JP5505561B2 - 結合度調整回路、アンテナ装置および通信端末装置 - Google Patents

Description

本発明はマルチバンド用の結合度調整回路、アンテナ装置およびそれを備えた通信端末装置に関するものである。

適用周波数帯域を広げることを目的として、放射素子と放射素子とを結合させた複共振アンテナが特許文献１、２に開示されている。これらの複共振アンテナは、給電素子と無給電素子とを磁界成分の高い領域で並走させることにより互いに磁界結合させて、それぞれの素子を放射素子として作用させるようにしている。

特開平６−６９７１５号公報 特開２００３−８３２６号公報

特許文献１，２に示されているような従来の複共振アンテナの典型的な構成は、図１（Ａ）に示すように、給電素子である第１放射素子ＲＥ１と無給電素子である第２放射素子ＲＥ２とを備え、第１放射素子ＲＥ１の給電部付近と第２放射素子ＲＥ２のグランド端付近とを近接させるとともに並走させることにより互いに磁界結合させるものである。

第１放射素子ＲＥ１の共振周波数をｆ１、第２放射素子ＲＥ２の共振周波数をｆ２とすると、第１放射素子ＲＥ１と第２放射素子ＲＥ２とが結合することにより、図１（Ｂ）に示すように、第２放射素子ＲＥ２はｆ２で共振する。この複共振アンテナ全体の反射損失特性は、第１放射素子ＲＥ１の共振特性と第２放射素子ＲＥ２の共振特性との合成であり、図１（Ｂ）の実線で示すような特性となる。

ところが、第１放射素子ＲＥ１と第２放射素子ＲＥ２との結合の強さは両者間の間隔で定めることになるが、第１放射素子ＲＥ１の給電部付近と第２放射素子ＲＥ２のグランド端付近とを近接させるとともに並走させることが条件となる。そのため、第１放射素子ＲＥ１および第２放射素子ＲＥ２のパターンの自由度が低い。また、第１放射素子ＲＥ１と第２放射素子ＲＥ２とを近づけすぎると、給電回路と複共振アンテナとの整合がとれなくなる、さらには、並走部分（磁気結合している部分）の近くに他の部品（特に金属物）があると、第１放射素子ＲＥ１と第２放射素子ＲＥ２との結合度が変化してしまう、という問題が生じる。

本発明は上記の課題を解消して、放射素子パターンの設計上の自由度が高く、二つの放射素子が近接している近接していないに関わらず両者間の結合度を設定できるようにした結合度調整回路、アンテナ装置、およびそのアンテナ装置を備えた通信端末装置を提供することを目的としている。

本発明の結合度調整回路は、給電回路に接続される第１放射素子と、グランドに接続される第２放射素子とを有する複共振アンテナにおける前記第１放射素子と前記第２放射素子との結合度を調整するための回路であって、第１コイル素子を含み、第１放射素子が接続される一次側回路と、前記第１コイル素子に対してトランス結合する第２コイル素子を含み、前記第２放射素子が接続される二次側回路と、を有することを特徴とする。

本発明のアンテナ装置は、給電回路に接続される第１放射素子と、グランドに接続される第２放射素子とを有する複共振アンテナと、前記第１放射素子と前記第２放射素子との結合度を調整するための結合度調整回路とを有し、
前記結合度調整回路は、第１コイル素子を含み、前記第１放射素子に接続された一次側回路と、前記第１コイル素子に対してトランス結合する第２コイル素子を含み、前記第２放射素子に接続された二次側回路と、を有することを特徴とする。

本発明の通信端末装置は、給電回路に接続される第１放射素子と、グランドに接続される第２放射素子とを有する複共振アンテナと、前記第１放射素子と前記第２放射素子との結合度を調整するための結合度調整回路とを有するアンテナ装置を備え、
前記結合度調整回路は、第１コイル素子を含み、前記第１放射素子に接続された一次側回路と、前記第１コイル素子に対してトランス結合する第２コイル素子を含み、前記第２放射素子に接続された二次側回路と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、第１放射素子と第２放射素子とを並走させなくてもよいので、それらのパターンの設計上の自由度があがる。また、第１放射素子と第２放射素子とをより近づけても所定の結合度に定めることができるので、給電回路と複共振アンテナとの整合が容易になる。

図１（Ａ）は従来の複共振アンテナの典型的な構成を示す図である。図１（Ｂ）は、その複共振アンテナの反射損失特性を示す図である。
図２Ａ、図２Ｂは第１の実施形態のアンテナ装置１０１の回路図である。
図３は第１の実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。
図４（Ａ）は第２の実施形態のアンテナ装置１０２の構成図である。図４（Ｂ）は給電回路からみたアンテナ装置１０２の反射損失特性である。
図５は第３の実施形態のアンテナ装置１０３Ａの構成図である。
図６は第３の実施形態のアンテナ装置１０３Ｂの構成図である。
図７は第３の実施形態のアンテナ装置１０３Ｃの構成図である。
図８は第３の実施形態のアンテナ装置１０３Ｄの構成図である。
図９は第４の実施形態の結合度調整回路２４を備えたアンテナ装置１０４の回路図である。
図１０は第４の実施形態に係る結合度調整回路２４を多層基板に構成した場合の各層の導体パターンの例を示す図である。
図１１は第５の実施形態の結合度調整回路２５を備えたアンテナ装置１０５の回路図である。
図１２は第５の実施形態の結合度調整回路２５の分解斜視図である。
図１３は第６の実施形態に係るアンテナ装置１０６の主要部の斜視図である。
図１４はアンテナ装置１０６の回路図である。
図１５は給電回路から見たアンテナ装置１０６の反射損失特性である。
図１６は第７の実施形態に係るアンテナ装置１０７の回路図である。
図１７は第８の実施形態に係るアンテナ装置１０８の回路図である。
図１８は第９の実施形態に係るアンテナ装置１０９の回路図である。
図１９は、図１８に示した結合素子とは構成の異なる結合素子２２Ｂの回路図である。
図２０は第１０の実施形態の通信端末装置の構成を示すブロック図である。

