JP6947357B2 - 無線通信装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無線通信装置に関する。
従来より、ベース部及び前記ベース部の外郭に沿って形成される枠部を備える金属フレームと、前記枠部が外部に露出するように前記金属フレームの前面及び背面にそれぞれ結合される第１及び第２ケースと、前記第１及び第２ケースと前記金属フレームとの間に設けられる第１及び第２防水層とを含む移動端末機がある。
移動端末機は、前記枠部と共にアンテナの放射体として動作し、前記第２ケースの一面に形成される複数の導電部材と、前記複数の導電部材にそれぞれ給電する複数の給電部とをさらに含み、前記複数の給電部は、前記防水層により形成される密閉空間内に配置されることを特徴とする（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５−１０９６４２号公報
従来の移動端末機の複数の導電部材は、第１給電部により給電される第１放射部材、及び第２給電部により給電される第２放射部材であるが、第１放射部材及び第２放射部材は、それぞれ通信する周波数帯域が１つの放射部材である。すなわち、第１放射部材及び第２放射部材は、それぞれ１つの周波数帯域に対応した放射部材である。
そこで、より多くの周波数帯域で通信できる無線通信装置を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態の無線通信装置は、第１端辺を有し、筐体の内部に配設されるグランドプレーンと、前記第１端辺の近傍に位置する給電点で給電され、前記筐体の外周部に表出して第１端部と第２端部との間で延在する第１線路を有し、第１通信周波数で通信する第１放射素子と、前記グランドプレーンに接続される板金と、前記板金に接続される第１接続部から前記筐体の外周部に表出して前記第１端部の近傍に位置する第３端部まで延在する第２線路と、前記第２線路の前記第１接続部と前記第３端部との間の第１点に接続される第２接続部から前記筐体の内側に位置する第４端部まで延在する第３線路とを有する第２放射素子であって、前記第２線路の長さは第２通信周波数の第２波長の電気長の四半波長であり、前記第３端部から前記第１点を経た前記第４端部までの第１長さ、及び、前記第１接続部から前記第１点を経た前記第４端部までの第２長さのいずれか一方は第３通信周波数の第３波長の電気長の四半波長であり、前記第１放射素子と結合して前記第２通信周波数で共振する、第２放射素子と、前記第４端部に接続され、前記第２通信周波数を遮断する第１遮断回路と、前記第１遮断回路を介して前記第４端部に接続され、前記第４端部に前記第３通信周波数の電力を給電する第１給電回路とを含む。
より多くの周波数帯域で通信できる無線通信装置を提供することができる。
実施の形態の無線通信装置１００を示す図である。 実施の形態の無線通信装置１００を示す図である。 実施の形態の無線通信装置１００を示す図である。 図２から筐体３０及びグランドプレーン５０を取り除いた状態を示す図である。 給電回路１６０及び遮断回路１７０Ａ、１７０Ｂを含む回路を示す図である。 遮断回路１７０Ａ、１７０ＢのＳ２１パラメータの周波数特性を示す図である。 無線通信装置１００の電流分布のシミュレーション結果を示す図である。 無線通信装置１００の電流分布のシミュレーション結果を示す図である。 実施の形態の変形例の無線通信装置１００Ｍを示す図である。 実施の形態の変形例の無線通信装置１００Ｍを示す図である。 実施の形態の変形例の無線通信装置１００Ｍを示す図である。 図１０から筐体３０及びグランドプレーン５０Ｍを取り除いた状態を示す図である。 無線通信装置１００Ｍの電流分布のシミュレーション結果を示す図である。 無線通信装置１００Ｍの電流分布のシミュレーション結果を示す図である。 無線通信装置１００Ｍの電流分布のシミュレーション結果を示す図である。
以下、本発明の無線通信装置を適用した実施の形態について説明する。
＜実施の形態＞
図１乃至図３は、実施の形態の無線通信装置１００を示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。図１は斜視図であり、図２はＺ軸正方向側を示す図であり、図３はＺ軸負方向側を示す図である。また、以下ではＸＹ平面視することを平面視と称す。
無線通信装置１００は、筐体３０、グランドプレーン５０、放射素子１１０、板金１２０、金属プレート１３０Ａ、１３０Ｂ、放射素子１４０、放射素子１５０を含む。これらの構成要素のうち、筐体３０については、図１では図示を省略し、図２及び図３には輪郭を示す。また、以下では、図１乃至図３に加えて図４を用いて説明する。図４は、図２から筐体３０及びグランドプレーン５０を取り除いた状態を示す図である。
また、以下では、無線通信装置１００が８つの通信周波数ｆ１〜ｆ８で通信する形態について説明する。通信周波数ｆ１〜ｆ８は、それぞれ、共振周波数を含む周波数帯域を表す。
無線通信装置１００は、例えば、スマートフォン端末機、携帯電話端末機、タブレットコンピュータ、又はゲーム機等の電子機器に含まれ、複数の周波数帯域で通信し、データ通信を行う装置である。なお、ここでは、無線通信装置１００が筐体３０を含むものとして説明するが、筐体３０を含まないものを無線通信装置１００として取り扱ってもよい。
筐体３０は、上述した電子機器の筐体である。筐体３０は、例えば、樹脂製若しくはガラス製、又は、樹脂製の部分とガラス製の部分とを含む構成であってもよい。筐体３０は、平面視で矩形状であり、Ｚ軸方向に薄く、ＸＹ平面に沿って延在する略薄板状の部材である。
筐体３０の表面側はＺ軸正方向側のＸＹ平面に沿って延在する面が位置する側であり、裏面側はＺ軸負方向側のＸＹ平面に沿って延在する面が位置する側であり、側面は表面と裏面を繋ぐ幅細い面である。筐体３０の側面は、略薄板状の筐体３０のＸＺ平面及びＹＺ平面に沿って延在している面である。
筐体３０の側面からは、放射素子１１０、金属プレート１３０Ａ、１３０Ｂ、放射素子１４０、及び放射素子１５０の各々の一部分が表出している。放射素子１１０、金属プレート１３０Ａ、１３０Ｂ、放射素子１４０、及び放射素子１５０の各々の一部分を筐体３０の側面から表出させる理由の１つは、無線通信装置１００が通信を行う通信電力の放射効率を最大とするためである。
グランドプレーン５０は、筐体３０の内部のＹ軸正方向側の端部に設けられており、ＸＹ平面に沿って延在している。グランドプレーン５０は、例えば、ＦＲ−４(Flame Retardant type 4)規格の配線基板５１の表面、裏面、又は内層に配置される金属層である。グランドプレーン５０は、基準電位に保持される。基準電位は、一例として接地電位である。グランドプレーン５０は、接地板又は地板として取り扱うことができるものである。
グランドプレーン５０は、Ｙ軸正方向側に端辺５０Ａを有する。端辺５０Ａは、端点５０Ａ１、５０Ａ２を両端とする辺である。端辺５０Ａは、Ｘ軸方向において直線ではなく、Ｘ軸方向の中央部がＹ軸方向に突出することによって折れ曲がっている。端辺５０Ａは、第１端辺の一例である。
端辺５０Ａの近傍には、放射素子１１０の給電点１１１が位置し、給電点１１１の近傍には、対応点５０Ｂが設けられる。配線基板５１に設けられ、給電点１１１に給電する給電線路は、平面視で対応点５０Ｂを通る。給電線路は例えばマイクロストリップラインである。
放射素子１１０は、給電点１１１、分岐点１１２、折り曲げ部１１３、端部１１４、折り曲げ部１１５、及び端部１１６を有するＴ字型のアンテナエレメントである。放射素子１１０は、第１放射素子の一例である。給電点１１１は、例えば、対応点５０Ｂを通るマイクロストリップラインによって電気的に接続されている。給電点１１１には、コイル又はコンデンサのようなインピーダンス素子が接続され、給電点１１１のインピーダンスを一例として５０Ωに調整している。
放射素子１１０は、給電点１１１から分岐点１１２までＹ軸方向に延在し、分岐点１１２からＸ軸正方向に折り曲げ部１１３まで延在し、折り曲げ部１１３から端部１１４までＹ軸負方向に延在するとともに、分岐点１１２からＸ軸負方向に折り曲げ部１１５まで延在し、折り曲げ部１１５から端部１１６までＹ軸負方向に延在している。
また、端部１１４から折り曲げ部１１３、分岐点１１２、及び折り曲げ部１１５を経て端部１１６に至る区間は、筐体３０の側面に表出している。ここで、端部１１４と端部１１６との間の区間が筐体３０の側面に表出するとは、筐体３０の側面側の外部から放射素子１１０の端部１１４と端部１１６との間の部分が見えていればよく、図２及び図３に破線で輪郭を示す筐体３０のように、放射素子１１０のＸＹ平面に沿った側面の一部が筐体３０の外側に出現していてもよいことを意味する。
