JP5895960B2 - アンテナ装置及び可搬型電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置及び可搬型電子機器に関する。

従来、ＧＰＳ（Global Positioning System）アンテナによりＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ電波を受信し、ＧＰＳ電波に含まれるＧＰＳ信号を用いて現在地の緯度及び経度の測位を行うＧＰＳシステムが知られている。ＧＰＳアンテナとしては、例えば、パッチアンテナが利用されている。また、ＧＰＳアンテナを含むＧＰＳ受信部を備え、現在位置の測位が可能なハンディターミナルも知られている。

また、アンテナを複数設け、周波数の異なる電波を受信する複合アンテナが知られている。例えば、ＥＴＣ（Electronic Toll Collection System）やＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）送受信用のパッチアンテナと、ＧＰＳ用ループアンテナと、を備え、２つの異なる周波数の電波を受信する複合アンテナが知られている（特許文献１参照）。また、ＥＴＣやＤＳＲＣ送受信用のパッチアンテナと、ＧＰＳ用ループアンテナと、電波ビーコン受信用ループアンテナと、を備え、３つの異なる周波数の電波を受信する複合アンテナが知られている（特許文献２参照）。

特開２００３−１５２４４５号公報 特開２００３−１６３５３１号公報

また、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）（ＮＦＣ（Near field communication））のリーダ／ライタを実装したハンディターミナルにＧＰＳアンテナを実装する要請がある。しかし、特許文献１、２のように、複数のアンテナをまとめて配置する場合、ＲＦＩＤ用のループアンテナ（アンテナコイル）の近傍にＧＰＳアンテナを実装することになり、お互いのアンテナが干渉することにより、指向性等のアンテナ性能の劣化を生じてしまう。

逆に、両方のアンテナが互いに干渉せず、両方のアンテナ性能を確保するためには、使用する周波数の波長λ／４程度の距離を離間した位置に各アンテナを実装する必要があり、ハンディターミナルの小型化の邪魔になっていた。

本発明の課題は、２つのアンテナを近傍に配置し、且つそのアンテナ性能を高めることである。

上記課題を解決するために、本発明のアンテナ装置は、共振周波数が第１の周波数のパッチアンテナと、共振周波数が前記第１の周波数と異なる第２の周波数のループアンテナと、を備え、前記ループアンテナのループ長は、当該ループアンテナが前記第１の周波数の電波を受信するときに定常波を発生する長さであり、前記パッチアンテナは、前記ループアンテナと磁界結合する位置に配置されている。

本発明によれば、ループアンテナとパッチアンテナとを近傍に配置でき、且つ第１の周波数の電波に対して、アンテナの指向性を多くの方向にとりアンテナ性能を高めることができる。

本発明の実施の形態のハンディターミナルの外観図である。 ハンディターミナルの機能構成を示すブロック図である。 パッチアンテナの斜視図である。 ループアンテナの斜視図である。 パッチアンテナがＧＰＳ電波を受信した場合の磁界結合を示す斜視図である。 ループアンテナがＧＰＳ電波を受信した場合の磁界結合を示す斜視図である。 （ａ）は、ループアンテナの共振回路を示す図である。（ｂ）は、ループアンテナ及びＲＦＩＤ用ドライブ回路の等価回路を示す図である。 基板に取り付けられたパッチアンテナ及びループアンテナと合成された指向性とを示す斜視図である。（ｂ）は、パッチアンテナ及びループアンテナと合成された指向性とを示す平面図である。 パッチアンテナ及び変形例のループアンテナの平面図である。

以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態及び変形例を順に詳細に説明する。なお、本発明は、図示例に限定されるものではない。

図１〜図８を参照して、本発明に係る実施の形態を説明する。先ず、図１〜図４を参照して、本実施の形態の装置構成を説明する。図１は、本実施の形態のハンディターミナル１の外観図である。図２は、ハンディターミナル１の機能構成を示すブロック図である。図３は、パッチアンテナ３０の斜視図である。図４は、ループアンテナ４０の斜視図である。

先ず、図１を参照して、本実施の形態の可搬型電子機器としてのハンディターミナル１の外観構成を説明する。ハンディターミナル１は、シンボル（１次元バーコード、２次元コード）の読み取り機能と、ＲＦＩＤのリーダ／ライタ機能と、ＧＰＳの測位機能と、各種情報の入出力機能と、を有する携帯端末である。ハンディターミナル１は、例えば、配送時の商品管理、商品の在庫管理等に用いられる。

