JP7015980B2 - 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。

近年、通信機器において、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、用途や機器毎に応じたアンテナ性能を安価かつ容易に確保できるアンテナ装置が開発されている（例えば、特許文献１）。これらのアンテナ装置は、基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン及び複数の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パターンとの間の各浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させるものである。

特開２０１７－９２９７８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、上記従来のアンテナ装置では、アンテナエレメントに沿って対向配置された広いグランドパターンとの間に生じる浮遊容量を利用して設計を行っているが、広いグランドパターンがアンテナエレメントに沿って対向配置されていない場合には、共振周波数の調整や小型化が難しいという不都合があった。また、回路のメイン基板に設けられたアンテナ占有領域にアンテナパターンが形成されるため、アンテナ性能がメイン基板のグランドサイズに起因する部分が大きく、設計条件によっては良好な性能を実現し難くかった。さらに、回路のメイン基板とは別にアンテナ装置を設ける場合は、メイン基板のグランドを利用して設計することができなかった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、広いグランドパターンがアンテナエレメントに沿って対向配置されていなくても共振周波数の調整や小型化が可能であると共に、回路のメイン基板とは別に設けても良好なアンテナ性能を実現することができる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、長方形状で絶縁性の基板本体と、前記基板本体に金属箔でパターン形成されグランドに接続されるグランドパターンと、前記基板本体に金属箔でパターン形成され給電点と接続された第１エレメント及び第２エレメントとを備え、前記グランドパターンが、前記給電点から離間して前記基板本体の一端側に形成されたグランド主面部と、前記グランド主面部から前記基板本体の他端側に向けて延在し前記給電点の近傍まで配されたグランド接続部とを有し、前記給電点が、前記基板本体の一端から他端に延在する両側辺のうち一方の側辺に配され、前記第１エレメントが、前記給電点から前記基板本体の他方の側辺に向けて延在する第１延在部と、前記第１延在部の先端から前記基板本体の他端側に向けて延在する第２延在部とを有し、前記第２エレメントが、前記第１延在部の先端から前記グランド主面部へ向けて前記グランド接続部に沿って延在する第３延在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、グランドパターンと第１エレメントと第２エレメントとを備え、第２エレメントが、第１延在部の先端からグランド主面部へ向けてグランド接続部に沿って延在する第３延在部を有しているので、回路のメイン基板等の影響を抑えて良好なアンテナ性能を得ることができる。すなわち、メイン基板のグランドとは別にグランドパターンを有していることで、メイン基板のグランドサイズや位置に影響を受け難い。また、給電点を境に、グランド主面部とは反対側に延在した第１エレメントと、グランド主面部側に延在した第２エレメントとにより、それぞれ別の共振周波数が得られる。特に、グランド主面部側に向けて延在した第２エレメントでは、グランド主面部との間と、グランド接続部との間とに複合的に浮遊容量が生じることで、共振周波数の調整がし易くなると共に広帯域化を図ることができる。また、第１エレメントと第２エレメントとグランド主面部とを一方向に並べて配置することができ、細長い基板本体に設けることが可能になり、小型化が容易になる。

第２の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記第２エレメントが、前記第３延在部の先端から前記グランド接続部へ向けて延在した第４延在部と、前記第４延在部の先端から前記基板本体の他端側に向けて前記グランド接続部に沿って延在した第５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２エレメントが、グランド接続部へ向けて延在した第４延在部と、グランド接続部に沿って延在した第５延在部とを有しているので、第４延在部とグランド主面部との間と、第５延在部とグランド接続部との間と、第３延在部と第５延在部との間とに、それぞれ浮遊容量を効果的に発生させることができる。

第３の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記グランド接続部が、前記第３延在部側に拡がって先端側よりも幅広な幅広部を基端側に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、グランド接続部が、第３延在部側に拡がって先端側よりも幅広な幅広部を基端側に有しているので、幅広部が複合的な容量装荷発生部分となり、幅広部と第３延在部との間と、幅広部より先端側と第３延在部との間とに、それぞれ複合的に浮遊容量を発生させることができる。

