JP5711933B2 - アンテナ装置及び無線端末 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電波を放射する又は受信するアンテナ装置及びアンテナ装置を備える無線端末の技術分野に関する。

電波を用いて無線信号の送信及び受信を行うことで通信を行う無線通信では、サービスの種類毎に固有の周波数帯域が使用されることが多い。例えば、携帯電話等の無線端末を例にあげれば、第３世代（３Ｇ：Third Generation）システムでは、８１０ＭＨｚから９５８ＭＨｚ、１．４２８ＧＨｚから１．５２５ＧＨｚ、１．７５０ＧＨｚから１．７８５ＧＨｚ、１．８４５ＧＨｚから１．８８０ＧＨｚ及び２．１１０ＧＨｚから２．１７０ＧＨｚの周波数帯域が使用される。或いは、３ＧＰＰ（第３世代パートナーシッププロジェクト：Third Generation Partnership Project）により標準化が進められているＬＴＥ（Long Term Evolution）では、７００ＭＨｚ帯及び２．５ＧＨｚ帯の周波数帯域も使用される予定である。従って、無線端末が備えるアンテナは、これらの周波数帯域の無線信号の送信及び受信を無線基地局との間で行うことにより、音声通話やパケット通信を行うことができる。

特開２００６−２７９５３０号公報

一方で、近年の無線端末は、ユーザの利便性の向上のため、無線基地局を介して行う音声通話及びパケット通信のみならず、その他の無線通信サービスを利用するための機能を備えていることが多い。例えば、近年の無線端末は、無線基地局を介した無線通信を利用する機能に加えて、ＧＰＳ（Global Positioning System：全地球測位システム）や無線ＬＡＮを利用するための機能を備えていることが多い。この場合、無線端末は、無線基地局との間で行う無線通信用の周波数帯域のみならず、ＧＰＳ衛星との間で行う無線通信用の周波数帯域や、無線ＬＡＮアクセスポイントとの間で行う無線通信用の周波数帯域を使用する必要がある。具体的には、ＧＰＳでは、１５６３ＭＨｚから１５７８ＭＨｚの周波数帯域が使用される。無線ＬＡＮでは、２．４ＧＨｚから２．５ＧＨｚ及び５．４７ＧＨｚから５．７２５ＧＨｚの周波数帯域が使用される。

この場合、無線端末は、これらの周波数帯域の全ての無線信号（つまり、広帯域の無線信号）の送信及び受信が可能であることが好ましい。このような無線端末として、周波数帯域ごとに異なる複数のアンテナを備える無線端末が一例としてあげられる。しかしながら、アンテナの数が増えれば増えるほど無線端末のサイズが大きくなってしまう。

本発明が解決しようとする課題には上記のようなものが一例として挙げられる。本発明は、例えば広帯域化を図りつつも小型化を図ることが可能なアンテナ装置及び無線端末を提供することを目的とする。

上記課題は、第１アンテナ素子部と、第２アンテナ素子部とを備えるアンテナ装置によって解決される。第１アンテナ素子は、第１板状アンテナとして動作する。第２アンテナ素子は、モノポールアンテナ及び第１板状アンテナよりもアンテナ長が長い第２板状アンテナとして動作する。

上記課題はまた、上記アンテナ装置を備える無線端末によって解決される。

以上説明したアンテナ装置及び無線端末によれば、広帯域化を図りつつも小型化を図ることができる。

本実施形態の無線端末の構成の一例を示す分解斜視図である。 本実施形態のアンテナ装置の構成の一例を示す斜視図及び断面図である。 本実施形態のアンテナ装置の構成の一例を平面的に示す平面図である。 本実施形態のアンテナ装置のサイズの一例を示す平面図である。 本実施形態のアンテナ装置が備える第１アンテナ素子が板状アンテナとして動作する場合の電流の流れを示す平面図及び第１アンテナ素子が板状アンテナとして動作する場合のアンテナ装置のＳ１１特性を示すグラフである。 本実施形態のアンテナ装置が備える第２アンテナ素子がモノポールアンテナとして動作する場合の電流の流れを示す平面図及び第２アンテナ素子がモノポールアンテナとして動作する場合のアンテナ装置のＳ１１特性を示すグラフである。 本実施形態のアンテナ装置が備える第２アンテナ素子が板状アンテナとして動作する場合の電流の流れを示す平面図及び第２アンテナ素子が板状アンテナとして動作する場合のアンテナ装置のＳ１１特性を示すグラフである。 本実施形態のアンテナ装置のアンテナ効率を示すグラフである。 本実施形態のアンテナ装置の動作利得を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態を、図面に基づいて説明する。

