JP5586933B2 - アンテナ装置及びこれを備える無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明はアンテナ装置に係り、より詳細には無線通信装置に内蔵される小型のマルチバンドアンテナ装置に関する。

近年、無線通信装置用の内蔵アンテナの開発が進められている。こうしたアンテナとしては、例えば高速データ通信に適したＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ Ｗｉｄｅ Ｂａｎｄ）専用の内蔵アンテナや、セルラー（ｃｅｌｌｕｌａｒ）用の内蔵アンテナなどが挙げられる。無線通信装置の小型化傾向に伴い、これらのアンテナについても小型化が求められている。

そこで、無線通信装置用の内蔵アンテナには、逆Ｌ型あるいは逆Ｆ型アンテナのエレメント形状の工夫や、給電部の回路をチューナブル（Ｔｕｎａｂｌｅ）化することにより、広帯域に動作するアンテナを実現しようとするものがある。例えば、矩形エレメントとＬ型エレメントのアンテナ構成により２つ以上の周波数帯で共振しインピーダンス調整を可能とするもの（例えば、特許文献１参照。）や、線状及び平面形状のアンテナエレメントの形状工夫や地板との容量性結合により広帯域特性を実現させようとするもの（例えば、特許文献２参照。）がある。また、メアンダ形状のアンテナエレメントに実装されたスイッチ制御によって、マルチバンド（Ｍｕｌｔｉ−Ｂａｎｄ）化に対応させようとするものがある（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００５−９４５０１号公報 特開２００８−２９５０９０号公報 国際公開第０８／０８８４６３号パンフレット

ところで、近年、無線通信装置は、無線通信方式の多様化や国際ローミングに対応することへの要求が高まっており、無線通信方式として、例えば、ＧＳＭ８５０／９００は０．８２４〜０．９６０ＧＨｚ、ＵＭＴＳ（ＷＣＤＭＡ）は１．９２〜２．１７ＧＨｚ、ＷｉＭＡＸは２．５〜２．７、３．３〜３．８ＧＨｚ等の周波数帯域に対応させる必要がある。しかし、特許文献１乃至３に開示されたアンテナ装置では、これらの全ての無線通信方式に対応させることは難しい。

また、従来技術のように、アンテナエレメントの形状を、逆Ｌ型あるいは逆Ｆ型の形状とした場合、アンテナを小型化した際に共振の鋭さを示すＱ値が高くなり、低効率且つ狭帯域となる課題を有する。よって、従来技術によるアンテナ装置では、複数の無線通信方式に対応させるために、別途アンテナを搭載する必要があり、搭載スペースを確保できなければ、アンテナ装置の小型化の要求に対応できないという課題を有する。

本発明は、このような従来の構成が有していた問題を解決しようとするものであり、一つのアンテナ装置によって複数の無線通信方式に対応する周波数帯域をカバーし、広帯域に動作させることができ、且つ小型化が可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、地板と、前記地板の端部に配置された誘電体と、前記誘電体の一方に配置された折り返しＬ型アンテナと、前記誘電体の他方に配置された広帯域モノポールアンテナと、前記折り返しＬ型アンテナと前記広帯域モノポールアンテナとの間に配置された給電部と、を有することを特徴とする。本発明の一実施形態に係るアンテナ装置によれば、折り返しＬ型アンテナと広帯域モノポールアンテナとを、互いに電気特性の干渉を低減し動作させることが可能となることから、低域側の周波数帯域における共振特性を維持したまま、高域側の周波数帯域における共振特性も得ることができる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、前記折り返しＬ型アンテナの一部はメアンダ形状を有し、前記広帯域モノポールアンテナの一部はテーパー形状を有してもよい。本発明の一実施形態に係るアンテナ装置によれば、高域側の周波数帯域における共振特性をさらに広帯域化することができる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、前記給電部は、前記地板の前記端部の中間部に隣接して配置されてもよい。本発明の一実施形態に係るアンテナ装置によれば、折り返しＬ型アンテナと広帯域モノポールアンテナとの干渉を低減することができるため、所望の周波数帯域に対応させることが容易となる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、前記折り返しＬ型アンテナと前記広帯域モノポールアンテナの一部は、前記地板の近傍に配置されてもよい。本発明の一実施形態に係るアンテナ装置によれば、低域側と高域側の周波数帯域における共振特性を維持したまま、さらに良好なＶＳＷＲ特性を得ることができる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、前記折り返しＬ型アンテナは、複数のバリキャップダイオードを含むチューナブル回路を有し、前記チューナブル回路は、外部電源から印加されるバイアス電圧を可変すると、前記バリキャップダイオードの容量が可変されて前記折り返しＬ型アンテナの共振周波数を調整してもよい。本発明の一実施形態に係るアンテナ装置によれば、低域側の周波数帯域において、所望の共振特性に容易に可変することができる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、前記誘電体は薄板状であり、前記折り返しＬ型アンテナは、該誘電体の一方の面に配置され、前記広帯域モノポールアンテナは、該誘電体の他方の面の端部に配置されてもよい。本発明の一実施形態に係るアンテナ装置によれば、アンテナ装置の小型化が実現できる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、前記誘電体は、プリント基板を用いて形成されてもよい。本発明の一実施形態に係るアンテナ装置によれば、製造コストを抑えることができる。

また、本発明の一実施形態に係る無線通信装置は、上述したアンテナ装置を備えることを特徴とする。本発明の一実施形態に係る無線通信装置によれば、複数の無線通信方式に対応することができる。

上述のように本発明の一実施形態に係るアンテナ装置およびこれを備える無線通信装置によれば、一つのアンテナ装置によって複数の無線通信方式に対応する周波数帯域をカバーし、広帯域に動作させることができ、且つ小型化が可能なアンテナ装置を提供することができ、複数のセルラー方式に対応する無線通信装置を提供することができる。

