JP5885011B1 - アンテナ装置及び通信機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ＭＩＭＯアンテナとして動作を可能としながらも、アンテナサイズの小型化が図れるアンテナ装置及び通信機器を提供する。【解決手段】第１の直線に沿って配置され、所定の長さを有し、所定の長さの中心付近に第１給電点１１を有し、電気的に半波長ダイポールアンテナとして動作する第１アンテナ１０と、第１の直線に対して略平行であり、かつ所定の距離離れた第２の直線に沿って配置され、所定の長さと略同一の長さを有し、所定の長さの中心付近に第２給電点１３を有する第２アンテナ１２と、を備え、第２アンテナ１２は、第２給電点１３付近に折り返し構造を有する放射スタブ素子１４を有し、放射スタブ素子１４は、電気的に略２分の１波長であり、第２アンテナ１２の放射スタブ素子１４の少なくとも一部を、第１の直線に対して、略垂直な方向に沿って配置する。【選択図】図１

Description

本発明は、ＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）を用いたアンテナ装置及び該アンテナ装置を備えた通信機器に関する。

スマートフォン等の携帯無線端末には、２つ以上のアンテナ素子を同時に動作させることができるＭＩＭＯが必要である。周知の如くＭＩＭＯとは、２つ以上のアンテナ素子を組み合わせてデータ送受信の帯域を広げる技術である。

ＭＩＭＯを用いた従来技術として、例えば特許文献１記載されたＭＩＭＯ伝送路構成装置や、特許文献２に記載された指向性アンテナがある。特許文献１に記載されたＭＩＭＯ伝送路構成装置は、第１の２偏波アンテナ及び第２の２偏波アンテナと、第１及び第２の入力信号を入力し、第１及び第２の入力信号から第１及び第２の偏波アンテナに給電するＲＦ信号を生成するアンテナ給電手段と、を具備し、第１の入力信号が第１の偏波状態で第１の２偏波アンテナより送信され、第２の入力信号が第１の偏波状態と直交する第２の偏波状態で第１の２偏波アンテナより送信され、第１の入力信号が１８０度移相された後、第２の偏波状態で第２の２偏波アンテナより送信され、第２の入力信号が第１の偏波状態で第２の２偏波アンテナより送信されるようにしたものである。

特許文献２に記載された指向性アンテナは、ダイポールアンテナを基本素子とし、その外延に金属又はメタライズドプラスチック導体からなる少なくとも一対の１／２波長線状アンテナ単位素子をそれぞれ１／４波長の同調スタブを介して直線状に配置してコリニアアンテナを構成し、該コリニアアンテナを金属又はメタライズドプラスチックからなる反射板の面上に、１／２波長以下の距離をおいて少なくとも１系列配置したものである。

特開２００９−２２５０１３号公報 特開平７−２７３５４１号公報

ところで、ＭＩＭＯを用いたアンテナ装置を携帯無線端末に実装するには、アンテナ装置そのものの形状を小型化する必要がある。また、ＭＩＭＯを用いたアンテナ装置は、２つのアンテナ素子の間が低相関であることも必要である。これまでの技術では、低相関なＭＩＭＯのアンテナ装置を実現するために、２つのアンテナ素子を離間して配置するか、或いは２つのアンテナ素子を直交配置するようにしている。しかしながら、いずれの方法もアンテナ素子全体のサイズが大きくなってしまう課題がある。特に、２つのアンテナ素子を直交配置した場合、到来電波の方向や携帯無線端末の傾きに依ることなく低相関で安定した受信が可能になる反面、半波長の長さと高さが必要となるため、小型の携帯無線端末に実装するには困難が伴う。

図１８は、２つのアンテナ素子を直交配置したアンテナ装置１００の概略構成を示す図である。同図において、アンテナ装置１００は、２つの半波長ダイポールアンテナ（アンテナ素子）１０１，１０２が、それぞれの給電点１０３，１０４の近傍で直交配置されたものである。半波長ダイポールアンテナ１０１は、給電点１０３から一方の端までの長さＬ１と、給電点１０３から他方の端までの長さＬ２が、それぞれ略λ／４となっている。半波長ダイポールアンテナ１０２も同様に、給電点１０４から一方の端までの長さＬ１と、給電点１０４から他方の端までの長さＬ２が、それぞれ略λ／４となっている。このアンテナ装置１００のサイズは、半波長ダイポールアンテナ１０１の長さと半波長ダイポールアンテナ１０２の長さを掛けたλ／２×λ／２となる。

図１９は、３エレメントのコリニアアレイアンテナ１２０の概略構成を示す図である。同図において、コリニアアレイアンテナ１２０は、アンテナ素子１２１と、アンテナ素子１２１の中央部に設けられた給電点１２２と、アンテナ素子１２１において、給電点１２２の両側で、かつ給電点１２２の近傍に、略λ／２の長さの折り返し構造の放射スタブ素子１２３，１２４と、を有している。コリニアアレイアンテナ１２０は、アンテナ素子１２１の一方の端から放射スタブ素子１２３までが第１エレメント、放射スタブ素子１２３から放射スタブ素子１２４までが第２エレメント、放射スタブ素子１２４からアンテナ素子１２１の他方の端までが第３エレメントとなる３エレメント構成となっている。

