JP4853569B2 - アンテナモジュール - Google Patents

Description

本発明は、移動体通信やパーソナルコンピュータなどの無線通信を行う電子機器等に好適に用いられるアンテナモジュールに関するものである。

近年、携帯端末において、通話を行うためのホイップアンテナや内蔵アンテナを設け、各アンテナに加えて他の電子機器との間でデータの無線通信を行うためにチップアンテナを搭載するものが増えてきている。

また、ノートブックパソコンなどの携帯型モバイル電子機器においても、無線ＬＡＮなどを用いてデータ通信を無線で行うものが増えてきており、その電子機器内にチップアンテナを搭載するものも増えてきている。

更に、近年の携帯電話やノートブックパソコンなどは、小型化、低消費電力化が必須要件となっており、アンテナ装置の小型化が望まれる。また、近年の伝送容量の増加に伴いアンテナの広帯域化が求められている。更に、ＯＦＤＭ（直交周波数変調多重）などのようにマルチキャリア方式では、ますます広帯域化が求められている。

ここで、アンテナの広帯域化を実現するためにアンテナの負荷容量を増加させるために、アンテナの先端部に付加導体部を付加したアンテナモジュールが検討されている（例えば特許文献１、特許文献２参照）。図１７、図１８は従来の技術におけるアンテナモジュールの上面図であり、アンテナ素子の先端に付加導体部が付加されている場合が示されている。

１００はアンテナモジュールであり、１０１はメアンダアンテナ、１０２は給電部、１０３は付加導体である。メアンダアンテナ１０１は基板パターンなどで形成される。付加導体１０３はメアンダアンテナ１０１の先端部に形成され、先端部は開放端となっている。給電部１０２からは信号電流が供給され、供給された信号はメアンダアンテナ１０１の有する共振周波数にしたがって放射される。受信も同様である。このとき付加導体１０３が負荷容量となって、給電部１０２からみた負荷インピーダンスが増加して周波数曲線のピークが緩やかとなり、周波数帯域が拡大する。

図１８では、多共振に対応するため二つのメアンダアンテナ１０１が並列に並べられて、それぞれの先端に付加導体１０３が別個に形成されている様子が示されている。

特開２００２−１２４８１２号公報 特開平１０−２４７８０６号公報

しかしながら、メアンダアンテナのようなパターンアンテナの先端の付加導体を形成する場合には、パターンアンテナ自体が大きな面積を必要とすることより、アンテナモジュールが大型化する問題があった。

また、近年の携帯端末やノートブックパソコンなどでは、一つの端末で複数の周波数の
規格に対応するために、多共振のアンテナモジュールが求められることが必要である。このため、複数のアンテナを並列に並べた場合には、それぞれに別個の付加導体を必要とすることになり、アンテナモジュールが大型化し、これを組み込む機器の小型化が困難となる問題があった。

特に別個の付加導体を設けた場合には、それぞれの付加導体で個々のアンテナの広帯域化を図る必要があり、個々の付加導体自体が大型することで、更にアンテナモジュールが大型化する問題があった。

本発明は、小型化を実現しつつ広帯域の送受信が可能となるアンテナモジュールを供給することを目的とする。

本発明は、複数のアンテナと、複数のアンテナを直列に接続するアンテナ相互間に設けられた接続導体と、直列に接続された複数のアンテナにおいて接続導体に接続されていない端子部の一方に設けられた給電部と、接続導体に接続されていない端子部の他方に設けられた付加導体と、付加導体に導通した容量導体とを有し、接続導体は複数のアンテナを略直線状に接続し、付加導体が開放端部であり、容量導体は、付加導体から複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナと対向する実装面まで伸延している構成とする。

以上の構成により、本発明は、小型化と、アンテナと容量導体とを非常に近接させてアンテナと容量導体との間の容量が容量結合することによる更なる広帯域化とを実現することができる。

本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの斜視図 本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図 図１に示されたアンテナモジュールの等価回路図 本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図 本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図 本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図 図６に示されるアンテナモジュールの等価回路図 （ａ）本発明のアンテナモジュールの携帯電話の実装図、（ｂ）本発明のアンテナモジュールのＶＳＷＲ図、（ｃ）本発明のアンテナモジュールの利得を示す一覧図、（ｄ）本発明のアンテナモジュールの指向性図 （ａ）従来のアンテナモジュールの携帯電話の実装図、（ｂ）従来のアンテナモジュールのＶＳＷＲ図、（ｃ）従来のアンテナモジュールの利得を示す一覧図、（ｄ）従来のアンテナモジュールの指向性図 （ａ）従来のアンテナモジュールの携帯電話の実装図、（ｂ）従来のアンテナモジュールのＶＳＷＲ図、（ｃ）従来のアンテナモジュールの利得を示す一覧図、（ｄ）従来のアンテナモジュールの指向性図 本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図 本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図 本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図 図１２のアンテナモジュールの等価回路図 本発明の実施の形態３における電子機器の構成図 本発明の実施の形態４におけるダイバーシティ装置の構成図 従来の技術におけるアンテナモジュールの斜視図 従来の技術におけるアンテナモジュールの上面図

