JP4951964B2 - アンテナ及び無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、送受信用の複数の周波数を持つ携帯電話機等の無線通信装置に好適なアンテナ構造に関し、複数の周波数に対応するアンテナ及び無線通信装置に関する。

携帯電話機等の無線通信に用いるアンテナでは、複数の周波数を通信帯域とするデュアルバンド、トリプルバンド等、マルチバンド化が進められている。通信装置において、各バンド毎にアンテナを設置することを回避するには、１つのアンテナで複数の周波数に対応させるマルチバンド機能が不可欠であり、アンテナを突出させることは装置のコンパクト化やデザインを損なうことから、アンテナの筐体内への内蔵化が要請される。

マルチバンドアンテナに関し、異なる目的周波数毎にエレメントを備えたデュアルバンド逆Ｆアンテナ（特許文献１）や、２つの逆Ｆアンテナを用いてトリプルバンド以上に対応させたアンテナ（特許文献２）がある。特許文献１には、アンテナに広帯域化するための負荷抵抗を挿入することが開示され、また、特許文献２には、切換装置により基板ＧＮＤにアンテナをショートさせることが開示されている。
特表２００２−５２０９３５号公報（段落番号００２１、図３、図４等） 特開２００３−１２４７３０号公報（段落番号００１６、図１、図２等）

ところで、携帯電話機に用いられているアンテナ構造に関し、例えば、図１及び図２に示すマルチバンド対応のアンテナ２はモノポール型アンテナであって、目的周波数ｆ１に対応するエレメント４、目的周波数ｆ２（＞ｆ１）に対応するエレメント６を備え、携帯電話機８の回路基板１０に設置されている。このようなアンテナ２は、図３に示すようなＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio ）特性を持ち、目的周波数ｆ１（例えば、８００〔ＭＨｚ〕帯）、目的周波数ｆ２（例えば、２〔ＧＨｚ〕帯）において、ＶＳＷＲ＝３以下となっている。従って、このアンテナ２ではエレメント４、６をＬ字型に折り曲げる等により、筐体外にエレメント４、６の一部を露出させた構造（半内蔵化）とマルチバンド化とを実現している。

ところが、このようなモノポール型アンテナで構成されたアンテナ２は、筐体内への全面的な内蔵化をしようとすると、特性劣化を来し、また、目的周波数ｆ２のエレメント６がエレメント４からの干渉を受け、目的周波数ｆ２の広帯域化が妨げられる。そのため、このようなアンテナ２では筐体内に全面的に内蔵化することに不向きであり、目的周波数ｆ２を拡張する用途（例えば、１．７〔ＧＨｚ〕帯）には適さない。

また、アンテナの搭載機器への内蔵化を目的として、逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ：Planar Inverted F Antenna ）を用いる場合について、目的周波数ｆ１のエレメントと目的周波数ｆ２のエレメントを持つデュアルバンド逆Ｆアンテナを構成する場合がある（特許文献１）。一般的に、逆Ｆアンテナは狭帯域であって、２．４〔ＧＨｚ〕帯で帯域幅が１５０〔ＭＨｚ〕程度であれば、実用的に問題はないが、帯域幅を広くすると、実用性に問題がある。また、広帯域化するために負荷抵抗を挿入すれば、電力が抵抗によって消費され、アンテナの放射効率が低下する。

また、２つの逆Ｆアンテナを用いてトリプルバンド以上に対応させ、各アンテナを基板ＧＮＤとショートさせるための切換装置を備えるものでは（特許文献２）、複数の周波数に対応することができるものの、切換装置を備えるためにコストがかかる。

このような課題について、特許文献１、２ではその示唆や開示はなく、それを解決するための構成や着想もない。

そこで、本発明の目的は、複数の周波数に対応するアンテナに関し、装置内への内蔵化による特性劣化を防止し、実用性を高める。

また、本発明の他の目的は、複数の周波数に対応するアンテナに関し、高次の周波数の広帯域化にある。

上記目的を達成するため、本発明の第１の側面は、複数の周波数に対応するアンテナであって、給電点に接続され、第１の周波数に共振する長さを持つ第１のエレメントと、接地点に接続され、屈曲させた複数のエレメント部から構成されて、前記第１の周波数と異なる第２の周波数に共振する長さを持ち、折返し部を備えて高次共振周波数が前記第１の周波数近傍に設定され、前記折返し部の間隔内に前記第１のエレメントを配置することで前記エレメント部と前記第１のエレメントとの重合部を複数形成し、該重合部での容量結合による前記第１のエレメントとの結合給電により動作させる第２のエレメントとを備える構成である。