このような放射素子１１０において、端部１１４は、第１端部の一例であり、端部１１６は、第２端部の一例である。端部１１４から分岐点１１２を経て端部１１６に至るまでの線路は、第１線路の一例である。分岐点１１２と端部１１４との間の区間は、第１線路の第１区間の一例であり、分岐点１１２と端部１１６との間の区間は、第１線路の第２区間の一例である。給電点１１１と分岐点１１２との間の線路は、第４線路の一例である。
給電点１１１と分岐点１１２との間の線路と、分岐点１１２と端部１１４との間の区間との合計の長さＬ１は、通信周波数ｆ１の波長の電気長の四半波長に設定されている。通信周波数ｆ１は、第１通信周波数の一例であり、例えば、２ＧＨｚの周波数帯域である。
また、給電点１１１と分岐点１１２との間の線路と、分岐点１１２と端部１１６との間の区間との合計の長さＬ２は、通信周波数ｆ２の波長の電気長の四半波長に設定されている。通信周波数ｆ２は、第４通信周波数の一例であり、例えば、８００ＭＨｚの周波数帯域である。
以上のような構成の放射素子１１０は、２ＧＨｚ帯と、８００ＭＨｚ帯との２つの周波数帯域で通信できる２つのモノポールアンテナを合わせたＴ字型のアンテナエレメントである。
板金１２０は、角部１２１、１２２、１２３、１２４を有する平面視で矩形状の金属板である。角部１２１は、板金１２０のＸ軸正方向側かつＹ軸正方向側に位置し、時計回りに角部１２１、１２３、１２４、１２２の順に配置されている。角部１２１と角部１２２との間は、端辺１２０Ａである。端辺１２０Ａは、第２端辺の一例である。
板金１２０は、一例として、無線通信装置１００を含む電子機器のＬＣＤ(Liquid Crystal Display)又は有機ＥＬ(Electroluminescence)等のディスプレイパネルを保護するために設けられており、平面視で筐体３０の内部の略全体にわたって延在している。
板金１２０は、端辺１２０Ａが端辺５０ＡよりもＹ軸方向側に位置するように、グランドプレーン５０よりも全体的にＹ軸負方向側に設けられており、Ｙ軸方向において、一部分がグランドプレーン５０と重なっている。板金１２０は、グランドプレーン５０よりもＺ軸負方向側に位置しており、グランドプレーン５０に接続されている。このため、板金１２０は、グランドプレーン５０と同電位に保持される。板金１２０は、一例として接地電位に保持される。
板金１２０のＸ軸正方向側には、金属プレート１３０Ａが接続されており、板金１２０のＸ軸負方向側には、金属プレート１３０Ｂが接続されている。また、角部１２１には、放射素子１４０が接続され、板金１２０のＸ軸負方向側かつＹ軸正方向側の角部１２２には、放射素子１５０が接続されている。
金属プレート１３０Ａは、接続部１３１Ａと端部１３２Ａとを有し、接続部１３１Ａと端部１３２Ａとの間でＹ軸方向に沿って延在している。金属プレート１３０Ａは、板金１２０のＸ軸正方向側の端部において、板金１２０に接続されている。金属プレート１３０Ａは、一例として、板金１２０と一体的に成形されている。金属プレート１３０Ａと板金１２０と一体的に成形するのは、無線通信装置１００を含む電子機器の強度を増強させるためである。なお、金属プレート１３０Ａは、第１金属プレートの一例であり、接続部１３１Ａは、第３接続部の一例である。
金属プレート１３０Ａは、筐体３０の側面に表出している。金属プレート１３０Ａが筐体３０の側面に表出するとは、筐体３０の側面側の外部から金属プレート１３０Ａが見えていればよく、図２及び図３に破線で輪郭を示す筐体３０のように、金属プレート１３０ＡのＸＹ平面に沿った側面の一部が筐体３０の外側に出現していてもよいことを意味する。
なお、金属プレート１３０Ａの接続部１３１Ａは、板金１２０の角部１２１に接続されるとともに、角部１２１において、放射素子１４０の接続部１４１に接続されている。
金属プレート１３０Ｂは、接続部１３１Ｂと端部１３２Ｂとを有し、接続部１３１Ｂと端部１３２Ｂとの間でＹ軸方向に沿って延在している。金属プレート１３０Ｂは、板金１２０のＸ軸負方向側の端部において、板金１２０に接続されている。金属プレート１３０Ｂは、一例として、板金１２０と一体的に成形されている。金属プレート１３０Ｂと板金１２０と一体的に成形するのは、無線通信装置１００を含む電子機器の強度を増強させるためである。
金属プレート１３０Ｂは、第２金属プレートの一例であり、接続部１３１Ｂは、第４接続部の一例である。
金属プレート１３０Ｂは、筐体３０の側面に表出している。金属プレート１３０Ｂが筐体３０の側面に表出するとは、金属プレート１３０Ａが筐体３０の側面に表出することと同様の意味である。
なお、金属プレート１３０Ｂの接続部１３１Ｂは、板金１２０の角部１２２に接続されるとともに、角部１２２において、放射素子１５０の接続部１５１に接続されている。
放射素子１４０は、接続部１４１、端部１４２、分岐点１４３、及び端部１４４を有する。放射素子１４０は、放射素子１１０と結合して無給電素子として動作するとともに、後述する遮断回路を介して給電されることにより、給電素子として動作する。放射素子１４０は、第２放射素子の一例である。
接続部１４１は、板金１２０の角部１２１に接続されるとともに、金属プレート１３０Ａの接続部１３１Ａに接続されている。放射素子１４０は、接続部１４１から端部１４２までＹ軸正方向に延在している。
端部１４２は、放射素子１１０の端部１１４の近傍に設けられている。換言すれば、端部１４２は、端部１１４との間に所定の間隔を空けて、端部１１４のＹ軸負方向側に設けられている。放射素子１４０の端部１４２と、放射素子１１０の端部１１４とのＹ軸方向の間隔は、放射素子１４０が放射素子１１０と結合して、放射素子１１０から電流の供給を受けることができる間隔である。このような構成により、放射素子１４０の端部１４２と、放射素子１１０の端部１１４との間には、スリットが設けられた構成になっている。
分岐点１４３は、接続部１４１と端部１４２との間に位置する。分岐点１４３にはＸ軸負方向側（筐体３０の内部側）に端部１４４まで延在する線路が接続されている。端部１４４には、後述する遮断回路を介して給電回路が接続される。
このような放射素子１４０は、一例として、板金１２０及び金属プレート１３０Ａと一体的に成形されている。また、接続部１４１と端部１４２の間の部分は、筐体３０の側面から表出する。
放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の部分が筐体３０の側面に表出するとは、筐体３０の側面側の外部から接続部１４１と端部１４２の間の部分が見えていればよく、図２及び図３に破線で輪郭を示す筐体３０のように、接続部１４１と端部１４２の間の部分のＸＹ平面に沿った側面の一部が筐体３０の外側に出現していてもよいことを意味する。
放射素子１４０は、金属プレート１３０Ａと一体的に成形されているため、接続部１４１と端部１４２の間の部分は、金属プレート１３０Ａと連続的に、筐体３０の側面から表出している。
放射素子１４０において、接続部１４１は、第１接続部の一例であり、端部１４２は、第３端部の一例であり、分岐点１４３は、第１点の一例であり、端部１４４は、第４端部の一例である。また、接続部１４１と端部１４２との間の線路は、第２線路の一例であり、分岐点１４３と端部１４４との間の線路は、第３線路の一例である。
また、接続部１４１と端部１４２との間の線路の長さＬ３は、通信周波数ｆ３の波長の電気長の四半波長に設定されている。通信周波数ｆ３は、第２通信周波数の一例であり、例えば、１．５ＧＨｚの周波数帯域である。１．５ＧＨｚの周波数帯域には、１．６ＧＨｚも含まれる。接続部１４１と端部１４２との間の線路は、放射素子１１０と結合してモノポール型の無給電素子として放射を行う。
また、接続部１４１から分岐点１４３を経て端部１４４までの長さＬ４は、通信周波数ｆ４の波長の電気長の四半波長に設定されている。通信周波数ｆ４は、第３通信周波数の一例であり、例えば、２．４ＧＨｚの周波数帯域である。
また、端部１４２から分岐点１４３を経て端部１４４までの長さＬ５は、通信周波数ｆ５の波長の電気長の四半波長に設定されている。通信周波数ｆ５は、第５通信周波数の一例であり、例えば、５ＧＨｚの周波数帯域である。
放射素子１４０は、後述する遮断回路を介して給電回路から２．４ＧＨｚと５ＧＨｚの電力が給電され、接続部１４１から分岐点１４３を経て端部１４４までの部分で２．４ＧＨｚで通信を行い、端部１４２から分岐点１４３を経て端部１４４までの部分で５ＧＨｚで通信を行う。なお、２．４ＧＨｚと５ＧＨｚは、ＭＩＭＯ(Multi-Input Multi-Output)形式で放射素子１５０によっても通信が行われる周波数である。
