JP6492883B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数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、スイッチ，制御電圧源を用いた従来技術としては、特許文献２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、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２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を切り替えるために、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、前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、それぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面、第１エレメント及び第２エレメントとを備え、前記第１エレメントが、前記グランド面に近接した基端側に給電点が設けられて前記グランド面から離間する方向に延在する第１延在部と、前記第１延在部の先端に基端側が接続され前記第１延在部に直交する方向に延在する第２延在部と、前記第１延在部の途中から前記第１延在部に直交する方向に延在する第３延在部と、前記第３延在部の先端から前記第１延在部に沿って前記第２延在部の基端側まで延在する第４延在部とを有し、前記第２エレメントが、前記第２延在部の途中から前記グランド面まで延在し、前記第１エレメントが、前記第１延在部の先端側、前記第２延在部の基端側、前記第３延在部及び前記第４延在部で環状に形成された位相調整部を有していることを特徴とする。

このアンテナ装置では、基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、それぞれ金属箔でパターン形成された上記のグランド面、第１エレメント及び第２エレメントを備えているので、各エレメント間やグランド面との間の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。
特に、第２エレメントが、第２延在部の途中からグランド面まで延在しているので、給電点から第１延在部、第２延在部、第２エレメント及びグランド面の順で形成される高周波電流のループ経路が形成され、主に第１エレメントで得られる共振周波数とは別の共振周波数を得ることができる。また、第１エレメントが、第１延在部の先端側、第２延在部の基端側、第３延在部及び第４延在部で環状に形成された位相調整部を有しているので、互いに隣接する主に第１エレメントで得られる共振周波数の帯域と主に第２エレメントで得られる共振周波数の帯域とを部分的に重ねる効果を得ることができる。すなわち、給電点からの高周波電流の経路が、第１延在部から第２延在部への経路と、第３延在部から第４延在部を経由して第２延在部につながる経路とに分かれ、これら経路が第２延在部の途中で合わさることで共振周波数の帯域幅を広くすることができる。また、位相調整部内に生じる浮遊容量と、第１延在部と第２エレメントとの間に生じる浮遊容量とによって、主に第１エレメントで得られる共振周波数と、主に第２エレメントで得られる共振周波数との互いに逆位相で発生する隣接した部分を重ねる効果を得ることができる。

第２の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された第３エレメントを備え、前記第３エレメントが、前記第２延在部の基端から前記第２延在部と反対側に延在する第５延在部と、前記第５延在部から前記グランド面から離間する方向に延在する第６延在部と、前記第６延在部の先端から前記第２延在部に沿って前記第２延在部の先端側に向けて延在する第７延在部とを有していることを特徴とする。
このアンテナ装置では、基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された上記第３エレメントを備えているので、第７延在部と第２延在部との間の浮遊容量と、第７延在部と第５延在部との間の浮遊容量とにより、主に第１エレメントで得られる共振周波数と、主に第２エレメントで得られる共振周波数とは別の共振周波数を得ることができる。

第３の発明に係るアンテナ装置は、第２の発明において、前記第２延在部の基端側に、前記第７延在部に向けて幅が広がった容量調整部が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、第２延在部の基端側に、第７延在部に向けて幅が広がった容量調整部が形成されているので、第２延在部の先端側と第７延在部との間の浮遊容量と、容量調整部と第７延在部との間の浮遊容量とに差が生じることで第１エレメントと第３エレメントとの結合度が変わって主に第３エレメントで得られる共振周波数の広帯域化を図ることができる。

第４の発明に係るアンテナ装置は、第２又は第３の発明において、前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された第４エレメントを備え、前記第４エレメントが、前記第３延在部の先端から前記第２延在部の先端側と反対側に向け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、基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された上記第４エレメントを備えているので、第４エレメントと第５延在部との間に浮遊容量が発生し、主に第１エレメントで得られる共振周波数と、主に第２エレメントで得られる共振周波数と、主に第３エレメントで得られる共振周波数とは別の共振周波数を得ることができる。

