JP6760544B2 - アンテナ装置及び通信端末装置 - Google Patents

Description

本発明は複数の放射素子と給電回路との間に接続されるアンテナ結合素子を備えたアンテナ装置及び通信端末装置に関するものである。

アンテナ装置の使用可能周波数帯域を広帯域化するため、又は複数の周波数帯域に対応するために、直接的又は間接的に結合する２つの放射素子を備えるアンテナ装置が用いられている。また、２つの放射素子と、この２つの放射素子に対する給電を制御するアンテナ結合素子とを備えたアンテナ装置が特許文献１に示されている。

特許第５５０５５６１号公報

例えば携帯電話の通信用アンテナでは、0.6GHz〜2.7GHzのような広帯域をカバーする必要があるものがある。しかも、複数の周波数帯域を同時に使用することで伝送レートを高めるキャリアアグリゲーションに対応するために、広帯域を同時に使用可能なアンテナ装置が求められている。

特許文献１に示されるアンテナ装置は、二つの放射素子（給電放射素子及び無給電放射素子）と給電回路との間に、トランスによるアンテナ結合素子を接続したものである。この構成のアンテナ装置は、広帯域を同時にカバーするうえで非常に有用なものである。

ところが、アンテナ装置を備える通信端末装置の高機能化に伴ってアンテナスペースが限られてくると、給電放射素子と無給電放射素子とが近接して配置せざるを得ないこととなる。これにより、例えば、給電放射素子の一部と無給電放射素子の一部とが近接して並走するなどの配置により、給電放射素子と無給電放射素子との電界結合が強くなる。

このような状況で、アンテナ結合素子によって無給電放射素子に流れる電流と、上記電界結合により無給電放射素子に流れる電流とが弱めあう関係となると十分な放射効率が得られない、という不具合が生じる。

このように、無給電放射素子に流れるべき電流量が低下する状態では、無給電放射素子の放射効率が低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、二つの放射素子間の寄生容量による直接的な結合とアンテナ結合素子を介する間接的な結合とが存在する場合でも、一方の放射素子に流れる電流の弱めあいによる放射効率の低下が抑制されたアンテナ装置及び通信端末装置を提供することにある。

本開示の一例としてのアンテナ装置は、
第１放射素子と、第２放射素子と、第１放射素子及び給電回路の少なくとも一方に接続される第１コイルと、第２放射素子に接続され、第１コイルに対して電磁界結合する第２コイルと、インダクタと、を有し、記第１放射素子と第２放射素子とは電界結合し、第１コイル及び第２コイルによりトランスが構成され、第２放射素子とトランスとによる共振回路の基本波の共振周波数において、電磁界結合により第２放射素子に流れる電流と、電界結合により第２放射素子に流れる電流との位相差の絶対値は９０度より大きく、インダクタは、共振回路の共振周波数が、ｎを１以上の整数とする（２ｎ＋１）倍波の周波数になるように、第２コイルに直列接続される。

上記構成によれば、第２放射素子に、ｎを１以上の整数とする（２ｎ＋１）倍波の電流が分布するので、この高調波の共振が第２放射素子の放射に寄与する。また、第１コイルと第２コイルとの電磁界結合により第２放射素子に流れる、第２放射素子とトランスとによる共振回路の基本波の共振における電流が、第１放射素子と第２放射素子との電界結合により第２放射素子に流れる電流によって弱め合う状況で、第２コイルにインダクタを直列接続することによって、第１コイルと第２コイルとの電磁界結合により第２放射素子に流れる上記高調波の共振における電流が、第１放射素子と第２放射素子との電界結合により第２放射素子に流れる電流によって弱め合わない関係にできるので、上記弱めあいによる第２放射素子の放射効率の低下が抑制される。

そのため、上記構成によれば、通信周波数帯内の周波数帯において放射効率の高いアンテナ装置が構成される。

本発明によれば、二つの放射素子間の寄生容量による直接的な結合とアンテナ結合素子を介する間接的な結合とが存在する場合でも、一方の放射素子に流れる電流の弱めあいによる放射効率の低下が抑制されたアンテナ装置及び通信端末装置が得られる。