アンテナ装置の一例を示す外観図であり、（ａ）は、一般的な二つの設計条件に基づくアンテナ装置を示し、（ｂ）は、（ａ）に示されたアンテナ装置の変形例を示し、（ｃ）は、（ａ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示し、（ｄ）は、（ｂ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示した図である。 図１に示されたアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 アンテナ装置の一例を示す外観図であり、（ａ）は、図１（ａ）に示されたアンテナ装置の変形例を示し、（ｂ）は、図１（ｂ）に示されたアンテナ装置の変形例を示し、（ｃ）は、（ａ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示し、（ｄ）は、（ｂ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示した図である。 図１（ａ）及び図３に示されたアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 アンテナ装置の一例を示す外観図であり、（ａ）は、図１（ａ）に示されたアンテナ装置の変形例を示し、（ｂ）は、図３（ｂ）に示されたアンテナ装置の変形例を示し、（ｃ）は、（ａ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示し、（ｄ）は、（ｂ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示した図である。 図５に示されたアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す外観図であり、（ａ）は、アンテナ装置の表面を示し、（ｂ）は、裏面を示す図である。 図７に示されたアンテナ装置のアンテナ部を示す外観斜視図であり、（ａ）は、広帯域モノポールアンテナが誘電体の長手方向の一方の側の表面に配置された状態を示し、（ｂ）は、折り返しＬ型アンテナが誘電体の長手方向に沿って表面に配置された状態を示す図である。 図７に示されたアンテナ装置のアンテナ部の４つの面を示した図であり、（ａ）は、図７に示されたアンテナ部を上部から見た面を示し、（ｂ）は、図７（ａ）に示されたアンテナ部の表面を示し、（ｃ）は、図７に示されたアンテナ部を下部から見た面を示し、（ｄ）は、図７（ｂ）に示されたアンテナ部の表面を示す図である。 図８に示されたアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の０．９ＧＨｚの周波数における電流分布を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の１．７１ＧＨｚの周波数における電流分布を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の２．１７ＧＨｚの周波数における電流分布を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の２．５ＧＨｚの周波数における電流分布を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の３．５ＧＨｚの周波数における電流分布を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の４．５ＧＨｚの周波数における電流分布を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の５．５ＧＨｚの周波数における電流分布を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置に、０．９ＧＨｚの周波数において所定時間電流を流した場合の電流ベクトルについて示す図である。 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す外観図であり、（ａ）は、アンテナ装置の表面を示し、（ｂ）は、裏面を示す図である。 図１９に示されたアンテナ装置のアンテナ部の４つの面を示した図であり、（ａ）は、図１９に示されたアンテナ部を上部から見た面を示し、（ｂ）は、図１９（ａ）に示されたアンテナ部の表面を示し、（ｃ）は、図１９に示されたアンテナ部を下部から見た面を示し、（ｄ）は、図１９（ｂ）に示されたアンテナ部の表面を示す図である。 図１９に示されたアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す外観図であり、（ａ）は、アンテナ装置の表面を示し、（ｂ）は、裏面を示す図である。 図２２に示されたアンテナ装置のアンテナ部を示す外観斜視図であり、（ａ）は、広帯域モノポールアンテナが誘電体の長手方向の一方の側の表面に配置された状態を示し、（ｂ）は、折り返しＬ型アンテナが誘電体の長手方向に沿って表面に配置された状態を示す図である。 図２２に示されたアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す外観図であり、（ａ）は、アンテナ装置の表面を示し、（ｂ）は、裏面を示す図である。 図２５に示されたアンテナ装置のアンテナ部を示す外観斜視図であり、（ａ）は、広帯域モノポールアンテナが誘電体の長手方向の一方の側の表面に配置された状態を示し、（ｂ）は、折り返しＬ型アンテナが誘電体の長手方向に沿って表面に配置された状態を示す図である。 図２５に示されたアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 本発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す外観図であり、（ａ）は、アンテナ装置を表面から見た斜視図であり、（ｂ）は、アンテナ装置を裏面から見た斜視図であり、（ｃ）は、（ａ）に示されたアンテナ部を拡大して示した斜視図であり、（ｄ）は、（ｂ）に示されたアンテナ部を拡大して示した平面図である。 図２８に示されたアンテナ装置に形成されたチューナブル回路を示した等価回路図である。 図２８に示されたアンテナ装置において電圧を可変した場合のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施することができる。

（本発明に至る経緯）
無線通信装置用の内蔵アンテナを設計するにあたり、通常は使用周波数帯域、アンテナ体積、アンテナ搭載位置、地板（ＧＮＤ−Ｐｌａｎｅ）サイズ等の様々な条件を考慮する必要があるが、一般的に、（Ｉ）給電部付近のアンテナエレメントは、地板から極力離して形成すること、及び（ＩＩ）給電部は地板の隅部（ｃｏｒｎｅｒ）付近に設計すること、の２点に注意して設計する必要がある。

これは、（Ｉ）については、アンテナエレメントと地板との距離が近過ぎると、互いの容量性結合によりアンテナのインピーダンス低下現象が発生し、電気特性が劣化することから、これを避けるためである。特に給電部付近のアンテナエレメントは電流分布が高く、性能に影響を受けやすい。（ＩＩ）については、隅部付近から給電した方が、結果としてアンテナエレメントの体積を大きく設計することが可能な為、良好なアンテナ性能を得ることができるからである。また、アンテナ装置の小形化や、マルチバンド用に多エレメント化する場合にも、隅部から給電した方が有利なためである。

ここで、上述した二つの設計条件に基づくアンテナ装置の一例とその変形例について、図１〜図６を参照して説明する。

図１は、アンテナ装置の一例を示す外観図であり、（ａ）は、上述した二つの設計条件に基づくアンテナ装置を示し、（ｂ）は、（ａ）の変形例を示し、（ｃ）は、（ａ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示し、（ｄ）は、（ｂ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示した図である。

図１（ａ）及び（ｃ）を参照すると、アンテナ装置１０は、アンテナエレメント１１と、誘電体１２と、給電部１３と、地板１４とを含む。アンテナ部１６は、アンテナエレメント１１と、誘電体１２と、給電部１３とを含む。アンテナ装置１０は、上述の二つの条件に基づき、（Ｉ）給電部１３付近のアンテナエレメント１１は、地板１４から極力離して形成され、（ＩＩ）給電部１３は地板１４の隅部付近に配置されている。

図１（ｂ）及び（ｄ）を参照すると、アンテナ装置２０は、アンテナエレメント２１と、誘電体２２と、給電部２３と、地板２４とを含む。アンテナ部２６は、アンテナエレメント２１と、誘電体２２と、給電部２３とを含む。アンテナ装置２０は、上述の二つの条件のうち、給電部２３は地板２４の隅部付近に配置され、（ＩＩ）の条件を満たすが、給電部２３付近のアンテナエレメント２１は、地板２４の近傍に形成され、（Ｉ）の条件は満たさないものとして形成した。

アンテナ部１６、２６のサイズは、長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、高さ５ｍｍの薄板状に形成し、体積を２．５ｃｃとする。地板１４、２４はいずれも、セルラー用携帯端末に搭載される一般的なサイズである１００ｍｍ×５０ｍｍの薄板状のものとする。アンテナ部１６、２６はいずれも、地板１４、２４の長手方向の端部に設置した。誘電体１２、２２は材料として、一般的な内蔵アンテナで用いることの多いＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂を用いて形成した。

図１（ａ）及び（ｂ）に示したアンテナ装置１０、２０を、現行セルラーバンドであるＧＳＭ８５０／９００の周波数帯（０．８２４〜０．８９４ＧＨｚ、０．８８〜０．９６ＧＨｚ）を想定し、中心周波数が０．９ＧＨｚとなるようにアンテナエレメント１１、２１はいずれも、１／４λ電気長のＬ型アンテナとして電磁界シミュレーションを用いてシングルバンドアンテナを設計し、両者の特性比較を行った。

