JP2023048294A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複共振化に伴い、所望の周波数帯以外のアンテナ特性に対する影響を抑制しつつ所望の周波数帯の性能を調整することができるアンテナ装置を提供すること。【解決手段】 基板本体２と、グランドパターンＧ０と、第１エレメント３及び第２エレメント４とを備え、グランドパターンが、グランド主面部Ｇ１と、グランド接続部Ｇ２とを有し、第１エレメントが、給電点に接続された第１延在部Ｅ１と、第２延在部Ｅ２と、第３延在部Ｅ３とを有し、第２エレメントが、第４延在部Ｅ４と、第５延在部Ｅ５と、第６延在部Ｅ６とを有し、グランド接続部が、第１延在部に対向して配され第１延在部に向けて凸状に突出した凸型ＧＮＤ部Ｇ３と、第６延在部に対向して配されグランド主面部から凸型ＧＮＤ部まで延在する中間接続部Ｇ４とを有している。【選択図】図１

Description

本発明は、複数共振化が可能なアンテナ装置に関する。

近年、通信機器において、複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能で、用途や機器毎に応じたアンテナ性能を安価かつ容易に確保できるアンテナ装置が開発されている。
従来、例えば特許文献１に記載のアンテナ装置は、基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン及び複数のエレメントを備えている。

このようなアンテナ装置では、各エレメント間やグランドパターンとの間の各浮遊容量（線間容量）を効果的に利用することで、複共振化させるものである。
特に、特許文献１に記載のアンテナ装置は、広いグランドパターンがアンテナエレメントに沿って対向配置されていなくても共振周波数の調整や小型化が可能であると共に、回路のメイン基板とは別に設けても良好なアンテナ性能を実現することができるものである。

特開２０１９－２２１４４号公報

しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、上記従来のアンテナ装置では、複共振化（マルチバンド化）と共に、アンテナ性能（入力特性，放射効率，放射パターン，最大利得など）が高性能化されているが、一部の周波数帯において最大利得が＋３ｄＢｉを超えてしまう場合がある。例えば、上記従来のアンテナ装置において、６００～８００ＭＨｚ程度の低周波から４～６ＧＨｚ程度の高周波までを、同一基板内で設計しようとした場合、高周波側の周波数帯で最大利得が＋４～５ｄＢｉとなってしまい、＋３ｄＢｉを超えてしまうことが多く見受けられる。
現在、日本の電波法において、セルラー帯と呼ばれるスマートフォンに代表される周波数帯の通信網を使用するためのアンテナ性能について、最大利得が＋３ｄＢｉ以下という規格がある。このため、最大利得を下げる調整を行うため、上記従来のアンテナ装置において周波数全体の利得を落とす調整を行うと、低周波も劣化してしまう不都合があった。また、所望の周波数帯の最大利得のみ劣化するように調整しようとしても、所望の周波数帯以外が逆に上がってしまう問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複共振化に伴い、所望の周波数帯以外のアンテナ特性に対する影響を抑制しつつ所望の周波数帯の性能を調整することができるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るアンテナ装置は、長方形状で絶縁性の基板本体と、前記基板本体に金属箔でパターン形成されグランドに接続されるグランドパターンと、前記基板本体に金属箔でパターン形成され給電点と接続された第１エレメント及び第２エレメントとを備え、前記グランドパターンが、前記給電点から離間して前記基板本体の一端側に形成されたグランド主面部と、前記グランド主面部から前記基板本体の他端側に向けて延在し前記給電点の近傍まで配されたグランド接続部とを有し、前記給電点が、前記基板本体の一端から他端に延在する両側辺のうち一方の側辺との間に前記グランド接続部を配して前記一方の側辺側に配され、前記第１エレメントが、前記グランド接続部の先端側に対向して配され前記給電点に接続され前記グランド接続部に沿って延在する第１延在部と、前記第１延在部の前記基板本体の他端側の端部から前記基板本体の他方の側辺に向けて延在する第２延在部と、前記第２延在部の先端から前記基板本体の他端側に向けて延在する第３延在部とを有し、前記第２エレメントが、前記第１延在部の前記基板本体の一端側の端部から前記基板本体の他方の側辺に向けて延在する第４延在部と、前記第４延在部の先端から前記基板本体の一端側に向けて延在する第５延在部と、前記第１延在部の前記基板本体の一端側の端部に受動素子を介して接続され前記基板本体の一端側に向けて延在する第６延在部とを有し、前記グランド接続部が、前記第１延在部に対向して配され前記第１延在部に向けて凸状に突出した凸型ＧＮＤ部と、前記第６延在部に対向して配され前記グランド主面部から前記凸型ＧＮＤ部まで延在する中間接続部とを有していることを特徴とする。

