JP4868128B2 - アンテナ装置及びそれを用いた無線通信機器 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、複数の送受信周波数帯域に対応可能なアンテナ装置及びそれを用いた無線通信機器に関する。

近年、携帯電話等の無線通信機器が急速に普及し、通信に使用する帯域も多岐に亘っている。特に、最近の携帯電話では、デュアルバンド方式、トリプルバンド方式、クワッドバンド方式等と呼ばれるように、複数の送受信周波数帯域への対応を一つの携帯電話機器に装備する例が多くなっている。かかる状況下、携帯電話等の内臓アンテナ回路を構成するアンテナ装置として、上記のような複数の送受信周波数帯域に対応できるアンテナ装置の開発が急がれている。これらのアンテナ回路は、携帯電話等の無線通信機器の更なる小型化とマルチバンド化の要請により、アンテナ部品の増加傾向にも拘わらず小型化を実現するだけでなく、より高い性能を持つ必要が生じている。

従来、このように複数の送受信周波数帯域を一つの携帯電話等の無線通信機器に設定するアンテナ装置の例として、例えば、特許文献１には、携帯電話等の内臓アンテナ回路において、使用する送受信周波数帯域毎に異なるアンテナを設け、これらのアンテナを一つの給電ポートから分岐して配置し、基板上に実装する技術（以下、従来例と称する）が記載されている。

特開２００４−８８２１８号公報

しかしながら、従来のアンテナ装置では一般に各アンテナの電磁気的な相互利用をしないで、換言すれば、各アンテナ同士の相互干渉が小さくなるように相互に離間して配置する構成を有するため、更に、各送受信周波数帯域に対応するアンテナ毎に給電するものではアンテナスイッチが必要になることから、基板上のアンテナ回路のスペースを大きく取られてしまう。

従来のアンテナ装置では、ＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域を含めたＧＳＭ帯域とＵＭＴＳ帯域を一つのアンテナで共用し、アンテナスイッチで上記ＧＳＭ帯域とＵＭＴＳ帯域の送受信信号を各々別の送受信回路に振り分けるようにしたものがあるが、かかる従来例では送受信周波数帯域を切り替えるアンテナスイッチの構成が複雑となり、特に高い周波数帯域であるＵＭＴＳ帯域で挿入損失が多くなってしまう。また、ＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域を含めたＧＳＭ帯域とＵＭＴＳ帯域を一つのアンテナで共用するものでは給電ポートがひとつであるため電波の拡散に偏りを生じ、各送受信周波数帯域に対応するアンテナの垂直偏波の指向性も均一でなくなるという問題があった。

更にこれらのアンテナを携帯電話等の無線通信機器に用いた場合、送受信周波数帯域を切り替えるアンテナスイッチを必要とするため基板上のアンテナ装置のスペースを大きく取られ、該無線通信機器の筐体内におけるアンテナの配置（レイアウト）の自由度が小さくなり、携帯電話等の無線通信機器の小型化が困難になってしまう。

また、上記従来例に記載のアンテナ装置は、アンテナスイッチを用いることなく誘電体基板上に主アンテナを配置し、この主アンテナの中間位置から副アンテナが分岐配置された構成を有し、主アンテナから副アンテナを分岐配置することで、複数の送受信周波数帯域におけるインピーダンス整合を取り易くするものであるが、ＧＳＭ帯域、ＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域を含めたトリプルバンドや、ＧＳＭ帯域、ＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域、ＵＭＴＳ帯域を含めたクワッドバンド方式において各送受信周波数帯域に対応するアンテナの垂直偏波の無指向性や、高い周波数帯域であるＵＭＴＳ帯域での挿入損失を少なくすること、には対応できていおらず、省スペース化の問題も充分に解決されていない。

本発明の課題は、広帯域（複数の送受信周波数帯域）化が可能で、各送受信周波数帯域内において良好な利得と垂直偏波の無指向性を保つことができるアンテナ装置を省スペースで実現し得る技術を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明者は、より小型のアンテナ部品を集積可能とすると共に、これらの小型のアンテナ部品同士が電磁気的に相互に利用し合うようにするアンテナ装置の構成を種々研究・検討した結果、従来のアンテナ装置に比べ省スペース化を図れる上に、広帯域（複数の送受信周波数帯域）化が可能で、各送受信周波数帯域内において良好な利得と垂直偏波の無指向性を保つことができる内蔵アンテナ回路を形成し得るアンテナ装置の構成を見出した。
即ち、上記課題を解決するため、本発明では、 基板と、前記基板に設けられ第１の送受信周波数帯域に対応した第１のアンテナと、前記基板に設けられ第２の送受信周波数帯域に対応した第２のアンテナと、前記基板に設けられ第３の送受信周波数帯域に対応した第３のアンテナとを含み、前記第１乃至第３の送受信周波数帯域は、それぞれ相異なるとともに、前記第２の送受信周波数帯域は、前記第１の送受信周波数帯域よりも高い周波数帯域であって、前記第３の送受信周波数帯域は、前記第２の送受信周波数帯域よりも高い周波数帯域であって、前記第１のアンテナを構成する第１導体パターンと第２のアンテナを構成する第２導体パターンは、それぞれ一方端が共通の線路を介して第１の給電ポートと接続し、他方端が前記第１の給電ポートより離れて前記第３のアンテナへ向って配置され、前記第３のアンテナは、前記第１の給電ポートとは異なる第２の給電ポートと接続するように設けられ、前記第１のアンテナ及び第２のアンテナは、前記基板上で前記第３のアンテナとギャップを介して配置され、且つ前記第２のアンテナが前記第３のアンテナと静電容量結合するように設けられており、前記第１の給電ポートと前記第２の給電ポートとの間が、前記第１の送受信周波数帯域の１／４波長となることを特徴としている。

これにより、広帯域（複数の送受信周波数帯域）化が可能で、各送受信周波数帯域内において良好な利得と垂直偏波の無指向性を保つことができるアンテナ装置を省スペースで実現し得る。特に、使用周波数帯の広帯域（複数の送受信周波数帯域）化を容易に実現できる柔軟性がある。また、広帯域（複数の送受信周波数帯域）に亘って良好な利得と垂直偏波の無指向性を保つことができる。更に、各送受信周波数帯域内においても広帯域に亘って良好な利得と垂直偏波の無指向性を保つことができる。 上記構成によれば、前記第１のアンテナを構成する第１導体パターンと第２のアンテナを構成する第２導体パターンは、それぞれ一方端が共通の線路を介して第１の給電ポートと接続し、他方端が前記第１の給電ポートより離れて前記第３のアンテナへ向って配置され、前記第３のアンテナは、前記第１の給電ポートとは異なる第２の給電ポートと接続するように設けられ、前記第１のアンテナ及び第２のアンテナは、前記基板上で前記第３のアンテナとギャップを介して配置され、且つ前記第２のアンテナが前記第３のアンテナと静電容量結合するように設けられており、前記第１の給電ポートと前記第２の給電ポートとの間が、前記第１の送受信周波数帯域の１／４波長となるので、第２のアンテナと第３のアンテナとを静電容量結合させることができ、電磁気的に相互に利用させることができるので、第１、第２及び第３のアンテナそれぞれのインピーダンス整合性が向上し、その結果、各バンド内においても広帯域化が可能となり、良好な利得と垂直偏波の無指向性を保つことができる。尚、ここでいうギャップは、少なくとも静電容量結合が考えられる程度の間隔であることを要する。尚、前記第２のアンテナと前記第３のアンテナとは静電容量結合するように配置されているので、その間にはグランド電極を設けないことが好ましい。

前記基板は矩形状であって、その一辺側の幅方向の全幅に亘ってアンテナを構成する領域が設けられ、前記第１の給電ポートは、前記領域の幅中央より一側面側に寄って配置されており、前記第２の給電ポートは、前記領域の幅中央より前記一側面に対向する側面側に寄って配置されていることが好ましい。
かかる構成によれば、第２のアンテナと、第３のアンテナの共振電流がそれぞれ第２のアンテナの前記第１の給電ポートと第３のアンテナの前記第２の給電ポート間に、第２のアンテナと第３のアンテが静電容量結合することにより流れるが、２つの給電ポートが対称的な配置となるためこの２つの給電ポート間でＧＳＭ帯の１／４波長若しくはＤＣＳ帯及びＰＣＳ帯とＵＭＴＳ帯の１／２波長が丁度形成され、ＧＳＭ帯とＤＣＳ帯及びＰＣＳ帯とＵＭＴＳ帯での垂直偏波の無指向性を保つことができる。

