JP5862948B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複共振化が可能なアンテナ装置に関する。

従来、通信機器において、アンテナの共振周波数を複共振化するためには、放射電極と誘電体ブロックとを備えたアンテナや、スイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置が提案されている。
例えば、誘電体ブロックによる従来技術としては、特許文献１では、放射電極を樹脂成型体に形成し、さらに誘電体ブロックを接着剤で一体化することで高効率を得る複合アンテナが提案されている。また、特許文献２では、誘電体材料等で形成された矩形状の基体と、基体の上面に形成されたアンテナ電極とを備え、基体の側面にインダクタンス成分や容量成分を有する電極を形成したアンテナ装置が提案されている。

さらに、スイッチ，制御電圧源を用いた従来技術として、特許文献３では、第１の放射電極と、第２の放射電極と、第１の放射電極の途中部と第２の放射電極の基端部との間に介設され、第２の放射電極を第１の放射電極と電気的に接続又は切断させるためのスイッチとを備えるアンテナ装置が提案されている。

特開２０１０−８１０００号公報 特開２００８−１４８３５６号公報 特開２０１０−１６６２８７号公報

しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１及び２に記載のような誘電体ブロックによる技術では、放射電極を励振する誘電体ブロックを使用しており、機器毎に誘電体ブロック、放射電極パターン等の設計が必要になり、その設計条件によってアンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。また、特許文献１では放射電極が樹脂成型体の表面に形成されているため、樹脂成型体上に放射電極パターンを設計する必要があり、実装する通信機器やその用途に応じて、アンテナ設計、金型設計が必要になり、大幅なコストの増大を招いてしまう。さらに、誘電体ブロックと樹脂成型体とを接着剤で一体化するので、接着剤のＱ値以外にも接着条件（接着剤の厚み、接着面積等）により、アンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。
また、特許文献３に記載のようなスイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置の場合、スイッチで共振周波数の切り替えを行うために、制御電圧源の構成やリアクタンス回路等が必要であり、アンテナ構成が機器毎に複雑化し、設計の自由度が無く、容易なアンテナ調整が困難であるという問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能で、用途や機器毎に応じたアンテナ性能を安価かつ容易に確保できると共に小型化や薄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。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、該基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面と第１受動素子が途中に接続された第１エレメントと、前記基板本体の近傍に配置され金属箔又は金属板で形成されグランドと接続されたグランド誘起パターンとを備え、前記第１エレメントが、前記グランド面近傍の基端に給電点が設けられていると共に前記給電点から前記グランド面から離間する方向に少なくとも先端側が延在した第１延在部と、該第１延在部の先端に基端が接続され前記グランド面に沿った方向に延在していると共に前記第１受動素子より先端側に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続された第２延在部とを有し、前記グランド誘起パターンが、前記第２延在部の近傍に配されて該第２延在部に沿って延在していることを特徴とする。

このアンテナ装置では、グランド誘起パターンが、第２延在部の近傍に配されて該第２延在部に沿って延在しているので、グランド誘起パターンと少なくとも第２延在部との間に浮遊容量が発生し、第２延在部とグランド誘起パターンとが結合して、第２延在部を低インピーダンス化することで、グランド面に効率的に高周波電流を流すことができる。また、基板本体におけるアンテナ占有領域のスペースが小さい場合であったり、基板本体のグランド面が小さい場合であったりしても、グランド誘起パターンを基板本体とは別に外部の空いたスペースに独立して設置可能であると共に外部のグランドに接続可能であり、良好なアンテナ特性を得ることができる。
さらに、第２延在部が、グランド面との間の浮遊容量を発生可能にグランド面に対して間隔を空けて延在していると共に、グランド誘起パターンが第２延在部との間の浮遊容量を発生可能に第２延在部に対して間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子と各浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。また、アンテナ素子および受動素子の選択（定数変更等）によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、一つのアンテナ装置で各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。
さらに、基板本体の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によっても、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。