アンテナ素子１２１において、給電点１２２より一方の端までの長さＬ１と、給電点１２２より他方の端までの長さＬ２が、それぞれ「略λ／２」となっている。放射スタブ素子１２３，１２４のアンテナ素子１２１からの長さＬＳは「λ／４」となる。この場合、放射スタブ素子１２３，１２４は、それぞれ折り返し構造を採るため、放射スタブ素子１２３，１２４それぞれの全長はＬＳ（λ／４）の２倍の２ＬＳ（λ／２）となる。但し、放射スタブ素子１２３には、アンテナ素子１２１方向と平行な部分１２３_１があり、放射スタブ素子１２４には、アンテナ素子１２１方向と平行な部分１２４_１があるので、放射スタブ素子１２３，１２４それぞれの全長は略２ＬＳ（略λ／２）となる。放射スタブ素子１２３，１２４は位相を調整して、第１エレメント〜第３エレメントからの放射が同一方向で同位相になるようにする。

このコリニアアレイアンテナ１２０のサイズは、アンテナ素子１２１の全長Ｌ１＋Ｌ２（λ）と、放射スタブ素子１２３（又は放射スタブ素子１２４）のアンテナ素子１２１からの長さＬＳ（λ／４）を掛けた「λ×λ／４」となる。

なお、コリニアアレイアンテナ１２０でＭＩＭＯアンテナを実現するには、このコリニアアレイアンテナ１２０が２つ必要となり、これらを直交に配置したときのアンテナサイズは「λ×λ」となる。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、ＭＩＭＯアンテナとして動作を可能としながらも、アンテナサイズの小型化が図れるアンテナ装置及び通信機器を提供することを目的とする。

本発明のアンテナ装置は、第１の直線に沿って配置され、所定の長さを有し、前記所定の長さの中心付近に第１給電点を有し、電気的に半波長ダイポールアンテナとして動作する第１アンテナと、前記第１の直線に対して略平行であり、かつ所定の距離離れた第２の直線に沿って配置され、前記所定の長さと略同一の長さを有し、前記所定の長さの中心付近に第２給電点を有する第２アンテナと、を少なくとも備え、前記第２アンテナは、前記第２給電点付近に折り返し構造を有する放射スタブ素子を有し、前記第２アンテナの前記放射スタブ素子は、電気的に略２分の１波長であり、前記第２アンテナの前記放射スタブ素子の少なくとも一部は、前記第１の直線に対して、略垂直な方向に沿って配置されている。

上記構成によれば、第１アンテナと第２アンテナによる２つの偏波が直交した指向性パターンが得られるとともに、低相関が得られる。また、アンテナサイズは、第１アンテナ（又は第２アンテナ）の長さと放射スタブ素子の略４分の１波長の長さ（折り返しの長さは略２分の１波長の長さである）を掛けた値となり、「略λ／２×λ／４」となる。このアンテナサイズは、図１８で示したアンテナ装置１００のアンテナサイズ「λ／２×λ／２」や、図１９で示したコリニアアレイアンテナ１２０のアンテナサイズ「λ×λ／４」よりも小さくなる。

上記構成において、前記第１給電点と、前記第２給電点は、前記第１の直線及び前記第２の直線に略直交する直線に沿って配置されている。

上記構成によれば、第１アンテナの端部と第２アンテナの端部が揃うので、アンテナサイズの小型化が図れる。

上記構成において、前記放射スタブ素子は、前記第２アンテナにおいて、前記第２給電点から４分の１波長未満の位置に配置された。

上記構成によれば、放射スタブ素子の作用が高まり、アンテナ効率の向上が図れる。

上記構成において、前記放射スタブ素子は、前記第２アンテナにおいて、前記第２給電点から８分の１波長未満の位置に配置された。

上記構成によれば、放射スタブ素子の作用が高まり、アンテナ効率の向上が図れる。

上記構成において、前記所定の距離は、４分の１波長未満である。

上記構成によれば、アンテナ効率を結合によって大きく低減させることなく、アンテナサイズの小型化が図れる。

上記構成において、前記第１の直線に対して略平行であり、かつ所定の距離離れた第３の直線に沿って配置され、前記所定の長さと略同一の長さを有し、前記所定の長さの中心付近に第３給電点を有する第３アンテナ、を更に備え、前記第３アンテナは、前記第３給電点付近に折り返し構造を有する放射スタブ素子を有し、前記第３アンテナの前記放射スタブ素子は、電気的に略２分の１波長であり、前記第３アンテナの前記放射スタブ素子の少なくとも一部は、前記第１の直線に対して、略垂直な方向に沿って配置されている。

上記構成によれば、第１アンテナ〜第３アンテナによる３つの偏波が直交した指向性パターンが得られるとともに、低相関が得られる。また、アンテナサイズの小型化が図れる。

上記構成において、前記第１給電点と、前記第３給電点は、前記第１の直線及び前記第３の直線に略直交する直線に沿って配置されている。

上記構成によれば、第１アンテナの端部と第３アンテナの端部が揃うので、アンテナサイズの小型化が図れる。

上記構成において、前記第２アンテナの前記放射スタブ素子の、前記第１の直線に対して、略垂直な一部と、前記第３アンテナの前記放射スタブ素子の、前記第１の直線に対して、略垂直な一部とは、互いに交差する関係にある。

上記構成によれば、第１アンテナ〜第３アンテナによる３つの偏波が得られるとともに、低相関が得られる。

上記構成において、前記第２アンテナの前記放射スタブ素子の、前記第１の直線に対して、略垂直な一部と、前記第３アンテナの前記放射スタブ素子の、前記第１の直線に対して、略垂直な一部とは、互いに略直交する関係にある。