本発明の請求項１に記載の発明は、複数のアンテナと、複数のアンテナを直列に接続するアンテナ相互間に設けられた接続導体と、直列に接続された複数のアンテナにおいて接続導体に接続されていない端子部の一方に設けられた給電部と、接続導体に接続されていない端子部の他方に設けられた付加導体と、付加導体に導通した容量導体とを有し、接続導体は複数のアンテナを略直線状に接続し、付加導体が開放端部であり、容量導体は、付加導体から複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナと対向する実装面まで伸延していることを特徴とするアンテナモジュールであって、アンテナと容量導体とを非常に近接させてアンテナと容量導体との間の容量が容量結合することによる更なる広帯域化とを実現することができる。また、複数のアンテナの一部のみが使われる共振と、全体が使われることによる異なる周波数の共振とによる多共振を実現し、接続導体をある共振周波数の場合の容量としても、別の共振周波数の場合の容量としても兼用することができて広帯域化を実現し、導体面積に対する容量成分の実質使用の効率を上げることでのアンテナモジュールの小型化を実現できる。

本発明の請求項２に記載の発明は、前記付加導体と前記接続導体の幅がそれぞれに接続する前記アンテナの幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のアンテナモジュールであって、実装面積が削減される。

本発明の請求項３に記載の発明は、第一のアンテナと、第二のアンテナと、前記第一のアンテナと第二のアンテナを直列に接続する接続導体と、前記第一のアンテナにおいて接続導体が接続された端子部の対向する端子部に設けられた給電部と、前記第二のアンテナにおいて接続導体が接続された端子部の対向する端子部に設けられた付加導体と、前記付加導体に導通した容量導体とを有し、前記接続導体は前記複数のアンテナを略直線状に接続し、前記付加導体が開放端部であり、前記容量導体は、前記付加導体から前記第一のアンテナ及び第二のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナと対向する実装面まで伸延していることを特徴とするアンテナモジュールであって、アンテナと容量導体とを非常に近接させてアンテナと容量導体との間の容量が容量結合することによる更なる広帯域化とを実現することができる。また、第一のアンテナのみが使われる共振と、二つが使われることによる異なる周波数の共振とによる多共振を実現し、接続導体をある共振周波数の場合の容量としても、別の共振周波数の場合の容量としても兼用することができて広帯域化を実現し、導体面積に対する容量成分の実質使用の効率を上げることでのアンテナモジュールの小型化を実現できる。

本発明の請求項４に記載の発明は、前記付加導体の幅が前記第二のアンテナの幅よりも大きく、前記接続導体の幅が前記第一のアンテナ及び第二のアンテナの幅よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のアンテナモジュールであって、実装面積が削減される。

本発明の請求項５に記載の発明は、前記第一のアンテナと第二のアンテナの共振周波数が異なることを特徴とする請求項３に記載のアンテナモジュールであって、容易に多共振を実現することができ、多共振で発信させる周波数の決定を容易とすることができる。

本発明の請求項６に記載の発明は、前記第一のアンテナの共振周波数が、第二のアンテナの共振周波数よりも高いことを特徴とする請求項５に記載のアンテナモジュールであって、第一のアンテナで高周波を実現し、第一のアンテナと第二のアンテナで低周波を実現する２共振を容易に実現することができる。

本発明の請求項７に記載の発明は、前記容量導体が、前記付加導体と一体であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載のアンテナモジュールであって、更なる広帯域化
を実現することができる。

なお、本明細書において付加導体、接続導体、容量導体はそれぞれ説明のために呼称を別としているものであって、いずれも同じように形成された導体であり、例えば基板上に形成されたパターンやランド面、金属膜などであって、容量成分を生じるものである。

以下、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
まず、二つのアンテナである第一のアンテナと第二のアンテナを接続した、多共振と広帯域化と小型化を実現するアンテナモジュールについて、図１〜図５を用いて説明する。

図１は本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの斜視図であり、図２、図４、図５は本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図、図３は図１に示されたアンテナモジュールの等価回路図である。

なお、いずれもヘリカルアンテナにより説明されているが、これ以外のパターンアンテナなどであっても同様である。

１はアンテナモジュール、２、３はヘリカルアンテナであって、ヘリカルアンテナ２が第一のアンテナ、ヘリカルアンテナ３が第二のアンテナであり、４、５、６、７は端子部、８は接続導体、９は付加導体、１０は給電部、１１、１２はスパイラル溝、１３は給電点である。Ｌ１、Ｌ２はインダクタ成分、Ｃ１、Ｃ２は容量成分である。

まず、ヘリカルアンテナ２、３について説明する。

ヘリカルアンテナ２、３は基体表面に導電膜を形成し、基体に一対の端子部が形成され、導電膜の一部をレーザーなどでトリミングすることでスパイラル溝１１、１２が形成されることで製造される。

基体はアルミナもしくはアルミナを主成分とするセラミック材料等の絶縁体もしくは誘電体などをプレス加工、押し出し法等を施して形成される。なお、基体の構成材料としては、フォルステライト、チタン酸マグネシウム系、チタン酸カルシウム系、ジルコニア・スズ・チタン系、チタン酸バリウム系、鉛・カルシウム・チタン系などのセラミック材料を用いてもよく、エポキシ樹脂などの樹脂材料を用いても良い。実施の形態１では、強度や絶縁性或いは加工の容易性の面からアルミナもしくはアルミナを主成分としたセラミック材料が用いられている。更に基体には全体に銅、銀、金、ニッケル等の導電材料で構成された導電膜が単層乃至複数積層され、導電性を有する表面が形成される。導電膜はめっき、蒸着、スパッタ、ペーストなどが用いられる。