このアンテナ装置では、グランド接続部が、第１延在部に対向して配され第１延在部に向けて凸状に突出した凸型ＧＮＤ部と、第６延在部に対向して配されグランド主面部から凸型ＧＮＤ部まで延在する中間接続部とを有しているので、凹凸があるグランド接続部により、凸型ＧＮＤ部と第１延在部との間に生じる浮遊容量と、中間接続部と第６延在部との間に生じる浮遊容量とが発生する。また、グランド接続部の対向側にあると共に給電された側のパターンである第１延在部及び第６延在部が、それぞれ上記浮遊容量を発生させて最大利得調整部となる。さらに、受動素子の選択により、第１延在部と第６延在部との間の高周波電流の流れをコントロールでき、共振周波数，インピーダンス及び最大利得の調整を行うことができる。
なお、最大利得調整部である第１延在部は、全ての共振周波数に対して共通となるため、どれかの周波数の高性能化（高利得、広帯域化）のために設計してしまうと、それ以外の周波数帯での性能が良くなり過ぎてしまう場合がある。例えば、限られた基板サイズ及びグランドサイズに対して、各共振周波数の波長を考えると、低周波側の性能に合わせた設計を行うと、高周波側の性能も良くなってしまう可能性が高い。また、単純に第１延在部のサイズを小さくする又は形状を変更するだけでは、低周波側の性能は改善せず、全体的な性能劣化に繋がって所望の周波数帯だけの改善、劣化等の調整を行うことができない。しかしながら、本発明では、第１延在部と第６延在部とを分断することで、凸型ＧＮＤ部の調整が効果的になると共に、受動素子の設定に応じて、所望の周波数帯において性能を調整することが可能になる。
したがって、これらの浮遊容量及び受動素子を、所定の周波数に合わせて調整，選定することで、各周波数に合わせたインピーダンス調整が可能になり、所望の周波数帯以外のアンテナ特性に対する影響を抑制しつつ所望の周波数帯の性能を調整することができる。

第２の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記第６延在部が、前記第１延在部に一対の前記受動素子を介して接続され、一対の前記受動素子が、前記第６延在部の幅方向に間隔を空けて並列に並んで接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、一対の受動素子が、第６延在部の幅方向に間隔を空けて並列に並んで接続されているので、一対の受動素子の選択により、第１延在部と第６延在部との間の高周波電流の流れをよりコントロールでき、共振周波数，インピーダンス及び最大利得の調整を行うことができる。

第３の発明に係るアンテナ装置は、第１又は２の発明において、前記グランド主面部が、前記第５延在部の先端に対向した位置から前記第５延在部の先端に向けて延在する第７延在部と、前記第７延在部の基端又は途中に接続された受動素子とを有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、グランド主面部が、第５延在部の先端に対向した位置から第５延在部の先端に向けて延在する第７延在部と、第７延在部の基端又は途中に接続された受動素子とを有しているので、少なくとも第７延在部と第５延在部との間の浮遊容量と、第５延在部と第６延在部との間の浮遊容量に影響を与えると共に、受動素子の定数選定に応じて第７延在部に対するインピーダンス調整及び周波数調整を行うことができる。また、第７延在部による共振周波数の発生及び設計が可能であり、低周波数への設計時はインダクタを、また高周波数への設計時はコンデンサを受動素子とすることで、フレキシブルな調整が可能になる。

第４の発明に係るアンテナ装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記中間接続部が、前記第６延在部に対向して配され前記第６延在部に向けて凸状に突出した中間凸部を有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、中間接続部が、第６延在部に対向して配され第６延在部に向けて凸状に突出した中間凸部を有しているので、中間凸部と第６延在部との間に浮遊容量が発生し、複合的な周波数設計及びインピーダンス調整が可能になる。

第５の発明に係るアンテナ装置は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記グランド接続部が、前記凸型ＧＮＤ部よりも先端側に前記第１延在部に対向して配され前記凸型ＧＮＤ部よりも前記第１延在部から離間した先端側凹部を有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、グランド接続部が、凸型ＧＮＤ部よりも先端側に第１延在部に対向して配され凸型ＧＮＤ部よりも第１延在部から離間した先端側凹部を有しているので、先端側凹部と第１延在部との間に浮遊容量が発生して容量結合すると共に、反対側である第６延在部側の受動素子等によるインピーダンス変化がないため、主に凸型ＧＮＤ部と第１延在部とで生じる共振周波数に対する周波数設計及びインピーダンス調整に対して自由度のある設計が可能になる。

第６の発明に係るアンテナ装置は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記第２延在部及び前記第４延在部が、それぞれ受動素子を介して前記第１延在部に接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第２延在部及び第４延在部が、それぞれ受動素子を介して第１延在部に接続されているので、第２延在部と第４延在部との間の浮遊容量が、最大利得調整部である第１延在部内での調整ではなく、第１エレメントと第２エレメントとの間の浮遊容量となって変化させることができる。

第７の発明に係るアンテナ装置は、第１から第６の発明のいずれかにおいて、前記第１エレメントが、前記第３延在部の先端部から前記基板本体の一方の側辺側に折り返して前記第３延在部に沿って前記第１延在部に向けて延在する第８延在部を有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第１エレメントが、第３延在部の先端部から基板本体の一方の側辺側に折り返して第３延在部に沿って第１延在部に向けて延在する第８延在部を有しているので、第８延在部と第３延在部との間に浮遊容量と、第８延在部と第１延在部との間に浮遊容量とが発生し、各共振周波数に対する周波数及びインピーダンスを調整することができる。