上記構成によれば、第１アンテナ〜第３アンテナによる３つの偏波が直交した指向性パターンが得られるとともに、低相関が得られる。

本発明の通信機器は、筐体を備え、前記筐体の内部に、上記アンテナ装置が収容された通信機器であって、前記筐体の内部には、略直方体の空間があり、前記略直方体の前記空間において２番目に短い辺の方向に沿って、前記第２アンテナの前記放射スタブ素子の前記第１の直線に対して略垂直な一部を配置する。

上記構成によれば、アンテナサイズの小型化に伴い、通信機器本体の小型化が図れる。

本発明の通信機器は、筐体を備え、前記筐体の内部に、上記アンテナ装置が収容された通信機器であって、前記筐体の外側は、略直方体の形状であり、前記略直方体の前記形状において、１番目に短い辺の方向に沿って、前記第２アンテナの前記放射スタブ素子の前記第１の直線に対して略垂直な一部を配置する。

上記構成によれば、アンテナサイズの小型化に伴い、通信機器本体の小型化が図れる。

本発明によれば、ＭＩＭＯアンテナとして動作を可能としながらも、アンテナサイズの小型化が図れる。

本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す図 本実施の形態に係るアンテナ装置と従来のアンテナ装置及びコリニアアレイアンテナのサイズ等を比較した結果を示す図 本実施の形態に係るアンテナ装置の解析モデルを示す図 本実施の形態に係るアンテナ装置の解析モデルにおけるインピーダンス特性を示す図 本実施の形態に係るアンテナ装置の解析モデルにおける放射特性を示す図 本実施の形態に係るアンテナ装置の解析モデルにおけるアイソレーション特性を示す図 本実施の形態に係るアンテナ装置と従来のアンテナ装置及びコリニアアレイアンテナそれぞれの電流分布を示す図 本実施の形態に係るアンテナ装置を携帯無線端末に実装した例を示す斜視図 本実施の形態に係るアンテナ装置を腕装着無線端末に実装した例を示す斜視図 本実施の形態に係るアンテナ装置の変形例〔１〕の概略構成を示す図 図１０の変形例〔１〕の電流分布を示す図 本実施の形態に係るアンテナ装置の変形例〔２〕の概略構成を示す図 本実施の形態に係るアンテナ装置の変形例〔３〕の概略構成を示す図 本実施の形態に係るアンテナ装置の変形例〔４〕の概略構成を示す図 本実施の形態に係るアンテナ装置の実装例〔１〕を示す斜視図 本実施の形態に係るアンテナ装置の実装例〔２〕を示す斜視図 本実施の形態に係るアンテナ装置の実装例〔３〕を示す斜視図 ２つのアンテナ素子を直交配置したアンテナ装置の概略構成を示す図 ３エレメントのコリニアアレイアンテナの概略構成を示す図

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置１の概略構成を示す図である。同図において、本実施の形態に係るアンテナ装置１は、第１アンテナ１０と、第１アンテナ１０の中心付近に設けられた第１給電点１１と、第２アンテナ１２と、第２アンテナ１２の中心付近に設けられた第２給電点１３と、第２アンテナ１２の第２給電点１３付近に設けられた放射スタブ素子１４と、を備える。第１アンテナ１０は、不図示の第１の直線に沿って配置され、所定の長さを有し、電気的に半波長ダイポールアンテナとして動作する。第１アンテナ１０の第１給電点１１から一方の端までの長さＬ１と、第１アンテナ１０の第１給電点１１から他方の端までの長さＬ２は、いずれも略λ／４の長さとなっている。

第２アンテナ１２は、上記した不図示の第１の直線に対して略平行であり、かつ所定の距離Ｄ離れた不図示の第２の直線に沿って配置される。第２の直線と第１の直線は略平行であるので、第２アンテナ１２は第１アンテナ１０と略平行となる。第１アンテナ１０から第２アンテナ１２までの距離Ｄは、例えば「λ／４」未満である。

第１アンテナ１０の中心付近に設けられた第１給電点１１と、第２アンテナ１２の中心付近に設けられた第２給電点１３は、不図示の第１の直線及び第２の直線に略直交する直線（不図示）に沿って配置される。第１給電点１１は、第１アンテナ１０の中心付近に設けられ、第２給電点１３は、第２アンテナ１２の中心付近に設けられるので、第１給電点１１と第２給電点１３の位置を合わせることで、第１アンテナ１０の端部と第２アンテナ１２の端部とが揃うことになる。第１アンテナ１０の端部と第２アンテナ１２の端部を揃えることで、本実施の形態に係るアンテナ装置１のサイズ、即ちアンテナサイズの小型化が図れる。