端子部４、５、６、７は基体の両端に形成され、導電性のメッキ膜、蒸着膜、スパッタ膜等の薄膜や、銀ペーストなどを塗布して焼き付けなどを行ったものなどの少なくとも一つが用いられる。

なお、基体は端子部４、５、６、７と同一の大きさの断面を有していてもよいが、段落ちされてもよく、基体の断面積は端子部４、５、６、７の断面積よりも小さくされてもよい。基体の外周が段落ちされることで、実装時に基体がアンテナ実装基板の表面からの距離を持つことが可能となり、特性の劣化を防ぐことが可能になる。このとき段落ちを基体の一部の面に対してのみおこなってもよく、全面に渡って段落ちさせてもよい。全面に渡って段落ちさせた場合には、実装時に電子基板との接する面を選択する留意が不要となり
、実装時のコストを低下させることができる。

また、基体の各角部に面取りを施してもよい。この面取りを設けることで、基体の欠けが防止され、導電膜が薄くなるのが防止され、或いはスパイラル溝１１、１２の損傷が防止される。

ここで、基体と端子部は個別に形成して後から貼り合わせるなどで一体化してもよく、あらかじめ一体で形成してもよい。また、基体は四角の角形状でなくとも、三角や五角の多角形状でもよく、円柱状でもよい。円柱状の場合には、角部が存在しなくなるので耐衝撃性が高まり、スパイラル溝１１、１２の形成が容易となるメリットがある。

スパイラル溝１１、１２は導電性を有する基体の表面をレーザーなどによるトリミングを用いて螺旋状に掘削して形成され、インダクタ成分を有している。スパイラル溝１１、１２により形成されるインダクタ成分は、端子部と電気的に接続されており、電気的にインダクタ成分が接続されていることになる。なお、ヘリカルアンテナ２、３はレーザートリミングによるスパイラル溝を設けたものでなく、銅線などの導体線を基体に巻きまわしたものであっても良い。

また、ヘリカルアンテナ２、３の外周に端子部４、５、６、７を回避して保護膜で覆うことにより、耐久性を向上させることも好適である。

なお、ヘリカルアンテナ２、３はλ／４型アンテナであってもよく、λ／２型アンテナであってもよいが、小型化をより促進するためにλ／４型アンテナが用いられることが多く、この場合にはヘリカルアンテナ２、３の近辺に存在するグランド面に生じるイメージ電流を利用して、送受信利得が確保される。

また、ヘリカルアンテナ２と３は略同一直線上に配置されることで、幅方向の面積を小さくすることができ、アンテナをヘリカルアンテナとしたことで、その長さを短くしたことを利用して、長さ方向での効率的実装を行い、並列に配置した場合に比較して、面積の小型化を図ることができる。

また、端子部４は給電部１０に接続され、端子部５、６は接続導体８に接続され、端子部７は付加導体９に接続される。

また、給電部１０に最初に接続されるヘリカルアンテナ２が、ヘリカルアンテナ単体での共振周波数が、高周波に対応するヘリカルアンテナであり、ヘリカルアンテナ３単体での共振周波数がヘリカルアンテナ２よりも低周波に対応するアンテナであることも好適である。即ち、ヘリカルアンテナ２に形成されるスパイラル溝１１の周回数よりも、ヘリカルアンテナ３に形成されるスパイラル溝１２や導体線の周回数が多いことで実現される。これは後で述べるように、ヘリカルアンテナ２だけで共振する周波数と、ヘリカルアンテナ２と３をあわせた共振条件により共振する周波数を効率よく生じさせることが可能となるからである。勿論、この逆であってもよい。また、アンテナを３以上接続する場合には、給電部１０に近いアンテナから、順にアンテナ単体での共振周波数が高周波から低周波となることも好適である。アンテナがヘリカルアンテナである場合には、給電部１０に近いヘリカルアンテナから順に、トリミング溝あるいは巻き回し導体線の周回数が増えていくことが好適である。勿論、この通りでなくともよいものである。

次に、接続導体８と付加導体９について説明する。

接続導体８はヘリカルアンテナ２とヘリカルアンテナ３、即ち第一のアンテナと第二の
アンテナを電気的に直列に接続する導体であり、ヘリカルアンテナ２、３を実装する基板上に形成される。このとき、端子部５、６の実装用ランドと兼用されて使われることも好適である。接続導体は、基板上のパターン導体でも、半田面でも、ランド面でも、金属面であってもいずれでもよい。なお、複数のアンテナを直列に接続する際に、その相互の電気的接続を実現するために、各アンテナ間に形成される。

付加導体９は、ヘリカルアンテナ３、即ち第二のアンテナの先端に形成され、付加導体９は開放端となっている。複数のアンテナが接続される場合には、各給電部１０と反対側であって、接続されるアンテナ間の接続導体が存在しない、最先端の端子部に付加導体９が形成される。付加導体９も、接続導体と同じく基板上のパターン導体、半田面、ランド面、金属面のいずれでも良く、端子部７を基板に接続するランド面と兼用で形成されても良い。