（１）無線端末
図１を参照して、本実施形態の無線端末１について説明する。図１は、本実施形態の無線端末１の構成の一例を示す分解断面図である。尚、以下では、無線端末１の一例として、携帯電話を例にあげて説明を進める。しかしながら、携帯電話以外の無線通信機能を有する各種無線端末（例えば、ＰＤＡや、ミニパソコンや、ノートパソコンや、デスクトップパソコン等）に対して、後述するアンテナ装置５１を適用してもよい。

図１に示すように、本実施形態の無線端末１は、表側筐体２と、裏側筐体６とを備えている。表側筐体２は、ディスプレイ３を収容するための表示窓２１や、操作ボタン４を収容するための開口２２や、通話用のスピーカを収容するための受話口２３や、通話用のマイクを収容するための送話口２４等を備えている。ディスプレイ３及び操作ボタン４は、表側筐体２と裏側筐体６との間に挟持される。

表側筐体２と裏側筐体６との間には、例えばガラスエポキシ樹脂を材料として含む誘電体基板等の回路基板５が更に収容される。回路基板５上には、アンテナ装置５１と、演算処理回路５２とが形成される。アンテナ装置５１は、電波の放出を行うことで、演算処理回路５２から出力される無線信号を、無線回線を介して他の無線端末（例えば、無線基地局や、無線ＬＡＮアクセスポイント等）に送信する。同様に、アンテナ装置５１は、電波の受信を行うことで、無線回線を介して他の無線端末（例えば、無線基地局や、無線ＬＡＮアクセスポイント等）から送信される無線信号を受信する。演算処理回路５２は、無線端末１の動作を制御すると共に、無線端末１の動作に必要な各種信号処理を行う。

表側筐体２と裏側筐体６との間にディスプレイ３及び操作ボタン４並びに回路基板５が収容された状態で、表側筐体２と裏側筐体６とが接合される。その結果、無線端末１が完成する。

尚、図１では、本実施形態の無線端末１が備えるべき構成の一部を選択的に明示している。従って、本実施形態の無線端末１は、無線端末１としての機能に必要な不図示の他の構成を適宜備えていてもよい。

（２）アンテナ装置
図２から図９を参照して、本実施形態のアンテナ装置５１について説明する。

（２−１）アンテナ装置の構成
図２から図４を参照して、本実施形態のアンテナ装置５１の構成の一例について説明する。図２は、本実施形態のアンテナ装置５１の構成の一例を示す斜視図及び断面図である。図３は、本実施形態のアンテナ装置５１の構成の一例を平面的に示す平面図である。図４は、本実施形態のアンテナ装置５１のサイズの一例を示す平面図である。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、本実施形態のアンテナ装置５１は、第１アンテナ素子５１１と、第２アンテナ素子５１２と、マイクロストリップ線路５１３と、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４とを備えている。尚、図２は、回路基板５のサイズが縦１１１．５ｍｍ×横５０ｍｍであり且つアンテナ装置５１のサイズが縦２０．６ｍｍ×横５０ｍｍ×奥行１０ｍｍである例を示している。

第１アンテナ素子５１１は、「第１アンテナ素子部」の一具体例であって、例えば板状の導体板から構成される。従って、第１アンテナ素子５１１は、板状アンテナとして動作する。或いは、第１アンテナ素子５１１は、板状の導体板に加えて又は代えて、板状の導体板を実質的に形成する線状の導体の集合体から構成されてもよい。いずれにせよ、第１アンテナ素子５１１が板状アンテナとして動作するのであれば、第１アンテナ素子５１１の形状やサイズは任意でよい。

第１アンテナ素子５１１は、その長さ方向のサイズ（具体的には、回路基板５の表面に沿った方向のサイズ）を小さくするために、回路基板５の表面に突き出るように立体的に回路基板５上に形成されることが好ましい。具体的には、図３（ａ）に示す平面形状の第１アンテナ素子５１１を、図３（ａ）に示す一点鎖線で湾曲させる（或いは、折り曲げる）ことで、立体的な第１アンテナ素子５１１が回路基板５上に形成されることが好ましい。尚、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第１アンテナ素子５１１がコの字型の立体形状を有するように折り曲げられる例を示しているが、例えば第１アンテナ素子５１１がＬ字型又はその他の態様の立体形状を有するように折り曲げられてもよい。但し、第１アンテナ素子５１１は、回路基板５上に平面上に形成されてもよい。尚、図２（ｂ）に示すように、第１アンテナ素子５１１の立体化によって形成されたスペースには、ディスプレイ３等が収容されてもよい。