図１に示すように、ハンディターミナル１は、樹脂からなる上ケース２ａ及び下ケース２ｂを備え、上ケース２ａと下ケース２ｂとの間の内部に、バッテリー（図示略）、基板１０（図１で図示略）等を有する。基板１０は、ＰＣＢ（Printed Circuit Board）であり、各種回路部品が実装される。

ハンディターミナル１は、上ケース２ａの平面（上面）部に、表示部１４と、キー群１２ａと、を備える。表示部１４は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＥＬ（Electro-Luminescent）ディスプレイ等で構成され、各種情報を表示する。キー群１２ａは、ユーザからの押下操作を受け付ける複数のキーであり、メニューキー、文字（数字）入力キー、カーソルキー、ＲＦＩＤの読み取り／書き込みのトリガキー等を有する。

また、ハンディターミナル１は、下ケース２ｂの先端部に、撮像部１９を有する。撮像部１９は、被写体の撮像を行い画像データを出力する光学系、撮像素子及び処理回路を有する。撮像部１９は、特に、被写体をシンボルとし、当該シンボルの情報読み取りのための撮像を行う。

また、ハンディターミナル１は、下ケース２ｂの両側面部に、サイドキー１２ｂを有する。サイドキー１２ｂは、ＲＦＩＤの読み取り／書き込みのトリガキーである。

次いで、図２を参照して、ハンディターミナル１の機能構成を説明する。図２の各構成要素は、基板１０上に実装され、又は接続されている。

図２に示すように、ハンディターミナル１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１と、操作部１２と、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３と、表示部１４と、ＲＯＭ（Read Only Memory）１５と、パッチアンテナ３０と、第１の通信手段としてのＧＰＳ通信部１６と、ループアンテナ４０と、第２の通信手段としてのＲＦＩＤ通信部１７と、記憶部１８と、撮像部１９と、を備える。ハンディターミナル１の各部は、バス２０を介して接続されている。アンテナ装置ＡＮＴは、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０を有する。

ＣＰＵ１１は、ハンディターミナル１の各部を制御する。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１５に記憶されているシステムプログラム及びアプリケーションプログラムのうち、指定されたプログラムを読み出し、当該プログラムとの協働で、各種処理を実行する。

操作部１２は、キー群１２ａ、サイドキー１２ｂを有し、ユーザから各キーへの押下入力を受け付け、その操作情報をＣＰＵ１１に出力する。操作部１２は、表示部１４に一体的に形成されたタッチパネルを含む構成としてもよい。

ＲＡＭ１３は、揮発性のメモリであり、各種のデータやプログラムを一時的に格納するワークエリアを有する。表示部１４は、ＣＰＵ１１から指示された表示情報に従い各種表示を行う。ＲＯＭ１５は、各種データ及びプログラムを記憶し、情報の読み出し専用のメモリである。

パッチアンテナ３０は、ＧＰＳ電波の受信アンテナであり、その共振周波数ｆ１が１．５７５４［ＧＨｚ］である。ＧＰＳ通信部１６は、パッチアンテナ３０を介して、ＧＰＳ衛星から送信されたＧＰＳ電波を受信し、ＧＰＳ電波に含まれるＧＰＳ信号を取得する受信部である。ＧＰＳ通信部１６は、ＧＰＳ受信回路１６ａを有する。ＧＰＳ受信回路１６ａは、パッチアンテナ３０から出力されたＧＰＳ電波によるアンテナ電流を処理する回路であり、復調回路、アンプ、信号処理回路等を有する。ＣＰＵ１１は、パッチアンテナ３０を介してＧＰＳ通信部１６により受信されたＧＰＳ信号を用いて、ハンディターミナル１の緯度経度の位置情報を算出して測位する。

