｃ１１によって、並列接続された２つの直列共振回路からなる第１の共振器が構成されている。この第１の共振器の共振周波数によって、アンテナ装置Ａ１のＳＲＲアンテナの第１の動作周波数が決定される。また、コイル部分Ｌ２１，Ｌ２２及びコンデンサ部分Ｃ２１によって、並列接続された２つの直列共振回路からなる第２の共振器が構成されている。この第２の共振器の共振周波数によって、アンテナ装置Ａ１のＳＲＲアンテナの第２の動作周波数が決定される。つまり、アンテナ装置Ａ１のＳＲＲアンテナは、第１の共振器及び第２の共振器のそれぞれの共振周波数と同じ第１及び第２の動作周波数の電磁波を放射することが可能である。

なお、第１の開口部５１の大きさを変えて、電流Ｉ１１，Ｉ１２のそれぞれが流れる経路の長さを変えることにより、等価的に表されるコイル部分Ｌ１１，Ｌ１２の一方又は両方のインダクタンスを変化させることができる。それにより、第１の共振器の共振周波数（即ち、ＳＲＲアンテナの第１の動作周波数）を所望の周波数に調整することが可能である。同様に、第２の開口部５２の大きさを変えて、電流Ｉ２１，Ｉ２２のそれぞれが流れる経路の長さを変えることにより、等価的に表されるコイル部分Ｌ２１，Ｌ２２の一方又は両方のインダクタンスを変化させることができる。それにより、第２の共振器の共振周波数（即ち、ＳＲＲアンテナの第２の動作周波数）を所望の周波数に調整することが可能である。

また、第１のスプリット部導体６１ａに対向する辺の幅（第１の給電導体２１に平行な辺の長さ）を変えることで、第１のスプリット部導体６１ａ及び第１の給電導体２１からなるスプリットを等価的に表すコンデンサ部Ｃ１１の容量値を変化させることができる。それにより、第１の共振器の共振周波数（即ち、ＳＲＲアンテナの第１の動作周波数）を所望の周波数に調整することが可能である。同様に、第３のスプリット部導体６２ａに対向する辺の幅（第２の給電導体２２に平行な辺の長さ）を変えることで、第３のスプリット部導体６２ａ及び第２の給電導体２２からなるスプリットを等価的に表すコンデンサ部Ｃ２１の容量値を変化させることができる。それにより、第２の共振器の共振周波数（即ち、ＳＲＲアンテナの第１の動作周波数）を所望の周波数に調整することが可能である。

また、第１のスプリット部導体６１ａと第１の給電導体２１との間隔を変えることで、第１のスプリット部導体６１ａ及び第１の給電導体２１からなるスプリットを等価的に表したコンデンサ部Ｃ１１の容量値を変化させることができる。それにより、第１の共振器の共振周波数（即ち、ＳＲＲアンテナの第１の動作周波数）を所望の周波数に調整することが可能である。同様に、第３のスプリット部導体６２ａと第２の給電導体２２との間隔を変えることで、第３のスプリット部導体６２ａ及び第２の給電導体２２からなるスプリットを等価的に表したコンデンサ部Ｃ２１の容量値を変化させることができる。それにより、第２の共振器の共振周波数（即ち、ＳＲＲアンテナの第２の動作周波数）を所望の周波数に調整することが可能である。

また、第１の給電導体２１、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１２の一部、外周辺Ｘ１３、外周辺Ｘ１４の一部、からなるループ状の経路（即ち、電流Ｉ１１，Ｉ１２の何れもが流れない経路）は、等価的に、給電導体２を短絡することになる。この経路は、ＳＲＲアンテナの第１の動作周波数におけるインピーダンスの軌跡を基準抵抗値５０Ωに近づけるためのインピーダンス整合素子の働きをしている。同様に、第２の給電導体２２、第２の開口部５２の外周辺Ｘ２２の一部、外周辺Ｘ２３、外周辺Ｘ２４の一部、からなるループ状の経路（即ち、電流Ｉ２１，Ｉ２２の何れもが流れない経路）は、等価的に、給電導体２を短絡することになる。この経路は、ＳＲＲアンテナの第２の動作周波数におけるインピーダンスの軌跡を基準抵抗値５０Ωに近づけるためのインピーダンス整合素子の働きをしている。