放射素子１５０は、接続部１５１、端部１５２、分岐点１５３、及び端部１５４を有する。放射素子１５０は、放射素子１１０と結合して無給電素子として動作するとともに、後述する遮断回路を介して給電されることにより、給電素子として動作する。放射素子１５０は、第３放射素子の一例である。
接続部１５１は、板金１２０の角部１２２に接続されるとともに、金属プレート１３０Ｂの接続部１３１Ｂに接続されている。放射素子１５０は、接続部１５１から端部１５２までＹ軸正方向に延在している。
端部１５２は、放射素子１１０の端部１１６の近傍に設けられている。換言すれば、端部１５２は、端部１１６との間に所定の間隔を空けて、端部１１６のＹ軸負方向側に設けられている。放射素子１５０の端部１５２と、放射素子１１０の端部１１６とのＹ軸方向の間隔は、放射素子１５０が放射素子１１０と結合して、放射素子１１０から電流の供給を受けることができる間隔である。このような構成により、放射素子１５０の端部１５２と、放射素子１１０の端部１１６との間には、スリットが設けられた構成になっている。
分岐点１５３は、接続部１５１と端部１５２との間に位置する。分岐点１５３にはＸ軸正方向側（筐体３０の内部側）に端部１５４まで延在する線路が接続されている。端部１５４には、後述する遮断回路を介して給電回路が接続される。
このような放射素子１５０は、一例として、板金１２０及び金属プレート１３０Ｂと一体的に成形されている。また、接続部１５１と端部１５２の間の部分は、筐体３０の側面から表出する。
放射素子１５０の接続部１５１と端部１５２の間の部分が筐体３０の側面に表出するとは、筐体３０の側面側の外部から放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の部分が筐体３０の側面に表出することと同様の意味である。
放射素子１５０は、金属プレート１３０Ｂと一体的に成形されているため、接続部１５１と端部１５２の間の部分は、金属プレート１３０Ｂと連続的に、筐体３０の側面から表出している。
放射素子１５０において、接続部１５１は、第２接続部の一例であり、端部１５２は、第５端部の一例であり、分岐点１５３は、第３点の一例であり、端部１５４は、第６端部の一例である。また、接続部１５１と端部１５２との間の線路は、第５線路の一例であり、分岐点１５３と端部１５４との間の線路は、第６線路の一例である。
また、接続部１５１と端部１５２との間の線路の長さＬ６は、通信周波数ｆ６の波長の電気長の四半波長に設定されている。通信周波数ｆ６は、第６通信周波数の一例であり、例えば、１．８ＧＨｚの周波数帯域である。接続部１５１と端部１５２との間の線路は、放射素子１１０と結合してモノポール型の無給電素子として放射を行う。接続部１５１と端部１５２との間の線路の物理的な長さＬ６は、放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２との間の線路の物理的な長さＬ３に等しいが、後述するインピーダンス素子によって、電気長が異なるようにされている。
また、接続部１５１から分岐点１５３を経て端部１５４までの長さＬ７は、通信周波数ｆ７の波長の電気長の四半波長に設定されている。通信周波数ｆ７は、第７通信周波数の一例であり、例えば、２．４ＧＨｚの周波数帯域である。
ここでは、一例として、放射素子１５０の接続部１５１から分岐点１５３を経た端部１５４までの長さＬ７が、放射素子１４０の接続部１４１から分岐点１４３を経た端部１４４までの長さＬ４と等しく、通信周波数ｆ７と通信周波数ｆ４とが等しい形態について説明する。しかしながら、これらの区間の電気長が異なるようにすれば、通信周波数ｆ７と通信周波数ｆ４とを互いに異なる周波数にすることができる。
また、端部１５２から分岐点１５３を経た端部１５４までの長さＬ８は、通信周波数ｆ８の波長の電気長の四半波長に設定されている。通信周波数ｆ８は、第８通信周波数の一例であり、例えば、５ＧＨｚの周波数帯域である。
ここでは、一例として、放射素子１５０の端部１５２から分岐点１５３を経た端部１５４までの長さＬ８が、放射素子１４０の端部１４２から分岐点１４３を経た端部１４４までの長さＬ５と等しく、通信周波数ｆ８と通信周波数ｆ５とが等しい形態について説明する。しかしながら、これらの区間の電気長が異なるようにすれば、通信周波数ｆ８と通信周波数ｆ５とを互いに異なる周波数にすることができる。
放射素子１５０は、後述する遮断回路を介して給電回路から２．４ＧＨｚと５ＧＨｚの電力が給電され、接続部１５１から分岐点１５３を経た端部１５４までの部分で２．４ＧＨｚで通信を行い、端部１５２から分岐点１５３を経た端部１５４までの部分で５ＧＨｚで通信を行う。
２．４ＧＨｚと５ＧＨｚは、２つの放射素子１４０及び１５０によって、ＭＩＭＯ形式で通信が行われる。このため、放射素子１４０及び１５０をＭＩＭＯアンテナとして捉えることができる。
図５は、給電回路１６０及び遮断回路１７０Ａ、１７０Ｂを含む回路を示す図である。給電回路１６０には、インピーダンス素子１８１Ａ、１８１Ｂを介して遮断回路１７０Ａ、１７０Ｂが接続されており、遮断回路１７０Ａ、１７０Ｂの反対側には、端子１９０Ａ、１９０Ｂが接続されている。端子１９０Ａと１９０Ｂは、それぞれ、放射素子１４０の端部１４４と、放射素子１５０の端部１５４とに接続される。
すなわち、インピーダンス素子１８１Ａ、遮断回路１７０Ａ、及び端子１９０Ａと、インピーダンス素子１８１Ｂ、遮断回路１７０Ｂ、及び端子１９０Ｂとは、給電回路１６０に対して並列に接続されている。
また、遮断回路１７０Ａと端子１９０Ａとの間から接地点に向けて分岐した線路には、インピーダンス素子１８２Ａが設けられており、遮断回路１７０Ｂと端子１９０Ｂとの間から接地点に向けて分岐した線路には、インピーダンス素子１８２Ｂが設けられている。
なお、給電回路１６０、遮断回路１７０Ａ、１７０Ｂ、インピーダンス素子１８１Ａ、１８１Ｂ、１８２Ａ、１８２Ｂ、及び端子１９０Ａ、１９０Ｂは、配線基板５１に実装されている。
給電回路１６０は、２．４ＧＨｚの周波数帯域と５ＧＨｚの周波数帯域の電力を出力する高周波源である。このような高周波源は、例えば、２．４ＧＨｚの周波数帯域を出力する高周波源チップと、５ＧＨｚの周波数帯域の電力を出力する高周波源チップとをモジュール化した装置である。給電回路１６０は、放射素子１４０及び１５０の両方に、２．４ＧＨｚと５ＧＨｚの周波数帯域の電力を出力する。給電回路１６０は、第１給電回路及び第２給電回路の一例である。
なお、給電回路１６０は、放射素子１４０及び１５０に別々に電力を供給するように、２つに分けられていてもよい。また、給電回路１６０は、放射素子１４０及び１５０に２．４ＧＨｚの周波数帯域の電力を供給する給電回路と、５ＧＨｚの周波数帯域の電力を供給する給電回路とに分けられていてもよい。さらに、給電回路１６０は、放射素子１４０及び１５０に２．４ＧＨｚと５ＧＨｚの周波数帯域の電力を出力する４つの給電回路に分けられていてもよい。
遮断回路１７０Ａは、並列接続されたコイル１７１Ａとコンデンサ１７２Ａとを有し、通信周波数ｆ３（１．５ＧＨｚ）の周波数帯域を遮断するインピーダンス特性を有する。遮断回路１７０Ａは、第１遮断回路の一例である。
遮断回路１７０Ａは、無給電素子として機能する放射素子１４０の接続部１４１及び端部１４２の間の線路で生じる通信周波数ｆ３（１．５ＧＨｚ）の共振電流が給電回路１６０に流れ込まないように遮断する回路である。
遮断回路１７０Ｂは、並列接続されたコイル１７１Ｂとコンデンサ１７２Ｂとを有し、通信周波数ｆ６（１．８ＧＨｚ）の周波数帯域を遮断するインピーダンス特性を有する。遮断回路１７０Ｂは、第２遮断回路の一例である。
遮断回路１７０Ｂは、無給電素子として機能する放射素子１５０の接続部１５１及び端部１５２の間の線路で生じる通信周波数ｆ６（１．８ＧＨｚ）の共振電流が給電回路１６０に流れ込まないように遮断する回路である。
インピーダンス素子１８１Ａ、１８２Ａは、コイルチップ、コンデンサチップ、又はコイル及びコンデンサを含むチップで実現され、給電回路１６０と端子１９０Ａとの間でインピーダンスを調整するとともに、放射素子１４０の接続部１４１及び端部１４２の間の線路で通信周波数ｆ３（１．５ＧＨｚ）の共振を実現するために設けられている。インピーダンス素子１８１Ａ、１８２Ａのインピーダンスは、接続部１４１及び端部１４２の間の線路の長さＬ３が１．５ＧＨｚにおける波長の電気長の四半波長になるように調整されている。
インピーダンス素子１８１Ｂ、１８２Ｂは、コイルチップ、コンデンサチップ、又はコイル及びコンデンサを含むチップで実現され、給電回路１６０と端子１９０Ｂとの間でインピーダンスを調整するとともに、放射素子１５０の接続部１５１及び端部１５２の間の線路で通信周波数ｆ６（１．８ＧＨｚ）の共振を実現するために設けられている。インピーダンス素子１８１Ｂ、１８２Ｂのインピーダンスは、接続部１５１及び端部１５２の間の線路の長さＬ６が１．８ＧＨｚにおける波長の電気長の四半波長になるように調整されている。