第５の発明に係るアンテナ装置は、第４の発明において、前記第５延在部の先端部に、基端側よりも幅広な幅広部が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、第５延在部の先端部に、基端側よりも幅広な幅広部が形成されているので、幅広部から先端側のインピーダンスを高くすることができると共に、幅広部と第４エレメントとの間の浮遊容量を増大させてインピーダンスを調整することができる。

第６の発明に係るアンテナ装置は、第４又は第５の発明において、前記第４エレメントが、前記第３延在部の先端から前記第３延在部と反対側に延在する第８延在部と、前記第８延在部の先端から前記第５延在部に向けて延在する第９延在部と、前記第９延在部の先端から前記第５延在部に沿って前記第２延在部の先端側と反対側に向けて延在する第１０延在部とを有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４エレメントが、上記第８延在部から第１０延在部を有しているので、第９延在部が第４エレメントの立ち上げ部となって第１０延在部が第５延在部に近くなることで、第１０延在部と第５延在部との間の浮遊容量が増大する。これによって、主に第４エレメントで得られる共振周波数での高利得化を図ることができると共に、第８延在部と第５延在部との間の浮遊容量と、第１０延在部と第５延在部との間の浮遊容量との少なくとも２つの浮遊容量を発生させてインピーダンスを調整することができる。

第７の発明に係るアンテナ装置は、第４から第６の発明のいずれかにおいて、前記第４エレメントが、前記第５延在部よりも長く突出し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４エレメントが、第５延在部よりも長く突出して延在しているので、第４エレメントの開放端を第５延在部から離して第５延在部との間で生じる浮遊容量の影響を低減させ、インピーダンスを高くすることができると共に、第４エレメントとグランド面との間の浮遊容量を増大させることができる。

第８の発明に係るアンテナ装置は、第２から第７の発明のいずれかにおいて、前記第５延在部に誘電体アンテナのアンテナ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、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によってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になり、複共振化の調整が容易になると共に小型化とアンテナ特性の向上とを図ることができる。
また、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、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９の発明に係るアンテナ装置は、第１から第８の発明のいずれかにおいて、前記第１延在部に第１受動素子が接続され、前記第２エレメントに第２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、各受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複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、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。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置によれば、基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、それぞれ金属箔でパターン形成された上記のグランド面、第１エレメント及び第２エレメントを備えているので、各エレメント間及びグランド面との間などで浮遊容量が発生し、少なくとも２つ以上の共振周波数による複共振化が可能になる。
特に、第２エレメントが、第２延在部の途中からグランド面まで延在しているので、主に第１エレメントで得られる共振周波数とは別の共振周波数を得ることができると共に、第１エレメントが、第１延在部の先端側、第２延在部の基端側、第３延在部及び第４延在部で環状に形成された位相調整部を有しているので、主に第１エレメントで得られる共振周波数と、主に第２エレメントで得られる共振周波数との互いに逆位相で発生する隣接した部分を重ねる効果を得ることができる。
また、エレメントに接続するアンテナ素子および受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能になると共に、小型化および高性能化が可能になる。
したがって、本発明のアンテナ装置は、多様な用途や機器に対応した複共振化が容易に可能になると共に、省スペース化を図ることができる。

本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態において、各エレメントの位置関係を示す平面図である。 第１実施形態において、各共振周波数に寄与する主な領域を示す配線図である。 第１実施形態において、アンテナ装置で生じる浮遊容量を示す配線図である。 第１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。 第１実施形態において、４共振化した際の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第２実施形態において、各エレメントの位置関係を示す分解平面図である。

以下、本発明に係るアンテナ装置の第１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及び図２に示すように、絶縁性の基板本体２と、基板本体２の表面に、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ＧＮＤ、第１エレメント３、第２エレメント４、第３エレメント５及び第４エレメント６とを備えている。