ループアンテナ４０は、ＲＦＩＤ通信用のコイルアンテナであり、その共振周波数ｆ２が１３．５６［ＭＨｚ］である。ＲＦＩＤ通信部１７は、ループアンテナ４０を介して、ＲＦＩＤタグやＲＦＩＤのＩＣカードと近距離通信を行う通信部である。ＲＦＩＤ通信部１７は、ＲＦＩＤ用ドライブ回路１７ａを有する。ＲＦＩＤ用ドライブ回路１７ａは、ループアンテナ４０に入力するアンテナ電流を生成し、またループアンテナ４０から出力されたアンテナ電流を処理する回路であり、変復調回路、アンプ、信号処理回路等を有する。ＲＦＩＤタグを読み取る場合に、ＣＰＵ１１の指示により、ＲＦＩＤ通信部１７がループアンテナ４０を介してＲＦＩＤタグ等と通信を行い、ＲＦＩＤタグ等に記憶されている情報を受信して取得する。ＲＦＩＤタグ等に情報を書き込む場合に、ＣＰＵ１１の指示により、ＲＦＩＤ通信部１７が情報をＲＦＩＤタグ等に送信し、当該情報を記憶させる。

記憶部１８は、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等で構成され、情報の読み出し及び書き込みが可能なメモリである。

撮像部１９は、ＣＰＵ１１の指示により、撮像を行い、画像データを出力する。シンボルを読み取る場合に、撮像部１９が被写体としてのシンボルを撮像して画像データを生成し、ＣＰＵ１１が当該画像データをデコードしてシンボルに含まれる情報を取得する。

なお、ハンディターミナル１には、他のアンテナ及び通信部を実装する構成としてもよい。例えば、ハンディターミナル１が、無線ＬＡＮ（Local Area Network）、携帯電話通信等のアンテナ及び通信部を備える構成としてもよい。

次いで、図３を参照して、パッチアンテナ３０の構成を説明する。なお、図３〜図５のパッチアンテナ３０及びループアンテナ４０は、説明を簡単にするために、簡略化した形状で表しているが、実際は、図８に示す形状とする。

パッチアンテナ３０は、面電極３１と、グランド電極３２と、基体部３３と、給電端子３４と、を備える。面電極３１は、基体部３３の上面に形成された銀パターン等の導電体の面電極である。

グランド電極３２は、基体部３３の下面に設けられた銅箔等の導電体の面電極であり、接地されている。基体部３３は、誘電体等で構成され、例えば直方体形状の基体である。給電端子３４は、面電極３１に電気的に接続され、基体部３３を貫通するように配置された導電体の端子である。また、ＧＰＳ受信回路１６ａは、グランド電極３２及び給電端子３４に接続されている。

図３において、面電極３１に垂直な方向（パッチアンテナ３０の上方向）をＺ軸とし、パッチアンテナ３０上面の１辺に平行な方向（ここでは長手方向）をＸ軸とし、Ｘ軸に垂直でパッチアンテナ３０上面の他辺に平行な方向（短手方向）をＹ軸とする。パッチアンテナ３０の指向性３０Ａは、±Ｚ方向の２方向に表れる。

次いで、図４を参照してループアンテナ４０の構成を説明する。ループアンテナ４０は、導線部４１を有する。導線部４１は、絶縁体フィルム（図示略）上に形成された導電体（銅箔）パターンにより構成される。但し、導線部４１の構成は、絶縁体フィルム上の導電体パターンに限定されるものではなく、例えば、リード線を巻回した構成としてもよい。また、ＲＦＩＤ用ドライブ回路１７ａは、導線部４１の２つの導線端部に接続されている。

また、ループアンテナ４０は、例えば略矩形状に３ターン巻回されたループ形状（コイル形状）を有する。但し、導線部４１のターン数は、ＲＦＩＤの磁気コイルとして最適な巻き数を設定するので、３ターンに限定されるものではない。

図４において、導線部４１のループ部分の軸方向をＺ軸とし、導線部４１の１辺に平行な方向（ここでは長手方向）をＸ軸とし、Ｘ軸に垂直で導線部４１の他辺に平行な方向（短手方向）をＹ軸とする。ループアンテナ４０の指向性４０Ｂは、導線部４１のループ部分の４辺にそれぞれ垂直な±Ｘ方向，±Ｙ方向の４方向に表れる。

ループアンテナ４０の指向性により、電波の偏波面によらないため、垂直偏波、水平偏波のどちらにも同様に電波を拾うことができ、さらには偏波面が変動する円偏波のような電波でも拾うことができる。

