JP6465109B2 - マルチアンテナ及びそれを備える無線装置 - Google Patents

Description

本発明は、マルチアンテナ及びそれを備える無線装置（例えば、携帯電話などの携帯無線機）に関する。

近年、ダイバーシティアンテナやＭＩＭＯといった複数のアンテナを備えるマルチアンテナの無線技術が普及しており、マルチアンテナのアイソレーションを高める技術が求められていた。また、携帯電話や携帯機器等の無線装置に搭載されるアンテナは、携帯機器の小型化に伴い、小型化が求められていた。

アイソレーションを高める技術として、非特許文献１において、従来技術の図１２Ａと比較して、図１２Ｂに示すように、アンテナ素子（ダイポール）Ａ，Ｂ間に無給電素子Ｃを新たに配置することにより、追加のカップリング経路を作成してキャンセル電流を発生させる手法が報告されている。

また、アイソレーションを高める別の技術として、特許文献１において、図１３に示すようにアンテナユニット１２０，１３０と、結合導体線１４０と、さらに接地導電線１５０とを備えているアンテナが提案されている。ここでは、結合導体線１４０および接地導体線１５０を設けることで、アンテナユニット１２０，１３０によって励起される共振モードの干渉を減らす手法が報告されている。

或いは、スペースロスを減らしつつアイソレーションを高める技術として、特許文献２において、図１４に示すように、給電素子５１０，５２０と無給電素子５３０とを非接触で結合させて多周波化させたアンテナが提案されている。具体的には、特許文献２では、無給電素子に容量結合させる手法が報告されている。

Ａ．Ｃ．Ｋ． Ｍａｋ， ｅｔ ａｌ．， "Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｂｅｔｗｅｅｎ Ｔｗｏ Ｃｌｏｓｅｌｙ Ｐａｃｋｅｄ Ａｎｔｅｎｎａｓ，" ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ． Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｐｒｏｐａｇ．， ｖｏｌ． ５６， ｎｏ． １１， Ｎｏｖ． ２００８， ｐｐ． ３４１１−３４１９

日本国特開２０１３−２１４９５３号公報 日本国特開２０１３−２２３１２５号公報

しかしながら、上記非特許文献１の構成では、図１２Ｂに示すように、アンテナ素子Ａ，Ｂに加えて無給電素子Ｃが必要となり、部品点数が多くなるため、実装性を損なうおそれがある。

さらに、図１３に示す上記特許文献１のように、アンテナユニット１２０，１３０によって励起された共振モードの干渉を減らすためには、結合導体線１４０および接地導体線１５０を設ける必要があり、部品点数が多くなるため、実装性を損なうおそれがある。

一方、図１４に示すように、上記特許文献２のような放射導体である無給電素子（放射導体）５３０と給電素子５１０とを容量結合させる給電方式では、給電素子と無給電素子の配置や形状などの制約が多い。そのため、製造上の誤差などで、放射導体と容量板との相対的な位置関係、例えば間隔ＬＧや、間隔ＬＡ，ＬＢ，ＬＣ，ＬＦなどが設計値からずれることによって容量値が大きく変化して、インピーダンスマッチングがとれなくなるおそれがある。また、使用による振動などによって無給電素子と給電素子との相対的な位置関係が変化しても同様のことが発生するおそれがある。このように、容量結合では給電素子と無給電素子の位置ずれに対するロバスト性が低い。

そこで、本発明は上記事情に鑑み、実装性及び位置ロバスト性を損なうことなく高いアイソレーションを得ることができる、マルチアンテナ及びそれを備える無線装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のマルチアンテナは、グランドプレーンと、第１の給電点と、前記第１の給電点とは異なる第２の給電点と、前記第１の給電点に接続される第１の給電素子と、前記第２の給電点に接続され、かつ、キャンセル電流が発生する第２の給電素子と、前記第１の給電素子及び前記第２の給電素子と電磁界結合することにより給電され、放射導体として機能する放射素子とを備え、前記放射素子は、前記第１の給電素子と電磁界結合することにより給電され、放射導体として機能する第１の放射素子と、前記第２の給電素子と電磁界結合することにより給電され、放射導体として機能する第２の放射素子とを備え、前記第１の放射素子と前記第２の放射素子とが、互いに異なる平面に、前記平面に直交する方向からの平面視において交差するように配置される。

実装性及び位置ロバスト性を損なうことなく、高いアイソレーションを得ることができる。

本発明の一実施形態のアンテナ装置の解析モデルの一例を示した斜視図である。 図１の主要部の拡大図である。 図１のアンテナ装置のＹＺ方向のＡ−Ａ’断面図である。 図１のアンテナ装置のＹＺ方向のＢ−Ｂ’断面図である。 図１のアンテナ装置のＹＺ方向のＣ−Ｃ’断面図である。 図１のアンテナの電流の流れを示す図である。 図１のアンテナ装置のマッチング特性Ｓ１１を示した図である。 図１のアンテナ装置のアイソレーション特性Ｓ２１を示した図である。 本発明の他の実施形態のアンテナ装置の解析モデルの一例を示した斜視図である。 図６Ａに示すアンテナ装置を無線装置へ実装した平面図である。 図６Ａのアンテナ装置のマッチング特性Ｓ１１を示した図である。 図６Ａのアンテナ装置のアイソレーション特性Ｓ２１を示した図である。 本発明の他の実施形態のアンテナ装置の解析モデルの一例を示した斜視図である。 図８のアンテナ装置のＹＺ方向のＡ−Ａ’断面図である。 図８のアンテナ装置のＹＺ方向のＢ−Ｂ’断面図である。 図８のアンテナ装置のＹＺ方向のＣ−Ｃ’断面図である。 本発明のさらに他の実施形態のアンテナ装置の解析モデルの一例を示した斜視図である。 図１０のアンテナ装置のＹＺ方向のＡ−Ａ’断面図である。 図１０のアンテナ装置のＹＺ方向のＢ−Ｂ’断面図である。 図１０のアンテナ装置のＹＺ方向のＣ−Ｃ’断面図である。 従来技術におけるアンテナ装置の一例の平面図である。 従来例１におけるアンテナ装置の一例の平面図である。 従来例２におけるアンテナ装置の一例の平面図である。 従来例３におけるアンテナ装置の一例の平面図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態であるアンテナ装置１の動作を解析するためのコンピュータ上のシミュレーションモデルを示した斜視図である。電磁界シミュレータとして、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｔｕｄｉｏ（登録商標）（ＣＳＴ社）を使用した。

アンテナ装置１は、第１の給電点１１と、第２の給電点２１と、グランドプレーン７０と、第１の給電素子１０と、第２の給電素子２０と、第１の放射素子３０と、第２の放射素子４０とを備えている。第１の給電素子１０は第１の放射素子３０単体に対する給電部位であり、第２の給電素子２０は第２の放射素子４０単体に対する給電部位であり、アンテナ装置１としての給電部位ではない。アンテナ装置１としての給電部位は、第１の給電点１１及び第２の給電点２１の２つであり、アンテナ装置１はマルチアンテナである。

第１の給電点１１及び第２の給電点２１はグランドプレーン７０を利用した所定の伝送線路や給電線等に接続される給電部位である。所定の伝送線路の具体例として、マイクロストリップライン、ストリップライン、グランドプレーン付きコプレーナウェーブガイド（導体面とは反対側の表面にグランドプレーンが配置されたコプレーナウェーブガイド）などが挙げられる。給電線としては、フィーダー線や同軸ケーブルが挙げられる。

本実施形態では、第１の給電点１１及び第２の給電点２１は、例えば、グランドプレーン７０の外縁部７１の中央部の近傍であって、中央部を軸として対称形状になるように、グランドプレーン７０の異なる面に設けられている。

グランドプレーン７０は２枚の基板である第１の基板８０及び第２の基板９０に挟まれている。第１の基板８０及び第２の基板９０は、グランドプレーン７０をグランド基準とする給電点１１，２１とを夫々備えている。グランドプレーン７０は、図１の場合、基板８０と基板９０に挟まれた内層形成された部位であるが、これに限られない。本実施形態では、第１の基板８０（手前側）には、第１の給電素子１０と第２の放射素子４０とが配設されており、第２の基板９０（奥側）には、第２の給電素子２０と第１の放射素子３０とが配設されている。

図２は、図１のアンテナ装置１の主要部の拡大図である。第１の給電素子１０及び第２の給電素子２０は、グランドプレーン７０をグランド基準とする第１の給電点１１及び第２の給電点２１にそれぞれ接続された導体である。

