JP5364848B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、逆Ｆ型アンテナ装置において、複数の周波数帯域で共振するアンテナ装置に関する。

携帯電話を代表として、ノートパソコンやＰＤＡ（Personal Digital Assistants）など、モバイル機器での無線通信の利用が拡がっている。その中で無線通信システムのひとつとして無線ＬＡＮ（Local Area Network）が注目されている。現在普及している無線ＬＡＮ規格には２．４ＧＨｚ帯を利用するＩＥＥＥ８０２．１１ｂ／ｇ／ｎ及び５ＧＨｚ帯を利用するＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｎがある。２．４ＧＨｚ帯はＩＳＭ（Industry Science Medical）バンドと呼ばれており、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やコードレス電話など他の無線通信や電子レンジ等で利用されているため、干渉が起こりやすい。

一方、５ＧＨｚ帯も屋内利用に限定されている周波数帯域やレーダー検出時には利用が制限される周波数帯域などがあるため、利用状況に応じて２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯が使い分けられている。そのため、双方の周波数帯に対応した無線機器やアンテナの開発が望まれている。携帯電話やＰＤＡなどの限られた筐体スペースでは、複数のアンテナを設置することは困難であるため、単一のアンテナ装置で２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯の双方の周波数帯域をカバーする２周波共用アンテナ装置が必要となる。

小型・内蔵化可能なアンテナ装置のひとつとして、逆Ｆ型アンテナが知られている。逆Ｆ型アンテナを２つの周波数帯域で共振させるための構成の一例として、特許文献１に示すアンテナがある。

図１１は、従来技術に係る２周波数共振アンテナ装置の構成を示す縦断面図である。図１１において、当該アンテナ装置について、接地導体１０４の上面１０４ａの一点を座標原点ＯとするＸＹ座標を用いて以下説明し、接地導体１０４の上面１０４ａに沿った軸をＸ軸とし、座標原点Ｏから接地導体１０４の上面１０４ａから垂直方向（上方向）への軸をＹ軸とする。

図１１において、第１のアンテナ素子１０１はλα／４の長さで構成され、λαの波長で共振する。第２のアンテナ素子１０２はλβ／４の長さで構成され、λβの波長で共振する。Ｙ方向長片ψは、座標原点Ｏで接地しており、Ｙ軸方向で第１のアンテナ素子１０１へ接続されている。Ｙ方向短片ｙは給電点１０５に接続されており、垂直方向で第２のアンテナ素子１０２へ接続されている。

以上のように構成されたアンテナ装置において、第１のアンテナ素子１０１と第２のアンテナ素子１０２によりそれぞれ、２．４５ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯で給電点でインピーダンス整合が得られており、２バンドのアンテナ装置が構成されている。さらに、特許文献１では、Ｌ字型の無給電素子１０３を第２のアンテナ素子１０２と接地導体１０４の上面１０４ａとの間に配置することにより、周波数帯域の拡大を図っている。

図１２は図１１の２周波数共振アンテナ装置の送信時の電圧定在波比（以下、ＶＳＷＲという。）の周波数特性を示すグラフである。図１２に示すように、ＶＳＷＲの周波数特性（同調特性）は、図１１に示す無給電素子１０３の長さ寸法Ｌによって変化することがわかる。

特開２００６−２３８２６９号公報

特許文献１ではさらに、２つの波長に合わせてアンテナ装置を接地導体に対して水平方向で２列に並べることで長い方の波長に合わせたアンテナ装置の幅が必要となることから、更なる小型化が望まれているという課題があった。