第１アンテナ素子５１１の一端には、マイクロストリップ線路５１３の一端が接続されている。マイクロストリップ線路５１３は、「給電部」の一具体例であって、不図示の給電源からマイクロストリップ線路５１３の他端に供給される電流を第１アンテナ素子５１１に対して供給する。尚、図２（ａ）では、マイクロストリップ線路５１３の形状がテーパ状になる例を示しているが、マイクロストリップ線路５１３の形状は任意の形状であってもよい。例えば、第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２との間で整合をとることができるのであれば、マイクロストリップ線路５１３の形状は任意の形状であってもよい。マイクロストップ線路５１３と並行する回路基板５上には、間に回路保護用の保護抵抗５１３１を介在させた状態で、回路基板５を貫通するスルーホール５１３２を介して回路基板５の裏面に形成されるグランド５１８と電気的に接続されるインダクタ素子５１３１が形成される（図３（ａ）及び図３（ｂ）参照）。インダクタ素子５１８は、アンテナ装置５１のマッチング用の素子であって、本実施形態では例えば７．５ｎＨのインダクタンスを有している。また、保護抵抗５１３１は、例えば１０ｋΩの抵抗値を有している。

尚、グランド５１８は、回路基板５の裏面であって且つ演算処理回路５２が形成される側に形成される。図２（ｂ）は、グランド５１８のサイズが縦１００ｍｍ×横５０ｍｍである例を示している。

第２アンテナ素子５１２は、「第２アンテナ素子部」の一具体例であって、例えば一部に切り欠きが形成されたループ状の（言い換えれば、環状）の導線から構成される。

第２アンテナ素子５１２は、後述するアンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって切り欠きの両端が電気的に接続されていない場合には、そのアンテナ長（つまり、マイクロストリップ線路５１３から供給される電流が流れる電気長）がλ／４となることが好ましい。尚、図２及び図３では、第２アンテナ素子５１２の占める面積を小さくするために、第２アンテナ素子５１２が、そのアンテナ素子の伸長方向に対して折り曲げられた構造を有している。但し、図２及び図３に示す第２アンテナ素子５１２の折り曲げ構造は一例であって、第２アンテナ素子５１２は、メアンダ構造を採用してもよい。

一方で、第２アンテナ素子５１２は、後述するアンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって切り欠きの両端が電気的に接続されている場合には、そのアンテナ長が、第１アンテナ素子５１１のアンテナ長よりも長くなる形状を有していることが好ましい。或いは、第２アンテナ素子５１２は、当該第２アンテナ素子５１２を構成する導線が取り囲む部分の面積（つまり、第２アンテナ素子５１２そのものの面積と当該第２アンテナ素子５１２のループ内部の空隙の面積との和）が、第１アンテナ素子５１１の面積よりも大きくなる形状を有していることが好ましい。

第２アンテナ素子５１２は、第１アンテナ素子５１１と同様に、その長さ方向のサイズ（具体的には、回路基板５の表面に沿った方向のサイズ）を小さくするために、回路基板５の表面に突き出るように立体的に回路基板５上に形成されることが好ましい。具体的には、図３（ａ）に示す平面形状の第２アンテナ素子５１２を、図３（ａ）に示す一点鎖線で湾曲させる（或いは、折り曲げる）ことで、立体的な第２アンテナ素子５１２が回路基板５上に形成されることが好ましい。尚、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、第２アンテナ素子５１２がコの字型の立体形状を有するように折り曲げられる例を示しているが、例えば第２アンテナ素子５１２がＬ字型又はその他の態様の立体形状を有するように折り曲げられてもよい。但し、第２アンテナ素子５１２は、回路基板５上に平面上に形成されてもよい。尚、図２（ｂ）に示すように、第２アンテナ素子５１２の立体化によって形成されたスペースには、ディスプレイ３等が収容されてもよい。

第２アンテナ素子５１２は、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって第１アンテナ素子５１１（或いは、第１アンテナ素子５１１と電気的に接続されているマイクロストリップ線路５１３）と電気的に接続される又は切り離される。より具体的には、第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端のうちの一方は、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって第１アンテナ素子５１１（或いは、第１アンテナ素子５１１と電気的に接続されているマイクロストリップ線路５１３）と電気的に接続される又は切り離される。加えて、第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端は、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって電気的に接続される又は切り離される。尚、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４には、上述した接続及び切り離しを制御するためのＭＥＭＳ制御信号が、ＭＥＭＳ給電路５１５及び５１６を介して供給される。