斯かる構成において、給電側の第１のエレメントは第１の周波数に共振する長さを持ち、接地側の第２のエレメントは屈曲させた複数のエレメント部から構成されて、第１の周波数と異なる第２の周波数に共振する長さを持ち、折返し部を備えて高次共振周波数が第１の周波数近傍に設定され、結合給電によって動作する。第１のエレメントを第１の周波数に共振させ、第２のエレメントを第２の周波数に共振させると、第１のエレメントの高次の共振周波数が第２のエレメントとの結合によって影響を受け、第２の周波数が低下するとともに、第１の周波数の広帯域化が図られる。また、このアンテナでは、第２の周波数で逆Ｆアンテナとして動作し、第１の周波数でダイポールアンテナと同等の動作が得られる。このため、携帯電話機等の無線通信装置に搭載されても、人体の影響を受けにくい特性が得られる。さらに、第２のエレメントに折返し部を設けたことにより、折返し部の位置によって高次の共振周波数を調整することができる。

上記目的を達成するため、本発明の第２の側面は、複数の周波数に対応するアンテナを内蔵する無線通信装置であって、給電点に接続され、第１の周波数に共振する長さを持つ第１のエレメントと、接地点に接続され、屈曲させた複数のエレメント部から構成されて、前記第１の周波数と異なる第２の周波数に共振する長さを持ち、折返し部を備えて高次共振周波数が前記第１の周波数近傍に設定され、前記折返し部の間隔内に前記第１のエレメントを配置することで前記エレメント部と前記第１のエレメントとの重合部を複数形成し、該重合部での容量結合による前記第１のエレメントとの結合給電により動作させる第２のエレメントとを備える構成である。既述の通り、斯かる構成のアンテナによれば、第２の周波数で逆Ｆアンテナとして動作し、第１の周波数でダイポールアンテナと同等の動作が得られる。そして、第２のエレメントに折返し部を設けたことにより、折返し部の位置によって高次の共振周波数を調整することができる。また、斯かるアンテナが搭載された携帯電話機等の無線通信装置では、その筐体内に完全にアンテナが内蔵化され、そのアンテナの放射効率が低下する等の特性劣化もなく、第１の周波数の広帯域化が図られ、人体の影響を受けにくい特性が得られる。従って、筐体内にアンテナを完全に内蔵化し、放射効率のよい無線通信装置が得られる。

本発明によれば、次のような効果が得られる。

(1) 装置内に内蔵させてもアンテナ機能が損なわれることなく、実用的なマルチバンドアンテナが得られる。

(2) 高次の周波数の広帯域化が図られる。

〔第１の実施の形態〕

本発明の第１の実施の形態について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、携帯電話機の概要を示す斜視図、図５は、図４に示す携帯電話機の筐体の向きを変えて示した斜視図である。図４及び図５において、共通部分には同一符号を付してある。

無線通信装置の一例として携帯電話機１２の筐体１４にはアンテナ１６とともに回路基板１８が内蔵され、その回路基板１８にはアンテナ１６を接続するための給電部２０及び接地部（ＧＮＤ）２２が設置されている。アンテナ１６は、第１の目的周波数ｆ１（以下単に「周波数ｆ１」という）及び第２の目的周波数ｆ２（以下単に「周波数ｆ２」という）による通信が可能であり、周波数ｆ１では逆Ｆアンテナとして動作し、周波数２ではダイポールアンテナと同様に動作し、かつ、周波数ｆ２の広帯域化（図１４）が図られる。

ダイポールアンテナと同様の動作領域では、アンテナ１６側に電流が集中するため、筐体１４や回路基板１８に流れる電流が減り、携帯電話機１２を持つ人体からの影響を受けにくくなる。そして、アンテナ１６は、回路基板１８の面内に設置されても特性劣化を来すことがなく、また、アンテナ機能が損なわれることがなく、筐体１４内への完全内蔵化を図ることができ、筐体１４にアンテナ部分で突出部が形成される等の不都合もない。

次に、アンテナ１６の構造について、図６、図７、図８及び図９を参照して説明する。図６は、アンテナ１６のエレメント構成を示す斜視図であり、図７は、図６に示すアンテナのエレメント構成を異なる角度から示す斜視図、図８は、アンテナ部分を示す平面図、図９は、エレメントの重合エレメント部分を示す図である。図６〜図９において、共通部分又は図４及び図５と同一部分には同一符号を付してある。

アンテナ１６には、第１及び第２のエレメント２４、２６が備えられ、エレメント２４は給電部２０に接続され、エレメント２６は回路基板１８のＧＮＤ２２に接続され、両者は互いに接続されておらず、結合給電（間接給電）によって結合されている。