第８の発明に係るアンテナ装置は、第１から第７の発明のいずれかにおいて、前記第６延在部が、前記第１延在部に接続された第６基端部と、前記第６基端部に受動素子を介して接続され前記第６基端部よりも幅が狭い第６先端部とを有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第６延在部が、第１延在部に接続された第６基端部と、第６基端部に受動素子を介して接続され第６基端部よりも幅が狭い第６先端部とを有しているので、第６基端部と第５延在部との間と、第６先端部と第５延在部との間と、第６基端部と中間接続部との間と、第６先端部と中間接続部との間とにそれぞれ浮遊容量を発生させることができ、これら浮遊容量の設定に応じて、各共振周波数の周波数及びインピーダンスの調整が可能になる。

第９の発明に係るアンテナ装置は、第１から第８の発明のいずれかにおいて、前記第１エレメントの途中に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第１エレメントの途中に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子によってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になり、複共振化の調整が容易になると共に小型化とアンテナ特性の向上とを図ることができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置によれば、グランド接続部が、第１延在部に対向して配され第１延在部に向けて凸状に突出した凸型ＧＮＤ部と、第６延在部に対向して配されグランド主面部から凸型ＧＮＤ部まで延在する中間接続部とを有しているので、凹凸があるグランド接続部及び第６延在部により発生した浮遊容量を、所定の周波数に合わせて調整，選定することで、各周波数に合わせたインピーダンス調整が可能になり、所望の周波数帯以外のアンテナ特性に対する影響を抑制しつつ所望の周波数帯の性能を調整することができる。
したがって、本発明のアンテナ装置は、多様な用途や機器に対応した複共振化が容易に可能になると共に、電波法等の規制に柔軟に対応したアンテナ性能を得ることができる。

本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態において、各エレメントの位置関係を示す平面図である。 第１実施形態において、各共振周波数に寄与する主な領域を示す配線図である。 第１実施形態において、アンテナ装置で生じる浮遊容量を示す配線図である。 第１実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、正面図（ｃ）及び底面図（ｄ）である。 第１実施形態において、アンテナ装置の等価回路を示す図である。 第１実施形態において、アンテナ装置のＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を示すグラフである。 第１実施形態において、アンテナ装置の放射効率を示すグラフである。 第１実施形態において、本発明及び従来のアンテナ装置の最大利得を比較したグラフである。 第１実施形態において、第４及び第５受動素子の組み合わせを変えた場合の放射効率を比較したグラフである。 第１実施形態において、第５受動素子の抵抗値を変えた場合の放射効率を比較したグラフである。 第１実施形態において、第７受動素子を実装した場合と未実装の場合との放射効率を比較したグラフである。 本発明に係るアンテナ装置の第２及び第３実施形態において、要部を示す拡大平面図である。 本発明に係るアンテナ装置の第４及び第５実施形態において、要部を示す拡大平面図である。

以下、本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態を、図１から図１１を参照しながら説明する。

本実施形態におけるアンテナ装置１は、図１及び図２に示すように、長方形状で絶縁性の基板本体２と、基板本体２に銅箔等の金属箔でパターン形成されグランドＧＮＤに接続されるグランドパターンＧ０と、基板本体２に銅箔等の金属箔でパターン形成され給電点ＦＰと接続された第１エレメント３及び第２エレメント４とを備えている。
上記グランドパターンＧ０が、給電点ＦＰから離間して基板本体２の一端側に形成されたグランド主面部Ｇ１と、グランド主面部Ｇ１から基板本体２の他端側に向けて延在し給電点ＦＰの近傍まで配されたグランド接続部Ｇ２とを有している。

上記給電点ＦＰは、基板本体２の一端から他端に延在する両側辺のうち一方の側辺２ａとの間にグランド接続部Ｇ２を配して一方の側辺２ａ側に配されている。
上記第１エレメント３は、グランド接続部Ｇ２の先端側に対向して配され給電点ＦＰに接続されグランド接続部Ｇ２に沿って延在する第１延在部Ｅ１と、第１延在部Ｅ１の基板本体２の他端側の端部から基板本体２の他方の側辺２ｂに向けて延在する第２延在部Ｅ２と、第２延在部Ｅ２の先端から基板本体２の他端側に向けて延在する第３延在部Ｅ３とを有している。

上記第２エレメント４は、第１延在部Ｅ１の基板本体２の一端側の端部から基板本体２の他方の側辺２ｂに向けて延在する第４延在部Ｅ４と、第４延在部Ｅ４の先端から基板本体２の一端側に向けて延在する第５延在部Ｅ５と、第１延在部Ｅ１の基板本体２の一端側の端部に第４受動素子Ｐ４及び第５受動素子Ｐ５を介して接続され基板本体２の一端側に向けて延在する第６延在部Ｅ６とを有している。