本発明の目的は、逆Ｆ型アンテナにおいて、２つの周波数帯域で共振しながら更なる小型化を行うことができるアンテナ装置を提供することにある。

第１の発明に係るアンテナ装置は、
接地導体に接続された一端を有する接地アンテナ素子と、
上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成され、上記接地アンテナ素子の他端に接続された一端を有する第１のアンテナ素子と、
給電点と上記第１のアンテナ素子上の所定の接続点とを接続する給電アンテナ素子とを備えたアンテナ装置において、
上記第１のアンテナ素子の他端に接続された一端を有する第３のアンテナ素子と、
上記第３のアンテナ素子の他端に接続された一端を有する第２のアンテナ素子とをさらに備え、
上記第２のアンテナ素子の他端を折り曲げて、上記接地アンテナ素子の他端に電磁的に結合するように近接して形成することにより、上記第２のアンテナ素子と上記接地アンテナ素子との間に第１の結合容量を形成し、
上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子を介して、上記第１のアンテナ素子の他端までの第１の長さを第１の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第１の長さを有する第１の放射素子により第１の共振周波数で共振させ、
上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子を介して、第２のアンテナ素子の他端までの第２の長さを第２の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第２の長さを有する第２の放射素子により第２の共振周波数で共振させ、
上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、上記第１の結合容量を介して、上記接地アンテナ素子までの第３の長さを第１の共振周波数の１／２波長又は３／４波長の長さに設定し、上記第３の長さを有し、ループアンテナを構成する第３の放射素子により第１の共振周波数で共振させることを特徴とする。

上記アンテナ装置において、上記接地アンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に垂直となるように形成され、
上記第３のアンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に垂直となるように形成され、
上記第２のアンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成されたことを特徴とする。

また、上記アンテナ装置において、上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記給電アンテナ素子と、上記接地アンテナ素子とは、基板上に形成されたことを特徴とする。

第２の発明に係るアンテナ装置は、
接地導体に接続された一端を有する接地アンテナ素子と、
上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成され、上記接地アンテナ素子の他端に接続された一端を有する第１のアンテナ素子と、
給電点と上記第１のアンテナ素子上の所定の接続点とを接続する給電アンテナ素子とを備えたアンテナ装置において、
上記第１のアンテナ素子の他端に接続された一端を有する第３のアンテナ素子と、
上記第３のアンテナ素子の他端に接続された一端を有する第２のアンテナ素子と、
上記基板の第２のアンテナ素子の形成面とは反対の面において形成され、上記第２のアンテナ素子の一端と、上記基板の厚さ方向のスルーホール導体を介して接続された一端を有する第４のアンテナ素子とをさらに備え、
上記第２のアンテナ素子の他端を折り曲げて、上記接地アンテナ素子の他端に電磁的に結合するように近接して形成することにより、上記第２のアンテナ素子と上記接地アンテナ素子との間に第１の結合容量を形成し、
上記第４のアンテナ素子の他端を折り曲げて、上記接地アンテナ素子の他端に電磁的に結合するように近接して形成することにより、上記第４のアンテナ素子と上記接地アンテナ素子との間に第２の結合容量を形成し、
上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子を介して、上記第１のアンテナ素子の他端までの第１の長さを第１の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第１の長さを有する第１の放射素子により第１の共振周波数で共振させ、
上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、上記第１の結合容量を介して、上記接地アンテナ素子までの第３の長さを第１の共振周波数の１／２波長又は３／４波長の長さに設定し、上記第３の長さを有しかつループアンテナを構成する第３の放射素子により第１の共振周波数で共振させ、
上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記スルーホール導体と、上記第４のアンテナ素子と、上記第２の結合容量を介して、上記接地アンテナ素子までの第４の長さを第１の共振周波数の１／２波長又は３／４波長の長さに設定し、上記第４の長さを有しかつループアンテナを構成する第４の放射素子により第１の共振周波数で共振させ
上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記スルーホール導体と、上記第４のアンテナ素子を介して、上記第４のアンテナ素子の他端までの第５の長さを第２の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第５の長さを有しかつ逆Ｆアンテナを構成する第５の放射素子により第２の共振周波数で共振させることを特徴とする。

上記アンテナ装置において、上記第１のアンテナ素子の他端から、上記第１のアンテナ素子と上記給電アンテナ素子との間の接続点までの幅を、当該接続点に向かって徐々にテーパー形状で広げるように、上記第１のアンテナ素子を形成したことを特徴とする。

従って、本発明によれば、第２のアンテナ素子の端部を接地導体の方向へ折り曲げることで、アンテナ幅を短縮でき、第１のアンテナ素子で共振する逆Ｆアンテナとループアンテナの双方で共振するため、第１の共振周波数（５ＧＨｚ帯）の広帯域化が図られる。また、第２のアンテナ素子の端部を折り曲げるため、アンテナ装置の幅が縮小し小型化できる。