《第１の実施形態》
図２（Ａ）、図２（Ｂ）は第１の実施形態のアンテナ装置１０１の回路図である。図２（Ａ）では結合度調整回路２１部分を簡略化して表している。図２（Ｂ）では、結合度調整回路２１の構成をより具体的に表している。このアンテナ装置１０１は結合度調整回路２１、第１放射素子１１および第２放射素子１２を備えている。第１放射素子１１は結合度調整回路２１の第１ポート（給電ポート）Ｐ１に接続されている。第２放射素子１２は結合度調整回路２１の第２ポートＰ２に接続されている。

結合度調整回路２１は、第１コイル素子Ｌ１で構成される一次側回路と、第２コイル素子Ｌ２で構成される二次側回路とを有する。第１コイル素子Ｌ１には第１放射素子１１が接続され、第２コイル素子Ｌ２には第２放射素子１２が接続される。

結合度調整回路２１は、互いに電磁界結合する第１コイル素子Ｌ１および第２コイル素子Ｌ２を含んで構成される。したがって、第１放射素子１１と第２放射素子１２とは結合度調整回路２１を介して結合する。そして、第１放射素子１１と第２放射素子１２との結合度は結合度調整回路２１の結合度で定めることができる。結合度調整回路２１の結合度は、例えば第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２とのコイル間隔で定めることができる。なお、各コイル素子の電磁界結合は主に磁界を介しての結合であるが、電界結合が一部含まれていてもよい。

ここで、特に結合度調整回路２１の作用について、図２（Ｂ）を参照して説明する。
図２（Ｂ）に示すように、第１コイル素子Ｌ１はコイル素子Ｌ１ａ，Ｌ１ｂで構成されていて、第２コイル素子Ｌ２はコイル素子Ｌ２ａ，Ｌ２ｂで構成されている。給電回路３０から図中矢印ａ方向に電流が供給されたとき、コイル素子Ｌ１ａに図中矢印ｂ方向に電流が流れるとともに、コイル素子Ｌ１ｂには図中矢印ｃ方向に電流が流れる。そして、これらの電流により、図中矢印Ａで示されるように、閉磁路を通る磁束が形成される。

コイル素子Ｌ１ａとコイル素子Ｌ２ａは、コイル巻回軸を共有していて、且つ平面視状態（コイル巻回軸方向に見た状態）でこの二つのコイル素子の導体パターンが互いに並走しているので、コイル素子Ｌ１ａに電流ｂが流れて生じる磁界がコイル素子Ｌ２ａに結合して、コイル素子Ｌ２ａに誘導電流ｄが逆方向に流れる。同様に、コイル素子Ｌ１ｂとコイル素子Ｌ２ｂは、コイル巻回軸を共有していて、且つ互いに並走しているので、コイル素子Ｌ１ｂに電流ｃが流れて生じる磁界がコイル素子Ｌ２ｂに結合して、コイル素子Ｌ２ｂに誘導電流ｅが逆方向に流れる。そして、これらの電流により、図中矢印Ｂで示されるように、閉磁路を通る磁束が形成される。

コイル素子Ｌ１ａ，Ｌ１ｂによる閉磁路を通る磁束と、コイル素子Ｌ２ａ，Ｌ２ｂによる閉磁路を通る磁束とは反発する関係であるので、第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２との間には等価的な磁気障壁ＭＷが生じることになる。

また、コイル素子Ｌ１ａとコイル素子Ｌ２ａとは電界によっても結合されている。同様に、コイル素子Ｌ１ｂとコイル素子Ｌ２ｂとは電界によっても結合されている。したがって、コイル素子Ｌ１ａおよびコイル素子Ｌ１ｂに交流信号が流れるとき、コイル素子Ｌ２ａおよびコイル素子Ｌ２ｂには電界結合により電流が励起される。図２（Ｂ）中のキャパシタＣａ，Ｃｂは前記電界結合のための結合容量を表象的に表した記号である。

第１コイル素子Ｌ１に交流電流が流れるとき、前記磁界を介した結合により第２コイル素子Ｌ２に流れる電流の向きと、前記電界を介した結合により第２コイル素子Ｌ２に流れる電流の向きとは同じである。したがって、第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２とは磁界と電界の両方で強く結合することになる。すなわち、損失を抑え、高周波エネルギーを伝搬させることができる。