以下、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４について、図３を参照して詳細に説明する。図３（ａ）に示すように、第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２とは、物理的に切り離されている（つまり、接続されていない）。アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４が備える導通用電極５１４１は、第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２との間の電気的な接続及び切り離しが可能に構成されている。具体的には、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４が備える導通用電極５１４１は、第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端のうちの一方と第１アンテナ素子５１１との間の電気的な接続及び切り離しが可能に構成されている。より具体的には、ＭＥＭＳ給電路５１６にＭＥＭＳ制御信号が供給されると、図３（ａ）中点線で示されると共に回路基板５の上部（具体的には、図３（ａ）中手前側）に形成される導通用電極５１４１には静電力（或いは、電磁力等のその他の力）が作用する。その結果、導通用電極５１４１は、図３（ａ）中奥側に移動することで、導通用電極５１４２と共に、第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端のうちの一方と第１アンテナ素子５１１との間を電気的に接続する。結果、第２アンテナ素子５１２には、マイクロストリップ線路５１３を介して不図示の給電源から電流が供給される。従って、第２アンテナ素子５１２は、モノポールアンテナ（具体的には、λ／４モノポールアンテナ）として動作する。尚、第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２との間を電気的に切り離す場合には、逆の動作が行われる。

図３（ａ）に示すように、第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端は、物理的に切り離されている（つまり、接続されていない）。アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４が備える導通用電極５１４５は、第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端の間の電気的な接続及び切り離しが可能に構成されている。より具体的には、ＭＥＭＳ給電路５１５にＭＥＭＳ制御信号が供給されると、当該ＭＥＭＳ制御信号は、回路基板５を貫通するスルーホール５１４３及び５１４４、並びにスルーホール５１４３及び５１４４を回路基板５の裏面で電気的に接続する線路５１４９（図３（ｂ）参照）を介して伝搬する。その結果、図３（ａ）中点線で示されると共に回路基板５の上部（具体的には、図３（ａ）中手前側）に形成される導通用電極５１４５には静電力（或いは、電磁力等のその他の力）が作用する。その結果、導通用電極５１４５は、図３（ａ）中奥側に移動することで、導通用電極５１４２と共に、第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端の間を電気的に接続する。結果、第２アンテナ素子５１２の形状が、モノポール形状から閉ループ形状に変化する。従って、第２アンテナ素子５１２は、実質的には板状アンテナとして動作する。第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端の間を電気的に切り離す場合には、逆の動作が行われる。

尚、第２アンテナ素子５１２がモノポールアンテナ及び板状アンテナとして動作することができるのであれば、第２アンテナ素子５１２の形状やサイズは任意でよい。

加えて、上述したアンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４の構成は一例であって、この構成に限定されない。第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２との間の電気的な接続及び切り離し並びに第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端の電気的な接続及び切り離しの制御が可能であれば、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４としてどのような構成を採用してもよい。或いは、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４に代えて、第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２との間の電気的な接続及び切り離し並びに第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端の電気的な接続及び切り離しを制御する任意の機械的な、電気的な、磁気的な又はその他の態様の処理部を採用してもよい。

尚、ＭＥＭＳ給電路５１５及びＭＥＭＳ給電路５１６の夫々の線路上には、回路保護用の保護抵抗５１７が形成されている。言い換えれば、ＭＥＭＳ給電路５１５及びＭＥＭＳ給電路５１６の夫々は、回路保護用の保護抵抗５１７によって分断されている。保護抵抗５１７の抵抗値は、例えば１０ｋΩであるが、その他の抵抗値を有していてもよい。

また、導通用電極５１４２は、回路保護用の保護抵抗５１４７及び回路基板５を貫通するスルーホール５１４６を介してグランド５１８に電気的に接続されている。保護抵抗５１４７の抵抗値は、例えば１０ｋΩである。

以上のような構成を有するアンテナ装置５１のサイズの一例が、図４に示される。

（２−２）アンテナ装置の特性
図５から図１０を参照して、本実施形態のアンテナ装置５１の特性について説明する。図５は、本実施形態のアンテナ装置５１が備える第１アンテナ素子５１１が板状アンテナとして動作する場合の電流の流れを示す平面図及び第１アンテナ素子５１１が板状アンテナとして動作する場合のアンテナ装置５１のＳ１１特性を示すグラフである。図６は、本実施形態のアンテナ装置５１が備える第２アンテナ素子５１２がモノポールアンテナとして動作する場合の電流の流れを示す平面図及び第２アンテナ素子５１２がモノポールアンテナとして動作する場合のアンテナ装置５１のＳ１１特性を示すグラフである。図７は、本実施形態のアンテナ装置５１が備える第２アンテナ素子５１２が板状アンテナとして動作する場合の電流の流れを示す平面図及び第２アンテナ素子５１２が板状アンテナとして動作する場合のアンテナ装置５１のＳ１１特性を示すグラフである。図８は、本実施形態のアンテナ装置５１のアンテナ効率を示すグラフである。図９は、本実施形態のアンテナ装置５１の動作利得を示すグラフである。