第２の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記基板本体に金属箔でパターン形成され前記第１延在部に第２受動素子を介して基端が接続されていると共に前記第２延在部と反対方向に延在している第２エレメントを備え、前記グランド誘起パターンが、前記第２エレメントの近傍に配されて該第２エレメントにも沿って延在していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第２エレメントが、グランド面との間の浮遊容量を発生可能にグランド面に対して間隔を空けて延在しているので、第２受動素子と各浮遊容量とを効果的に利用することで、さらに別の周波数で複共振化させることができる。
また、グランド誘起パターンが、第２エレメントの近傍に配されて該第２エレメントにも沿って延在しているので、グランド誘起パターンと第２エレメントとの間にも浮遊容量が発生し、該浮遊容量により共振周波数の調整を行うことができる。

第３の発明に係るアンテナ装置は、第１又は第２の発明において、前記基板本体が、少なくとも前記第１延在部の先端側と前記第２延在部とが形成されたアンテナ側基板と、該アンテナ側基板の下方に離間して設置され少なくとも前記第１延在部の基端側と前記グランド面とが形成されたグランド側基板とで構成され、前記第１延在部が、前記アンテナ側基板側の基端と前記グランド側基板側の先端とを接続する接続配線部を備え、前記グランド誘起パターンが、前記アンテナ側基板と前記グランド側基板との間に設置されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、基板本体が、アンテナ側基板とグランド側基板とで構成されて接続配線部で電気的に接続されているので、１枚の基板本体の場合に比べて設置自由度が高くなる。また、グランド誘起パターンが、アンテナ側基板とグランド側基板との間に設置されているので、グランド誘起パターンと第２延在部等との間の浮遊容量を効果的に発生させることができると共に、省スペース化に対応することができる。

第４の発明に係るアンテナ装置は、第３の発明において、前記アンテナ側基板と前記グランド側基板との間に絶縁性のスペーサが配置されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、アンテナ側基板とグランド側基板との間に絶縁性のスペーサが配置されているので、スペーサによりアンテナ側基板とグランド側基板との間隔を安定に保持できると共に高誘電材料のスペーサを採用することで第１エレメント等を小型化することができる。また、ゴム製等の弾性材料のスペーサを採用することで、基板本体への衝撃や振動を吸収することができる。

第５の発明に係るアンテナ装置は、第１から第４のいずれかの発明において、全体が筐体の内部に収納されており、前記グランド誘起パターンが、該筐体の内面に形成されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、全体が筐体の内部に収納されており、グランド誘起パターンが、該筐体の内面に形成されているので、筐体を利用してグランド誘起パターンを設置でき、グランド誘起パターンを支持する部材を別途設ける必要が無いため、部材コストの低減が可能であると共に省スペース化に対応することができる。

第６の発明に係るアンテナ装置は、第１から第５のいずれかの発明において、前記基板本体に金属箔でパターン形成され前記第２延在部の基端側に第３受動素子を介して接続され前記第２延在部に沿って延在した第３エレメントを備えていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、基板本体に金属箔でパターン形成され第２延在部の基端側に第３受動素子を介して接続され第２延在部に沿って延在した第３エレメントを備えているので、さらに別の周波数でも共振可能になり、４つの共振周波数による４共振化が可能になる。

第７の発明に係るアンテナ装置は、第１から第６のいずれかの発明において、前記基板本体に金属箔でパターン形成され前記第１延在部の途中に先端が接続されていると共に基端が前記給電点から離間した位置で前記グランド面に接続されているグランド接続部を備え、該グランド接続部に、インピーダンス調整用受動素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、グランド接続部に、インピーダンス調整用受動素子が接続されているので、インピーダンス調整用受動素子の設定により、各周波数帯のインピーダンス調整を行うことができる。特に、第１延在部の受動素子と２つのインピーダンス調整用受動素子との組み合わせによりπ型の整合回路を構成することにより、３共振化や４共振化の際にも調整がしやすくなる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明のアンテナ装置によれば、グランド誘起パターンが、第２延在部の近傍に配されて該第２延在部に沿って延在しているので、グランド誘起パターンと少なくとも第２延在部との間に浮遊容量が発生し、グランド面に効率的に高周波電流を流すことができる。また、グランド誘起パターンを基板本体とは別に外部の空いたスペースに独立して設置可能であると共に外部のグランドに接続可能であり、省スペースに対応して良好なアンテナ特性を得ることができる。

