JP5549248B2 - アンテナ素子及び通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ素子及びそれを備える通信装置に関し、より詳細には、複数の周波数帯域に対応可能なアンテナ素子及びそれを備える通信装置に関する。

従来、例えば通信機能を備えたモバイル型のコンピュータ装置や移動通信端末等の通信装置において、その用途及び機能の多様化に対応するため、複数の周波数帯域に対応可能な様々なアンテナ素子が提案されている（例えば特許文献１及び２参照）。

図１５に、特許文献１で提案されているアンテナ素子の構成を示す。特許文献１のアンテナ素子２００は、折り返しモノポール型の第１アンテナ素子２０１と、先端開放のモノポール型の第２アンテナ素子２０２とで構成される。

特許文献１の第１アンテナ素子２０１では、給電点２０３から折り返し点までの往路と、折り返し点から接地点２０４までの復路との合計長を第１共振周波数の１／２波長にする。また、第２アンテナ素子２０２では、給電点２０３から分岐点２０５を経て開放先端までの長さを第２共振周波数の略１／４波長とする。さらに、特許文献１のアンテナ素子２００では、給電点２０３から分岐点２０５及び短絡部２０６を経て接地点２０４までの折り返し経路の全長を第２共振周波数の略１／２波長に設定し、この経路部分を第２アンテナ素子のスタブとして機能させる。

特許文献１では、アンテナ素子２００を上述のような構成にすることにより、多共振化とインピーダンス調整が可能なアンテナ素子２００の形状をシンプルにし、無線装置に内蔵し易くしている。

また、図１６に、特許文献２で提案されているアンテナ素子の構成を示す。特許文献２のアンテナ素子２１０は、給電側部分素子２１１と、折り返し部分素子２１２と、終端開放部分素子２１３とで構成される。給電側部分素子２１１は、所定の幅ｄを有し、基板２１７上の給電箇所２１１ａから第１分岐箇所２１１ｂに向かって延在して形成される。折り返し部分素子２１２は、第１分岐箇所２１１ｂにおいて給電側部分素子２１１から分岐し、折り返し箇所２１２ａにおいて折り返され、その後、基板２１７の接地端２１２ｂで接地される。また、終端開放部分素子２１３は、第２分岐箇所２１１ｃにおいて給電側部分素子２１１から分岐し、終端は開放端２１３ａとなる。さらに、折り返し部分素子２１２の往路と復路は、その途中の短絡箇所２１２ｃにおいて短絡される。

特許文献２では、アンテナ素子２１０を上述のような構成にすることにより、アンテナ素子の多共振化と、小型・低背化との両立を図るとともに、異なる共振周波数におけるインピーダンス調整の独立性を実現している。

また、上記特許文献１及び２以外で、複数の周波数帯域に対応可能なアンテナ素子としては、例えば２つの逆Ｆアンテナを用い、その給電部及び短絡部を共通にしたアンテナ素子が提案されている。図１７に、その一構成例を示す。なお、図１７には、２つに周波数帯域に対応可能なアンテナ素子２２０の構成を示す。

図１７に示すアンテナ素子２２０は、基板２０上に設けられた誘電体部７と、低周波数帯域の無線信号の応答に寄与する低域アンテナ本体部１と、高周波数帯域の信号の応答に寄与する高域アンテナ本体部２と、給電部３と、短絡部２２４とで構成される。

低域アンテナ本体部１及び高域アンテナ本体部２は、線路で構成される。また、低域アンテナ本体部１及び高域アンテナ本体部２は、誘電体部７上に一体的に形成されており、具体的には、低域アンテナ本体部１の延在方向の一方の端部と、高域アンテナ本体部２の延在方向の一方の端部とが接続される。なお、低域アンテナ本体部１の他方の端部１ａ、及び、高域アンテナ本体部２の他方の端部２ａはともに開放端となる。そして、図１７に示すアンテナ素子２２０では、低域アンテナ本体部１及び高域アンテナ本体部２の接続点１ｂ（以下、分岐点１ｂという）と基板２０との間に、給電部３及び短絡部２２４を並列に形成する。

すなわち、図１７に示すアンテナ素子２２０は、上記特許文献１及び２のアンテナ素子（開放端、給電点及び接地点がいずれも１つのアンテナ素子）と異なり、２つの開放端を有し、且つ、給電点及び接地点をそれぞれ一つずつ有するアンテナ素子である。

特開２００６−１９６９９４号公報 特開２００８−１７７６６８号公報

上述のように、従来、複数の共振周波数帯に対応可能な種々のアンテナ素子が提案されているが、近年の例えばモバイル機器等の情報処理端末の小型化に伴い、搭載するアンテナ素子に対しても多共振化及び広帯域化だけでなく、より一層の小型化が要求される。しかしながら、一般に、アンテナ素子を小さくすると、その周波数特性も劣化し帯域も狭くなるので、所望の仕様を満たすことが難しくなる。