導線部４１のループ部分の１周の線長をループ長４１Ｌとする。ループ長４１Ｌは、ＧＰＳ電波の１波長λ１に設定される。ＧＰＳ電波の共振周波数ｆ１は、１．５７５４［ＧＨｚ］であるので、ループ長４１Ｌ＝ｃ／ｆ１＝０．１９０４［ｍ］となる。

また、ループ長４１ＬをＧＰＳ電波の１波長λ１にする構造により、ダイポールアンテナ等と同様に、導線（エレメント）にＧＰＳ電波の周波数の定常波を生じさせることができ電場を形成する。このため、ループアンテナ４０は、上記のループ長４１Ｌ及び指向性により、右旋円偏波であるＧＰＳ電波を効率的に拾うことができる。

次に、図５及び図６を参照して、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０の磁界結合を説明する。図５は、パッチアンテナ３０がＧＰＳ電波Ｗ１を受信した場合の磁界結合を示す斜視図である。図６は、ループアンテナ４０がＧＰＳ電波Ｗ２を受信した場合の磁界結合を示す斜視図である。

パッチアンテナ３０の面電極３１に垂直な方向（図３のＺ方向）と、ループアンテナ４０のループ部分の軸方向（図４のＺ方向）と、が平行になり、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０が近傍にある配置を考える。

図５に示すように、パッチアンテナ３０の指向性３０Ａに対応する＋Ｚ方向からのＧＰＳ電波Ｗ１をパッチアンテナ３０が受信するケースを考える。ＧＰＳ電波Ｗ１の周波数１．５７５４［ＧＨｚ］で共振したパッチアンテナ３０は、磁界Ｂ１を発生する。発生した磁界Ｂ１の中に、ループアンテナ４０のループ部分を配置し、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０を磁界結合させる。磁界Ｂ１により、導線部４１にアンテナ電流Ｉ１が流れる。パッチアンテナ３０でのＧＰＳ電波受信で発生したアンテナ電流は、ＧＰＳ受信回路１６ａに入力される。

次いで、図６に示すように、ループアンテナ４０の指向性４０Ｂに対応する＋Ｘ方向、−Ｘ方向、＋Ｙ方向又は−Ｙ方向からのＧＰＳ電波Ｗ２をループアンテナ４０が受信するケースを考える。ループアンテナ４０は、ＧＰＳ電波Ｗ２受信により、導線部４１にループ長４１Ｌによる定常波が生じてアンテナ電流Ｉ２が流れ、磁界Ｂ２を発生する。但し、ループアンテナ４０の共振周波数ｆ２は１３．５６［ＭＨｚ］であるので、ＧＰＳ電波Ｗ２をループアンテナ４０が受信しても共振はしない。

パッチアンテナ３０は、ＧＰＳ電波を受信するときにループアンテナ４０と磁界結合する位置に配置されている。つまり、パッチアンテナ３０は、ループアンテナ４０が発生する磁界Ｂ２の中に配置されている。パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０が磁界結合されるので、磁界Ｂ２は、パッチアンテナ３０でカップリングされ、パッチアンテナ３０経由でアンテナ電流としてＧＰＳ受信回路１６ａに到達する。このようにして、ループアンテナ４０は、ＧＰＳ電波の受信アンテナとしても機能する。このため、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０は、＋Ｚ方向、±Ｘ方向又は±Ｙ方向から入力されるＧＰＳ電波を受信できる。

次に、図７を参照して、ループアンテナ４０に関する共振回路及び等価回路を説明する。図７（ａ）は、ループアンテナ４０の共振回路５０ａを示す図である。図７（ｂ）は、ループアンテナ４０及びＲＦＩＤ用ドライブ回路１７ａの等価回路５０ｂを示す図である。

ループアンテナ４０は、ＲＦＩＤの電磁界（電波）で共振する。図７（ａ）に示すように、ループアンテナ４０の共振回路５０ａは、ループアンテナ４０に対応するコイルＬ１と、コンデンサＣ１と、が直列に接続された構成を有する。共振回路５０ａは、ＲＦＩＤの電磁界の周波数１３．５６［ＭＨｚ］でＬＣ共振し、そのときの直列インピーダンスＺが０［Ω］となる。

ここで、一般的なＲＦＩＤ回路におけるコンデンサＣ１の計算例を説明する。一般に、３ターンのコイルのインダクタンスＬは、１［ｎＨ］程度である。このコイルを周波数１３．５６［ＭＨｚ］で共振させるためには、次式（１）から、コンデンサＣ１の容量Ｃが０．１３８［μＦ］と算出される。
１／（２π√ＬＣ）＝共振周波数 …（１）