図２に示すように、第１の給電素子１０及び第２の給電素子２０は、放射素子３０及び放射素子４０から所定距離離れて配置された導体である。本実施形態では、第１の給電素子１０は放射素子３０から、第２の給電素子２０は放射素子４０から、それぞれＺ軸に平行な方向成分を有する間隔を空けて、即ち、グランドプレーン７０と基板８０，９０の分離れて、配置されている。しかし、給電素子１０，２０、放射素子３０，４０、並びにグランドプレーン７０のＺ軸に平行な高さ方向における各位置は図２のように全て同じであってもよいし、又は一部のみが同じでもよいし、或いは互いに異なっていてもよい。

第１の給電素子１０は第１の給電点１１を介して、第２の給電素子２０は第２の給電点２１を介して例えば、実装される給電回路８６（例えば、不図示のＩＣチップ等の集積回路）に接続される。給電回路８６は、例えば、第１の基板８０（図２の手前側）又は第２の基板９０（図２の奥側）のいずれか一方にまとめて実装されてもよく、第１の基板８０及び第２の基板９０の両方に、それぞれの給電素子１０，２０に対応する給電回路を実装してもよい。或いは、給電回路８６を基板８０，９０の外に配置して配線によりアンテナ装置１の給電点１１，２１と接続してもよい。第１の給電点１１及び第２の給電点２１と給電回路８６は、少なくともスイッチ素子を含み又はスイッチ素子８５と接続されており、さらに上記の異なる複数の種類の伝送線路や給電線を介して接続されてもよい。

ここで、基板８０は、上記スイッチ素子８５を給電点１１に接続するためのストリップ導体８４を備えた伝送線路を有してもよい。ストリップ導体８４は、例えば、グランドプレーン７０との間に基板８０を挟むように基板８０の表面（内表面）に形成された信号線である。同様に、基板９０は、スイッチ素子８５を給電点２１に接続するためのストリップ導体９４を備えた伝送線路を有してもよい。ストリップ導体９４は、例えば、グランドプレーン７０との間に基板９０を挟むように基板９０の表面（内表面）に形成された信号線である。

スイッチ素子８５は、第１の給電素子１０と第２の給電素子２０とのいずれか一方を択一的に選択して給電回路８６に接続する素子である。スイッチ素子８５は、基板８０，９０のどちらかに配置され、給電回路８６に接続している。第１の給電素子１０を励起させる場合、スイッチ素子８５によって、給電回路８６を第１の給電素子１０の給電点側端部１６と接続された給電点１１へ接続させ、第２の給電素子２０と接続された給電点２１を開放端にする。第２の給電素子２０を励起させる場合、スイッチ素子８５によって、給電回路８６を第２の給電素子２０の給電点側端部２６と接続された給電点２１へ接続させ、第１の給電素子１０の給電点側端部１６と接続された給電点１１を開放端にする。このように、スイッチ素子８５により、第１の給電素子１０による励起と第２の給電素子２０による励起を相補的に切り替え可能である。

給電回路８６において、給電点１１と給電点２１とで異なるマッチングの空間、周波数、偏波面、時間等の特性で励振するように設定し、スイッチ素子８５でこの設定に沿うよう切り替えることで、アンテナ装置１は、ダイバーシティの機能を実現することができる。従って、アンテナ装置１は、その時々で、通信状態がより良好なアンテナの電波を採用するよう選択できる。

複数の放射素子３０，４０を利用することにより、マルチバンド化、ワイドバンド化、指向性制御等の実施が容易となる。また、複数のアンテナが一つの無線装置（無線通信装置）に搭載されてもよい。或いは、放射素子は、第１の給電素子１０及び第２の給電素子２０で共通であってもよい。

アンテナ装置１は、２つの給電点１１，２１を備えることによって、ＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｏｕｔｐｕｔ）アンテナとして機能することができる。また、アンテナ装置１は、前記２つの給電点１１，２１によって、第１の給電素子と第２の給電素子両方を励起したとしても、第１の給電点１１と第２の給電点２１との間のアイソレーションを高く保つことが出来る。

ここで、給電素子１０，２０及び放射素子３０，４０は、本実施形態の場合、図２に示すように基板８０，９０の表面に設けられているが、基板８０，９０の内部に設けられてもよい。例えば、給電素子１０，２０と給電素子１０，２０に接する媒質とを含んで構成されたチップ部品が基板８０又は／及び９０に実装される。これにより、媒質に接した給電素子１０，２０を基板８０，９０に容易に実装できる。

基板８０，９０は、誘電体、磁性体、又は誘電体と磁性体との混合物を基材とする基板である。誘電体の具体例として、樹脂、ガラス、ガラスセラミックス、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）、アルミナなどが挙げられる。誘電体と磁性体との混合物の具体例として、ＦｅやＮｉ、Ｃｏなどの遷移元素、ＳｍやＮｄなどの希土類元素を含む金属あるいは酸化物のいずれかを有していればよく、例えば、六方晶系フェライト、スピネル系フェライト（Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトなど）、ガーネット系フェライト、パーマロイ、センダスト（登録商標）などが挙げられる。

或いは、放射素子３０，４０がスマートフォン（無線装置）などのカバーガラスの表面に設けられる場合、放射素子３０，４０は、銅や銀などの導体ペーストをカバーガラスの表面に塗って焼成して形成されるとよい。このときの導体ペーストとして、カバーガラスに利用される化学強化ガラスの強化が鈍らない程度の温度で焼成できる低温焼成可能な導体ペーストを利用するとよい。また、酸化による導体の劣化を防ぐために、メッキなどを施してもよい。また、カバーガラスには加飾印刷が施されていてもよく、加飾印刷された部分に導体が形成されていてもよい。また、配線などを隠す目的でカバーガラスの周縁に黒色隠蔽膜が形成されている場合、放射素子３０，４０が黒色隠蔽膜上に形成されてもよい。

図３Ａ〜図３Ｃは図１及び図２のアンテナ装置１の主要部のＹＺ軸方向の断面図を示す。詳しくは、図２に示したアンテナ装置１の、図３ＡはＡ−Ａ’断面、図３ＢはＢ−Ｂ’断面、図３ＣはＣ−Ｃ’断面を示す。図１〜図３Ｃに示した本実施形態では、第１の給電素子１０は、第１の放射素子３０とＺ軸に平行な方向での平面視において重複しており、第２の給電素子２０は、第２の放射素子４０とＺ軸に平行な方向での平面視において重複している。しかし、第１の給電素子１０と第１の放射素子３０、第２の給電素子２０と第２の放射素子４０、の夫々が非接触で給電可能な距離離れていれば、Ｚ軸に平行な方向での平面視において必ずしも重複していなくてもよい。或いは、Ｘ軸又はＹ軸に平行な方向などの任意の方向での平面視において重複していてもよい。給電素子、放射素子の他の配置構成は、別の実施形態として後述する。

第１の給電素子１０は、グランドプレーン７０をグランド基準とする給電点１１に接続された給電素子の一例である。第１の給電素子１０は、第１の放射素子３０に対して非接触で高周波的に結合して給電可能な導体である。第２の給電素子２０は、グランドプレーン７０をグランド基準とする給電点２１に接続された給電素子の一例である。第２の給電素子２０は、放射素子４０に対して非接触で高周波的に結合して給電可能な導体である。

第１及び第２の給電素子１０，２０は、例えば、給電素子１０，２０の少なくとも一部とグランドプレーン７０とがグランドプレーン７０の法線方向における平面視で重複しないように配置された線状の導体である。グランドプレーン７０の法線方向は、図１の場合、Ｚ軸に平行な方向である。

第１及び第２の給電素子１０，２０は、それぞれ、給電点接続部１３，２３と、先端部１２，２２とを備える。給電点接続部１３，２３と先端部１２，２２との間に折れ曲がり部１４，２４があり、給電点接続部１３，２３と先端部１２，２２とは９０°の角度を有する連続形状である。

第１及び第２の給電素子１０，２０は線状の導体部分を有する線状導体である。給電点接続部１３，２３は、例えば、ＸＹ平面に平行なグランドプレーン７０の外縁部７１から離れる方向に、給電点１１，２１を起点にまず折れ曲がり部１４，２４まで延伸している。先端部１２，２２は、折れ曲がり部１４，２４から端部１５，２５まで延伸する線状導体である。