本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置のおもて面の構成を示す平面図である。 図１のアンテナ装置における第１の共振周波数ｆα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 図１のアンテナ装置における第２の共振周波数ｆβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の裏面の構成を示す平面図である。 図３のアンテナ装置における第１の共振周波数ｆα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 図３のアンテナ装置における第２の共振周波数ｆβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 第１の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。 図５のアンテナ装置における第１の共振周波数ｆα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 図５のアンテナ装置における第２の共振周波数ｆβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。 図５のアンテナ装置の変形例に係るアンテナ装置の裏面の構成を示す平面図である。 第１の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。 図８のアンテナ装置の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。 各実施形態及びその変形例における変形例に係る、メアンダ形状の第３のアンテナ素子７を示す平面図である。 従来技術に係る２周波数共振アンテナ装置の構成を示す縦断面図である。 図１１の２周波数共振アンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

第１の実施形態．
図１は本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置のおもて面の構成を示す平面図である。図１、並びに以下に示す図３、図５及び図８において、各アンテナ装置について、誘電体基板１０上に形成された接地導体１の上面の一点を座標原点ＯとするＸＹ座標を用いて以下説明し、接地導体１の縁端部１ａに沿った軸をＸ軸とし、座標原点Ｏから接地導体１の縁端部１ａから各図の上方向への軸をＹ軸とする。ここで、Ｘ軸方向と反対方向を−Ｘ軸方向といい、Ｙ軸方向と反対方向を−Ｙ軸方向という。

図１において、本実施形態に係るアンテナ装置は、接地導体１、第１のアンテナ素子２、接地アンテナ素子３、給電アンテナ素子４、給電点２０、第２のアンテナ素子６、第３のアンテナ素子７を備えて構成され、各アンテナ素子２〜７及び接地導体１は例えばプリント配線基板などの誘電体基板１０上に形成されたＣｕ又はＡｇなどの導体箔にてなる。なお、接地導体１の誘電体基板１０を介した裏面は、接地導体を形成してもよいし、形成しなくてもよい。また、各アンテナ素子２〜７を含むアンテナ装置を形成した部分の誘電体基板１０を介した裏面は接地導体を形成しない。さらに、接地導体１は好ましくは、−Ｙ軸方向の延在長さが第２の波長λβの長さよりも長くなるように形成される。しかし、給電点２０から給電線路を介して給電するときに、給電線路の他端で接地する場合は、接地導体１を形成しなくてもよいが、当該アンテナ装置からの放射を比較的高い効率で行う場合は接地導体１を形成することが好ましい。

給電アンテナ素子４の一端は給電点２０に接続され、当該給電アンテナ素子４はＹ軸方向と実質的に平行に形成され、Ｙ軸方向へ延在した後、その他端は第１のアンテナ素子２の所定の接続点２ａに接続されている。接地アンテナ素子３の一端は座標原点Ｏで接地導体１へ接地され、当該接地アンテナ素子３はＹ軸に沿って形成され、Ｙ軸方向へ延在した後、その他端は第１のアンテナ素子２の一端に接続されている。第１のアンテナ素子２はＸ軸と実質的に平行に形成され、接地アンテナ素子３の他端（図の上端）に接続された一端から接続点２ａを介してＸ軸方向へ延在した後、当該第１のアンテナ素子２の他端は第３のアンテナ素子７の一端に接続されている。当該第３のアンテナ素子７は、第１のアンテナ素子２の他端からＹ軸方向へ延在した後、第２のアンテナ素子６の一端６ｂに接続されている。第２のアンテナ素子６はＸ軸方向と実質的に平行に形成され、第３のアンテナ素子７の他端から−Ｘ軸方向へ延在した後、Ｙ軸と交差する点で−Ｙ軸方向に折り曲げられかつ延在し、その開放端は接地アンテナ素子３の他端３ａに電磁的に結合するように近接して形成されている。ここで、第２のアンテナ素子６は、Ｘ軸方向に平行な素子部分６Ａと、Ｙ軸方向に平行な素子部分６Ｂとを備えて構成され、素子部分６Ｂの開放端と、接地アンテナ素子３の他端との間に結合容量が発生する。なお、第１のアンテナ素子２がＸ軸方向へ伸びる形状を一例として示したが、−Ｘ軸方向へ伸びる形状としても良い。