図３は第１の実施形態のアンテナ装置のより具体的な構成例を示すものである。この例では、直方体形状の誘電体素体１０の第１面ＰＳに第１放射素子１１が形成されていて、誘電体素体１０の第２面ＳＳに第２放射素子１２が形成されている。第１放射素子１１と第２放射素子１２は、それぞれの第１端から第２端（開放端）まで延びるＬ字状の線状導体である。第１放射素子１１および第２放射素子１２は、それぞれの第１端から第２端（開放端）方向へ並走している。第１放射素子１１の共振周波数をｆ１、第２放射素子１２の共振周波数をｆ２で表すと、ｆ１＜ｆ２の関係であるので、第２放射素子１２は第１放射素子１１より短い。

第１放射素子１１の第１端は結合度調整回路２１の第１ポートＰ１に接続されていて、第２放射素子１２の第１端は結合度調整回路２１の第２ポートＰ２に接続されている。第１放射素子１１と第２放射素子１２との（結合度調整回路２１を介さない）結合度は０．２〜０．３であるが、結合度調整回路２１の結合度は０．５以上（望ましくは０．７以上）である。このように一次側回路と二次側回路との結合度が、結合度調整回路を介さない第１放射素子と第２放射素子との結合度より高いことにより、第１放射素子１１と第２放射素子１２とは主に結合度調整回路２１で結合することになる。

なお、誘電体素体１０に形成した第１放射素子１１と第２放射素子１２との結合度を調整するために、従来技術では第１放射素子１１と第２放射素子１２との間隔（誘電体素体１０の厚み）を調整する必要があったが、本発明によれば結合度調整回路２１の第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２との結合度で定めることができる。そのため、誘電体素体１０に対する第１放射素子１１および第２放射素子１２のパターンや誘電体素体１０の設計上の自由度が高い。

《第２の実施形態》
図４（Ａ）は第２の実施形態のアンテナ装置１０２の構成図である。このアンテナ装置１０２は、結合度調整回路２１、第１放射素子１１および第２放射素子１２を備えている。結合度調整回路２１は、第１コイル素子Ｌ１を含む一次側回路と、第２コイル素子Ｌ２を含む二次側回路とを有し、第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２とが互いに電磁界結合する。

直方体形状の誘電体素体１０の第１面ＰＳには第１放射素子１１および第３放射素子１３が形成されていて、誘電体素体１０の第２面ＳＳには第２放射素子１２が形成されている。第１放射素子１１と第２放射素子１２は、それぞれの矩形の渦巻き状をなす導体である。この第１放射素子１１および第２放射素子１２は、それぞれの第１端から第２端（開放端）方向へ並走している。第３放射素子１３も矩形の渦巻き状をなす導体である。第３放射素子１３の第１端は第１放射素子１１および第２放射素子１２の第１端とは互いに遠い側になるように配置されている。第３放射素子１３は第１放射素子１１に電磁界を介して結合する。

第１放射素子１１は結合度調整回路２１の第１ポート（給電ポート）Ｐ１に接続されている。第２放射素子１２は結合度調整回路２１の第２ポートＰ２に接続されている。そのため、第１放射素子１１と第２放射素子１２とは結合度調整回路２１を介して結合する。そして、第１放射素子１１と第２放射素子１２との結合度は結合度調整回路２１の結合度で定まる。また、第１放射素子１１と第３放射素子１３とは互いに部分的に近接していることにより電磁界結合する。そして、第１放射素子１１と第３放射素子１３との結合度は、それぞれのパターンを変えないとすれば、互いの近接距離で定まる。

第１放射素子１１の共振周波数をｆ１、第２放射素子１２の共振周波数をｆ２、第３放射素子１３の共振周波数をｆ３で表すと、この例ではｆ３＜ｆ１＜ｆ２の関係である。

図４（Ｂ）は給電回路からみたアンテナ装置１０２の反射損失特性である。このアンテナ装置の反射損失特性は、図４（Ｂ）中で破線で示す、第１放射素子ＲＥ１の共振特性、第２放射素子ＲＥ２の共振特性、および第３放射素子ＲＥ３の共振特性の合成であり、図４（Ｂ）の実線で示すような広帯域の周波数特性となる。

《第３の実施形態》
図５は第３の実施形態のアンテナ装置１０３Ａの構成図である。このアンテナ装置１０３Ａは、結合度調整回路２３Ａ、第１放射素子１１および第２放射素子１２を備えている。結合度調整回路２３Ａは、第１コイル素子Ｌ１を含む一次側回路と、第２コイル素子Ｌ２を含む二次側回路とを有し、第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２とが互いに電磁界結合する。第１放射素子１１は直方体形状の誘電体素体１０の第１面ＰＳに形成されていて、第２放射素子１２は誘電体素体１０の第２面ＳＳに形成されている。第１放射素子１１と第２放射素子１２は、それぞれの第１端から第２端（開放端）まで延びるＬ字状の線状導体である。第１放射素子１１および第２放射素子１２は、それぞれの第１端から第２端（開放端）方向へ並走している。