図１は、本発明の一実施形態であるアンテナ装置及び通信端末装置に用いられるアンテナ結合素子２０の斜視図と、アンテナ結合素子２０の一部の分解斜視図である。 図２は、アンテナ装置１０１と、それを備える通信端末装置１１１の主要な構成を示す平面図である。 図３はアンテナ結合素子２０を含むアンテナ装置１０１の回路図である。 図４は第２放射素子１２上の電流分布の例を示す図である。 図５はアンテナ装置１０１の放射効率の周波数特性を示す図である。 図６は、図３に示したアンテナ装置１０１とはインダクタＬ１２の位置が異なるアンテナ装置の回路図である。 図７は本発明の一実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。 図８は、アンテナ装置１０３と、それを備える通信端末装置１１２の主要な構成を示す平面図である。 図９はアンテナ装置１０４の構成を示す図である。 図１０はアンテナ装置１０５の構成を示す図である。 図１１はアンテナ装置１０６の構成を示す図である。 図１２はアンテナ結合素子２１の回路図である。 図１３は、比較例としてのアンテナ装置の回路図である。

図１は本発明の一実施形態であるアンテナ装置及び通信端末装置に用いられるアンテナ結合素子２０の斜視図と、アンテナ結合素子２０の一部の分解斜視図である。本実施形態のアンテナ結合素子２０は、通信端末装置内の回路基板に実装される直方体状のチップ部品である。図１においては、アンテナ結合素子２０の外形とその内部の構造とを分離して図示している。アンテナ結合素子２０の外面には、第１放射素子接続端子Ｔ１、給電回路接続端子Ｔ２、グランド接続端子Ｔ３、及び第２放射素子接続端子Ｔ４が形成されている。また、アンテナ結合素子２０は第１面ＭＳ１と当該第１面ＭＳ１とは反対側の面である第２面ＭＳ２とを備える。本実施形態では、第１面ＭＳ１又は第２面ＭＳ２が実装面である。

アンテナ結合素子２０の内部には、導体パターンＬ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂが形成されている。導体パターンＬ１ａと導体パターンＬ１ｂとは層間接続導体Ｖ１を介して接続されている。導体パターンＬ２ａと導体パターンＬ２ｂとは層間接続導体Ｖ２を介して接続されている。この図１においては、各導体パターンが形成された絶縁基材Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２を積層方向に分離して表している。

アンテナ結合素子２０を樹脂多層基板で構成する場合、上記絶縁基材は例えば液晶ポリマー（LCP）シートであり、導体パターンＬ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは例えば銅箔をパターンニングしたものである。また、アンテナ結合素子２０をセラミック多層基板で構成する場合、上記絶縁基材は例えば低温同時焼成セラミックス（LTCC［Low Temperature Co-fired Ceramics］）であり、導体パターンＬ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂは例えば銅ペーストを印刷形成したものである。

このように、基材層が非磁性体であることにより（磁性体フェライトではないので）、0.6GHz〜2.7GHzの高周波数帯でも所定インダクタンス、所定結合係数のトランスとして用いることができる。

なお、導体パターンＬ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂを積層体の中間層に集中させているので、このアンテナ結合素子２０を回路基板に実装した状態で、回路基板に存在するグランド導体と第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２との間隔が確保される。また、アンテナ結合素子２０の上部に何らかの金属部材が近接しても、この金属部材と第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２との間隔が確保される。そのため、後に示す第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２によって生じる磁界が外部からの影響を受けにくくなり、安定した特性が得られる。

図２は、アンテナ装置１０１と、それを備える通信端末装置１１１の主要な構成を示す平面図である。この通信端末装置１１１は、第１放射素子１１、第２放射素子１２、回路基板４０及び筐体５０を備える。

回路基板４０には給電回路３０が構成されている。また、この回路基板４０にアンテナ結合素子２０、インダクタＬ１２及びインダクタＬ１１が実装されている。

第１放射素子１１は、通信端末装置１１１の筐体５０の主要部から電気的に独立した筐体の一部で構成されている。第２放射素子１２は筐体５０内の樹脂部分に、LDS（Laser-Direct-Structuring）工法で形成された導体パターンで構成されている。また、これに限らずＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）にフォトレジスト工法で形成された導体パターンで構成されていてもよい。

アンテナ結合素子２０の第１放射素子接続端子（図１に示したＴ１）は第１放射素子１１に接続され、給電回路接続端子（図１に示したＴ２）は給電回路３０に接続され、グランド接続端子（図１に示したＴ３）はグランド導体パターンに接続される。インダクタＬ１２は、第２放射素子接続端子（図１に示したＴ４）と第２放射素子１２との間に接続されている。