以上のように構成されたアンテナ装置において、第１のアンテナ素子２及び第２のアンテナ素子６は、Ｘ軸及びＸ軸に沿って形成された接地導体１の縁端部１ａのラインと実質的に平行にかつ互いに実質的に平行に形成されている。また、給電アンテナ素子４と接地アンテナ素子３と第３のアンテナ素子７とはＹ軸方向に実質的に平行に形成されている。

ここで、図１に示すように、第１の放射素子は、給電点２０から給電アンテナ素子４を介して、さらに接続点２ａから第１のアンテナ素子２を介してその他端までのアンテナ素子を備えて構成され、その長さ（電気長）は第１の波長λαの１／４波長であるλα／４に設定され、当該第１の放射素子は第１の共振周波数ｆαで共振し、第１の共振周波数ｆαを有する無線周波数の無線信号を送受信することができる。また、第２の放射素子は、給電点２０から給電アンテナ素子４を介して、さらに接続点２ａから第１のアンテナ素子２を介してその他端まで、さらに、第３のアンテナ素子７及び第２のアンテナ素子６を介してその他端の開放端までのアンテナ素子を備えて構成され、その長さ（電気長）は第２の波長λβの１／４波長であるλβ／４に設定され、当該第２の放射素子は第２の共振周波数ｆβで共振し、第２の共振周波数ｆβを有する無線周波数の無線信号を送受信することができる。さらに、第３の放射素子は、給電点２０から給電アンテナ素子４、第１のアンテナ素子２（接続点２ａから図の右側部分に限る。）、第３のアンテナ素子７、第２のアンテナ素子６、上記結合容量、接地アンテナ素子３を経由して接地導体１に至るまでのアンテナ素子を備えて構成され、その長さ（電気長）は第１の波長λαの１／２波長であるλα／２（なお、当該長さは３λα／４であってもよい。）となるように設定され、当該第３の放射素子は、接地導体１に生じる鏡像を利用しかつ第１の放射素子と同様に第１の共振周波数ｆαを有する無線周波数の無線信号を送受信する、いわゆるループアンテナとして動作することができる。

また、各アンテナ素子２，３，４，６は所定の幅ｗ１を有し、第３のアンテナ素子７は所定のｗ２を有する。ここで、ループアンテナの機能を使用するときは、幅ｗ１，ｗ２は例えば互いに同一の幅に設定され、なお、ループアンテナの機能を使用しないときは、第３のアンテナ素子７が第１の共振周波数ｆαの周波数に対しては所定のしきい値インピーダンスよりも高いインピーダンスとなるが、第２の共振周波数ｆβに対しては上記しきい値インピーダンスよりも低いインピーダンスとなるように設定されることが好ましい。幅ｗ１，ｗ２の設定については、他の実施形態などでも同様である。

さらに、接続点１ａの第１のアンテナ素子２上の位置及び幅ｗ１は、給電点２０から給電線路（図示せず。）を介して無線送受信回路（図示せず。）を見たときのインピーダンスが、給電点２０から第１のアンテナ素子２側のアンテナ装置を見たときのインピーダンスに実質的に一致するように設定される。なお、給電線路としては、例えば同軸ケーブル、もしくはマイクロストリップ線路などが用いられる。

図２Ａは図１のアンテナ装置における第１の共振周波数ｆα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフであり、図２Ｂは図１のアンテナ装置における第２の共振周波数ｆβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。図２Ａから明らかなように、共振周波数ｆαを含む５ＧＨｚ帯でインピーダンス整合が得られており、図２Ｂから明らかなように、共振周波数ｆβを含む２．４ＧＨｚ帯でインピーダンス整合が得られている。

ここで、第１の共振周波数ｆαが５ＧＨｚ帯、第２の共振周波数ｆβが２．４ＧＨｚ帯の場合を考える。電波の波長をλ［ｍ］（正弦波で言うと０〜３６０度（２π）までの長さ）、共振周波数をｆα［Ｈｚ］、電波の速度をｃ［ｍ／ｓｅｃ］（光の速度と同じで３×１０^８［ｍ／ｓ］で一定）とすると、波長と周波数は、λ［ｍ］＝ｃ／ｆαの式で表される。