図５（ａ）に示すように、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２とが電気的に切り離され且つ第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端が電気的に切り離されている場合について説明する。この場合には、図５（ａ）中の矢印で示すように、マイクロストリップ線路５１３から供給される電流は、第１アンテナ素子５１１に流れる。つまり、マイクロストリップ線路５１３から供給される電流は、第２アンテナ素子５１２に流れない。従って、第１アンテナ素子５１１が板状アンテナとして動作すると共に、第２アンテナ素子５１２はアンテナとしては動作しない。このため、アンテナ装置５１全体としては、板状アンテナとして動作する。

図５（ｂ）に示すように、アンテナ装置５１が板状アンテナとして動作する（具体的には、第１アンテナ素子５１１が板状アンテナとして動作する）場合のアンテナ装置５１のＳ１１特性は、１．４ＧＨｚ以上且つ５．５ＧＨｚ以下の範囲で良好な値（例えば、−６ｄＢ以下の値）をとる。従って、１．４ＧＨｚ以上且つ５．５ＧＨｚ以下範囲の周波数を使用して無線信号を好適に送信又は受信したい場合には、図５（ａ）に示す状態の板状アンテナとして動作するアンテナ装置５１を用いることが好ましい。言い換えれば、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２とが電気的に切り離され且つ第２アンテナ素子５１２が備える切り欠きの両端が電気的に切り離されている場合には、１．４ＧＨｚ以上且つ５．５ＧＨｚ以下の範囲の周波数を使用して無線信号を好適に送信又は受信することができる。

加えて、図８（ａ）に示すように、第１アンテナ素子５１１が板状アンテナとして動作する場合のアンテナ装置５１のアンテナ効率は、１．４ＧＨｚ以上且つ５．５ＧＨｚ以下の範囲で良好な値（例えば、６０％以上の値）をとる。更に、図９（ａ）に示すように、アンテナ装置５１が板状アンテナとして動作する（具体的には、第１アンテナ素子５１１が板状アンテナとして動作する）場合のアンテナ装置５１の動作利得は、１．４ＧＨｚ以上且つ５．５ＧＨｚ以下の範囲で良好な値（例えば、０ｄＢｉないしは２ｄＢｉ以上の値）をとる。従って、アンテナ効率及び動作利得という観点から見ても、第１アンテナ素子５１１が板状アンテナとして動作する場合には、１．４ＧＨｚ以上且つ５．５ＧＨｚ以下の範囲の周波数を使用して無線信号を好適に送信又は受信することができることが分かる。

図６（ａ）に示すように、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２とが電気的に接続され且つ第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端が電気的に切り離されている場合について説明する。この場合には、図６（ａ）中の矢印で示すように、マイクロストリップ線路５１３から供給される電流は、第２アンテナ素子５１２に流れる。第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端が電気的に切り離されているため、第２アンテナ素子５１２はモノポールアンテナとして動作する。このため、アンテナ装置５１全体としては、モノポールアンテナとして動作する。

尚、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２とが電気的に接続されている場合（つまり、アンテナ装置５１が図６（ａ）に示す状態で動作する場合）には、マイクロストリップ線路５１３から供給される電流は、第１アンテナ素子５１１に流れていてもよいし、流れていなくともよい。このため、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４は、第１アンテナ素子５１１とマイクロストリップ線路５１３との間の電気的な接続及び切り離しを行ってもよい。