エレメント２４は例えば、単一の導体からなる屈曲体であって、給電点２４０、エレメント部２４１、２４２、２４３を以て構成されている。エレメント２４の形状、各給電点２４０、エレメント部２４１、２４２、２４３の位置関係を明確にするため、回路基板１８を基準として、その長さ方向をＸ軸、その幅方向をＹ軸、その厚さ方向（貫通方向）をＺ軸に取ると、エレメント部２４１は、回路基板１８からＺ軸方向に立ち上がらせた水平部分であり、エレメント部２４２はエレメント部２４１から屈曲させてＸ軸方向に回路基板１８に平行にその端部側に向かう水平部分であり、また、エレメント部２４３はエレメント部２４２から屈曲してＹ軸方向に回路基板１８に平行してその端部側に向かう垂直部分である。

また、エレメント２６は、エレメント２４と同様に複数のエレメント部の屈曲体であって、そのエレメント部として接地部２６０、エレメント部２６１、２６２、２６３、２６４、２６５、２６６、２６７を以て構成されている。接地部２６０は回路基板１８のＧＮＤ２２に接続され、エレメント部２６１は回路基板１８から僅かに離間してＸ軸方向に向かう水平部分であり、エレメント部２６２はエレメント部２６１からＹ軸方向に屈曲させた垂直部分である。また、エレメント部２６３は、エレメント部２６２からＺ軸方向に屈曲させて配設した水平部分であり、エレメント部２６４はエレメント部２６３から屈曲させてＹ軸方向に立ち上がらせた垂直部分であって、エレメント部２６５はエレメント部２６４からＸ軸方向に向かう水平部分であり、エレメント部２６６はエレメント部２６５からＹ軸方向に屈曲させた垂直部分であって、エレメント部２６７はエレメント部２６６からＸ軸方向に屈曲させた水平部分である。このエレメント２６には、エレメント部２６４、２６５、２６６からなる折返し部３０が形成され、この折返し部３０の間隔内にはエレメント２４のエレメント部２４３が配置されている。

このようなエレメント２４、２６において、エレメント部２４１とエレメント部２６３は平行に配設され、エレメント部２４２とエレメント部２６７は絶縁間隔２８を設けて平行に配設され、エレメント部２４３とエレメント部２６４及びエレメント部２６６も絶縁間隔２８を設けて平行に配設されている。この場合、エレメント部２６４とエレメント部２６６とに跨がって設置されているエレメント部２６５は、エレメント部２４２、２６７と平行である。

エレメント２４、２６を対比すると、図９に示すように、エレメント部２４３とエレメント部２６４には重合部Ｄ１、エレメント部２４２、２４３とエレメント部２６６、２６７には重合部Ｄ２が存在しており、これらの重合部Ｄ１、Ｄ２で容量結合が得られ、エレメント２４、２６間の結合給電が実現される。

ここで、図１０に示すように、エレメント２４でアンテナとし、その長さＬ１を目的周波数である周波数ｆ２で共振する長さに調整すれば、斯かるエレメント２４では、図１１に示すＶＳＷＲ特性が得られる。この場合、エレメント２４の共振周波数ｆｒは、目的周波数である周波数ｆ２を例えば、２〔ＧＨｚ〕であるとすると、この周波数ｆ２より僅かに高く設定する（ｆｒ＞ｆ２）。このように、共振周波数ｆｒを周波数ｆ２より高く設定するのは、エレメント２６との近接により、この共振周波数ｆｒが低下するので、その低下分を考慮に入れて高く設定したことによる。

また、図１２に示すように、エレメント２６でアンテナとし、既述の接地部２６０を給電点に設定し、これを給電部２０に接続する。また、エレメント２６の長さＬ２は、周波数ｆ１で共振する長さに調整すれば、斯かるエレメント２６では、図１３に示すＶＳＷＲ特性が得られる。図１３に示すように、エレメント２６の一次共振周波数ｆｒ１は周波数ｆ１より高く設定する。即ち、この共振周波数ｆｒ１はエレメント２４の近接により低下するので、その低下分を考慮に入れて高く設定する。また、高次共振周波数ｆｒ２も周波数ｆ２より高く設定する。この場合も同様に、共振周波数ｆｒ２は、エレメント２４の近接により低下するので、その低下分を考慮に入れて高く設定する。

また、エレメント２６には平面上に折返し部３０が形成されており、この折返し部３０の位置によって高次モード共振周波数を調整する。この調整方法については後述の通りである。

このようなエレメント２４、２６の組み合わせにより、アンテナ１６が構成されているから、周波数ｆ１ではエレメント２６が主な放射素子となる逆Ｆアンテナとして動作し、周波数ｆ２ではエレメント２４、２６の双方が放射素子となる擬似ダイポールアンテナ、即ち、ダイポールアンテナと同等の動作が得られる。そして、周波数ｆ２では、逆Ｆアンテナの高次モード共振が合成されるので、周波数ｆ２が広帯域化することとなる。