第１放射素子１１および第２放射素子１２と給電回路３０との間に結合度調整回路２３Ａが接続されている。結合度調整回路２３Ａの第１コイル素子Ｌ１と第１放射素子１１との間には第１整合回路９１が接続されている。また、結合度調整回路２３Ａの第２コイル素子Ｌ２と第２放射素子１２との間には第２整合回路９２が接続されている。第１整合回路９１は結合度調整回路２３Ａの第１コイル素子Ｌ１のインピーダンスを第１放射素子１１のインピーダンスに整合させる。第２整合回路９２は結合度調整回路２３Ａの第２コイル素子Ｌ２のインピーダンスを第２放射素子１２のインピーダンスに整合させる。

第１放射素子１１と第２放射素子１２とは結合度調整回路２３Ａを介して結合する。そして、第１放射素子１１と第２放射素子１２との結合度は結合度調整回路２３Ａの結合度で定まる。

このように、結合度調整回路２３Ａの第１コイル素子Ｌ１と第１放射素子１１との間に第１整合回路９１を備えたことにより、第１放射素子１１の特性に応じて結合度調整回路２３Ａの第１コイル素子Ｌ１のインピーダンスを第１放射素子１１のインピーダンスに整合させることができる。同様に、結合度調整回路２３Ａの第２コイル素子Ｌ２と第２放射素子１２との間に第２整合回路９２を備えたことにより、第２放射素子１２の特性に応じて結合度調整回路２３Ａの第２コイル素子Ｌ２のインピーダンスを第２放射素子１２のインピーダンスに整合させることができる。なお、これらの整合回路はインダクタやキャパシタの単独素子で構成されていてもよいし、ＬＣ共振回路（π型、Ｔ型、直列型、並列型など）で構成されていてもよい。以降に示す実施形態についても同様である。

図６は第３の実施形態のアンテナ装置１０３Ｂの構成図である。このアンテナ装置１０３Ｂは、結合度調整回路２３Ｂ、第１放射素子１１および第２放射素子１２を備えている。結合度調整回路２３Ｂは、第１コイル素子Ｌ１を含む一次側回路と、第２コイル素子Ｌ２を含む二次側回路とを有し、第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２とが互いに電磁界結合する。

第１放射素子１１および第２放射素子１２と給電回路３０との間に結合度調整回路２３Ｂが接続されている。結合度調整回路２３Ｂの第１コイル素子Ｌ１と第１放射素子１１との間には第１整合回路９１が接続されている。また、結合度調整回路２３Ｂの第２コイル素子Ｌ２と第２放射素子１２との間には第２整合回路９２が接続されている。さらに、結合度調整回路２３Ｂの第１コイル素子Ｌ１と給電回路３０との間には第３整合回路９３が接続されている。この第３整合回路９３は結合度調整回路２３Ｂの第１コイル素子Ｌ１のインピーダンスを給電回路３０のインピーダンスに整合させる。その他の構成および作用はアンテナ装置１０３Ａと同じである。

図７は第３の実施形態のアンテナ装置１０３Ｃの構成図である。このアンテナ装置１０３Ｃは、結合度調整回路２３Ｃ、第１放射素子１１および第２放射素子１２を備えている。結合度調整回路２３Ｃは、第１コイル素子Ｌ１を含む一次側回路と、第２コイル素子Ｌ２を含む二次側回路とを有し、第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２とが互いに電磁界結合する。

第１放射素子１１および第２放射素子１２と給電回路３０との間に結合度調整回路２３Ｃが接続されている。結合度調整回路２３Ｃの第１コイル素子Ｌ１と第１放射素子１１との間には第１整合回路９１が接続されている。また、結合度調整回路２３Ｃの第２コイル素子Ｌ２と第２放射素子１２との間には第２整合回路９２が接続されている。また、結合度調整回路２３Ｃの第１コイル素子Ｌ１と給電回路３０との間には第３整合回路９３が接続されている。また、結合度調整回路２３Ｃの第１コイル素子Ｌ１とグランドとの間には第４整合回路９４が接続されている。さらに、結合度調整回路２３Ｃの第２コイル素子Ｌ２とグランドとの間には第５整合回路９５が接続されている。第１整合回路９１、第３整合回路９３、第４整合回路９４は結合度調整回路２３Ｃの第１コイル素子Ｌ１と給電回路３０とのインピーダンス整合、および第１コイル素子Ｌ１と第１放射素子１１とのインピーダンス整合をはかっている。第２整合回路９２および第５整合回路９５は結合度調整回路２３Ｃの第２コイル素子Ｌ２と第２放射素子１２とのインピーダンス整合をはかっている。その他の構成および作用はアンテナ装置１０３Ａ，１０３Ｂと同じである。

図８は第３の実施形態のアンテナ装置１０３Ｄの構成図である。このアンテナ装置１０３Ｄは、結合度調整回路２３Ｄ、第１放射素子１１および第２放射素子１２を備えている。結合度調整回路２３Ｄは、第１コイル素子Ｌ１を含む一次側回路と、第２コイル素子Ｌ２を含む二次側回路とを有し、第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２とが互いに電磁界結合する。

第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２との間には第６整合回路９６が接続されている。また、第１コイル素子Ｌ１と給電回路３０との間には、シャントに第７の整合回路９７が接続されている。さらに、第２コイル素子Ｌ２と第２放射素子１２との間には、シャントに第８の整合回路９８が接続されている。