ループアンテナ４０及びＲＦＩＤ用ドライブ回路１７ａの等価回路５０ｂは、図７（ｂ）に示す回路となる。等価回路５０ｂは、電源１７Ｅと、電源１７Ｅから見て並列に接続されたコイルＬ１及びコンデンサＣ１と、を有する。電源１７Ｅ及びコンデンサＣ１は、ＲＦＩＤ用ドライブ回路１７ａの等価回路である。等価回路５０ｂは、電源１７Ｅから周波数１３．５６［ＭＨｚ］の電流を発生することで共振し、インピーダンスＺが０となる。

共振周波数ｆ１と共振周波数ｆ２とに関し、共振回路５０ａのＱファクター（Quality factor）を考える。本実施の形態のように、共振周波数ｆ２でループアンテナ４０に共振が発生してアンテナ電流が流れ、共振周波数ｆ１でもループアンテナ４０にアンテナ電流を流すような幅広い周波数でアンテナ電流を流したい場合には、Ｑ値を小さな値にする必要がある。コイルＬ１のインダクタンス（１［ｎＨ］）、コンデンサＣ１の容量（０．１３８［μＦ］）、電線の純抵抗１［Ω］だと、Ｑ＝０．０８５１のような小さい値となる。

また、共振周波数ｆ１の電波受信時にループアンテナ４０のインピーダンスが、ループ長４１Ｌにより発生した定常波によるアンテナ電流を流すことができる程度に低いことが要求される。共振回路５０ａにおいて、１．５７５［ＧＨｚ］の電流を流した場合のインピーダンスＺは、ｊωＬ＋（１／ｊωＣ）の式から、９．８９［Ω］と算出される。このインピーダンスＺの値は、ループアンテナ４０に定常波を発生するアンテナ電流を流すには障害とならない。

次に、図８を参照して、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０によるハンディターミナル１でのアンテナの指向性を説明する。図８（ａ）は、基板１０に取り付けられたパッチアンテナ３０及びループアンテナ４０と合成された指向性とを示す斜視図である。図８（ｂ）は、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０と合成された指向性とを示す平面図である。

図８（ａ）に示すように、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０は、ハンディターミナル１の基板１０の先端部に取り付けられる。パッチアンテナ３０は、面電極に垂直な方向がＺ方向になるように配置されている。ループアンテナ４０は、ループ部分の軸方向がＺ方向になるように配置されている。また、ループアンテナ４０は、ループの中心の空き部分に撮像部１９が位置するように、配置されている。

図８（ａ）、（ｂ）に示すように、パッチアンテナ３０は、図３で説明した原理通りに、±Ｚ方向に指向性３０Ａを有する。ループアンテナ４０は、±Ｘ方向及び±Ｙ方向に指向性４０Ｂを有する。ループアンテナ４０は、ＧＰＳ電波を受信すると、上述したパッチアンテナ３０との磁界結合により、パッチアンテナ３０経由でＧＰＳ受信回路１６ａにアンテナ電流として入力される。

この原理により、ハンディターミナル１は、ＧＰＳ電波に対して、パッチアンテナ３０の指向性３０Ａ及びループアンテナ４０の指向性４０Ｂを合成でき、基板１０が邪魔にならない＋Ｚ方向、±Ｘ方向及び±Ｙ方向の全ての方向に指向性３０Ａ，４０Ｂを有する。

ＧＰＳ衛星は、地球の天頂方向に存在する。このため、ハンディターミナル１の先端の方向（＋Ｚ方向）、ケース（上ケース２ａ、下ケース２ｂ）の平面に垂直な方向（±Ｙ方向）、同じくケースの側面に垂直な方向（±Ｘ方向）のいずれを天頂方向に向けても、ＧＰＳ電波を受信することができる。

以上、本実施の形態によれば、ハンディターミナル１は、共振周波数ｆ１がＧＰＳ通信の周波数であるパッチアンテナ３０と、共振周波数ｆ２がＲＦＩＤ通信の周波数であるループアンテナ４０と、を備える。ループアンテナ４０のループ長４１Ｌは、ループアンテナ４０がＧＰＳ電波を受信するときに定常波を発生する長さである。また、パッチアンテナ３０は、ループアンテナ４０と磁界結合する位置に配置されている。