図２は、図１（ａ）及び（ｂ）に示したアンテナ装置１０、２０の、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）特性を示したグラフである。

図２を参照すると、図１（ａ）に示したアンテナ装置１０は、上述の条件（Ｉ）（ＩＩ）を考慮して理想条件で設計されているため、一般的に無線通信装置用アンテナとして必要なＶＳＷＲ＜３の仕様を約２３０ＭＨｚの帯域幅で満足するため、セルラー用途として良好な性能が得られることが確認された。

一方、図１（ｂ）に示したアンテナ装置２０は、給電部２３から延びるアンテナエレメント２１の配線が地板２４に近過ぎる為、容量性結合の増加によりインピーダンスの低下現象によりＶＳＷＲが劣化してセルラー用途としては不満足であることが確認された。

次に、図１（ａ）及び（ｂ）に示したアンテナ装置１０、２０を、それぞれ、上述の条件（ＩＩ）について、あえて地板の隅部ではなく、地板の上辺の中間部付近で給電させるように変更し、且つ１／４λＬ型アンテナエレメントの先端部をメアンダ形状として、電磁界シミュレーションを用いて設計したアンテナ装置を、図３（ａ）及び（ｂ）に示して説明する。

図３は、アンテナ装置の一例を示す外観図であり、（ａ）は、図１（ａ）に示されたアンテナ装置の変形例を示し、（ｂ）は、図１（ｂ）に示されたアンテナ装置の変形例を示し、（ｃ）は、（ａ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示し、（ｄ）は、（ｂ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示した図である。

図３（ａ）及び（ｃ）を参照すると、アンテナ装置３０は、アンテナエレメント３１と、誘電体３２と、給電部３３と、地板３４とを含む。アンテナ部３６は、アンテナエレメント３１と、誘電体３２と、給電部３３とを含む。図３（ｂ）及び（ｄ）を参照すると、アンテナ装置４０は、アンテナエレメント４１と、誘電体４２と、給電部４３と、地板４４とを含む。アンテナ部４６は、アンテナエレメント４１と、誘電体４２と、給電部４３とを含む。

なお、図３（ａ）に示すアンテナ装置３０は、条件（Ｉ）を考慮し、アンテナエレメント３１を地板３４より極力離して形成したが、図３（ｂ）に示すアンテナ装置４０は、条件（Ｉ）を考慮せず、地板４４近傍にアンテナエレメント４１の一部を形成した。また、アンテナ装置３０、４０は、いずれも条件（ＩＩ）を考慮せず、給電部３３、４３を、それぞれ地板３４、４４の上辺の中間部付近に配置した。

なお、アンテナ装置３０、４０は、アンテナエレメント３１、４１の構成を除けば、それぞれ、アンテナ装置１０、２０と同様の構成とした。アンテナ装置１０、２０と同様に、アンテナ部３６、４６の体積は、２．５ｃｃ（長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、高さ５ｍｍ）とし、地板３４、４４の寸法は１００ｍｍ×５０ｍｍとし、中心周波数が０．９ＧＨｚとなるように、電磁界シミュレーションを用いてシングルバンドアンテナとして設計した。

図４は、図３（ａ）及び（ｂ）に示したアンテナ装置３０、４０と、図１（ａ）に示したアンテナ装置１０との、ＶＳＷＲ特性の比較を示すグラフである。

図４を参照してＶＳＷＲ性能を比較すると、アンテナ装置３０、４０は、先端形状をメアンダ化しアンテナエレメント３１、４１の体積を小型化したことによる性能劣化が発生し、アンテナ装置１０と比べてＶＳＷＲと周波数帯域が共に劣化していることがわかる。しかし、アンテナ装置３０とアンテナ装置４０とでは、殆ど性能に差異が無いことが確認された。

以上より、図１〜図４を参照すると、条件（ＩＩ）に従い、給電部を地板の隅部に配置した場合には、配線方法によってアンテナ性能に大きく差異が発生するが、条件（ＩＩ）に従わず、地板の一辺の中間部付近で給電させた場合には、アンテナエレメントと地板との距離や配線方法によって性能劣化が発生し難いことが確認された。

次に、図１（ａ）及び図３（ｄ）に破線で示したスペース１５、４５に、それぞれ、アンテナエレメントを追加して設計・配線したアンテナ装置を、図５（ａ）及び（ｂ）に示して説明する。

図５は、アンテナ装置の一例を示す外観図であり、（ａ）は、図１（ａ）に示されたアンテナ装置の変形例を示し、（ｂ）は、図３（ｂ）に示されたアンテナ装置の変形例を示し、（ｃ）は、（ａ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示し、（ｄ）は、（ｂ）に示されたアンテナ部の裏面を拡大して示した図である。

図５（ａ）及び（ｃ）を参照すると、アンテナ装置５０は、アンテナエレメント５１と、誘電体５２と、給電部５３と、地板５４とを含む。アンテナ部５６は、アンテナエレメント５１と、誘電体５２と、給電部５３とを含む。図５（ｂ）及び（ｄ）を参照すると、アンテナ装置６０は、アンテナエレメント６１と、誘電体６２と、給電部６３と、地板６４とを含む。アンテナ部６６は、アンテナエレメント６１と、誘電体６２と、給電部６３とを含む。

アンテナエレメント５１、６１は、それぞれ、図１（ａ）及び図３（ｂ）に示したアンテナエレメント１１、４１と同じ形状のエレメント部５１ａ、６１ａと、追加されたエレメント部である５１ｂ、６１ｂを含む。アンテナ装置５０、６０は、それぞれ、追加したエレメント部５１ｂ、６１ｂを除けば、アンテナ装置１０、４０と同じ構成とした。

なお、図５（ａ）及び（ｂ）に示すアンテナ装置５０、６０は、主に第３世代で使用されるセルラーバンドであるＵＭＴＳ（ＷＣＤＭＡ）帯の２ＧＨｚ近辺でも共振特性が得られるように設計したものである。

図６に、図５（ａ）及び（ｂ）に示したアンテナ装置５０、６０のＶＳＷＲ特性を比較したグラフを示す。

図４及び図６を参照して、図１（ａ）に示すアンテナ装置１０と、図５（ａ）に示すアンテナ装置５０のＶＳＷＲ特性を比較すると、アンテナ装置５０は、アンテナ装置１０のアンテナエレメント１１にエレメント部５１ｂを追加することにより、０．９ＧＨｚ付近の低域側の共振特性を維持したまま、１．９〜２．１ＧＨｚ付近の高域側の共振特性を得るアンテナを実現していることがわかる。

また、図４及び図６を参照して、図３（ｂ）に示すアンテナ装置４０と、図５（ｂ）に示すアンテナ装置６０のＶＳＷＲ特性を比較すると、アンテナ装置６０は、アンテナ装置４０のアンテナエレメント４１にエレメント部６１ｂを追加することにより、０．９ＧＨｚ付近の共振特性をさらに良好なものとすることができ、低域側の共振特性を維持したまま、１．９〜２．５ＧＨｚ付近の高域側の共振特性を広帯域に得るアンテナを実現していることがわかる。