上記第１エレメント３は、グランド面ＧＮＤに近接した基端側に給電点ＦＰが設けられてグランド面ＧＮＤから離間する方向に延在する第１延在部Ｅ１と、第１延在部Ｅ１の先端に基端側が接続され第１延在部Ｅ１に直交する方向に延在する第２延在部Ｅ２と、第１延在部Ｅ１の途中から第１延在部Ｅ１に直交する方向に延在する第３延在部Ｅ３と、第３延在部Ｅ３の先端から第１延在部Ｅ１に沿って第２延在部Ｅ２の基端側まで延在する第４延在部Ｅ４とを有している。

そして、第１エレメント３は、第１延在部Ｅ１の先端側、第２延在部Ｅ２の基端側、第３延在部Ｅ３及び第４延在部Ｅ４で環状に形成された位相調整部Ｐｈを有している。すなわち、本実施形態では、第１延在部Ｅ１における第３延在部Ｅ３の接続部から先端までと、第２延在部Ｅ２において第１延在部Ｅ１の接続部から基端までと、第２延在部Ｅ２の基端に先端が接続された第４延在部Ｅ４と、第４延在部Ｅ４の基端に先端が接続され基端が第１延在部Ｅ１に接続された第３延在部Ｅ３とで、四角形環状の位相調整部Ｐｈが形成されている。

なお、第１延在部Ｅ１に直交する方向は、第１延在部Ｅ１の基端部が対向するグランド面ＧＮＤの端辺に沿った方向であり、この端辺に対向する基板本体２の一辺に沿った方向でもある。また、グランド面ＧＮＤから離間する方向は、基板本体２の前記一辺に向かう方向である。

上記第２エレメント４は、第２延在部Ｅ２の途中からグランド面ＧＮＤまで延在している。すなわち、第２エレメント４は、第１延在部Ｅ１に沿って延在している。
上記第３エレメント５は、第２延在部Ｅ２の基端から第２延在部Ｅ２と反対側に延在する第５延在部Ｅ５と、第５延在部Ｅ５からグランド面ＧＮＤから離間する方向に延在する第６延在部Ｅ６と、第６延在部Ｅ６の先端から第２延在部Ｅ２に沿って第２延在部Ｅ２の先端側に向けて延在する第７延在部Ｅ７とを有している。
すなわち、第３エレメント５は、逆コ字状に折り返した形状となっている。

上記第２延在部Ｅ２の基端側には、第７延在部Ｅ７に向けて幅が広がった容量調整部Ｅ２ａが形成されている。
上記第５延在部Ｅ５の先端部には、基端側よりも幅広な幅広部Ｅ５ａが形成されている。

上記第４エレメント６は、第３延在部Ｅ３の先端から第２延在部Ｅ２の先端側と反対側に向けて延在している。
この第４エレメント６は、第３延在部Ｅ３の先端から第３延在部Ｅ３と反対側に延在する第８延在部Ｅ８と、第８延在部Ｅ８の先端から第５延在部Ｅ５に向けて延在する第９延在部Ｅ９と、第９延在部Ｅ９の先端から第５延在部Ｅ５に沿って第２延在部Ｅ２の先端側と反対側に向けて延在する第１０延在部Ｅ１０とを有している。
すなわち、第４エレメント６は、クランク状に形成されている。
さらに、第４エレメント６は、第５延在部Ｅ５よりも長く突出して延在している。すなわち、第１０延在部Ｅ１０の先端側が第５延在部Ｅ５よりも突出して延在している。

上記第５延在部Ｅ５には、誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが接続されている。
上記第１延在部Ｅ１には、第１受動素子Ｐ１が途中に接続され、第２エレメント４には、第２受動素子Ｐ２が途中に接続されている。
上記第１エレメント３は、第１延在部Ｅ１の第１受動素子Ｐ１よりも先端側に基端が接続され、他端がグランド面ＧＮＤに接続された第１グランドパターンＧ１と、第１延在部Ｅ１の第１受動素子Ｐ１よりも基端側に基端が接続され、他端がグランド面ＧＮＤに接続された第２グランドパターンＧ２とを有している。
上記第１グランドパターンＧ１には、第３受動素子Ｐ３が接続されていると共に、上記第２グランドパターンＧ２には、第４受動素子Ｐ４が接続されている。このように、第１受動素子Ｐ１と第３受動素子Ｐ３と第４受動素子Ｐ４とにより、π型のインピーダンス調整回路を構成している。