そして、アンテナ１６では、エレメント２４、２６の各ＶＳＷＲ特性（図１１、図１３）が重ね合わされた合成特性となり、図１４に示すようなＶＳＷＲ特性が得られる。このＶＳＷＲ特性によれば、周波数ｆ１では、逆Ｆアンテナ動作であるため、狭帯域であるが、周波数ｆ２では、帯域幅６００〔ＭＨｚ〕以上に広帯域化されている。また、この特性から明らかなように、共振周波数ｆｒ１より低い周波数である周波数ｆ１が得られるとともに、共振周波数ｆｒ２より低く、且つ、広帯域化された周波数ｆ２が得られている。

次に、アンテナ１６の動作モードについて、図１５〜図２０を参照して説明する。図１５は、周波数ｆ１における電流分布を示す図、図１６〜図１９は、周波数ｆ２における電流分布を示す図、図２０は、周波数ｆ２の帯域外の電流分布を示す図である。

周波数ｆ１では、図１５（ｆ１＝８６０〔ＭＨｚ〕）に示すように、エレメント２４側に流れる電流Ｉ２４とエレメント２６側に流れる電流Ｉ２６の向きが逆になっている。斯かる場合には、アンテナ１６はエレメント２６を主な放射素子とする逆Ｆアンテナとして動作していることが判る。即ち、周波数ｆ１では、アンテナ１６が逆Ｆアンテナを構成していることになる。

また、周波数ｆ２では、図１６（ｆ２＝１８００〔ＭＨｚ〕）、図１７（ｆ２＝１９００〔ＭＨｚ〕）、図１８（ｆ２＝２０００〔ＭＨｚ〕）、図１９（ｆ２＝２１００〔ＭＨｚ〕）に示すように、エレメント２４側に流れる電流Ｉ２４とエレメント２６側に流れる電流Ｉ２６の向きが同一である。斯かる場合には、アンテナ１６はエレメント２４とエレメント２６の双方が放射素子となる擬似ダイポールアンテナとして動作していることが判る。ここで、純粋なダイポールアンテナは各エレメント長がλ／４であり、このアンテナ１６では、長さが異なるエレメント２４、２６であることから、擬似ダイポールアンテナと称したが、ダイポールアンテナとしての動作と異なることはない。即ち、周波数ｆ２では、アンテナ１６がダイポールアンテナを構成していることになる。

このような動作形態から明らかなように、アンテナ１６がダイポールアンテナモードになると、エレメント２４、２６に電流が集中するため、回路基板１８や筐体１４に流れる電流が減少し、隣接する人体からの影響を受けにくくなる。従って、本実施の形態のアンテナ１６は、周波数ｆ２での広帯域化が図られているだけでなく、人体影響の少ないアンテナを構成している。

また、周波数ｆ２の帯域外のｆ３＝２３００〔ＭＨｚ〕では、図２０に示すように、エレメント２４に流れる電流Ｉ２４とエレメント２６に流れる電流Ｉ２６の向きが逆になっている。この動作モードは逆Ｆアンテナの動作と同一であり、即ち、周波数ｆ１における共振の高次モード共振である。斯かる高次モード共振が既述のダイポールアンテナモード共振に加わって共振合成が生じるため、周波数ｆ２の広帯域化が図られる。

〔第２の実施の形態〕

次に、本発明のアンテナの共振周波数の調整方法について、図２１、図２２及び図２３を参照して説明する。図２１及び図２２は、高次モード共振周波数の調整方法として、エレメント形状の調整を示す図、図２３は、そのエレメント形状に対応するＶＳＷＲ特性を示す図である。図２１〜図２３において、図５、図７及び図１２と同一部分には同一符号を付してある。

アンテナ１６のエレメント２６に関し、エレメント２６の長さＬ２を既述の通り、周波数ｆ１より高い共振周波数ｆｒ１が得られるように調整する。

そして、図２１の（Ａ）及び図２２の（Ａ）に示すように、直線状のエレメント２６Ａとし、接地部２６０を給電部２０に接続してアンテナとして構成する。即ち、エレメント２６Ａは折返し部３０がない構成であり、長さＬ３は、エレメント部２６４、２６５、２６６、２６７を直線状とした場合の長さである。

また、図２１の（Ｂ）及び図２２の（Ｂ）に示すように、折返し部３０Ｂが形成されたエレメント２６Ｂとし、接地部２６０を給電部２０に接続してアンテナとして構成する。即ち、エレメント２６Ｂは折返し部３０Ｂを備えるが、エレメント部２６６が短く、エレメント部２６７がない構成である。エレメント２６Ｂにおいて、長さＬ４、Ｌ５、Ｌ６の加算長（Ｌ４＋Ｌ５＋Ｌ６）がＬ３に等しい。この場合、エレメント部２６４が長く取られ、エレメント部２６６が短く、エレメント部２６７がないため、エレメント２６（図１２）より、折返し部３０Ｂは高い位置に設定されている。