図６は、遮断回路１７０Ａ、１７０ＢのＳ２１パラメータの周波数特性を示す図である。図６（Ａ）に示すように、遮断回路１７０Ａは、コイル１７１Ａのインダクタンスとコンデンサ１７２Ａの静電容量を設定することにより、１．５ＧＨｚの周波数帯域でＳ２１パラメータの値が急峻に低下する特性を有する。このようなインピーダンス特性を遮断回路１７０Ａに持たせることにより、端子１９０Ａから入力される通信周波数ｆ３（１．５ＧＨｚ）の共振電流を遮断でき、給電回路１６０に流れ込まないようにすることができる。
また、図６（Ｂ）に示すように、遮断回路１７０Ｂは、コイル１７１Ｂのインダクタンスとコンデンサ１７２Ｂの静電容量を設定することにより、１．８ＧＨｚの周波数帯域でＳ２１パラメータの値が急峻に低下する特性を有する。このようなインピーダンス特性を遮断回路１７０Ｂに持たせることにより、端子１９０Ｂから入力される通信周波数ｆ６（１．８ＧＨｚ）の共振電流を遮断でき、給電回路１６０に流れ込まないようにすることができる。
図７及び図８は、無線通信装置１００の電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図７及び図８では、電流分布をグレースケールで示し、電流値が高い部分を濃く示し、電流値が低い部分を薄く示す。なお、図７及び図８には、図２に対応する無線通信装置１００の輪郭を示し、符号を省略する。
図７（Ａ）は、８００ＭＨｚ（通信周波数ｆ２）の電力を給電点１１１に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１１０の給電点１１１、分岐点１１２、折り曲げ部１１５、及び端部１１６を含む部分が８００ＭＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１１０の給電点１１１よりも左側において電流値が高くなっている。
図７（Ｂ）は、１．５ＧＨｚ（通信周波数ｆ３）の電力を放射する場合の電流分布を示す。放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路が放射素子１１０と結合して給電されて１．５ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路と、放射素子１１０の給電点１１１よりも右側と、グランドプレーン５０の端辺５０Ａとがループを作るように、電流値が高くなっている。
図７（Ｃ）は、通信周波数ｆ３の１．５ＧＨｚの周波数帯域に含まれる１．６ＧＨｚの電力を放射する場合の電流分布を示す。放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路が放射素子１１０と結合して給電されて１．６ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路と、放射素子１１０の給電点１１１よりも右側と、グランドプレーン５０の端辺５０Ａとがループを作るように、電流値が高くなっている。図７（Ｂ）に示す電流分布とは微妙に異なることが分かる。
図７（Ｄ）は、１．８ＧＨｚ（通信周波数ｆ６）の電力を放射する場合の電流分布を示す。放射素子１５０の接続部１５１と端部１５２の間の線路が放射素子１１０と結合して給電されて１．８ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１５０の接続部１５１と端部１５２の間の線路の電流値が高くなっている。
図７（Ｅ）は、２ＧＨｚ（通信周波数ｆ１）の電力を給電点１１１に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１１０の給電点１１１、分岐点１１２、折り曲げ部１１３、及び端部１１４を含む部分が２ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１１０の給電点１１１よりも右側において電流値が高くなっている。
図８（Ａ）は、２．４ＧＨｚ（通信周波数ｆ４）の電力を給電回路１６０から遮断回路１７０を介して放射素子１４０の端部１４４に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１４０の端部１４４、分岐点１４３、及び接続部１４１を含む部分が２．４ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１４０の主に分岐点１４３よりも下側と、グランドプレーン５０の端辺に沿って電流値が高くなっている。
図８（Ｂ）は、２．４ＧＨｚ（通信周波数ｆ７）の電力を給電回路１６０から遮断回路１７０を介して放射素子１５０の端部１５４に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１５０の端部１５４、分岐点１５３、及び接続部１５１を含む部分が２．４ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１５０の主に分岐点１５３よりも下側と、グランドプレーン５０の端辺に沿って電流値が高くなっている。
図８（Ｃ）は、５ＧＨｚ（通信周波数ｆ５）の電力を給電回路１６０から遮断回路１７０を介して放射素子１４０の端部１４４に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１４０の端部１４４、分岐点１４３、及び端部１４２を含む部分が５ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１４０の主に分岐点１４３よりも上側と、グランドプレーン５０の端辺に沿って電流値が高くなっている。
図８（Ｄ）は、５ＧＨｚ（通信周波数ｆ８）の電力を給電回路１６０から遮断回路１７０を介して放射素子１５０の端部１５４に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１５０の端部１５４、分岐点１５３、及び端部１５２を含む部分が５ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１５０の主に分岐点１５３よりも上側と、グランドプレーン５０の端辺に沿って電流値が高くなっている。
以上のように、放射素子１１０の２ＧＨｚ（通信周波数ｆ１）、放射素子１１０の８００ＭＨｚ（通信周波数ｆ２）、放射素子１４０の１．５ＧＨｚ（通信周波数ｆ３）、放射素子１４０の２．４ＧＨｚ（通信周波数ｆ４）、放射素子１４０の５ＧＨｚ（通信周波数ｆ５）、放射素子１５０の１．８ＧＨｚ（通信周波数ｆ６）、放射素子１５０の２．４ＧＨｚ（通信周波数ｆ７）、放射素子１５０の５ＧＨｚ（通信周波数ｆ８）という８種類の通信で６つの周波数帯域での通信が行えることを確認できた。
このうちの、通信周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６、ｆ７、ｆ８は、無線通信装置１００の放射素子１４０及び１５０がそれぞれ無給電素子及び給電素子として機能することによって実現されている。また、ここでは、放射素子１４０及び１５０がＭＩＭＯアンテナとして、ともに２．４ＧＨｚと５ＧＨｚで通信する形態について説明した。
しかしながら、放射素子１４０の接続部１４１及び分岐点１４３の間の長さと、放射素子１４０の端部１４２及び分岐点１４３の間の長さと、放射素子１５０の接続部１５１及び分岐点１５３の間の長さと、放射素子１５０の端部１５２及び分岐点１５３の間の長さとが異なるようにすれば、ＭＩＭＯアンテナではなくなる。この場合には、全部で８つの周波数帯域での通信が行えるようになる。
以上より、実施の形態によれば、無線通信装置１００の放射素子１４０及び１５０が無給電素子及び給電素子として機能することにより、放射素子１４０及び１５０の代わりに給電素子及び給電素子のいずれか一方として機能する２つの放射素子を含む場合に比べて、放射素子の数を増やさずに通信可能な周波数帯域を増やすことができる。
従って、より多くの周波数帯域で通信できる無線通信装置１００を提供することができる。
また、放射素子１４０及び１５０が無給電素子及び給電素子として機能することにより、放射素子を増やすことなく、増やした放射素子を設置するスペースを確保することなく、より多くの周波数帯域で通信を行うことができる。
なお、以上では、無線通信装置１００が放射素子１５０を含む形態について説明したが、無線通信装置１００は、放射素子１５０を含まなくてもよい。この場合には、通信周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の５つの周波数帯域での通信が可能であり、通信周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５は、無給電素子及び給電素子として機能する放射素子１４０によって実現される。