次に、図６を参照して、図５（ａ）に示すアンテナ装置５０と図５（ｂ）に示すアンテナ装置６０とを比較すると、破線部Ｌに示すように、ＧＳＭ８５０／９００の周波数帯付近では、アンテナ装置５０よりも、アンテナ装置６０の方が、ＶＳＷＲ＜２をカバーする帯域を有しており、良好な特性を得ることがわかる。よって、図４に示したシングルバンドアンテナとの比較では、ＧＳＭ８５０／９００の周波数帯付近において、アンテナ装置１０の方が、アンテナ装置４０よりも良好な特性を示していたが、アンテナ装置１０とアンテナ装置４０に、それぞれエレメント部５１ｂ、６１ｂを追加したことにより、アンテナ装置６０の方がアンテナ装置５０よりも良好な特性を得られたため、逆転現象が発生していることがわかる。すなわち、エレメント部６１ａにメアンダ形状を採用したアンテナ装置６０が、ＧＳＭ８５０／９００の周波数帯付近において、最も良好な特性を得られることが判明した。

また、図６を参照すると、破線部Ｈに示すように、ＵＭＴＳ（ＷＣＤＭＡ）の周波数帯付近においても、図５（ｂ）に示すアンテナ装置６０の方が、図５（ａ）に示すアンテナ装置５０よりも広帯域で良好なＶＳＷＲ性能を得ることが確認された。

以上のような考察に基づき、本発明者は、以下に示す本発明の実施の形態に係るアンテナ装置に至った。

（第１の実施形態）
以下、図７〜図１０を参照して、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置について、説明する。

図７は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す外観図であり、（ａ）は、アンテナ装置の表面を示し、（ｂ）は、表面と対向する裏面を示す。

図７を参照すると、アンテナ装置１００は、アンテナエレメント１０１と、誘電体１０２と、給電部１０３と、地板１０４とを含む。アンテナエレメント１０１は、図７（ａ）に示したテーパー形状を有する広帯域モノポールアンテナ１０１ａと、図７（ｂ）に示したメアンダ形状を有する折り返しＬ型アンテナ１０１ｂとを含む。アンテナエレメント１０１は、１／４λ電気長を有するものとする。給電部１０３は、広帯域モノポールアンテナ１０１ａと折り返しＬ型アンテナ１０１ｂとの間に配置され、地板１０４の隅部ではなく、地板１０４の上辺の中間部付近に配置される。アンテナエレメント１０１、誘電体１０２、及び給電部１０３を含むアンテナ部１１０は、地板１０４の長手方向の端部に配置される。

アンテナエレメント１０１は、ＭＩＤ（Ｍｏｌｄｅｄ Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ Ｄｅｖｉｃｅ）技術により形成するか、あるいは薄い板金を一体成型して誘電体１０２の表面上に形成してもよい。折り返しＬ型アンテナ１０１ｂの導体幅としては、例えば１ｍｍとしてもよい。また、誘電体１０２の材料としては、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂を用いて形成してもよい。なお、アンテナ部１１０のサイズは、長さ（Ｌ）５０ｍｍ、幅（Ｗ）１０ｍｍ、高さ（Ｈ）５ｍｍの薄板状に形成し、体積を２．５ｃｃとした。地板１０４は１００ｍｍ×５０ｍｍの薄板状のものとした。

図８は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１００のアンテナ部１１０の構成を示す外観斜視図であり、（ａ）は、広帯域モノポールアンテナ１０１ａが誘電体１０２の長手方向の一方の側の表面に配置された状態を示し、（ｂ）は、折り返しＬ型アンテナ１０１ｂが誘電体１０２の長手方向に沿って表面に配置された状態を示す。このアンテナ部１１０における広帯域モノポールアンテナ１０１ａと折り返しＬ型アンテナ１０１ｂの配置状態について、さらに図９を参照して、以下に説明する。

図９は、図７及び図８に示されたアンテナ部１１０の４つの面を示した図であり、（ａ）は、図７に示されたアンテナ部１１０を上部から見た面を示し、（ｂ）は、図７（ａ）に示されたアンテナ部１１０の表面を示し、（ｃ）は、図７に示されたアンテナ部１１０を下部から見た面を示し、（ｄ）は、図７（ｂ）に示されたアンテナ部１１０の表面を示す。

図８及び図９を参照すると、広帯域モノポールアンテナ１０１ａは、略直方体の薄板状に形成された誘電体１０２の側面のうち、図９（ａ）〜（ｃ）に示した３つの面に沿って形成される。折り返しＬ型アンテナ１０１ｂは、誘電体１０２の側面のうち、図９（ａ）及び（ｄ）に示した２つの面に沿って形成される。

なお、広帯域モノポールアンテナ１０１ａと折り返しＬ型アンテナ１０１ｂの配置位置は、誘電体１０２の一方の側と他方の側の側部であれば、図示されたような誘電体１０２の端部に限られないものとする。

図７〜図９に示すように、誘電体１０２は、直方体の端部の一部が欠けた切欠部１０２ａを有してもよい。図９（ｂ）及び（ｄ）に示すように、誘電体１０２の切欠部１０２ａの寸法は、Ｌ７を１０ｍｍ、Ｌ６を１ｍｍとしてもよく、高さは、図９（ｃ）に示した誘電体１０２の高さ（Ｈ）と同じ５ｍｍとしてもよい。この誘電体１０２における切欠部１０２ａは、広帯域モノポールアンテナ１０１ａが地板１０４と接触しないように形成されたものである。

また、図９に、Ｌ１〜Ｌ５として図示したアンテナエレメント１０１の各部の寸法は、それぞれ対応させる周波数帯域及びインピーダンス整合に応じて、適宜調整可能である。図６に基づいて上述した通り、図５（ｂ）に示したアンテナ装置６０は、図３（ｂ）に示したアンテナ装置４０のメアンダ形状を有するアンテナエレメント４１に、エレメント部６１ｂを追加することにより、高域側の共振特性を得ることができたことから、アンテナ装置１００においても、メアンダ形状を有する折り返しＬ型アンテナ１０１ｂの寸法が、低域周波数帯の性能に影響し、広帯域モノポールアンテナ１０１ａの寸法が、高域周波数帯の性能に影響するものと考えられる。そこで、この前提に基づき、折り返しＬ型アンテナ１０１ｂの設計に関わる長さＬ１、Ｌ２を、低域周波数帯のインピーダンス整合に応じて調整し、広帯域モノポールアンテナ１０１ａの設計に関わる長さＬ３、Ｌ４、Ｌ５を、高域周波数帯のインピーダンス整合に応じて調整し、所望の周波数帯に対応するように最適化設計を施した。ここで、アンテナエレメント１１０の各部寸法は、Ｌ１を１〜２ｍｍ、Ｌ２を１２〜２０ｍｍ、Ｌ３を５〜１０ｍｍ、Ｌ４を１０ｍｍ、Ｌ５を１０〜２０ｍｍとしてもよい。また、図９（ｃ）にＲ１として図示した広帯域モノポールアンテナ１０１ａの有するテーパー形状についても、高域周波数帯の広帯域化及びインピーダンス整合に応じて、寸法は適宜調整可能である。