インダクタＬ１１は第１放射素子１１の一方の端部とグランドとの間に接続されている。

第１放射素子１１は、インダクタＬ１１及び回路基板に形成されたグランド導体パターンによってループアンテナとして作用する。第２放射素子１２はモノポールアンテナとして作用する。

第１放射素子１１の一部と第２放射素子１２との近接部ＰＰには、放射素子間の寄生容量Ｃ１２が生じる。第１放射素子１１と第２放射素子１２とは、この寄生容量Ｃ１２を介して電界結合する。この寄生容量Ｃ１２は、互いに並走する第１放射素子１１の一部と第２放射素子１２の一部との間に主に生じる。

図２に示したように、第１放射素子１１を含んでループアンテナを構成すれば、この第１放射素子１１のスペースを削減できる。また、ループアンテナ構造であれば、人体の近接による第１放射素子１１のアンテナ特性の変動を抑制できる。さらに、このループアンテナの構造上の内側にモノポール構造の第２放射素子１２を配置することで、人体の近接による第２放射素子１２のアンテナ特性の変動も抑制できる。

図３は上記アンテナ結合素子２０を含むアンテナ装置１０１の回路図である。アンテナ結合素子２０は、互いに磁界結合する第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２を含む。図３中のＭは、この磁界結合を表している。

第１放射素子１１はローバンド（例えば0.60GHz〜1.71GHz）及びハイバンド（例えば1.71GHz〜2.69GHz）の帯域内で共振する。つまり、第１コイルＬ１が接続された第１放射素子１１は、主に本発明に係る「基本波の共振周波数」を含む周波数帯でローバンドを、「３倍波の共振周波数」と「５倍波の共振周波数」を含む周波数帯でハイバンドをそれぞれ受け持つ。ここで、「第１放射素子の共振」とは、第１放射素子１１とアンテナ結合素子２０とによる共振を意味する。

なお、本明細書ではｍ倍波における共振周波数を「ｍ次共振周波数」と定義する。mは１以上の整数である。m＝１の場合は基本波における共振周波数を意味する。第２放射素子１２は、アンテナ結合素子２０及びインダクタＬ１２と共に、その３倍波の共振によってハイバンド（例えば1.71GHz〜2.69GHz）を受け持つ。

ここで、第１放射素子１１と第２放射素子１２との間の寄生容量による直接的な結合とアンテナ結合素子２０を介する間接的な結合とが存在する場合に、第２放射素子１２に流れる電流の弱めあいによる、第２放射素子の放射効率の低下について示す。

図１３は、比較例としてのアンテナ装置の回路図である。第１放射素子１１は、給電回路３０から第１コイルＬ１を介して給電される。第２放射素子１２は第２コイルＬ２から給電（第２コイルＬ２を流れる電流で給電）される。例えば、第１コイルＬ１に電流ｉ１が流れるとき、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との磁界結合により、第２コイルＬ２に電流ｉ２が誘導されて、この電流ｉ２によって第２放射素子１２が給電（駆動）される。図１３中のＭは、この磁界結合を表している。さらに、第２放射素子１２は、寄生容量Ｃ１２を介して第１放射素子１１と電界結合するので、この電界結合により第２放射素子１２に流れる電流ｉ１２は第２コイルＬ２を介して流れる。

図１３に示すように、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との電磁界結合により第２放射素子１２に流れる電流ｉ２と、電界結合により第２放射素子１２に流れる電流ｉ１２との位相差の絶対値が９０度を超えると、上記電流ｉ１２と電流ｉ２とが互いに弱めあうように作用する。

上述した電磁界結合により第２放射素子１２に誘導される電流ｉ２については、電流プローブなどを用いてアンテナに干渉なく直接測定することは実際には難しい。そこで、例えば、図１３に示したアンテナ装置において、第１放射素子１１と第２放射素子１２とを物理的に十分離間するように配置変更し、所望の周波数で第２放射素子１２と第２コイルＬ２との間に流れる電流をネットワークアナライザ等を用いて測定することで、所望の周波数における電流ｉ２の位相を得る。つまり、上記配置変更した状態で、第１放射素子１１の入力端（第１放射素子１１の電源側の端）と第２放射素子１２の入力端（第２放射素子１２のグランド側の端）との２つを入力端とする２×２のＳパラメータと、４つの端子Ｔ１〜Ｔ４を有するアンテナ結合素子２０だけの４×４のＳパラメータとを測定し、その後、電磁界結合により第２放射素子１２に流れる電流ｉ２の位相を上記Ｓパラメータ用いて、回路シミュレータ上で計算することで得る。