この場合にも、放射素子１４０の代わりに給電素子又は給電素子として機能する１つの放射素子を含む場合に比べて、放射素子の数を増やさずに通信可能な周波数帯域を増やすことができる。
また、以上では、放射素子１４０は、無給電素子として通信周波数ｆ３（１．５ＧＨｚ）で通信する他に、通信周波数ｆ４（２．４ＧＨｚ）と、通信周波数ｆ５（５ＧＨｚ）との２つの周波数帯域で給電されて通信する形態について説明した。しかしながら、放射素子１４０は、無給電素子として通信周波数ｆ３（１．５ＧＨｚ）で通信する他に、通信周波数ｆ４（２．４ＧＨｚ）と通信周波数ｆ５（５ＧＨｚ）とのどちらか一方の周波数帯域で給電されて通信する放射素子であってもよい。例えば、接続部１４１と分岐点１４３との間の長さ、又は、端部１４２と分岐点１４３との間の長さを長くすることにより、通信周波数ｆ４（２．４ＧＨｚ）と通信周波数ｆ５（５ＧＨｚ）とのどちらか一方で給電されて通信するようにすることが可能である。
同様に、放射素子１５０は、接続部１５１と分岐点１５３との間の長さ、又は、端部１５２と分岐点１５３との間の長さを長くすることにより、通信周波数ｆ４（２．４ＧＨｚ）と通信周波数ｆ５（５ＧＨｚ）とのどちらか一方で給電されて通信するようにすることが可能である。
また、以上では、放射素子１１０が２つのモノポールアンテナを合わせたＴ字型のアンテナエレメントである形態について説明したが、放射素子１１０は、１つの周波数帯域で通信するモノポールアンテナであってもよい。この場合には、端部１１４がモノポールアンテナの開放端になって、放射素子１４０と結合して給電するようにすればよく、また、無線通信装置１００は、放射素子１５０を含まなくよい。
また、板金１２０をさらに大きくして端辺１２０ＡをさらにＹ軸正方向側に移動させたい場合には、無線通信装置１００を次のように変形することができる。
図９乃至図１１は、実施の形態の変形例の無線通信装置１００Ｍを示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。図９は斜視図であり、図１０はＺ軸正方向側を示す図であり、図１１はＺ軸負方向側を示す図である。また、以下ではＸＹ平面視することを平面視と称す。
無線通信装置１００Ｍは、筐体３０、グランドプレーン５０Ｍ、放射素子１１０、板金１２０Ｍ、金属プレート１３０Ａ、１３０ＢＭ、放射素子１４０、放射素子１５０Ｍを含む。これらの構成要素のうち、筐体３０については、図９では図示を省略し、図１０及び図１１には輪郭を示す。また、以下では、図９乃至図１１に加えて図１２を用いて説明する。図１２は、図１０から筐体３０及びグランドプレーン５０Ｍを取り除いた状態を示す図である。
また、以下では、無線通信装置１００Ｍが８つの通信周波数ｆ１〜ｆ８で通信する形態について説明する。通信周波数ｆ１〜ｆ８は、それぞれ、共振周波数を含む周波数帯域を表し、図１乃至図４を用いて説明した無線通信装置１００の通信周波数ｆ１〜ｆ８と同様である。
無線通信装置１００Ｍは、板金１２０Ｍの端辺１２０ＡＭを図２乃至図４に示す端辺１２０ＡよりもＹ軸正方向側に位置させ、端辺１２０ＡＭの両側にスリット１２０Ｂ、１２０Ｃを設けた点が図１乃至図４を用いて説明した無線通信装置１００と異なる。
このような板金１２０Ｍを含むことにより、無線通信装置１００Ｍは、グランドプレーン５０Ｍ、金属プレート１３０ＢＭ、及び放射素子１５０Ｍの構成が、図１乃至図４を用いて説明した無線通信装置１００のグランドプレーン５０、金属プレート１３０Ｂ、及び放射素子１５０と異なる。その他の構成は、図１乃至図４を用いて説明した無線通信装置１００と同様であるため、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
無線通信装置１００Ｍは、例えば、スマートフォン端末機、携帯電話端末機、タブレットコンピュータ、又はゲーム機等の電子機器に含まれ、複数の周波数帯域で通信し、データ通信を行う装置である。なお、ここでは、無線通信装置１００Ｍが筐体３０を含むものとして説明するが、筐体３０を含まないものを無線通信装置１００Ｍとして取り扱ってもよい。
グランドプレーン５０Ｍは、筐体３０の内部のＹ軸正方向側の端部に設けられており、ＸＹ平面に沿って延在している。グランドプレーン５０Ｍは、例えば、ＦＲ−４規格の配線基板５１Ｍの表面、裏面、又は内層に配置される金属層である。グランドプレーン５０Ｍは、基準電位に保持される。基準電位は、一例として接地電位である。グランドプレーン５０Ｍは、接地板又は地板として取り扱うことができるものである。
グランドプレーン５０Ｍは、板金１２０Ｍの端辺１２０ＡＭが図２乃至図４に示す端辺１２０ＡよりもＹ軸正方向側に位置していることと、スリット１２０Ｂ、１２０Ｃが設けられていることに伴い、図１乃至図３に示すグランドプレーン５０とは形状が異なる。グランドプレーン５０Ｍは、平面視でスリット１２０Ｂ、１２０Ｃの脇に位置する延出部５０Ｃ１、５０Ｃ２を含む。延出部５０Ｃ１、５０Ｃ２は、平面視でスリット１２０Ｂ、１２０Ｃを避けるように延出している。
また、配線基板５１Ｍは、グランドプレーン５０Ｍの延出部５０Ｃ１、５０Ｃ２に合わせて、図１乃至図３に示す配線基板５１とは形状が異なるものになっている。
板金１２０Ｍは、角部１２１Ｍ、１２２Ｍ、１２３、１２４を有する平面視で矩形状の金属板である。角部１２１Ｍ、１２２Ｍは、端辺１２０ＡＭの両端に位置する。このため、角部１２１Ｍ、１２２Ｍは、図３及び図４に示す角部１２１、１２２よりもＹ軸正方向側に位置する。
このような板金１２０Ｍは、一例として、無線通信装置１００Ｍを含む電子機器のＬＣＤ又は有機ＥＬ等のディスプレイパネルを保護するために設けられており、平面視で筐体３０の内部の略全体にわたって延在している。また、板金１２０Ｍは、グランドプレーン５０Ｍに接続されており、グランドプレーン５０Ｍと同電位に保持される。板金１２０Ｍは、一例として接地電位に保持される。
スリット１２０Ｂは、角部１２１ＭのＸ軸正方向側に位置する開放端１２０Ｂ１から、金属プレート１３０Ａに沿ってＹ軸負方向に端部１２０Ｂ２まで切り欠かれている。スリット１２０Ｂは、第１切り欠き部の一例であり、開放端１２０Ｂ１は、第１開放端の一例であり、端部１２０Ｂ２は第７端部の一例である。板金１２０Ｍの端部１２０Ｂ２のＹ軸負方向側の部分は、スリット１２０Ｂを終端する終端部１２０Ｍ１である。
また、スリット１２０Ｃは、角部１２２ＭのＸ軸負方向側に位置する開放端１２０Ｃ１から、金属プレート１３０Ｂに沿ってＹ軸負方向に端部１２０Ｃ２まで切り欠かれている。スリット１２０Ｃの開放端１２０Ｃ１から端部１２０Ｃ２までの長さは、スリット１２０Ｂの開放端１２０Ｂ１から端部１２０Ｂ２までの長さよりも短い。すなわち、端部１２０Ｃ２は、端部１２０Ｂ２よりもＹ軸正方向側に位置する。
スリット１２０Ｃは、第２切り欠き部の一例であり、開放端１２０Ｃ１は、第２開放端の一例であり、端部１２０Ｃ２は第８端部の一例である。板金１２０Ｍの端部１２０Ｃ２のＹ軸負方向側の部分は、スリット１２０Ｃを終端する終端部１２０Ｍ２である。
板金１２０ＭのＸ軸正方向側には、金属プレート１３０Ａが接続されており、板金１２０ＭのＸ軸負方向側には、金属プレート１３０ＢＭが接続されている。また、終端部１２０Ｍ１には、放射素子１４０が接続され、終端部１２０Ｍ２には、放射素子１５０Ｍが接続されている。
なお、金属プレート１３０Ａの接続部１３１Ａは、板金１２０Ｍの終端部１２０Ｍ１に接続されるとともに、終端部１２０Ｍ１において、放射素子１４０の接続部１４１に接続されている。
同様に、金属プレート１３０ＢＭの接続部１３１ＢＭは、板金１２０Ｍの終端部１２０Ｍ２に接続されるとともに、終端部１２０Ｍ２において、放射素子１５０Ｍの接続部１５１Ｍに接続されている。接続部１３１ＢＭは、図１乃至図４に示す接続部１３１ＢよりもＹ軸正方向側に位置する。
また、放射素子１４０の接続部１４１は、板金１２０Ｍの終端部１２０Ｍ１に接続されるとともに、金属プレート１３０Ａの接続部１３１Ａに接続されている。放射素子１４０は、一例として、板金１２０Ｍ及び金属プレート１３０Ａと一体的に成形されている。
放射素子１４０の端部１４４には、図５（Ａ）に示す端子１９０Ａを介して遮断回路１７０Ａ、インピーダンス素子１８１Ａ、１８２Ａ、及び給電回路１６０が接続される。
放射素子１５０Ｍは、接続部１５１Ｍ、端部１５２、分岐点１５３、及び端部１５４を有する。放射素子１５０Ｍは、放射素子１１０と結合して無給電素子として動作するとともに、給電されて給電素子として動作する。放射素子１５０Ｍは、第３放射素子の一例である。