図１及び図２には、グランドプレーン７０に平行且つ外縁部７１に直角な方向に延伸する給電素子１０，２０の給電点接続部１３，２３が例示されている。グランドプレーン７０に平行且つ外縁部７１に直角な方向は、図１の場合、Ｙ軸に平行な方向である。折れ曲がり部１４，２４は、外縁部７１から直角の方向（Ｙ軸方向）から端部１５，２５方向（Ｘ軸方向）へ延伸方向が変わる部分である。

さらに、給電素子１０，２０の先端部１２，２２は、折れ曲がり部１４，２４から離れる方向であって、Ｘ軸方向と平行の方向に、端部１５，２５に向かって延伸している。図１の場合、第１及び第２の給電素子１０，２０は、左右及び厚み方向で点対称となっている。

図１には、ＸＹ平面内に配置されたＬ字状の２つの給電素子１０，２０が例示されているが、給電素子１０，２０は、折れ曲がり部１４，２４の角度は、９０°でなくてもよく、給電素子１０，２０は曲線や直線状などの他の形状であってよい。また、給電素子１０，２０は、基板８０，９０のＸＹ平面内で延在する導体部分と、ＸＹ平面とは異なる平面内（基板内面又は内部）で延在する導体部分とを有する導体でもよい。

第１の放射素子３０は、第１の給電素子１０から離れて配置され、第１の給電素子１０と電磁界結合（電磁界共振結合）することにより給電されて放射導体として機能する放射素子の一例である。即ち、第１の放射素子３０は、第１の給電素子１０が共振することにより給電され、放射導体として機能する。
第１の放射素子３０は、第１の給電素子１０から非接触で給電を受ける給電部５０を有する線状導体である。図１〜図３Ｃにおいて、第１の放射素子３０と第１の給電素子１０は、互いに電磁界結合可能な距離で離れて配置されている。

図１〜図３Ｃに示す実施形態では、第１の放射素子３０は、折れ線状の導体であり、端部３１から折れ曲がり部３５まで延伸する部位である第１の平行部３２と、折れ曲がり部３５から折れ曲がり部３６まで第１の平行部３２から離れるように延伸する傾斜部３３と、折れ曲がり部３６から端部３７まで延伸する部位である第２の平行部３４とを備えている。第２の平行部３４が、第２の給電素子２０の先端部２２と近接して平行して延伸している。

具体的には、放射素子３０は２つの折れ曲がり部３５，３６を有する連続形状であり、傾斜部３３と第１の平行部３２との間は折れ曲がり部３５で延伸方向が変わっている。所定の角度で屈折する折れ曲がり部３５から折れ曲がり部３６に向かって、傾斜部３３として、グランドプレーン７０及び給電素子１０から離れる方向に延伸する。折れ曲がり部３６から他方の開放端である端部３７に向かって、第２の平行部３４として、第２の給電素子２０の先端部２２と近接して平行して延伸している。詳しくは、第１の放射素子３０は、第２の給電素子２０の先端部２２の近傍であって、第２の給電素子２０よりもグランドプレーン７０から離れた位置で延伸する第２の平行部３４を含んでいる。さらに、前記第２の平行部３４は、第２の給電素子２０が配置されていない部分に延伸する部分、即ち、第１の給電素子１０よりも長く、第１の平行部３２と反対側へグランドプレーン７０の外縁部７１に沿って延伸している延伸部３９（図１参照）を含んでいる。

また、同様に、放射素子４０は２つの折れ曲がり部４５，４６を有する連続形状であり、傾斜部４３と第１の平行部４２との間は折れ曲がり部４５で延伸方向が変わっている。所定の角度で屈折する折れ曲がり部４５から折れ曲がり部４６に向かって、傾斜部４３として、グランドプレーン７０及び給電素子２０から離れる方向に延伸する。折れ曲がり部４６から他方の開放端である端部４７に向かって、第２の平行部４４として、第１の給電素子１０の先端部１２と近接して平行して延伸している。さらに、前記第２の平行部４４は、第２の給電素子２０よりも長く、第１の平行部４２と反対側へグランドプレーン７０の外縁部７１に沿って延伸している延伸部４９（図１参照）を含んでいる。

なお、第１の給電素子１０の先端部１２と第２の放射素子４０の第２の平行部４４の一部又は全部と平行して近接して配置されている。第１の給電素子１０と第２の放射素子４０で容量結合や電磁界結合をしたとしても、第１の給電素子１０と第１の放射素子３０との電磁界結合の強度と比較して大幅に小さい。

上述のように、放射素子３０，４０は、例えば、グランドプレーン７０の外縁部７１の外側に配置された線状の放射導体部分を有する線状導体である。放射素子３０は、例えば、外縁部７１に対してグランドプレーン７０とは反対側に、外縁部７１から所定の最短距離離れた状態で、外縁部７１に平行な方向に延在している導体部分（第１の平行部）３２を有している。例えば、所定の最短距離とは、放射素子３０の基本モードの共振周波数における真空中の波長をλ_０とする場合、給電部５０と、給電点１１のグランド基準であるグランドプレーン７０の外縁部７１との最短距離は、０．００３４λ_０以上０．２１λ_０以下である。外縁部７１に平行な方向は、図１の場合、Ｘ軸に平行な方向である。放射素子３０が、外縁部７１に沿った第１の平行部３２を有することによって、例えばアンテナ装置１の位置ロバスト性が向上する。

図１には、ＸＹ平面内に配置された折れ線状の放射素子３０が例示されているが、放射素子３０は、曲線や直線、Ｌ字状などの他の形状であってよい。また、放射素子３０は、ＸＹ平面内で延在する導体部分と、ＸＹ平面とは異なる平面内で延在する導体部分とを有する導体でもよい。

放射素子４０は、放射素子３０と同一又は同様の形状を有しているとよいため、その詳細な構成についての説明は簡略する。放射素子４０は、一方の端部４１と他方の端部４７とを有し、端部４１から４７までに折れ曲がり部４５，４６で２回折れ曲がって延伸している折れ線状のアンテナ導体である。放射素子４０は、例えば、外縁部７１に対してグランドプレーン７０とは反対側に、外縁部７１から所定の最短距離離れた状態で、外縁部７１に平行な方向に延在している導体部分（第１の平行部）４２を有している。同様に、放射素子４０は、傾斜部４３と第２の平行部４４とをさらに有している。
このように構成される第２の放射素子４０は、第２の給電素子２０が共振することにより電磁界結合によって給電され、放射導体として機能する。

第１の放射素子３０と第２の放射素子４０は、互いに異なる方向に延伸する導体であり、給電素子１０，２０から互いに離れる方向に延伸する導体である。このとき、Ｚ軸に平行な方向での平面視において、放射素子３０と放射素子４０が交差するように配置すると、アンテナ装置１の実装面積を減らすことができる。放射素子３０と放射素子４０は、図１の場合、互いに異なるＸＹ平面内に配置された導体であるが、互いに同一の平面内に配置された導体でもよい。また、放射素子３０と放射素子４０は、図１の場合、一直線上に位置しているが、互いに異なる直線上に位置してもよい。例えば、Ｚ軸に平行な方向での平面視において、図１の場合、給電素子１０の端部１５に対してグランドプレーン７０から遠い側と近い側に配置されてもよい。

給電素子１０，２０と放射素子３０，４０は、例えば、互いに電磁界結合可能な距離で離れて配置されている。放射素子３０は、給電部５０で給電素子１０を介して電磁界結合によって非接触で給電される。このように給電されることによって、放射素子３０は、アンテナの放射導体として機能する。図１に示すように、放射素子３０が２点間を結ぶ線状導体である場合、半波長ダイポールアンテナと同様の共振電流（分布）が放射素子３０上に形成される。すなわち、放射素子３０は、所定の周波数の半波長で共振するダイポールアンテナとして機能（以下、ダイポールモードという）する。また、放射素子がループ状導体であってもよい。放射素子がループ状導体である場合、ループアンテナと同様の共振電流（分布）が放射素子上に形成される。すなわち、放射素子は、所定の周波数の１波長で共振するループアンテナとして機能（以下、ループモードという）する。なお、放射素子４０は、給電部６０で給電素子２０を介して電磁界結合によって非接触で給電されるが、放射素子３０と同様であるため、その詳細についての説明は省略する。