第２アンテナ１２の第２給電点１３の付近に設けられた放射スタブ素子１４は、折り返し構造を有し、電気的に略２分の１波長の長さを有する。放射スタブ素子１４は、その一部１４ａ，１４ｂが、上記した不図示の第１の直線に対して略垂直な方向に沿って配置される。なお、放射スタブ素子１４の一部１４ｃの長さ（即ち、放射スタブ素子１４の幅方向の部分の長さΔＬＳ）は、放射スタブ素子１４の一部１４ａ，１４ｂよりも短く形成される。放射スタブ素子１４を第２給電点１３の近くに配置することで、放射スタブ素子１４の作用が高まり、アンテナ効率の向上が図れる。例えば、第２給電点１３から「λ／４」未満の位置又は第２給電点１３から「λ／８」未満の位置に配置するのが望ましい。放射スタブ素子１４の第２アンテナ１２からの長さＬＳは「略λ／４」である。したがって、本実施の形態に係るアンテナ装置１のアンテナサイズは、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２との間の距離Ｄを無視すると、「λ／２×λ／４」となる。このアンテナサイズは、前述した図１８で示したアンテナ装置１００のアンテナサイズ「λ／２×λ／２」や、図１９で示したコリニアアレイアンテナ１２０を直交に配置したＭＩＭＯアンテナとしたときのアンテナサイズ「λ×λ」よりも小さくなる。

図２は、本実施の形態に係るアンテナ装置１と、図１８で示したアンテナ装置１００及び図１９で示したコリニアアレイアンテナ１２０を比較した結果を示す図である。同図に示すように、本実施の形態に係るアンテナ装置１は、アンテナサイズが「λ／２×λ／４」となり、直交偏波のＭＩＭＯアンテナとして動作する。図１８で示したアンテナ装置１００は、サイズが「λ／２×λ／２」となり、直交偏波のＭＩＭＯアンテナとして動作する。図１９で示したコリニアアレイアンテナ１２０は、サイズが「λ×λ／４」となり、直交偏波のＭＩＭＯアンテナとしては動作しない。なお、コリニアアレイアンテナ１２０でＭＩＭＯアンテナを実現するには、このコリニアアレイアンテナ１２０が２つ必要となり、そのときのアンテナサイズは「λ×λ」となる。このように、アンテナサイズは、本実施の形態に係るアンテナ装置１が最も小さくなる。

次に、本実施の形態に係るアンテナ装置１の特性を、解析モデルを用いて説明する。図３は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の解析モデルを示す図である。同図に示す解析モデルでは、共振周波数を２．０ＧＨｚ、解析周波数を１．８ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚとしている。また、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２のそれぞれの素子径を０．５ｍｍ、材質をＰＥＤ（Perfect Electric Conductor）とする。また、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２のそれぞれの長さは「λ／２」で略７．５ｃｍである。第１アンテナ１０と第２アンテナ１２の間の距離Ｄは「λ／３２」で略５ｍｍである。また、第２アンテナ１２の第２給電点１３の近傍に設けられた放射スタブ素子１４の一部１４ｃ（即ち、放射スタブ素子１４の幅）は１．５ｍｍである。放射スタブ素子１４を有する第２アンテナ１２では、第２給電点１３から放射スタブ素子１４側の部分に流れる高周波電流Ｉの向きが、放射スタブ素子１４を有していない第１アンテナ１０に流れる高周波電流Ｉの向きと反対になる。

図４は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の解析モデルにおけるインピーダンス特性を示す図である。同図において、横軸は周波数［ＧＨｚ］、縦軸はＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）である。同図において実線で示す曲線Ｃ１は、第１アンテナ１０のインピーダンス特性であり、鎖線で示す曲線Ｃ２は第２アンテナ１２のインピーダンス特性である。同図から分かるように、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２は、ともに２．０ＧＨｚでのＶＳＷＲが約２．４と小さく、２．０ＧＨｚ帯の周波数で動作している。

図５は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の解析モデルにおける２．０ＧＨｚにおける放射特性を示す図である。同図において、第１アンテナ１０及び第２アンテナ１２の放射パターンをＺＸ面、ＺＹ面及びＸＹ面で示している。同図において鎖線で示す放射パターンは垂直偏波成分Ｅ_θであり、実線で示す放射パターンは水平偏波成分Ｅ_φである。同図から分かるように、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２の偏波が直交した指向性特性が得られている。

図６は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の解析モデルにおけるアイソレーション特性を示す図である。周知の如くアイソレーションとは、アンテナ素子間で一方から他方への信号の漏れの程度を示す量であり、アンテナ素子への入力信号と、漏洩信号の電力の比（ｄＢ）で示される。同図において、横軸は放射スタブ素子１４の長さＬＳであり、縦軸はアイソレーションを示すＳパラメータＳ２１（ｄＢ）である。同図は、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２との間の距離Ｄを、λ／３２＝５ｍｍ、λ／１６＝１０ｍｍ、λ／８＝２０ｍｍとしたときのアイソレーション特性を示している。同図から分かるように、放射スタブ素子１４の長さＬＳがλ／４のときにアイソレーションが最も改善し、−３０ｄＢ以下となる。また、λ／８＜ＬＳ＜３λ／８でも−１０ｄＢ程度のアイソレーションが確保できている。即ち、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２との間の相関を低くできている。さらに、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２との間の距離Ｄを「λ／３２＝５ｍｍ」に近づけてもアイソレーションを確保できている。

図７は、本実施の形態に係るアンテナ装置１と従来のアンテナ装置１００（図１８参照）及びコリニアアレイアンテナ１２０（図１９参照）それぞれの電流分布を示す図である。この場合、同図の（ａ）は本実施の形態に係るアンテナ装置１における電流分布を示し、同図の（ｂ）はアンテナ装置１００における電流分布を示し、同図の（ｃ）はコリニアアレイアンテナ１２０の電流分布を示す。なお、図１８では、２つの半波長ダイポールアンテナ１０１，１０２が重なる形で直交配置されているが、図７の（ｂ）ではこれを重ねることなく直交配置して表現している。２つの半波長ダイポールアンテナ１０１，１０２を重ね合わしても重ね合わせなくても電流分布に違いはない。