第６の整合回路９６は第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２との整合をはかる。第７の整合回路９７は整合回路９１，９３，９４と共に給電回路３０と第１コイル素子Ｌ１との間の整合をはかる。第８の整合回路９８は整合回路９２，９５と共に第２コイル素子Ｌ２と第２放射素子１２との間の整合をはかる。

《第４の実施形態》
図９は第４の実施形態の結合度調整回路２４を備えたアンテナ装置１０４の回路図である。
第４の実施形態は、結合度調整回路２４の一次側コイルと二次側コイルとがそれぞれ二つのコイル素子で構成されている。そして、給電回路３０と第１放射素子１１との間に、結合度調整回路２４の一次側回路がシリーズに接続され、結合度調整回路２４の二次側回路に第２放射素子１２が接続されている。

この例は、一次側コイルと二次側コイルとが高い結合度で結合（密結合）されたものである。すなわち、一次側コイルはコイル素子Ｌ１ａおよびコイル素子Ｌ１ｂで構成されていて、これらのコイル素子は互いに直列的に接続され、且つ閉磁路が構成されるように巻回されている。また、二次側コイルはコイル素子Ｌ２ａおよびコイル素子Ｌ２ｂで構成されていて、これらのコイル素子は互いに直列的に接続され、且つ閉磁路を構成するように巻回されている。換言すると、コイル素子Ｌ１ａとコイル素子Ｌ１ｂとは逆相で結合（加極性結合）し、コイル素子Ｌ２ａとコイル素子Ｌ２ｂとは逆相で結合（加極性結合）する。

さらに、コイル素子Ｌ１ａとコイル素子Ｌ２ａとは同相で結合（減極性結合）するとともに、コイル素子Ｌ１ｂとコイル素子Ｌ２ｂとは同相で結合（減極性結合）することが好ましい。

図１０は、第４の実施形態に係る結合度調整回路２４を、複数の誘電体層または磁性体層の積層体である多層基板に構成した場合の各層の導体パターンの例を示す図である。各層は誘電体シートまたは磁性体シートで構成され、基材層５１ａ〜５１ｆに導体パターンが形成されている。

図１０に示した範囲で、基材層５１ａに導体パターン７４が形成されている。基材層５１ｂには導体パターン７２が形成され、基材層５１ｃに導体パターン７１，７３が形成されている。基材層５１ｄに導体パターン６１，６３が形成され、基材層５１ｅに導体パターン６２が形成され、基材層５１ｆの下面に給電端子４１、グランド端子４３、第１放射素子の接続ポートであるアンテナ端子４２および第２放射素子の接続ポートであるアンテナ端子４４がそれぞれ形成されている。図１０中の縦方向に延びる破線はビア電極であり、導体パターンと導体パターンとを層間で接続する。

図１０において、導体パターン７２の右半分と導体パターン７１とによってコイル素子Ｌ１ａを構成している。また、導体パターン７２の左半分と導体パターン７３とによってコイル素子Ｌ１ｂを構成している。また、導体パターン６１と導体パターン６２の右半分とによってコイル素子Ｌ２ａを構成している。また、導体パターン６２の左半分と導体パターン６３とによってコイル素子Ｌ２ｂを構成している。

図１０において破線の楕円形は閉磁路を表している。閉磁路ＣＭ１２はコイル素子Ｌ１ａとＬ１ｂとに鎖交する。また、閉磁路ＣＭ３４はコイル素子Ｌ２ａとＬ２ｂとに鎖交する。

図１０において、閉磁路ＣＭ１２とＣＭ３４とは磁束が反発する関係であるので、閉磁路ＣＭ１２とＣＭ３４との間に磁気障壁が生じる。この磁気障壁で閉磁路ＣＭ１２，ＣＭ３４の磁束の閉じ込め性が高まる。そのため、結合係数の非常に大きなトランスとして作用させることができる。

また、コイル素子Ｌ１ａとコイル素子Ｌ２ａとは電界によっても結合されている。同様に、コイル素子Ｌ１ｂとコイル素子Ｌ２ｂとは電界によっても結合されている。したがって、コイル素子Ｌ１ａおよびコイル素子Ｌ１ｂに交流信号が流れるとき、コイル素子Ｌ２ａおよびコイル素子Ｌ２ｂには電界結合により電流が励起される。

第１コイル素子Ｌ１に交流電流が流れるとき、前記磁界を介した結合により第２コイル素子Ｌ２に流れる電流の向きと、前記電界を介した結合により第２コイル素子Ｌ２に流れる電流の向きとは同じである。したがって、第１コイル素子Ｌ１と第２コイル素子Ｌ２とは磁界と電界の両方で強く結合することになる。

《第５の実施形態》
図１１は第５の実施形態の結合度調整回路２５を備えたアンテナ装置１０５の回路図である。
第５の実施形態は、結合度調整回路２５の一次側コイルが四つのコイル素子Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ、二次側コイルが二つのコイル素子Ｌ２ａ，Ｌ２ｂで構成されている。そして、給電回路３０と第１放射素子１１との間に、結合度調整回路２５の一次側回路がシリーズに接続され、結合度調整回路２５の二次側回路に第２放射素子１２が接続されている。