次に、図７〜図９に示されたアンテナ部１１０を含むアンテナ装置１００のＶＳＷＲ特性について、図１０に示して説明する。

図１０は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１００によるＶＳＷＲ特性を示すグラフである。

図１０を参照すると、アンテナ装置１００は、周波数帯域として、ＧＳＭ８５０、ＧＳＭ９００、ＤＣＳ（１．７１〜１．８８ＧＨｚ）、ＰＣＳ（１．８５〜１．９９ＧＨｚ）、ＵＭＴＳ、ｍＷｉｍａｘ、及びＵＷＢ Ｌｏｗ−Ｂａｎｄ（３．４〜４．８ＧＨｚ）の７つの周波数帯域をカバーし、０．８２４〜０．９６ＧＨｚ及び１．７１〜４．８ＧＨｚの周波数帯域において、ＶＳＷＲ＜３．０をカバーしていることから、良好な電気特性を得ていることがわかる。

以下、さらに、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１００の動作原理について、図１１〜図１８を参照して説明する。

図１１〜図１７は、アンテナ装置１００におけるアンテナエレメント１０１の電流分布について、電磁界シミュレーションを用いて各周波数で解析した結果を示す。

図１１は、０．９ＧＨｚの周波数におけるアンテナエレメント１０１の電流分布を示し、図１２は、１．７１ＧＨｚの周波数におけるアンテナエレメント１０１の電流分布を示し、図１３は、２．１７ＧＨｚの周波数におけるアンテナエレメント１０１の電流分布を示し、図１４は、２．５ＧＨｚの周波数におけるアンテナエレメント１０１の電流分布を示し、図１５は、３．５ＧＨｚの周波数におけるアンテナエレメント１０１の電流分布を示し、図１６は、４．５ＧＨｚの周波数におけるアンテナエレメント１０１の電流分布を示し、図１７は、５．５ＧＨｚの周波数におけるアンテナエレメント１０１の電流分布を示す。

図１１を参照すると、０．９ＧＨｚの周波数においては、折り返しＬ型アンテナ１０１ｂのメアンダ形状部分への電流分布が非常に強いことが確認され、広帯域モノポールアンテナ１０１ａには殆ど電流分布が見られないことが確認された。

一方、図１２〜図１７に示す１．７１ＧＨｚ以上の周波数においては、折り返しＬ型アンテナ１０１ｂのメアンダ形状部分への電流分布が弱くなり、広帯域モノポールアンテナ１０１ａへの強い電流分布が確認された。

このような図１１〜図１７に示された電流分布の変化は、上述したように、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１００では、折り返しＬ型アンテナ１０１ｂに低域側の周波数帯域用（ＧＳＭ８５０／９００）として最適化設計を施し、広帯域モノポールアンテナ１０１ａに高域側の周波数帯域用（ＤＣＳ／ＰＣＳ＋ＵＭＴＳ＋ｍＷｉｍａｘ＋ＵＷＢ Ｌｏｗ）として最適化設計を施したため、折り返しＬ型アンテナ１０１ｂは低域側の所望の周波数帯に対応して動作し、広帯域モノポールアンテナ１０１ａは高域側の所望の周波数帯に対応して動作させることを可能にしたためであると考えられる。

さらに、図１１に示された広帯域モノポールアンテナ１０１ａに、０．９ＧＨｚの周波数において、殆ど電流が流れない現象を検証するため、電磁界シミュレーションを用いて電流振幅のベクトル解析を実施した。この結果について、図１８に示す。

図１８は、アンテナエレメント１０１に、０．９ＧＨｚの周波数において所定時間電流を流した場合の電流ベクトルについて示す図である。

一般的に、接地型のアンテナ装置においては、電波を効率よく放射させるために、電流の向きをアンテナエレメントと地板とで揃えて平衡電流を流す必要がある。図１８を参照すると、本発明の一実施形態に係る折り返しＬ型アンテナ１０１ｂは、地板１０４と電流の向きが揃っており、アンテナとして理想状態で動作していることがわかる。

一方、広帯域モノポールアンテナ１０１ａには、地板１０４の電流とは逆向きの電流が発生しており、広帯域モノポールアンテナ１０１ａと地板１０４とでは不平衡電流で打ち消しあい電波放射が生じにくい状態と判断できる。以上より、高域側の周波数帯域用として設計した広帯域モノポールアンテナ１０１ａは、低域側の周波数帯域用に設計した折り返しＬ型アンテナ１０１ｂの動作に際してはほぼ干渉していないものと判断できる。すなわち、アンテナ装置１００は、折り返しＬ型アンテナ１０１ｂによって、低域側の周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性を得ることができ、広帯域モノポールアンテナ１０１ａによって、高域側の周波数帯域において良好なＶＳＷＲ特性を得ることができたことが確認された。

なお、通常、アンテナ装置をマルチバンド化や小型化すると、共振の鋭さを示すＱ値が高くなったり、アンテナインピーダンスが低くなったり、また、アンテナエレメント間の電磁界結合が引き起こされてしまうなどして、アンテナ装置の周波数帯域の狭帯域化やインピーダンス劣化等が発生し易くなる。

しかし、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１００は、地板１０４の一辺の中間部付近で給電させ、折り返しＬ型アンテナ１０１ｂと広帯域モノポールアンテナ１０１ａとをアンテナ部１１０の左右に分かれるように配置し、給電部１０３付近のアンテナエレメント１０１を地板１０４の近傍に配置するように設計して、使用周波数帯域に応じた最適化設計を施した。これにより、アンテナ装置１００によれば、低域側の周波数帯域と高域側の周波数帯域とで、折り返しＬ型アンテナ１０１ｂと広帯域モノポールアンテナ１０１ａとが互いの干渉を低減し動作することが可能となり、アンテナ装置の構造を大きくすることなく広帯域なＶＳＷＲ特性を得ることができ、小型化したままマルチバンド化に対応させることができる。

また、近年、無線通信装置は、ＧＳＭ/ＤＣＳ/ＰＣＳ/ＵＭＴＳ（ＩＭＴ２０００）等のセルラー帯のシステムの他に、様々な無線システムが増加し多機能化する傾向にあるが、システム数の増加によるアンテナ搭載数の増加は、筐体の設置スペースやコストの問題からも許されない。