また、電界結合により第２放射素子１２に流れる電流ｉ１２の位相は、例えば、図１３に示したアンテナ装置において、アンテナ結合素子２０を取り除くように配置変更し、所望の周波数で、第２放射素子１２とグランドとの間に流れる電流の位相をネットワークアナライザ等を用いて測定することによって得られる。しかし、この場合も直接的な測定は難しいので、例えば、第１放射素子１１の入力端と第２放射素子１２の入力端との２つの入力端を入力とする２×２のＳパラメータを測定し、その後、アンテナ結合素子２０を取り除くように配置変更した状態での上記２×２のＳパラメータを測定し、第２放射素子１２に流れる電流ｉ１２の位相を、上記Ｓパラメータを用いて、回路シミュレータ上で計算することで得る。

本実施形態では、第２放射素子１２は、アンテナ結合素子２０及びインダクタＬ１２と共に、ハイバンド（例えば1.71GHz〜2.69GHz）の帯域内で、３倍波で共振する。換言すれば、インダクタＬ１２によって、ハイバンド帯域内における第２放射素子１２とアンテナ結合素子２０とによる共振を３倍波の共振にしている。この共振周波数は、例えば2.1GHzである。このことによって、前述した電流ｉ１２と電流ｉ２とが互いに弱めあうことを抑制している。このことを、電流分布を用いて以下に詳しく説明する。

図４は第２放射素子１２上の電流分布の例を示す図である。図４では、第２放射素子１２とアンテナ結合素子２０による基本波の共振から７倍波の共振までについて、ある時刻における電流分布を示している。

基本波の共振と３倍波の共振とを比較すると、基本波の共振で正の電流が分布する状態で、３倍波では負の電流の分布が支配的となる。つまり基本波の共振と比較して逆符号の電流成分が多くなる。したがって、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との電磁界結合により第２放射素子１２に流れる基本波の電流が、第１放射素子１１と第２放射素子１２との電界結合により第２放射素子１２に流れる基本波の電流によって弱め合うように作用する状況下では、すなわち、例えば、図１３のような構成において、第２放射素子１２とアンテナ結合素子２０とが基本波で共振するとき、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との電磁界結合により第２放射素子１２に流れる電流ｉ２と、電界結合により第２放射素子１２に流れる電流ｉ１２との位相差の絶対値が９０度を超える状況下では、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との電磁界結合により第２放射素子１２に流れる３倍波の電流と、第１放射素子１１と第２放射素子１２との電界結合により第２放射素子１２に流れる電流との弱めあいが抑制される。

なお、図４では、第２放射素子１２の３倍波の共振を利用する例を示したが、基本波の共振で正の電流が分布する状態で、逆符号の負の電流分布を有する５倍波や７倍波でも有効である。ただし、３倍波や７倍波は負の電流の分布が支配的であるので、第１放射素子１１と第２放射素子１２との電界結合により第２放射素子１２に流れる電流が弱めあわないためには、より好ましい。また、３倍波と７倍波とでは、負の電流分布がより大きい３倍波の方がより好ましい。

図５はアンテナ装置１０１の放射効率の周波数特性を示す図である。図５において、ＲＥ１は第２放射素子１２単体での放射効率、ＲＥ２は、比較例のアンテナ装置の放射効率、ＲＥ３は本実施形態のアンテナ装置１０１の放射効率である。

上記比較例のアンテナ装置は、インダクタＬ１２を設けないアンテナ装置であり、第２放射素子１２とアンテナ結合素子２０とインダクタＬ１２とにより構成される共振回路の３倍波の共振周波数が通信周波数帯外にあるアンテナ装置である。つまり、比較例のアンテナ装置では、図１３に示した、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との電磁界結合により第２放射素子１２に流れる電流ｉ１２と、電界結合により第２放射素子１２に流れる電流ｉ２との位相差の絶対値が９０度を超え、電流ｉ１２と電流ｉ２とは互いに弱めあうように作用する。なお、第２コイルＬ２の自己インダクタンス値を大きくすることによって、第２放射素子１２とアンテナ結合素子２０とによる共振を変化させることも可能であるが、その場合には、アンテナ結合素子２０の自己共振周波数が低下し、この自己共振周波数がアンテナ装置１０１の通信帯域内に入るため、十分な放射効率が得られない場合がある。