電磁界結合とは、電磁界の共鳴現象を利用した結合であり、例えば非特許文献（Ａ．Ｋｕｒｓ， ｅｔ ａｌ，”Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｖｉａ Ｓｔｒｏｎｇｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅｓ，”Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｘｐｒｅｓｓ，Ｖｏｌ．３１７，Ｎｏ．５８３４，ｐｐ．８３−８６，Ｊｕｌ．２００７．）に開示されている。電磁界結合は、電磁界共振結合又は電磁界共鳴結合とも称され、同じ周波数で共振する共振器同士を近接させ、一方の共振器を共振させると、共振器間に作られるニアフィールド（非放射界領域）での結合を介して、他方の共振器にエネルギーを伝送する技術である。また、電磁界結合とは、静電容量結合や電磁誘導による結合を除いた高周波における電界及び磁界による結合を意味する。なお、ここでの静電容量結合や電磁誘導による結合を除いたとは、これらの結合が全くなくなることを意味するのではなく、影響を及ぼさない程度に小さいことを意味する。

給電素子１０，２０と放射素子３０，４０を電磁界結合させることによって、衝撃に対して強い構造が得られる。すなわち、電磁界結合の利用によって、給電素子１０，２０と放射素子３０，４０を物理的に接触させることなく、給電素子１０，２０を用いて放射素子３０，４０に給電できるため、物理的な接触が必要な接触給電方式に比べて、衝撃に対して強い構造が得られる。

また、電磁界結合で給電する場合の方が、静電容量結合で給電する場合に比べて、給電素子１０，２０と放射素子３０，４０の離間距離（結合距離）の変化に対して、動作周波数における放射素子３０，４０の動作利得（アンテナ利得）は低下しにくい。ここで、動作利得とは、アンテナの放射効率×リターンロスで算出される量であり、入力電力に対するアンテナの効率として定義される量である。したがって、給電素子１０，２０と放射素子３０，４０を電磁界結合させることで、給電素子１０，２０と放射素子３０，４０の配置位置を決める自由度を高めることができ、位置ロバスト性も高めることができる。

最近では、手への馴染みやすさへの考慮や、ディスプレイの視認性を向上及び／又は外因からの圧力での破壊の防止のため、ディスプレイやボディ全体が曲面へ所定量変形・湾曲可能になるよう柔軟性をもった携帯機器（無線装置）が提案されている。このような携帯機器に搭載されるアンテナは、ある程度曲がった場合でも送受信できるよう、外的要因による変化を内部で補償できる位置ロバスト性が高い構造が望ましい。

なお、位置ロバスト性が高いとは、給電素子１０，２０及び放射素子３０，４０の配置位置等がずれても、放射素子３０，４０の動作利得に与える影響が低いことを意味する。また、給電素子１０，２０と放射素子３０，４０の配置位置を決める自由度が高いため、アンテナ装置１の設置に必要なスペースを容易に縮小できる点で有利である。また、電磁界結合の利用によって、容量板などの余計な部品を構成してなくても、給電素子１０，２０を用いて放射素子３０，４０に給電できるため、静電容量結合で給電する場合に比べて、簡易な構成での給電が可能である。

また、給電素子１０が放射素子３０に給電する部位である給電部５０は、図１の場合、放射素子３０の一方の端部３１と他方の端部３７との間の中央部３８以外の部位（中央部３８と端部３１との間の部位）に位置している。このように、給電部５０を放射素子３０の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分（中央部３８）以外の放射素子３０の部位に位置させることによって、アンテナ装置１のインピーダンスマッチングを容易に取ることができる。

給電部５０は、放射素子３０と給電素子１０とが最近接する放射素子３０の導体部分のうち給電点１１に最も近い部分で定義される部位である。

放射素子３０のインピーダンスは、ダイポールモードの場合、放射素子３０の中央部３８から端部３１又は端部３７の方に離れるにつれて高くなる。電磁界結合における高インピーダンスでの結合の場合、給電素子１０と放射素子３０間のインピーダンスが多少変化しても一定以上の高インピーダンスで結合していればインピーダンスマッチングに対する影響は小さい。よって、マッチングを容易に取るために、放射素子３０の給電部５０は、放射素子３０の高インピーダンスの部分に位置させることが好ましい。

例えば、アンテナ装置１のインピーダンスマッチングを容易に取るために、給電部５０は、放射素子３０の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分（中央部３８）から放射素子３０の全長の１／８以上（好ましくは、１／６以上、さらに好ましくは、１／４以上）の距離を離した部位に位置するとよい。図１の場合、放射素子３０の全長は、放射素子４０の全長Ｌ４０と同じであり、給電部５０は、中央部３８に対して端部３１側に位置している。

第２の給電素子２０が第２の放射素子４０に給電する部位である給電部６０は、放射素子４０に給電する部位であるが、放射素子３０と同じ機能を有しているとよいため、その詳細な構成についての説明は省略する。

なお、放射素子の基本モードの共振がループモードの場合、給電部５０，６０は、放射素子の基本モードの共振周波数における最も高いインピーダンスになる部分からループの内周側の周長の３／１６以下（好ましくは、１／８以下、さらに好ましくは、１／１６以下）の距離を離した範囲内の部位に位置するとよい。

また、給電素子１０，２０の共振の基本モードを与える電気長をＬｅ１０，Ｌｅ２０、放射素子３０，４０の共振の基本モードを与える電気長をＬｅ３０，Ｌｅ４０、放射素子３０，４０の基本モードの共振周波数ｆ_１における給電素子１０，２０または放射素子３０，４０上での波長をλとして、Ｌｅ１０，Ｌｅ２０が、（３／８）・λ以下であり、かつ、Ｌｅ３０，Ｌｅ４０が、放射素子３０の共振の基本モードがダイポールモードである場合、（３／８）・λ以上（５／８）・λ以下であり、放射素子３０，４０の共振の基本モードがループモードである場合、（７／８）・λ以上（９／８）・λ以下であることが好ましい。

前記Ｌｅ１０，Ｌｅ２０は、（３／８）・λ以下が好ましい。また、グランドプレーン７０の有無を含めその形状に自由度を与えたい場合には、（１／８）・λ以上（３／８）・λ以下がより好ましく、（３／１６）・λ以上（５／１６）・λ以下が特に好ましい。Ｌｅ２０がこの範囲内であれば、給電素子１０，２０が放射素子３０，４０の設計周波数（共振周波数ｆ_１）にて良好に共振するため、アンテナ装置１のグランドプレーン７０に依存せずに給電素子１０，２０と放射素子３０，４０とが共鳴して良好な電磁界結合が得られ好ましい。

また、外縁部７１が放射素子３０，４０に沿うようにグランドプレーン７０が形成された場合、給電素子１０，２０は外縁部７１との相互作用により、給電素子１０，２０とグランドプレーン上に、共振電流（分布）を形成することができ、放射素子３０，４０と共鳴して電磁界結合する。そのため、給電素子１０，２０の電気長Ｌｅ１０，Ｌｅ２０の下限値は特になく、給電素子１０，２０が放射素子３０，４０と物理的に電磁界結合できる程度の長さであればよい。また、電磁界結合が実現しているとは整合が取れているということを意味している。また、この場合、給電素子１０，２０が放射素子３０，４０の共振周波数に合わせて電気長を設計する必要がなく、給電素子１０，２０を放射導体として自由に設計することが可能になるため、アンテナ装置１の多周波化（マルチバンド化）を容易に実現できる。例えば、給電素子１０と放射素子３０は互いに異なる共振周波数を有し、給電素子２０と放射素子４０は互いに異なる共振周波数を有していてもよい。なお、放射素子３０，４０に沿うグランドプレーン７０の外縁部７１は、給電素子１０，２０の電気長と合計して設計周波数（共振周波数ｆ_１１）の（１／４）・λ以上の長さであることがよい。

なお給電素子１０，２０の物理的な長さＬ１０，Ｌ２０は、整合回路などを含んでいない場合、放射素子の基本モードの共振周波数における真空中の電波の波長をλ_０として、実装される環境による短縮効果の短縮率をｋ_１としたとき、λ_ｇ１＝λ_０・ｋ_１によって決定される。ここでｋ_１は、給電素子２０の環境の実効比誘電率（ε_ｒ１）および実効比透磁率（μ_ｒ１）などの給電素子が設けられた誘電体基材等の媒質（環境）の比誘電率、比透磁率、および厚み、共振周波数などから算出される値である。すなわち、Ｌ２０は、（３／８）・λ_ｇ１以下である。給電素子１０，２０の物理的な長さＬ１０，Ｌ２０は、Ｌｅ２０を与える物理的な長さであり、その他の要素を含まない理想的な場合、Ｌｅ１０，Ｌｅ２０と等しい。給電素子２０が、整合回路などを含む場合、Ｌ１０，Ｌ２０は、ゼロを超え、Ｌｅ２０以下が好ましい。Ｌ２０はインダクタ等の整合回路を利用することにより短く（サイズを小さく）することが可能である。