コイル素子Ｌ１ａ，Ｌ１ｂは逆相で電磁界結合している。また、コイル素子Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄも逆相で電磁界結合している。さらに、コイル素子Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは逆相で電磁界結合している。コイル素子Ｌ２ａ，Ｌ１ａは同相で電磁界結合していて、コイル素子Ｌ２ａ，Ｌ１ｃも同相で電磁界結合している。また、コイル素子Ｌ２ｂ，Ｌ１ｂは同相で電磁界結合していて、コイル素子Ｌ２ｂ，Ｌ１ｄも同相で電磁界結合している。

図１２は第５の実施形態の結合度調整回路２５の分解斜視図である。
図１２に示すように、基材層５１ａ〜５１ｋは磁性体シートで構成され、基材層５１ｂ〜５１ｋに導体パターンが形成されている。基材層５１ｂに導体パターン７３が形成され、基材層５１ｃに導体パターン７２，７４が形成され、基材層５１ｄに導体パターン７１，７５が形成され、基材層５１ｅに導体パターン８３が形成され、基材層５１ｆに導体パターン８２，８４が形成され、基材層５１ｇに導体パターン８１，８５が形成され、基材層５１ｈに導体パターン６１，６５が形成され、基材層５１ｉに導体パターン６２，６４が形成され、基材層５１ｊに導体パターン６３が形成されている。基材層５１ｋの下面には、給電端子４１、グランド端子４３、第１放射素子の接続ポートであるアンテナ端子４２、第２放射素子の接続ポートであるアンテナ端子４４等が形成されている。図１２中の縦方向に延びる線はビア電極であり、導体パターンと導体パターンとを層間で接続する。

図１２において、導体パターン６１〜６５によってコイル素子Ｌ１ａ，Ｌ１ｂを構成していて、導体パターン７１〜７５によってコイル素子Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄを構成している。また、導体パターン８１〜８５によってコイル素子Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを構成している。

この第５の実施形態においては、二次側コイル（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）を一次側コイル（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ）と（Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ）とで挟み込むように配置することによって、一次側コイル（Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ）と二次側コイル（Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）とがより密結合し、つまり、漏れ磁界が少なくなり、一次側コイルと二次側コイルとの間の高周波信号のエネルギー伝達ロスが少なくなる。

《第６の実施形態》
図１３は第６の実施形態に係るアンテナ装置１０６の主要部の斜視図である。図１４はアンテナ装置１０６の回路図である。

第６の実施形態では、第１放射素子１１、第２放射素子１２、第３放射素子１３を備えている。これらの放射素子１１，１２，１３の給電部と給電回路３０との間に結合度調整回路２６Ａが接続されている。

結合度調整回路２６Ａは、整合回路９３、結合素子２０、コイル素子Ｌ１，Ｌ３を備えている。結合素子２０は、コイル素子Ｌ２を含む一次側回路と、コイル素子Ｌ４を含む二次側回路とを有し、コイル素子Ｌ２とコイル素子Ｌ４とが互いに電磁界結合する。コイル素子Ｌ２と第２放射素子１２との間にはリアクタンス素子１５が挿入されている。同様に、コイル素子Ｌ４と第３放射素子１３との間にはリアクタンス素子１６が挿入されている。

第１放射素子１１と整合回路９３との間にはコイル素子Ｌ１，Ｌ３の直列回路が接続されていて、その接続点と接地との間に結合素子２０が接続されている。

図１４に示した回路により、第２放射素子１２と第３放射素子１３との結合度は結合素子２０のコイル素子Ｌ２，Ｌ４間の相互誘導Ｍ２４によって定めることができる。

図１５は給電回路から見た前記アンテナ装置１０６の反射損失特性である。図１５において"Low Band" は第１放射素子１１による反射損失特性、"High Band" は第２放射素子１２および第３放射素子１３による反射損失特性である。すなわち、第１放射素子１１でローバンドをカバーし、第２放射素子１２および第３放射素子１３でハイバンドをカバーする。ハイバンドの帯域幅は第２放射素子１２の長さ、第３放射素子１３の長さ、リアクタンス素子１５，１６のリアクタンスおよび結合素子２０の結合度によって定めることができる。

このように、複数の放射素子を結合度調整回路（２６Ａ）の一次側回路に接続してもよい。また、複数の放射素子を結合度調整回路の二次側回路に接続してもよい。

《第７の実施形態》
図１６は第７の実施形態に係るアンテナ装置１０７の回路図である。第７の実施形態では、３つの放射素子１１，１２，１３を備えている。これらの放射素子１１，１２，１３の給電部と給電回路３０との間に結合度調整回路２６Ｂが接続されている。

結合度調整回路２６Ｂは、整合回路９３、結合素子１９、コイル素子Ｌ１，Ｌ２を備えている。結合素子１９は、コイル素子Ｌ３を含む一次側回路と、コイル素子Ｌ４を含む二次側回路とを有し、コイル素子Ｌ３とコイル素子Ｌ４とが互いに電磁界結合する。コイル素子Ｌ４と第３放射素子１３との間にはリアクタンス素子１６が挿入されている。