それに対して、例えば、図１７に示すアンテナ素子２２０の構成は、低背化（小型化）を図るためには好適な構造である。しかしながら、図１７で説明したアンテナ素子２２０では、次のような問題がある。

図１７に示す構成のアンテナ素子２２０において、各アンテナ本体部の延在長さ及び誘電体部７の厚さが一定の場合（予め決まっている場合）、周波数特性の調整は、分岐点１ｂから基板２０の接地点４ａに至る短絡部２２４の経路長を調整することにより行われる。

図１８に、図１７に示すアンテナ素子２２０における周波数特性の具体的な調整手法の概要を示す。図１７に示すアンテナ素子２２０では、図１８に示すように、誘電体部７の面内方向における短絡部２２４の折り返し部分と給電部３との間の距離を変えることにより、短絡部２２４の経路長を調整する。なお、図１８には、短絡部２２４の折り返し部分を給電部３から遠ざける例を示している。

ここで、図１９に、図１７に示すアンテナ素子２２０において、短絡部２２４の折り返し部分と給電部３との間の距離を変化させたときの周波数特性の変化を示す。なお、図１９の横軸は周波数であり、縦軸は給電点３ａにおける信号の反射量を示すＳパラメータ（Ｓ１１：リターンロス）の絶対値である。

図１９中の特性２５０（実線）は、図１７に示すアンテナ素子２２０における短絡部２２４の折り返し部分と給電部３との間隔を基準（Δ＝０ｍｍ）にして、短絡部２２４の折り返し部分と給電部３との間隔をΔ＝１ｍｍだけ広げたときの周波数特性である。また、図１９中の特性２５１（一点鎖線）及び２５２（破線）は、それぞれ、短絡部２２４の折り返し部分と給電部３との間隔をそれぞれΔ＝４ｍｍ及び７ｍｍだけ広げたときの周波数特性である。

図１９から明らかなように、短絡部２２４及び給電部３間の距離を大きくすると、高周波数帯域の周波数特性は向上（リターンロス｜Ｓ１１｜が低下）し、｜Ｓ１１｜＝−１０ｄＢにおける帯域幅も広くなる。しかしながら、短絡部２２４及び給電部３間の距離が大きくなると、低周波数帯域の周波数特性が劣化（リターンロス｜Ｓ１１｜が増大）し、｜Ｓ１１｜＝−１０ｄＢにおける帯域幅も狭くなる。

上述のようなに、従来のアンテナ素子２２０の構造では、２つの周波数帯域のうち一方の周波数帯域でその周波数特性の最適化を図ると、他方の周波数帯域の周波数特性が劣化するという問題が生じる。すなわち、図１７に示すアンテナ素子２２０では、各周波数帯域の周波数特性の調整（インピーダンス調整）を独立して調整することができず、２つの周波数帯域の両方において優れた周波数特性を得ることが困難である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、複数の周波数帯域に対応可能なアンテナ素子及びそれを備える通信装置において、アンテナ素子の低背化を図るとともに、各周波数帯域の特性を独立して調整することを可能にし、複数の周波数帯域で優れた特性を得ることである。

上記課題を解決するために、本発明のアンテナ素子は、給電経路部と、第１アンテナ本体部と、第２アンテナ本体部と、第１短絡経路部と、第２短絡経路部とを備える構成とし、各部の構成及び機能を次のようにする。給電経路部は、給電点に接続される。第１アンテナ本体部は、一方の端部が給電経路部に接続され、他方の端部が開放端である。第２アンテナ本体部は、一方の端部が給電経路部と第１アンテナ本体部との接続点に接続され、他方の端部が開放端である。第１短絡経路部は、前記接続点と接地点との間に形成され、一方の端部が前記接続点に接続され、他方の端部が前記接地点に接続され、且つ、所定の第１周波数帯域の無線信号の共振に寄与する。そして、第２短絡経路部は、前記接続点と接地点との間に形成され、一方の端部が前記接続点に接続され、他方の端部が前記接地点に接続され、前記第１短絡経路部の経路長と異なる経路長を有し、且つ、前記第１周波数帯域より高い周波数の第２周波数帯域の無線信号の共振に寄与する。

また、本発明の通信装置は、上記構成の本発明のアンテナ素子と、アンテナ素子で送受信される無線信号を変復調する通信回路とを備える構成とする。

本発明のアンテナ素子では、複数の逆Ｆアンテナを一体化して複数の周波数帯域に対応するアンテナ素子であり、その給電経路部を共通とし、且つ、周波数帯域毎（逆Ｆアンテナ毎）に、その周波数帯域の共振に寄与する短絡経路部を設ける。