また、図２にあるように、接続導体８、付加導体９の幅はヘリカルアンテナ２、３の最大幅と同等か、幾らか大きい程度にしておくことで、アンテナモジュール１の幅方向の大きさを小さくすることが可能である。実装される基板や電子機器に合わせて、決定されることも好適である。

また、このときヘリカルアンテナ２、３を略直線上に配置する場合には、接続導体８と付加導体９の幅を、ヘリカルアンテナ２、３の最大幅と同等か幾らか大きい程度にしておくことでの、幅方向の実装面積の削減が更に促進される。

給電部１０はヘリカルアンテナ２、３に信号電流を供給し、あるいは、ヘリカルアンテナ２、３で受信した信号電流を、受信回路に伝達する。給電部１０にヘリカルアンテナ２が接続され、ヘリカルアンテナ３が接続導体８を介して電気接続されることで、ヘリカルアンテナ２、３の双方に信号電流が供給される。もちろん、ヘリカルアンテナが３以上であっても、接続導体でそれぞれを接続することにより、同じように全てのアンテナに対する信号給電が実現される。

以上のように、複数のアンテナを接続導体を介して直列に接続し、それぞれをほぼ略同一直線上に配置することで、実装面積を小型化することが可能となる。

次に、アンテナモジュール１の動作について説明する。

インダクタ成分と容量成分が直列接続されている場合には、その共振周波数は（数１）により決定される。

即ち、インダクタ成分と容量成分の積の平方根により定まることになる。

図３には、図１、図２で表された二つのヘリカルアンテナ２、３からなるアンテナモジュールの等価回路が示されている。Ｌ１はスパイラル溝１１により生じるインダクタ成分であり、Ｃ１は接続導体８を主として生じる容量成分であり、Ｌ２はスパイラル溝１２により生じるインダクタ成分であり、Ｃ２は付加導体９を主として生じる容量成分である。

このようなアンテナモジュールにおいては、まず、Ｌ１とＣ１とから定まる共振条件に対応した共振周波数での送受信動作と、Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１、Ｃ２の全てから定まる共振条件に対応した共振周波数での送受信動作の、２共振が実現される。例えば、Ｌ１とＣ１から生ずる共振周波数が、ＤＣＳで規格されている携帯電話の使用周波数約１．８ＧＨｚやＧＳＭ１９００の規格に対応する約１．９ＧＨｚの使用周波数に対しては、Ｌ１とＣ１から定まる短いアンテナが対応するのが一例である。一方、ＧＳＭで規格されている携帯電話の使用周波数９００ＭＨｚについては、Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１、Ｃ２から定まる共振周波数を有する長いアンテナが対応するのが一例である。これらは一例であるので、例えば２．４ＧＨｚと５ＧＨｚを用いる無線ＬＡＮのそれぞれの周波数に対応させる場合でもよいものである。

なお、後に述べるように、アンテナが３以上であれば３以上の共振周波数を有するアンテナモジュールとすることが可能である。

また、一つのヘリカルアンテナの中に、トリミング溝を離して形成してヘリカル部を複数設けることで、一つのヘリカルアンテナの中に、インダクタ成分と容量成分を複数発生させることで、更に共振する周波数の種類を増加させることも好適である。図４にこのような場合が示されている。ヘリカルアンテナ３に複数のヘリカル部が設けられる。

次に、効率的に広帯域化が実現されることについて説明する。アンテナのＱ値は（数２）により決定される。

容量成分であるＣを大きくすることで、Ｑ値を低下させることができる。このときＱ値を小さくすることにより、アンテナの入力インピーダンスの周波数特性を平坦にすることができ、アンテナの送受信の広帯域化が可能となる。即ち、負荷容量としての容量成分の働きにより、周波数特性でのピークの立ち上がり、立下りが緩やかになり、結果としてアンテナの広帯域化が実現されるものである。

ここで、容量成分の形成には接続導体８が生ずる容量成分Ｃ１と付加導体９が生ずる容量成分Ｃ２の両方が寄与する。このため、接続導体８の有する容量成分Ｃ１は、Ｌ１とＣ１から定まる共振周波数における場合と、Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１、Ｃ２から定まる共振周波数における両方の場合に、その広帯域化に寄与する。このため、広帯域化がより促進される。

これに対して、アンテナを並列に接続して、それぞれのアンテナに個別に付加導体を形成した場合には、この付加導体はそれぞれのアンテナにおける容量成分として個別に寄与するに過ぎない。即ち、同じ面積の容量成分を生ずる導体部分がアンテナに接続されていたとしても、並列にアンテナを接続した場合には、導体面積の広帯域化に対する寄与度の割合が低いことになる。一方、直列に接続した場合であれば、容量成分を生ずる導体部分の全て（本発明ではアンテナを電気的に接続する接続導体と、付加導体の全て）が広帯域化に寄与するため、導体面積の広帯域化に対する寄与度の割合が高いことになり、導体面積対広帯域化の効率がよくなる。

また、複数のアンテナを並列に接続した場合には、端子部接続のためのランド面積も端子部の個数だけ独立に必要となるため、マージン面積も含めてアンテナモジュールの面積が大きくなることになる。一方、複数のアンテナを直列に接続した場合には、接続導体により接続される端子部のランド部は、接続導体と兼用されるため、余分なランド面積やこれのマージン面積が不要となるため、更に小型化が促進される。