図５において、周波数帯0.6GHz〜1.0GHzは、第１放射素子１１とアンテナ結合素子２０とによる基本波の共振と、第２放射素子１２とアンテナ結合素子２０とインダクタＬ１２とによる３倍波の共振（インダクタＬ１２の無い、第２放射素子１２単体の場合は、第２放射素子１２とアンテナ結合素子２０とによる基本波の共振）による、放射効率の高い周波数帯である。また、1.7GHz〜1.9GHz帯は、第１放射素子１１の３倍波の共振による、放射効率の高い周波数帯である。また、2.4GHz〜2.6GHz帯は、第１放射素子１１の５倍波の共振による、放射効率の高い周波数帯である。

図５に表れているように、比較例のアンテナ装置では、周波数帯1.8GHz〜2.5GHzで上記電流の弱めあいに起因する影響が生じて、アンテナ結合素子２０による結合の効果が低いため、放射効率が高くない。この周波数帯は、本実施形態のアンテナ装置において、第２放射素子１２とアンテナ結合素子２０とインダクタＬ１２とにより構成される共振回路の３倍波の共振周波数であり、本実施形態では、第１放射素子１１の３倍波の共振周波数と５倍波の共振周波数との間にある。

図５に表れているように、周波数帯0.6GHz〜1.8GHzでは、本実施形態のアンテナ装置１０１の放射効率RE3は比較例のアンテナ装置の放射効率RE2と同等であるが、1.8GHz以上では本実施形態のアンテナ装置１０１の方が放射効率が高い。この周波数帯域において、本実施形態のアンテナ装置１０１では、電流ｉ１２と電流ｉ２とは互いに弱め合う効果が弱まり、むしろ強めあうようになるからである。

図５では、第２放射素子１２とアンテナ結合素子２０とインダクタＬ１２とにより構成される共振回路の３倍波の共振周波数が、第１放射素子の３倍波の共振周波数と５倍波の共振周波数との間にある例を示したが、上記共振回路の３倍波の共振周波数が第１放射素子１１の基本波の共振周波数と３倍波の共振周波数との間となる関係であってもよい。

なお、図５等に示した例では、アンテナ結合素子２０と、インダクタＬ１２と、第２放射素子１２と、により構成される共振回路の高調波の共振として３倍波の共振を例に挙げたが７倍波の共振等、ｎを１以上の整数とする（２ｎ＋１）倍波の共振周波数であってもよい。ただし、図４を用いて既に述べたとおり、５倍波に比べて３倍波や７倍波の方が上述の電流の弱めあい効果が低い。つまり、（４n−１）倍波の共振周波数の方が放射素子間の電界結合による電流を弱めあう作用が小さい。

図５を用いて述べたとおり、図２、図３に示した給電回路３０は、第２放射素子１２の共振周波数、上記高調波の共振周波数、第１放射素子１１の３倍波の共振周波数及び５倍波の共振周波数を含む通信信号を入出力する。これにより、広帯域の通信信号を扱う通信端末装置が得られる。

図６は、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。このアンテナ装置と、図３に示したアンテナ装置とはインダクタＬ１２の位置が異なる。図６に示す例では、アンテナ結合素子２０のグランド接続端子Ｔ３とグランドとの間にインダクタＬ１２を接続している。その他の構成は図３に示したアンテナ装置と同じである。

第２放射素子１２を含む回路部分の共振周波数は、第２放射素子１２の開放端からグランドまでの回路構成で定まるので、図６に示したように、アンテナ結合素子２０のグランド接続端子Ｔ３とグランドとの間にインダクタＬ１２を接続しても、このインダクタＬ１２のインダクタンスによって第２放射素子１２の共振周波数を定めることができる。

但し、アンテナ結合素子２０の第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との間の寄生容量と、第１コイルＬ１と、第２コイルＬ２と、インダクタＬ１２とによって自己共振回路ＲＣが構成される。この自己共振回路ＲＣはインダクタＬ１２を含むため、その共振周波数は、図３に示した構成の自己共振回路の共振周波数に比べて低い。そのため、広帯域に対応するアンテナ装置を構成する点では、図３に示した位置にインダクタＬ１２を設ける方が好ましい。