したがって、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１００によれば、周波数６ＧＨｚ以下において、無線通信装置での使用が想定される無線システムの周波数帯域をカバーすることが可能であり、且つアンテナ搭載数の減少によってコストを削減することも可能である。

以下、上述した本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１００の設計手法を用いて作製した、他の実施形態に係るアンテナ装置について述べる。

近年、スマートフォンのようなデザイン性（薄型化）の重視や端末自体の小形化が要求されることにより、上述したアンテナ部１１０のサイズである２．５ｃｃよりも、更なる小形化が求められる場合がある。

そこで、アンテナ部の薄さを２ｍｍとし、１ｃｃ程度に小型化した本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置について、図１９〜図２１に示して説明する。

（第２の実施形態）
図１９は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す外観図であり、（ａ）は、アンテナ装置の表面を示し、（ｂ）は、表面と対向する裏面を示す。

図１９を参照すると、アンテナ装置２００は、アンテナエレメント２０１と、誘電体２０２と、給電部２０３と、地板２０４とを含む。アンテナエレメント２０１は、図１９（ａ）に示したテーパー形状を有する広帯域モノポールアンテナ２０１ａと、図１９（ｂ）に示したメアンダ形状を有する折り返しＬ型アンテナ２０１ｂとを含む。給電部２０３は、地板２０４の隅部ではなく、地板２０４の上辺の中間部付近に配置される。アンテナエレメント２０１、誘電体２０２、及び給電部２０３を含むアンテナ部２１０は、地板２０４の長手方向の端部に配置される。

なお、アンテナ部２１０のサイズは、長さ（Ｌ）５０ｍｍ、幅（Ｗ）１０ｍｍ、高さ（Ｈ）２ｍｍの薄板状に形成し、体積を１ｃｃとした。地板２０４は１００ｍｍ×５０ｍｍの薄板状のものとした。

図２０は、図１９に示されたアンテナ部２１０の４つの面を示した図であり、（ａ）は、図１９に示されたアンテナ部２１０を上部から見た面を示し、（ｂ）は、図１９（ａ）に示されたアンテナ部２１０の表面を示し、（ｃ）は、図１９に示されたアンテナ部２１０を下部から見た面を示し、（ｄ）は、図１９（ｂ）に示されたアンテナ部２１０の表面を示す。

図１９及び図２０を参照すると、広帯域モノポールアンテナ２０１ａは、図１９（ａ）〜（ｃ）に示した誘電体２０２の３つの面に沿って形成される。折り返しＬ型アンテナ２０１ｂは、図１９（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）に示した３つの面に沿って形成される。また、誘電体２０２は、切欠部２０２ａを有する。この切欠部２０２ａは、広帯域モノポールアンテナ２０１ａが、地板２０４と接触しないように形成されたものである。図２０（ｂ）に示すように、誘電体２０２の切欠部２０２ａの寸法は、Ｌ１７を１０ｍｍ、Ｌ１６を１ｍｍとしてもよく、高さは誘電体２０２の高さ（Ｈ）と同じ２ｍｍとしてもよい。

また、図２０に示されたアンテナエレメント２０１の各部の寸法であるＬ１１〜Ｌ１５については、第１の実施形態と同様に適宜調整することにより、インピーダンス調整が可能である。例えば、Ｌ１１を１〜２ｍｍ、Ｌ１２を１２〜２０ｍｍ、Ｌ１３を７ｍｍ、Ｌ１４を５ｍｍ、Ｌ１５を１０〜２０ｍｍとしてもよい。また、Ｒ２として図示した広帯域モノポールアンテナ２０１ａの有するテーパー形状についても、第１の実施形態と同様に、対応させる周波数帯域及びインピーダンス整合に応じて寸法が決定されてもよい。

なお、アンテナ装置２００は、上述したアンテナエレメント２０１の構成及びアンテナ部２１０のサイズ以外は、アンテナ装置１００と同じ構成を有する。

次に、図１９及び図２０に示したアンテナ部２１０を含むアンテナ装置２００のＶＳＷＲ特性について、図２１に示して説明する。

図２１は、図１９に示したアンテナ装置２００のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。

図２１を参照すると、アンテナ部２１０のサイズを、長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、高さ２ｍｍとして、約１ｃｃの体積に小型化した場合にも、現行のセルラー端末で使用される周波数帯０．８２４〜０．９６ＧＨｚ＋１．７１〜４ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲ＜３．０の特性をカバーする小形で広帯域なマルチバンドアンテナを実現可能であることがわかる。

また、通常は、セルラー用の内蔵マルチバンドアンテナを小形化させると、低域側周波数帯（ＧＳＭ８５０／９００等）における性能劣化が顕著に発生するが、アンテナ装置２００によれば、低域側周波数帯を使用するときには、高域周波数帯に使用される広帯域モノポールアンテナ２０１ａの干渉を極力抑えた状態で、折り返しＬ型アンテナ２０１ｂを動作させることができるため、小形化による性能劣化を抑制したアンテナを実現することができる。

（第３の実施形態）
次に、アンテナ部のサイズを０．５ｃｃ程度に更に小型化した本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置について、図２２〜図２４を参照して説明する。

図２２は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置３００の概略構成を示す外観図であり、（ａ）は、アンテナ装置３００の表面を示し、（ｂ）は、裏面を示す。図２３は図２２に示されたアンテナ装置３００のアンテナ部３１０を示す外観斜視図であり、（ａ）は、広帯域モノポールアンテナ３０１ａが誘電体３０２の長手方向の一方の側の表面に配置された状態を示し、（ｂ）は、折り返しＬ型アンテナ３０１ｂが誘電体３０２の長手方向に沿って表面に配置された状態を示す。図２４は、図２２に示したアンテナ装置３００のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。

図２２及び図２３を参照すると、アンテナ装置３００は、アンテナエレメント３０１と、誘電体３０２と、給電部３０３と、地板３０４とを含む。アンテナエレメント３０１は、テーパー形状を有する広帯域モノポールアンテナ３０１ａと、メアンダ形状を有する折り返しＬ型アンテナ３０１ｂとを含む。図２３に示すように、広帯域モノポールアンテナ３０１ａと、折り返しＬ型アンテナ３０１ｂとは、誘電体３０２の対向する２面に形成されており、誘電体３０２の内部には２つのスルーホール３０１ｃ、３０１ｄが形成される。このスルーホール３０１ｃを貫通電極として、広帯域モノポールアンテナ３０１ａと、折り返しＬ型アンテナ３０１ｂとが電気的に接続される。なお、広帯域モノポールアンテナ３０１ａと同じ面に形成された折り返しＬ型アンテナ３０１ｂの一部についても、スルーホール３０１ｄを貫通電極として、対向する面に形成された折り返しＬ型アンテナ３０１ｂに電気的に接続される。また、給電部３０３は、地板３０４の隅部ではなく、地板３０４の上辺の中間部付近に配置され、アンテナエレメント３０１、誘電体３０２、及び給電部３０３を含むアンテナ部３１０は、地板３０４の長手方向の端部に配置される。