また、前記第１の送受信周波数帯域は、前記第２の送受信周波数帯域よりも低い周波数帯域であり、該第１のアンテナは、誘電材料及び磁性材料の少なくとも一方から成る基体と該基体に設けた第１導体パターンとを含むチップ型アンテナであるようにしても良い。かかる構成によれば、例えば、ＧＳＭ帯のような比較的低い周波数の帯域、つまり比較的波長が長い周波数帯域に対応する第１のアンテナをチップ型アンテナにより構成できるので、小型に構成することができ、そのためＧＳＭ帯のような比較的低い周波数の帯域にも簡単且つ柔軟に対応できる上に、基板上のアンテナ装置の占有面積を小さくすることができる。
また、前記第１のアンテナは第１導体パターンが巻回されたチップ型アンテナであるようにしても良い。

また、前記第２のアンテナは、前記基板上に形成された導体パターンから成り、前記第１導体パターンの巻軸方向に向って伸びるパターンアンテナとして構成することができる。かかる構成によれば、前記第２のアンテナの基板上における占有面積は比較的大きくなるが、基板上の高さを小さくすることができ、第２のアンテナ自体ひいてはアンテナ装置を低背化し易くなる。

また、前記第３のアンテナは、誘電材料及び磁性材料の少なくとも一方から成る基体と該基体に設けた第３導体パターンとを含むチップ型アンテナであるようにしても良い。かかる構成によれば、例えば、ＵＭＴＳ帯のような比較的高い周波数の帯域に対応する第３のアンテナをチップ型アンテナにより構成できるので、小型に構成することができ、そのためＵＭＴＳ帯のような比較的高い周波数の帯域にも簡単且つ柔軟に対応できる上に、基板上のアンテナ回路の占有面積を小さくすることができる。

上記構成において、更に、前記第３のアンテナは、前記基体が複数の層から構成され、該複数の層中に前記第３導体パターンを配設した積層アンテナであるのが好適である。かかる構成によれば、前記第３のアンテナは、その実効誘電率が高くなるので、その分アンテナ基体の体積を小さくすることができ、第３のアンテナ自体を小型化できる。

また、本発明では、以上の構成を有するアンテナ装置を無線通信機器に内蔵したことを特徴とする。
これにより、無線通信機器のアンテナ装置の省スペース化が可能で、無線通信機器の筐体内におけるアンテナの配置（レイアウト）の自由度が増し、当該無線通信機器を小型化できる。

本発明によれば、広帯域（複数の送受信周波数帯域）化が可能で、各送受信周波数帯域内において良好な利得と垂直偏波の無指向性を保つことができる小型のアンテナ装置を実現することができる。従って、このアンテナ装置を携帯電話等の無線通信機器に用いた場合、内蔵アンテナ回路の省スペース化を図ることができ、該無線通信機器の筐体内におけるアンテナの配置（レイアウト）の自由度も大きくなり、当該無線通信機器の小型化を達成し易くなる。

また、本発明では、例えば、ＧＳＭ帯域とＵＭＴＳ帯域の信号を切り替える場合、ＧＳＭ帯域とＵＭＴＳ帯域の送受信回路を別々にしたので送受信周波数帯域を切り替える複雑なアンテナスイッチが不要になり、もって挿入損失を少なくすることも可能である。

本発明の実施形態に係るアンテナ装置について図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明の第１の実施形態について図１乃至図１５を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の実施例１のアンテナ装置の基本構成を示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す斜視図、（ｂ）はその要部を拡大して示す斜視図、（ｃ）はその全体構成を示す平面図である。

図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、本実施例のアンテナ装置１１は、基板１００と、基板１００にそれぞれ設けられた第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ１０２及び第３のアンテナ１０３とを含んでいる。
これら第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ１０２及び第３のアンテナ１０３は、それぞれ相異なる送受信周波数帯域を有しており、具体的には、第１のアンテナ１０１はＧＳＭ帯（９００ＭＨｚ帯）、第２のアンテナ１０２はＤＣＳ帯（１７００ＭＨｚ帯）及びＰＣＳ帯（１８００ＭＨｚ帯）、第３のアンテナ１０３はＵＭＴＳ帯（２２００ＭＨｚ帯）を、それぞれ送受信周波数帯域として有しており、これによりクワッドバンド方式のアンテナ装置１１を実現している。このように、第１のアンテナ１０１は、第２のアンテナ１０２の送受信周波数帯域であるＤＣＳ帯及びＰＣＳ帯や第３のアンテナ１０３の送受信周波数帯域であるＵＭＴＳ帯よりも低い周波数帯域であるＧＳＭ帯をその送受信周波数帯域として有している。また、第２のアンテナ１０２は、ＤＣＳ帯とＰＣＳ帯という２つの相異なる近接した周波数帯域をその送受信周波数帯域として有している。更に、第３のアンテナ１０３は、第２のアンテナの送受信周波数帯域であるＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯よりも高い周波数帯域であるＵＭＴＳ帯をその第３の送受信周波数帯域として有している。尚、本実施例のアンテナ装置１１では、第１のアンテナ１０１の送受信周波数帯域であるＧＳＭ帯の信号と第２のアンテナ１０２の送受信周波数帯域であるＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯の信号は同一の送受信回路により処理する構成を有している。

ここで、図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、第１のアンテナ１０１は、誘電体又は磁性体から成る基体１０１Ａと基体１０１Ａに設けた導体１０１Ｂとを含み、基板１００の表面に実装されたチップ型アンテナ、第２のアンテナ１０２は、基板１００上に形成された導体パターンから成るパターンアンテナ、第３のアンテナ１０３は、誘電体又は磁性体から成る基体１０３Ａ中に導体１０３Ｂを積層して配設し、基板１００の表面に実装された積層アンテナ［詳細には後述する図２１（ｂ）、図２２及び図２３参照］として構成されている。即ち、本実施例のアンテナ装置１１は、これらチップ型アンテナ、パターンアンテナ、及び積層アンテナが基板１００の表面に配設される表面実装型アンテナ装置として構成されている。
そして、本実施例のアンテナ装置１１では、第２のアンテナ１０２を構成するパターンアンテナは、第１のアンテナ１０１を構成するチップ型アンテナと給電点１０４を繋ぐ線路１０５から分岐して設けられている。また、第２のアンテナ１０２は、基板１００上で第３のアンテナ１０３とギャップＧを介して設けられている。即ち、第２のアンテナ１０２は、基板１００上で第３のアンテナ１０３とギャップＧを介して容量結合している。従って、ここでいうギャップＧは、少なくとも静電容量結合が考えられる程度の間隔である。尚、本実施形態では、第１のアンテナ１０１も第３のアンテナ１０３と静電容量結合しているものと考えられるが、第１のアンテナ１０１及び第２のアンテナ１０２の両方が結合する必要はなく、第１のアンテナ１０１又は第２のアンテナ１０２の一方が、基板１００上で第３のアンテナ１０３とギャップＧを介して設けられ、静電容量結合していれば良い。