上記基板本体２は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、ガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板を採用している。
なお、上記給電点ＦＰは、それぞれ高周波回路（図示略）の給電点に接続される。この給電点ＦＰには、例えば高周波回路に接続された同軸ケーブル（図示略）の芯線が接続され、該同軸ケーブルのグランド線は、近傍のグランド面ＧＮＤに接続される。また、グランド面ＧＮＤの領域には、高周波回路が実装される。
上記各受動素子は、例えばインダクタ、コンデンサ、抵抗又はジャンパー線が採用される。

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４に示すように、セラミックス等の誘電体１２１の表面にＡｇ等の導体パターン１２２が形成されたチップアンテナである。この導体パターン１２２の両端部が、実装用に第５延在部Ｅ５の分断された部分の対向端に接続されることで、アンテナ素子ＡＴが第５延在部Ｅ５の一部とされる。
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、導体パターン等が異なる素子を選択しても構わない。また、所望の周波数によっては、アンテナ素子ＡＴに使用している誘電体１２１を、磁性体、若しくは誘電体と磁性体とを混合した複合材料としても構わない。

上記第１エレメント３と第２エレメント４と第３エレメント５と第４エレメント６とは、互いの間の浮遊容量と、グランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量とを発生可能に、互いに間隔を空けて延在している。
すなわち、図３に示すように、第２延在部Ｅ２と第７延在部Ｅ７との間の浮遊容量Ｃａと、容量調整部Ｅ２ａと第７延在部Ｅ７との間の浮遊容量Ｃｂと、アンテナ素子ＡＴと第７延在部Ｅ７との間の浮遊容量Ｃｃと、アンテナ素子ＡＴと第１０延在部Ｅ１０との間の浮遊容量Ｃｄと、第３延在部Ｅ３と第２延在部Ｅ２との間の浮遊容量Ｃｅ（位相調整部Ｐｈ内の浮遊容量）と、幅広部Ｅ５ａと第１０延在部Ｅ１０との間の浮遊容量Ｃｆと、第１延在部Ｅ１と第２エレメント４との間の浮遊容量Ｃｇと、第２延在部Ｅ２の先端側とグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｈと、第４延在部Ｅ４と第１延在部Ｅ１の先端側との間の浮遊容量Ｃｉ（位相調整部Ｐｈ内の浮遊容量）と、第８延在部Ｅ８とアンテナ素子ＡＴとの間の浮遊容量Ｃｊと、第１０延在部Ｅ１０とグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｋとが発生可能である。

次に、本実施形態のアンテナ装置における各共振周波数について、図５を参照して説明する。

本実施形態のアンテナ装置１では、図５に示すように、周波数の低い方から、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の順に４つの周波数帯に複共振化される。

以下、これら共振周波数について詳しく説明する。
「第１の共振周波数ｆ１について」
上記第１の共振周波数ｆ１の周波数は、第３エレメント５とアンテナ素子ＡＴと第１延在部Ｅ１と第２延在部Ｅ２と浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｅとにより設定および調整することができる。
また、第１の共振周波数ｆ１のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｅの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第１受動素子Ｐ１の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第２受動素子Ｐ２及び第３受動素子Ｐ３の選択により第１グランドパターンＧ１及びグランド面ＧＮＤ側に流れる高周波電流の流れをコントロールすることで、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第１の共振周波数ｆ１は、主に図２中の一点鎖線Ａ１の部分で調整される。