図７の（ａ）に示すように、第２アンテナ１２では、第２給電点１３から放射スタブ素子１４側の部分（図面に向かって右側部分）に流れる電流の向きと、第２給電点１３から放射スタブ素子１４が無い側の部分（図面に向かって左側部分）に流れる電流の向きが逆になっており、互いに相殺している。このことにより、第２アンテナ１２では放射スタブ素子１４に流れる下向きの電流が放射に支配的となり、図５のように第１アンテナ１０と第２アンテナ１２の偏波が直交した指向性特性を形成している。また、第１アンテナ１０の第１給電点１１から図面に向かって右側の部分を流れる電流の向きと、第２アンテナ１２の第２給電点１３から図面に向かって右側の部分を流れる電流の向きも逆になっており、互いに相殺している。第１アンテナ１０の第１給電点１１から図面に向かって右側の部分を流れる電流と、第２アンテナ１２の第２給電点１３から図面に向かって右側の部分を流れる電流が相殺されることで、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２が結合し難くなる。即ち、アイソレーションが保たれる。

図８は、本実施の形態に係るアンテナ装置１を携帯無線端末３０に実装した例を示す斜視図である。また、図９は、本実施の形態に係るアンテナ装置１を腕装着無線端末４０に実装した例を示す斜視図である。携帯無線端末３０と腕装着無線端末４０は、共に通信機器である。図８において、携帯無線端末３０の筐体３１の外側は、略直方体の形状である。また、筐体３１の内部には略直方体の空間がある。また、筐体３１の前面側上部にはスピーカ３２が設けられており、筐体３１の略前面には操作・表示部３３が設けられている。ここで、筐体３１の３つの辺のうち、最も短い辺３１ａを１番目に短い辺、次に短い辺３１ｂを２番目に短い辺、その次に短い辺３１ｃを３番目に短い辺と呼ぶ。第１アンテナ１０は、筐体３１の２番目に短い辺の方向に仮想的に配置される第１の直線（不図示）に沿って配置される。第２アンテナ１２は、放射スタブ素子１４の第１の直線（不図示）に対して略垂直な一部が筐体３１の１番目に短い辺の方向に沿うように配置される。

一方、図９において、腕装着無線端末４０の筐体４１の外側は、バンド４２を除いて略直方体の形状となる。また、筐体４１の内部には略直方体の空間がある。また、筐体４１の略前面には操作・表示部４３が設けられている。ここで、筐体４１の３つの辺のうち、最も短い辺４１ａを１番目に短い辺、次に短い辺４１ｂを２番目に短い辺、その次に短い辺４１ｃを３番目に短い辺と呼ぶ。第１アンテナ１０は、筐体４１の３番目に短い辺（即ち、最も長い辺）の方向に、仮想的に配置される第１の直線（不図示）に沿って配置される。第２アンテナ１２は、放射スタブ素子１４の第１の直線（不図示）に対して略垂直な一部が筐体４１の１番目に短い辺の方向に沿うように配置される。

携帯無線端末３０と腕装着無線端末４０は、本実施の形態に係るアンテナ装置１を用いたことで、端末本体の小型化が図れる。

なお、第２アンテナ１２の筐体３１（又は筐体４１）への配置を、放射スタブ素子１４の第１の直線（不図示）に対して略垂直な一部が筐体３１（又は筐体４１）の１番目に短い辺の方向に沿うようにしたが、直角方向に向けて配置することも可能である。この場合、第１アンテナ１０は、筐体３１（又は筐体４１）の１番目に短い辺の方向に仮想的に配置される第１の直線（不図示）に沿って配置される。第２アンテナ１２は、放射スタブ素子１４の第１の直線（不図示）に対して略垂直な一部が筐体３１（又は筐体４１）の２番目に短い辺の方向に沿うように配置される。

また、携帯無線端末３０の筐体３１や腕装着無線端末４０の筐体４１の形状は、厳密に直方体である必要はなく、直交する３辺を有するものであれば、どのような形状であっても構わない。それは筐体３１（又は筐体４１）の内部形状でも同様である。

また、アンテナ装置１の実装は携帯無線端末３０や腕装着無線端末４０に限定されず、例えばエアコン、冷蔵庫、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）等の据え置き型の機器にも勿論可能である。

このように、本実施の形態に係るアンテナ装置１によれば、第１の直線に沿って配置され、所定の長さを有し、所定の長さの中心付近に第１給電点１１を有し、電気的に半波長ダイポールアンテナとして動作する第１アンテナ１０と、第１の直線に対して略平行であり、かつ所定の距離離れた第２の直線に沿って配置され、所定の長さと略同一の長さを有し、所定の長さの中心付近に第２給電点１３を有する第２アンテナ１２と、を備え、第２アンテナ１２は、第２給電点１３付近に折り返し構造を有する放射スタブ素子１４を有し、放射スタブ素子１４は、電気的に略２分の１波長であり、第２アンテナ１２の放射スタブ素子１４の少なくとも一部を、第１の直線に対して、略垂直な方向に沿って配置したので、ＭＩＭＯアンテナとして動作を可能としながらも、アンテナサイズの小型化が図れる。