まず、第１の共振周波数ｆαが５ＧＨｚの場合、第１の波長λαは次式で表される。

［数１］
λα＝ｃ／ｆα＝３×１０^８／（５×１０^９）＝０．０６［ｍ］ （１）

従って、第１の放射素子の長さは次式で表される。

［数２］
λα／４＝０．０１５［ｍ］＝１．５［ｃｍ］ （２）

次に、第２の共振周波数ｆβが２．４ＧＨｚの場合は、第２の波長λβは次式で表される。

［数３］
λβ＝ｃ／ｆβ＝３×１０^８／（２．４×１０^９）＝０．１２５［ｍ］ （３）

従って、第２の放射素子の長さは次式で表される。

［数４］
λβ／４＝０．０３１２５［ｍ］≒３［ｃｍ］ （４）

以上説明したように、第１の共振周波数ｆαが５ＧＨｚ帯、第２の共振周波数ｆβが２．４ＧＨｚ帯の場合、第１の共振周波数ｆαに対しては、第１の放射素子の長さとして約１．５ｃｍ、第２の共振周波数ｆβに対しては、第２の放射素子の長さとして約３．０ｃｍが必要となる。また、図２Ａに示すように、ループアンテナの機能により、ＶＳＷＲ２．５以下となる帯域が４．９〜７．０ＧＨｚであるので、広帯域にわたりＶＳＷＲが低い値となっている。

ここで、一般的な逆Ｆ型アンテナの構成では、Ｘ軸方向のアンテナ幅が約３．０ｃｍ必要となるが、上記構成により、アンテナ幅を約１．５ｃｍに小型化することが可能である。

本実施形態に係るアンテナ装置によれば、第１の波長λα、及び、第２の波長λβ、すなわち、第１の共振周波数、第２の共振周波数の２つの周波数帯域で共振する、いわゆる逆Ｆ型パターンアンテナ装置と、第１の共振周波数で共振するループアンテナとの２つのアンテナ形態を含み、第１の共振周波数において広帯域化したアンテナ装置を構成でき、しかも従来技術に比較して小型化して構成できる。

第２の実施形態．
図３は本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の裏面の構成を示す平面図である。図３においては、図１との関係の説明及び図示の便宜のために、実際の構成図ではなく、おもて面から見た透視図（本来、点線で図示すべきだが、図示の便宜のために実線で表す。）で図示しており、実際の裏面の図は左右逆となる。第２の実施形態に係るアンテナ装置は、第２の共振周波数ｆβで共振する第２の放射素子の長さが上記第２の共振周波数の１／４波長の長さよりも短いときに適用される実施形態である。

本実施形態では、誘電体基板１０のおもて面に図１に示したアンテナ装置が形成されており、かつ誘電体基板１０の裏面に図３のアンテナ装置が形成される。但し、第２の実施形態では、図１において、給電点２０から給電アンテナ素子４を介して、さらに接続点２ａから第１のアンテナ素子２を介してその他端まで、さらに、第３のアンテナ素子７及び第２のアンテナ素子６を介してその他端６ａまでの長さが、第２の波長λβの１／４波長よりも短く、第２の共振周波数ｆβで共振していない場合を想定している。なお、第１の実施形態と同一内容の説明に関しては、省略する。

図３において、本実施形態に係るアンテナ装置は、接地導体１，１Ａ、第１のアンテナ素子２、接地アンテナ素子３、給電アンテナ素子４、給電点２０、第２のアンテナ素子６、第３のアンテナ素子７、及び第４のアンテナ素子８を備えて構成されている。ここで、誘電体基板１０の表面に設けられた第２のアンテナ６の一端（右端）付近と第４のアンテナ素子８の一端（右端）付近の間（接続点９の裏面に位置する。）で誘電体基板１０を貫通する金属でメッキされたスルーホール導体９で接続されていて、第４のアンテナ素子８は−Ｘ軸方向へ延在した後、その端部を−Ｙ軸方向へ折り曲げ、その他端である開放端を接地アンテナ素子３の他端３ａに電磁的に結合して容量結合するように近接させている。すなわち、第４のアンテナ素子８は、Ｘ軸方向に平行な素子部分８Ａと、Ｙ軸方向に平行な素子部分８Ｂとから構成される。また、誘電体基板１０のおもて面の接地導体１とは対向するように、誘電体基板１０の裏面に接地導体１Ａが形成されている。