本発明に係るアンテナ装置の一実施形態において、アンテナ装置及び各浮遊容量を示す配線図である。 本実施形態において、アンテナ装置における共振周波数の対応エレメントを簡易的に説明するための配線図である。 本実施形態において、筐体内に収納したアンテナ装置を示す概略的な断面図である。 本実施形態において、アンテナ装置を示す展開した状態での平面図である。 本実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、正面図（ｃ）および底面図（ｄ）である。 本発明に係るアンテナ装置の実施例において、４共振化におけるＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を示すグラフである。 本発明に係るアンテナ装置の実施例において、９００ＭＨｚ帯、１７００ＭＨｚ帯、１８００ＭＨｚ帯及び２１００ＭＨｚ帯の放射パターンを示すグラフである。

以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。

本実施形態におけるアンテナ装置１は、図１から図４に示すように、全体が携帯機器等の筐体１０の内部に収納されており、絶縁性の基板本体２と、該基板本体２にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランド面ＧＮＤ１と第１受動素子Ｐ１及び第５受動素子Ｐ５が途中に接続された第１エレメント３と、基板本体２の近傍に配置され銅箔等の金属箔又は金属板で形成されグランドＧＮＤ２と接続されたグランド誘起パターン４とを備えている。

上記第１エレメント３は、グランド面ＧＮＤ１近傍の基端に給電点ＦＰが設けられていると共に給電点ＦＰからグランド面ＧＮＤ１から離間する方向に少なくとも先端側が延在した第１延在部Ｅ１と、該第１延在部Ｅ１の先端に基端が接続されグランド面ＧＮＤ１に沿った方向に延在していると共に第１受動素子Ｐ１より先端側に誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが接続された第２延在部Ｅ２とを有している。なお、「グランド面ＧＮＤ１に沿った方向」とは、より具体的には、対向するグランド面ＧＮＤ１の端辺に沿った方向を示している。

また、このアンテナ装置１は、基板本体２に銅箔等の金属箔でパターン形成され第１延在部Ｅ１に第２受動素子Ｐ２を介して基端が接続されていると共に第２延在部Ｅ２と反対方向に延在している第２エレメント５と、基板本体２に銅箔等の金属箔でパターン形成され第２延在部Ｅ２の基端側に、第３受動素子Ｐ３を介して接続され第２延在部Ｅ２に沿って延在した第３エレメント６と、基板本体２に銅箔等の金属箔でパターン形成され第１延在部Ｅ１の途中に先端が接続されていると共に基端が給電点ＦＰから離間した位置でグランド面ＧＮＤ１に接続されている一対のグランド接続部７とを備えている。

上記基板本体２は、少なくとも第１延在部Ｅ１の先端側と第２延在部Ｅ２とが形成されたアンテナ側基板２Ａと、該アンテナ側基板２Ａの下方に離間して設置され少なくとも第１延在部Ｅ１の基端側とグランド面ＧＮＤ１とが形成されたグランド側基板２Ｂとで構成されている。また、上記アンテナ側基板２Ａには、第２エレメント５及び第３エレメント６が形成されている。

アンテナ側基板２Ａとしては、例えば湾曲配置等、実装する筐体１０の配置条件にフレキシブルに対応可能なフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）等が採用される。
また、グランド側基板２Ｂは、例えば一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。また、このグランド側基板２Ｂは、グランド面ＧＮＤ１に高周波回路が設けられると共に、搭載される携帯機器等における他の回路等が設けられているメイン基板と兼用されている。
上記アンテナ側基板２Ａとグランド側基板２Ｂとの間には、絶縁性のスペーサ１１が配置されている。

上記第１延在部Ｅ１は、アンテナ側基板２Ａ側の基端とグランド側基板２Ｂ側の先端とを接続する接続配線部８を備えている。すなわち、第１延在部Ｅ１が、グランド側基板２Ｂ上に形成された基端部Ｅ１ａと、アンテナ側基板２Ａ上に形成された先端部Ｅ１ｂとを有し、先端部Ｅ１ｂが、グランド面ＧＮＤ１から離間する方向に延在している。
上記接続配線部８は、例えばＦＰＣで形成されている。