本実施例のアンテナ装置１１の構成を、図１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を参照してより具体的に述べるが、アンテナ装置１１はアンテナ実装領域１００Ｍと、アンテナのグランド(接地導体)としての機能を持つアンテナ非実装領域１００Ｌのアンテナ実装領域１００Ｍの近傍を指す。基板１００は、例えば、図中に示すＸ方向（幅方向）が４０ｍｍ、Ｙ方向（長さ方向）が９０ｍｍ、Ｚ方向（厚さ方向）が２ｍｍのガラスエポキシ樹脂等から形成され、後述する本発明の一実施形態である無線通信機器としての携帯電話に内蔵されるプリント回路基板（ＰＣＢ［Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ］）である。尚、以下、このように基板１００の幅方向をＸ方向、長さ方向をＹ方向、厚さ方向をＺ方向として、他の部品等の配置方向も説明する。この基板１００の長さ方向（Ｙ方向）の一端側には、例えば、長さ方向（Ｙ方向）１０ｍｍ程度、幅方向（Ｘ方向）全幅に亘ってアンテナ実装領域１００Ｍが形成されている。尚、基板１００の残余の部分は、第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ１０２及び第３のアンテナ１０３につながる送受信回路を含む携帯電話機器の他の回路が形成される領域であるが、ここでは、アンテナ非実装領域１００Ｌと呼ぶ。第１のアンテナ１０１は、誘電材料から成る直方体形状の基体１０１Ａの表面に導体（電極）１０１Ｂを周回したものであり、例えば、その長さが１５ｍｍ、幅が３ｍｍ、高さが３ｍｍのチップ型（極小片）のアンテナを、その長さ方向がＸ方向（基板１００の幅方向）と平行になるように、上記アンテナ実装領域１００Ｍの略中央に面実装されている。ここで、第１のアンテナ１０１は、Ｘ方向はその先端がアンテナ実装領域１００Ｍの中央から僅かに出る程度に、Ｙ方向はアンテナ実装領域１００Ｍの略中央に位置するように、基板１００に配設されている。第２のアンテナ１０２は、第１のアンテナ１０１と一定間隔を挟んで平行に、例えば、２５ｍｍ程度の長さに亘って形成された導体パターンから成るパターンアンテナであり、第１のアンテナ１０１と同様にＸ方向はその先端がアンテナ実装領域１００Ｍの中央から僅かに出る程度に、Ｙ方向はアンテナ実装領域１００Ｍの最も端部に位置するように形成されている。この第２のアンテナ１０２を構成するパターンアンテナは、上述したように、第１のアンテナ１０１を構成するチップ型アンテナと給電点１０４を繋ぐ線路１０５から分岐して設けられている。第３のアンテナ１０３は、誘電材料から成る矩形片状の基体１０３Ａ中に導体１０３Ｂを積層して配設したものであり、例えば、長さが７ｍｍ、幅が５ｍｍ、高さが０．７ｍｍのチップ型（極薄小片）のアンテナを、その長さ方向がＹ方向（基板１００の長さ方向）と平行になるように、上記アンテナ実装領域１００Ｍにおいて、上記第１のアンテナ１０１や第２のアンテナ１０２の給電点１０４や線路１０５とは反対側の端部に面実装されている。ここで、Ｘ方向はアンテナ実装領域１００Ｍの最端部に位置するように、Ｙ方向はアンテナ非実装領域１００Ｌから５ｍｍほどの間隔を開けて基板１００に面実装されている。尚、第３のアンテナ１０３の送受信周波数帯域であるＵＭＴＳ帯の信号は、上記第１のアンテナ１０１や第２のアンテナ１０２の送受信回路とは別個の送受信回路により処理する構成を有し、第３のアンテナ１０３と線路１０７を介して接続される給電ポート１０６は、Ｘ方向においてアンテナ非実装領域１００Ｌにおける給電ポート１０４とは反対側に設けられている。以上の構成より、第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ１０２及び第３のアンテナ１０３は、第１のアンテナ１０１又は第２のアンテナ１０２と第３のアンテナ１０３との間のギャップＧが９ｍｍ程度になるように配設されている。

図２は、図１に示したアンテナ装置１１におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板１００の部品実装面側、（ｂ）はその基板１００の裏面側を示す。図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１のアンテナ１０１及び第２のアンテナ１０２は、導体パターンから形成される線路１０５を介して送受信回路部（信号処理回路）１０８に接続され、線路１０５と送受信回路部（信号処理回路）１０８の間には、インピーダンス整合回路１０９が設けられている。第３のアンテナ１０３は、導体パターンから形成される線路１０７を介して送受信回路部（信号処理回路）１１０に接続され、線路１０７と送受信回路部（信号処理回路）１１０の間には、インピーダンス整合回路１１１が設けられている。これにより、本実施例のアンテナ装置１１では、第１のアンテナ１０１の送受信周波数帯域であるＧＳＭ帯の信号と第２のアンテナ１０２の送受信周波数帯域であるＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯の信号は同一の送受信回路により処理される一方、第３のアンテナ１０３の送受信周波数帯域であるＵＭＴＳ帯の信号は別個の送受信回路により処理されるようになっている。また、第１のアンテナ１０１の給電線路と第２のアンテナ１０２の給電線路は、線路１０５を共用し同一のインピーダンス整合回路１０９により送受信回路部とのインピーダンス整合が取られるのに対し、第３のアンテナ１０３の給電線路とその送受信回路部は、第１のアンテナ１０１や第２のアンテナ１０２とは別個の整合回路１１１によりインピーダンス整合が取られるようになっている。

次に、本実施例のアンテナ装置１１の作用効果を、比較例のアンテナ装置と比較しつつ説明する。即ち、本発明者は、上述した本発明のアンテナ装置１１の作用効果（性能）の優位性を検証するため、上述した本発明のアンテナ装置１１の必須の構成である第３のアンテナを有さないアンテナ装置を作製した。図３は、この比較例のアンテナ装置の基本構成を示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す斜視図、（ｂ）はその要部を拡大して示す斜視図、（ｃ）はその全体構成を示す平面図である。図４は、図３に示した比較例のアンテナ装置におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板のアンテナ実装主面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。

図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すように、比較例のアンテナ装置ＣＥは、第３のアンテナを有していない以外は、本発明のアンテナ装置１１と同様の構成を有している。即ち、比較例のアンテナ装置ＣＥは、基板１００と、基板１００にそれぞれ設けられた第１のアンテナ１０１及び第２のアンテナ１０２とを含み、第１のアンテナ１０１はＧＳＭ帯、第２のアンテナ１０２はＤＣＳ帯及びＰＣＳ帯を、それぞれ送受信周波数帯域として有するトリプルバンド方式のアンテナ装置である。しかして、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、比較例のアンテナ装置ＣＥでは、第１のアンテナ１０１の送受信周波数帯域であるＧＳＭ帯の信号と第２のアンテナ１０２の送受信周波数帯域であるＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯の信号は同一の送受信回路により処理する点、また、第２のアンテナ１０２を構成するパターンアンテナは、第１のアンテナ１０１を構成するチップ型アンテナと給電ポート１０４を繋ぐ線路１０５に接続されて設けられている点も、本発明のアンテナ装置１１と同様である。しかしながら、第３のアンテナを有していないので、本発明のアンテナ装置１１とは異なり、第１のアンテナ１０１及び第２のアンテナ１０２が基板１００上で第３のアンテナ１０３とギャップＧを介して設けられていることは無い。比較例のアンテナ装置ＣＥの残余の構成、例えば、基板１００、第１のアンテナ１０１及び第２のアンテナ１０２の材料、寸法等も本発明のアンテナ装置１１と全く同様である。

図５乃至図８は、比較例のアンテナ装置ＣＥの性能を示す図であり、図９乃至図１４は、本実施例のアンテナ装置１１の性能を示す図である。
まず、図５乃至図８を参照して比較例のアンテナ装置の性能について述べる。
図５及び図６は、比較例のアンテナ装置ＣＥのＧＳＭ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。このうち、図５（ａ）は、比較例のアンテナ装置のいわゆるｓパラメータという、アンテナの送信電力がどれぐらいはね返ってくるかを表すパラメータであり、同図のデータでは、その特性を周波数［ＧＨｚ］に対するＧＳＭ帯域の給電ポート側の反射損失で表している。この縦軸の値［ｄＢ］が小さい程、５０Ωの給電レベルに近い電圧特性が得られることを表しており、従って、５０Ωでのインピーダンス整合性を表すデータのひとつである。）
また、図５（ｂ）は、上記ｓパラメータを電圧／定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）に変換したデータであり、アンテナに送られる送信電力の反射の程度を表す値であり、この縦軸のＶＳＷＲの値が小さい（１に近い）程、反射が少なく投入した電力が効率よくアンテナに伝わるためアンテナ特性が優れていることを表しており、同図に示すように、ある周波数帯域でＶＳＷＲの値が示される。同図のデータでは、グラフの曲線が１に近くなるのが対象とするＧＳＭ帯域（９００ＭＨｚ）付近［１０４０ＭＨｚ］になっている。

また、図５（ｃ）は、いわゆるスミスチャートであり、負荷としての第１のアンテナ１０１と給電線路のインピーダンス整合特性を表している。
また、図５（ｄ）は、アンテナの放射効率を示すデータであり、アンテナに投入した電力がどれぐらいの効率で空間に放射されるかを表しており、横軸の各周波数に対して縦軸の放射効率の割合で示している。従って、この縦軸の値が大きい（１［１００％］に近い）程、放射効率が良く、アンテナ特性が優れていることを表しており、例えば、対象とする周波数帯域において０．９０［９０％］以上の放射効率が得られるように調整する。ここでは、図５（ｂ）に示すＶＳＷＲの値が小さくなる（１に近くなる）ＧＳＭ帯域（９００ＭＨｚ）で０．９０［９０％］以上の放射効率が得られるように調整している。