次に、これまでに示したアンテナ装置とは各部の構成が異なるアンテナ装置について幾つかの例を示す。

図７は本発明の一実施形態のアンテナ装置の構成を示す図である。このアンテナ装置１０２は、第１放射素子１１と第２放射素子１２とアンテナ結合素子２０とインダクタＬ１２とを備える。第１放射素子１１及び第２放射素子１２はいずれもモノポール型の放射素子である。

このように第１放射素子１１もモノポール型アンテナであるアンテナ装置にも同様に適用できる。

図８は、アンテナ装置１０３と、それを備える通信端末装置１１２の主要な構成を示す平面図である。この通信端末装置１１２は、第１放射素子１１、第２放射素子１２、第３放射素子１３、回路基板４０及び筐体５０を備える。

回路基板４０には給電回路３０が構成されている。また、この回路基板４０にアンテナ結合素子２０及びインダクタＬ１２，Ｌ１１が実装されている。

第１放射素子１１、第２放射素子１２及び第３放射素子１３は、筐体５０内の樹脂部分に、LDS（Laser-Direct-Structuring）工法で形成された導体パターンで構成されている。また、これに限らずＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）に対して、フォトレジスト工法で形成された導体パターンで構成されていてもよい。

インダクタＬ１１は第１放射素子１１の一方の端部とグランドとの間に接続されている。

第１放射素子１１は、インダクタＬ１１及び回路基板に形成されたグランド導体パターンによってループアンテナとして作用する。第２放射素子１２はモノポールアンテナとして作用する。第３放射素子１３は例えばGPS用アンテナであり、給電回路３０とは別の給電回路に接続される。

その他の構成は、図２等に示したアンテナ装置と同様である。このように、第１放射素子１１は導体パターンで構成してもよい。

図９はアンテナ装置１０４の構成を示す図である。このアンテナ装置１０４は、第１放射素子１１、第２放射素子１２、アンテナ結合素子２０、インダクタＬ１１ａ，Ｌ１１ｂ、キャパシタＣ１１ａ，Ｃ１１ｂ及びスイッチ４を備える。スイッチ４は、アンテナ装置外部から与えられる制御信号に応じて、インダクタＬ１１ａ，Ｌ１１ｂ、キャパシタＣ１１ａ，Ｃ１１ｂのうち一つを選択的に第１放射素子１１の先端に接続する。したがって、スイッチ４によりアンテナの実効長が変更可能となる。

インダクタＬ１１ａとインダクタＬ１１ｂとではインダクタンスが異なり、キャパシタＣ１１ａとキャパシタＣ１１ｂとではキャパシタンスが異なる。これらリアクタンス素子Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ，Ｃ１１ａ，Ｃ１１ｂのうちどの素子を選択するかによって、第１放射素子１１の共振周波数が切り替えられる。その他の構成は図２に示したとおりである。

図１０はアンテナ装置１０５の構成を示す図である。このアンテナ装置１０５は、第１放射素子１１、第２放射素子１２、及びアンテナ結合素子２０を備える。第１放射素子１１の給電点ＰＦにアンテナ結合素子２０の第１コイルＬ１を介して給電回路３０が接続されている。そして、第１放射素子１１の先端は開放されていて、途中の所定の接地点ＰＳがグランドに接地されている。この構成により、第１放射素子１１は逆Ｆアンテナとして作用する。また、第１放射素子１１が面状に拡がりのある導体であれば、PIFA（planar inverted-F antenna）として作用する。このように、第１放射素子１１を逆Ｆ型アンテナやPIFAとすることによって、第１放射素子１１のインピーダンスを給電回路とのインピーダンスと同程度にでき、インピーダンス整合が容易となる。

本発明はこのように第１放射素子１１が逆ＦアンテナやPIFAであるアンテナ装置にも適用できる。

図１１はアンテナ装置１０６の構成を示す図である。このアンテナ装置１０６は、第１放射素子１１、第２放射素子１２、及びアンテナ結合素子２０を備える。第１放射素子１１の給電点ＰＦには給電回路３０が接続されている。第１放射素子１１の所定の接地点ＰＳとグランドとの間には、アンテナ結合素子２０の第１コイルＬ１が接続されている。そして、アンテナ結合素子２０の第２コイルＬ２に第２放射素子１２が接続されている。この構成により、第１放射素子１１は逆Ｆアンテナとして作用する。また、第１放射素子１１が面状に拡がりのある導体であれば、PIFA（planar inverted-F antenna）として作用する。