また、放射素子３０，４０の電気長Ｌｅ３０，Ｌｅ４０は、放射素子の共振の基本モードがダイポールモード（放射素子の両端が開放端であるような線状の導体）である場合、（３／８）・λ以上（５／８）・λ以下が好ましく、（７／１６）・λ以上（９／１６）・λ以下がより好ましく、（１５／３２）・λ以上（１７／３２）・λ以下が特に好ましい。また、高次モードを考慮すると、前記Ｌｅ３１は、（３／８）・λ・ｍ以上（５／８）・λ・ｍ以下が好ましく、（７／１６）・λ・ｍ以上（９／１６）・λ・ｍ以下がより好ましく、（１５／３２）・λ・ｍ以上（１７／３２）・λ・ｍ以下が特に好ましい。ただし、ｍは高次モードのモード数であり、自然数である。ｍは１〜５の整数が好ましく、１〜３の整数が特に好ましい。ｍ＝１の場合は基本モードである。Ｌｅ３０，Ｌｅ４０がこの範囲内であれば、放射素子３０，４０が充分に放射導体として機能し、アンテナ装置１の効率が良く好ましい。

また同様に、放射素子の共振の基本モードがループモード（放射素子がループ状の導体）である場合、前記Ｌｅ３０，Ｌｅ４０は、（７／８）・λ以上（９／８）・λ以下が好ましく、（１５／１６）・λ以上（１７／１６）・λ以下がより好ましく、（３１／３２）・λ以上（３３／３２）・λ以下が特に好ましい。また、高次モードについては、前記Ｌｅ３０，Ｌｅ４０は、（７／８）・λ・ｍ以上（９／８）・λ・ｍ以下が好ましく、（１５／１６）・λ・ｍ以上（１７／１６）・λ・ｍ以下がより好ましく、（３１／３２）・λ・ｍ以上（３３／３２）・λ・ｍ以下が特に好ましい。

なお放射素子３０，４０の物理的な長さＬ３０，Ｌ４０は、放射素子の基本モードの共振周波数における真空中の電波の波長をλ_０として、実装される環境による短縮効果の短縮率ｋ_２をとしたとき、λ_ｇ２＝λ_０・ｋ_２によって決定される。ここでｋ_２は、放射素子３０の環境の実効比誘電率（ε_ｒ２）および実効比透磁率（μ_ｒ２）などの放射素子が設けられた誘電体基材等の媒質（環境）の比誘電率、比透磁率、および厚み、共振周波数などから算出される値である。すなわち、Ｌ３０，Ｌ４０は、放射素子の共振の基本モードがダイポールモードである場合、（３／８）・λ_ｇ２以上（５／８）・λ_ｇ２以下、放射素子の共振の基本モードがループモードである場合、（７／８）・λ_ｇ２以上（９／８）・λ_ｇ２以下である。放射素子３０，４０の物理的な長さＬ３０，Ｌ４０は、それぞれＬｅ３０，Ｌｅ４０を与える物理的な長さであり、その他の要素を含まない理想的な場合、Ｌｅ３０，Ｌｅ４０と等しい。Ｌ３０，Ｌ４０は、インダクタ等の整合回路を利用することにより短くしたとしても、ゼロを超え、Ｌｅ３０，Ｌｅ４０以下が好ましく、Ｌｅ３０，Ｌｅ４０の０．４倍以上１倍以下が特に好ましい。

また、図１に示すように給電素子１０，２０とグランドプレーン７０の外縁部７１との相互作用を利用できる場合において、給電素子１０，２０を前述のように放射導体として機能させてもよい。放射素子３０，４０は、給電素子１０，２０によって給電部５０，６０で非接触に電磁界結合で給電されることにより、例えば、λ／２ダイポールアンテナとして機能する放射導体である。一方、給電素子１０，２０は、放射素子３０，４０に対して給電可能な線状の給電導体であるが、給電点１１，２１で給電されることにより、モノポールアンテナ（例えば、λ／４モノポールアンテナ）として機能することも可能な放射導体である。放射素子３０，４０の共振周波数をｆ_１、給電素子１０，２０の共振周波数を共振周波数ｆ_１とは異なるｆ_２と設定し、給電素子１０，２０の長さを周波数ｆ_２で共振するモノポールアンテナとして調整すれば、給電素子１０，２０の放射機能を利用することができ、アンテナ装置１の多周波化（マルチバンド化）を容易に実現できる。

給電素子１０，２０の放射機能を利用したときの物理的な長さＬ１０，Ｌ２０は、整合回路などを含んでいない場合、給電素子１０，２０の共振周波数ｆ_２における真空中の電波の波長をλ_１として、実装される環境による短縮効果の短縮率をｋ_１としたとき、λ_ｇ３＝λ_１・ｋ_１によって決定される。ここでｋ_１は、給電素子１０，２０の環境の実効比誘電率（ε_ｒ１）および実効比透磁率（μ_ｒ１）などの給電素子が設けられた誘電体基材等の媒質（環境）の比誘電率、比透磁率、および厚み、共振周波数などから算出される値である。すなわち、Ｌ２０は、（１／８）・λ_ｇ３以下（３／８）・λ_ｇ３以下であり、好ましくは、（３／１６）・λ_ｇ３以上（５／１６）・λ_ｇ３以下である。給電素子１０、２０の物理的な長さＬ２０は、Ｌｅ２０を与える物理的な長さであり、その他の要素を含まない理想的な場合、Ｌｅ２０と等しい。給電素子１０，２０が、整合回路などを含む場合、物理的な長さＬ１０，Ｌ２０は、ゼロを超え、電気長Ｌｅ１０，Ｌｅ２０以下が好ましい。Ｌ１０，Ｌ２０はインダクタ等の整合回路を利用することにより短く（サイズを小さく）することが可能である。

また、放射素子３０，４０の基本モードの共振周波数における真空中の電波波長をλ_０とする場合、給電素子１０，２０と放射素子３０，４０との最短距離ｘは、０．２×λ_０以下（より好ましくは、０．１×λ_０以下、更に好ましくは、０．０５×λ_０以下）であると好適である。給電素子１０，２０と放射素子３０，４０をこのような最短距離ｘだけ離して配置することによって、放射素子３０，４０の動作利得を向上させる点で有利である。

なお、最短距離ｘとは、給電素子１０，２０と放射素子３０，４０において、最も近接している部位間の直線距離である。また、給電素子１０，２０と放射素子３０，４０は、両者が電磁界結合していれば、任意の方向から見たときに、交差しても交差しなくてもよいし、その交差角度も任意の角度でよい。

最短距離ｘとなる位置は給電素子１０，２０と放射素子３０，４０との結合が強い部位であり、最短距離ｘで並走する距離が長いと、放射素子３０，４０のインピーダンスが高い部分と低い部分の両方と強く結合することになるため、インピーダンスマッチングが取れない場合がある。よって、放射素子３０，４０のインピーダンスの変化が少ない部位のみと強く結合するために最短距離ｘで並走する距離は短い方がインピーダンスマッチングの点で有利である。

具体的には、最短距離ｘで並走する距離は、ダイポールモードの場合は、放射素子３０，４０の長さの３／８以下であることが好ましい。例えば、図１の寸法例としては、給電素子１０と放射素子３０が電磁界結合する並走距離ｘは放射素子３０の長さのおおよそ２．２／８である。

図１の場合、最短距離ｘは、給電素子１０の折れ曲がり部１４と端部１５との間に位置する先端部１２と、放射素子３０の折れ曲がり部３５と端部３１との間に位置する第１の平行部３２に位置する給電部５０との最短距離である。及び、給電素子２０の折れ曲がり部２４と端部２５との間に位置する先端部２２と、放射素子４０の折れ曲がり部４５と端部４１との間に位置する第１の平行部４２に位置する給電部６０との最短距離である。なお、基板８０，９０に変形が生じた場合に、放射素子３０，４０において、給電部５０，６０の位置が、傾斜部３３，４３になることもありうる。