なお、アンテナ部３１０は、長さ５０ｍｍ、幅１２．５ｍｍ、高さ０．８ｍｍの薄板状に形成し、体積を０．５ｃｃとした。また、アンテナ部３１０は、アンテナ部１１０、２１０とは異なり、誘電体３０２は直方体の一部が欠けた形状を有さない。これは、アンテナエレメント３０１の広帯域モノポールアンテナ３０１ａが地板３０４に接触しない形状を有しているため、誘電体３０２において切欠部を必要としないためである。地板３０４は１００ｍｍ×５０ｍｍの薄板状のものとした。

なお、アンテナ部３１０を形成するにあたり、基板材料として、ＦＲ−４を用いてもよい。その場合には、プリント基板をそのまま使用することができるため、製造コストを抑えることができる。

なお、アンテナ装置３００は、上述したアンテナエレメント３０１の構成、及びアンテナ部３１０のサイズ並びに形状以外は、アンテナ装置１００と同じ構成を有する。

図２４を参照すると、アンテナ部３１０のサイズを、長さ５０ｍｍ、幅１２．５ｍｍ、高さ０．８ｍｍとして、約０．５ｃｃの体積に小型化した場合にも、現行のセルラー端末で使用される周波数帯０．８２４〜０．９６ＧＨｚ＋１．７１〜４ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲ＜３．０の特性をカバーする小形で広帯域なマルチバンドアンテナを実現可能であることが確認された。また、アンテナ装置３００は、高さを０．８ｍｍとして、第１及び第２の実施形態に比べてさらに低背化したため、携帯端末に実装する際の容積を縮小可能である。

（第４の実施形態）
さらに、アンテナ部の寸法を変え１．５ｃｃのサイズに小形化させた本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置について、図２５〜図２７を参照して説明する。

図２５は、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置４００の概略構成を示す外観図であり、（ａ）は、アンテナ装置４００の表面を示し、（ｂ）は、裏面を示す。図２６は、図２５に示されたアンテナ装置４００のアンテナ部４１０を示す外観斜視図であり、（ａ）は、広帯域モノポールアンテナ４０１ａが誘電体４０２の長手方向の一方の側の表面に配置された状態を示し、（ｂ）は、折り返しＬ型アンテナ４０１ｂが誘電体４０２の長手方向に沿って表面に配置された状態を示す。図２７は、図２５に示したアンテナ装置４００のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。

図２５及び図２６を参照すると、アンテナ装置４００は、アンテナエレメント４０１と、誘電体４０２と、給電部４０３と、地板４０４とを含む。アンテナエレメント４０１は、テーパー形状を有する広帯域モノポールアンテナ４０１ａと、メアンダ形状を有する折り返しＬ型アンテナ４０１ｂとを含む。広帯域モノポールアンテナ４０１ａは、図２６に示したように、誘電体４０２の３つの面に沿って形成される。また、折り返しＬ型アンテナ４０１ｂも、誘電体４０２の３つの面に沿って形成される。給電部４０３は、地板４０４の隅部ではなく、地板４０４の上辺の中間部付近に配置され、アンテナエレメント４０１、誘電体４０２、及び給電部４０３を含むアンテナ部４１０は、地板４０４の長手方向の端部に配置される。

アンテナ部４１０は、長さ５０ｍｍ、幅７ｍｍ、高さ５ｍｍの薄板状に形成し、体積を１．７５ｃｃとした。地板４０４は１００ｍｍ×５０ｍｍの薄板状のものとした。

なお、アンテナ装置４００は、上述したアンテナエレメント４０１の構成及びアンテナ部４１０のサイズ以外は、アンテナ装置１００と同じ構成を有する。

図２７を参照すると、アンテナ部４１０のサイズを、長さ５０ｍｍ、幅７ｍｍ、高さ５ｍｍとして、約１．７５ｃｃの体積に小型化した場合にも、現行のセルラー端末で使用される周波数帯０．８２４〜０．９６ＧＨｚ＋１．７１〜４ＧＨｚにおいて、ＶＳＷＲ＜３．０の特性をカバーする低姿勢アンテナを実現可能であり、近年要求の高い携帯端末の低姿勢化に対応する。

なお、今後、セルラーの統一規格として、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）の仕様が策定されており、北米諸国等では、ＬＴＥ７００／ＬＴＥ２６００帯（０．６９８〜０．８０６ＧＨｚ、２．５〜２．６９ＧＨｚ）の使用が想定されている。そこで、以下、ＬＴＥ７００やＬＴＥ２６００等の複数の周波数帯に対応することができるようにチューナブル・アンテナ（Ｔｕｎａｂｌｅ Ａｎｔｅｎｎａ）とした、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置を、図２８〜図３０に示して説明する。

（第５の実施形態）
図２８は、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置５００の概略構成を示す外観図であり、（ａ）は、アンテナ装置５００を表面から見た斜視図であり、（ｂ）は、アンテナ装置５００を裏面から見た斜視図であり、（ｃ）は、（ａ）に示されたアンテナ部５１０を拡大して示した斜視図であり、（ｄ）は、（ｂ）に示されたアンテナ部５１０を拡大して示した平面図である。図２９は、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置５００に形成されたチューナブル回路を示した等価回路図である。図３０は、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置５００においてバイアス電圧を可変した場合のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。

図２８を参照すると、アンテナ装置５００は、アンテナエレメント５０１と、誘電体５０２と、給電部５０３と、地板５０４とを含む。アンテナエレメント５０１は、テーパー形状を有する広帯域モノポールアンテナ５０１ａと、メアンダ形状を有する折り返しＬ型アンテナ５０１ｂとを含む。給電部５０３は、地板５０４の隅部ではなく、地板５０４の上辺の中間部付近に配置され、アンテナエレメント５０１、誘電体５０２、及び給電部５０３を含むアンテナ部５１０は、地板５０４の長手方向の端部に配置される。

図２８（ｄ）は、アンテナ部５１０のチューナブル回路を構成する部分を示す平面図であり、この図２８（ｄ）において、折り返しＬ型アンテナ５０１ｂを構成するエレメント上には、図中に示す各位置に、コンデンサＣ、抵抗Ｒ、コイルＬ２１〜２３、及びバリキャップダイオードＶＤ１、ＶＤ２が配置されている。これらの電気部品により構成されるチューナブル回路の等価回路を図２９に示し、回路構成について更に説明する。