図５は、アンテナ装置Ａ１のＳＲＲアンテナのインピーダンス特性の一例を示すスミスチャートである。また、図６は、アンテナ装置Ａ１のＳＲＲアンテナのリターンロス特性の一例を示す図である。なお、図５及び図６は、同じ測定結果をそれぞれ異なる図表で表したものである。

図５に示すスミスチャートでは、周波数に対するインピーダンスの軌跡が太線で示されている。この太線が示す軌跡のうちスミスチャートの中心に最接近する２点又は中心を通る水平線と交差する２点が、並列スプリットリング共振器４１，４２のそれぞれの共振周波数、即ち、ＳＲＲアンテナの第１及び第２の動作周波数におけるインピーダンスを示している。図５に示すように、アンテナ装置Ａ１（ＳＲＲアンテナ）は、共振周波数におけるインピーダンスが、アンテナの基準抵抗値５０Ωにかなり近づいた特性を有していることが分かる。

また、図６に示すリターンロス特性図では、共振周波数におけるインピーダンスがアンテナの基準抵抗値５０Ωに近くなるほど、共振周波数におけるリターンロスの値が小さくなっている。つまり、図５のスミスチャートにおいて、共振周波数におけるインピーダンスの軌跡が中心に近くなるほど、図６のリターンロス特性図において、リターンロスの値が小さくなり、リターンロスの値が小さくなるほど、アンテナ特性が良好になる。

なお、図６のリターンロス特性図において、リターンロスの値が谷になる部分に当たる周波数を、アンテナの共振周波数と呼び、アンテナとして動作している周波数（第１及び第２の動作周波数）を示している。アンテナとして良好に動作するためには、一般的に、アンテナが動作する周波数において、リターンロスの値が−５ｄＢ以下であることが望ましいとされている。図６のリターンロス特性図に矢印で示すように、アンテナ装置Ａ１（ＳＲＲアンテナ）は、共振周波数（即ち、第１及び第２の動作周波数）において、リターンロスの値が−５ｄＢよりも遙かに小さい値になっており、良好なアンテナとして動作することが分かる。

このように、実施の形態１に係るアンテナ装置Ａ１は、ＧＮＤ板１の内部に複数の並列スプリットリング共振器を形成することによって、ＳＲＲアンテナを構成している。それにより、アンテナ装置Ａ１は、アンテナ装置Ａ１０の場合と同様にＧＮＤ板１の自由な領域にＳＲＲアンテナを配置することができ、かつ、小型化を実現することができる。さらに、アンテナ装置Ａ１は、アンテナ装置Ａ１０の場合と異なり、複数の周波数帯（通信帯域）での無線信号の送受信を行うことができる。換言すると、アンテナ装置Ａ１は、複数の周波数で動作することができる。なお、複数の動作周波数は、それぞれ個別に調整可能である。その結果、例えば、アンテナ装置Ａ１を搭載した無線機器は、小型化を実現することができるとともに、複数の通信規格の無線通信を行うことができる。

＜実施の形態２＞
続いて、実施の形態２に係るアンテナ装置Ａ２について説明する。アンテナ装置Ａ２では、アンテナ装置Ａ１の場合と比較して、第１の並列スプリットリング共振器４１に設けられた第１スプリット部と、第２の並列スプリットリング共振器４２の設けられた第２のスプリット部の構造が異なる。

具体的には、アンテナ装置Ａ２では、アンテナ装置Ａ１の場合と比較して、第１のスプリット部６１の代わりに第１のスプリット部７１が設けられ、第２のスプリット部６２の代わりに第２のスプリット部７２が設けられている。