第４の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記グランドパターンが、前記グランド主面部から前記基板本体の他端側に向けて前記第３延在部と前記グランド接続部との間に突出する装荷容量調整グランド部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、グランドパターンが、グランド主面部から基板本体の他端側に向けて第３延在部とグランド接続部との間に突出する装荷容量調整グランド部を有しているので、装荷容量調整グランド部と第３延在部との間と、装荷容量調整グランド部とグランド接続部との間とにも、それぞれ複合的に浮遊容量を発生させることができ、インピーダンスの異なる浮遊容量を利用することができる。また、装荷容量調整グランド部が、第３延在部とグランド接続部との間に介在し、両者を分断することで、第３延在部とグランド接続部とが同方向に高周波電流が流れても、互いの影響を抑制することができる。

第５の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記第２エレメントが、前記第３延在部の途中に受動素子を介して接続され前記第３延在部と前記グランド接続部との間に前記グランド接続部に沿って延在する第１１延在部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２エレメントが、第３延在部の途中に受動素子を介して接続され第３延在部とグランド接続部との間にグランド接続部に沿って延在する第１１延在部を有しているので、第１１延在部と第３延在部との間と、第１１延在部とグランド接続部との間とにも、それぞれ複合的に浮遊容量を発生させることができる。また、受動素子を介した第１１延在部と第３延在部との接続位置に応じて、第３延在部と第１１延在部とで異なる共振周波数を発生させたり、浮遊容量の調整を行ったりすることが可能になる。

第６の発明に係るアンテナ装置は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記基板本体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延在部の途中から前記第１延在部に沿って前記基板本体の一方の側辺に向けて延在する第７延在部と、前記第７延在部の先端から前記基板本体の他端側に向けて延在する第８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３エレメントが、第１延在部に沿って延在する第７延在部と、基板本体の他端側に向けて延在する第８延在部とを有しているので、開放端を有した第８延在部と第１エレメントとの間に浮遊容量が発生し、別の共振周波数を発生させることができる。

第７の発明に係るアンテナ装置は、第６の発明において、前記第１エレメントが、前記第２延在部の先端から前記第１延在部に沿って延在した第９延在部と、前記第９延在部の先端から前記基板本体の一端側に向けて第２延在部に沿って延在した第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１エレメントが、第１延在部に沿って延在した第９延在部と、第２延在部に沿って延在した第１０延在部とを有しているので、少なくとも第２延在部と第１０延在部との間に浮遊容量を発生させることができ、共振周波数の調整及び広帯域化を図ることができる。

第８の発明に係るアンテナ装置は、第６又は第７の発明において、前記グランドパターンが、前記グランド接続部から前記基板本体の他端側に向けて前記第２延在部に沿って延在した第１グランド延在部と、前記第１グランド延在部の先端から前記第１延在部と前記第７延在部との間に突出して延在した第２グランド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、グランドパターンが、第２延在部に沿って延在した第１グランド延在部と、第１延在部と第７延在部との間に突出して延在した第２グランド延在部とを有しているので、給電点から第１延在部、第２延在部の基端側、第７延在部、第２グランド延在部及び第１グランド延在部に高周波電流がループ状に流れることで、別の共振周波数を発生させることができる。また、第２グランド延在部と、第１延在部、第２延在部の基端側及び第７延在部との間に浮遊容量が発生することで、共振周波数の調整及び広帯域化を図ることができる。

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２延在部の途中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、第２延在部の途中に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されているので、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。

第１０の発明に係るアンテナ装置は、第１から第９の発明のいずれかにおいて、前記第２延在部及び前記第３延在部の基端又は途中に、それぞれ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、第２延在部及び第３延在部の基端又は途中にそれぞれ受動素子が接続されているので、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。

第１１の発明に係るアンテナ装置は、第４の発明において、前記装荷容量調整グランド部の基端又は途中に、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、装荷容量調整グランド部の基端又は途中に受動素子が接続されているので、受動素子の選択によって、さらにインピーダンスを調整することができる。

第１２の発明に係るアンテナ装置は、第１から第１１の発明のいずれかにおいて、前記基板本体が、帯状に延在する細板形状であり、前記グランド主面部が、前記基板本体の一端側に帯状に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、基板本体が帯状に延在する細板形状であり、グランド主面部が基板本体の一端側に帯状に延在しているので、全体を細長く小型にすることができる。