上記グランド接続部Ｇ２は、第１延在部Ｅ１に対向して配され第１延在部Ｅ１に向けて凸状に突出した凸型ＧＮＤ部Ｇ３と、第６延在部Ｅ６に対向して配されグランド主面部Ｇ１から凸型ＧＮＤ部Ｇ３まで延在する中間接続部Ｇ４とを有している。
上記第６延在部Ｅ６は、基端が第１延在部Ｅ１に一対の第４受動素子Ｐ４及び第５受動素子Ｐ５を介して接続されている。
一対の第４受動素子Ｐ４及び第５受動素子Ｐ５は、第６延在部Ｅ６の幅方向に間隔を空けて並列に並んで接続されている。

上記グランド主面部Ｇ１は、第５延在部Ｅ５の先端に対向した位置から第５延在部Ｅ５の先端に向けて延在する第７延在部Ｅ７と、第７延在部Ｅ７の基端又は途中に接続された第７受動素子Ｐ７とを有している。
上記第１エレメント３は、第３延在部Ｅ３の先端部から基板本体２の一方の側辺２ａ側に折り返して第３延在部Ｅ３に沿って第１延在部Ｅ１に向けて延在する第８延在部Ｅ８を有している。
上記第６延在部Ｅ６は、第１延在部Ｅ１に接続された第６基端部Ｅ６ａと、第６基端部Ｅ６ａに第６受動素子Ｐ６を介して接続され第６基端部Ｅ６ａよりも幅が狭い第６先端部Ｅ６ｂとを有している。
上記第６基端部Ｅ６ａは、第１延在部Ｅ１と同じ幅で形成されている。なお、第１延在部Ｅ１は、第８延在部Ｅ８や第５延在部Ｅ５よりも幅広に形成されている。

上記第１エレメント３の途中には、誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが接続されている。
本実施形態では、第３延在部Ｅ３の先端に基端が接続され基板本体２の他端側の短辺に沿って延在するようにアンテナ素子ＡＴが設置され、アンテナ素子ＡＴの先端に第８延在部Ｅ８の基端が接続されている。すなわち、アンテナ素子ＡＴは、第８延在部Ｅ８の一部として機能し、第３延在部Ｅ３とアンテナ素子ＡＴを含む第８延在部Ｅ８とでコ字状のエレメントのパターンが形成されている。

第３延在部Ｅ３には、途中に第１受動素子Ｐ１が接続されている。
また、第５延在部Ｅ５には、途中に第３受動素子Ｐ３が接続されている。
さらに、第１延在部Ｅ１とグランド接続部Ｇ２の先端とは、第２受動素子Ｐ２で接続されている。
なお、第２受動素子Ｐ２は、給電点ＦＰよりも基板本体２の他端側に設置される。

基板本体２は、帯状に延在する細板形状の一般的なプリント基板であって、本実施形態では、ガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板を採用している。
また、本実施形態の各受動素子は、例えばインダクタ、コンデンサ、抵抗又はジャンパー線が採用される。

上記給電点ＦＰは、同軸ケーブル等の給電手段を介して別のメイン基板等に設けられた高周波回路（図示略）の給電点に接続される。この給電手段としては、同軸ケーブル、レセプタクル等のコネクタ、接点が板バネ形状を有する接続構造、接点がピンプローブ形状またはピン形状を有する接続構造、ハンダ付け用のランドを用いた接続構造等の種々の構造が採用可能である。
例えば、給電手段として同軸ケーブルを採用する場合、凸型ＧＮＤ部Ｇ３に同軸ケーブルのグランド線が接続されると共に、同軸ケーブルの芯線が給電点ＦＰに接続される。

上記アンテナ素子ＡＴは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図４に示すように、セラミックス等の誘電体１２１の表面にＡｇ等の導体パターン１２２が形成されたチップアンテナである。
このアンテナ素子ＡＴは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン等が異なる素子を選択しても構わない。また、所望の周波数によっては、アンテナ素子ＡＴに使用している誘電体１２１を、磁性体、若しくは誘電体と磁性体とを混合した複合材料としても構わない。

本実施形態のアンテナ装置１では、以下のように浮遊容量が発生する。
すなわち、図３に示すように、第８延在部Ｅ８と第３延在部Ｅ３との間の浮遊容量Ｃａと、第８延在部Ｅ８と第１延在部Ｅ１との間の浮遊容量Ｃｂと、第２延在部Ｅ２と第４延在部Ｅ４との間の浮遊容量Ｃｃと、第１延在部Ｅ１と凸型ＧＮＤ部Ｇ３との間の浮遊容量Ｃｄと、第５延在部Ｅ５と第７延在部Ｅ７との間の浮遊容量Ｃｅと、第６基端部Ｅ６ａと中間接続部Ｇ４との間の浮遊容量Ｃｆと、第５延在部Ｅ５と第１延在部Ｅ１との間の浮遊容量Ｃｇと、第５延在部Ｅ５と第６基端部Ｅ６ａとの間の浮遊容量Ｃｈと、第５延在部Ｅ５と第６先端部Ｅ６ｂとの間の浮遊容量Ｃｉと、第６先端部Ｅ６ｂと中間接続部Ｇ４との間の浮遊容量Ｃｊとが発生可能である。
また、本実施形態のアンテナ装置１は、図５に示すような等価回路となる。