また、上記基端部Ｅ１ａは、Ｌ字状にパターン形成され、基端側がグランド面ＧＮＤ１に沿って延在してその途中に第５受動素子Ｐ５が接続されている。

上記第２エレメント５は、グランド誘起パターン４に沿って延在する第３延在部Ｅ３と、該第３延在部Ｅ３の途中からグランド面ＧＮＤ１側に向けて突出して第１延在部Ｅ１の先端部Ｅ１ｂに沿って延在する第４延在部Ｅ４とを有している。この第４延在部Ｅ４は、高周波電流の流れを制御するために設けられている。
上記第３エレメント６は、基端から幅広に延在する第５延在部Ｅ５と、該第５延在部Ｅ５から第２延在部Ｅ２に沿って第５延在部Ｅ５よりも細い幅で延在する第６延在部Ｅ６とを備えている。

上記グランド誘起パターン４は、第２延在部Ｅ２の近傍に配されて該第２延在部Ｅ２に沿って延在していると共に、第２エレメント５の近傍に配されて該第２エレメント５にも沿って延在している。すなわち、グランド誘起パターン４は、第２延在部Ｅ２及び第３延在部Ｅ３に沿って延在する直線的な帯状に形成されている。

このグランド誘起パターン４は、アンテナ側基板２Ａとグランド側基板２Ｂとの間であって第２延在部Ｅ２の近傍に設置されている。また、グランド誘起パターン４は、該筐体１０の内面に形成されている。すなわち、グランド誘起パターン４は、筐体１０の側壁部の内面に銅箔等の金属箔で直接パターン形成され、アンテナ側基板２Ａに対して表面を垂直に配して設けられている。このグランド誘起パターン４は、筐体１０に収納された他の部材（液晶パネル等）のグランドＧＮＤ２に接続されているが、グランド側基板２Ｂのグランド面ＧＮＤ１に接続しても構わない。なお、グランド誘起パターン４は、金属板やＦＰＣ等で形成しても構わない。この際、筐体１０等へのグランド誘起パターン４の設置は、ネジ止め等の他の固定手段を採用しても構わない。

上記一対のグランド接続部７には、それぞれインピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂが接続されている。これらのグランド接続部７は、第５受動素子Ｐ５の両側に先端が接続され、該第５受動素子Ｐ５と２つのインピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂとでπ型の整合回路を構成している。

上記給電点ＦＰは、同軸ケーブル等の給電手段を介して高周波回路（図示略）の給電点に接続される。この給電手段としては、同軸ケーブル、レセプタクル等のコネクタ、接点が板バネ形状を有する接続構造、接点がピンプローブ形状またはピン形状を有する接続構造、ハンダ付け用のランドを用いた接続構造等の種々の構造が採用可能である。
例えば、給電手段として同軸ケーブルを採用する場合、第１延在部Ｅ１（基端部Ｅ１ａ）のグランド面ＧＮＤ１基端側に同軸ケーブルのグランド線が接続されると共に、同軸ケーブルの芯線が給電点ＦＰに接続される。

上記アンテナ素子ＡＴは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図５に示すように、セラミックス等の誘電体１０１の表面にＡｇ等の導体パターン１０２が形成されたチップアンテナである。このアンテナ素子ＡＴは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン１０２等が互い異なる素子を選択しても構わないと共に、同じ素子を選択しても構わない。

このアンテナ素子ＡＴは、第２延在部Ｅ２の途中に接続され、第２延在部Ｅ２の延在方向に長辺を向けて設置されている。
なお、本実施形態のアンテナ素子ＡＴの寸法は、横幅：１０．５ｍｍ、奥行き：３．０ｍｍ、高さ：０．８ｍｍである。
上記各受動素子Ｐ１〜Ｐ５は、例えばインダクタ、コンデンサ又は抵抗又はジャンパ線が採用される。

本実施形態のアンテナ装置１は、第１エレメント３から第３エレメント６までの各エレメント及びグランド誘起パターン４が、隣接するエレメント同士間の浮遊容量と、グランド面ＧＮＤ１との間の浮遊容量と、グランド誘起パターン４との間の浮遊容量とをそれぞれ発生可能に、隣接するエレメント、グランド誘起パターン４及びグランド面ＧＮＤ１に対して間隔を空けて延在している。