図７は、アンテナ装置Ａ２に設けられた第１の並列スプリットリング共振器４１及び第２の並列スプリットリング共振器４２の部分を拡大した拡大図である。

図７に示すように、第１のスプリット部７１は、第１の開口部５１の開口領域において、第１の給電導体２１に平行に、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１２からそれに対向する外周辺Ｘ１４にかけて形成されている。具体的には、第１の開口部５１の開口領域に形成された第１のスプリット部７１は、第１のスプリット部導体７１ａ、第２のスプリット部導体７１ｂ、第５のスプリット部導体７１ｃ及び第６のスプリット部導体７１ｄによって構成されている。第１のスプリット部導体７１ａ及び第５のスプリット部導体７１ｃは、第１の開口部５１において互いに対向するようにして配置されている。第２のスプリット部導体７１ｂは、第１のスプリット部導体７１ａと、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１２と、を接続するようにして配置されている。第６のスプリット部導体７１ｄは、第５のスプリット部導体７１ｃと第１の開口部５１の外周辺Ｘ１４と、を接続するようにして配置されている。なお、互いに対向するようにして配置された第１のスプリット部導体７１ａ及び第５のスプリット部導体７１ｃによって、スプリットが形成される。

同様に、第２のスプリット部７２は、第２の開口部５２の開口領域において、第２の給電導体２２に平行に、第２の開口部５２の外周辺Ｘ２２からそれに対向する外周辺Ｘ２４にかけて形成されている。具体的には、第２の開口部５２の開口領域に形成された第２のスプリット部７２は、第３のスプリット部導体７２ａ、第４のスプリット部導体７２ｂ、第７のスプリット部導体７２ｃ及び第８のスプリット部導体７２ｄによって構成されている。第３のスプリット部導体７２ａ及び第７のスプリット部導体７２ｃは、第２の開口部５２において互いに対向するようにして配置されている。第４のスプリット部導体７２ｂは、第３のスプリット部導体７２ａと、第２の開口部５２の外周辺Ｘ２２と、を接続するようにして配置されている。第８のスプリット部導体７２ｄは、第７のスプリット部導体７２ｃと第２の開口部５２の外周辺Ｘ２４と、を接続するようにして配置されている。なお、互いに対向するようにして配置された第３のスプリット部導体７２ａ及び第７のスプリット部導体７２ｃによって、スプリットが形成される。

アンテナ装置Ａ２のその他の構造については、アンテナ装置Ａ１の場合と同様であるため、その説明を省略する。

図７は、アンテナ装置Ａ２のＳＲＲアンテナの動作周波数における電流の流れを模式的に表した模式図である。図７において、矢印付きの太い一点鎖線は、第１の動作周波数における電流の流れを示し、矢印付きの太い点線は、第２の動作周波数における電流の流れを示している。

図７に示すように、ＳＲＲアンテナの一部を構成する第１の並列スプリットリング共振器４１には、給電部３からの交流電流が給電されることによって、電流Ｉ１１，Ｉ１２が流れる。電流Ｉ１１は、第１のスプリット部導体７１ａ、第２のスプリット部導体７１ｂ、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１２の一部、外周辺Ｘ１１、外周辺Ｘ１４の一部、第６のスプリット部導体７１ｄ及び第５のスプリット部導体７１ｃ、からなるループ状の経路を流れる。電流Ｉ１２は、第１のスプリット部導体７１ａ、第２のスプリット部導体７１ｂ、第１の開口部５１の外周辺Ｘ１２の他の一部、外周辺Ｘ１３、外周辺Ｘ１４の他の一部、第６のスプリット部導体７１ｄ及び第５のスプリット部導体７１ｃのループ状の経路を流れる。そして、第１の並列スプリットリング共振器４１は、電流Ｉ１１，Ｉ１２を波源として第１の動作周波数の電磁波を放射することになる。

同様に、ＳＲＲアンテナの他の一部を構成する第２の並列スプリットリング共振器４２には、給電部３からの交流電流が給電されることによって、電流Ｉ２１，Ｉ２２が流れる。電流Ｉ２１は、第３のスプリット部導体７２ａ、第４のスプリット部導体７２ｂ、第２の開口部５２の外周辺Ｘ２２の一部、外周辺Ｘ２１、外周辺Ｘ２４の一部、第８のスプリット部導体７２ｄ及び第７のスプリット部導体７２ｃ、からなるループ状の経路を流れる。電流Ｉ２２は、第３のスプリット部導体７２ａ、第４のスプリット部導体７２ｂ、第２の開口部５２の外周辺Ｘ２２の他の一部、外周辺Ｘ２３、外周辺Ｘ２４の他の一部、第８のスプリット部導体７２ｄ及び第７のスプリット部導体７２ｃのループ状の経路を流れる。そして、第２の並列スプリットリング共振器４２は、電流Ｉ２１，Ｉ２２を波源として第２の動作周波数の電磁波を放射することになる。