このため、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０を磁界結合する近傍の位置に配置でき、ＧＰＳ電波に対して、パッチアンテナ３０の指向性にループアンテナ４０の指向性を合成でき、多くの方向に対応する指向性を有することができ、アンテナ性能を高めることができる。また、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０を磁界結合によりカップリングさせて機能させることで、本来近傍に実装すると機能できない２つのアンテナを両立させることができ、ハンディターミナル１内のアンテナの小型化（高密度）実装を実現できる。また、ループ長４１Ｌにより、共振回路を持たなくても定常波を作ることができ、高感度を実現できる。さらに、ループアンテナ４０がパッチアンテナ３０に磁界結合するので、ＧＰＳ受信回路１６ａとは別にＧＰＳ用としての配線や回路を必要とせず、単純な構造でＧＰＳ電波を受信できる効果を奏する。

また、ループ長４１Ｌが、ＧＰＳ電波の１波長λ１の長さである。このため、ループアンテナ４０をハンディターミナル１に応じた適切なサイズにとることができる。

また、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０は、パッチアンテナ３０の面電極３１に垂直なＺ方向とループアンテナ４０のループ部分の軸方向とが平行になる位置に配置される。このため、＋Ｚ方向、±Ｘ方向及び±Ｙ方向の全ての方向に指向性を得ることができる。

また、パッチアンテナ３０の共振周波数がＧＰＳ通信の周波数であり、ループアンテナ４０の共振周波数がＲＦＩＤ通信の周波数である。このため、ループアンテナ４０によりＲＦＩＤ通信を行うことができるとともに、アンテナ装置ＡＮＴ（ハンディターミナル１）の姿勢をどの方向に変えても、ＧＰＳ衛星から出射されるＧＰＳ電波を受信することができる。

（変形例）
図９を参照して、上記実施の形態の変形例を説明する。図９は、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０ｃの平面図である。

上記実施の形態のループアンテナ４０の形状は、取り付け先の形状（基板１０、撮像部１９等）や、パッチアンテナ３０の形状、取り付けスペース等を考慮して設定されている。図８（ａ）に示すように、パッチアンテナ３０は、ループアンテナ４０側に、上面（Ｚ方向に垂直な面）の短手方向に延在した第１の辺部と、第１の辺部に隣り合う長手方向に延在した第２の辺部と、を有する。ループアンテナ４０は、パッチアンテナ３０の近傍に位置しＹ方向に延在した第３の辺部と、同じくＸ方向に延在した第４の辺部と、を有する。第１の辺部が第３の辺部よりも長く、第１の辺部と第３の辺部とは、一部のみ対向する位置に配置されている。また、第２の辺部が第４の辺部よりも長く、第２の辺部と第３の辺部とは、一部のみ対向する位置に配置されている。このため、パッチアンテナ３０及びループアンテナ４０は、主に第２の辺部と第４の辺部との間に磁界結合を発生する構成であるので、これより大きな磁界結合を発生させることができれば、アンテナ性能をより高めることが可能である。

本変形例のハンディターミナル１は、撮像部１９が無い等、ループアンテナの取り付けスペースの制約がないものとする。このため、図９に示すように、ハンディターミナル１は、ループアンテナ４０に代えて、ループアンテナ４０ｃを備えるものとする。

パッチアンテナ３０の上面３０ｃの隣り合う２つの辺を、辺部３０１，３０２とする。辺部３０１の長さを、長さ３０１Ｌとする。辺部３０２の長さを、長さ３０２Ｌとする。ループアンテナ４０ｃは、Ｌ字のループ形状の導線部４１ｃを有する。導線部４１ｃのループ長は、ループ長４１Ｌと同じ長さである。

導線部４１ｃは、互いに隣り合う辺部４０１，４０２を有する。辺部４０１の長さを、長さ４０１Ｌとする。辺部４０２の長さを、長さ４０２Ｌとする。辺部４０１は、パッチアンテナ３０の辺部３０１に近傍且つ平行に対向する位置に配置されている。長さ４０１Ｌは、長さ３０１Ｌよりも長くなるように設定されている。また、辺部３０１は、辺部４０１の長さ４０１Ｌ内に対向する位置に配置されている。辺部４０２は、パッチアンテナ３０の辺部３０２に近傍且つ平行に対向する位置に配置されている。長さ４０２Ｌは、長さ３０２Ｌよりも長くなるように設定されている。辺部３０２は、辺部４０２の長さ４０１Ｌ内に対向する位置に配置されている。