アンテナ素子を上述のような構成にすることにより、各周波数帯域の周波数特性を独立して調整できることを、本発明者は検証試験により見出した。なお、この検証試験については、後で詳述する。また、本発明のアンテナ素子では、図１７に示すアンテナ素子と同様に、低背化に適した構造のアンテナ素子を提供することができる。

上述のように、本発明によれば、複数の周波数帯域に対応可能なアンテナ素子及びそれを備える通信装置において、アンテナ素子の低背化を図るとともに、各周波数帯域の特性を独立して調整することができ、複数の周波数帯域で優れた特性を得ることができる。

第１の実施形態に係るアンテナ素子の概略断面図である。 第１の実施形態に係るアンテナ素子の評価試験の概要を示す図である。 第１の実施形態に係るアンテナ素子の周波数特性図である。 第１の実施形態に係るアンテナ素子の低周波数帯域の中心周波数と第２短絡部の配置位置との関係を示す図である。 第１の実施形態に係るアンテナ素子の低周波数帯域のＳ１１の最小値と第２短絡部の配置位置との関係を示す図である。 比較例２のアンテナ素子の概略断面図である。 比較例３のアンテナ素子の概略断面図である。 比較例２のアンテナ素子の周波数特性図である。 比較例３のアンテナ素子の周波数特性図である。 第１の実施形態に係るアンテナ素子の設計手法を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ素子の設計手法を説明するための図である。 変形例のアンテナ素子の概略断面図である。 第２の実施形態に係るコンピュータ装置のブロック構成図である。 第２の実施形態に係るコンピュータ装置におけるアンテナ素子の配置位置を示す図である。 従来のアンテナ素子の概略構成図である。 従来のアンテナ素子の概略構成図である。 従来（比較例１）のアンテナ素子の概略断面図である。 従来（比較例１）のアンテナ素子における周波数特性の調整手法の概要を示す図である。 従来（比較例１）のアンテナ素子の周波数特性図である。

以下に、本発明の実施形態に係るアンテナ素子及びそれを備える通信装置の一構成例を、図面を参照しながら下記の順で説明する。なお、本発明は、以下の例に限定されない。
１．第１の実施形態：アンテナ素子の基本構成例
２．第２の実施形態：本発明のアンテナ素子を備える通信装置の一構成例

＜１．第１の実施形態＞
［アンテナ素子の構成］
図１に、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ素子の概略構成を示す。なお、図１は、アンテナ素子の概略断面図である。また、本実施形態では、２つの逆Ｆアンテナを一体的に構成して、２つの異なる共振周波数帯域に対応するアンテナ素子を例に挙げ説明する。

アンテナ素子１０は、アンテナ素子１０が実装される基板２０上に形成された誘電体部７と、誘電体部７上に形成された低域アンテナ本体部１及び高域アンテナ本体部２と、誘電体部７内に形成された給電部３及び短絡部４とを備える。

低域アンテナ本体部１（第１アンテナ本体部）は、低周波数帯域（第１周波数帯域）の無線信号の送受信に寄与するアンテナ素子の本体部分である。また、高域アンテナ本体部２（第２アンテナ本体部）は、高周波数帯域（第２周波数帯域）の無線信号の送受信に寄与するアンテナ素子の本体部分である。それゆえ、低域アンテナ本体部１の延在長さは、高域アンテナ本体部２のそれより長くなる。

低域アンテナ本体部１及び高域アンテナ本体部２は、導電性材料からなる線路で構成される。また、本実施形態では、低域アンテナ本体部１及び高域アンテナ本体部２を、誘電体部７上に一体的に形成する。具体的には、低域アンテナ本体部１の延在方向の一方の端部と、高域アンテナ本体部２の延在方向の一方の端部とを接続する。なお、低域アンテナ本体部１の他方の端部１ａ（終端）、及び、高域アンテナ本体部２の他方の端部２ａ（終端）はともに開放端とする。

給電部３（給電経路部）及び短絡部４は、低域アンテナ本体部１及び高域アンテナ本体部２の分岐点１ｂ（接続点）と基板２０の接地点４ａとの間に、並列に設けられる。また、短絡部４は、第１短絡部５（第１短絡経路部）と第２短絡部６（第２短絡経路部）とで構成する。なお、この例では、図１に示すように、第２短絡部６の経路長が第１短絡部５のそれより長い例を示す。