ここで、給電アンテナ素子４の下端の給電点２０から第１のアンテナ素子２、第３のアンテナ素子７を経由して第２のアンテナ素子６の一端（右端）からスルーホール導体９を通り第４のアンテナ素子８の開放端までの長さは、第２の波長λβの１／４波長であるλβ／４となるように設定され、第２の共振周波数ｆβで共振する逆Ｆアンテナとなる。従って、Ｙ軸方向への小型化の制約のため、第２のアンテナ素子６が第２の共振周波数ｆβで共振するための素子長を確保できない場合（第２の放射素子の長さ（電気長）がλβ／４よりも小さいとき）においても、本実施形態では、誘電体基板１０の裏面に第４のアンテナ素子８を設けることにより、第２の共振周波数ｆβで共振させることができる。

図４Ａは図３のアンテナ装置における第１の共振周波数ｆα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフであり、図４Ｂは図３のアンテナ装置における第２の共振周波数ｆβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。図４Ａから明らかなように、共振周波数ｆαを含む５ＧＨｚでインピーダンス整合が得られており、図４Ｂから明らかなように、共振周波数ｆβを含む２．４ＧＨｚでインピーダンス整合が得られている。また、図４Ａに示すように、ＶＳＷＲ２．５以下となる帯域が４．８〜７．０ＧＨｚと広帯域にわたり、ＶＳＷＲが低い値となっている。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１の波長λα、及び、第２の波長λβ、すなわち、第１の共振周波数、第２の共振周波数の２つの周波数帯域で共振するデュアルバンドアンテナにおいて、第１の共振周波数において、逆Ｆアンテナとループアンテナの２つのアンテナ形態で共振する第１の共振周波数を広帯域化したアンテナ装置を構成でき、かつ従来技術に比較して小型化できる。

第１の変形例．
図５は第１の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。当該第１の変形例に係るアンテナ装置は、第１の実施形態と比較して、第１のアンテナ素子２において、その他端（右端）から−Ｘ軸方向のその一端に向かって接続点２ａまでの間で、その幅ｗ３を徐々に大きくなるようなテーパー形状で形成したことを特徴としている。その他の構成は第１の実施形態と同様であり、当該特徴の構成を第２の実施形態に適用してもよい。ここで、第１の共振周波数ｆαは給電点２０から第１のアンテナ素子２の例えばエッジ沿って第３のアンテナ素子７との接続点までの電気長で設定され、第２の共振周波数ｆβは給電点２０から第１のアンテナ素子２の例えばエッジに沿って第３のアンテナ素子７との接続点、第３のアンテナ素子７及び第２のアンテナ素子６の先端までの電気長で設定される。なお、図５において、第３のアンテナ素子７と第２のアンテナ素子６との接続点を９ａとする。

図６Ａは図５のアンテナ装置における第１の共振周波数ｆα近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフであり、図６Ｂは図５のアンテナ装置における第２の共振周波数ｆβ近傍のＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。図６Ａから明らかなように、共振周波数ｆαを含む５ＧＨｚでインピーダンス整合が得られており、図６Ｂから明らかなように、共振周波数ｆβを含む２．４ＧＨｚでインピーダンス整合が得られている。図６Ａに示すように、ＶＳＷＲが２．０以下となる帯域が４．６〜７．０ＧＨｚと広帯域にわたり、ＶＳＷＲが低い値となっている。

以上説明したように、第１の変形例によれば、第１のアンテナ素子２の他端（右端）から給電アンテナ素子４の下端にアンテナ素子導体が拡がってテーパー形状で形成されることにより、第１の波長λα及び第２の波長λβ、すなわち、第１の共振周波数、第２の共振周波数の２つの周波数帯域で共振するデュアルバンドアンテナにおいて、第１の共振周波数をさらに広帯域化したアンテナ装置を構成できる。