このように、多共振を実現するために複数のアンテナを同一の給電部に接続するアンテナモジュールでは、本発明のように接続導体を介して直列に接続することで、少ない導体面積で広帯域化を実現することができるものである。即ち、多共振、広帯域のアンテナモジュールの小型化を容易に実現できるものである。

また、このときアンテナを略同一直線上に配置しておくことで、ヘリカルアンテナを用いることによるアンテナ長の短縮効果のメリットを更に活用して幅方向の狭いアンテナモジュール１とすることができ、接続導体８と付加導体９の幅を、ヘリカルアンテナ２、３の最大幅と同等か幾らか大きい程度にすることで、幅方向の小型化が実現される。このため、長さ方向に比べて幅方向の小型化が要求される場合に好適なアンテナモジュールを実現することができる。ヘリカルアンテナという長さを短縮できるアンテナを用いることでの利点を活用しているものである。

なお、複数のアンテナを略同一直線上でない形態での配置にしても良く、実装する基板や他の部品、格納する筺体の形態にあわせて決定されればよいものである。この場合であっても、容量成分を生ずる導体の兼用による小型化が実現されるものである。

図５には、ヘリカルアンテナ２と３を接続導体８において屈曲して配置したアンテナモジュールが示されている。このように接続導体８において屈曲させ、比較的幅方向と長さ方向が同じ程度の面積の中に、アンテナモジュールを収めることで、他の実装部品や格納筺体、基板形状に適切に対応させることも好適である。

次に、ヘリカルアンテナが３つある（すなわち第一のアンテナ、第二のアンテナ、第三のアンテナが存在する）場合について、図６、図７を用いて説明する。

図６は本発明の実施の形態１におけるアンテナモジュールの構成図、図７は図６に示されるアンテナモジュールの等価回路図である。

１４はヘリカルアンテナであって、第三のアンテナである。ヘリカルアンテナ１４はヘリカルアンテナ２と３の間に配置されており、即ち、第一のアンテナと第二のアンテナの間に第三のアンテナが配置されている。１５、１６は端子部である。８ａ、８ｂは接続導体であり、接続導体８ａはヘリカルアンテナ２とヘリカルアンテナ１４を電気的に接続しており、接続導体８ｂはヘリカルアンテナ１４とヘリカルアンテナ３を電気的に接続しているものである。接続導体８ａ、８ｂはそれぞれ、端子部５、１５、１６、７の実装用の半田ランドなどと兼用されることも好適である。また、接続導体８ａ、８ｂはパターン、金属面、半田面などから形成される。また、二つのヘリカルアンテナが接続された場合と同様に、接続導体８ａ、８ｂ、ならびに付加導体９はヘリカルアンテナの最大幅を超えない幅もしくは幾らか超える幅に収めることで、アンテナモジュール１の幅方向の面積を小さくすることができる。

次に、このアンテナモジュール１の動作を図７に示される等価回路を用いて説明する。

３つのヘリカルアンテナが配置され、それぞれが接続導体で接続されているので、イン
ダクタ成分と容量成分がそれぞれ３つずつ直列に接続されている。Ｌ１はヘリカルアンテナ２のトリミング溝によるヘリカル部から生じるインダクタ成分であり、Ｌ２はヘリカルアンテナ１４のトリミング溝によるヘリカル部から生じるインダクタ成分であり、Ｌ３はヘリカルアンテナ３のトリミング溝によるヘリカル部から生じるインダクタ成分である。Ｃ１は接続導体８ａから生じる容量成分であり、Ｃ２は接続導体８ｂから生じる容量成分であり、Ｃ３は付加導体９から生じる容量成分である。

等価回路から明らかな通り、このアンテナモジュールであれば、Ｌ１とＣ１とから定まる共振条件に基づく最も高周波の共振周波数と、Ｌ１とＬ２とＣ１Ｃ２から定まる共振条件に基づく中間の周波数である共振周波数と、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３とＣ１、Ｃ２、Ｃ３から定まる共振条件に基づく最も低い周波数である共振周波数の３種類の共振周波数で動作する。さらに、接続導体８ａ、８ｂ、付加導体９は共通に容量成分を生じさせる導体であるとして共有されるため、広帯域化に必要となる容量成分を効率的に増加させることができる。これにより、ヘリカルアンテナを並列に接続して多共振化して、それぞれのヘリカルアンテナに独立に付加導体を接続した場合に比べて、導体面積と生じさせる容量成分との効率が高いものになる。よって、少ない導体面積により発生する容量成分を最大限として、多共振かつ広帯域のアンテナモジュールを非常に小型化できる。また、ヘリカルアンテナ２、３、１４を略同一直線上に並べることで、長さ方向に比べて幅方向での実装余裕度が低い機器などに組み込む場合に好適となる。勿論、長さ方向の実装余裕度が低い場合には、ヘリカルアンテナ２、３、１４をそれぞれの接続導体８ａ、８ｂの位置において屈曲させて接続させることで、対応することも好適である。