図６（ａ）は、比較例のアンテナ装置のＧＳＭ帯域におけるアンテナ特性のうち、アンテナの指向性を立体（３次元）的に表したものであり、図６（ａ）に示すＸＹＺ軸を基準として、ＸＹ面 ＹＺ面 ＺＸ面の断面で２次元的にアンテナの指向性を中心点から分布する曲線で表したものが、それぞれ図６（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）である。これらの図において中心点から分布する曲線は、中心点から径方向に大きい程、指向性ひいては利得が高く、中心点から径方向に一様に分布し、（真）円に近い程、指向性ひいては利得の落ち込みが無く均一であることを示している。このうち、例えば、携帯電話端末に搭載されるアンテナとしては、図６（ｄ）に示すＺＸ面のアンテナの指向性が重要であり、このＺＸ面において利得が最大となり、且つ均一な利得、指向性が得られるのが望ましい。これは、上述した基板１００の面に対して直交する方向（図３においてもＺＸの面）において均一な利得、指向性が得られるかを表している。即ち、基板１００に対してその周方向においてどの程度均一な利得、指向性が得られるかを表す。携帯電話端末では、薄長の端末機器の筐体の長手方向に沿って基板１００が配置されることになるため、端末機器の筐体の周方向に対して均一な利得、指向性が得られるかにかかわることになる。このように端末機器の筐体の周方向に対して均一な利得、指向性が得られれば、筐体内の金属部位の配置如何により指向性が制御し易くなることから、かかるＺＸ面における垂直偏波の指向性の均一化（無指向性）が重要とされる。従って、このＺＸ面における垂直偏波の指向性を表す曲線が中心点から径方向に一様に分布し、（真）円に近いことが望ましい。図６（ｄ）に示すＺＸ面のデータでは、垂直偏波の指向性を表す曲線Ｖｅｒｔｉｃａｌは、−５．００付近で一様な円を表すものとなっている。

図７及び図８は、比較例のアンテナ装置のＤＣＳ帯域及びＰＣＳ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。このうち、図７（ａ）は、図５（ａ）に示したのと同様のｓパラメータを表している。同図のデータでは、１７００ＭＨｚから２０００ＭＨｚ付近まで−６．００ｄＢ以下の値が得られており、対象とするＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域における周波数である１７００ＭＨｚ／１８００ＭＨｚの帯域において十分な特性が得られていることが分かる。また、図７（ｂ）は、図５（ｂ）に示したのと同様に、上記ｓパラメータを電圧／定在波比に変換したデータを表している。同図のデータでは、１７００ＭＨｚから２０００ＭＨｚ付近（１９６０ＭＨｚ）まで３．００以下のＶＳＷＲの値が得られており、対象とするＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域における周波数である１７００ＭＨｚ／１８００ＭＨｚの帯域において十分な特性が得られていることが分かる。

また、図７（ｃ）は、いわゆるスミスチャートであり、負荷としての第２のアンテナ１０２と給電線路のインピーダンス整合特性を表している。
また、図７（ｄ）は、図５（ｄ）に示したのと同様に、アンテナの放射効率を示すデータである。同図のデータでは、１６００ＭＨｚから２０００ＭＨｚまで略１００％の放射効率が得られており、対象とするＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域における周波数である１７００ＭＨｚ／１８００ＭＨｚの帯域において十分な放射特性が得られていることが分かる。
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、比較例のアンテナ装置のＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域におけるアンテナ特性のうち、アンテナの指向性を、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）と同様に、立体（３次元）的に表したものである。
図８（ｄ）に示すＺＸ面のアンテナの指向性のデータでは、垂直偏波の指向性を表す曲線Ｖｅｒｔｉｃａｌは、一様な円（真円）を表すものではなく、図中のＸ方向における利得の落ち込みが見られ、Ｘ方向における利得が減少していることが分かる。換言すれば、Ｘ方向において、いわゆるヌル点が生じてしまうことが分かる。

本発明者は、このヌル点が生じてしまう原因を検討した結果、比較例のアンテナ装置では、給電ポートが基板１００の片側（Ｘ軸方向側）に偏って配置されており、たとえ第２のアンテナ１０２（または第１のアンテナ１０１）を基板１００のＸ軸方向中央に配置したとしても給電ポートと相俟ってＸ軸方向側に偏在しているためであることを見出した。そこで、かかるＺＸ面におけるヌル点の解消という課題と、上述したように、比較例のアンテナ装置ではＵＭＴＳ帯域には対応できないため、ＵＭＴＳ帯域への対応をも可能とするという課題の２つの課題を解決すべく、本実施例のアンテナ装置１１では、ＵＭＴＳ帯域への対応が可能な第３のアンテナ１０３を設け、この第３のアンテナ１０３を基板１００の他端側に配置して、第２のアンテナ１０２（または第１のアンテナ１０１）と、第３のアンテナ１０３の共振電流がそれぞれ第２のアンテナ１０２（または第１のアンテナ１０１）の給電ポートと第３のアンテナ１０３の給電ポート間に流れるように第２のアンテナ１０２（または第１のアンテナ１０１）と、第３のアンテナ１０３を静電容量結合させるように配置し、その給電ポートもＸ軸方向において対称的な位置に配置するようにした。これによって２つの給電ポート間でＧＳＭ帯の１／４波長若しくはＤＣＳ帯及びＰＣＳ帯とＵＭＴＳ帯の１／２波長が丁度形成され、ＧＳＭ帯とＤＣＳ帯及びＰＣＳ帯とＵＭＴＳ帯での垂直偏波の無指向性を保つことができる。

そこで、以下、図９乃至図１４を参照して本実施例のアンテナ装置１１の性能を、上述した比較例のアンテナ装置の性能と適宜比較しつつ述べる。
図９及び図１０は、本実施例のアンテナ装置１１のＧＳＭ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。このうち、図９（ａ）は、図５（ａ）に示した比較例のデータと同様に、本実施例のアンテナ装置１１のｓパラメータから算出した値であり、同図のデータでは、その特性を周波数［ＧＨｚ］に対するＧＳＭ帯域の給電ポート側の反射損失で表している。図９（ａ）のデータでは、図５（ａ）に示した比較例のデータの値と略同様の値を示している。
尚、図９（ｂ）は、本実施例のアンテナ装置１１のＧＳＭ帯域におけるアンテナ特性のうちアイソレーションとして、その特性を周波数［ＧＨｚ］に対する一つのアンテナからもう一方のアンテナへの電力の分離の程度を表している。アイソレーションの良否の程度を判断する目標値としては１０［ｄｂ］であるが、図９（ｂ）のデータでは、対象とするＧＳＭ帯域（９００ＭＨｚ）付近で１５．００［ｄｂ］であり、大きなアイソレーションが得られていることから第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２とが各々第３のアンテナ１０３と電気的に分離されていることが確認された。
また、図９（ｃ）は、いわゆるスミスチャートであり、本実施例のアンテナ装置１１における負荷としての第１のアンテナ１０１と給電線路のインピーダンス整合特性を表している。
また、図９（ｄ）は、比較例に関して図５（ｄ）に示したのと同様に、本実施例のアンテナ装置１１のアンテナの放射効率を示すデータである。同図のデータでは、７００ＭＨｚから１０００ＭＨｚ付近まで略８５％の放射効率が得られており、対象とするＧＳＭ帯域における周波数である９００ＭＨｚ付近において十分な放射特性が得られていることが分かる。
図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、本実施例のアンテナ装置１１のＧＳＭ帯域におけるアンテナ特性のうち、アンテナの指向性を、比較例に関して図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示したのと同様に、立体（３次元）的に表したものである。
図１０（ｄ）に示すＺＸ面のアンテナの指向性のデータでは、垂直偏波の指向性を表す曲線Ｖｅｒｔｉｃａｌは、一様な円（真円）を表しており、図中のＸ方向における利得の落ち込みは見られず、均一な指向性ひいては利得が得られることが分かる。