図１の放射素子３０は、給電素子１０によって給電部５０で非接触に給電されることにより、特に、電磁界結合で給電されることにより、ダイポールモードで動作するアンテナ（例えば、λ／２ダイポールアンテナ）として機能する放射導体である。放射素子４０についても同様である。

一方、給電素子１０，２０は、放射素子３０，４０に対して給電可能な線状の給電導体であるが、給電点１１，２１で給電されることにより、モノポールモードで動作するアンテナ（例えば、λ／４モノポールアンテナ）として機能することも可能な放射導体である。

放射素子３０は、中央部３８に対して端部３１寄りに給電部５０を有しているので、給電素子１０と高インピーダンスで電磁界結合する。同様に、放射素子４０は、中央部４８に対して電磁界結合する方の端部４１寄りに給電部６０を有しているので、給電素子２０と高インピーダンスで電磁界結合する。

給電素子１０，２０が高インピーダンスで放射素子３０と放射素子４０のいずれにもマッチングした状態、つまり、電磁界結合している状態では、アンテナ装置１の指向性は、第１の給電素子１０と第２の給電素子２０の中間を取るＹＺ平面に対して、環境が一様であれば線対称になる。

図４は放射素子の共振周波数における電流の大きさと向きを示すシミュレーション図である。図４は第１の給電素子１０を励起したときの電流の流れを示す平面概略説明図である。なお、図１の実施形態では、給電素子１０，２０の先端部１２，２２と放射素子３０，４０の第１の平行部３２，４２はＺ方向で重なっているが、図４では説明のため位置をずらして記載している。また、図４では、第１の放射素子３０と第２の放射素子４０は、交差して表されているが、夫々が配置される基板８０，９０が異なっているため、短絡はしていない。

図４において、電流の大きさは矢印の太さで示す。図中、白抜き矢印で示すように、励起された電流の位相に依らず、第２の給電素子に電流を相互に打ち消すように逆向きの電流（キャンセル電流）を発生させて、第２の給電素子における電流値が低下する。

例えば、図４の場合では、第１の放射素子３０において、第１の給電素子１０によって励起されることにより、Ｉａ方向に電流が流れる。さらに、第１の放射素子３０の第２の平行部３４は第２の給電素子２０の先端部２２よりも長くグランドプレーン７０に沿って延伸している（延伸部３９に該当）ので、第１の放射素子３０の電流Ｉａがグランドプレーン７０に影響することで、グランドプレーン７０を介して第２の給電素子２０に電流Ｉａが流れる。このように作成される経路において、電流Ｉａは共振電流として分布する。

一方、第１の給電素子１０が給電点１１によって給電・励起されることにより、グランドプレーン７０内で給電点１１へ収束するように電流Ｉｂが発生し、さらにその電流Ｉｂは収束する向きに第２の給電素子２０へ流れる。この時、第２の放射素子４０は、周囲の電磁界、特に第１の放射素子３０に流れる電流が作成する電磁界の影響を受けて、Ｉｂ方向の電流が流れている。ここで、第２の放射素子４０を通って、第２の給電素子２０に流れる電流Ｉｂとグランドプレーン７０内で給電点１１により発生する電流Ｉｂは一体となって電流の経路を作成している。このように作成される経路において、電流Ｉｂは共振電流として分布する。

このように、意図的に作成した別のカップリング経路により共振電流を形成し、第２の給電素子２０において打ち消しあう電流（キャンセル電流）として機能させ、第２の給電素子２０における電流値を低下させている。

従って、電流の位相に依らず、第２の給電素子２０における不要な電流が抑えられ、アイソレーションの特性を向上させることができる。従って、追加の無給電素子を配置しなくても、アイソレーションの特性を向上させることができるため、アンテナ装置としての実装性が向上する。

また、図４では、第１の給電素子１０が給電点１１によって給電・励起される例を示したが、第２の給電素子２０が、給電点２１によって、給電・励起されてよい。この場合も、構造の対称性から、別のカップリング経路により形成される共振電流が、第１の給電素子１０においてキャンセル電流として機能し、アイソレーションの特性を向上させることができる。

＜Ｓ１１，Ｓ２１特性＞
図５Ａは、シミュレーション上で得られたアンテナ装置１のＳ１１特性である。なお、Ｓ１１特性とは、高周波電子部品等の特性の一種であり、本明細書においては周波数に対する反射損失（リターンロス）で表したマッチング特性とする。具体的に、図５Ａは、図１のアンテナ装置１の構成において、給電素子１０の給電点側端部１６とグランドプレーン７０の外縁部７１との間の給電点１１でギャップ給電したときのＳ１１特性についての計算結果である。なお、設計周波数は、１．３５ＧＨｚである。

図５Ｂは、シミュレーション上で得られたアイソレーション特性Ｓ２１を示す。なお、図５Ａ及び図５Ｂを解析したときのシミュレーション条件の図１〜図３Ｃに示す各部の寸法は、単位をｍｍとすると、
給電素子及び放射素子とグランドプレーンとの最短距離 Ｌ１３：５
先端部の長さ Ｌ１２：１８
第２の平行部の長さ Ｌ３４：４０
第２の平行部とグランドプレーンの距離 Ｌ３７：１０
給電素子の導体幅 Ｗ１０：０．５
放射素子の導体幅 Ｗ３０：０．５
給電素子の厚み Ｔ１０：０．０１８
放射素子の厚み Ｔ３０：０．０１８
基板及びグランドプレーンのＹ方向長さ Ｌ８１：１２０
基板のＸ方向長さ Ｌ８２：１５０
グランドプレーンのＹ方向長さ Ｌ７１：７０
給電素子１０と２０の距離 Ｌ８３：７
グランドプレーンの厚み Ｔ７０：０．００１８
基板の厚み Ｔ８０，Ｔ９０：０．８
である。誘電体である基板８０，９０の比誘電率は３．３、ｔａｎδ＝０．００３である。なお、給電素子２０は給電素子１０と対称であって同じ寸法であり、放射素子４０は放射素子３０と対称であって同じ寸法であるとする。

図５Ａにおいて、マッチング特性でＳ１１が最小値になるところがインピーダンス整合のとれる、インピーダンス整合周波数であり、この値を動作周波数とする。また、図５Ｂにおいて、Ｓ２１の値が局所的に低下し、最小となるところが、アイソレーション極小周波数であって、この周波数で高いアイソレーションが取れる。

本発明の構成では、図４に示すように、第２の給電素子でキャンセル電流が発生することで、動作周波数付近のアイソレーションが向上している。従って、図５Ａでの最小値である動作周波数付近で、図５Ｂで示すアイソレーション周波数Ｓ２１もほぼ極小値となる。即ち、インピーダンス整合周波数と、アイソレーション極小周波数とが略一致する。

＜第２実施形態＞
上述のようなアンテナは搭載される端末（無線装置）の周囲の環境の影響により、アンテナ特性が変動するおそれがある。特に、搭載された端末の位置移動により、周囲の遮蔽物の環境が変化し、アンテナ特性がずれた場合は、そのずれた分を補正するためのチューニングが可能になるように、インピーダンス可変手段をさらに備えてもよい。

本実施形態において、インピーダンス可変手段を設けることにより、段階的なチューニングが可能となる。

図６Ａは、本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置２の動作を解析するためのコンピュータ上のシミュレーションモデルを示した斜視図である。電磁界シミュレータとして、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｔｕｄｉｏ（登録商標）（ＣＳＴ社）を使用した。

アンテナ装置２は、無線装置（無線通信装置）１００の筐体５０へ実装させてもよい。図６Ｂは、無線装置１００の平面図であって、給電素子１０，２０及び放射素子３０，４０、並びにグランドプレーン７０等のアンテナ装置２の構成要素の配置位置を見やすくするため、透視的に示した図である。

無線装置１００は、人が携帯可能な無線装置である。無線装置１００の具体例として、情報端末機、携帯電話、スマートフォン、パソコン、ゲーム機、テレビ、音楽や映像のプレーヤーなどの電子機器が挙げられる。なお、他の実施形態のアンテナ装置も、無線装置へ実装させてもよい。

本実施形態のアンテナ装置２と、図１のアンテナ装置１との違いは、本実施形態では、放射素子３０，４０にインピーダンス可変手段３００，４００をさらに設けたことである。インピーダンス可変手段３００，４００としては、例えばインダクタやキャパシタ、可変容量ダイオードである。インピーダンス可変手段は、スイッチのオンオフにより２値的に切り替えてもよいし、インピーダンスを連続的に変化させてもよい。