また、図２１の（Ｃ）及び図２２の（Ｃ）に示すように、折返し部３０Ｃが形成されるとともに、エレメント部２６７が形成されたたエレメント２６Ｃとし、接地部２６０を給電部２０に接続してアンテナとして構成する。この場合、エレメント２６Ｃは折返し部３０Ｃ、エレメント部２６７が形成されている。エレメント２６Ｃにおいて、長さＬ７、Ｌ５、Ｌ８の加算長（Ｌ７＋Ｌ５＋Ｌ８）がＬ３に等しい。このエレメント２６Ｃは、既述のアンテナ１６のエレメント２６と同様の形態である。

そして、各エレメント２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃでは、図２３に示すＶＳＷＲ特性が得られる。図２３において、Ａ１はエレメント２６Ａの一次共振周波数、Ｂ１はエレメント２６Ｂの一次共振周波数、Ｃ１はエレメント２６Ｃの一次共振周波数、Ａ２はエレメント２６Ａの高次モード共振周波数、Ｂ２はエレメント２６Ｂの高次モード共振周波数、Ｃ２はエレメント２６Ｃの高次モード共振周波数である。

各エレメント２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃのように、エレメント形状を変化させると、一次共振周波数の変化は小さいのに対し、高次モード共振周波数では、その値が大きく変化し、帯域幅にも変化が現れている。しかも、高次モード共振周波数は、折返し部３０Ｂ、３０Ｃの位置によって大きく変化していることが判る。

このように、エレメント２６は、折返し部３０Ｂ、３０Ｃの形成により、高次モード共振周波数が変化し、その位置を適切に調整すれば、所望の高次モード共振周波数が得られる。そこで、エレメント２６を備えたアンテナ１６では、エレメント２４の特性とエレメント２６の特性が合成されるので、エレメント２６の折返し部３０の位置調整により、アンテナ１６の周波数ｆ２を所望の共振周波数に調整することができる。

〔第３の実施の形態〕

次に、本発明の第３の実施の形態について、図２４及び図２５を参照して説明する。図２４は、携帯電話機の概要を示す斜視図、図２５は、図２４に示す携帯電話機の筐体の向きを変えて示した斜視図である。図２４及び図２５において、図４及び図５と共通部分には同一符号を付してある。

この実施の形態においても、無線通信装置の一例である携帯電話機１２の筐体１４にはアンテナ１６とともに回路基板１８が内蔵され、その回路基板１８にはアンテナ１６を接続するための給電部２０及びＧＮＤ２２が設置されている。アンテナ１６は、周波数ｆ１及び周波数ｆ２による通信が可能であり、周波数ｆ１では逆Ｆアンテナとして動作し、周波数２ではダイポールアンテナと同様に動作し、かつ、周波数ｆ２の広帯域化（図３０）が図られている。

この実施の形態においても、ダイポールアンテナと同様の動作領域では、アンテナ１６側に電流が集中し、筐体１４や回路基板１８に流れる電流が減るので、携帯電話機１２を持つ人体からの影響を受けにくい。そして、アンテナ１６は、回路基板１８の面内に設置されても特性劣化を来すことがなく、また、アンテナ機能が損なわれることがなく、筐体１４内への完全内蔵化を図ることができる。

次に、アンテナ１６の構成について、図２６、図２７、図２８及び図２９を参照して説明する。図２６は、アンテナ１６のエレメント構成を示す斜視図であり、図２７は、図２６に示すアンテナのエレメント構成を異なる角度から示す斜視図、図２８は、アンテナ部分を示す平面図、図２９は、エレメントの重合エレメント部分を示す図である。図２６〜図２９において、共通部分又は図４及び図５と同一部分には同一符号を付してある。

この実施の形態のアンテナ１６においても、第１の実施の形態と同様に、第１及び第２のエレメント３４、３６が備えられ、エレメント３４は給電部２０に接続され、エレメント３６は回路基板１８のＧＮＤ２２に接続され、両者は互いに接続されておらず、結合給電（間接給電）によって結合されている。

エレメント３４は例えば、単一の導体からなる屈曲体であって、給電点３４０、エレメント部３４１、３４２、３４３を以て構成されている。エレメント３４の形状、各給電点３４０、エレメント部３４１、３４２、３４３の位置関係を明確にするため、回路基板１８を基準として、その長さ方向をＸ軸、その幅方向をＹ軸、その厚さ方向（貫通方向）をＺ軸に取ると、エレメント部３４１は、回路基板１８からＺ軸方向に立ち上がらせた水平部分であり、エレメント部３４２はエレメント部３４１から傾斜部３４４を以て屈曲させてＸ軸方向に回路基板１８に平行にその端部側に向かう水平部分であり、また、エレメント部２４３はエレメント部２４２から屈曲してＹ軸方向に回路基板１８に平行してその端部側に向かう垂直部分である。