図６（ｂ）に示すように、アンテナ装置５１がモノポールアンテナとして動作する（具体的には、第２アンテナ素子５１２がモノポールアンテナとして動作する）場合のアンテナ装置５１のＳ１１特性は、少なくとも７００ＭＨｚ以上且つ７５０ＭＨｚ以下の範囲及び１．２ＧＨｚ以上且つ１．４ＧＨｚ以下の範囲で良好な値（例えば、−６ｄＢ以下の値）をとる。従って、少なくとも７００ＭＨｚ以上且つ７５０ＭＨｚ以下の範囲及び１．２ＧＨｚ以上且つ１．４ＧＨｚ以下の範囲の周波数を使用して無線信号を好適に送信又は受信したい場合には、図６（ａ）に示す状態のモノポールアンテナとして動作するアンテナ装置５１を用いることが好ましい。言い換えれば、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２とが電気的に接続され且つ第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端が電気的に切り離されている場合には、少なくとも７００ＭＨｚ以上且つ７５０ＭＨｚ以下の範囲及び１．２ＧＨｚ以上且つ１．４ＧＨｚ以下の範囲の周波数を使用して無線信号を好適に送信又は受信することができる。

加えて、図８（ｂ）に示すように、第２アンテナ素子５１２がモノポールアンテナとして動作する場合のアンテナ装置５１のアンテナ効率は、少なくとも７００ＭＨｚ以上且つ７５０ＭＨｚ以下の範囲及び１．２ＧＨｚ以上且つ１．４ＧＨｚ以下の範囲で良好な値（例えば、６０％以上の値）をとる。更に、図９（ｂ）に示すように、アンテナ装置５１がモノポールアンテナとして動作する（具体的には、第２アンテナ素子５１２がモノポールアンテナとして動作する）場合のアンテナ装置５１の動作利得は、少なくとも７３０ＭＨｚ以上且つ７５０ＭＨｚ以下の範囲及び１．２ＧＨｚ以上且つ１．４ＧＨｚ以下の範囲で良好な値（例えば、０ｄＢｉ以上の値）をとる。従って、アンテナ効率及び動作利得という観点から見ても、第２アンテナ素子５１２がモノポールアンテナとして動作する場合には、少なくとも７００ＭＨｚ以上且つ１．２ＧＨｚ以下の範囲及び５．５ＧＨｚ以上の範囲の周波数を使用して無線信号を好適に送信又は受信することができることが分かる。

図７（ａ）に示すように、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２とが電気的に接続され且つ第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端が電気的に接続されている場合について説明する。この場合には、図７（ａ）中の矢印で示すように、マイクロストリップ線路５１３から供給される電流は、第２アンテナ素子５１２に流れる。第２アンテナ素子５１２の切り欠きの両端が電気的に接続されているため、第２アンテナ素子５１２は実質的には板状アンテナ（言い換えれば、近似的な板状アンテナ）として動作する。このため、アンテナ装置５１全体としては、板状アンテナとして動作する。

尚、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２とが電気的に接続されている場合（つまり、アンテナ装置５１が図７（ａ）に示す状態で動作する場合）には、マイクロストリップ線路５１３から供給される電流は、第１アンテナ素子５１１に流れていてもよいし、流れていなくともよい。このため、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４は、第１アンテナ素子５１１とマイクロストリップ線路５１３との間の電気的な接続及び切り離しを行ってもよい。

上述したように、第２アンテナ素子５１２のアンテナ長は、第１アンテナ素子５１１のアンテナ長よりも長い。このため、第２アンテナ素子５１２が板状アンテナとして動作する場合には、第１アンテナ素子５１１が板状アンテナとして動作する場合と比較して、低域側での好適な動作が可能になる。具体的には、図７（ｂ）に示すように、アンテナ装置５１が板状アンテナとして動作する（具体的には、第２アンテナ素子５１２が板状アンテナとして動作する）場合のアンテナ装置５１のＳ１１特性は、少なくとも７３０ＭＨｚ以上且つ１．２ＧＨｚ以下の範囲及び５．５ＧＨｚ以上の範囲で良好な値（例えば、−６ｄＢ以下の値）をとる。従って、少なくとも７３０ＭＨｚ以上且つ１．２ＧＨｚ以下の範囲及び５．５ＧＨｚ以上の範囲の周波数を使用して無線信号を好適に送信又は受信したい場合には、図７（ａ）に示す状態の板状アンテナとして動作するアンテナ装置５１を用いることが好ましい。言い換えれば、アンテナ結合用ＭＥＭＳ５１４によって第１アンテナ素子５１１と第２アンテナ素子５１２とが電気的に接続され且つ第２アンテナ素子５１２が備える切り欠きの両端が電気的に接続されている場合には、少なくとも７３０ＭＨｚ以上且つ１．２ＧＨｚ以下の範囲及び５．５ＧＨｚ以上の範囲の周波数を使用して無線信号を好適に送信又は受信することができる。