図７は図５のアンテナ装置の変形例に係るアンテナ装置の裏面の構成を示す平面図である。図７においては、図５との関係の説明及び図示の便宜のために、実際の構成図ではなく、おもて面から見た透視図（本来、点線で図示すべきだが、図示の便宜のために実線で表す。）で図示しており、実際の裏面の図は左右逆となる。本変形例では、誘電体基板１０のおもて面に図５に示したアンテナ装置が形成されており、かつ誘電体基板１０の裏面に、図３のアンテナ装置と同様に図７のアンテナ装置が形成される。本変形例では、図７において、給電点２０から第１のアンテナ素子２を介してその他端まで、さらに、第３のアンテナ素子７及び第２のアンテナ素子６を介してその他端６ａまでの長さが、第２の波長λβの１／４波長よりも短く、第２の共振周波数ｆβで共振していない場合を想定している。

本変形例では、図５のアンテナ装置と図７のアンテナ装置とを組み合わせした構成を有し、かつ両方の作用効果を有するアンテナ装置を構成する。すなわち、給電点２０から第１のアンテナ素子２、第３のアンテナ素子７を経由して第２のアンテナ素子６の一端（右端）からスルーホール導体９を通り第４のアンテナ素子８の開放端までの長さは、第２の波長λβの１／４波長であるλβ／４となるように設定され、第２の共振周波数ｆβで共振する逆Ｆアンテナとなる。従って、Ｙ軸方向への小型化の制約のため、第２のアンテナ素子６が第２の共振周波数ｆβで共振するための素子長を確保できない場合（第２の放射素子の長さ（電気長）がλβ／４よりも小さいとき）においても、本変形例では、誘電体基板１０の裏面に第４のアンテナ素子８を設けることにより、第２の共振周波数ｆβで共振させることができる。

第２の変形例．
図８は第１の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。図８において、第２の変形例に係るアンテナ装置は、第１の実施形態に係るアンテナ装置に比較して、第２のアンテナ素子６をＸ軸方向から例えば２０度程度傾斜して形成してことを特徴としている。当該アンテナ装置の特徴は、第２のアンテナ素子６をＸ軸方向と実質的に平行に形成しなくてもよいことにある。当該第２の変形例の構成を上記各実施形態又は第１の変形例に適用してもよい。

図９は図８のアンテナ装置の変形例に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。図９のアンテナ装置では、第３のアンテナ素子７の長さを、第２のアンテナ素子６の素子部分６Ｂの長さよりも長くなるように設定したことを特徴としている。これにより、第３のアンテナ素子７を延長コイルとして動作させて第２の共振周波数の電気長を実質的に長くすることができる。

その他の変形例．
図１０は各実施形態及びその変形例における変形例に係る、メアンダ形状の第３のアンテナ素子７を示す平面図である。上述の実施形態などでは、第３のアンテナ素子７を直線形状のストリップ導体で形成しているが、本発明はこれに限らず、図１０に示すように、幅ｗ２を有するメアンダ形状で形成してもよい。これにより、第３のアンテナ素子７の電気長を上述の実施形態などに比較して長くでき、第２の共振周波数の電気長を長くすることができる。

また、図３及び図７に図示した裏面の第４のアンテナ素子８については、図１及び図５のアンテナ装置以外の実施形態等に適用してもよい。

以上詳述したように、本発明によれば、第２のアンテナ素子の端部を接地導体の方向へ折り曲げることで、アンテナ幅を短縮でき、第１のアンテナ素子で共振する逆Ｆアンテナとループアンテナの双方で共振するため、第１の共振周波数（５ＧＨｚ帯）の広帯域化が図られる。また、第２のアンテナ素子の端部を折り曲げるため、アンテナ装置の幅が縮小し小型化できる。本発明に係るアンテナ装置は、２つの周波数帯域で共振するアンテナの広帯域化技術として有用である。

１，１Ａ…接地導体、
２…第１のアンテナ素子、
２ａ…接続点、
３…接地アンテナ素子、
４…給電アンテナ素子、
６…第２のアンテナ素子、
６Ａ，６Ｂ…素子部分、
７…第３のアンテナ素子、
８…第４のアンテナ素子、
８Ａ，８Ｂ…素子部分、
９…スルーホール導体、
９ａ…接続点、
１０…誘電体基板、
２０…給電点。

Claims (5)