「第２の共振周波数ｆ２について」
上記第２の共振周波数ｆ２の周波数は、第１エレメント３と第２エレメント４と浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｅ，Ｃｇ，Ｃｈとにより設定および調整することができる。
また、第２の共振周波数ｆ２のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｅ，Ｃｇ，Ｃｈの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第１受動素子Ｐ１の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第２受動素子Ｐ２の選択によりグランド面ＧＮＤ側に流れる高周波電流の流れをコントロールすることで、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第２の共振周波数ｆ２は、主に図２中の破線Ａ２の部分で調整される。

「第３の共振周波数ｆ３について」
上記第３の共振周波数ｆ３の周波数は、第１延在部Ｅ１と第２延在部Ｅ２の中間部分（第１延在部Ｅ１の接続部と第２エレメント４の接続部との間）と第２エレメント４と浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｉ，Ｃｇとにより設定および調整することができる。
また、第３の共振周波数ｆ３のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｉ，Ｃｇの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第２受動素子Ｐ２の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第３受動素子Ｐ３の選択により第１グランドパターンＧ１及びグランド面ＧＮＤ側に流れる高周波電流の流れをコントロールすることで、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第３の共振周波数ｆ３は、主に図２中の二点鎖線Ａ３の部分で調整される。

「第４の共振周波数ｆ４について」
上記第４の共振周波数ｆ４の周波数は、第４エレメント６と第１延在部Ｅ１と第２延在部Ｅ２の中間部分（第１延在部Ｅ１の接続部と第２エレメント４の接続部との間）と第３延在部Ｅ３と第４延在部Ｅ４と第２エレメント４と浮遊容量Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｊ，Ｃｋとにより設定および調整することができる。
また、第４の共振周波数ｆ４のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｊ，Ｃｋの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第１受動素子Ｐ１の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第４受動素子Ｐ４の選択により第１グランドパターンＧ２及びグランド面ＧＮＤ側に流れる高周波電流の流れをコントロールすることで、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第４の共振周波数ｆ４は、主に図２中の点線Ａ４の部分で調整される。

このように本実施形態のアンテナ装置１では、基板本体２の表面に、それぞれ金属箔でパターン形成された上記のグランド面ＧＮＤ、第１エレメント３、第２エレメント４、第３エレメント５及び第４エレメント６を備えているので、各エレメント間やグランド面ＧＮＤとの間の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。

特に、第２エレメント４が、第２延在部Ｅ２の途中からグランド面ＧＮＤまで延在しているので、給電点ＦＰから第１延在部Ｅ１、第２延在部Ｅ２、第２エレメント４及びグランド面ＧＮＤの順で形成される高周波電流のループ経路が形成され、主に第１エレメント３で得られる共振周波数とは別の共振周波数を得ることができる。また、第１エレメント３が、第１延在部Ｅ１の先端側、第２延在部Ｅ２の基端側、第３延在部Ｅ３及び第４延在部Ｅ４で環状に形成された位相調整部Ｐｈを有しているので、互いに隣接する主に第１エレメント３で得られる共振周波数ｆ２の帯域と主に第２エレメント４で得られる共振周波数ｆ３の帯域とを部分的に重ねる効果を得ることができる。

すなわち、給電点ＦＰからの高周波電流の経路が、第１延在部Ｅ１から第２延在部Ｅ２への経路と、第３延在部Ｅ３から第４延在部Ｅ４を経由して第２延在部Ｅ２につながる経路とに分かれ、これら経路が第２延在部Ｅ２の途中で合わさることで共振周波数の帯域幅を広くすることができる。また、位相調整部Ｐｈ内に生じる浮遊容量Ｃｉと、第１延在部Ｅ１と第２エレメント４との間に生じる浮遊容量Ｃｇとによって、主に第１エレメント３で得られる共振周波数ｆ２と、主に第２エレメント４で得られる共振周波数ｆ３との互いに逆位相で発生する隣接した部分を重ねる効果を得ることができる。

また、基板本体２の表面に、金属箔でパターン形成された上記第３エレメント５を備えているので、第７延在部Ｅ７と第２延在部Ｅ２との間の浮遊容量Ｃａ，Ｃｂと、第７延在部Ｅ７と第５延在部Ｅ５（アンテナ素子ＡＴを含む）との間の浮遊容量Ｃｃとにより、主に第１エレメント３で得られる共振周波数ｆ２と、主に第２エレメント４で得られる共振周波数ｆ３とは別の共振周波数ｆ１を得ることができる。