加えて、図８（ｃ）に示すように、第２アンテナ素子５１２が板状アンテナとして動作する場合のアンテナ装置５１のアンテナ効率は、少なくとも７３０ＭＨｚ以上且つ１．２ＧＨｚ以下の範囲及び５．５ＧＨｚ以上の範囲で良好な値（例えば、６０％以上の値）をとる。更に、図９（ｃ）に示すように、第２アンテナ素子５１２が板状アンテナとして動作する場合のアンテナ装置５１の動作利得は、少なくとも７３０ＭＨｚ以上且つ１．２ＧＨｚ以下の範囲及び５．５ＧＨｚ以上の範囲で良好な値（例えば、０ｄＢｉ以上の値）をとる。従って、アンテナ効率及び動作利得という観点から見ても、第２アンテナ素子５１２が板状アンテナとして動作する場合には、少なくとも７３０ＭＨｚ以上且つ１．２ＧＨｚ以下の範囲及び５．５ＧＨｚ以上の範囲の周波数を使用して無線信号を好適に送信又は受信することができる。

以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置５１によれば、第１アンテナ素子５１１及び第２アンテナ素子５１２を用いて、アンテナ装置５１の動作モードを切り替えることができる。具体的には、アンテナ装置５１の動作モードを、板状アンテナとして動作する動作モード、モノポールアンテナとして動作する動作モード及び低域での好適な動作が可能な板状アンテナとして動作する動作モードのいずれかに切り替えることができる。これにより、本実施形態のアンテナ装置５１は、７００ＭＨｚから６．０ＧＨｚの周波数帯域に含まれるいずれの周波数を使用する場合であっても、無線信号の送信及び受信を好適に行うことができる。従って、アンテナ装置５１の広帯域化を図りつつも小型化を図ることができる。

加えて、本実施形態のアンテナ装置５１によれば、２つのアンテナ素子（つまり、第１アンテナ素子５１１及び第２アンテナ素子５１２）によって、３つの動作モード（つまり、図５（ａ）に示す板状アンテナとして動作する動作モード、図６（ａ）に示すモノポールアンテナとして動作する動作モード、図７（ａ）に示す板状アンテナとして動作する動作モード）を実現することができる。従って、各動作モードを個別のアンテナ素子で実現する場合（つまり、３つの動作モードを３つのアンテナ素子で実現する場合）と比較して、アンテナ素子の数を減らすことができる。従って、アンテナ装置５１の小型化を図ることができる。

加えて、本実施形態のアンテナ装置５１によれば、第１アンテナ素子５１１及び第２アンテナ素子５１２の夫々を立体的に折り曲げている。このため、アンテナ装置５１の更なる小型化を図ることができる。

尚、上述した例では、７００ＭＨｚから６．０ＧＨｚの周波数帯に着目して説明を進めている。しかしながら、他の周波数帯に対して上述したアンテナ装置５１の構成を適用してもよい。

以上説明した実施形態に関して、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
第１板状アンテナとして動作する第１アンテナ素子部と、
モノポールアンテナ及び前記第１板状アンテナよりもアンテナ長が長い第２板状アンテナとして動作する第２アンテナ素子部と
を備えることを特徴とするアンテナ装置。

（付記２）
前記第１アンテナ素子部は、板状の形状を有するアンテナ素子を含んでおり、
前記第２アンテナ素子部は、一部に切り欠きが形成されたループ状の形状を有するアンテナ素子を含んでいることを特徴とする付記１に記載のアンテナ装置。

（付記３）
前記第１アンテナ素子部に対する給電を行う給電部と、
前記第２アンテナ素子部と前記給電部とを電気的に接続する第１スイッチと、
前記切り欠きの両端部を電気的に接続する第２スイッチと
を更に備え、
前記第１スイッチにより前記第２アンテナ素子部と前記給電部とが電気的に接続され且つ前記第２スイッチにより前記切り欠きの両端部が電気的に接続されていない場合に、前記第２アンテナ素子部は、前記モノポールアンテナとして動作し、
前記第１スイッチにより前記第２アンテナ素子部と前記給電部とが電気的に接続され且つ前記第２スイッチにより前記切り欠きの両端部が電気的に接続されている場合に、前記第２アンテナ素子部は、前記第２板状アンテナとして動作することを特徴とする付記１又は２に記載のアンテナ装置。

（付記４）
前記第１スイッチは、前記第２アンテナ素子部のうち前記切り欠きの一端と前記給電部とを電気的に接続することを特徴とする付記３に記載のアンテナ装置。

（付記５）
前記第１アンテナ素子部及び前記第２アンテナ素子部の夫々が形成される基板部を更に備えており、
前記第１アンテナ素子部及び前記第２アンテナ素子部の少なくとも一方は、一又は複数の屈折部を有することで前記基板部上に立体的に形成されていることを特徴とする付記１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