次に、本実施形態のアンテナ装置における各共振周波数について、図６を参照して説明する。

本実施形態のアンテナ装置１では、図６に示すように、周波数の低い方から、第１の共振周波数ｆ１、第２の共振周波数ｆ２、第３の共振周波数ｆ３、第４の共振周波数ｆ４及び第５の共振周波数ｆ５の順に５つの周波数帯に複共振化される。
なお、この測定においては、各受動素子は以下のものを用いた。
第１受動素子Ｐ１：Ｌ＝１０ｎＨのインダクタ
第２受動素子Ｐ２：未実装
第３受動素子Ｐ３：Ｌ＝１．２ｎＨのインダクタ
第４受動素子Ｐ４：未実装
第５受動素子Ｐ５：Ｒ＝１０Ωの抵抗
第６受動素子Ｐ６：Ｌ＝２．４ｎＨのインダクタ
第７受動素子Ｐ７：Ｌ＝１．２ｎＨのインダクタ

「第１の共振周波数ｆ１について」
上記第１の共振周波数ｆ１の周波数は、アンテナ素子ＡＴ、第３延在部Ｅ３、第８延在部Ｅ８、第１延在部Ｅ１、凸型ＧＮＤ部Ｇ３、第７受動素子Ｐ７、第７延在部Ｅ７により設定および調整することができる。
また、第１の共振周波数ｆ１のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第１受動素子Ｐ１の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように第１の共振周波数ｆ１は、主に図２中の破線Ａ１の部分で調整される。

「第２の共振周波数ｆ２について」
上記第２の共振周波数ｆ２の周波数は、第５延在部Ｅ５、第１延在部Ｅ１、凸型ＧＮＤ部Ｇ３、第７受動素子Ｐ７、第７延在部Ｅ７により設定および調整することができる。
また、第２の共振周波数ｆ２のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第３受動素子Ｐ３の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように第２の共振周波数ｆ２は、主に図２中の点線Ａ２の部分で調整される。

「第３の共振周波数ｆ３について」
上記第３の共振周波数ｆ３の周波数は、第６延在部Ｅ６、第１延在部Ｅ１、凸型ＧＮＤ部Ｇ３、第７延在部Ｅ７により設定および調整することができる。
また、第３の共振周波数ｆ３のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊの各浮遊容量及び第４受動素子Ｐ４，第５受動素子Ｐ５の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第６受動素子Ｐ６の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように第３の共振周波数ｆ３は、主に図２中の一点鎖線Ａ３の部分で調整される。

「第４の共振周波数ｆ４について」
上記第４の共振周波数ｆ４の周波数は、第１延在部Ｅ１、第６基端部Ｅ６ａ、凸型ＧＮＤ部Ｇ３により設定および調整することができる。
また、第４の共振周波数ｆ４のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈの各浮遊容量及び第４受動素子Ｐ４，第５受動素子Ｐ５の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第４受動素子Ｐ４，第５受動素子Ｐ５によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように第４の共振周波数ｆ４は、主に図２中の二点鎖線Ａ４の部分で調整される。

「第５の共振周波数ｆ５について」
上記第５の共振周波数ｆ５の周波数は、第１延在部Ｅ１の給電点ＦＰ側、凸型ＧＮＤ部Ｇ３により設定および調整することができる。
また、第５の共振周波数ｆ５のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｂ，Ｃｄの各浮遊容量の設定で行うことができる。
このように第５の共振周波数ｆ５は、主に図２中の破線Ａ５の部分で調整される。

なお、各共振周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆ４及びｆ５における最終的なインピーダンス調整は、第２受動素子Ｐ２の選択によりグランドパターンＧ０側に流れる高周波電流の流れをコントロールすることで、フレキシブルに行うことが可能である。

上記設定のアンテナ装置１では、ＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を示した図６からわかるように、ヘキサバンドに対しても良好なＶＳＷＲ特性が得られている。
また、上記設定のアンテナ装置１による放射効率特性を図７に示す。この図からわかるように、ヘキサバンドに対しても良好な放射効率が得られている。
さらに、上記設定のアンテナ装置１による最大利得特性を図８に示す。なお、比較のため、特許文献１に記載の従来のアンテナ装置（図中「本発明：無（実施前）と記載」）による最大利得特性も合わせて図８に示す。この図からわかるように、本実施形態のアンテナ装置１（図中「本発明：有（実施後）と記載」）では、所望の周波数帯のみを調整して、最大利得が±３ｄＢｉの範囲内を実現している。

次に、第４受動素子Ｐ４と第５受動素子Ｐ５との組み合わせを変えた場合の放射効率特性を図９に示す。
この図からわかるように、第４受動素子Ｐ４を未実装とし、第５受動素子Ｐ５を０Ωの抵抗とした場合（図中「受動素子４：未実装／５：０Ω抵抗」と記載）に対し、第５受動素子Ｐ５を未実装とし、第４受動素子Ｐ４を０Ωの抵抗とした場合（図中「受動素子４：０Ω抵抗／５：未実装」と記載）は、２５００ＭＨｚ近辺の周波数が高い方へ周波数シフトし、放射効率を含めた調整と共に、５９００ＭＨｚ帯の放射効率を低下させる効果が得られている。
また、第４受動素子Ｐ４及び第５受動素子Ｐ５をどちらも０Ω抵抗とした場合（図中「受動素子４：０Ω抵抗／５：０Ω抵抗」と記載）は、２５００ＭＨｚ近辺の周波数がさらに高い方へ周波数シフトすると共に、５９００ＭＨｚの放射効率を改善させる効果が得られている。