第２短絡部６は、低域アンテナ本体部１及び高域アンテナ本体部２の分岐点１ｂからまず、高域アンテナ本体部２の開放端２ａに向かって延在して形成される。そして、第２短絡部６は、給電部３から所定の距離だけ離れた地点で折り返した後、接地点４ａまで延在して形成される。

一方、第１短絡部５は、第２短絡部６の経路において、折り返し部分の前後の経路を短絡するように設けられた短絡経路により構成される。具体的には、第１短絡部５は、低域アンテナ本体部１及び高域アンテナ本体部２の分岐点１ｂから第２短絡部６の途中に設けられた短絡経路を介して接地点４ａに至る経路により構成される。

なお、低域アンテナ本体部１、高域アンテナ本体部２、短絡部４及び誘電体部７の各形成材料には、従来のアンテナ素子で用いられる材料と同様の材料を用いることができる。

［アンテナ素子の特性］
次に、本発明者が上記実施形態のアンテナ素子１０に対して行った種々の周波数特性の評価試験について説明する。

まず、アンテナ素子１０内の第１短絡部５の経路長を固定した状態で、第２短絡部６の経路長を変化させた際の周波数特性の変化を調べた。

図２（ａ）及び（ｂ）に、この評価試験の概要を示す。なお、図２（ａ）は、第２短絡部６の経路長を変える前のアンテナ素子１０の構成図であり、図２（ｂ）は、第２短絡部６の経路長を長くした場合のアンテナ素子１０の構成図である。ここでは、図２（ａ）に示す第２短絡部６の折り返し部分と、図２（ｂ）に示す第２短絡部６のそれとの位置の変化量Δを１ｍｍ〜１０ｍｍの間で種々変化させた際の周波数特性の変化を調べた。

図３に、上記評価試験の結果を示す。ただし、図３には、説明を簡略化するため、第２短絡部６の折り返し部分の位置の変化量Δを２ｍｍ、６ｍｍ及び１０ｍｍとしたときの周波数特性を示す。なお、図３中の特性５０（実線）、５１（一点鎖線）及び５２（破線）がそれぞれ、変化量Δを２ｍｍ、６ｍｍ及び１０ｍｍとしたときの周波数特性である。また、図３に示すグラフの横軸は周波数であり、縦軸は給電点３ａにおける信号の反射量を示すＳパラメータ（Ｓ１１）の絶対値である。

図３から明らかなように、本実施形態では第２短絡部６の折り返し部分と給電部３との間の距離を大きくすると（変化量Δを大きくすると）、高周波数帯域の周波数特性が向上（｜Ｓ１１｜が低下）し、｜Ｓ１１｜＝−１０ｄＢにおける帯域幅も広くなることが分かる。一方、低周波数帯域の周波数特性は、第２短絡部６の折り返し部分と給電部３との間の距離を変化させてもほとんど変化しない。このことから、本実施形態のアンテナ素子１０では、第２短絡部６の短絡経路は、主に、高周波数帯域の信号の共振（応答）に寄与し、低周波数帯域の信号の共振にはほとんど寄与しないことが分かる。

なお、ここでは図示しないが、本発明者は、第２短絡部６の経路長を固定した状態で、第１短絡部５の経路長を変化させた場合の周波数特性の変化も検証した。その結果、この場合には、高周波数帯域の周波数特性がほとんど変化せず、低周波数帯域の周波数特性のみが変化する結果が得られた。このことから、本実施形態のアンテナ素子１０では、第１短絡部５の短絡経路は、主に、低周波数帯域の信号の共振に寄与し、高周波数帯域の信号の共振にはほとんど寄与しないことが分かる。

また、ここでは、第２短絡部６の折り返し部分と給電部３との距離の変化量Δを１ｍｍ〜１０ｍｍの間で変化させた際の低周波数帯域における中心周波数ｆ_１及び｜Ｓ１１｜の最小値の変化も調べた。ただし、この特性評価では、比較のため、図１７で説明した従来のアンテナ素子２２０に対しても同様の評価を行った。なお、従来のアンテナ素子２２０（比較例１）に対しては、低周波数帯域の周波数特性が最適化された状態を基準として（変化量Δ＝０）、短絡部２２４の折り返し部分と給電部３との距離を広げた。図４及び５に、この評価結果を示す。

図４に示す特性は、第２短絡部６（短絡部２２４）の折り返し部分と給電部３との距離の変化量Δに対する低周波数帯域の中心周波数ｆ_１の変化特性である。なお、図４中の特性５５が本実施形態のアンテナ素子１０の特性であり、特性５６が比較例１のアンテナ素子２２０の特性である。また、図４中の横軸は変化量Δであり、縦軸は低周波数帯域の中心周波数ｆ_１である。