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、グランドパターンと第１エレメントと第２エレメントとを備え、第２エレメントが、第１延在部の先端からグランド主面部へ向けてグランド接続部に沿って延在する第３延在部を有しているので、アンテナエレメントに沿って広いグランドパターンが対向配置されていなくても共振周波数の調整や小型化を容易に図ることができる。また、回路のメイン基板等の影響を抑えて良好なアンテナ性能を得ることができる。
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）及び底面図（ｄ）である。 第１実施形態において、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配線図である。 本発明に係るアンテナ装置の第３実施形態において、各エレメントの位置関係を示す配線図である。 本発明に係るアンテナ装置の第４実施形態において、各エレメントの位置関係を示す配線図である。 第４実施形態において、第３延在部と第１１延在部との接続位置を変えた場合を示す要部の配線図である。

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、長方形状で絶縁性の基板本体２と、基板本体２に銅箔等の金属箔でパターン形成されグランドＧＮＤに接続されるグランドパターン３と、基板本体２に銅箔等の金属箔でパターン形成され給電点ＦＰと接続された第１エレメント４及び第２エレメント５とを備えている。

上記グランドパターン３は、給電点ＦＰから離間して基板本体２の一端側に形成されたグランド主面部３ａと、グランド主面部３ａから基板本体２の他端側に向けて延在し給電点ＦＰの近傍まで配されたグランド接続部３ｂとを有している。
上記給電点ＦＰは、基板本体２の一端から他端に延在する両側辺のうち一方の側辺２ａに配され、グランド接続部３ｂも、前記一方の側辺２ａに沿って延在している。

上記第１エレメント４は、給電点ＦＰから基板本体２の他方の側辺２ｂに向けて延在する第１延在部Ｅ１と、第１延在部Ｅ１の先端から基板本体２の他端側に向けて延在する第２延在部Ｅ２とを有している。すなわち、第１延在部Ｅ１は、給電点ＦＰから基板本体２の他方の側辺２ｂに向けて延在し、第２延在部Ｅ２は、前記他方の側辺２ｂに沿って延在している。

上記第２エレメント５は、第１延在部Ｅ１の先端からグランド主面部３ａへ向けてグランド接続部３ｂに沿って延在する第３延在部Ｅ３を有している。
また、第２エレメント５は、第３延在部Ｅ３の先端からグランド接続部３ｂへ向けて延在した第４延在部Ｅ４と、第４延在部Ｅ４の先端から基板本体２の他端側に向けてグランド接続部３ｂに沿って延在した第５延在部Ｅ５とを有している。すなわち、第２エレメント５は、先端側がコ字状に形成されている。

また、本実施形態のアンテナ装置１は、基板本体２に銅箔等で金属箔でパターン形成された第３エレメント６をさらに備えている。
上記第３エレメント６は、第２延在部Ｅ２の途中から第１延在部Ｅ１に沿って基板本体２の一方の側辺２ａに向けて延在する第７延在部Ｅ７と、第７延在部Ｅ７の先端から基板本体２の他端側に向けて延在する第８延在部Ｅ８とを有している。すなわち、第７延在部Ｅ７は、基板本体２の一方の側辺２ａに向けて延在し、第１延在部Ｅ１と第２延在部Ｅ２の基端側と第７延在部Ｅ７とで、コ字状のパターンが形成されている。

また、上記第１エレメント４は、第２延在部Ｅ２の先端から第１延在部Ｅ１に沿って延在した第９延在部Ｅ９と、第９延在部Ｅ９の先端から基板本体２の一端側に向けて第２延在部Ｅ２に沿って延在した第１０延在部Ｅ１０とをさらに有している。すなわち、第１エレメント４は、先端側がコ字状に形成され、第９延在部Ｅ９が、基板本体２の他端近傍に配されている。
なお、第３エレメント６の開放端（第８延在部Ｅ８の先端）は、第１エレメント４の開放端（第１０延在部Ｅ１０の先端）に対向して配されている。

上記グランドパターン３は、グランド接続部３ｂから基板本体２の他端側に向けて第２延在部Ｅ２に沿って延在した第１グランド延在部Ｇ１と、第１グランド延在部Ｇ１の先端から第１延在部Ｅ１と第７延在部Ｅ７との間に突出して延在した第２グランド延在部Ｇ２とを有している。
なお、グランドＧＮＤとの接続点として、第１グランド延在部Ｇ１の基板本体２の一端側端部に第１接続点Ｇａが設けられ、第１グランド延在部Ｇ１の基板本体２の他端側端部に第２接続点Ｇｂが設けられている。