図１１及び図１２は、本実施例のアンテナ装置１１のＤＣＳ帯域及びＰＣＳ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。このうち、図１１（ａ）は、比較例に関して図７（ａ）に示したのと同様のｓパラメータを表している。同図のデータでは、その特性を周波数［ＧＨｚ］に対するＧＳＭ帯域と共通の給電ポート側の反射損失の値で表している。図１１（ａ）のデータでは、１６００ＭＨｚから２０００ＭＨｚまで十分に６．００ｄＢ以上（正確には８．００ｄＢ以上）の値が得られており、対象とするＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域における周波数である１７００ＭＨｚ／１８００ＭＨｚの帯域において十分な特性が得られていることが分かる。
尚、図１１（ｂ）は、本実施例のアンテナ装置１１のＤＣＳ帯域及びＰＣＳ帯域におけるアンテナ特性のうちアイソレーションとして、その特性を周波数［ＧＨｚ］に対する一つのアンテナからもう一方のアンテナへの電力の分離の程度を表している。図１１（ｂ）のデータでは、対象とするＤＣＳ帯域及びＰＣＳ帯域（１７００ＭＨｚ乃至１８００ＭＨｚ）付近で３．００より大きい値が得られている。
また、図１１（ｃ）は、いわゆるスミスチャートであり、負荷としての第２のアンテナ１０２と給電線路のインピーダンス整合特性を表している。
また、図１１（ｄ）は、比較例に関して図７（ｄ）に示したのと同様に、アンテナの放射効率を示すデータである。同図のデータでは、１６００ＭＨｚから２０００ＭＨｚまで略１００％の放射効率が得られており、本実施例のアンテナ装置１１においても、対象とするＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域における周波数である１７００ＭＨｚ／１８００ＭＨｚの帯域において十分な放射特性が得られていることが分かる。

図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、本実施例のアンテナ装置１１のＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域におけるアンテナ特性のうち、アンテナの指向性を、比較例に関して図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示したのと同様に、立体（３次元）的に表したものである。
図１２（ｄ）に示すＺＸ面のアンテナの指向性のデータでは、本実施例のアンテナ装置１１では、垂直偏波の指向性を表す曲線Ｖｅｒｔｉｃａｌは、一様な円（真円）を表しており、上述した比較例と異なり、図中のＸ方向における利得の落ち込み（比較例に関して上述したヌル点）は見られず、均一な指向性ひいては利得が得られることが分かる。

図１３及び図１４は、本実施例のアンテナ装置１１のＵＭＴＳ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。このうち、図１３（ａ）は、第３のアンテナ１０３の反射損失を表している。即ち、この第３のアンテナ１０３の反射損失とは、その特性を周波数［ＧＨｚ］に対するＵＭＴＳ帯域の給電ポート側の反射損失の値で表している。図１３（ａ）のデータでは、１８００ＭＨｚから２２００ＭＨｚまで十分に６．００ｄＢ以上（正確には９．００ｄＢ以上）の値が得られており、対象とするＵＭＴＳ帯域における周波数である１９００ＭＨｚ乃至２２００ＭＨｚの帯域において十分な特性が得られることが分かる。また、この範囲以外の周波数範囲でも十分な値が得られることから、ＵＭＴＳの帯域内で更に広帯域化が可能であることを確認できた。
尚、図１３（ｂ）は、本実施例のアンテナ装置１１のＵＭＴＳ帯域におけるアンテナ特性のうちアイソレーションとして、その特性を周波数［ＧＨｚ］に対する一つのアンテナからもう一方のアンテナへの電力の分離の程度を表している。図１３（ｂ）のデータでは、１８００ＭＨｚから２２００ＭＨｚまで３．００ｄＢ以上の値が得られている。
また、図１３（ｃ）は、いわゆるスミスチャートであり、負荷としての第３のアンテナ１０３と給電線路のインピーダンス整合特性を表している。
また、図１３（ｄ）は、アンテナの放射効率を示すデータである。同図のデータでは、１８００ＭＨｚから２２００ＭＨｚまで略１００％近い放射効率が得られており、本実施例のアンテナ装置１１においても、対象とするＵＭＴＳ帯域における周波数である１９００ＭＨｚ乃至２２００ＭＨｚの帯域において十分な放射特性が得られていることが分かる。

図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、本実施例のアンテナ装置１１のＵＭＴＳ帯域におけるアンテナ特性のうち、アンテナの指向性を立体（３次元）的に表したものである。
図１４（ｄ）に示すＺＸ面のアンテナの指向性のデータでは、垂直偏波の指向性を表す曲線Ｖｅｒｔｉｃａｌは、一様な円（真円）に近い分布を表しており、図中のＸ方向における利得の落ち込み（ヌル点）は見られず、均一な指向性ひいては利得が得られることが分かる。

以上に述べたように、本実施例のアンテナ装置１１では、図１２（ｄ）に示すＺＸ面のアンテナの指向性のデータと図１４（ｄ）に示すＺＸ面のアンテナの指向性のデータにおいてヌル点が解消された、即ち、ＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域とＵＭＴＳ帯域において基板の周方向における垂直偏波の無指向性が実現されたことを確認できた。

本発明者は、この理由を考察するに、上述した比較例のアンテナ装置では、給電ポートが一つで、第２のアンテナ１０２を構成する導体パターン先端と基板１００のグランド（接地導体）１１４との静電容量が支配的に作用するのに対し、本実施例のアンテナ装置１１では、第２のアンテナ１０２を構成する導体パターン先端と第３のアンテナ１０３との静電容量も生じ、２つの給電ポートが対称的に配置されていて、静電容量による作用により共振電流がそれぞれ第２のアンテナ１０２の給電ポートと第３のアンテナ１０３の給電ポート間に流れるためＤＣＳ帯及びＰＣＳ帯とＵＭＴＳ帯の１／２波長が丁度形成される、ことによるものと考える。

このように、本実施例のアンテナ装置１１では、ＵＭＴＳ帯域への対応が可能な第３のアンテナ１０３を設けて広帯域化を可能としただけでなく、特にＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域とＵＭＴＳ帯域において基板の周方向における垂直偏波の無指向性が実現されたことで、上述した携帯端末の筺体内での金属部位のレイアウト等により携帯端末アンテナとしての指向性の制御も可能とした。

以上に述べたように、本実施例のアンテナ装置１１では、ＧＳＭ帯に対応する第１のアンテナ１０１、ＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯に対応する第２のアンテナ１０２及びＵＭＴＳ帯に対応する第３のアンテナ１０３を有するので、クワッドバンド方式を実現することができる。
また、第２のアンテナ１０２は、第１のアンテナ１０１の給電側の線路１０５から分岐して接続するように設けられている。従って、同一の送受信回路により信号処理可能となり、アンテナ装置１１を簡単な構成とし、省スペース化が可能となる。
また、第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ１０２及び第３のアンテナ１０３を基板１００の同一面上に配置し、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２を共にチップ型アンテナとする構成により、アンテナ装置全体の小型化を図ることができる。
特に、ＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域に対応する第２のアンテナ０１２とＵＭＴＳ帯域に対応する第３のアンテナ１０３とを静電容量結合させる構成によりＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域とＵＭＴＳ帯域において上述したヌル点を解消できるので、ＤＣＳ帯及びＰＣＳ帯での垂直偏波の無指向性とＵＭＴＳ帯での垂直偏波の無指向性を保つことができる。

尚、本実施例のアンテナ装置１１では、第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ１０２及び第３のアンテナ１０３は、全て基板１００の主面（部品面）に実装したので、アンテナ装置１１の製造工程を簡略化できる。
尚、本実施例のアンテナ装置１１では、第２のアンテナ１０２を第１のアンテナ１０１よりもグランド電極（接地導体）１１４から離れた位置に配置している。これにより、比較的広い帯域幅が求められるＤＣＳ帯域／ＰＣＳ帯域において、広帯域化を図ることができ、また、高い利得を実現し易くしている。
以上のように、本実施例のアンテナ装置１１では、より小型のアンテナを送受信回路毎に設け、送受信回路毎のアンテナが電磁気的に相互に利用し合うようにすることで、小型化・省スペース化できる上に、各アンテナのインピーダンス整合性が向上し、広帯域（複数の送受信周波数帯域及び各送受信周波数帯域内）に亘って良好な利得と垂直偏波の無指向性を保つことができる。