図８は、アンテナ装置Ａ２に設けられた第１の並列スプリットリング共振器４１及び第２の並列スプリットリング共振器４２の等価回路を示す回路図である。図８に示す等価回路は、図４に示す等価回路と同じ回路構成を示している。

図９は、アンテナ装置Ａ２のＳＲＲアンテナのインピーダンス特性の一例を示すスミスチャートである。また、図１０は、アンテナ装置Ａ２のＳＲＲアンテナのリターンロス特性の一例を示す図である。図９及び図１０については、基本的には、図５及び図６の内容と同様であるため、その説明を省略する。

このように、実施の形態２に係るアンテナ装置Ａ２は、アンテナ装置Ａ１の場合と同様に、ＧＮＤ板１の内部に複数の並列スプリットリング共振器を形成することによって、ＳＲＲアンテナを構成している。それにより、アンテナ装置Ａ２は、アンテナ装置Ａ１の場合と同等程度の効果を奏することができる。その結果、例えば、アンテナ装置Ａ２を搭載した無線機器は、小型化を実現することができるとともに、複数の通信規格の無線通信を行うことができる。

以上のように、上記実施の形態１，２に係るアンテナ装置は、ＧＮＤ板１の内部に複数の並列スプリットリング共振器を形成することによって、ＳＲＲアンテナを構成している。それにより、上記実施の形態１，２に係るアンテナ装置は、ＧＮＤ板１の自由な領域にＳＲＲアンテナを配置することができ、かつ、小型化を実現することができる。さらに、上記実施の形態１，２に係るアンテナ装置は、複数の周波数帯（通信帯域）での無線信号の送受信を行うことができる。換言すると、上記実施の形態１，２に係るアンテナ装置は、複数の周波数で動作することができる。なお、複数の動作周波数は、それぞれ個別に調整可能である。その結果、このようなアンテナ装置を搭載した無線機器は、小型化を実現することができるとともに、複数の通信規格の無線通信を行うことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１ ＧＮＤ板
２ 給電導体
３ 給電部
１１ ＧＮＤ板
１２ 給電導体
１３ 給電部
１４ 並列スプリットリング共振器
１５ 開口部
１６ スプリット部導体
１６ａ 第１のスプリット部導体
１６ｂ 第２のスプリット部導体
１６ｃ 第３のスプリット部導体
１６ｄ 第４のスプリット部導体
２１ 第１の給電導体
２２ 第２の給電導体
４１ 第１の並列スプリットリング共振器
４２ 第２の並列スプリットリング共振器
５１ 第１の開口部
５２ 第２の開口部
６１ 第１のスプリット部導体
６２ 第２のスプリット部導体
６１ａ 第１のスプリット部導体
６１ｂ 第２のスプリット部導体
６２ａ 第３のスプリット部導体
６２ｂ 第４のスプリット部導体
７１ 第１のスプリット部導体
７２ 第２のスプリット部導体
７１ａ 第１のスプリット部導体
７１ｂ 第２のスプリット部導体
７１ｃ 第５のスプリット部導体
７１ｄ 第６のスプリット部導体
７２ａ 第３のスプリット部導体
７２ｂ 第４のスプリット部導体
７２ｃ 第７のスプリット部導体
７２ｄ 第８のスプリット部導体
Ａ１ アンテナ装置
Ａ２ アンテナ装置
Ａ１０ アンテナ装置

Claims (10)