すなわち、上記グランド接続部３ｂは、先端側が第１グランド延在部Ｇ１側に屈曲して給電点ＦＰの左側に配された第１接続点Ｇａに接続されている。
また、上記第２グランド延在部Ｇ２は、給電点ＦＰの右側に配された第２接続点Ｇｂから第２延在部Ｅ２の基端側に向けて延在している。
第２グランド延在部Ｇ２の先端部は、第１延在部Ｅ１側と第７延在部Ｅ７側とに拡がった幅広先端部Ｇ２ａとされている。
上記第２延在部Ｅ２の基端側（第１延在部Ｅ１との接続部から第７延在部Ｅ７との接続部まで）は、先端側よりも幅広に形成された幅広基端部Ｅ２ａとされている。

上記第２延在部Ｅ２の途中には、誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが接続されている。このアンテナ素子ＡＴは、第２延在部Ｅ２の第７延在部Ｅ７との接続部よりも先端側に接続されている。
また、第２延在部Ｅ２及び第３延在部Ｅ３の基端又は途中に、それぞれ受動素子が接続されている。本実施形態では、第２延在部Ｅ２の途中には、第１受動素子Ｐ１が接続され、第３延在部Ｅ３の基端には、第２受動素子Ｐ２が接続されている。
さらに、第１延在部Ｅ１の基端とグランド接続部３ｂの基端部とは、第３受動素子Ｐ３で接続され、第８延在部Ｅ８の基端には、第４受動素子Ｐ４が接続されている。なお、第３受動素子Ｐ３については未実装としても構わない。

上記基板本体２は、帯状に延在する細板形状であり、グランド主面部３ａが、基板本体２の一端側に帯状に延在している。基板本体２は、例えば厚さ０．８ｍｍで１１ｍｍ×１４１ｍｍの長方形状である。
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。
また、第１接続点Ｇａからグランド主面部３ａの端部（基板本体２の一端）までの長さは、一番低い共振周波数（本発明の第１の共振周波数ｆ１）の波長の１／４波長程度の長さであることが望ましく、本実施形態では第１接続点Ｇａからグランド主面部３ａの端部の長さは９０ｍｍである。
なお、グランド主面部３ａの領域には、回路部品等を実装しても構わない。
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。

上記給電点ＦＰは、同軸ケーブル等の給電手段を介して別のメイン基板等に設けられた高周波回路（図示略）の給電点に接続される。この給電手段としては、同軸ケーブル、レセプタクル等のコネクタ、接点が板バネ形状を有する接続構造、接点がピンプローブ形状またはピン形状を有する接続構造、ハンダ付け用のランドを用いた接続構造等の種々の構造が採用可能である。
例えば、給電手段として同軸ケーブルを採用する場合、第１グランド延在部Ｇ１に同軸ケーブルのグランド線が接続されると共に、同軸ケーブルの芯線が給電点ＦＰに接続される。

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。

本実施形態のアンテナ装置１では、以下のように浮遊容量が発生する。
すなわち、図３に示すように、第２延在部Ｅ２の先端側（アンテナ素子ＡＴよりも先端側）と第１０延在部Ｅ１０との間の浮遊容量Ｃａと、アンテナ素子ＡＴと第１０延在部Ｅ１０との間の浮遊容量Ｃｂと、第２グランド延在部Ｇ２と第７延在部Ｅ７との間の浮遊容量Ｃｃと、第２グランド延在部Ｇ２と第２延在部Ｅ２の基端側（幅広基端部Ｅ２ａ）との間の浮遊容量Ｃｄと、第２グランド延在部Ｇ２と第１延在部Ｅ１との間の浮遊容量Ｃｅと、第８延在部Ｅ８と第１０延在部Ｅ１０との間の浮遊容量Ｃｆと、第４延在部Ｅ４とグランド主面部３ａとの間の浮遊容量Ｃｇと、第５延在部Ｅ５とグランド接続部３ｂとの間の浮遊容量Ｃｈと、第５延在部Ｅ５と第３延在部Ｅ３との間の浮遊容量Ｃｉと、第５延在部Ｅ５と第１延在部Ｅ１との間の浮遊容量Ｃｊと、第８延在部Ｅ８と第２延在部Ｅ２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。
なお、この測定においては、各受動素子は以下のものを用いた。
第１受動素子Ｐ１：Ｌ＝４．７ｎＨのインダクタ
第２受動素子Ｐ２：Ｌ＝２．７ｎＨのインダクタ
第３受動素子Ｐ３：未実装
第４受動素子Ｐ４：Ｌ＝５．６ｎＨのインダクタ