次に、本発明の第１の実施形態の実施例２のアンテナ装置を図１５に示す。図１５は、この第１の実施形態の実施例２のアンテナ装置１２におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板のアンテナ主実装面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。
図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施例のアンテナ装置１２では、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の配置箇所を入れ替えて、第２のアンテナ１０２は、第１のアンテナ１０１よりもグランド電極（接地導体）１１４に近い側に配置している以外は、上述した実施例１のアンテナ装置１１と全く同様の構成を有している。そこで、同様の部分には同様の参照符号を付して、その説明は省略する。
即ち、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２のグランド電極（接地導体）１１４からの位置と帯域、利得はトレードオフの関係にあり、この実施例２では、第１のアンテナ１０１を重要視して低域側であるＧＳＭ帯を広帯域、高利得とするために、第１のアンテナ１０１をグランド電極（接地導体）１１４から遠い方に配置したものである。

続いて、本発明の第２の実施形態の実施例１のアンテナ装置を図１６に示す。図１６は、第２の実施形態の実施例１のアンテナ装置２１におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板のアンテナ主実装面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。
本実施例のアンテナ装置２１の基本的構成は、上述した第１の実施形態の実施例１及び２のアンテナ装置と同様であるので、同様の部分には同様の参照符号を付して、その説明は省略する。
本実施例のアンテナ装置２１では、図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１のアンテナ１０１は基板１００の主面（表面）１００Ｐに設けられているのに対し、第２のアンテナ１０２は基板１００の裏面１００Ｒに設けられており、この第２のアンテナ１０２は主面１００Ｐに設けられた第１のアンテナ１０１の給電側の線路１０５からスルーホール電極１１６を介して接続するように設けられている。従って、第１のアンテナ１０１の送受信周波数帯域であるＧＳＭ帯の信号と第２のアンテナ１０２の送受信周波数帯域であるＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯の信号は同一の送受信回路により処理する点、また、第２のアンテナ１０２を構成するパターンアンテナは、第１のアンテナ１０１を構成するチップ型アンテナと給電点１０４を繋ぐ線路１０５に接続されて設けられている点は、上述した第１の実施形態の実施例１及び２のアンテナ装置と同様である。

しかしながら、この第２の実施形態の実施例１のアンテナ装置２１では、図１６（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、第１のアンテナ１０１と第３のアンテナ１０３は、基板１００の主面（部品面）１００Ｐに実装しているのに対し、第２のアンテナ１０２はスルーホール電極１１６を介して基板１００の裏面１００Ｒに実装している。これにより、第１のアンテナ１０１のＹ方向の配置箇所をアンテナ実装領域１００Ｍの略中央ではなく、第２のアンテナ１０２と同様に、最も端部に位置させている。従って、このアンテナ装置２１では、第１のアンテナ１０１は第２のアンテナ１０２とグランド電極（接地導体）１１４からの距離は同じである。このため、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の両方をグランド電極（接地導体）１１４から遠い方に配置できるので、第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２の両方を広帯域、高利得とすることができる。尚、第２のアンテナ１０２を構成するパターンアンテナは、第１のアンテナ１０１の長さ方向と基板１００の厚み分だけ離間して平行に形成されている。

次に、本発明の第２の実施形態の実施例２のアンテナ装置を図１７に示す。図１７は、第２の実施形態の実施例２のアンテナ装置２２におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板のアンテナ主実装面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。
本実施例のアンテナ装置２２の基本的構成は、上述した第２の実施形態の実施例１のアンテナ装置２１と同様であるので、同様の部分には同様の参照符号を付して、その説明は省略する。
本実施例のアンテナ装置２２では、図１７（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１のアンテナ１０１及び第３のアンテナ１０３は基板１００の主面（表面）１００Ｐに実装し、第２のアンテナ１０２はスルーホール電極を介することなく、第１のアンテナ１０１と同様の幅と長さのパターンアンテナを基板１００の裏面１００Ｒに、第１のアンテナ１０１の丁度裏側の対向する位置になるように形成している。即ち、第１のアンテナ１０１と同様の幅と長さのパターンアンテナから成る第２のアンテナ１０２を第１のアンテナ１０１の丁度裏側の対向する位置になるように配置して、その静電容量による結合でデュアルバンドの機能を得るようにしたものである。尚、第２のアンテナ１０２は、第２の実施形態の実施例１のアンテナ装置２１のものより幅広で短い形状に形成されている。これは、スルーホール電極を介することなく基板１００の裏面１００Ｒに配置したパターンアンテナである第２のアンテナ１０２をＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯に対応可能とするためである。

続いて、本発明の第２の実施形態の実施例３のアンテナ装置を図１８に示す。図１８は、第２の実施形態の実施例３のアンテナ装置におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板のアンテナ主実装面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。
本実施例のアンテナ装置２３の基本的構成は、上述した第２の実施形態の実施例１及び２のアンテナ装置２１及び２２と同様であるので、同様の部分には同様の参照符号を付して、その説明は省略する。
本実施例のアンテナ装置２３では、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１のアンテナ１０１及び第３のアンテナ１０３は基板１００の主面（表面）１００Ｐに実装し、第２のアンテナ１０２はスルーホール電極を介することなく、パターンアンテナを基板１００の裏面１００Ｒに、第１のアンテナ１０１の丁度裏側の対向する位置になるように形成している。即ち、パターンアンテナから成る第２のアンテナ１０２を第１のアンテナ１０１の裏側に位置するように配置して、その静電容量による結合でデュアルバンドの効果を得るようにしたものである。尚、第２のアンテナ１０２は、第２の実施形態の実施例２のアンテナ装置２２のものより幅が狭く長い形状に形成されている。これは、実施例２のアンテナ装置２２と同様に、スルーホール電極を介することなく基板１００の裏面１００Ｒに配置したパターンアンテナである第２のアンテナ１０２をＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯に対応可能とするためである。
また、本実施例のアンテナ装置２３では、図１８（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ１０２及び第３のアンテナ１０３は、インピーダンス整合回路１０９、１１１、１１８がそれぞれ付加されている。インピーダンス整合回路１１８はＬとＣの並列共振回路であり、このＬとＣの値を調整してインピーダンス整合することによりＶＳＷＲを下げることができる。このインピーダンス整合回路１０９、１１１、１１８をそれぞれ第１のアンテナ１０１の給電側と送受信回路部との間、第３のアンテナの給電側と送受信回路部との間、第２のアンテナの給電側とグランドとの間に各々挿入することによりＧＳＭ帯、ＤＣＳ／ＰＣＳ帯各々で最適なＶＳＷＲの設定ができる。

次に、本発明の第３の実施形態のアンテナ装置を図１９に示す。図１９は、本発明の第３の実施形態のアンテナ装置３０におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板のアンテナ主実装面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。
本実施形態のアンテナ装置３０の基本的構成は、上述した第１の実施形態の実施例１及び２のアンテナ装置１１及び１２と同様であるので、同様の部分には同様の参照符号を付して、その説明は省略する。
本実施形態のアンテナ装置３０では、図１９（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２のアンテナ１０２も、第１のアンテナ１０１と同様に、チップ型アンテナとして構成されている。即ち、第２のアンテナ１０２も、誘電体から成る基体１０２Ａと基体１０２Ａの表面に周回して設けた導体１０２Ｂから成る。但し、第２のアンテナ１０２は、第１のアンテナ１０１と同様の長さを有しているが、幅と高さは第１のアンテナ１０１よりも小さく形成されている。また、第２のアンテナ１０２の導体１０２Ｂは、第１のアンテナ１０１の導体１０１Ｂよりも広い間隔をおいて少ない巻き数で巻回されている。これは、第２のアンテナ１０２の対象とする送受信周波数帯域が第１のアンテナ１０１より高い送受信周波数帯域に対応するためである。尚、第２のアンテナ１０２の導体１０２Ｂの巻き方向は、第１のアンテナ１０１の導体１０１Ｂの巻き方向と同じ方向であるが、第１のアンテナ１０１の対象とする周波数帯域が第２のアンテナ１０２の対象とする周波数帯域より離れているので相互に影響が出ない。よって離れていれば巻き方向は必ずしも同じでなくても良い。