次に、第５受動素子Ｐ５の抵抗を変えた場合の放射効率特性を図１０に示す。
この図からわかるように、第５受動素子Ｐ５を０Ωの抵抗とした場合（図中「受動素子５：０Ω」と記載）に対して、第５受動素子Ｐ５を１０Ωの抵抗とした場合（図中「受動素子５：１０Ω」と記載）は、２０００～３３００ＭＨｚ、５０００～５５００ＭＨｚ帯といった特定の周波数帯の放射効率を劣化させる効果が得られている。

次に、第７受動素子Ｐ７を未実装又はインダクタに変えた場合の放射効率特性を図１１に示す。
この図からわかるように、第７受動素子Ｐ７を未実装とした場合（図中「受動素子７：未実施実装」と記載）に対して、第７受動素子Ｐ７を１．２ｎＨのインダクタとした場合（図中「受動素子７：１．２ｎＨ実装」と記載）は、２５００ＭＨｚ前後や、３７００～４５００ＭＨｚ、５２００～５５００ＭＨｚ帯といった特定の周波数帯の放射効率を劣化させる効果が得られている。

このように本実施形態のアンテナ装置１では、グランド接続部Ｇ２が、第１延在部Ｅ１に対向して配され第１延在部Ｅ１に向けて凸状に突出した凸型ＧＮＤ部Ｇ３と、第６延在部Ｅ６に対向して配されグランド主面部Ｇ１から凸型ＧＮＤ部Ｇ３まで延在する中間接続部Ｇ４とを有しているので、凹凸があるグランド接続部Ｇ２により、凸型ＧＮＤ部Ｇ３と第１延在部Ｅ１との間に生じる浮遊容量Ｃｄと、中間接続部Ｇ４と第６延在部Ｅ６との間に生じる浮遊容量Ｃｆ，Ｃｊとが発生する。

また、グランド接続部Ｇ２の対向側にあると共に給電された側のパターンである第１延在部Ｅ１及び第６延在部Ｅ６が、それぞれ上記浮遊容量を発生させて最大利得調整部となる。さらに、第４受動素子及び第５受動素子Ｐ５の選択により、第１延在部Ｅ１と第６延在部Ｅ６との間の高周波電流の流れをコントロールでき、共振周波数，インピーダンス及び最大利得の調整を行うことができる。
したがって、これらの浮遊容量及び受動素子を、所定の周波数に合わせて調整，選定することで、各周波数に合わせたインピーダンス調整が可能になり、所望の周波数帯以外のアンテナ特性に対する影響を抑制しつつ所望の周波数帯の性能を調整することができる。

また、一対の第４受動素子及び第５受動素子Ｐ５が、第６延在部Ｅ６の幅方向に間隔を空けて並列に並んで接続されているので、一対の第４受動素子及び第５受動素子Ｐ５の選択により、第１延在部Ｅ１と第６延在部Ｅ６との間の高周波電流の流れをよりコントロールでき、共振周波数，インピーダンス及び最大利得の調整を行うことができる。
また、グランド主面部Ｇ１が、第５延在部Ｅ５の先端に対向した位置から第５延在部Ｅ５の先端に向けて延在する第７延在部Ｅ７と、第７延在部Ｅ７の基端又は途中に接続された第７受動素子Ｐ７とを有しているので、少なくとも第７延在部Ｅ７と第５延在部Ｅ５との間の浮遊容量Ｃｅと、第５延在部Ｅ５と第６延在部Ｅ６との間の浮遊容量Ｃｉに影響を与えると共に、第７受動素子Ｐ７の定数選定に応じて第７延在部に対するインピーダンス調整及び周波数調整を行うことができる。また、第７延在部Ｅ７による共振周波数の発生及び設計が可能であり、低周波数への設計時はインダクタを、また高周波数への設計時はコンデンサを第７受動素子Ｐ７とすることで、フレキシブルな調整が可能になる。

また、第１エレメント３が、第３延在部Ｅ３の先端部から基板本体２の一方の側辺２ａ側に折り返して第３延在部Ｅ３に沿って第１延在部Ｅ１に向けて延在する第８延在部Ｅ８を有しているので、第８延在部Ｅ８と第３延在部Ｅ３との間に浮遊容量Ｃａと、第８延在部Ｅ８と第１延在部Ｅ１との間に浮遊容量Ｃｂとが発生し、各共振周波数に対する周波数及びインピーダンスを調整することができる。
さらに、第１エレメント３の途中に誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが接続されているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子ＡＴによってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になり、複共振化の調整が容易になると共に小型化とアンテナ特性の向上とを図ることができる。