また、第２延在部Ｅ２の基端側に、第７延在部Ｅ７に向けて幅が広がった容量調整部Ｅ２ａが形成されているので、第２延在部Ｅ２の先端側と第７延在部Ｅ７との間の浮遊容量Ｃａと、容量調整部Ｅ２ａと第７延在部Ｅ７との間の浮遊容量Ｃｂとに差が生じることで第１エレメント３と第３エレメント５との結合度が変わって主に第３エレメント５で得られる共振周波数ｆ１の広帯域化を図ることができる。

さらに、基板本体２の表面に、金属箔でパターン形成された上記第４エレメント６を備えているので、第４エレメント６と第５延在部Ｅ５との間に浮遊容量Ｃｄ，Ｃｆ，Ｃｊが発生し、主に第１エレメント３で得られる共振周波数ｆ２と、主に第２エレメント４で得られる共振周波数ｆ３と、主に第３エレメント５で得られる共振周波数ｆ１とは別の共振周波数ｆ４を得ることができる。

また、第５延在部Ｅ５の先端部に、基端側よりも幅広な幅広部Ｅ５ａが形成されているので、幅広部Ｅ５ａから先端側のインピーダンスを高くすることができると共に、幅広部Ｅ５ａと第４エレメント６との間の浮遊容量Ｃｆを増大させてインピーダンスを調整することができる。
また、第４エレメント６が、第８延在部Ｅ８から第１０延在部Ｅ１０を有しているので、第９延在部Ｅ９が第４エレメント６の立ち上げ部となって第１０延在部Ｅ１０が第５延在部Ｅ５に近くなることで、第１０延在部Ｅ１０と第５延在部Ｅ５との間の浮遊容量Ｃｄ，Ｃｆが増大する。これによって、主に第４エレメント６で得られる共振周波数ｆ４での高利得化を図ることができると共に、第８延在部Ｅ８と第５延在部Ｅ５のアンテナ素子ＡＴとの間の浮遊容量Ｃｊと、第１０延在部Ｅ１０と第５延在部Ｅ５のアンテナ素子ＡＴとの間の浮遊容量Ｃｄと、第１０延在部Ｅ１０と幅広部Ｅ５ａとの間の浮遊容量Ｃｆとの３つの浮遊容量を発生させてインピーダンスを調整することができる。

さらに、第４エレメント６が、第５延在部Ｅ５よりも長く突出して延在しているので、第４エレメント６の開放端を第５延在部Ｅ５から離して第５延在部Ｅ５との間で生じる浮遊容量の影響を低減させ、インピーダンスを高くすることができると共に、第４エレメント６とグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｋを増大させることができる。

また、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によってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になり、複共振化の調整が容易になると共に小型化とアンテナ特性の向上とを図ることができる。
また、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、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。

さらに、各受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複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、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。

次に、本発明に係るアンテナ装置の第２実施形態について、図６を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、１枚の基板本体２上にグランド面ＧＮＤ、第１エレメント３〜第４エレメント６等の各エレメントが設けられているのに対し、第２実施形態のアンテナ装置２１は、図６に示すように、基板本体が、グランド面ＧＮＤと第１延在部Ｅ１の基端側と第１グランドパターンＧ１と第２グランドパターンＧ２と第２エレメント４の基端側を有するグランド側基板２Ａと、第１延在部Ｅ１の先端側と第２エレメント４の先端側と第２延在部Ｅ２〜第１０延在部Ｅ１０とを有するエレメント側基板２Ｂと、に分割されている点である。