ここで、第１乃至第３の実施形態のアンテナ装置におけるチップ型アンテナと積層アンテナの変形例について述べる。
図２０は、チップ型アンテナの変形例の構成を示す図である。
図２０に示すように、この変形例のチップ型アンテナでは、導体１０１Ｂの形状・パターンが図１等に示したチップ型アンテナとは相違している。このようにアンテナ電極パターンを巻回せずにミアンダ状に印刷することもできる。図２１は、積層アンテナの変形例の構成を示す図であり、（ａ）は積層アンテナの変形例、（ｂ）は図１等に示した実施例の積層アンテナ、（ｃ）は積層アンテナの他の変形例を示す。
図２１（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）にそれぞれ示す積層アンテナでは、導体１０３Ｂの形状・パターンがそれぞれ相違している。また、螺旋状等の導体１０３Ｂの長さを、ＵＭＴＳ帯に対応する共振周波数になるようにそれぞれ調整している。但し、図２１（ｂ）に示す上述した実施例の積層アンテナが好適である。即ち、図２１（ａ）に示す積層アンテナでは、Ｌ（導体）の重なり部分が多く、線間容量が増えてＱが大きくなって帯域幅が狭くなる場合があり、図２１（ｃ）に示す積層アンテナでは、Ｌ(導体)が平面的にミアンダ状になっている(うねっている)のでＬの長さが取れず同じ周波数ならアンテナ自体が大きくなってしまう場合がある。図２１（ｂ）に示す上述した実施例の積層アンテナでは、Ｌ（導体）が長く取れてかつＬ（導体）の重なり部分が少ないので線間容量を小さくできることから、最も小型化が可能で帯域幅も広くできる。

図２２は、図２１（ｂ）に示した実施例の積層アンテナの拡大平面図であり、図２３は実施例の積層アンテナのシート層の分解図である。上述した実施例の第３のアンテナ１０３は、図２１（ｂ）に示したように、一方の主面［図２１（ｂ）中裏面］が実装面１０３ｍをなす直方体状の基体１０３Ａの内部に、基体１０３Ａの長手方向に螺旋状に巻回される導体１０３Ｂを備えてなる。ここで、基体１０３Ａは、図２２及び図２３に示すように、例えば、酸化アルミニウム、シリカを主成分とする誘電材料から成る矩形状のシート層１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを積層してなる。このうち、シート層１０３ａ、１０３ｃの表面には、銀、銀合金、銅或いは銅合金より成り、直線状をなす導電パターン２０３ａ〜２０３ｉが印刷・蒸着・貼り合わせ或いはメッキ等により設けられると共に、シート層１０３ｂには、図２２及び図２３に示すように、厚さ方向にスルーホール電極１０３ｈが形成されている。また積層アンテナの成形において誘電材料としてガラス質部とＡｌ_２Ｏ_３部からなる低温焼成材（ＬＴＣＣ）を用いると、温度が８００〜１０００℃で焼成可能になるので、銀、銅等の電極材と一緒に焼成することができる。よって、電極を形成する時に積層材の表面に導電パターン２０３ａ〜２０３ｉを銀ペースト等により印刷成形し、誘電材料と電極膜を同じ温度で焼成することもできる。そして、シート層１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃを積層し、導電パターン２０３ａ〜２０３ｉをスルーホール電極１０３ｈを介して電極で接続することにより、巻回断面が矩形状をなし、螺旋状に巻回される導体１０３Ｂが形成される。

次に、以上の構成を有するアンテナ装置を無線通信機器に内蔵した本発明の他の態様について述べる。
図２４乃至図２６は、本発明の実施例のアンテナ装置を無線通信機器としての携帯電話端末に適用した例を示す図であり、図２４は、棒型携帯電話端末への適用例、図２５は、折畳み型携帯電話端末への適用例、図２６は、スライド型携帯電話端末への適用例、をそれぞれ示す。また、それぞれ（ａ）は携帯電話端末の外観を表面側から見た図、（ｂ）は基板１００を含む実施例のアンテナ装置１１を内蔵した状態を裏面側から見た図である。
例えば、従来の板金アンテナは、基板から板金アンテナの上面まで８ｍｍ程度の高さに形成されているものが多い。上述したように、本発明の実施例のアンテナ装置１１は小型で薄く、アンテナ実装領域１００Ｍの端末機器の筐体の長手方向の幅は半分（１／２）程度にすることが可能である。また、アンテナ装置１１のアンテナ実装領域１００Ｍの厚みは２ｍｍ程度(基板を含んだ厚さは３ｍｍ程度)とすることができる。このように、アンテナ実装領域１００Ｍ部分の体積を従来の板金アンテナと比べ１／８程度の大きさにできるので、無線通信機器としての携帯電話端末のアンテナ装置の省スペース化が可能で、携帯電話端末の筐体内におけるアンテナの配置（レイアウト）の自由度が増し、携帯電話端末を小型化できる。

例えば、図２４乃至図２６に示す例では、アンテナ装置１１を携帯電話端末の筐体内でアンテナ実装領域１００Ｍが上側に位置するようにレイアウトしたが、アンテナ実装領域１００Ｍが携帯電話端末の筐体内で下側に位置するようにレイアウトしても良い。近年、携帯電話端末でも機能と共にデザインが重視され、携帯電話端末の筐体の下方部はややテーパ状に細身に形成される端末機器も多くなっているが、本発明の実施例のアンテナ装置１１は小型で薄型に構成されているため、このような場合でも端末機器の筐体内でアンテナ実装領域１００Ｍが下側に位置するようにレイアウト可能である。また、このようにアンテナ実装領域１００Ｍが下側に位置するようにすることは、ユーザの手に電波が吸収されるのを防止するためにも有効である。また、端末機器の液晶画面部からのノイズの影響も受けにくくなる。

尚、上述したように、本発明の実施例のアンテナ装置１１では、基板１００の周方向において垂直偏波の無指向性が確保されるので、図２４乃至図２６に示すように、携帯電話端末の筐体内に配置した場合には、筐体内のアンテナ実装領域１００Ｍの周囲に金属部位を適宜配設することでアンテナの指向性の制御が可能である。

図２７に、本発明の実施例のアンテナ装置１１の実装方法の他の例を示す。即ち、図２７に示す例では、グランドされた基板１００とは別個に、アンテナ用サブ基板２００を設け、このアンテナ用サブ基板２００に第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ１０２及び第３のアンテナ１０３を配置している。そして、回路基板１００に設けられた送受信回路部から給電線２７１、２７３を介して第１のアンテナ１０１と第２のアンテナ１０２、及び第３のアンテナ１０３にそれぞれ給電するようにしている。本発明の実施例のアンテナ装置１１等は、小型で薄型に形成されているため、このように基板１００とは別個にアンテナ用サブ基板２００を設けることができる。かかる実装構成により、第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ１０２及び第３のアンテナ１０３と回路基板１００のグランド電極との距離を確保することが可能となるので、第１のアンテナ１０１、第２のアンテナ１０２及び第３のアンテナそれぞれを広帯域、高利得なアンテナにすることが可能である。
尚、図示はしないが、アンテナ用サブ基板２００の他に、更にサブ基板を設け、このサブ基板にＧＳＭ帯とＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯の送受信回路部（信号処理回路）とＵＭＴＳ帯の送受信回路部（信号処理回路）を設け、それぞれのサブ基板に設けた接続端子とアンテナ間を同軸ケーブルを介して、接続するようにしても良い。

上述した実施形態では、前記第１のアンテナ及び前記第２のアンテナと、前記３のアンテナの間にはグランド電極を設けないため、アンテナのグランド電極からの距離が遠くなり、アンテナとグランド電極の静電結合容量も小さくなり、この共振電流は小さくなる。反面アンテナから放射される電波の放射効率が向上し無指向性がとりやすくなり、送受信周波数帯域の広帯域化に寄与することができる。

以上に説明したように、本実施形態のチップ型アンテナによれば、ＧＳＭ帯、ＤＣＳ／ＰＣＳ帯、ＵＭＴＳ帯を含む広帯域（クワッドバンド）化が可能で、各送受信周波数帯域内において良好な利得と垂直偏波の無指向性を保つことができるアンテナ装置を省スペースで実現することができる。

上述した実施形態では、第２のアンテナをＤＣＳ帯及びＰＣＳ帯に対応可能に構成することでクワッドバンド化を実現したが、第２のアンテナも一つの送受信周波数帯域にのみ対応可能に構成しトリプルバンド化することも勿論可能である。
また、上述した実施形態では、第１のアンテナ１０１の送受信周波数帯域であるＧＳＭ帯の信号と第２のアンテナ１０２の送受信周波数帯域であるＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯の信号を同一の送受信回路により処理するようにしたが、別の送受信回路により処理するようにしても良い。