また、図５に示す特性は、第２短絡部６（短絡部２２４）の折り返し部分と給電部３との距離の変化量Δの変化に対する低周波数帯域における｜Ｓ１１｜の最小値の変化特性である。なお、図５中の特性５７が本実施形態のアンテナ素子１０の特性であり、特性５８が比較例１のアンテナ素子２２０の特性である。また、図５中の横軸は変化量Δであり、縦軸は低周波数帯域における｜Ｓ１１｜の最小値である。

図４及び５の結果から明らかなように、短絡部２２４の折り返し部分と給電部３との距離が変化すると、比較例１のアンテナ素子２２０素子では、低周波数帯域における中心周波数ｆ_１及び｜Ｓ１１｜の最小値はともに大きく変動する。それに対して、本実施形態のアンテナ素子１０では、第２短絡部６の折り返し部分と給電部３との距離が変化しても、低周波数帯域における中心周波数ｆ_１及び｜Ｓ１１｜の最小値はともにほとんど変化しない。これらの結果からも、本実施形態のアンテナ素子１０では、第２短絡部６の短絡経路が、低周波数帯域の信号の共振にほとんど寄与しないことが分かる。

さらに、ここでは、比較のため、図１に示す本実施形態のアンテナ素子１０において、第１短絡部５または第２短絡部６を除去した場合のアンテナ素子に対しても周波数特性を調べた。

図６に、図１に示す本実施形態のアンテナ素子１０において、第１短絡部５（図６中の破線部分）を除去した場合のアンテナ素子の構成例（比較例２）の構成を示す。なお、図６に示す比較例２のアンテナ素子３１において、図１に示す本実施形態のアンテナ素子１０と同じ構成には同じ符号を付して示す。図６と図１との比較から明らかなように、比較例２のアンテナ素子３１は、第１短絡部５を除去したこと以外は、本実施形態のアンテナ素子１０と同様の構成である。

また、図７に、図１に示す本実施形態のアンテナ素子１０において、第２短絡部６（図７中の破線部分）を除去した場合のアンテナ素子の構成例（比較例３）の構成を示す。なお、図７に示す比較例３のアンテナ素子３２において、図１に示す本実施形態のアンテナ素子１０と同じ構成には同じ符号を付して示す。図７と図１との比較から明らかなように、比較例３のアンテナ素子３２は、第２短絡部６を除去したこと以外は、本実施形態のアンテナ素子１０と同様の構成である。

図８及び９に、それぞれ比較例２のアンテナ素子３１及び比較例３のアンテナ素子３２の周波数特性を示す。なお、図８及び９に示すグラフの横軸は周波数であり、縦軸は給電点３ａにおける信号の反射量を示すＳパラメータ（Ｓ１１：リターンロス）の絶対値である。

図８から明らかなように、図１に示す本実施形態のアンテナ素子１０において、第１短絡部５を除去した場合には、低周波数帯域の周波数特性が劣化することが分かる。また、図９から明らかなように、図１に示す本実施形態のアンテナ素子１０において、第２短絡部６を除去した場合には、高周波数帯域の周波数特性が劣化することが分かる。

図８及び９の結果からも、本実施形態のアンテナ素子１０では、第１短絡部５の短絡経路が、主に低周波数帯域の信号の共振に寄与し、第２短絡部６の短絡経路が、主に高周波数帯域の信号の共振に寄与することが分かる。

上記種々の評価結果から、本実施形態のアンテナ素子１０では、第１短絡部５の経路長を調整することにより、高周波数帯域の周波数特性を変化させることなく、低周波数帯域の周波数特性を調整することができることが分かる。また、本実施形態のアンテナ素子１０では、第２短絡部６の経路長を調整することにより、低周波数帯域の周波数特性を変化させることなく、高周波数帯域の周波数特性を調整することができることが分かる。すなわち、２つの逆Ｆアンテナを一体化したアンテナ素子において、本実施形態のように短絡経路を２つ並列に設けることにより、低周波数帯域及び高周波数帯域の周波数特性の調整（インピーダンス調整）をそれぞれ独立して行うことが可能になる。

［アンテナ素子の設計手法］
次に、本実施形態のアンテナ素子１０の設計手法について説明する。上述のように、本発明者はアンテナ素子１０において、第１短絡部５が低周波数帯域の信号の共振に寄与し、第２短絡部６が高周波数帯域の信号の共振に寄与することを見出した。すなわち、給電部３に対する第１短絡部５の折り返し部分の位置を調整することにより、低周波数帯域の周波数特性を調整することができ、第２短絡部６の折り返し部分の位置を調整することにより高周波数帯域の周波数特性を調整できることを見出した。本実施形態では、この新たに見出した現象に基づいて低周波数帯域及び高周波数帯域の周波数特性を個別に最適化する。