1. 第１の並列スプリットリング共振器と、
   第２の並列スプリットリング共振器と、を備え、
   前記第１の並列スプリットリング共振器は、
   アース板の内部に形成された第１の開口部と、
   前記第１の開口部の開口領域において、前記第１の開口部の外周辺の一つである第１外周辺からそれに対向する第２外周辺にかけて形成され、前記第１外周辺側から交流電力が給電される第１の給電導体と、
   前記第１の開口部の開口領域に形成された第１のスプリット部と、を有し、
   前記第２の並列スプリットリング共振器は、
   前記アース板の内部に形成された第２の開口部と、
   前記第２の開口部の開口領域において、前記第２の開口部の外周辺の一つである第３外周辺からそれに対向する第４外周辺にかけて形成され、前記第３外周辺側から前記交流電力が給電される第２の給電導体と、
   前記第２の開口部の開口領域に形成された第２のスプリット部と、を有し、
   前記第１のスプリット部は、
   前記第１の開口部の外周辺の一部と前記第１の給電導体とによって構成される第１の電流経路の一部に対向配置された第１のスプリット部導体と、
   前記第１のスプリット部導体と、前記第１の電流経路の他の一部と、を接続する第２のスプリット部導体と、を有し、
   前記第２のスプリット部は、
   前記第２の開口部の外周辺の一部と前記第２の給電導体とによって構成される第２の電流経路の一部に対向配置された第３のスプリット部導体と、
   前記第３のスプリット部導体と、前記第２の電流経路の他の一部と、を接続する第４のスプリット部導体と、を有する、
   アンテナ装置。
2. 前記第１のスプリット部導体は、前記第１の開口部の開口領域において、前記第１の給電導体と対向配置され、
   前記第３のスプリット部導体は、前記第２の開口部の開口領域において、前記第２の給電導体と対向配置されている、
   請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１のスプリット部導体は、前記第１の給電導体と対向する辺の幅が第１の所定の幅になるように調整され、
   前記第３のスプリット部導体は、前記第２の給電導体と対向する辺の幅が第２の所定の幅になるように調整されている、
   請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１のスプリット部導体及び前記第１の給電導体は、第１の所定の間隔を空けるように調整され、
   前記第３のスプリット部導体及び前記第２の給電導体は、第２の所定の間隔を空けるように調整されている、
   請求項２又は３に記載のアンテナ装置。
5. 前記第１のスプリット部は、
   前記第１のスプリット部導体と対向配置された第５のスプリット部導体と、
   前記第５のスプリット部導体と、前記第１の電流経路と、を接続するように配置された第６のスプリット部導体と、を有し、
   前記第２のスプリット部は、
   前記第３のスプリット部導体と対向配置された第７のスプリット部導体と、
   前記第７のスプリット部導体と、前記第２の電流経路と、を接続するように配置された第８のスプリット部導体と、を有する、
   請求項１に記載のアンテナ装置。
6. 前記第１のスプリット部導体及び前記第５のスプリット部導体は、それぞれ対向する辺の幅が第１の所定の幅になるように調整され、
   前記第３のスプリット部導体及び前記第７のスプリット部導体は、それぞれ対向する辺の幅が第２の所定の幅になるように調整されている、
   請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記第１のスプリット部導体及び前記第５のスプリット部導体は、第１の所定の間隔を空けるように調整され、
   前記第３のスプリット部導体及び前記第７のスプリット部導体は、第２の所定の間隔を空けるように調整されている、
   請求項５又は６に記載のアンテナ装置。
8. 前記第１の電流経路は、第１の所定の長さになるように調整され、
   前記第２の電流経路は、前記第１の長さとは異なる第２の所定の長さになるように調整されている、
   請求項１〜７の何れか一項に記載のアンテナ装置。
9. 前記第１の開口部の開口領域のうち、前記第１の電流経路に囲まれる開口領域とは異なる開口領域を囲む第３の経路は、第３の所定の長さになるように調整され、
   前記第２の開口部の開口領域のうち、前記第２の電流経路に囲まれる開口領域とは異なる開口領域を囲む第４の経路は、第４の所定の長さになるように調整されている、
   請求項１〜８の何れか一項に記載のアンテナ装置。
10. 請求項１〜９の何れか一項に記載のアンテナ装置を備えた無線機器。

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