上述した実施形態では、ＧＳＭ帯とＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯は送受信回路を共有するが、ＵＭＴＳ帯はアンテナへの給電ポートを別に設けて送受信回路との接続を行なうので、従来ＧＳＭ帯及びＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯と、ＵＭＴＳ帯を１つのアンテナで共有していた場合には必要であったＧＳＭ帯及びＤＣＳ帯／ＰＣＳ帯と、ＵＭＴＳ帯の送受信回路を切り替える複雑なアンテナスイッチは設ける必要が無く、アンテナ装置の挿入損失を少なくすることができる。

更に、上述した実施形態では、チップ型アンテナの基体が誘電材料により構成される例を述べたが、磁性材料或いは誘電材料と磁性材料の組み合わせにより構成しても良い。
また、第３のアンテナ１０３は、内層パターン（積層アンテナ）でなくても良い（第１のアンテナ１０１と同じように誘電体から成る基体の表面に電極を周回させる構成でもよい）。但し、内層パターン（積層アンテナ）の方が小型化に有利である。これは、内層パターン（積層アンテナ）の方が、パターン幅を狭くできるからであり、第１のアンテナ１０１と同じチップ型アンテナとすれば、スクリーン印刷等で表面にパターンを形成するが、この工程時に断線しないように電極をある程度の幅にする場合がある。また、内層パターン（積層アンテナ）の方は、導体の周囲両側が誘電体のため実効誘電率をかせげるので、その分小型化が可能である。

本発明は、同一の基板に設けられた第１のアンテナ、第２のアンテナ及び第３のアンテナを含み、第１、第２及び第３のアンテナは、それぞれ相異なる第１、第２及び第３の送受信周波数帯域を有し、第２のアンテナが第１のアンテナと同一の給電ポートから延びた線路を経て設けられ、第１のアンテナ又は第２のアンテナが基板上で第３のアンテナとギャップを介して設けられたアンテナ装置であれば、無線通信機器に限らず、どのような機器のアンテナとしても広く適用可能である。

本発明の第１の実施形態の実施例１のアンテナ装置の基本構成を示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す斜視図、（ｂ）はその要部を拡大して示す斜視図、（ｃ）はその全体構成を示す平面図である。 図１に示したアンテナ装置１１におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板１００の部品実装面側、（ｂ）はその基板１００の裏面側を示す。 比較例のアンテナ装置の基本構成を示す図であり、（ａ）はその全体構成を示す斜視図、（ｂ）はその要部を拡大して示す斜視図、（ｃ）はその全体構成を示す平面図である。 図３に示した比較例のアンテナ装置におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板の部品実装面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。 比較例のアンテナ装置のＧＳＭ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。 比較例のアンテナ装置のＧＳＭ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。 比較例のアンテナ装置のＤＣＳ帯域及びＰＣＳ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。 比較例のアンテナ装置のＤＣＳ帯域及びＰＣＳ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態の実施例１のアンテナ装置のＧＳＭ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態の実施例１のアンテナ装置のＧＳＭ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態の実施例１のアンテナ装置のＤＣＳ帯域及びＰＣＳ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態の実施例１のアンテナ装置のＤＣＳ帯域及びＰＣＳ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態の実施例１のアンテナ装置のＵＭＴＳ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態の実施例１のアンテナ装置のＵＭＴＳ帯域におけるアンテナ特性を示す図である。 本発明の第１の実施形態の実施例２のアンテナ装置におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板のアンテナ主実装面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。 本発明の第２の実施形態の実施例１のアンテナ装置におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板のアンテナ主実装面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。 本発明の第２の実施形態の実施例２のアンテナ装置におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板のアンテナ主実装面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。 本発明の第２の実施形態の実施例３のアンテナ装置におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板のアンテナ主実装面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。 本発明の第３の実施形態のアンテナ装置におけるアンテナ回路の基本構成を示す図であり、（ａ）はその基板のアンテナ主実装面側、（ｂ）はその基板の裏面側を示す。 チップ型アンテナの変形例の構成を示す図である。 積層アンテナの変形例の構成を示す図であり、（ａ）は積層アンテナの変形例、（ｂ）は図１等に示した実施例の積層アンテナ、（ｃ）は積層アンテナの他の変形例を示す。 図２１（ｂ）に示した実施例の積層アンテナの拡大平面図である。 図１等に示した実施例の積層アンテナのシート層の分解図である。 本発明の実施例のアンテナ装置を無線通信機器としての棒型携帯電話端末へ適用した例を示す図であり、（ａ）は携帯電話端末の外観、（ｂ）は基板を含む実施例のアンテナ装置を内蔵した状態を示す図である。 本発明の実施例のアンテナ装置を無線通信機器としての折畳み型携帯電話端末へ適用した例を示す図であり、（ａ）は携帯電話端末の外観、（ｂ）は基板を含む実施例のアンテナ装置を内蔵した状態を示す図である。 本発明の実施例のアンテナ装置を無線通信機器としてのスライド型携帯電話端末へ適用した例を示す図であり、（ａ）は携帯電話端末の外観、（ｂ）は基板を含む実施例のアンテナ装置を内蔵した状態を示す図である。 本発明の実施例のアンテナ装置の実装方法の他の例を示す図である。

符号の説明

１１，１２，２１，２２，２３，３０，ＣＥ アンテナ装置、１００ 基板、１００Ｍ アンテナ実装領域、１００Ｌ アンテナ非実装領域、１０１ 第１のアンテナ、１０１Ａ 基体、１０１Ｂ 導体、１０２ 第２のアンテナ、１０３ 第３のアンテナ、 １０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃシート層、１０４，１０６ 給電ポート、 １０５，１０７ 線路、１０８ ，１１０ 送受信回路部、１０９，１１１ ，１１８ インピーダンス整合回路、１１４ グランド電極（接地導体）、１１６，１０３ｈ スルーホール電極、２００ アンテナ用サブ基板、２０３ ａ〜２０３ｉ 導体パターン、２７１，２７３ 給電線、Ｇ ギャップ

Claims (8)

1. 基板と、前記基板に設けられ第１の送受信周波数帯域に対応した第１のアンテナと、前記基板に設けられ第２の送受信周波数帯域に対応した第２のアンテナと、前記基板に設けられ第３の送受信周波数帯域に対応した第３のアンテナとを含み、前記第１乃至第３の送受信周波数帯域は、それぞれ相異なるとともに、前記第２の送受信周波数帯域は、前記第１の送受信周波数帯域よりも高い周波数帯域であって、前記第３の送受信周波数帯域は、前記第２の送受信周波数帯域よりも高い周波数帯域であって、
   前記第１のアンテナを構成する第１導体パターンと第２のアンテナを構成する第２導体パターンは、それぞれ一方端が共通の線路を介して第１の給電ポートと接続し、他方端が前記第１の給電ポートより離れて前記第３のアンテナへ向って配置され、
   前記第３のアンテナは、前記第１の給電ポートとは異なる第２の給電ポートと接続するように設けられ、
   前記第１のアンテナ及び第２のアンテナは、前記基板上で前記第３のアンテナとギャップを介して配置され、且つ前記第２のアンテナが前記第３のアンテナと静電容量結合するように設けられており、前記第１の給電ポートと前記第２の給電ポートとの間が、前記第１の送受信周波数帯域の１／４波長とな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、前記基板は矩形状であって、その一辺側の幅方向の全幅に亘ってアンテナを構成する領域が設けられ、前記第１の給電ポートは、前記領域の幅中央より一側面側に寄って配置されており、前記第２の給電ポートは、前記領域の幅中央より前記一側面に対向する側面側に寄って配置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、該第１のアンテナは、誘電材料及び磁性材料の少なくとも一方から成る基体と該基体に設けた第１導体パターンとを含むチップ型アンテナであることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項３に記載のアンテナ装置において、前記第１のアンテナは第１導体パターンが巻回されたチップ型アンテナであることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項４に記載のアンテナ装置において、前記第２のアンテナは、前記基板上に形成された導体パターンから成り、前記第１導体パターンの巻軸方向に向って伸びるパターンアンテナであることを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項４又は５に記載のアンテナ装置において、前記第３のアンテナは、誘電材料及び磁性材料の少なくとも一方から成る基体と該基体に設けた第３導体パターンとを含むチップ型アンテナであることを特徴とするアンテナ装置。
7. 請求項６に記載のアンテナ装置において、前記第３のアンテナは、前記基体が複数の層から構成され、該複数の層中に前記第３導体パターンを配設した積層アンテナであることを特徴とするアンテナ装置。
8. 請求項１乃至７の何れかに記載のアンテナ装置を内蔵したことを特徴とする無線通信機器。

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