（付記６）
第１板状アンテナとして動作する第１動作モードと、
モノポールアンテナとして動作する第２動作モードと、
前記第１板状アンテナよりもアンテナ長が長い第２板状アンテナとして動作する第３動作モードと
を切り替えながら動作することを特徴とするアンテナ装置。

（付記７）
前記第１動作モードで動作する第１アンテナ素子部と、
前記第２動作モード及び前記第３動作モードで動作する第２アンテナ素子部と
を備えることを特徴とする付記６に記載のアンテナ装置。

（付記８）
前記第１アンテナ素子部は、板状の形状を有するアンテナ素子を含んでおり、
前記第２アンテナ素子部は、一部に切り欠きが形成されたループ状の形状を有するアンテナ素子を含んでいることを特徴とする付記７に記載のアンテナ装置。

（付記９）
前記第１アンテナ素子部に対する給電を行う給電部と、
前記第２アンテナ素子部と前記給電部とを電気的に接続する第１スイッチと、
前記切り欠きの両端部を電気的に接続する第２スイッチと
を更に備え、
前記第１スイッチにより前記第２アンテナ素子部と前記給電部とが電気的に接続され且つ前記第２スイッチにより前記切り欠きの両端部が電気的に接続されていない場合に、前記第２アンテナ素子部は、前記第２動作モードで動作し、
前記第１スイッチにより前記第２アンテナ素子部と前記給電部とが電気的に接続され且つ前記第２スイッチにより前記切り欠きの両端部が電気的に接続されている場合に、前記第２アンテナ素子部は、前記第３動作モードで動作することを特徴とする付記７又は８に記載のアンテナ装置。

（付記１０）
前記第１スイッチは、前記第２アンテナ素子部のうち前記切り欠きの一端と前記給電部とを電気的に接続することを特徴とする付記９に記載のアンテナ装置。

（付記１１）
前記第１アンテナ素子部及び前記第２アンテナ素子部の夫々が形成される基板部を更に備えており、
前記第１アンテナ素子部及び前記第２アンテナ素子部の少なくとも一方は、一又は複数の屈折部を有することで前記基板部上に立体的に形成されていることを特徴とする付記７から１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

（付記１２）
付記１から１１のいず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端末。

本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うアンテナ装置及び無線端末もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。

１ 無線端末
５ 回路基板
５１ アンテナ装置
５１１ 第１アンテナ素子
５１２ 第２アンテナ素子
５１４ アンテナ結合用ＭＥＭＳ

Claims (5)

1. 第１板状アンテナとして動作し且つグランドに直接的に接続されていない第１アンテナ素子部と、
   モノポールアンテナ及び前記第１板状アンテナよりもアンテナ長が長い第２板状アンテナとして動作し、一部に切り欠きが形成されたループ状の形状を有するアンテナ素子を含み、且つ、グランドに直接的に接続されていない第２アンテナ素子部と、
   前記第１アンテナ素子部に対する給電を行う給電部と、
   前記第２アンテナ素子部と前記第１アンテナ素子部とを電気的に接続する第１スイッチと、
   前記切り欠きの両端部を電気的に接続する第２スイッチと
   を更に備え、
   前記第１スイッチにより前記第２アンテナ素子部と前記第１アンテナ素子部とが電気的に接続され且つ前記第２スイッチにより前記切り欠きの両端部が電気的に接続されていない場合に、前記第２アンテナ素子部は、前記モノポールアンテナとして動作し、
   前記第１スイッチにより前記第２アンテナ素子部と前記第１アンテナ素子部とが電気的に接続され且つ前記第２スイッチにより前記切り欠きの両端部が電気的に接続されている場合に、前記第２アンテナ素子部は、前記第２板状アンテナとして動作する
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記第１アンテナ素子部は、板状の形状を有するアンテナ素子を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１アンテナ素子部及び前記第２アンテナ素子部の夫々が形成される基板部を更に備えており、
   前記第１アンテナ素子部及び前記第２アンテナ素子部の少なくとも一方は、一又は複数の屈折部を有することで前記基板部上に立体的に形成されてい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. 前記第１板状アンテナとして動作する前記第１アンテナ素子部の面積よりも、前記第２板状アンテナとして動作する前記第２アンテナ素子部の前記ループ状の形状によって取り囲まれる部分の面積が大きくなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
5. 請求項１から４のいず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端末。

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