すなわち、図１に示すように、アンテナ素子ＡＴとグランド面ＧＮＤ１との間の浮遊容量Ｃａと、第２延在部Ｅ２とグランド面ＧＮＤ１との間の浮遊容量Ｃｂと、アンテナ素子ＡＴとグランド誘起パターン４との間の浮遊容量Ｃｃと、第２延在部Ｅ２とグランド誘起パターン４との間の浮遊容量Ｃｄと、第６延在部Ｅ６と第２延在部Ｅ２との間の浮遊容量Ｃｅと、第１延在部Ｅ１と第２エレメント５との間の浮遊容量Ｃｆと、第３エレメント６とグランド面ＧＮＤ１との間の浮遊容量Ｃｇと、第５延在部Ｅ５と第２延在部Ｅ２との間の浮遊容量Ｃｈと、第２エレメント５とグランド誘起パターン４との間の浮遊容量Ｃｉと、第２エレメント５とグランド面ＧＮＤ１との間の浮遊容量Ｃｊとが発生可能である。

次に、本実施形態のアンテナ装置１における共振周波数について、図２及び図７を参照して説明する。

本実施形態のアンテナ装置１では、例えば図６に示すように、第１の共振周波数ｆ１，第２の共振周波数ｆ２、第３の共振周波数ｆ３及び第４の共振周波数ｆ４の４つに複共振化される。
上記第１の共振周波数ｆ１は、３つの共振周波数のうち低い周波数帯（例えば、９００ＭＨｚ帯）のものであり、アンテナ素子ＡＴと、第１エレメント３の長さと、第１受動素子Ｐ１と、第５受動素子Ｐ５と、各浮遊容量Ｃａ〜Ｃｆとで決定及び調整される。
また、第１の共振周波数ｆ１におけるインピーダンスは、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂと、各浮遊容量Ｃａ〜Ｃｄとで決定される。

さらに、第１の共振周波数ｆ１の最終的な調整は、第１受動素子Ｐ１を用いてフレキシブルに調整可能である。
したがって、第１の共振周波数ｆ１は、主に図２中の一点鎖線Ａ１で囲まれた部分で調整される。
このように、第１の共振周波数ｆ１については、アンテナ素子ＡＴと、第１エレメント３の長さと、第１受動素子Ｐ１及び第５受動素子Ｐ５と、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂと、上記各浮遊容量との設定により、共振周波数及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。

次に、上記第２の共振周波数ｆ２は、第１エレメント３及び第３エレメント６の長さと、グランド接続部７と、第３受動素子Ｐ３と、第５受動素子Ｐ５と、浮遊容量Ｃｄ、Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈとで決定及び調整される。
また、第２の共振周波数ｆ２におけるインピーダンスは、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂと、浮遊容量Ｃｄ、Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈとで決定される。
さらに、第２の共振周波数ｆ２の最終的な調整は、第３受動素子Ｐ３を用いてフレキシブルに調整可能である。

したがって、第２の共振周波数ｆ２は、主に図２中の破線Ａ２で囲まれた部分で調整される。
このように、第２の共振周波数ｆ２については、第１エレメント３及び第３エレメント６の長さと、第３受動素子Ｐ３及び第５受動素子Ｐ５と、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂと、上記浮遊容量Ｃｄ、Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈとの設定により、共振周波数及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。

次に、上記第３の共振周波数ｆ３は、第１エレメント３の長さと、第５受動素子Ｐ５と、各浮遊容量Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｆとで決定及び調整される。
また、第３の共振周波数ｆ３におけるインピーダンスは、第１受動素子Ｐ１と、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂと、各浮遊容量Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｆで決定される。
さらに、第３の共振周波数ｆ３の最終的な調整は、第５受動素子Ｐ５を用いてフレキシブルに調整可能である。

したがって、第３の共振周波数ｆ３は、主に図２中の二点鎖線Ａ３で囲まれた部分で調整される。
このように、第３の共振周波数ｆ３については、第１エレメント３の長さと、第１受動素子Ｐ１と、第５受動素子Ｐ５と、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂと、上記浮遊容量Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｆとの設定により、共振周波数及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。