第１放射素子１１と結合素子１９との間にはコイル素子Ｌ１が接続されていて、第２放射素子１２と結合素子１９との間にはコイル素子Ｌ２が接続されている。

第１放射素子１１、第２放射素子１２および第３放射素子１３はそれぞれ所定の周波数帯域をカバーする。例えば、第１放射素子１１はローバンドをカバーし、第２放射素子１２および第３放射素子１３はハイバンドをカバーする。ハイバンドの帯域幅は第２放射素子１２の長さ、第３放射素子１３の長さ、リアクタンス素子１６のリアクタンス、コイル素子Ｌ２のインダクタンスおよび結合素子１９の結合度によって定めることができる。

このような構成で、２つまたはそれ以上の複数の放射素子を結合度調整回路の一次側回路または二次側回路に接続してもよい。

《第８の実施形態》
図１７は第８の実施形態に係るアンテナ装置１０８の回路図である。第８の実施形態では、３つの放射素子１１，１２，１３を備えている。これらの放射素子１１，１２，１３の給電部と給電回路３０との間に結合度調整回路２６Ｃが接続されている。

結合度調整回路２６Ｃは、結合素子１９、コイル素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を備えている。結合素子１９は、コイル素子Ｌ５を含む一次側回路と、コイル素子Ｌ４を含む二次側回路とを有し、コイル素子Ｌ５とコイル素子Ｌ４とが互いに電磁界結合する。コイル素子Ｌ４と第３放射素子１３との間にはリアクタンス素子１６が挿入されている。

第１放射素子１１と結合素子１９との間にはコイル素子Ｌ１，Ｌ３が接続されていて、第２放射素子１２と結合素子１９との間にはコイル素子Ｌ２，Ｌ３が接続されている。コイル素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は分岐回路と整合回路とを兼ねている。

第１放射素子１１、第２放射素子１２および第３放射素子１３はそれぞれ所定の周波数帯域をカバーする。例えば、第１放射素子１１はローバンドをカバーし、第２放射素子１２および第３放射素子１３はハイバンドをカバーする。ハイバンドの帯域幅は第２放射素子１２の長さ、第３放射素子１３の長さ、リアクタンス素子１６のリアクタンス、コイル素子Ｌ２，Ｌ３のインダクタンスおよび結合素子１９の結合度によって定めることができる。

このように結合度調整回路の一次側回路の放射素子側に整合回路を設けてもよい。

《第９の実施形態》
図１８は第９の実施形態に係るアンテナ装置１０９Ａの回路図である。第９の実施形態では、３つの放射素子１１，１２，１３を備えている。これらの放射素子１１，１２，１３の給電部と給電回路３０との間に結合度調整回路２６Ｄが接続されている。

結合度調整回路２６Ｄは、結合素子２２Ａ、コイル素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を備えている。結合素子２２Ａは、コイル素子Ｌ５，Ｌ６を含む一次側回路と、コイル素子Ｌ４を含む二次側回路とを有し、コイル素子Ｌ６とコイル素子Ｌ４とが互いに電磁界結合する。コイル素子Ｌ４と第３放射素子１３との間にはリアクタンス素子１６が挿入されている。

第１放射素子１１と結合素子２２Ａとの間にはコイル素子Ｌ１，Ｌ３が接続されていて、第２放射素子１２と結合素子２２Ａとの間にはコイル素子Ｌ２，Ｌ３が接続されている。コイル素子Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は分岐回路と整合回路を兼ねている。

結合素子２２Ａを構成する３つのコイル素子Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６のうち、コイル素子Ｌ６−Ｌ４間の相互誘導Ｍ４６、コイル素子Ｌ６−Ｌ５間の相互誘導Ｍ５６、コイル素子Ｌ５−Ｌ４間の相互誘導Ｍ４５が生じる。前記３つのコイル素子Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６およびこれらの相互誘導Ｍ４６，Ｍ５６，Ｍ４５によって一次側回路のインピーダンス、二次側回路のインピーダンスおよび結合度を定めることができる。

第１放射素子１１、第２放射素子１２および第３放射素子１３はそれぞれ所定の周波数帯域をカバーする。例えば、第１放射素子１１はローバンドをカバーし、第２放射素子１２および第３放射素子１３はハイバンドをカバーする。ハイバンドの帯域幅は第２放射素子１２の長さ、第３放射素子１３の長さ、リアクタンス素子１６のリアクタンス、コイル素子Ｌ２，Ｌ３のインダクタンスおよび結合素子２２Ａの結合度によって定めることができる。

このように３つ以上のコイル素子で結合素子を構成してもよい。

図１９は、前記結合素子２２Ａとは構成の異なる結合素子２２Ｂを備えたアンテナ装置１０９Ｂの回路図である。一次側回路にはコイル素子Ｌ６ａ，Ｌ６ｂ，Ｌ５が設けられている。すなわち、図１８に示したコイル素子Ｌ６をコイル素子Ｌ６ａ，Ｌ６ｂに分割して、コイル素子Ｌ６ａとコイル素子Ｌ５とが結合し、コイル素子Ｌ６ｂとコイル素子Ｌ４とが結合するようにしている。このように結合量およびインダクタンスを個別に設定するように構成してもよい。