接続部１５１Ｍは、板金１２０Ｍの終端部１２０Ｍ２に接続されるとともに、金属プレート１３０ＢＭの接続部１３１ＢＭに接続されている。放射素子１５０Ｍは、接続部１５１Ｍから端部１５２までＹ軸正方向に延在している。接続部１５１Ｍは、図１乃至図４に示す接続部１５１よりもＹ軸正方向側に位置する。
このような放射素子１５０Ｍは、一例として、板金１２０Ｍ及び金属プレート１３０ＢＭと一体的に成形されている。また、接続部１５１Ｍと端部１５２の間の部分は、筐体３０の側面から表出する。
放射素子１５０Ｍは、金属プレート１３０ＢＭと一体的に成形されているため、接続部１５１Ｍと端部１５２の間の部分は、金属プレート１３０ＢＭと連続的に、筐体３０の側面から表出している。
放射素子１５０Ｍにおいて、接続部１５１Ｍは、第２接続部の一例であり、接続部１５１Ｍと端部１５２との間の線路は、第５線路の一例である。
また、接続部１５１Ｍと端部１５２との間の線路の長さＬ６Ｍは、通信周波数ｆ６の波長の電気長の四半波長に設定されている。長さＬ６Ｍは、図４に示す長さＬ６よりも物理的には短いが、電気長としては等しい長さに設定されており、通信周波数ｆ６としての１．８ＧＨｚの電気長の四半波長に設定されている。
接続部１５１Ｍと端部１５２との間の線路は、放射素子１１０と結合してモノポール型の無給電素子として放射を行う。
また、接続部１５１Ｍから分岐点１５３を経て端部１５４までの長さＬ７Ｍは、通信周波数ｆ７の波長の電気長の四半波長に設定されている。通信周波数ｆ７は、第７通信周波数の一例であり、例えば、２．４ＧＨｚの周波数帯域である。
長さＬ７Ｍは、放射素子１４０の接続部１４１から分岐点１４３を経た端部１４４までの長さＬ４よりも物理的に短い。
放射素子１５０Ｍは、端部１５４に２．４ＧＨｚと５ＧＨｚの電力が給電され、接続部１５１Ｍから分岐点１５３を経た端部１５４までの部分で２．４ＧＨｚで通信を行い、端部１５２から分岐点１５３を経た端部１５４までの部分で５ＧＨｚで通信を行う。
放射素子１５０Ｍの端部１５４には、図５（Ｂ）に示す端子１９０Ｂを介して遮断回路１７０Ｂ、インピーダンス素子１８１Ｂ、１８２Ｂ、及び給電回路１６０が接続される。放射素子１５０Ｍの接続部１５１Ｍから端部１５２の線路は１．５ＧＨｚの周波数帯域で通信し、接続部１５１から端部１５４までの線路は、２．４ＧＨｚの周波数帯域で通信するが、接続部１５１Ｍから分岐点１５３までの長さは、図１乃至図４に示す接続部１５１から分岐点１５３までの長さよりも短い。
このような物理的な長さが異なっても図１乃至図４に示す放射素子１５０と等しい周波数帯での通信を実現するために、インピーダンス素子１８１Ｂ、１８２Ｂのインピーダンスを調整すればよい。
図１３及び図１４は、無線通信装置１００Ｍの電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図１３及び図１４では、図７及び図８と同様に電流分布をグレースケールで示す。図１３及び図１４には、図１０に対応する無線通信装置１００Ｍの輪郭を示し、符号を省略する。
図１３（Ａ）は、８００ＭＨｚ（通信周波数ｆ２）の電力を給電点１１１に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１１０の給電点１１１、分岐点１１２、折り曲げ部１１５、及び端部１１６を含む部分が８００ＭＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１１０の給電点１１１よりも左側において電流値が高くなっている。
図１３（Ｂ）は、１．５ＧＨｚ（通信周波数ｆ３）の電力を放射する場合の電流分布を示す。放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路が放射素子１１０と結合して給電されて１．５ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路と、放射素子１１０の給電点１１１よりも右側と、グランドプレーン５０Ｍの端辺５０Ａとがループを作るように、電流値が高くなっている。
図１３（Ｃ）は、通信周波数ｆ３の１．５ＧＨｚの周波数帯域に含まれる１．６ＧＨｚの電力を放射する場合の電流分布を示す。放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路が放射素子１１０と結合して給電されて１．６ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路と、放射素子１１０の給電点１１１よりも右側と、グランドプレーン５０Ｍの端辺５０Ａとがループを作るように、電流値が高くなっている。図１３（Ｂ）に示す電流分布とは微妙に異なることが分かる。
図１３（Ｄ）は、１．８ＧＨｚ（通信周波数ｆ６）の電力を放射する場合の電流分布を示す。放射素子１５０Ｍの接続部１５１Ｍと端部１５２の間の線路が放射素子１１０と結合して給電されて１．８ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１５０Ｍの接続部１５１Ｍと端部１５２の間の線路の電流値が高くなっている。
図１３（Ｅ）は、２ＧＨｚ（通信周波数ｆ１）の電力を給電点１１１に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１１０の給電点１１１、分岐点１１２、折り曲げ部１１３、及び端部１１４を含む部分が２ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１１０の給電点１１１よりも右側において電流値が高くなっている。
図１４（Ａ）は、２．４ＧＨｚ（通信周波数ｆ４）の電力を給電回路１６０から遮断回路１７０を介して放射素子１４０の端部１４４に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１４０の端部１４４、分岐点１４３、及び接続部１４１を含む部分が２．４ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１４０の主に分岐点１４３よりも下側と、グランドプレーン５０Ｍの端辺に沿って電流値が高くなっている。
図１４（Ｂ）は、２．４ＧＨｚ（通信周波数ｆ７）の電力を給電回路１６０から遮断回路１７０を介して放射素子１５０Ｍの端部１５４に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１５０Ｍの端部１５４、分岐点１５３、及び接続部１５１Ｍを含む部分が２．４ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１５０Ｍの主に分岐点１５３よりも下側と、グランドプレーン５０Ｍの端辺に沿って電流値が高くなっている。
図１４（Ｃ）は、５ＧＨｚ（通信周波数ｆ５）の電力を給電回路１６０から遮断回路１７０を介して放射素子１４０の端部１４４に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１４０の端部１４４、分岐点１４３、及び端部１４２を含む部分が５ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１４０の主に分岐点１４３よりも上側と、グランドプレーン５０Ｍの端辺に沿って電流値が高くなっている。
図１４（Ｄ）は、５ＧＨｚ（通信周波数ｆ８）の電力を給電回路１６０から遮断回路１７０を介して放射素子１５０Ｍの端部１５４に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１５０Ｍの端部１５４、分岐点１５３、及び端部１５２を含む部分が５ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１５０Ｍの主に分岐点１５３よりも上側と、グランドプレーン５０Ｍの端辺に沿って電流値が高くなっている。
以上のように、放射素子１１０の２ＧＨｚ（通信周波数ｆ１）、放射素子１１０の８００ＭＨｚ（通信周波数ｆ２）、放射素子１４０の１．５ＧＨｚ（通信周波数ｆ３）、放射素子１４０の２．４ＧＨｚ（通信周波数ｆ４）、放射素子１４０の５ＧＨｚ（通信周波数ｆ５）、放射素子１５０Ｍの１．８ＧＨｚ（通信周波数ｆ６）、放射素子１５０Ｍの２．４ＧＨｚ（通信周波数ｆ７）、放射素子１５０Ｍの５ＧＨｚ（通信周波数ｆ８）という８種類の通信で６つの周波数帯域での通信が行えることを確認できた。
このうちの、通信周波数ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６、ｆ７、ｆ８は、無線通信装置１００Ｍの放射素子１４０及び１５０Ｍがそれぞれ無給電素子及び給電素子として機能することによって実現されている。また、ここでは、放射素子１４０及び１５０ＭがＭＩＭＯアンテナとして、ともに２．４ＧＨｚと５ＧＨｚで通信する形態について説明した。