図９の楕円部分に示すように、辺部３０１と辺部４０１との間に磁界結合が発生し、辺部３０２と辺部４０２との間に磁界結合が発生する。このため、ループアンテナ４０ｃがＧＰＳ電波を受信して発生する磁界は、ループアンテナ４０の磁界よりも、効率的にパッチアンテナ３０に入力される。よって、パッチアンテナ３０とループアンテナ４０ｃとの磁界結合は、パッチアンテナ３０とループアンテナ４０との磁界結合よりも強い。

以上、本変形例によれば、ループアンテナ４０ｃは、パッチアンテナ３０の上面３０ｃの辺部３０１の長さ３０１Ｌよりも長く、辺部３０１に近傍且つ平行に対向する位置に配置された辺部４０１と、辺部３０１に隣り合う辺部３０２の長さ３０２Ｌよりも長く、辺部３０２に近傍且つ平行に対向する位置に配置された辺部４０２と、を有する。このため、パッチアンテナ３０とループアンテナ４０ｃとの磁界結合を、パッチアンテナ３０とループアンテナ４０との磁界結合よりも強くすることができ、ループアンテナ４０ｃでＧＰＳ電波を受信した場合に、発生する磁界をパッチアンテナ３０で効率よく取得できる。

なお、上記実施の形態及び変形例における記述は、本発明に係るアンテナ装置及び可搬型電子機器の一例であり、これに限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態及び変形例では、可搬型電子機器として、ハンディターミナル１を用いたが、これに限定されるものではない。可搬型電子機器としては、スマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等、他の機器としてもよい。

また、上記実施の形態及び変形例では、パッチアンテナ３０の共振周波数がＧＰＳ通信の周波数であり、ループアンテナ４０，４０ｃの共振周波数がＲＦＩＤ通信の周波数である構成としたが、これに限定されるものではない。パッチアンテナの共振周波数（第１の周波数）とループアンテナの共振周波数（第２の周波数）とは、他の周波数としてもよい。例えば、ループアンテナをＲＦＩＤ用のアンテナとし、パッチアンテナを無線ＬＡＮ通信方式のアンテナとし、第１の周波数を、無線ＬＡＮ通信の２．４［ＧＨｚ］（帯域）とする構成としてもよい。この構成でも、無線ＬＡＮ通信のアンテナの指向性を広げることができる。

但し、第１の周波数の電波受信時にループアンテナのインピーダンスが、ループ長により発生した定常波によるアンテナ電流を流すことができる程度に低いこととする。第１の周波数と第２の周波数との範囲でループアンテナにアンテナ電流を流すには、ループアンテナのＱ値を高くしない（低くする）ことが必要である。

また、上記実施の形態及び変形例では、ループアンテナ４０，４０ｃのループ長４１Ｌを、パッチアンテナ３０の共振周波数の１波長としたが、これに限定されるものではない。パッチアンテナ及びループアンテナの取り付けスペース等に応じて、ループアンテナのループ長を、パッチアンテナ３０の共振周波数の波長λ１のｎ倍又は１／２ｍ倍（ｎ，ｍ：整数）としてもよく、好ましくは波長λ１の１／２倍、１／４倍としてもよい。

また、上記実施の形態及び変形例におけるハンディターミナル１の各構成要素の細部構成及び細部動作に関しては、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。