1. 接地導体に接続された一端を有する接地アンテナ素子と、
   上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成され、上記接地アンテナ素子の他端に接続された一端を有する第１のアンテナ素子と、
   給電点と上記第１のアンテナ素子上の所定の接続点とを接続する給電アンテナ素子とを備えたアンテナ装置において、
   上記第１のアンテナ素子の他端に接続された一端を有する第３のアンテナ素子と、
   上記第３のアンテナ素子の他端に接続された一端を有する第２のアンテナ素子とをさらに備え、
   上記第２のアンテナ素子の他端を折り曲げて、上記接地アンテナ素子の他端に電磁的に結合するように近接して形成することにより、上記第２のアンテナ素子と上記接地アンテナ素子との間に第１の結合容量を形成し、
   上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子を介して、上記第１のアンテナ素子の他端までの第１の長さを第１の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第１の長さを有する第１の放射素子により第１の共振周波数で共振させ、
   上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子を介して、第２のアンテナ素子の他端までの第２の長さを第２の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第２の長さを有する第２の放射素子により第２の共振周波数で共振させ、
   上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、上記第１の結合容量を介して、上記接地アンテナ素子までの第３の長さを第１の共振周波数の１／２波長又は３／４波長の長さに設定し、上記第３の長さを有しかつループアンテナを構成する第３の放射素子により第１の共振周波数で共振させることを特徴とするアンテナ装置。
2. 上記接地アンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に垂直となるように形成され、
   上記第３のアンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に垂直となるように形成され、
   上記第２のアンテナ素子は上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成されたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 上記第１のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記給電アンテナ素子と、上記接地アンテナ素子とは、基板上に形成されたことを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
4. 接地導体に接続された一端を有する接地アンテナ素子と、
   上記接地導体の縁端部に対して実質的に平行となるように形成され、上記接地アンテナ素子の他端に接続された一端を有する第１のアンテナ素子と、
   給電点と上記第１のアンテナ素子上の所定の接続点とを接続する給電アンテナ素子とを備えたアンテナ装置において、
   上記第１のアンテナ素子の他端に接続された一端を有する第３のアンテナ素子と、
   上記第３のアンテナ素子の他端に接続された一端を有する第２のアンテナ素子と、
   上記基板の第２のアンテナ素子の形成面とは反対の面において形成され、上記第２のアンテナ素子の一端と、上記基板の厚さ方向のスルーホール導体を介して接続された一端を有する第４のアンテナ素子とをさらに備え、
   上記第２のアンテナ素子の他端を折り曲げて、上記接地アンテナ素子の他端に電磁的に結合するように近接して形成することにより、上記第２のアンテナ素子と上記接地アンテナ素子との間に第１の結合容量を形成し、
   上記第４のアンテナ素子の他端を折り曲げて、上記接地アンテナ素子の他端に電磁的に結合するように近接して形成することにより、上記第４のアンテナ素子と上記接地アンテナ素子との間に第２の結合容量を形成し、
   上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子を介して、上記第１のアンテナ素子の他端までの第１の長さを第１の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第１の長さを有する第１の放射素子により第１の共振周波数で共振させ、
   上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記第２のアンテナ素子と、上記第１の結合容量を介して、上記接地アンテナ素子までの第３の長さを第１の共振周波数の１／２波長又は３／４波長の長さに設定し、上記第３の長さを有しかつループアンテナを構成する第３の放射素子により第１の共振周波数で共振させ、
   上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記スルーホール導体と、上記第４のアンテナ素子と、上記第２の結合容量を介して、上記接地アンテナ素子までの第４の長さを第１の共振周波数の１／２波長又は３／４波長の長さに設定し、上記第４の長さを有しかつループアンテナを構成する第４の放射素子により第１の共振周波数で共振させ、
   上記給電点から、上記給電アンテナ素子と、上記第１のアンテナ素子上の接続点と、上記第１のアンテナ素子と、上記第３のアンテナ素子と、上記スルーホール導体と、上記第４のアンテナ素子を介して、上記第４のアンテナ素子の他端までの第５の長さを第２の共振周波数の１／４波長の長さに設定し、上記第５の長さを有しかつ逆Ｆアンテナを構成する第５の放射素子により第２の共振周波数で共振させることを特徴とするアンテナ装置。
5. 上記第１のアンテナ素子の他端から、上記第１のアンテナ素子と上記給電アンテナ素子との間の接続点までの幅を、当該接続点に向かって徐々にテーパー形状で広げるように、上記第１のアンテナ素子を形成したことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。

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