しかしながら、放射素子１４０の接続部１４１及び分岐点１４３の間の長さと、放射素子１４０の端部１４２及び分岐点１４３の間の長さと、放射素子１５０Ｍの接続部１５１Ｍ及び分岐点１５３の間の長さと、放射素子１５０Ｍの端部１５２及び分岐点１５３の間の長さとが異なるようにすれば、ＭＩＭＯアンテナではなくなる。この場合には、全部で８つの周波数帯域での通信が行えるようになる。
以上より、実施の形態によれば、無線通信装置１００Ｍの放射素子１４０及び１５０Ｍが無給電素子及び給電素子として機能することにより、放射素子１４０及び１５０Ｍの代わりに給電素子及び給電素子のいずれか一方として機能する２つの放射素子を含む場合に比べて、放射素子の数を増やさずに通信可能な周波数帯域を増やすことができる。
従って、より多くの周波数帯域で通信できる無線通信装置１００Ｍを提供することができる。
また、放射素子１４０及び１５０Ｍが無給電素子及び給電素子として機能することにより、放射素子を増やすことなく、増やした放射素子を設置するスペースを確保することなく、より多くの周波数帯域で通信を行うことができる。
なお、以上では、スリット１２０Ｂ、１２０Ｃの長さが異なる形態について説明したが、スリット１２０Ｂ、１２０Ｃの長さは等しくてもよい。
また、以上では、より多くの周波数帯域で通信できる観点から放射素子１４０及び１５０Ｍを給電素子及び給電素子として機能させる形態について説明したが、特許文献１に記載された移動端末機は、枠部と共にアンテナの放射体として動作し、第２ケースの一面に形成される複数の導電部材を含む。
このように枠部の内側に複数の導電部材を設けることは、移動端末機のように、内部空間が限られている電子機器においては、スペースの有効活用がされていないという点で好ましくない。
そこで、無線通信装置１００Ｍの放射素子１４０及び１５０Ｍに遮断回路１７０Ａ、１７０Ｂ及び給電回路１６０を接続せずに、インピーダンス素子１８１Ａ、１８１Ｂ、１８２Ａ、１８２Ｂのみを接続し、給電を行わずに放射素子１４０及び１５０Ｍを無給電素子として動作させてもよい。
このような場合には、放射素子１４０の２．４ＧＨｚ（通信周波数ｆ４）、放射素子１４０の５ＧＨｚ（通信周波数ｆ５）、放射素子１５０Ｍの２．４ＧＨｚ（通信周波数ｆ７）、放射素子１５０Ｍの５ＧＨｚ（通信周波数ｆ８）が得られなくなる。
なお、放射素子１４０及び１５０Ｍに給電する場合とは条件が変わるため、インピーダンス素子１８１Ａ、１８１Ｂ、１８２Ａ、１８２Ｂのインピーダンスは、放射素子１４０及び１５０Ｍを無給電素子のみとして動作させるために最適な値に設定すればよい。
図１５は、無線通信装置１００Ｍの電流分布のシミュレーション結果を示す図である。図１５では、図７及び図８と同様に電流分布をグレースケールで示す。図１５には、図１０に対応する無線通信装置１００Ｍの輪郭を示し、符号を省略する。
図１５（Ａ）は、８００ＭＨｚ（通信周波数ｆ２）の電力を給電点１１１に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１１０の給電点１１１、分岐点１１２、折り曲げ部１１５、及び端部１１６を含む部分が８００ＭＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１１０の給電点１１１よりも左側において電流値が高くなっている。
図１５（Ｂ）は、１．５ＧＨｚ（通信周波数ｆ３）の電力を放射する場合の電流分布を示す。放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路が放射素子１１０と結合して給電されて１．５ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路と、放射素子１１０の給電点１１１よりも右側と、グランドプレーン５０Ｍの端辺５０Ａとがループを作るように、電流値が高くなっている。
図１５（Ｃ）は、通信周波数ｆ３の１．５ＧＨｚの周波数帯域に含まれる１．６ＧＨｚの電力を放射する場合の電流分布を示す。放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路が放射素子１１０と結合して給電されて１．６ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１４０の接続部１４１と端部１４２の間の線路と、放射素子１１０の給電点１１１よりも右側と、グランドプレーン５０Ｍの端辺５０Ａとがループを作るように、電流値が高くなっている。図１５（Ｂ）に示す電流分布とは微妙に異なることが分かる。
図１５（Ｄ）は、１．８ＧＨｚ（通信周波数ｆ６）の電力を放射する場合の電流分布を示す。放射素子１５０Ｍの接続部１５１Ｍと端部１５２の間の線路が放射素子１１０と結合して給電されて１．８ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１５０Ｍの接続部１５１Ｍと端部１５２の間の線路の電流値が高くなっている。
図１５（Ｅ）は、２ＧＨｚ（通信周波数ｆ１）の電力を給電点１１１に給電した場合の電流分布を示す。放射素子１１０の給電点１１１、分岐点１１２、折り曲げ部１１３、及び端部１１４を含む部分が２ＧＨｚで通信を行うため、破線で示すように、放射素子１１０の給電点１１１よりも右側において電流値が高くなっている。
以上のように、放射素子１４０及び１５０Ｍを給電せずに無給電素子として動作させる場合には、放射素子１４０及び１５０Ｍに給電する場合とは条件が変わり、インピーダンス素子１８１Ａ、１８１Ｂ、１８２Ａ、１８２Ｂのインピーダンスの値が変わる。このため、図１５（Ａ）〜（Ｅ）に示すように、図１３（Ａ）〜（Ｅ）に示す電流分布とは少し分布が異なるが、略同様の傾向を示すことが確認できた。
以上、本発明の例示的な実施の形態の無線通信装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
第１端辺を有し、筐体の内部に配設されるグランドプレーンと、
前記第１端辺の近傍に位置する給電点で給電され、前記筐体の外周部に表出して第１端部と第２端部との間で延在する第１線路を有し、第１通信周波数で通信する第１放射素子と、
前記グランドプレーンに接続される板金と、
前記板金に接続される第１接続部から前記筐体の外周部に表出して前記第１端部の近傍に位置する第３端部まで延在する第２線路と、前記第２線路の前記第１接続部と前記第３端部との間の第１点から分岐して前記筐体の内側に位置する第４端部まで延在する第３線路とを有する第２放射素子であって、前記第２線路の長さは第２通信周波数の第２波長の電気長の四半波長であり、前記第３端部から前記第１点を経た前記第４端部までの第１長さ、及び、前記第１接続部から前記第１点を経た前記第４端部までの第２長さのいずれか一方は第３通信周波数の第３波長の電気長の四半波長であり、前記第１放射素子と結合して前記第２通信周波数で共振する、第２放射素子と、
前記第４端部に接続され、前記第２通信周波数を遮断する第１遮断回路と、
前記第１遮断回路を介して前記第４端部に接続され、前記第４端部に前記第３通信周波数の電力を給電する第１給電回路と
を含む、無線通信装置。
（付記２）
前記第１放射素子は、前記給電点から前記第１線路の前記第１端部と前記第２端部との間の第２点まで延在する第４線路をさらに有するＴ字型のアンテナエレメントであり、
前記第１線路の前記第１端部と前記第２点との間の第１区間と前記第４線路との合計の長さは前記第１通信周波数の第１波長の電気長の四半波長であり、前記第１線路の前記第２端部と前記第２点との間の第２区間と前記第４線路との合計の長さは第４通信周波数の第４波長の電気長の四半波長である、付記１記載の無線通信装置。
（付記３）
前記第２放射素子の前記第１長さ、及び、前記第２長さのいずれか他方は第５通信周波数の第５波長の電気長の四半波長であり、
前記第１給電回路は、前記第４端部に前記第３通信周波数に加えて前記第５通信周波数の電力を給電する、付記１又は２記載の無線通信装置。
（付記４）
前記板金に接続される第２接続部から前記筐体の外周部に表出して前記第２端部の近傍に位置する第５端部まで延在する第５線路と、前記第５線路の前記第２接続部と前記第５端部との間の第３点から分岐して前記筐体の内側に位置する第６端部まで延在する第６線路とを有する第３放射素子であって、前記第５線路の長さは第６通信周波数の第６波長の電気長の四半波長であり、前記第５端部から前記第３点を経た前記第６端部までの第３長さ、及び、前記第２接続部から前記第３点を経た前記第６端部までの第４長さのいずれか一方は第７通信周波数の第７波長の電気長の四半波長であり、前記第１放射素子と結合して前記第６通信周波数で共振する、第３放射素子と、