次に、本発明に係るアンテナ装置の第２から第５実施形態について、図１２及び図１３を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、グランド接続部Ｇ２の先端側に凸型ＧＮＤ部Ｇ３だけが形成されているのに対し、第２実施形態のアンテナ装置２１では、図１２の（ａ）に示すように、グランド接続部Ｇ２２の中間接続部Ｇ４が、第６延在部Ｅ６に対向して配され第６延在部Ｅ６に向けて凸状に突出した中間凸部Ｇ５を有している点である。

すなわち、第２実施形態のグランドパターンＧ０は、凸型ＧＮＤ部Ｇ３からグランド主面部Ｇ１側に離間した位置で、第６先端部Ｅ６ｂに対向して中間接続部Ｇ４から突出した中間凸部Ｇ５を有している。
この中間凸部Ｇ５により、中間凸部Ｇ５と凸型ＧＮＤ部Ｇ３との間には凹部が形成され、この凹部と第６基端部Ｅ６ａとの間、及び中間凸部Ｇ５と第６基端部Ｅ６ａの間にも更なる浮遊容量Ｃｋが発生する。
このように第２実施形態のアンテナ装置２１では、中間接続部Ｇ４が、第６延在部Ｅ６に対向して配され第６延在部Ｅ６に向けて凸状に突出した中間凸部Ｇ５を有しているので、中間凸部Ｇ５と第６延在部Ｅ６との間に浮遊容量Ｃｋが発生し、複合的な周波数設計及びインピーダンス調整が可能になる。

次に、第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、グランド接続部Ｇ２の先端に凸型ＧＮＤ部Ｇ３が形成されているのに対し、第３実施形態のアンテナ装置３１では、図１２の（ｂ）に示すように、グランド接続部Ｇ３２が、凸型ＧＮＤ部Ｇ３よりも先端側に第１延在部Ｅ１に対向して配され凸型ＧＮＤ部Ｇ３よりも第１延在部Ｅ１から離間した先端側凹部Ｇ６を有している点である。

すなわち、第３実施形態では、先端側凹部Ｇ６によりグランド接続部Ｇ３２の先端部に段差が形成され、給電点ＦＰ反対側に凹凸を設けた形になっている。
したがって、浮遊容量Ｃｂ側にも浮遊容量Ｃｄとは別に浮遊容量Ｃｌを発生させている。
このように第３実施形態のアンテナ装置３１では、グランド接続部Ｇ３２が、凸型ＧＮＤ部Ｇ３よりも先端側に第１延在部Ｅ１に対向して配され凸型ＧＮＤ部Ｇ３よりも第１延在部Ｅ１から離間した先端側凹部Ｇ６を有しているので、先端側凹部Ｇ６と第１延在部Ｅ１との間に浮遊容量Ｃｌが発生して容量結合すると共に、反対側である第６延在部Ｅ６側の第４受動素子Ｐ４及び第５受動素子Ｐ５によるインピーダンス変化がないため、主に凸型ＧＮＤ部Ｇ３と第１延在部Ｅ１とで生じる共振周波数に対する周波数設計及びインピーダンス調整に対して自由度のある設計が可能になる。

次に、第４実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、第１受動素子Ｐ１及び第３受動素子Ｐ３をそれぞれ１つ接続しているが、第４実施形態のアンテナ装置４１では、図１３の（ａ）に示すように、微調整を踏まえ、第１受動素子Ｐ１及び第３受動素子Ｐ３をそれぞれ２個直列に接続している点である。
第４実施形態では、第１受動素子Ｐ１を２個直列に接続することで、第１エレメント４３の第３延在部Ｅ３が２つに分割されている。また、第３受動素子Ｐ３を２個直列に接続することで、第２エレメント４４の第５延在部Ｅ５が２つに分割されている。
なお、第１受動素子Ｐ１及び第３受動素子Ｐ３をそれぞれ２個並列に接続しても構わない。

次に、第５実施形態と第４実施形態との異なる点は、第４実施形態では、同じ延在部上に受動素子を２個直列に接続しているが、第５実施形態のアンテナ装置５１では、図１３の（ｂ）に示すように、第２延在部Ｅ２及び第４延在部Ｅ４の給電点ＦＰ側に受動素子をそれぞれ接続して追加している点である。
すなわち、第２延在部Ｅ２が、第８受動素子Ｐ８を介して第１延在部Ｅ１に接続されていると共に、第４延在部Ｅ４が、第９受動素子Ｐ９を介して第１延在部Ｅ１に接続されている。

第４実施形態のように同じ延在部上に受動素子を２個直列に配置した場合、浮遊容量Ｃｃの変化が少ないのに対し、第５実施形態では、第１エレメント３と第２エレメント４との各共振周波数のパターン間における浮遊容量となって浮遊容量Ｃｃが変化する。
このように第５実施形態のアンテナ装置５１では、第２延在部Ｅ２及び第４延在部Ｅ４が、それぞれ受動素子Ｐ８，Ｐ９を介して第１延在部Ｅ１に接続されているので、第２延在部Ｅ２と第４延在部Ｅ４との間の浮遊容量Ｃｃが、最大利得調整部である第１延在部Ｅ１内での調整ではなく、第１エレメント３と第２エレメント４との間の浮遊容量となって変化させることができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、上記各実施形態では、第１エレメントにアンテナ素子を設けているが、第５延在部や第６先端部にアンテナ素子を設けてエレメントの短縮化を行い、装置全体の小型化を図っても構わない。