次に、このような接続導体を介して直列接続して、接続導体を容量成分として共用して小型化と広帯域化を実現した場合の、従来のアンテナモジュールとの実験結果の比較について図８、図９、図１０を用いて説明する。

図８（ａ）は本発明のアンテナモジュールの携帯電話の実装図、図８（ｂ）は本発明のアンテナモジュールのＶＳＷＲ図、図８（ｃ）は本発明のアンテナモジュールの利得を示す一覧図、図８（ｄ）は本発明のアンテナモジュールの指向性図である。同様に、図９（ａ）と図１０（ａ）は従来のアンテナモジュールの携帯電話への実装図、図９（ｂ）と図１０（ｂ）は従来のアンテナモジュールのＶＳＷＲ図、図９（ｃ）と図１０（ｃ）は従来のアンテナモジュールの利得を示す一覧図、図９（ｄ）と図１０（ｄ）は従来のアンテナモジュールの指向性図である。

図９での従来は、アンテナを大型として性能を向上させた場合、図１０での従来は、面積を本発明と同程度にした場合での結果が示されている。

図８（ａ）から明らかな通り、本発明のアンテナモジュールは二つのヘリカルアンテナを直列に接続導体を介して接続して、２共振と広帯域化を実現している。一方、従来のアンテナモジュールは二つのヘリカルアンテナを並列に接続して、個々に付加導体が形成されて、２共振と広帯域化が実現されている。図８（ａ）と図９（ａ）の比較から明らかな通り、実装面積は本発明のアンテナモジュールが小さく、従来のアンテナモジュールの約６割程度の面積である。

図８（ｂ）と図９（ｂ）から明らかな通り、それぞれ２箇所で周波数のピークがあり、いずれも２共振が実現されている。更に、同じＶＳＷＲの値においては、ほぼ同じ帯域幅が実現されている。更に、図８（ｃ）、図９（ｃ）からも明らかな通り、ある周波数での利得も、本発明のアンテナモジュールと従来のアンテナモジュールとでほぼ同じである。また、図８（ｄ）、図９（ｄ）から明らかな通り、本発明のアンテナモジュールと、従来のアンテナモジュールとの指向性に遜色はない。即ち、４割近く小型化を実現できた本発
明のアンテナモジュールは、その性能においては、従来のアンテナモジュールと遜色がなく、利得などではむしろ高いことが分かる。

また、図１０（ａ）〜図１０（ｄ）から明らかな通り、本発明の同程度の小型化を行った場合には、利得も周波数帯域が不十分で、広帯域化が十分に図れていないことが分かる。図１０（ｂ）のＶＳＷＲ図から明らかな通り、ＶＳＷＲ値が１〜３の位置での周波数帯域は図８（ｂ）に表される本発明の場合に比べて非常に小さい。目的とする広帯域化が十分ではないことが分かる。また、利得そのものも不十分である。

この実験結果からも明らかな通り、多共振であって、その利得、指向性、帯域を同等かそれ以上を実現するのに、本発明のアンテナモジュールであれば、小型化が実現され、更にこれを組み込む電子機器の小型化も実現されることが明確である。

もちろん、従来のように並列にアンテナを接続して、個別に付加導体を形成した場合に、本発明と同等の面積とした場合には、広帯域化が不十分となり、性能面においても本発明のアンテナモジュールの優位性は明らかである。

以上の構成により、多共振であるアンテナモジュールを、非常に小型で実現しつつ、広帯域化を促進することが可能となる。

なお、以上は、ヘリカルアンテナを用いた場合について説明したが、例えば基体に銅線を巻きまわした巻線タイプのヘリカルアンテナや、メアンダ形状のパターンアンテナ、導体から形成された導体アンテナなど、いずれのアンテナであっても同様である。

（実施の形態２）
次に、図１１、図１２、図１３、図１４を用いて、更に広帯域化を実現することについて説明する。

図１１、図１２、図１３は本発明の実施の形態２におけるアンテナモジュールの構成図であり、図１４は図１２のアンテナモジュールの等価回路図である。

２０は容量導体であり、容量導体２０はヘリカルアンテナ２、３のスパイラル溝１１もしくはスパイラル溝１２のいずれかあるいは両方の底面に設けられている。例えば、アンテナモジュールを実装する実装基板において、スパイラル溝１１、１２の底面に相当する部分に予め半田や基板パターン、金属膜などの容量成分を発生する導体を形成しておき、その後にヘリカルアンテナ２、３を実装することなどで実現される。図１１ではヘリカルアンテナ２のスパイラル溝１１の底面に形成され、図１２ではヘリカルアンテナ３のスパイラル溝１２の底面に形成され、図１３ではヘリカルアンテナ２、３の両方のスパイラル溝１１、１２の底面に形成される。また、容量導体２０は付加導体９から延伸したものであり、導通している。

このように、ヘリカルアンテナ２、３のインダクタ成分を発生させるスパイラル溝１１、１２の底面に容量導体を配置することで、スパイラル溝１１、１２と容量導体２０はそれぞれ電気的には直接には非導通であるが、非常に近接しているため、容量結合して、図１４に示される等価回路図となる。

Ｃ１０は接続導体８を主として発生する容量成分、Ｃ１１は付加導体９を主として発生する容量成分、Ｃ１２は容量導体２０を主として発生する容量成分、Ｌ１０はスパイラル溝１１から、Ｌ１１はスパイラル溝１２から発生するインダクタ成分である。図１４から明らかな通り、容量導体２０の容量成分Ｃ１２も全体の中での容量成分として寄与する。