前記第６端部に接続され、前記第６通信周波数を遮断する第２遮断回路と、
前記第２遮断回路を介して前記第６端部に接続され、前記第６端部に前記第７通信周波数の電力を給電する第２給電回路と
をさらに含む、付記１乃至３のいずれか一項記載の無線通信装置。
（付記５）
前記第３放射素子の前記第３長さ、及び、前記第４長さのいずれか他方は第８通信周波数の第８波長の電気長の四半波長であり、
前記第２給電回路は、前記第６端部に前記第７通信周波数に加えて前記第８通信周波数の電力を給電する、付記４記載の無線通信装置。
（付記６）
前記第２放射素子の前記第１接続部に接続される第３接続部を有し、前記第３接続部から前記第２線路とは反対方向に延在し、前記筐体の外周部に表出する第１金属プレートと、
前記第３放射素子の前記第２接続部に接続される第４接続部を有し、前記第４接続部から前記第５線路とは反対方向に延在し、前記筐体の外周部に表出する第２金属プレートと
をさらに含む、付記４又は５記載の無線通信装置。
（付記７）
前記第１金属プレート及び前記第２金属プレートは、前記板金と一体的に成形されている、付記６記載の無線通信装置。
（付記８）
前記筐体は平面視で矩形状の薄板状の筐体であり、前記第１放射素子の前記第１線路、前記第２放射素子の前記第２線路、及び、前記第３放射素子の前記第５線路は、前記板金の表面及び裏面にそれぞれ対応する前記筐体の表面及び裏面に対する側面に表出する、付記４乃至７のいずれか一項記載の無線通信装置。
（付記９）
前記板金は、
前記第２放射素子の前記第３線路よりも前記第１接続部側にある第２端辺と、
前記第２端辺から前記第２線路に沿って第７端部まで切り欠かれた第１スリットと
を有し、
前記第２放射素子の前記第１接続部は、前記第１スリットが延在する方向において、前記第７端部と等しい位置にある、付記１乃至８のいずれか一項記載の無線通信装置。
（付記１０）
前記板金は、
前記第３放射素子の前記第６線路よりも前記第２接続部側にある第２端辺と、
前記第２端辺から前記第５線路に沿って第８端部まで切り欠かれた第２スリットと
を有し、
前記第３放射素子の前記第２接続部は、前記第２スリットが延在する方向において、前記第８端部と等しい位置にある、付記４乃至８のいずれか一項記載の無線通信装置。
１００、１００Ｍ 無線通信装置
３０ 筐体
５０、５０Ｍ グランドプレーン
１１０ 放射素子
１１１ 給電点
１１４ 端部
１１６ 端部
１２０ 板金
１２０、１２０Ｍ 板金
１２０Ａ、１２０ＡＭ 端辺
１２０Ｂ、１２０Ｃ スリット
１２０Ｂ１、１２０Ｃ１ 開放端
１２０Ｂ２、１２０Ｃ２ 端部
１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０ＢＭ 金属プレート
１３１Ａ、１３１Ｂ、１３１ＢＭ 接続部
１４０ 放射素子
１４１ 接続部
１４２ 端部
１４３ 分岐点
１４４ 端部
１５０、１５０Ｍ 放射素子
１５１、１５１Ｍ 接続部
１５２ 端部
１５３ 分岐点
１５４ 端部
１６０ 給電回路
１７０Ａ、１７０Ｂ 遮断回路
１８１Ａ、１８１Ｂ、１８２Ａ、１８２Ｂ インピーダンス素子

Claims (10)

  1. 第１端辺を有し、筐体の内部に配設されるグランドプレーンと、
    前記第１端辺の近傍に位置する給電点で給電され、前記筐体の外周部に表出して第１端部と第２端部との間で延在する第１線路を有し、第１通信周波数で通信する第１放射素子と、
    前記グランドプレーンに接続される板金と、
    前記板金に接続される第１接続部から前記筐体の外周部に表出して前記第１端部の近傍に位置する第３端部まで延在する第２線路と、前記第２線路の前記第１接続部と前記第３端部との間の第１点から分岐して前記筐体の内側に位置する第４端部まで延在する第３線路とを有する第２放射素子であって、前記第２線路の長さは第２通信周波数の第２波長の電気長の四半波長であり、前記第３端部から前記第１点を経た前記第４端部までの第１長さ、及び、前記第１接続部から前記第１点を経た前記第４端部までの第２長さのいずれか一方は第３通信周波数の第３波長の電気長の四半波長であり、前記第１放射素子と結合して前記第２通信周波数で共振する、第２放射素子と、
    前記第４端部に接続され、前記第２通信周波数を遮断する第１遮断回路と、
    前記第１遮断回路を介して前記第４端部に接続され、前記第４端部に前記第３通信周波数の電力を給電する第１給電回路と
    を含む、無線通信装置。
  2. 前記第１放射素子は、前記給電点から前記第１線路の前記第１端部と前記第２端部との間の第２点まで延在する第４線路をさらに有するＴ字型のアンテナエレメントであり、
    前記第１線路の前記第１端部と前記第２点との間の第１区間と前記第４線路との合計の長さは前記第１通信周波数の第１波長の電気長の四半波長であり、前記第１線路の前記第２端部と前記第２点との間の第２区間と前記第４線路との合計の長さは第４通信周波数の第４波長の電気長の四半波長である、請求項１記載の無線通信装置。
  3. 前記第２放射素子の前記第１長さ、及び、前記第２長さのいずれか他方は第５通信周波数の第５波長の電気長の四半波長であり、
    前記第１給電回路は、前記第４端部に前記第３通信周波数に加えて前記第５通信周波数の電力を給電する、請求項１又は２記載の無線通信装置。
  4. 前記板金に接続される第２接続部から前記筐体の外周部に表出して前記第２端部の近傍に位置する第５端部まで延在する第５線路と、前記第５線路の前記第２接続部と前記第５端部との間の第３点から分岐して前記筐体の内側に位置する第６端部まで延在する第６線路とを有する第３放射素子であって、前記第５線路の長さは第６通信周波数の第６波長の電気長の四半波長であり、前記第５端部から前記第３点を経た前記第６端部までの第３長さ、及び、前記第２接続部から前記第３点を経た前記第６端部までの第４長さのいずれか一方は第７通信周波数の第７波長の電気長の四半波長であり、前記第１放射素子と結合して前記第６通信周波数で共振する、第３放射素子と、
    前記第６端部に接続され、前記第６通信周波数を遮断する第２遮断回路と、
    前記第２遮断回路を介して前記第６端部に接続され、前記第６端部に前記第７通信周波数の電力を給電する第２給電回路と
    をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項記載の無線通信装置。
  5. 前記第３放射素子の前記第３長さ、及び、前記第４長さのいずれか他方は第８通信周波数の第８波長の電気長の四半波長であり、
    前記第２給電回路は、前記第６端部に前記第７通信周波数に加えて前記第８通信周波数の電力を給電する、請求項４記載の無線通信装置。
  6. 前記第２放射素子の前記第１接続部に接続される第３接続部を有し、前記第３接続部から前記第２線路とは反対方向に延在し、前記筐体の外周部に表出する第１金属プレートと、
    前記第３放射素子の前記第２接続部に接続される第４接続部を有し、前記第４接続部から前記第５線路とは反対方向に延在し、前記筐体の外周部に表出する第２金属プレートと
    をさらに含む、請求項４又は５記載の無線通信装置。
  7. 前記第１金属プレート及び前記第２金属プレートは、前記板金と一体的に成形されている、請求項６記載の無線通信装置。
  8. 前記筐体は平面視で矩形状の薄板状の筐体であり、前記第１放射素子の前記第１線路、前記第２放射素子の前記第２線路、及び、前記第３放射素子の前記第５線路は、前記板金の表面及び裏面にそれぞれ対応する前記筐体の表面及び裏面に対する側面に表出する、請求項４乃至７のいずれか一項記載の無線通信装置。
  9. 前記板金は、
    前記第２放射素子の前記第３線路よりも前記第１接続部側にある第２端辺と、
    前記第２端辺から前記第２線路に沿って第７端部まで切り欠かれた第１スリットと
    を有し、
    前記第２放射素子の前記第１接続部は、前記第１スリットが延在する方向において、前記前記第７端部と等しい位置にある、請求項１乃至８のいずれか一項記載の無線通信装置。
  10. 前記板金は、
    前記第３放射素子の前記第６線路よりも前記第２接続部側にある第２端辺と、
    前記第２端辺から前記第５線路に沿って第８端部まで切り欠かれた第２スリットと
    を有し、
    前記第３放射素子の前記第２接続部は、前記第２スリットが延在する方向において、前記第８端部と等しい位置にある、請求項４乃至８のいずれか一項記載の無線通信装置。
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