次に、上記第４の共振周波数ｆ４は、第２エレメント５の長さと、第２受動素子Ｐ２と、第５受動素子Ｐ５と、各浮遊容量Ｃｆ、Ｃｉ，Ｃｊとで決定及び調整される。
また、第４の共振周波数ｆ４におけるインピーダンスは、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂと、各浮遊容量Ｃｆ、Ｃｉ，Ｃｊで決定される。
さらに、第４の共振周波数ｆ４の最終的な調整は、第２受動素子Ｐ２を用いてフレキシブルに調整可能である。

したがって、第４の共振周波数ｆ４は、主に図２中の点線Ａ４で囲まれた部分で調整される。
このように、第４の共振周波数ｆ４については、第２エレメント５の長さと、第２受動素子Ｐ２及び第５受動素子Ｐ５と、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂと、上記浮遊容量Ｃｆ、Ｃｉ，Ｃｊとの設定により、共振周波数及びインピーダンスをフレキシブルに調整可能である。
なお、第１〜第４の共振周波数ｆ１〜ｆ４の最終的なインピーダンス調整は、２つのインピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂを用いてフレキシブルに調整可能である。

次に、グランド誘起パターン４の効果について説明する。
近年の携帯機器の薄型化に伴い、種々の回路が設けられるメイン基板のグランド面ＧＮＤ１のサイズは小さくなっており、小さいグランド面ＧＮＤ１を有効に利用する必要がある。その際、開放端があるアンテナエレメントの場合、小さいグランド面ＧＮＤ１に高周波電流を流してしまうと、アンテナ性能が劣化するおそれがある。

本実施形態では、グランド誘起パターン４との浮遊容量が、アンテナ素子ＡＴ、第１エレメント３及び第２エレメント５との間で発生する。その中、アンテナ素子ＡＴ及び第２エレメント５については開放端が存在しているため、各所望の共振周波数に影響を与えている。また、第１エレメント３については、アンテナ素子ＡＴ及び第１受動素子Ｐ１が所望の共振周波数に対して、高インピーダンスになることが望ましいことから、第１エレメント３はグランド誘起パターン４との浮遊容量によりグランド誘起パターン４と結合して、低インピーダンスになって、グランド面ＧＮＤ１に効率的に高周波電流を流すことが可能となる。

さらに、グランド誘起パターン４の長さは、アンテナ占有領域の長手方向の長さ（すなわち、グランド誘起パターン４に沿った方向の第１エレメント３と第２エレメント５との合計長さ）よりも長いことが望ましく、所望の周波数に対する波長の４分の１波長以上が理想条件となる。
なお、第１エレメント３の長さ、各エレメント間との浮遊容量等により、フレキシブルに対応が可能なため、波長の４分の１以下の長さにおいても高周波電流を効率的に流すことが可能である。

このように本実施形態のアンテナ装置１では、グランド誘起パターン４が、第２延在部Ｅ２の近傍に配されて該第２延在部Ｅ２に沿って延在しているので、グランド誘起パターン４と少なくとも第２延在部Ｅ２との間に浮遊容量が発生し、第２延在部Ｅ２とグランド誘起パターン４とが結合して、第２延在部Ｅ２を低インピーダンス化することで、グランド面ＧＮＤ１に効率的に高周波電流を流すことができる。また、基板本体２におけるアンテナ占有領域のスペースが小さい場合であったり、基板本体２のグランド面ＧＮＤ１が小さい場合でも、グランド誘起パターン４を基板本体２とは別に外部の空いたスペースに独立して設置可能であると共に外部のグランドＧＮＤ２に接続可能であり、良好なアンテナ特性を得ることができる。

さらに、第２延在部Ｅ２が、グランド面ＧＮＤ１との間の浮遊容量を発生可能にグランド面ＧＮＤ１に対して間隔を空けて延在していると共に、グランド誘起パターン４が第２延在部Ｅ２との間の浮遊容量を発生可能に第２延在部Ｅ２に対して間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子ＡＴと各浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。また、アンテナ素子ＡＴおよび受動素子の選択（定数変更等）によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、一つのアンテナ装置で各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。

さらに、基板本体２の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子ＡＴの選択によっても、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。
また、第２エレメント５が、グランド面ＧＮＤ１との間の浮遊容量を発生可能にグランド面ＧＮＤ１に対して間隔を空けて延在しているので、第２受動素子Ｐ２と各浮遊容量とを効果的に利用することで、さらに別の共振周波数で複共振化させることができる。