また、エレメント３６は、エレメント３４と同様に複数のエレメント部の屈曲体であって、そのエレメント部として接地部３６０、エレメント部３６１、３６２、３６３、３６４、３６５、３６６、３６７、３６８、３６９、３７０を以て構成されている。接地部３６０は回路基板１８のＧＮＤ２２に接続され、エレメント部３６１は回路基板１８から僅かに屈曲させ、回路基板１８より離間してＸ軸方向に向かう水平部分であり、エレメント部３６２はエレメント部３６１の先端下部からＺ軸方向に屈曲させた水平部分である。また、エレメント部３６３は、エレメント部３６２からＹ軸方向に屈曲させて配設した垂直部分であり、エレメント部３６４はエレメント部３６３からＸ軸方向に屈曲させた水平部分であり、エレメント部３６５はエレメント部３６４からＹ軸方向に屈曲させた垂直部分であり、エレメント部３６６はエレメント部３６５からＸ軸方向に屈曲させた水平部分である。また、エレメント部３６７はエレメント部３６６の先端側上辺部からＺ軸方向に屈曲させた水平部分であり、エレメント部３６８はエレメント部３６７の先端側下辺部からＸ軸方向に屈曲させた水平部分であり、エレメント部３６９はエレメント部３６８からＹ軸方向に屈曲させた垂直部分であり、エレメント部３７０はエレメント部３６９からＸ軸方向に屈曲させた水平部分である。

このようなエレメント３４、３６において、エレメント部３４１とエレメント部３６２は平行に配設され、エレメント部３４２とエレメント部３７０は絶縁間隔３８（図２９）を設けて平行に配設され、エレメント部３４３とエレメント部３６３、エレメント部３６５又はエレメント部３６９とも絶縁間隔３８（図２９）を設けて平行に配設されている。この場合、エレメント部３６７はエレメント部３６６、３６８を橋絡し、エレメント部３４３に跨がって設置されている。即ち、このエレメント３６には、エレメント部３６６、３６７、３６８により、Ｚ軸方向に折返し部４０が形成されており、この折返し部４０の間隔内にはエレメント３４のエレメント部３４３が配置されている。即ち、第１の実施の形態では、折返し部３０がＸＹ軸平面上の平面配置であったのに対し、この実施の形態では、Ｚ軸方向に張り出した立体配置となっている。

そこで、エレメント３４、３６を対比すると、図２８及び図２９に示すように、エレメント部３４３、３６９、３６５、３６３には重合部Ｄ３が存在しており、この重合部Ｄ３で容量結合が得られ、エレメント３４、３６間の結合給電が実現される。

このようにエレメント３４、３６は、各エレメント部３４１〜３４３、３６１〜３７０を自由にレイアウトして構成することができ、このようなエレメント３４、３６からなるアンテナ１６では、図３０に示すＶＳＷＲ特性が得られる。このＶＳＷＲ特性において、周波数ｆ１は逆Ｆアンテナ動作によって得られ、狭帯域であるのに対し、周波数ｆ２ではダイポールアンテナと同等の動作が得られ、非常に広帯域となっていることが判るであろう。ダイポールアンテナ動作では、電流がアンテナ１６に集中し、筐体１４や回路基板１８の電流が減少し、人体からの影響を受けにくくなっている。

〔第４の実施の形態〕

次に、本発明の第４の実施の形態について、図３１を参照して説明する。図３１は、携帯電話機のアンテナの接続回路を示す図である。図３１において、図４、図５、図２４、図２５と同一部分には同一符号を付してある。

無線通信装置の一例である携帯電話機１２には、既述の通り、アンテナ１６が搭載されており、エレメント２４（３４）には給電部２０を通じて無線部４２が接続され、エレメント２６（３６）にはＧＮＤ２２を通じて接地されている。無線部４２は、アンテナ１６を通じて周波数ｆ１、ｆ２により通信を行う。

斯かる構成によれば、既述の通り、エレメント２４、２６は結合給電されており、周波数ｆ１で逆Ｆアンテナとして動作し、周波数ｆ２でダイポールアンテナと同等の動作が得られ、通信が行われる。

〔その他の実施の形態〕

次に、本発明のアンテナを搭載した無線通信装置の一例として、例えば、図３２に示すように、携帯電話機１２を構成することができる。

この携帯電話機１２では、筐体部１４、１５を備え、これら筐体部１４、１５をヒンジ部４４によって結合し、折畳み可能に構成したものである。筐体部１４には、テンキーやカーソルキー等を含む操作部４６が配置されるとともに、その内部に回路基板１８が搭載され、既述のアンテナ１６が内蔵されている。筐体部１５には、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）４８等が搭載されている。