このように設けられたインピーダンス可変手段３００、４００は、アンテナ装置２へ入力された外部信号によりインピーダンス値を直接制御する。或いは、アンテナ装置２は、例えば、インピーダンス可変手段３００，４００を制御することにより放射素子３０及び放射素子４０の基本モードの共振周波数を調整するマッチング回路を備え、結合状態を変化させることに連動して、共振周波数を調整してもよい。

図７Ａ，７Ｂは、図６Ａのようにインピーダンス可変手段３００，４００を設けることにより、段階的なチューニングを行ったＳ１１特性図である。

一例として図６Ａのように放射素子３０，４０に直列に挿入されたインピーダンス可変手段３００，４００のインダクタ値を変化させてシミュレーションを行ったグラフを示す。図７Ａ，７Ｂの寸法測定条件は、図５Ａ，図５Ｂの条件に加えて、インピーダンス可変手段３００，４００を設置する位置は、単位をｍｍとして、
端部から可変インダクタまでの距離 Ｌ３００，Ｌ４００：２９．５
である。

図７のシミュレーションでは、インピーダンス可変手段のインダクタを変化させた。

本実施形態においても、上述の実施形態同様に、図４のように、第２の給電素子２０において、意図的に作成した別のカップリング経路により、打ち消しあう電流（キャンセル電流）を発生させることで、電流値を低下させている。従って、アンテナ全体のアイソレーションが高められる。従って、追加の無給電素子を配置しなくても、アンテナ全体のアイソレーションが高められる。即ち、給電素子でキャンセル電流が発生することで、動作周波数付近のアイソレーションが向上している。

さらに、本実施形態において、インピーダンス可変手段によりインダクタ値を制御することで、インピーダンス整合周波数を制御するときも、同様のキャンセル電流が発生するので、アイソレーション極小周波数も制御することができる。従って、Ｓ１１が最小値である動作周波数付近で、それぞれのインダクタ値に対して、対応するＳ２１も極小値となる。即ち、インピーダンス整合周波数と、アイソレーション極小周波数とが略一致する。なお、アイソレーション極小周波数は周囲と比べて比較的小さい値になっている箇所で、値の大小による差はここでは考慮しない。

また、インピーダンス可変手段により、インピーダンス整合周波数とアイソレーション極小周波数の両方を制御する。図７Ａ及び図７Ｂのグラフからわかるように、インピーダンス整合周波数（動作周波数）を調整して変化させた場合であっても、給電素子でキャンセル電流が発生することで、動作周波数付近のアイソレーションが向上しているので、インピーダンス整合周波数とアイソレーション極小周波数が略一致する。

よって、図７Ｂでは、インピーダンス可変手段によりインピーダンス整合周波数を変化するにつれて（図７Ａ参照）、アイソレーション極小周波数も略一致して変化するように制御されている。

従って、インピーダンス整合周波数とアイソレーション極小周波数を、多段階的なチューニングが可能となる。このような周波数の制御を用いることで、周波数特性を変えることが可能になり、変化する端末の周辺機器の環境へ対応することができる。

＜第３実施形態＞
上述の第１実施形態及び第２実施形態では、給電素子と放射素子はＹＺ方向で重なるように配置されていた。しかし、本発明は、図４に示すようキャンセル電流を発生させる構成例は、この構成に限られず、別の構成であってもよい。

図８は、本発明の第３実施形態であるアンテナ装置３の動作を解析するためのコンピュータ上のシミュレーションモデルを示した斜視図である。図９Ａ〜９Ｃは、図８のアンテナのＹＺ方向断面図である。

本実施形態では、給電素子と放射素子はＺ方向で同じ位置には配置されていない点を除いて、上述の実施形態と同様の構成を有る。本実施形態では、Ａ−Ａ’断面では図９Ａに示すように、第２の給電素子２０Ａと第２の放射素子４０Ａは、Ｚ方向で少しずれた位置で電磁界結合する。同様に、Ｃ−Ｃ’断面では図９Ｃに示すように、第１の給電素子１０Ａと第１の放射素子３０Ａは、Ｚ方向で少しずれた位置で電磁界結合する。

このような構成でも、第１の放射素子１０Ａの放射部は、第２の給電素子２０Ａの近傍であって第２の給電素子２０Ａよりもグランドプレーン７０から離れた位置で延伸する部分を含んでいる。さらに、第１の放射素子３０Ａの第２の給電素子２０Ａ近傍に延伸する部分は、第２の給電素子２０Ａが配置されていない部分に、電磁界結合する部分と反対側にグランドプレーン７０の外縁部７１に沿って延伸している。

第１の放射素子３０Ａの前記延伸部分と、励起する第１の給電素子１０Ａの電磁界により、図４に示すように、第２の給電素子２０において、意図的に作成した別のカップリング経路により、打ち消しあう電流（キャンセル電流）を発生させることで、電流値を低下させている。従って、追加の無給電素子を配置しなくても、給電素子でキャンセル電流が発生することで、動作周波数付近のアイソレーションが向上し、インピーダンス整合周波数とアイソレーション極小周波数が略一致する。

＜第４実施形態＞
図１０は、本発明の第４実施形態であるアンテナ装置４の動作を解析するためのコンピュータ上のシミュレーションモデルを示した斜視図である。図１１Ａ〜１１Ｃは、図１０のアンテナのＺ方向断面図である。

本実施形態では、第１の給電素子１０Ｂと第１の放射素子３０Ｂが同じ基板に配置され、第２の給電素子２０Ｂと第２の放射素子４０Ｂが同じ基板に配置される。基板以外の寸法は、図１の構成と同様であるため、説明を割愛する。

本実施形態では、Ａ−Ａ’断面では図１１Ａに示すように、第２の給電素子２０Ｂと第２の放射素子４０Ｂは、同じ基板上であって、所定の距離Ｘ方向に離れた位置で電磁界結合する。同様に、Ｃ−Ｃ’断面では図１１Ｃに示すように、第１の給電素子１０Ｂと第１の放射素子３０Ｂは、同じ基板上であって、Ｘ方向に離れた位置で電磁界結合する。

このような構成でも、第１の放射素子３０Ｂの放射部は、第２の給電素子２０Ｂの近傍であって第２の給電素子２０Ｂよりもグランドプレーン７０から離れた位置で延伸する部分を含んでいる。さらに、第１の放射素子３０Ｂの第２の給電素子２０Ｂ近傍に延伸する部分は、第２の給電素子２０Ｂが配置されていない部分に、電磁界結合する部分と反対側にグランドプレーン７０の外縁部７１に沿って延伸している。

第１の放射素子３０Ｂの前記延伸部分と、励起する第１の給電素子１０Ａの電磁界により、図４に示すように、第２の給電素子２０において、意図的に作成した別のカップリング経路により、打ち消しあう電流（キャンセル電流）を発生させることで、電流値を低下させている。従って、追加の無給電素子を配置しなくても、給電素子でキャンセル電流が発生することで、動作周波数付近のアイソレーションが向上し、インピーダンス整合周波数とアイソレーション極小周波数が略一致する。

上述の第１実施形態〜第４実施形態では、第１、第２の給電素子と放射素子は、最近接箇所は、平行に交差していた。しかし、電磁界結合する部分は、平行でなくてもよい。
給電素子１０，２０と放射素子３０，４０との交差角度が異なるアンテナ装置の実施形態バリエーションであってもよい。給電素子１０，２０と放射素子３０，４０は、どのような角度で交わっていても、両素子が電磁界結合していれば、放射素子３０，４０の動作利得は所望の値を確保できる。また、交差角度を変化させても、放射素子３０，４０の動作利得の特性には、ほとんど影響しない。

なお、キャンセル電流を発生させるためには、例えば、第４実施形態のように第１の給電素子１０Ｂと第１の放射素子３０Ｂ、第２の給電素子２０Ｂと第２の放射素子４０Ｂが同じ基板に配置される構成例では、給電素子と放射素子が水平方向において近接するが、接触・交差させないように配置し、短絡させないようにする。

上述の実施形態では、放射素子は２つ配置されていた。しかし、本発明において、図４に示すようなキャンセル電流を発生させる構成例は、この構成に限られず、別の構成であってもよい。例えば、放射素子が１つであってもよい。

以上、アンテナを複数の実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。

例えば、アンテナは、図示の形態に限られない。例えば、アンテナは、放射素子に直接又は接続導体を介して間接的に接続された導体部分を有するものでもよいし、放射素子に高周波的（例えば、容量的）に結合された導体部分を有するものでもよい。