また、本実施の形態に係るアンテナ装置１によれば、第１アンテナ１０の第１給電点１１と、第２アンテナ１２の第２給電点１３を、第１の直線及び第２の直線に略直交する直線に沿って配置したので、第１アンテナ１０の端部と第２アンテナ１２の端部が揃うことになり、これによって、アンテナサイズの小型化が図れる。

また、本実施の形態に係るアンテナ装置１によれば、放射スタブ素子１４を、第２アンテナ１２の第２給電点１３近傍に配置したので、放射スタブ素子１４の作用を高めることが可能となり、アンテナ効率の向上が図れる。

また、本実施の形態に係るアンテナ装置１によれば、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２の間の距離を４分の１波長未満としたので、アンテナ効率を大きく低減させることなく、アンテナサイズの小型化が図れる。

なお、本発明を詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置１の変形例について説明する。

（変形例〔１〕）
図１０は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の変形例〔１〕の概略構成を示す図である。なお、同図において、前述した図１と共通する部分には同一の符号を付けている。同図に示すように、変形例〔１〕のアンテナ装置１Ａは、放射スタブ素子５２を有する第３アンテナ５０を備えている。第３アンテナ５０は、仮想的に配置される第１の直線（不図示）に対して略平行であり、かつ所定の距離Ｄ離れた第３の直線（仮想的に配置される）に沿って配置され、第１アンテナ１０と略同一の長さを有し、中心付近に第３給電点５１と、第３給電点５１付近に折り返し構造を有する放射スタブ素子５２を有する。第３アンテナ５０の放射スタブ素子５２は、電気的に略２分の１波長であり、少なくとも一部が第１の直線に対して略垂直な方向に沿って配置される。

また、第３アンテナ５０の第３給電点５１と、第１アンテナ１０の第１給電点１１は、第１の直線及び第３の直線に略直交する直線に沿って配置される。

また、第３アンテナ５０の放射スタブ素子５２の第１の直線に対して略垂直な一部５２ａ，５２ｂと、第２アンテナ１２の放射スタブ素子１４の第１の直線に対して略垂直な一部１４ａ，１４ｂとは、互いに略直交する関係にある。なお、放射スタブ素子５２の一部５２ａ，５２ｂと、放射スタブ素子１４の一部１４ａ，１４ｂの関係は、互いに交差する関係にあっても構わない。

図１１は、変形例〔１〕のアンテナ装置１Ａの電流分布を示す図である。同図に示すように、第３アンテナ５０では、第３給電点５１から放射スタブ素子５２側の部分（図面に向かって左側部分）に流れる電流の向きと、第３給電点５１から放射スタブ素子５２が無い側の部分（図面に向かって右側部分）に流れる電流の向きが逆になっており、互いに相殺している。このことにより、第３アンテナ５０では放射スタブ素子５２に流れる電流（図面に向かって奥行き側）が放射に支配的となり、第１アンテナ１０と第３アンテナ５０の偏波が直交した指向性特性を形成できる。また、第３アンテナ５０の第３給電点５１から図面に向かって左側の部分を流れる電流の向きと、第１アンテナ１０の第１給電点１１から図面に向かって左側の部分を流れる電流の向きも逆になっており、互いに相殺している。第３アンテナ５０の第３給電点５１から図面に向かって左側の部分を流れる電流と、第１アンテナ１０の第１給電点１１から図面に向かって左側の部分を流れる電流が相殺されることで、第３アンテナ５０と第１アンテナ１０が結合し難くなる。即ち、アイソレーションが保たれる。なお、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２との関係は、上述したように、第１アンテナ１０の第１給電点１１から図面に向かって右側の部分を流れる電流と、第２アンテナ１２の第２給電点１３から図面に向かって右側の部分を流れる電流が相殺されるので、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２の間のアイソレーションが保たれる。

変形例〔１〕のアンテナ装置１Ａによれば、第１アンテナ１０、第２アンテナ１２及び第３アンテナ５０による３つの偏波が直交した指向性パターンが得られるとともに、低相関が得られる。
また、第３アンテナ５０の端部と第１アンテナ１０の端部を揃えることで、アンテナサイズの小型化が図れる。

（変形例〔２〕）
図１２は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の変形例〔２〕の概略構成を示す図である。なお、同図において、前述した図１と共通する部分には同一の符号を付けている。変形例〔２〕のアンテナ装置１Ｂは、本実施の形態に係るアンテナ装置１と同様の構成であり、第１アンテナ１０と、第２アンテナ１２Ａとを備える。第１アンテナ１０は、その中心付近に第１給電点１１を有している。第２アンテナ１２Ａは、その中心付近に第２給電点１３を有するとともに、第２給電点１３付近に折り返し構造を有する放射スタブ素子１４Ａを有している。放射スタブ素子１４Ａは、略Ｔ字状に折り曲げた構造となっている。放射スタブ素子１４Ａの電気長２ＬＳは略λ／２である。第２アンテナ１２Ａの長さは、第１アンテナ１０と略同一の長さを有している。第１アンテナ１０の第１給電点１１から一方の端までの長さＬ１と第１給電点１１から他方の端までの長さＬ２は、共に略λ／４である。また、第１アンテナ１０と第２アンテナ１２Ａの間の距離Ｄはλ／４未満である。略Ｔ字状に折り曲げた放射スタブ素子は電気長を略λ／２を確保しつつ、物理長を短くできるため、変形例〔２〕のアンテナ装置１Ｂのアンテナサイズは、「λ／２×λ／４」以下になる。