このように、筐体部１４の内部にアンテナ１６を完全に内蔵化することができ、シンプルな筐体構造を実現することができる。

次に、本発明のアンテナを搭載した他の無線通信装置の一例として、例えば、図３３に示すように、携帯情報端末機（ＰＤＡ：Personal Digital Assistant）５０を構成することができる。このＰＤＡ５０の筐体部５２には、操作部５４やＬＣＤ５６等が搭載されており、その内部には、回路基板１８及びアンテナ１６が内蔵されている。

このように、ＰＤＡ５０においても、その筐体部５２の内部にアンテナ１６を完全に内蔵化することができ、シンプルな筐体構造を実現することができる。

次に、本発明のアンテナを搭載した他の無線通信装置の一例として、例えば、図３４に示すように、通信機能を備えたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）５８を構成することができる。

このＰＣ５８では、筐体部６０、６２を備え、これら筐体部６０、６２をヒンジ部６４によって結合し、折畳み可能に構成したものである。筐体部６０には、テンキーやカーソルキー等を含む操作部６６が配置されるとともに、その内部に回路基板１８が搭載され、既述のアンテナ１６が内蔵されている。筐体部６２には、ＬＣＤ６８等が搭載されている。

このように、ＰＣ５８においても、その筐体部６０の内部にアンテナ１６を完全に内蔵化することができ、シンプルな筐体構造を実現することができる。アンテナ１６は、筐体部６２側に内蔵させてもよい。

次に、以上述べた本発明の各実施の形態から抽出される技術的思想を請求項の記載形式に準じて付記として列挙する。本発明に係る技術的思想は上位概念から下位概念まで、様々なレベルやバリエーションにより把握できるものであり、以下の付記に本発明が限定されるものではない。

（付記１） 複数の周波数に対応するアンテナであって、
給電点に接続されて動作する第１のエレメントと、
接地点に接続し、前記第１のエレメントと近接させ、前記第１のエレメントと結合給電により動作させる第２のエレメントと、
を備え、第１の周波数又は該第１の周波数より高い第２の周波数の何れか一方又は双方で動作させることを特徴とするアンテナ。

（付記２） 付記１記載のアンテナにおいて、
前記第１のエレメントは前記第２の周波数に共振する長さに設定され、
前記第２のエレメントは、前記第１の周波数に共振する長さを持ち、かつ高次共振周波数を前記第２の周波数の近傍に設定されてなることを特徴とするアンテナ。
斯かる構成とすれば、第１及び第２のエレメントの近接による結合給電により、第１のエレメントの共振周波数は低下し、且つ、第２のエレメントの一次共振周波数も低下し、第１の周波数に設定され、また、第２のエレメントの高次の共振周波数が第２の周波数に調整される。

（付記３） 付記１記載のアンテナにおいて、
前記第２の周波数で、前記第１のエレメントと前記第２のエレメントとを以てダイポールアンテナ動作としたことを特徴とするアンテナ。

（付記４） 付記１記載のアンテナにおいて、
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントを立体配置としたことを特徴とするアンテナ。

（付記５） 付記２記載のアンテナにおいて、
前記第２のエレメントは折返し部を備え、この折返し部により高次共振周波数を調整したことを特徴とするアンテナ。

（付記６） 付記１記載のアンテナにおいて、
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントが無線通信装置の筐体内に設置されたことを特徴とするアンテナ。

（付記７） 複数の周波数に対応するアンテナの共振周波数の調整方法であって、
給電点に接続される第１のエレメントと結合給電させる第２のエレメントに折返し部を形成し、この折返し部によって高次共振周波数を調整することを特徴とする、アンテナの共振周波数の調整方法。
斯かる構成によれば、第２のエレメントに折返し部を設けたことにより、折返し部の位置によって高次の共振周波数を調整することができる。

（付記８） 付記７記載のアンテナの共振周波数の調整方法であって、
前記第２のエレメントは、第１の周波数に共振する長さを持ち、かつ高次共振周波数を前記第１の周波数より高い第２の周波数又はその近傍に調整し、前記第１のエレメントは前記第２の周波数に共振する長さに調整することを特徴とする、アンテナの共振周波数の調整方法。
斯かる構成によれば、第２の周波数を所望の周波数に調整することができる。

（付記９） 複数の周波数に対応するアンテナを内蔵する無線通信装置であって、
給電点に接続されて動作する第１のエレメントと、
接地点に接続し、前記第１のエレメントと近接させ、前記第１のエレメントと結合給電により動作させる第２のエレメントと、
を備え、第１の周波数又は該第１の周波数より高い第２の周波数の何れか一方又は双方で動作させることを特徴とする無線通信装置。

（付記１０） 付記９記載の無線通信装置において、
前記第１のエレメントは前記第２の周波数に共振する長さに設定され、
前記第２のエレメントは、前記第１の周波数に共振する長さを持ち、かつ高次共振周波数を前記第２の周波数の近傍に設定されてなることを特徴とする無線通信装置。