ここで全体の合成容量は次の（数３）で表される。

（数３）から明らかな通り、Ｃ１２の値が大きくなれば、合成容量値Ｃは大きくなり、容量値が大きいことで、広帯域化が更に促進される。これは、図１１、図１３の場合であっても同様である。

以上より、ヘリカルアンテナを基板に実装した場合に生じる、ヘリカルアンテナと基板との隙間部分を効率よく活用することで、更なる広帯域化を実現することができる。

なお、以上は、ヘリカルアンテナを用いた場合について説明したが、例えば基体に銅線を巻き回した巻線タイプのヘリカルアンテナや、メアンダ形状のパターンアンテナ、導体から形成された導体アンテナなど、いずれのアンテナであっても同様である。

（実施の形態３）
図１５は本発明の実施の形態３における電子機器の構成図である。図１５に示される電子機器は、ノートブックパソコンや、携帯端末、携帯電話などであり、実施の形態１や２において説明されたアンテナモジュールが、その通信用のアンテナとして組み込まれたものである。

３０は筺体、３１はアンテナモジュール、３２は高周波回路、３３は処理回路、３４は制御回路、３５は電源である。

筺体３０は例えば携帯電話の筺体であったり、ノートブックパソコンの筺体であったりする。また、図１５に示されていない、表示部や、メモリ部、ハードディスクや外部用記憶媒体などが含まれてもよいものである。

アンテナモジュール３１は実施の形態１もしくは２で説明されたアンテナモジュールであり、ここではヘリカルアンテナが用いられた場合が示されている。

高周波回路はアンテナモジュールに高周波信号電流を供給、あるいはアンテナモジュール３１で受信された高周波信号を受信して、検波する処理を行う。送信において必要なパワーアンプ、受信で使うローノイズアンプ、送受信の切り替えスイッチ、ノイズ除去のフィルタや、周波数選択のためのフィルタ、検波回路、ミキサーなどが含まれており、それぞれディスクリート素子や、その一部、もしくは全部が集積回路で実現されている。

処理回路３３は、高周波回路で受信した信号の信号処理を行ったり、信号再生を行ったりし、さらに送信用の信号を処理することが行われる。これらが、ＬＳＩなどで実現されている。即ち、受信信号の検波、復調、再生が行われる。

復調されたデータについては、必要に応じて誤り検出がなされる。例えば、巡回符号検査（以下、「ＣＲＣ」という）やパリティ符号などにより誤り検出がなされる。具体的には、送信側で付されるパリティ符号と、実際に復調されたデータの偶数パリティや奇数パ
リティなどとの一致を検出する。あるいは、復調されたデータについて生成多項式で除算して、剰余を確認することで検出される。誤りが検出された場合には、データの再送を要求するなどの処理が行われる。

あるいは、ビタビ復号やリードソロモン復号により誤り訂正を行うこともよい。この場合には、検出された誤りを訂正することも可能なので、データの再送要求などが不要となり、受信性能が高まる結果となる。

制御回路３４は電子機器全体を制御するためのＣＰＵなどが含まれており、時間制御、同期制御、回路ごとの処理手順制御などが実行される。例えば、ＣＰＵで実行されるプログラムにより実行される。電源３５はパック電池などが用いられ、内部回路や表示部などに電力が供給される。

このような電子機器の例である、携帯電話やＰＤＡのような携帯端末、あるいはノートブックパソコンなどでは、極限まで小型化、薄型化が求められているため、アンテナモジュール３１が実施の形態１、２で説明されたように、小型化されていることで、機器の小型化に貢献する。また、携帯電話であれば、９００ＭＨｚのＧＳＭ帯域、１．８ＧＨｚのＤＣＳ帯域や１．９ＧＨｚのＧＳＭ１９００帯域など、複数の共振周波数を一つの機器で処理する必要がある。また、データ量の増大に伴い、広帯域化も要求される。例えば、１．８ＧＨｚと１．９ＧＨｚにおいては一つの共振帯域で両方を受信できるようにすることで、２つのアンテナからなるアンテナモジュール３１により、９００ＭＨｚ帯域と、１．８ＧＨｚ、１．９ＧＨｚ帯域の全てをカバーすることができる。このため、アンテナを接続導体を介して直列に接続して、容量導体を効率よく形成して、広帯域化を実現することで、このような３つの周波数帯域をカバーすることが可能となる。

また、ノートブック型パソコンなどで用いられる無線ＬＡＮにおいて、２．４ＧＨｚと５ＧＨｚの両方に対応することも可能であり、この場合にも、小型化の促進も可能となる。

また、アンテナモジュール３１においてヘリカルアンテナを用いることで、その長手方向を短くできるので、直線上に接続して、幅方向の面積を縮小し、長さ方向に詰め込むことで、機器の小型化を図ることも好適である。勿論、逆であっても良い。