また、グランド誘起パターン４が、第２エレメント５の近傍に配されて該第２エレメント５にも沿って延在しているので、グランド誘起パターン４と第２エレメント５との間にも浮遊容量が発生し、該浮遊容量により共振周波数の調整を行うことができる。
また、基板本体２が、アンテナ側基板２Ａとグランド側基板２Ｂとで構成されて接続配線部８で電気的に接続されているので、１枚の基板本体２の場合に比べて設置自由度が高くなる。また、グランド誘起パターン４が、アンテナ側基板２Ａとグランド側基板２Ｂとの間であって第２延在部Ｅ２の近傍に設置されているので、グランド誘起パターン４と第２延在部Ｅ２等との間の浮遊容量を効果的に発生させることができると共に、省スペース化に対応することができる。

さらに、アンテナ側基板２Ａとグランド側基板２Ｂとの間に絶縁性のスペーサ１１が配置されているので、スペーサ１１によりアンテナ側基板２Ａとグランド側基板２Ｂとの間隔を安定に保持できると共に高誘電材料のスペーサ１１を採用することで第１エレメント３等を小型化することができる。また、ゴム製等の弾性材料のスペーサ１１を採用することで、基板本体２への衝撃や振動を吸収することができる。

また、全体が筐体１０の内部に収納されており、グランド誘起パターン４が、該筐体１０の内面に形成されているので、筐体１０を利用してグランド誘起パターン４を設置でき、グランド誘起パターン４を支持する部材を別途設ける必要が無いため、部材コストの低減が可能であると共に省スペース化に対応することができる。
また、グランド接続部７に、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂが接続されているので、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂの設定により、各周波数帯のインピーダンス調整を行うことができる。特に、第１延在部Ｅ１の第５受動素子Ｐ５と２つのインピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ，Ｐ４ｂとの組み合わせによりπ型の整合回路を構成することにより、３共振化や４共振化の際にも調整がしやすくなる。

次に、本実施形態のアンテナ装置に基づいて作製した実施例において、各共振周波数での４共振化におけるＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）と放射パターンとについて測定した結果を、図６及び図７を参照して説明する。

なお、各受動素子は、第１受動素子Ｐ１：５．６ｎＨのインダクタと、第５受動素子Ｐ５：ジャンパ線（Ｒ＝０Ω）と、第２受動素子Ｐ２：４．７ｎＨのインダクタと、第３受動素子Ｐ３：１．８ｎＨのインダクタと、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ａ：５．６ｎＨのインダクタ（なお、インピーダンス調整用受動素子Ｐ４ｂは未実装）とを使用した。
この結果、本発明の実施例では、第１の共振周波数ｆ１から第４の共振周波数ｆ４までの各共振周波数で、図６に示すように、良好なＶＳＷＲ特性が得られている。

また、放射パターンの測定については、第１延在部Ｅ１の延在方向であってグランド面ＧＮＤ１に向かう方向をＸ方向とし、第２延在部Ｅ２の延在方向（アンテナ素子ＡＴの延在方向）をＹ方向とし、基板本体２の表面に対する垂直方向をＺ方向とした。この際のＹＺ面に対する垂直偏波，水平偏波および電力利得を測定した。
図７は、９００ＭＨｚ帯域の第１の共振周波数ｆ１と、１７００ＭＨｚ帯域の第２の共振周波数ｆ２と、１８００ＭＨｚ帯域の第３の共振周波数ｆ３と、２１００ＭＨｚ帯域の第４の共振周波数ｆ４とにおける放射パターン（ＹＺ面）である。

９００ＭＨｚ帯域の第１の共振周波数ｆ１では、平均電力利得が−１．７ｄＢｉであると共に、このＶＳＷＲは２．００（共振周波数：８８０．６ＭＨｚ）であった。また、１７００ＭＨｚ帯域の第２の共振周波数ｆ２では、平均電力利得が−８．９ｄＢｉであると共に、このＶＳＷＲは１．０５（共振周波数：１７１１．９ＭＨｚ）であった。また、１８００ＭＨｚ帯域の第３の共振周波数ｆ３では、平均電力利得が−６．５ｄＢｉであると共に、このＶＳＷＲは１．４２（共振周波数：１８５５．６ＭＨｚ）であった。さらに、２１００ＭＨｚ帯域の第４の共振周波数ｆ４では、平均電力利得が−５．８ｄＢｉであると共に、このＶＳＷＲは１．５９（共振周波数：２１０９．０ＭＨｚ）であった。