「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１エレメント４、アンテナ素子ＡＴ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。
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２エレメント５、第１延在部Ｅ１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Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊ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。
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３エレメント６、第１延在部Ｅ１及び第２延在部Ｅ２の基端側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Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，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。
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１延在部Ｅ１、第２延在部Ｅ２の基端側、第７延在部Ｅ７、第１グランド延在部Ｇ１及び第２グランド延在部Ｇ２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Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｊ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、浮遊容量Ｃｄにより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中の破線Ａ４の部分で調整される。

なお、各共振周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３及びｆ４における最終的なインピーダンス調整は、第３受動素子Ｐ３の選択によりグランドパターン３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。

このように本実施形態のアンテナ装置１では、グランドパターン３と第１エレメント４と第２エレメント５とを備え、第２エレメント５が、第１延在部Ｅ１の先端からグランド主面部３ａへ向けてグランド接続部３ｂに沿って延在する第３延在部Ｅ３を有しているので、回路のメイン基板等の影響を抑えて良好なアンテナ性能を得ることができる。すなわち、メイン基板のグランドとは別にグランドパターン３を有していることで、メイン基板のグランドサイズや位置に影響を受け難い。

また、給電点ＦＰを境に、グランド主面部３ａとは反対側に延在した第１エレメント４と、グランド主面部３ａ側に延在した第２エレメント５とにより、それぞれ別の共振周波数が得られる。特に、グランド主面部３ａ側に向けて延在した第２エレメント５では、グランド主面部３ａとの間と、グランド接続部３ｂとの間とに複合的に浮遊容量が生じることで、共振周波数の調整がし易くなると共に広帯域化を図ることができる。
また、第１エレメント４と第２エレメント５とグランド主面部３ａとを一方向に並べて配置することができ、細長い基板本体２に設けることが可能になり、小型化が容易になる。

また、第２エレメント５が、グランド接続部３ｂへ向けて延在した第４延在部Ｅ４と、グランド接続部３ｂに沿って延在した第５延在部Ｅ５とを有しているので、第４延在部Ｅ４とグランド主面部３ａとの間と、第５延在部Ｅ５とグランド接続部３ｂとの間と、第３延在部Ｅ３と第５延在部Ｅ５との間とに、それぞれ浮遊容量を効果的に発生させることができ、より広帯域化を図ることができる。

また、第３エレメント６が、第１延在部Ｅ１に沿って延在する第７延在部Ｅ７と、基板本体２の他端側に向けて延在する第８延在部Ｅ８とを有しているので、開放端を有した第８延在部Ｅ８と第１エレメント４との間に浮遊容量が発生し、別の共振周波数を発生させることができる。
さらに、グランドパターン３が、第２延在部Ｅ２に沿って延在した第１グランド延在部Ｇ１と、第１延在部Ｅ１と第７延在部Ｅ７との間に突出して延在した第２グランド延在部Ｇ２とを有しているので、図１の二点鎖線Ｒに示すように、給電点ＦＰから第１延在部Ｅ１、第２延在部Ｅ２の基端側、第７延在部Ｅ７、第２グランド延在部Ｇ２及び第１グランド延在部Ｇ１に高周波電流がループ状に流れることで、さらに別の共振周波数を発生させることができる。また、第２グランド延在部Ｇ２と、第１延在部Ｅ１、第２延在部Ｅ２の基端側及び第７延在部Ｅ７との間に浮遊容量が発生することで、共振周波数の調整及び広帯域化を図ることができる。

また、第１エレメント４が、第１延在部Ｅ１に沿って延在した第９延在部Ｅ９と、第２延在部Ｅ２に沿って延在した第１０延在部Ｅ１０とを有しているので、少なくとも第２延在部Ｅ２と第１０延在部Ｅ１０との間に浮遊容量を発生させることができ、共振周波数の調整及び広帯域化を図ることができる。