図２９において、入力端子ＩＮには外部の電源（図示せず）からバイアス電圧Ｖｃｃが入力される。入力端子ＩＮの近傍には、コンデンサＣの一端部と抵抗Ｒの一端部が並列に接続されている。コンデンサＣの他端部は接地されている。すなわち、図２８（ｄ）においてコンデンサＣの他端部は地板５０４に電気的に接続されている。抵抗Ｒの他端部にはコイルＬ２３の一端部が直列に接続され、コイルＬ２３の他端部にはバリキャップダイオードＶＤ１、ＶＤ２の各カソード端子が並列に接続されている。バリキャップダイオードＶＤ１のアノード端子には、コイルＬ２１及びコイルＬ２２の各一端部が並列に接続されている。コイルＬ２２の他端部は接地されている。コイルＬ２１の他端部には、給電部５０３と広帯域モノポールアンテナ５０１ａの各一端部が並列に接続されている。バリキャップダイオードＶＤ２のアノード端子には、コイルＬ２２及び折り返しＬ型アンテナ５０１ｂの各一端部が並列に接続されている。コイルＬ２２の他端部は接地されている。

なお、図２９に示された等価回路において、各回路素子は、コイルＬ２１＝２２ｎＨ、Ｌ２＝２２０ｎＨ、Ｌ３＝１８０ｎＨ、抵抗Ｒ＝１ＫΩ、コンデンサＣ＝１８０ｐＦ、バイアス電圧Ｖｃｃを０〜１．６Ｖとし、バリキャップダイオードＶＤ１、ＶＤ２が１〜６ｐＦに可変されるように設計した。

また、アンテナ部５１０のサイズとしては、長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、高さ３ｍｍの薄板状に形成し、体積を１．５ｃｃとしてもよい。誘電体５０２を、ＡＢＳ樹脂を用いて形成する場合は、アンテナ部５１０のサイズを長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、高さ２．２ｍｍとして形成してもよい。また、誘電体５０２を、ＦＲ−４を用いて形成する場合は、アンテナ部５１０のサイズを長さ５０ｍｍ、幅１０ｍｍ、高さ０．８ｍｍとして形成してもよい。地板５０４は１１０ｍｍ×５０ｍｍの薄板状のものとした。

図３０を参照すると、チューニング回路を実装し、入力端子ＩＮに印加するバイアス電圧ＶＣＣを可変して、バリキャップダイオードＶＤ１、ＶＤ２の容量を可変することにより、低域側のＬＴＥ７００〜ＧＳＭ８５０／９００の周波数帯において共振周波数の可変が可能であり、且つＤＣＳ／ＰＣＳ／ＵＭＴＳ及びＬＴＥ２６００を含む高域側の周波数帯をカバーすることができるため、既存のセルラー帯及びＬＴＥ帯に対応するチューナブル・アンテナを実現できることが確認された。

さらに、図３０を参照すると、バイアス電圧Ｖｃｃを、０Ｖ、０．８Ｖ、１．６Ｖと可変した場合に、高域側の周波数帯においては殆ど変化が無く、低域側のみ周波数が可変されていることが確認された。これは、上述した通り、低域側の周波数帯と高域側の周波数帯とで、折り返しＬ型アンテナ５０１ｂと広帯域モノポールアンテナ５０１ａとは互いの干渉が極力抑制されて動作しており、折り返しＬ型アンテナ５０１ｂのエレメント上にのみチューニング回路を設計したことにより、高域側の周波数帯における動作にほぼ影響を与えることなく、低域側の周波数帯において所望の共振特性に容易に可変できることが確認された。

以上より、本発明に係るアンテナ装置によれば、アンテナ搭載数を増加することなく、今後、無線通信装置での使用が想定される無線システムの周波数帯域を広帯域にカバーすることが可能であり、且つ小型化が可能なアンテナ装置及びこれを備える無線通信装置を提供することができる。

１００、２００、３００、４００、５００ アンテナ装置
１０１、２０１、３０１、４０１、５０１ アンテナエレメント
１０１ａ、２０１ａ、３０１ａ、４０１ａ、５０１ａ 広帯域モノポールアンテナ
１０１ｂ、２０１ｂ、３０１ｂ、４０１ｂ、５０１ｂ 折り返しＬ型アンテナ
１０２、２０２、３０２、４０２、５０２ 誘電体
１０３、２０３、３０３、４０３、５０３ 給電部
１０４、２０４、３０４、４０４、５０４ 地板

Claims (8)

1. 地板と、
   前記地板の長手方向の端部に配置され、前記地板の短手方向の両端に第１端部と第２端部とを有する薄板状の誘電体と、
   前記誘電体の前記第１端部側に配置された折り返しＬ型アンテナと、前記誘電体の前記第２端部側に配置された広帯域モノポールアンテナとを含むアンテナエレメントと、
   前記折り返しＬ型アンテナと前記広帯域モノポールアンテナとの間に配置された給電部と、を備え、
   前記誘電体は、
   各々が前記地板の短手方向に延びる長辺を含む、前記給電部が配置される第１面と、前記地板の近傍に配置されて前記第１面から垂直な方向に延びる第２面と、前記第２面から垂直な方向に延びて前記第１面と対向する第３面と、前記第３面と前記第１面とを連結して前記第２面と対向する第４面とを含み、
   前記折り返しＬ型アンテナは、
   前記誘電体の前記第１面に配置されるメアンダ形状と、
   前記給電部から前記地板の短手方向に前記第１端部に向かって延び、前記メアンダ形状の一端と連結され、前記誘電体の前記第１面に配置される第１直線部と、
   前記メアンダ形状の前記第１端部側に位置する他端から折り返し、前記第２端部に向かって前記地板の短手方向に延び、前記誘電体の前記第１面に配置される第２直線部と、
   前記誘電体の前記第４面に配置され、前記第２直線部から折り返し、前記第１端部に向かって前記地板の短手方向に延びる第３直線部と、を含み、
   前記広帯域モノポールアンテナは、
   前記誘電体の前記第１面に配置され、前記給電部から前記地板の短手方向に前記第２端部に向かって延びる第４直線部と、
   前記第４直線部に連結され、前記誘電体の前記第２面乃至前記第４面に配置され、前記第２面から前記第４面に向かって広がるテーパー形状と、を有することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記誘電体は、前記第２面の前記第２端部に一部が欠けた切欠部を備えることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記給電部は、前記地板の前記端部の中間部に隣接して配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記折り返しＬ型アンテナの前記第１直線部及び前記メアンダ形状と、前記広帯域モノポールアンテナの前記第４直線部は、前記地板の近傍に配置されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のアンテナ装置。
5. 前記折り返しＬ型アンテナは、複数のバリキャップダイオードを含むチューナブル回路を有し、
   前記チューナブル回路は、外部電源から印加されるバイアス電圧が可変すると、前記バリキャップダイオードの容量が可変されて前記折り返しＬ型アンテナの共振周波数を調整することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記広帯域モノポールアンテナの前記テーパー形状は、曲面形状を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のアンテナ装置。
7. 前記誘電体は、プリント基板を用いて形成されたことを特徴とする請求項１乃６の何れか一項に記載のアンテナ装置。
8. 請求項１乃至７の何れか一項に記載のアンテナ装置を備えることを特徴とする無線通信装置。