本発明は、このような構造の逆ＦアンテナやPIFAであるアンテナ装置にも適用できる。

以上に示した幾つかの例では、第１コイルＬ１と第２コイルＬ２とで一つの部品としてのアンテナ結合素子を構成する例を示したが、インダクタＬ１２をアンテナ結合素子２０に内蔵させて、それらを単一の部品として構成してもよい。図１２はそのアンテナ結合素子２１の回路図である。このアンテナ結合素子２１は、互いに電磁界結合する第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２だけでなく、インダクタＬ１２を内蔵している。このインダクタＬ１２は第２コイルＬ２と第２放射素子接続端子Ｔ４との間に設けられている。このインダクタＬ１２は第１コイルＬ１及び第２コイルＬ２とは結合しないように配置されたコイル導体パターンで構成される。又は、導体パターンの配線部がインダクタＬ１２として設けられていてもよい。このように、インダクタＬ１２は電磁界結合への寄与を抑制した配置とすることが好ましい。これによって、アンテナ結合素子２０の自己共振周波数の低下を抑制できる。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

例えば、各回路図上では、インダクタＬ１２を回路素子として示したが、チップインダクタ等の部品を実装すること以外に、導体パターンでインダクタＬ１２を形成してもよい。また、第２放射素子１２とアンテナ結合素子２０とで構成される回路の共振周波数が所定周波数帯で３倍波で共振すればよい。そのため、例えば、第２放射素子１２の線幅を細くする等によって、第２放射素子１２の実効長を長くしてもよい。

Ｃ１１ａ，Ｃ１１ｂ…キャパシタ
Ｃ１２…放射素子間寄生容量
Ｌ１…第１コイル
Ｌ１１，Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂ…インダクタ
Ｌ１２…インダクタ
Ｌ１ａ，Ｌ１ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ…導体パターン
Ｌ２…第２コイル
ＭＳ１…第１面
ＭＳ２…第２面
ＰＦ…給電点
ＰＰ…近接部
ＰＳ…接地点
ＲＣ…自己共振回路
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２…絶縁基材
Ｔ１…第１放射素子接続端子
Ｔ２…給電回路接続端子
Ｔ３…グランド接続端子
Ｔ４…第２放射素子接続端子
Ｖ１，Ｖ２…層間接続導体
４…スイッチ
１１…第１放射素子
１２…第２放射素子
１３…第３放射素子
２０，２１…アンテナ結合素子
３０…給電回路
４０…回路基板
５０…筐体
１０１〜１０６…アンテナ装置
１１１，１１２…通信端末装置

Claims (6)

1. 第１放射素子と、第２放射素子と、前記第１放射素子及び給電回路の少なくとも一方に接続される第１コイルと、前記第２放射素子に接続され、前記第１コイルに対して電磁界結合する第２コイルと、インダクタと、を有し、
   前記第１放射素子と前記第２放射素子とは電界結合し、
   前記第１コイル及び前記第２コイルによりトランスが構成され、
   前記第２放射素子と前記トランスとによる共振回路の基本波の共振周波数において、前記電磁界結合により前記第２放射素子に流れる電流と、前記電界結合により前記第２放射素子に流れる電流との位相差の絶対値は９０度より大きく、
   前記インダクタは、前記共振回路が、ｎを１以上の整数とする（２ｎ＋１）倍波で高調波共振するように、前記第２コイルに直列接続された、
   アンテナ装置。
2. 前記高調波共振は、ｎを１以上の整数とする（４ｎ−１）倍波の共振である、
   請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記高調波共振の周波数は、前記第１放射素子の基本波の共振周波数と３倍波の共振周波数との間、又は前記第１放射素子の３倍波の共振周波数と５倍波の共振周波数との間である、
   請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記高調波共振は、３倍波の共振である、請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ装置。
5. 前記インダクタ、前記第１コイル及び前記第２コイルは単一の部品として構成されている、
   請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ装置と、前記給電回路とを備え、
   前記給電回路は、前記第２放射素子の基本波の共振周波数、前記高調波の共振周波数、前記第１放射素子の３倍波の共振周波数、及び前記第１放射素子の５倍波の共振周波数、を含む通信信号を入出力する、
   通信端末装置。

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