また、給電素子、放射素子は、直線的に延びる線状導体に限らず、曲がった導体部分を含むものでもよい。例えば、Ｌ字状の導体部分を含むものでもよいし、メアンダ形状の導体部分を含むものでもよいし、途中で分岐した導体部分を含むものでもよい。

また、グランドプレーンを有する伝送線路は、マイクロストリップラインに限られない。例えば、ストリップライン、グランドプレーン付きコプレーナウェーブガイド（導体面とは反対側の表面にグランドプレーンが配置されたコプレーナウェーブガイド）などが挙げられる。

また、グランドプレーンは、図示の外形形状に限られず、他の外形形状を有する導体パターンでもよい。また、グランドプレーンは、平面状に形成された形態に限られず、曲面状に形成された形態でもよい。同様に、板状導体は、図示の外形形状に限られず、他の外形形状を有する導体でもよい。また、板状導体は、平面状に形成された形態に限られず、曲面状に形成された形態でもよい。

また、「板状」には、「箔状」又は「フィルム状」の意味が含まれてよい。

以上、マルチアンテナを実施形態及び実施例により説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。他の実施形態及び実施例の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

本出願は、２０１４年５月３０日に日本国特許庁に出願された特願２０１４−１１３０７４号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０１４−１１３０７４号の全内容を本出願に援用する。

１，２，３，４ アンテナ装置（マルチアンテナ）
１０，２０，１０Ａ，２０Ａ，１０Ｂ，２０Ｂ 給電素子
１１，２１ 給電点
１２，２２ 先端部（給電素子）
１３，２３ 給電点接続部（給電素子）
１４，２４ 折れ曲がり部（給電素子）
１５，２５ 端部（給電素子）
１６，２６ 給電点側端部（給電素子）
３０，４０，３０Ａ，４０Ａ，３０Ｂ，４０Ｂ 放射素子
３１，４１ 端部（放射素子）
３２，４２ 第１の平行部（放射素子）
３３，４３ 傾斜部（放射素子）
３４，４４ 第２の平行部（放射素子）
３５，３６，４５，４６ 折れ曲がり部（放射素子）
３７，４７ 端部
３８，４８ 中央部（放射素子）
３９，４９ 延伸部（放射素子）
５０ 給電部（放射素子３０）
６０ 給電部（放射素子４０）
７０ グランドプレーン
７１ 外縁部（縁部）
８０，９０ 基板
８４，９４ ストリップ導体
８５ スイッチ素子
８６ 給電回路
１００ 無線装置
３００，４００ インピーダンス可変手段

Claims (15)

1. グランドプレーンと、
   第１の給電点と、
   前記第１の給電点とは異なる第２の給電点と、
   前記第１の給電点に接続される第１の給電素子と、
   前記第２の給電点に接続され、かつ、キャンセル電流が発生する第２の給電素子と、
   前記第１の給電素子及び前記第２の給電素子と電磁界結合することにより給電され、放射導体として機能する放射素子とを備え、
   前記放射素子は、
   前記第１の給電素子と電磁界結合することにより給電され、放射導体として機能する第１の放射素子と、
   前記第２の給電素子と電磁界結合することにより給電され、放射導体として機能する第２の放射素子とを備え、
   前記第１の放射素子と前記第２の放射素子とが、互いに異なる平面に、前記平面に直交する方向からの平面視において交差するように配置される、
   マルチアンテナ。
2. 前記第２の給電点の近傍に延伸し、かつ、前記グランドプレーンの縁部に沿って延伸する部位を有する前記第１の放射素子と、
   前記第１の給電点の近傍に延伸し、かつ、前記グランドプレーンの縁部に沿って延伸する部位を有する前記第２の放射素子とを備える、請求項１に記載のマルチアンテナ。
3. 前記第１の給電素子及び前記第２の給電素子の共振の基本モードを与える電気長をＬｅ１０，Ｌｅ２０、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子の共振の基本モードを与える電気長をＬｅ３０，Ｌｅ４０、前記放射素子の基本モードの共振周波数における、前記第１の給電素子、前記第２の給電素子、前記第１の放射素子、または前記第２の放射素子上での波長をλとして、Ｌｅ１０，Ｌｅ２０が、（３／８）・λ以下であり、かつ、Ｌｅ３０，Ｌｅ４０が、（３／８）・λ以上（５／８）・λ以下である、請求項１または２に記載のマルチアンテナ。
4. インピーダンス可変手段を有し、前記インピーダンス可変手段により、アイソレーション極小周波数を制御する、請求項１から３のいずれか一項に記載のマルチアンテナ。
5. 前記インピーダンス可変手段により、インピーダンス整合周波数と前記アイソレーション極小周波数とを制御する、請求項４記載のマルチアンテナ。
6. 前記インピーダンス整合周波数と、前記アイソレーション極小周波数とが略一致する、請求項５記載のマルチアンテナ。
7. 給電回路と、前記第１の給電点と前記第２の給電点と前記給電回路とに接続されたスイッチ素子とを備え、
   前記第１の給電素子への給電と、前記第２の給電素子への給電とを、相補的に切り替え可能である、請求項１から６のいずれか一項記載のマルチアンテナ。
8. 前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子の基本モードの共振周波数における真空中の波長をλ_０とする場合、前記第１の給電素子と前記第１の放射素子との最短距離、及び前記第２の給電素子と前記第２の放射素子との最短距離が０．２×λ_０以下である、請求項１から７のいずれか一項に記載のマルチアンテナ。
9. 前記第１の放射素子は前記第１の給電素子から給電を受ける給電部を有し、前記第２の放射素子は前記第２の給電素子から給電を受ける給電部を有し、前記各給電部は、前記第１の放射素子、前記第２の放射素子のそれぞれの基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分以外に位置する、請求項１から８のいずれか一項に記載のマルチアンテナ。
10. 前記第１の放射素子は前記第１の給電素子から給電を受ける給電部を有し、前記第２の放射素子は前記第２の給電素子から給電を受ける給電部を有し、前記各給電部は、前記第１の放射素子、前記第２の放射素子のそれぞれの基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分から、前記第１の放射素子、前記第２の放射素子のそれぞれの全長の１／８以上の距離を離した部位に位置する、請求項１から９のいずれか一項に記載のマルチアンテナ。
11. 前記第１の給電素子と前記第１の放射素子とが最短距離で並走する距離、及び前記第２の給電素子と前記第２の放射素子とが最短距離で並走する距離は、前記第１の放射素子、前記第２の放射素子のそれぞれの長さの３／８以下である、請求項１から１０のいずれか一項に記載のマルチアンテナ。
12. 前記第１の放射素子は前記第１の給電素子から給電を受ける給電部を有し、前記第２の放射素子は前記第２の給電素子から給電を受ける給電部を有し、前記第１の放射素子、前記第２の放射素子のそれぞれの基本モードの共振周波数における真空中の波長をλ_０とする場合、前記各給電部と、前記第１の給電点、前記第２の給電点のそれぞれのグランド基準であるグランドプレーンとの最短距離は、０．００３４λ_０以上０．２１λ_０以下である、請求項１から１１のいずれか一項に記載のマルチアンテナ。
13. グランドプレーンと、
    第１の給電点と、
    前記第１の給電点とは異なる第２の給電点と、
    前記第１の給電点に接続される第１の給電素子と、
    前記第２の給電点に接続され、かつ、キャンセル電流が発生する第２の給電素子と、
    前記第１の給電素子及び前記第２の給電素子から給電される放射素子と、を備え、
    前記放射素子は、
    前記第１の給電素子と電磁界結合することにより給電され、放射導体として機能する第１の放射素子と、
    前記第２の給電素子と電磁界結合することにより給電され、放射導体として機能する第２の放射素子とを備え、
    前記第１の放射素子と前記第２の放射素子とが、互いに異なる平面に、前記平面に直交する方向からの平面視において交差するように配置され、
    前記第１の給電素子及び前記第２の給電素子が共振することにより放射導体として機能する、マルチアンテナ。
14. 前記第１の放射素子は、前記第１の給電素子の共振周波数と異なる共振周波数を有し、
    前記第２の放射素子は、前記第２の給電素子の共振周波数と異なる共振周波数を有する、請求項１３に記載のマルチアンテナ。
15. 請求項１から１４のいずれか一項に記載のマルチアンテナを備える、無線装置。

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