ここで、本実施形態のアンテナ素子１０の設計手法（周波数特性の調整手法）を図１０及び１１を参照しながら、より具体的に説明する。なお、図１０は、低周波数帯域の信号の共振に寄与する電流経路を示す図であり、図１１は、高周波数帯域の信号の共振に寄与する電流経路を示す図である。

上述のように、本実施形態のアンテナ素子１０では、第１短絡部５が低周波数帯域の信号の共振に寄与するので、アンテナ素子１０内において、低周波数帯域の信号の共振に寄与する電流経路１１は、図１０中の破線で示す経路になる。より具体的に説明すると、まず、給電部３から出力される電流は、低域アンテナ本体部１の下側（誘電体部７側）を通り、開放端１ａで折り返す。その後、電流は低域アンテナ本体部１の上側（誘電体部７側とは反対側）、分岐点１ｂ及び第１短絡部５をこの順で通り、接地点４ａに流れる。

本実施形態のアンテナ素子１０では、原理的には、上述した電流経路１１の長さを、低周波数帯域の中心周波数信号の波長λ_１の略１／２長さの整数倍（ｎ・λ_１／２：ｎは正の整数）に設定することにより、低周波数帯域の周波数特性を最適化することができる。すなわち、給電部３の経路長、低域アンテナ本体部１の延在長さの２倍、及び、第１短絡部５の経路長の和を、低周波数帯域の中心周波数信号の略１／２波長の整数倍にすることにより低周波数帯域の周波数特性を最適化することができる。

なお、低域アンテナ本体部１の延在長さ及び誘電体部７の厚さを一定とした場合には、第１短絡部５の短絡経路の長さを調整することにより低周波数帯域の周波数特性を最適化することができる。

一方、本実施形態のアンテナ素子１０では、第２短絡部６が高周波数帯域の信号の共振に寄与するので、アンテナ素子１０内において、高周波数帯域の信号の共振に寄与する電流経路１２は、図１１中の破線で示す経路になる。より具体的に説明すると、まず、給電部３から出力される電流は、高域アンテナ本体部２の下側（誘電体部７側）を通り、開放端２ａで折り返す。その後、電流は高域アンテナ本体部２の上側（誘電体部７側とは反対側）、分岐点１ｂ及び第２短絡部６をこの順で通り、接地点４ａに流れる。

本実施形態のアンテナ素子１０では、原理的には、上述した電流経路１２の長さを高周波数帯域の中心周波数信号の波長λ_２の略１／２長さの整数倍（ｎ・λ_２／２）に設定することにより、高周波数帯域の周波数特性を最適化することができる。すなわち、給電部３の経路長、高域アンテナ本体部２の延在長さの２倍、及び、第２短絡部６の経路長の和を、高周波数帯域の中心周波数信号の略１／２波長の整数倍にすることにより高周波数帯域の周波数特性を最適化することができる。

なお、高域アンテナ本体部２の延在長さ及び誘電体部７の厚さを一定とした場合には、第２短絡部６の短絡経路の長さを調整することにより高周波数帯域の周波数特性を最適化することができる。

図１に示す本実施形態のアンテナ素子１０では、アンテナ素子１０内の電流経路１１の長さをλ_１／２とし、電流経路１２の長さをλ_２としているので、第２短絡部６の折り返し部分が、第１短絡部５のそれより給電部３から遠い位置に配置される。ただし、電流経路１１の長さをλ_１／２とし、電流経路１２の長さをλ_２／２とした場合には、第２短絡部６の折り返し部分が、第１短絡部５のそれより給電部３に近い位置に配置される。すなわち、図１に示すアンテナ素子１０において、給電部３に対する第１短絡部５の折り返し部分と第２短絡部６の折り返し部分との位置関係は、アンテナ素子１０内の電流経路１１及び電流経路１２の各長さの設定に応じて変化する。

本実施形態では、上述のようにして、アンテナ素子１０内の各短絡経路の長さを設定して、アンテナ素子１０における低周波数帯域及び高周波数帯域の各周波数特性（インピーダンス特性）を調整する。なお、各短絡部の例えば厚さ、幅等の寸法は、例えば対応すべき周波数帯域の値等に応じて適宜設定される。