本発明の実施の形態及び変形例を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施の形態及び変形例に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
共振周波数が第１の周波数のパッチアンテナと、
共振周波数が前記第１の周波数と異なる第２の周波数のループアンテナと、を備え、
前記ループアンテナのループ長は、当該ループアンテナが前記第１の周波数の電波を受信するときに定常波を発生する長さであり、
前記パッチアンテナは、前記ループアンテナと磁界結合する位置に配置されているアンテナ装置。
＜請求項２＞
前記ループアンテナのループ長は、前記第１の周波数に対応する波長のｎ倍又は１／２ｍ倍（ｎ，ｍ：整数）の長さである請求項１に記載のアンテナ装置。
＜請求項３＞
前記パッチアンテナ及び前記ループアンテナは、当該パッチアンテナの面電極に垂直な方向と当該ループアンテナのループ部分の軸方向とが平行になる位置に配置される請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
＜請求項４＞
前記パッチアンテナは、上面の第１の辺部と、当該第１の辺部に隣り合う当該上面の第２の辺部と、を有し、
前記ループアンテナは、
前記第１の辺部よりも長く、当該第１の辺部に近傍且つ平行に対向する位置に配置された第３の辺部と、
前記第２の辺部よりも長く、当該第２の辺部に近傍且つ平行に対向する位置に配置された第４の辺部と、を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
＜請求項５＞
前記第１の周波数は、ＧＰＳ通信の周波数であり、
前記第２の周波数は、ＲＦＩＤ通信の周波数である請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
＜請求項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と、
前記パッチアンテナを介して前記第１の周波数の無線通信を行う第１のアンテナ通信手段と、
前記ループアンテナを介して前記第２の周波数の無線通信を行う第２のアンテナ通信手段と、を備える可搬型電子機器。

１ ハンディターミナル
２ａ 上ケース
２ｂ 下ケース
１０ 基板
１１ ＣＰＵ
１２ 操作部
１２ａ キー群
１２ｂ サイドキー
１３ ＲＡＭ
１４ 表示部
１５ ＲＯＭ
１６ ＧＰＳ通信部
１６ａ ＧＰＳ受信回路
３０ パッチアンテナ
３１ 面電極
３２ グランド電極
３３ 基体部
３４ 給電端子
３０１，３０２ 辺部
１７ ＲＦＩＤ通信部
１７ａ ＲＦＩＤ用ドライブ回路
４０，４０ｃ ループアンテナ
４１，４１ｃ 導線部
４０１，４０２ 辺部
１８ 記憶部
１９ 撮像部
２０ バス
Ｌ１ コイル
Ｃ１ コンデンサ
１７Ｅ 電源

Claims (8)

1. 共振周波数が第１の周波数のパッチアンテナと、
   共振周波数が前記第１の周波数と異なる第２の周波数のループアンテナと、を備え、
   前記ループアンテナのループ長は、当該ループアンテナが前記第１の周波数の電波を受信するときに定常波を発生する長さであり、
   前記パッチアンテナは、前記ループアンテナと磁界結合する位置に配置されているアンテナ装置。
2. 前記ループアンテナのループ長は、前記第１の周波数に対応する波長のｎ倍又は１／２ｍ倍（ｎ，ｍ：整数）の長さである請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記パッチアンテナ及び前記ループアンテナは、当該パッチアンテナの面電極に垂直な方向と当該ループアンテナのループ部分の軸方向とが平行になる位置に配置される請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記パッチアンテナは、上面の第１の辺部と、当該第１の辺部に隣り合う当該上面の第２の辺部と、を有し、
   前記ループアンテナは、
   前記第１の辺部よりも長く、当該第１の辺部に近傍且つ平行に対向する位置に配置された第３の辺部と、
   前記第２の辺部よりも長く、当該第２の辺部に近傍且つ平行に対向する位置に配置された第４の辺部と、を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
5. 前記第１の周波数は、ＧＰＳ通信の周波数であり、
   前記第２の周波数は、ＲＦＩＤ通信の周波数である請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
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と、
   前記パッチアンテナを介して前記第１の周波数の無線通信を行う第１のアンテナ通信手段と、
   前記ループアンテナを介して前記第２の周波数の無線通信を行う第２のアンテナ通信手段と、を備える可搬型電子機器。
7. 可搬型電子機器は以下を備える。
   前記可搬型電子機器の端部に設けられた撮像部、
   前記撮像部を囲むように配置されたループアンテナ、
   共振周波数が前記ループアンテナの共振周波数とは異なるパッチアンテナ、
   ここで、
   前記ループアンテナのループ長は、周波数が前記パッチアンテナの共振周波数と等しい電波を受信するときに定常波を発生する長さであり、
   前記パッチアンテナは、前記ループアンテナと磁界結合する位置に配置されている。
8. 前記ループアンテナは、一部がへこんだループ状に形成され、前記へこんだ部分に前記パッチアンテナが配置されている請求項７に記載の可搬型電子機器。

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