（付記１１） 付記９記載の無線通信装置において、
前記第２の周波数で、前記第１のエレメントと前記第２のエレメントとを以てダイポールアンテナ動作としたことを特徴とする無線通信装置。

（付記１２） 付記９記載の無線通信装置において、
前記第１のエレメント及び前記第２のエレメントを立体配置としたことを特徴とする無線通信装置。

（付記１３） 付記１０記載の無線通信装置において、
前記第２のエレメントは折返し部を備え、この折返し部により高次共振周波数を調整したことを特徴とする無線通信装置。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明は、第１及び第２のエレメントを備え、第１の周波数で逆Ｆアンテナ、第２の周波数でダイポールアンテナ動作を実現しており、第２の周波数の広帯域化とともに筐体内への内蔵化、人体の影響の軽減を図ることができ、携帯電話機等の無線通信装置に用いてその筐体構造のシンプル化等を図ることができる。

携帯電話機のアンテナ構造を示す図である。 携帯電話機のアンテナ構造を示す図である。 アンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。 第１の実施の形態に係るアンテナ及び携帯電話機を示す図である。 第１の実施の形態に係るアンテナ及び携帯電話機を示す図である。 アンテナ構造を示す図である。 アンテナ構造を示す図である。 アンテナ部分を示す平面図である。 アンテナのエレメントの折返し部及び重合部分を示す図である。 第１のエレメントのみのアンテナを示す図である。 第１のエレメントのＶＳＷＲ特性を示す図である。 第２のエレメントのみのアンテナを示す図である。 第２のエレメントのＶＳＷＲ特性を示す図である。 第１の実施の形態に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。 アンテナの電流分布（８６０〔ＭＨｚ〕）を示す図である。 アンテナの電流分布（１８００〔ＭＨｚ〕）を示す図である。 アンテナの電流分布（１９００〔ＭＨｚ〕）を示す図である。 アンテナの電流分布（２０００〔ＭＨｚ〕）を示す図である。 アンテナの電流分布（２１００〔ＭＨｚ〕）を示す図である。 アンテナの電流分布（２３００〔ＭＨｚ〕）を示す図である。 第２の実施の形態に係るアンテナの周波数調整方法を示す図である。 第２の実施の形態に係るアンテナの周波数調整方法を示す図である。 折返し部の有無及びその位置を変化させた場合のＶＳＷＲ特性を示す図である。 第３の実施の形態に係るアンテナ及び携帯電話機を示す図である。 第３の実施の形態に係るアンテナ及び携帯電話機を示す図である。 アンテナ構造を示す図である。 アンテナ構造を示す図である。 アンテナのエレメントの折返し部及び重合部分を示す図である。 アンテナのエレメントの折返し部及び重合部分を示す図である。 第３の実施の形態に係るアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。 第４の実施の形態に係る携帯電話機のアンテナの接続回路を示す図である。 アンテナが搭載された携帯電話機を示す図である。 アンテナが搭載されたＰＤＡを示す図である。 アンテナが搭載されたパーソナルコンピュータを示す図である。

符号の説明

１６ アンテナ
１８ 回路基板
２０ 給電部
２２ 接地部
２４、３４ 第１のエレメント
２６、３６ 第２のエレメント
３０、４０ 折返し部
ｆ１ 第１の目的周波数（第１の周波数）
ｆ２ 第２の目的周波数（第２の周波数）

Claims (2)

1. 複数の周波数に対応するアンテナであって、
   給電点に接続され、第１の周波数に共振する長さを持つ第１のエレメントと、
   接地点に接続され、屈曲させた複数のエレメント部から構成されて、前記第１の周波数と異なる第２の周波数に共振する長さを持ち、折返し部を備えて高次共振周波数が前記第１の周波数近傍に設定され、前記折返し部の間隔内に前記第１のエレメントを配置することで前記エレメント部と前記第１のエレメントとの重合部を複数形成し、該重合部での容量結合による前記第１のエレメントとの結合給電により動作させる第２のエレメントと、
   を備えることを特徴とするアンテナ。
2. 複数の周波数に対応するアンテナを内蔵する無線通信装置であって、
   給電点に接続され、第１の周波数に共振する長さを持つ第１のエレメントと、
   接地点に接続され、屈曲させた複数のエレメント部から構成されて、前記第１の周波数と異なる第２の周波数に共振する長さを持ち、折返し部を備えて高次共振周波数が前記第１の周波数近傍に設定され、前記折返し部の間隔内に前記第１のエレメントを配置することで前記エレメント部と前記第１のエレメントとの重合部を複数形成し、該重合部での容量結合による前記第１のエレメントとの結合給電により動作させる第２のエレメントと、
   を備えることを特徴とする無線通信装置。

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