なお、本発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。

例えば、上記実施形態では、第１エレメントにアンテナ素子を設けたが、第２エレメントや第３エレメントにもアンテナ素子を設けても構わない。この場合、アンテナ素子により、エレメントの長さを短縮することができ、アンテナ占有面積が狭い場合などに好適である。

また、アンテナ素子を利用した一番低い周波数帯以外のアンテナエレメント（第１エレメント以外のエレメント）については、使用する周波数帯をフレキシブルに変更、入れ替え可能である。
さらに、上記実施形態においては、４共振化を実現しているが、３共振化や２共振化としても構わない。例えば、第３エレメントを設けずに、又は第３受動素子を接続せずに、第１エレメント及び第２エレメントだけによる３共振化としても構わない。

１…アンテナ装置、２…基板本体、２Ａ…アンテナ側基板、２Ｂ…グランド側基板、３…第１エレメント、４…グランド誘起パターン、５…第２エレメント、６…第３エレメント、７…グランド接続部、８…接続配線部、１０…筐体、１１…スペーサ、ＡＴ…アンテナ素子、Ｅ１…第１延在部、Ｅ２…第２延在部、Ｅ３…第３延在部、Ｅ４…第４延在部、Ｅ５…第５延在部、Ｅ６…第６延在部、ＧＮＤ１…グランド面、ＧＮＤ２…グランド、Ｐ１，Ｐ５…第１受動素子、Ｐ２…第２受動素子、Ｐ３…第３受動素子、Ｐ４ａ，Ｐ４ｂ…インピーダンス調整用受動素子、Ｐ５…第５受動素子、ＦＰ…給電点

Claims (7)

1. 絶縁性の基板本体と、
   該基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面と第１受動素子が途中に接続された第１エレメントと、
   前記基板本体の近傍に配置され金属箔又は金属板で形成されグランドと接続されたグランド誘起パターンとを備え、
   前記第１エレメントが、前記グランド面近傍の基端に給電点が設けられていると共に前記給電点から前記グランド面から離間する方向に少なくとも先端側が延在した第１延在部と、
   該第１延在部の先端に基端が接続され前記グランド面に沿った方向に延在していると共に前記第１受動素子より先端側に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続された第２延在部とを有し、
   前記グランド誘起パターンが、前記第２延在部の近傍に配されて該第２延在部に沿って延在していると共に前記基板本体とは別に前記基板本体の外部に設置されていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記基板本体に金属箔でパターン形成され前記第１延在部に第２受動素子を介して基端が接続されていると共に前記第２延在部と反対方向に延在している第２エレメントを備え、
   前記グランド誘起パターンが、前記第２エレメントの近傍に配されて該第２エレメントにも沿って延在していることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１又は２に記載のアンテナ装置において、
   前記基板本体が、少なくとも前記第１延在部の先端側と前記第２延在部とが形成されたアンテナ側基板と、
   該アンテナ側基板の下方に離間して設置され少なくとも前記第１延在部の基端側と前記グランド面とが形成されたグランド側基板とで構成され、
   前記第１延在部が、前記アンテナ側基板側の基端と前記グランド側基板側の先端とを接続する接続配線部を備え、
   前記グランド誘起パターンが、前記アンテナ側基板と前記グランド側基板との間に設置されていることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項３に記載のアンテナ装置において、
   前記アンテナ側基板と前記グランド側基板との間に絶縁性のスペーサが配置されていることを特徴とするアンテナ装置。
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において、
   全体が筐体の内部に収納されており、
   前記グランド誘起パターンが、該筐体の内面に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記基板本体に金属箔でパターン形成され前記第２延在部の基端側に第３受動素子を介して接続され前記第２延在部に沿って延在した第３エレメントを備えていることを特徴とするアンテナ装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記基板本体に金属箔でパターン形成され前記第１延在部の途中に先端が接続されていると共に基端が前記給電点から離間した位置で前記グランド面に接続されているグランド接続部を備え、
   該グランド接続部に、インピーダンス調整用受動素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。