また、上述したようにアンテナ素子を接続して第１又は第２エレメントの一部とすることが好ましいが、アンテナ素子を接続せずに、銅箔等の金属箔のみで延在したものでも構わない。この際、高インピーダンス化するために、エレメントの少なくとも一部を他の部分よりも幅狭の細いパターンにしたり、ジグザグに折り返しながら全体として一定方向に延在するミアンダパターンとしたりすることが好ましい。
さらに、基板サイズに余裕がある場合には、上記エレメントの一部を線状若しくは板状の金属を折り返した形状のパターンに置き換えても構わない。また、同一の基板本体の表裏面に対してスルーホールを用いて、螺旋状などの形状に旋回させたパターンにしても構わない。

１，２１，３１，４，５１…アンテナ装置、２…基板本体、２ａ…基板本体の一方の側辺、２ｂ…基板本体の他方の側辺、３，４３…第１エレメント、４，４４…第２エレメント、Ｅ６ａ…第６基端部、Ｅ６ｂ…第６先端部、ＡＴ…アンテナ素子、Ｅ１…第１延在部、Ｅ２…第２延在部、Ｅ３…第３延在部、Ｅ４…第４延在部、Ｅ５…第５延在部、Ｅ７…第７延在部、Ｅ８…第８延在部、ＧＮＤ…グランド、Ｇ０…グランドパターン、Ｇ１…グランド主面部、Ｇ２…グランド接続部、Ｇ３…凸型ＧＮＤ部、Ｇ４…中間接続部、Ｇ５…中間凸部、Ｇ６…先端側凹部、Ｐ１…第１受動素子、Ｐ２…第２受動素子、Ｐ３…第３受動素子、Ｐ４…第４受動素子、Ｐ５…第５受動素子、Ｐ６…第６受動素子、Ｐ７…第７受動素子、ＦＰ…給電点

Claims (9)

1. 長方形状で絶縁性の基板本体と、前記基板本体に金属箔でパターン形成されグランドに接続されるグランドパターンと、前記基板本体に金属箔でパターン形成され給電点と接続された第１エレメント及び第２エレメントとを備え、
   前記グランドパターンが、前記給電点から離間して前記基板本体の一端側に形成されたグランド主面部と、前記グランド主面部から前記基板本体の他端側に向けて延在し前記給電点の近傍まで配されたグランド接続部とを有し、
   前記給電点が、前記基板本体の一端から他端に延在する両側辺のうち一方の側辺との間に前記グランド接続部を配して前記一方の側辺側に配され、
   前記第１エレメントが、前記グランド接続部の先端側に対向して配され前記給電点に接続され前記グランド接続部に沿って延在する第１延在部と、前記第１延在部の前記基板本体の他端側の端部から前記基板本体の他方の側辺に向けて延在する第２延在部と、前記第２延在部の先端から前記基板本体の他端側に向けて延在する第３延在部とを有し、
   前記第２エレメントが、前記第１延在部の前記基板本体の一端側の端部から前記基板本体の他方の側辺に向けて延在する第４延在部と、
   前記第４延在部の先端から前記基板本体の一端側に向けて延在する第５延在部と、
   前記第１延在部の前記基板本体の一端側の端部に受動素子を介して接続され前記基板本体の一端側に向けて延在する第６延在部とを有し、
   前記グランド接続部が、前記第１延在部に対向して配され前記第１延在部に向けて凸状に突出した凸型ＧＮＤ部と、
   前記第６延在部に対向して配され前記グランド主面部から前記凸型ＧＮＤ部まで延在する中間接続部とを有していることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記第６延在部が、前記第１延在部に一対の前記受動素子を介して接続され、
   一対の前記受動素子が、前記第６延在部の幅方向に間隔を空けて並列に並んで接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１又は２に記載のアンテナ装置において、
   前記グランド主面部が、前記第５延在部の先端に対向した位置から前記第５延在部の先端に向けて延在する第７延在部と、
   前記第７延在部の基端又は途中に接続された受動素子とを有していることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記中間接続部が、前記第６延在部に対向して配され前記第６延在部に向けて凸状に突出した中間凸部を有していることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記グランド接続部が、前記凸型ＧＮＤ部よりも先端側に前記第１延在部に対向して配され前記凸型ＧＮＤ部よりも前記第１延在部から離間した先端側凹部を有していることを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第２延在部及び前記第４延在部が、それぞれ受動素子を介して前記第１延在部に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第１エレメントが、前記第３延在部の先端部から前記基板本体の一方の側辺側に折り返して前記第３延在部に沿って前記第１延在部に向けて延在する第８延在部を有していることを特徴とするアンテナ装置。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第６延在部が、前記第１延在部に接続された第６基端部と、
   前記第６基端部に受動素子を介して接続され前記第６基端部よりも幅が狭い第６先端部とを有していることを特徴とするアンテナ装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第１エレメントの途中に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。

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