（変形例〔３〕）
図１３は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の変形例〔３〕の概略構成を示す図である。なお、同図において、前述した図１２と共通する部分には同一の符号を付けている。変形例〔３〕のアンテナ装置１Ｃは、メアンダ形状に折り曲げた構造の第１アンテナ１０Ａと、第１アンテナ１０Ａと同様のメアンダ形状に折り曲げた構造の第２アンテナ１２Ｂとを備える。第１アンテナ１０Ａは、その中心付近に第１給電点１１を有している。第２アンテナ１２Ｂは、その中心付近に第２給電点１３を有するとともに、第２給電点１３付近に折り返し構造を有する放射スタブ素子１４Ａを有している。放射スタブ素子１４Ａは、略Ｔ字状に折り曲げた構造となっている。放射スタブ素子１４Ａの電気長２ＬＳは略λ／２である。

第１アンテナ１０Ａの第１給電点１１から一方の端までの長さ（電気長）Ｌ１と第１給電点１１から他方の端までの長さ（電気長）Ｌ２は、共に略λ／４である。また、第１アンテナ１０Ａと第２アンテナ１２Ｂの間の距離Ｄはλ／４未満である。第２アンテナ１２Ｂの長さ（電気長）は、第１アンテナ１０Ａと略同一である。即ち、第２アンテナ１２Ｂの第２給電点１３から一方の端までの長さ（電気長）Ｌ１と第２給電点１３から他方の端までの長さ（電気長）Ｌ２は、共に略λ／４である。アンテナ素子をメアンダ形状にすることで、電気長を確保したまま物理的な長さを短くできるため、変形例〔３〕のアンテナ装置１Ｃのアンテナサイズは、「λ／２×λ／４」以下になる。

（変形例〔４〕）
図１４は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の変形例〔４〕の概略構成を示す図である。なお、同図において、前述した図１２と共通する部分には同一の符号を付けている。変形例〔４〕のアンテナ装置１Ｄは、両端部分がＴ字状とした構造の第１アンテナ１０Ｂと、第１アンテナ１０Ｂと同様の両端部分がＴ字状とした構造の第２アンテナ１２Ｃとを備える。第１アンテナ１０Ｂは、その中心付近に第１給電点１１を有している。第２アンテナ１２Ｃは、その中心付近に第２給電点１３を有するとともに、第２給電点１３付近に折り返し構造を有する放射スタブ素子１４Ａを有している。放射スタブ素子１４Ａは、略Ｔ字状に折り曲げた構造となっている。放射スタブ素子１４Ａの電気長２ＬＳは略λ／２である。第２アンテナ１２Ｃの長さは、第１アンテナ１０Ｂと略同一の長さを有している。略Ｔ字状に折り曲げた放射スタブ素子は電気長を略λ／２を確保しつつ、物理長を短くできるとともに、アンテナ素子の両端部分をＴ字形状にすることで電気長を確保したまま物理的な長さを短くできるため、変形例〔４〕のアンテナ装置１Ｄのアンテナサイズは、「λ／２×λ／４」以下になる。

次に、本実施の形態に係るアンテナ装置１の実装例について説明する。
（実装例〔１〕）
図１５は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の実装例〔１〕を示す斜視図である。同図に示す実装例〔１〕は、本実施の形態に係るアンテナ装置１をプリント基板６０上にパターン形成したものである。図１５において図１と共通する部分には同一の符号を付けている。第１アンテナ１０の第１給電点１１にはチップバラン（チップ型の平衡・不平衡変換器）６１が取り付けられる。第１給電点１１は、セミリジットケーブル６２を介してＳＭＡ（Sub Miniature Type A）コネクタ６３に接続される。第２アンテナ１２の第２給電点１３にもチップバラン６１が取り付けられる。第２給電点１３は、セミリジットケーブル６２を介してＳＭＡコネクタ６３に接続される。プリント基板６０上にパターン形成することで、アンテナ装置１を簡単に製造することができる。

（実装例〔２〕）
図１６は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の実装例〔２〕を示す斜視図である。同図に示す実装例〔２〕は、プリント基板６０上に本実施の形態に係るアンテナ装置１の変形例〔１〕を実装したものであり、図１０と共通する部分には同一の符号を付けている。第１アンテナ１０の第１給電点１１にはチップバラン６１が取り付けられる。第１給電点１１は、セミリジットケーブル６２を介してＳＭＡコネクタ６３に接続される。第２アンテナ１２の第２給電点１３にもチップバラン６１が取り付けられる。第２給電点１３は、セミリジットケーブル６２を介してＳＭＡコネクタ６３に接続される。第３アンテナ５０の第３給電点５１にもチップバラン６１が取り付けられる。第３給電点５１は、セミリジットケーブル６２を介してＳＭＡコネクタ６３に接続される。第３アンテナ５０の放射スタブ素子５２は、第２アンテナ１２の放射スタブ素子１４と略直交状態とするため、プリント基板６０上のパターン形成ではなく、金属線を用いてプリント基板６０に対して直角方向に突出させて設けられる。プリント基板６０上に第１アンテナ１０及び第２アンテナ１２と、第３アンテナ５０の放射スタブ素子５２を除く部分とをパターン形成し、第３アンテナ５０の放射スタブ素子５２は金属線を用いて形成することで、アンテナ装置１Ａを簡単に製造することができる。