《第１０の実施形態》
図２０は第１０の実施形態の通信端末装置の構成を示すブロック図である。この通信端末装置は例えば携帯電話端末であり、アンテナ装置１０１、高周波モジュール７、送信回路６，受信回路８およびベースバンド回路５を備えている。アンテナ装置１０１は結合度調整回路２１と第１放射素子１１および第２放射素子１２を備えている。高周波モジュール７は、ローバンドとハイバンドの送信信号の切替、およびローバンドとハイバンドの受信信号の切替を行う高周波スイッチや分波／合波回路を備えている。送信回路６はローバンド用の送信回路とハイバンド用の送信回路で構成されている。また、受信回路８はローバンド用の受信回路とハイバンド用の受信回路で構成されている。

前記結合度調整回路２１は第１の実施形態または第２の実施形態で示した結合度調整回路２１であるが、これ以外に第３〜第９の実施形態で示した結合度調整回路を適用してもよい。
なお、前記高周波モジュール７に結合度調整回路２１を組み込んで一つのモジュールにしてもよい。

ＣＭ１２，ＣＭ３４…閉磁路
Ｌ１…第１コイル素子
Ｌ２…第２コイル素子
Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ１ｃ，Ｌ１ｄ…コイル素子
Ｐ１…第１ポート
Ｐ２…第２ポート
ＲＥ１…第１放射素子
ＲＥ２…第２放射素子
ＲＥ３…第３放射素子
５…ベースバンド回路
６…送信回路
７…高周波モジュール
８…受信回路
１０…誘電体素体
１１…第１放射素子
１２…第２放射素子
１３…第３放射素子
１５，１６…リアクタンス素子
１９，２０，２２，２２Ａ…結合素子
２１，２４，２５…結合度調整回路
２３Ａ〜２３Ｄ…結合度調整回路
２６Ａ〜２６Ｄ…結合度調整回路
３０…給電回路
４１…給電端子
４２，４４…アンテナ端子
４３…グランド端子
５１ａ〜５１ｋ…基材層
６１〜６５…導体パターン
７１〜７５…導体パターン
８１〜８５…導体パターン
９１〜９８…整合回路
１０１，１０２，１０４〜１０８，１０９Ａ，１０９Ｂ…アンテナ装置
１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０３Ｄ…アンテナ装置

Claims (11)

1. 給電回路に接続される第１放射素子と、グランドに接続される第２放射素子とを有する複共振アンテナにおける前記第１放射素子と前記第２放射素子との結合度を調整するための回路であって、
   第１コイル素子を含み、第１放射素子が接続される一次側回路と、
   前記第１コイル素子に対してトランス結合する第２コイル素子を含み、前記第２放射素子が接続される二次側回路と、を有することを特徴とする結合度調整回路。
2. 前記第１コイル素子および前記第２コイル素子は、複数の誘電体層または磁性体層を積層してなる積層体に一体的に構成されている、請求項１に記載の結合度調整回路。
3. 前記第１コイル素子は、直列接続されるとともに閉磁路が構成されるよう隣接配置された複数のコイル導体で構成され、前記第２コイル素子は、直列接続されるとともに閉磁路が構成されるように隣接配置された複数のコイル導体で構成された、請求項１または２に記載の結合度調整回路。
4. 前記一次側回路は、前記第１コイル素子と前記第１放射素子の接続ポートとの間、または前記第２コイル素子と前記第２放射素子の接続ポートとの間に接続された整合回路を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の結合度調整回路。
5. 前記一次側回路は、給電回路が接続される給電ポートと前記第２放射素子との間に接続された整合回路を備える、請求項１〜４のいずれかに記載の結合度調整回路。
6. 前記一次側回路は、前記第１コイル素子とグランドとの間に接続された整合回路を備える、請求項１〜５のいずれかに記載の結合度調整回路。
7. 前記二次側回路は、前記第２コイル素子とグランドとの間に接続された整合回路を備える、請求項１〜６のいずれかに記載の結合度調整回路。
8. 前記一次側回路と前記二次側回路との間に接続された整合回路を備える、請求項１〜７のいずれかに記載の結合度調整回路。
9. 給電回路に接続される第１放射素子と、グランドに接続される第２放射素子とを有する複共振アンテナと、
   前記第１放射素子と前記第２放射素子との結合度を調整するための結合度調整回路とを有し、
   前記結合度調整回路は、
   第１コイル素子を含み、前記第１放射素子に接続された一次側回路と、
   前記第１コイル素子に対してトランス結合する第２コイル素子を含み、前記第２放射素子に接続された二次側回路と、を有することを特徴とするアンテナ装置。
10. 前記一次側回路と前記二次側回路との結合度は、前記結合度調整回路を介さない前記第１放射素子と前記第２放射素子との結合度より高い、請求項９に記載のアンテナ装置。
11. 給電回路に接続される第１放射素子と、グランドに接続される第２放射素子とを有する複共振アンテナと、前記第１放射素子と前記第２放射素子との結合度を調整するための結合度調整回路とを有するアンテナ装置を備え、
    前記結合度調整回路は、
    第１コイル素子を含み、前記第１放射素子に接続された一次側回路と、
    前記第１コイル素子に対してトランス結合する第２コイル素子を含み、前記第２放射素子に接続された二次側回路と、を有することを特徴とする通信端末装置。

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