また、第２実施形態では、第２エレメント４の基端側と第２エレメント４の先端側とが、導電性部材２２ａを介して電気的に接続されている。すなわち、グランド側基板２Ａの第２エレメント４の基端側に設けられた第１接続点Ｓ１と、エレメント側基板２Ｂの第２エレメント４の先端側に設けられた第２接続点Ｓ２とが、板バネやＦＰＣ等の導電性部材２２ｂで接続されている。このように導電性部材２２ａが、第２エレメント４の一部として機能する。
また、第１延在部Ｅ１の基端側と第１延在部Ｅ１の先端側とが、導電性部材２２ｂを介して電気的に接続されている。すなわち、グランド側基板２Ａの第１延在部Ｅ１の基端側に設けられた第３接続点Ｓ３と、エレメント側基板２Ｂの第１延在部Ｅ１の先端側に設けられた第４接続点Ｓ４とが、板バネやＦＰＣ等の導電性部材２２ｂで接続されている。このように導電性部材２２ｂが、第１延在部Ｅ１の一部として機能する。

上記グランド側基板２Ａは、導電性部材２２ａ，２２ｂで接続された状態で、グランド側基板２Ａ上に対向するように設置可能である。すなわち、導電性部材２２ａ，２２ｂを介してアンテナ装置２１を折り返した状態とすることが可能である。これによって、同一平面上にそれぞれ設置した場合よりも平面上の占有面積を小さくすることができる。

上記グランド側基板２Ａは例えばプリント基板で形成され、エレメント側基板２Ｂは例えばＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）で形成されている。
このように第２実施形態のアンテナ装置２１では、基板本体が、グランド側基板２Ａとエレメント側基板２Ｂとに分割されているので、グランド面ＧＮＤを配するスペースがない場合でも、グランド面ＧＮＤ側のグランド側基板２Ａをエレメント側基板２Ｂと分離して別途設置することで、装置の設置自由度が大幅に向上し、少ないスペースにも対応することができる。

次に、第１実施形態のアンテナ装置を実際に作製した実施例について、ＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を測定した結果を、図５を参照して説明する。

なお、これらの測定においては、各受動素子は以下のものを用いた。
第１受動素子Ｐ１：Ｒ＝０Ω（ジャンパー線）
第２受動素子Ｐ２：Ｌ＝４．７ｎＨのインダクタ
第３受動素子Ｐ３：Ｃ＝１．０ｐＦのコンデンサ
第４受動素子Ｐ４：未実装

この測定結果からわかるように、第１〜第４の共振周波数ｆ１〜ｆ４が、以下の表１に示すように、良好な帯域幅を有して得られている。
なお、第１の共振周波数ｆ１の周波数帯は８００ＭＨｚ帯である。また、第２の共振周波数ｆ２と第３共振周波数ｆ３との周波数帯は互いに近く、両者を合わせた帯域が１９００ＭＨｚ帯である。すなわち、第２の共振周波数ｆ２と第３共振周波数ｆ３とについては、位相調整部Ｐｈ内に生じる浮遊容量Ｃｉと、第１延在部Ｅ１と第２エレメント４との間に生じる浮遊容量Ｃｇとによって、互いに逆位相で発生する隣接した部分を重ねる効果が得られている。さらに、第４の共振周波数ｆ４の周波数帯は２６００ＭＨｚ帯である。

なお、本発明は上記各実施形態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、上記各実施形態では、第５延在部にアンテナ素子を設けているが、第２延在部、第７延在部又は第４エレメントにアンテナ素子を設けてエレメントの短縮化を行い、装置全体の小型化を図っても構わない。特に、第１０延在部にアンテナ素子を接続することで、より高インピーダンス化を行うことができる。
また、上記各実施形態では、受動素子を第１延在部及び第２エレメントに接続したが、他のエレメントや延在部に接続しても構わない。例えば、第２延在部、第７延在部、第４エレメント又は位相調整部の途中に受動素子を接続してインピーダンス等の調整を行っても構わない。