このような電子機器により、必要な信号の送受信と、その変調、復調、再生が実行され、多共振で広帯域の送受信が可能となり、電子機器の小型化も実現される。

（実施の形態４）
図１６は本発明の実施の形態４におけるダイバーシティ装置の構成図である。

アンテナモジュールを二つ以上用いて、受信した信号の内、より受信電力の高い信号を選択して受信性能向上を図ったり、あるいは信号を合成して受信性能向上を図ったりする。

４０が選択部、４１は検波部、４２は電力算出部、４３は復調部、４４、４５はアンテナモジュールである。アンテナモジュールが２つ存在する。

検波部４１において検波された信号は電力算出部４２において電力算出される。算出された電力は任意の閾値と比較され、その結果が選択部４０に通知される。任意の閾値よりも低い場合には、アンテナモジュール４４、４５において、現在受信に用いられているのと別のアンテナモジュールに切り替えて選択されて受信される。任意の閾値よりも高けれ
ば現在受信されているアンテナモジュールのままで受信が続行される。

最終的には、選択されているアンテナモジュールで受信された信号が復調部４３で復調されて、受信性能を向上させることが可能となる。

また、選択ではなく、信号の合成を行うことで受信性能を向上させる合成ダイバーシティを行うことも好適である。この場合には選択部４０の代わりに合成部が設けられればよい。

例えば、電力算出部４２での算出された電力の比に応じて最大比合成して復調することで、受信性能の原因となるＣ／Ｎ比（キャリア対ノイズ比）を上げ、受信性能を上げることができる。

また、ノイズは無相関であるため、単純な合成であっても少なくとも約３ｄＢの特性向上が実現される。

以上のように、アンテナモジュールを複数用いて選択ダイバーシティや合成ダイバーシティを行うことで、受信性能を向上させることが可能であり、この場合であっても多共振や広帯域が実現され、アンテナモジュールの小型化により、複数のアンテナモジュールを格納するに際して電子機器の小型化の阻害が少なくて済むメリットがある。

本発明は、数のアンテナと、複数のアンテナを直列に接続するアンテナ相互間に設けられた接続導体と、直列に接続された複数のアンテナにおいて接続導体に接続されていない端子部の一方に設けられた給電部と、接続導体に接続されていない端子部の他方に設けられた付加導体と、付加導体に導通した容量導体とを有し、接続導体は複数のアンテナを略直線状に接続し、付加導体が開放端部であり、容量導体は、付加導体から複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナと対向する実装面まで伸延している構成により、複数のアンテナを接続する接続部において接続導体を用いることで、接続導体が容量成分を有することになり、接続導体の容量成分により、アンテナモジュールのＱ値が低下して、広帯域化が実現されることが必要な用途にも適用できる。

１ アンテナモジュール
２、３、１４ ヘリカルアンテナ
４、５、６、７、１５、１６ 端子部
８、８ａ、８ｂ 接続導体
９ 付加導体
１０ 給電部
１１、１２ スパイラル溝
１３ 給電点
２０ 容量導体
３０ 筺体
３１ アンテナモジュール
３２ 高周波回路
３３ 処理回路
３４ 制御回路
３５ 電源
４０ 選択部
４１ 検波部
４２ 電力算出部
４３ 復調部
４４、４５ アンテナモジュール
１００ アンテナモジュール
１０１ メアンダアンテナ
１０２ 給電部
１０３ 付加導体

Claims (7)

1. 複数のアンテナと、
   前記複数のアンテナを直列に接続するアンテナ相互間に設けられた接続導体と、
   前記直列に接続された複数のアンテナにおいて前記接続導体に接続されていない端子部の一方に設けられた給電部と、
   前記接続導体に接続されていない端子部の他方に設けられた付加導体と、
   前記付加導体に導通した容量導体とを有し、
   前記接続導体は前記複数のアンテナを略直線状に接続し、
   前記付加導体が開放端部であり、
   前記容量導体は、前記付加導体から前記複数のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナと対向する実装面まで伸延していることを特徴とするアンテナモジュール。
2. 前記付加導体と前記接続導体の幅がそれぞれに接続する前記アンテナの幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のアンテナモジュール。
3. 第一のアンテナと、
   第二のアンテナと、
   前記第一のアンテナと第二のアンテナを直列に接続する接続導体と、
   前記第一のアンテナにおいて接続導体が接続された端子部の対向する端子部に設けられた給電部と、
   前記第二のアンテナにおいて接続導体が接続された端子部の対向する端子部に設けられた付加導体と、
   前記付加導体に導通した容量導体とを有し、
   前記接続導体は前記複数のアンテナを略直線状に接続し、
   前記付加導体が開放端部であり、
   前記容量導体は、前記付加導体から前記第一のアンテナ及び第二のアンテナのうち少なくとも１つのアンテナと対向する実装面まで伸延していることを特徴とするアンテナモジュール。
4. 前記付加導体の幅が前記第二のアンテナの幅よりも大きく、前記接続導体の幅が前記第一のアンテナ及び第二のアンテナの幅よりも大きいことを特徴とする請求項３に記載のアンテナモジュール。
5. 前記第一のアンテナと第二のアンテナの共振周波数が異なることを特徴とする請求項３に記載のアンテナモジュール。
6. 前記第一のアンテナの共振周波数が、第二のアンテナの共振周波数よりも高いことを特徴とする請求項５に記載のアンテナモジュール。
7. 前記容量導体が、前記付加導体と一体であることを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載のアンテナモジュール。

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