以上、説明したように、本実施形態のアンテナ素子１０では、対応可能な複数の周波数帯域における周波数特性の最適化（インピーダンス調整）を互いに干渉することなく独立して行うことができる。また、この際、給電部３に対する第１短絡部５の折り返し部分及び第２短絡部６の折り返し部分の位置をそれぞれ適宜変えることにより各周波数帯域の周波数特性を調整することができる。すなわち、本実施形態のアンテナ素子１０では、その高さを変えることなく、各周波数帯域の周波数特性を独立して調整することができる。それゆえ、本実施形態のアンテナ素子１０によれば、その低背化を図ることができるとともに、対応可能な複数の周波数帯域で優れた周波数特性を得ることができる。

また、本実施形態のアンテナ素子１０では、周波数帯域毎に開放端（アンテナ本体部）及び短絡部を設けるので、例えば特許文献２で提案されているような技術に比べて、各周波数帯域における周波数特性の調整の独立性をより確実に確保することができる。

［変形例］
上記実施形態では、低周波数帯域の信号の共振に寄与する第１短絡部５を、給電部３に対して高域アンテナ本体部２の開放端２ａ側に設ける例（図１参照）を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、低周波数帯域の信号の共振に寄与する第１短絡部を給電部３に対して低域アンテナ本体部１の開放端１ａ側に設けてもよい。図１２に、その一構成例（変形例）を示す。なお、図１２に示す変形例のアンテナ素子において、図１に示す上記第１の実施形態のアンテナ素子１０と同じ構成には同じ符号を付して示す。

図１２と図１との比較から明らかなように、変形例のアンテナ素子４０は、第１短絡部４５を給電部３に対して低域アンテナ本体部１の開放端１ａ側に設けたこと以外は、上記第１の実施形態のアンテナ素子１０と同様の構成である。

変形例のアンテナ素子４０では、給電部３から、低域アンテナ本体部１の下側、開放端１ａ、低域アンテナ本体部１の上側、分岐点１ｂ及び第１短絡部４５をこの順で経て接地点４ａに至る電流経路が低周波数帯域の信号の共振に寄与する電流経路となる。それゆえ、原理的には、この電流経路の長さを、低周波数帯域の中心周波数信号の波長λ_１の略１／２の整数倍（ｎ・λ_１／２）に設定することにより、低周波数帯域の周波数特性を最適化することが可能になる。

なお、変形例のアンテナ素子４０では、高周波数帯域の信号の共振に寄与する電流経路は上記第１の実施形態と同様であるので、高周波数帯域の周波数特性については、上記第１の実施形態と同様にして最適化を図ることができる。

また、上記第１の実施形態及び変形例では、２つの周波数帯域に対応可能なアンテナ素子について説明したが、本発明はこれに限定されず、３つ以上の周波数帯域に対応可能なアンテナ素子に対しても同様に適用可能である。３つ以上の周波数帯域に対応可能なアンテナ素子においても、各周波数帯域毎に所定経路長の短絡部を設けることにより、同様の効果が得られる。

＜２．第２の実施形態＞
次に、本発明のアンテナ素子を備える通信装置の一構成例を説明する。なお、第２の実施形態では、通信装置として、通信機能を有するパーソナルコンピュータ（以下、コンピュータ装置という）を例に挙げ説明する。

図１３に、第２の実施形態に係るコンピュータ装置の構成を示す。なお、図１３は、コンピュータ装置の概略ブロック構成図である。

コンピュータ装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）１０４と、バス１０５とを備える。ＣＰＵ１０１、ＲＯＭ１０２、ＲＡＭ１０３及びＤＳＰ１０４は、バス１０５を介して相互に接続される。

また、コンピュータ装置１００は、さらに、入出力インターフェース１０６と、入力部１０７と、出力部１０８と、記憶部１０９と、通信部１１０と、ドライブ１１１とを備える。そして、入出力インターフェース１０６は、バス１０５に接続され、入力部１０７、出力部１０８、記憶部１０９、通信部１１０及びドライブ１１１は、入出力インターフェース１０６に接続される。

ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２や記憶部１０９に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。ＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１が各種の処理を実行する際に必要なプログラムやデータなどを適宜記憶する。また、ＤＳＰ１０４は、例えば画像等の信号に対して所定のデジタル信号処理を行う。

入力部１０７は、例えばキーボード、マウス、マイクロホン、リモートコントローラ等から送信される指令信号を受信する受信部などにより構成される。出力部１０８は、例えばディスプレイ、スピーカ等により構成される。記憶部１０９は、例えばハードディスクや不揮発性のメモリ等により構成される。なお、記憶部１０９には、種々のデータ及びプログラムが格納される。

通信部１１０は、外部との無線通信に必要な、例えばアンテナ素子１０、通信回路１１２等により構成される。アンテナ素子１０は、上記第１の実施形態で説明したアンテナ素子である。また、通信回路１１２は、アンテナ素子１０で送受信する無線信号を変復調する。