また、上述したようにアンテナ素子を接続してエレメントの一部とすることが好ましいが、アンテナ素子を接続せずに、銅箔等の金属箔のみで延在した第５延在部でも構わない。この際、高インピーダンス化するために、第５延在部の少なくとも一部を他の部分よりも幅狭の細いパターンにしたり、ジグザグに折り返しながら全体として一定方向に延在するミアンダパターンとしたりすることが好ましい。
さらに、基板サイズに余裕がある場合には、上記エレメントの一部を線状若しくは板状の金属を折り返した形状のパターンに置き換えても構わない。また、同一の基板本体の表裏面に対してスルーホールを用いて、螺旋状などの形状に旋回させたパターンにしても構わない。

１，２１…アンテナ装置、２…基板本体、３…第１エレメント、４…第２エレメント、５…第３エレメント、６…第４エレメント、ＡＴ…アンテナ素子、Ｅ１…第１延在部、Ｅ２…第２延在部、Ｅ２ａ…容量調整部、Ｅ３…第３延在部、Ｅ４…第４延在部、Ｅ５…第５延在部、Ｅ５ａ…幅広部、Ｅ６…第６延在部、Ｅ７…第７延在部、Ｅ８…第８延在部、Ｅ９…第９延在部、Ｅ１０…第１０延在部、ＦＰ…給電点、Ｇ１…第１グランドパターン、Ｇ２…第２グランドパターン、ＧＮＤ…グランド面、Ｐ１…第１受動素子、Ｐ２…第２受動素子、Ｐ３…第３受動素子、Ｐ４…第４受動素子、Ｐｈ…位相調整部

Claims (9)

1. 絶縁性の基板本体と、
   前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、それぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面、第１エレメント及び第２エレメントとを備え、
   前記第１エレメントが、前記グランド面に近接した基端側に給電点が設けられて前記グランド面から離間する方向に延在する第１延在部と、前記第１延在部の先端に基端側が接続され前記第１延在部に直交する方向に延在して開放端を有する第２延在部と、前記第１延在部の途中から前記第１延在部に直交する方向に延在する第３延在部と、前記第３延在部の先端から前記第１延在部に沿って前記第２延在部の基端側まで延在する第４延在部とを有し、
   前記第２エレメントが、前記第２延在部の途中から前記グランド面まで延在し、
   前記第１エレメントが、前記第１延在部の先端側、前記第２延在部の基端側、前記第３延在部及び前記第４延在部で環状に形成された位相調整部を有し、
   前記第２延在部が、前記第４延在部との接続部分から前記第２エレメント側に向けて延在し前記第２エレメントとの接続部から対向する前記グランド面の端辺に沿って突出して延在し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、
   前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された第３エレメントを備え、
   前記第３エレメントが、前記第２延在部の基端から前記第２延在部と反対側に延在する第５延在部と、前記第５延在部から前記グランド面から離間する方向に延在する第６延在部と、前記第６延在部の先端から前記第２延在部に沿って前記第２延在部の先端側に向けて延在する第７延在部とを有していることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項２に記載のアンテナ装置において、
   前記第２延在部の基端側に、前記第７延在部に向けて幅が広がった容量調整部が形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項２又は３に記載のアンテナ装置において、
   前記基板本体の表面及び裏面の少なくとも一方に、金属箔でパターン形成された第４エレメントを備え、
   前記第４エレメントが、前記第３延在部の先端から前記第２延在部の先端側と反対側に向けて延在していることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項４に記載のアンテナ装置において、
   前記第５延在部の先端部に、基端側よりも幅広な幅広部が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４又は５に記載のアンテナ装置において、
   前記第４エレメントが、前記第３延在部の先端から前記第３延在部と反対側に延在する第８延在部と、前記第８延在部の先端から前記第５延在部に向けて延在する第９延在部と、前記第９延在部の先端から前記第５延在部に沿って前記第２延在部の先端側と反対側に向けて延在する第１０延在部とを有していることを特徴とするアンテナ装置。
7. 請求項４から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第４エレメントが、前記第５延在部よりも長く突出して延在していることを特徴とするアンテナ装置。
8. 請求項２から７のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第５延在部に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第１延在部に第１受動素子が接続され、
   前記第２エレメントに第２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。