（実装例〔３〕）
図１７は、本実施の形態に係るアンテナ装置１の実装例〔３〕を示す斜視図である。同図に示す実装例〔３〕は、プリント基板６０上に本実施の形態に係るアンテナ装置１の変形例〔１〕を実装したものであり、図１０と共通する部分には同一の符号を付けている。実装例〔３〕は、第３アンテナ５０の放射スタブ素子５２Ａをパターン形成した点で上述した実装例〔２〕と違っており、その他の部分は同一である。第３アンテナ５０の放射スタブ素子５２Ａは、第２アンテナ１２の放射スタブ素子１４と直交状態とはならないが、第１アンテナ１０、第２アンテナ１２及び第３アンテナ５０の減結合により２つの偏波の構成が可能となる。また、第１アンテナ１０、第２アンテナ１２及び第３アンテナ５０の全てをパターン形成できるので、アンテナ装置１Ａを簡単に製造することができる。

本発明は、ＭＩＭＯアンテナとして動作を可能としながらも、アンテナサイズの小型化が図れるといった効果を有し、携帯無線端末や腕装着無線端末等への適用が可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ アンテナ装置
１０，１０Ａ，１０Ｂ 第１アンテナ
１１ 第１給電点
１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 第２アンテナ
１３ 第２給電点
１４，１４Ａ，５２，５２Ａ 放射スタブ素子
３０ 携帯無線端末
３１，４１ 筐体
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ 辺
３２ スピーカ
３３，４３ 操作・表示部
４０ 腕装着無線端末
４２ バンド
５０ 第３アンテナ
５１ 第３給電点
６０ プリント基板
６１ チップバラン
６２ セミリジットケーブル
６３ ＳＭＡコネクタ

Claims (11)

1. 第１の直線に沿って配置され、所定の長さを有し、前記所定の長さの中心付近に第１給電点を有し、電気的に半波長ダイポールアンテナとして動作する第１アンテナと、
   前記第１の直線に対して略平行であり、かつ所定の距離離れた第２の直線に沿って配置され、前記所定の長さの中心付近に第２給電点を有する第２アンテナと、を少なくとも備え、
   前記第２アンテナは、前記第２給電点付近に折り返し構造を有する放射スタブ素子を有し、
   前記第２アンテナの前記放射スタブ素子は、電気的に略２分の１波長であり、
   前記第２アンテナの前記放射スタブ素子の少なくとも一部は、前記第１の直線に対して、略垂直な方向に沿って配置され、
   前記第２アンテナは、前記放射スタブ素子以外の部分で、前記第１の直線に対して略平行な部分が、前記所定の長さと略同一の長さを有する、
   アンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置であって、
   前記第１給電点と、前記第２給電点は、前記第１の直線及び前記第２の直線に略直交する直線に沿って配置されている、
   アンテナ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置であって、
   前記放射スタブ素子は、前記第２アンテナにおいて、前記第２給電点から４分の１波長未満の位置に配置された、
   アンテナ装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
   前記放射スタブ素子は、前記第２アンテナにおいて、前記第２給電点から８分の１波長未満の位置に配置された、
   アンテナ装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
   前記所定の距離は、４分の１波長未満である、
   アンテナ装置。
6. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、
   前記第１の直線に対して略平行であり、かつ所定の距離離れた第３の直線に沿って配置され、前記所定の長さと略同一の長さを有し、前記所定の長さの中心付近に第３給電点を有する第３アンテナ、を更に備え、
   前記第３アンテナは、前記第３給電点付近に折り返し構造を有する放射スタブ素子を有し、
   前記第３アンテナの前記放射スタブ素子は、電気的に略２分の１波長であり、
   前記第３アンテナの前記放射スタブ素子の少なくとも一部は、前記第１の直線に対して、略垂直な方向に沿って配置されている、
   アンテナ装置。
7. 請求項６に記載のアンテナ装置であって、
   前記第１給電点と、前記第３給電点は、前記第１の直線及び前記第３の直線に略直交する直線に沿って配置されている、
   アンテナ装置。
8. 請求項６又は請求項７に記載のアンテナ装置であって、
   前記第２アンテナの前記放射スタブ素子の、前記第１の直線に対して、略垂直な一部と、
   前記第３アンテナの前記放射スタブ素子の、前記第１の直線に対して、略垂直な一部とは、
   互いに交差する関係にある、
   アンテナ装置。
9. 請求項８に記載のアンテナ装置であって、
   前記第２アンテナの前記放射スタブ素子の、前記第１の直線に対して、略垂直な一部と、
   前記第３アンテナの前記放射スタブ素子の、前記第１の直線に対して、略垂直な一部とは、
   互いに略直交する関係にある、
   アンテナ装置。
10. 筐体を備え、
    前記筐体の内部に、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のアンテナ装置が収容された通信機器であって、
    前記筐体の内部には、略直方体の空間があり、
    前記略直方体の前記空間において２番目に短い辺の方向に沿って、前記第２アンテナの前記放射スタブ素子の前記第１の直線に対して略垂直な一部を配置する、
    通信機器。
11. 筐体を備え、
    前記筐体の内部に、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のアンテナ装置が収容された通信機器であって、
    前記筐体の外側は、略直方体の形状であり、
    前記略直方体の前記形状において、１番目に短い辺の方向に沿って、前記第２アンテナの前記放射スタブ素子の前記第１の直線に対して略垂直な一部を配置する、
    通信機器。

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