ドライブ１１１は、リムーバブルメディア１２０を駆動する。なお、ドライブ１１１に、例えば、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリ等のリムーバブルメディア１２０が適宜装着されると、それらの媒体から読み出されたプログラムが、必要に応じて記憶部１０９にインストールされる。

上述した構成のコンピュータ装置１００では、ＣＰＵ１０１が、ＲＯＭ１０２や記憶部１０９に記憶されているプログラムをバス１０５及び／または入出力インターフェース１０６を介して、ＲＡＭ１０３に読み出して実行することにより、所定の処理を行う。

また、図１４に、本実施形態のコンピュータ装置１００におけるアンテナ素子１０の搭載位置を示す。なお、図１４は、本実施形態のコンピュータ装置１００の外観図であり、図１４中の破線で囲まれた領域がアンテナ素子１０の搭載可能領域である。本実施形態では、図１４に示すように、コンピュータ装置１００の本体部１００ａの側面近傍の筺体内部または表示部１００ｂの外枠近傍の筺体内部に搭載される。

本実施形態のコンピュータ装置１００では、上記第１の実施形態のアンテナ素子１０を搭載するので、装置のサイズをより小さくすることができ、且つ、複数の共振周波数帯域に対して優れた周波数特性を得ることができる。

上記第２の実施形態では、通信装置としてコンピュータ装置を例に挙げ説明したが、本発明はこれに限定されず、無線通信機能を備える装置であれば、任意の通信装置に適用することができ、同様の効果が得られる。例えば、本発明のアンテナ素子は、移動通信端末等の通信端末装置に対しても同様に適用可能であり、同様の効果が得られる。

１…低域アンテナ本体部、１ａ，２ａ…開放端、１ｂ…分岐点、２…高域アンテナ本体部、３…給電部、３ａ…給電点、４…短絡部、４ａ…接地点、５…第１短絡部、６…第２短絡部、７…誘電体部、１０…アンテナ素子、１１，１２…電流経路、２０…基板、１００…コンピュータ装置、１１０…通信部、１１２…通信回路

Claims (5)

1. 給電点に接続される給電経路部と、
   一方の端部が前記給電経路部に接続され、他方の端部が開放端である第１アンテナ本体部と、
   一方の端部が前記給電経路部と前記第１アンテナ本体部との接続点に接続され、他方の端部が開放端である第２アンテナ本体部と、
   前記接続点と接地点との間に形成され、一方の端部が前記接続点に接続され、他方の端部が前記接地点に接続され、且つ、所定の第１周波数帯域の無線信号の共振に寄与する第１短絡経路部と、
   前記接続点と接地点との間に形成され、一方の端部が前記接続点に接続され、他方の端部が前記接地点に接続され、前記第１短絡経路部の経路長と異なる経路長を有し、且つ、前記第１周波数帯域より高い周波数の第２周波数帯域の無線信号の共振に寄与する第２短絡経路部と
   を備えるアンテナ素子。
2. 前記第１短絡経路部の経路長が、第２短絡経路部の経路長より短い
   請求項１に記載のアンテナ素子。
3. 前記給電経路部の経路長、前記第１アンテナ本体部の長さの２倍及び前記第１短絡経路部の経路長の和が、前記第１周波数帯域の中心周波数における無線信号の１／２波長の整数倍であり、
   前記給電経路部の経路長、前記第２アンテナ本体部の長さの２倍及び前記第２短絡経路部の経路長の和が、前記第２周波数帯域の中心周波数における無線信号の１／２波長の整数倍である
   請求項１に記載のアンテナ素子。
4. さらに、一方の表面に前記第１アンテナ本体部及び第２アンテナ本体部が形成された誘電体部を備える
   請求項１に記載のアンテナ素子。
5. 給電点に接続される給電経路部、一方の端部が前記給電経路部に接続され且つ他方の端部が開放端である第１アンテナ本体部、一方の端部が前記給電経路部と前記第１アンテナ本体部との接続点に接続され且つ他方の端部が開放端である第２アンテナ本体部、前記接続点と接地点との間に形成され、一方の端部が前記接続点に接続され、他方の端部が前記接地点に接続され且つ所定の第１周波数帯域の無線信号の共振に寄与する第１短絡経路部、並びに、前記接続点と接地点との間に形成され、一方の端部が前記接続点に接続され、他方の端部が前記接地点に接続され、前記第１短絡経路部の経路長と異なる経路長を有し且つ前記第１周波数帯域より高い周波数の第２周波数帯域の無線信号の共振に寄与する第２短絡経路部を有するアンテナ素子と、
   前記アンテナ素子で送受信される前記無線信号を変復調する通信回路と
   を備える通信装置。

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