さらに、第２延在部Ｅ２の途中に誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが接続されているので、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、第２延在部Ｅ２及び第３延在部Ｅ３の基端又は途中にそれぞれ受動素子が接続されているので、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から第４実施形態について、図６から図９を参照して以下に説明する。なお、以下の各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、第２エレメント５がコ字状に延在しているのに対し、第２実施形態のアンテナ装置２１では、図６に示すように、第２エレメント２５が第３延在部Ｅ３のみの直線状であると共に、グランド接続部２３ｂが幅広部２３ｃを有している点である。
すなわち、第２実施形態では、グランドパターン２３のグランド接続部２３ｂが、第３延在部Ｅ３側に拡がって先端側よりも幅広な幅広部２３ｃを基端側に有し、段差形状となっている。

この第２実施形態では、第３延在部Ｅ３とグランド主面部３ａとの間の浮遊容量Ｃｌと、幅広部２３ｃと第３延在部Ｅ３との間の浮遊容量Ｃｍと、グランド接続部２３ｂの幅広部２３ｃより先端側と第３延在部Ｅ３との間の浮遊容量Ｃｎとが発生する。
このように第２実施形態のアンテナ装置２１では、グランド接続部２３ｂが、第３延在部Ｅ３側に拡がって先端側よりも幅広な幅広部２３ｃを基端側に有しているので、幅広部２３ｃと第３延在部Ｅ３との間と、幅広部２３ｃが複合的な容量装荷発生部分となり、幅広部２３ｃより先端側と第３延在部Ｅ３との間とに、それぞれ複合的に浮遊容量を発生させることができる。

次に、第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、グランド接続部２３ｂに幅広部２３ｃが形成されているのに対し、第３実施形態のアンテナ装置３１では、図７に示すように、グランドパターン３３が、グランド主面部３ａから基板本体２の他端側に向けて第３延在部Ｅ３とグランド接続部３ｂとの間に突出する装荷容量調整グランド部３３ｃを有している点である。

また、第３実施形態では、装荷容量調整グランド部３３ｃの基端又は途中に第５受動素子Ｐ５が接続されている。なお、図７では、装荷容量調整グランド部３３ｃの基端に第５受動素子Ｐ５が接続されている。
この第３実施形態では、浮遊容量Ｃｌ，Ｃｎの他に、装荷容量調整グランド部３３ｃと第３延在部Ｅ３との間の浮遊容量Ｃｏと、装荷容量調整グランド部３３ｃとグランド接続部３ｂとの間の浮遊容量Ｃｐとが発生する。

このように第３実施形態のアンテナ装置３１では、グランドパターン３３が、グランド主面部３ａから基板本体２の他端側に向けて第３延在部Ｅ３とグランド接続部３ｂとの間に突出する装荷容量調整グランド部３３ｃを有しているので、装荷容量調整グランド部３３ｃと第３延在部Ｅ３との間と、装荷容量調整グランド部３３ｃとグランド接続部３ｂとの間とにも、それぞれ複合的に浮遊容量を発生させることができ、インピーダンスの異なる浮遊容量を利用することができる。

また、装荷容量調整グランド部３３ｃが、第３延在部Ｅ３とグランド接続部３ｂとの間に介在し、両者を分断することで、第３延在部Ｅ３とグランド接続部３ｂとが同方向に高周波電流が流れても、互いの影響を抑制することができる。
さらに、装荷容量調整グランド部３３ｃの基端又は途中に第５受動素子Ｐ５が接続されているので、第５受動素子Ｐ５の選択によって、さらにインピーダンスを調整することができる。

次に、第４実施形態と第３実施形態との異なる点は、第３実施形態では、第３延在部Ｅ３とグランド接続部３ｂとの間に装荷容量調整グランド部３３ｃが突出して延在しているのに対し、第４実施形態のアンテナ装置４１では、図８に示すように、第２エレメント４５が、第３延在部Ｅ３の途中に第６受動素子Ｐ６を介して接続され第３延在部Ｅ３とグランド接続部３ｂとの間にグランド接続部３ｂに沿って延在する第１１延在部Ｅ１１を有している点である。

第４実施形態では、図９に示すように、第６受動素子Ｐ６の接続位置に応じて動作が異なる。すなわち、図９の（ａ）に示すように、第６受動素子Ｐ６が第１１延在部Ｅ１１のグランド主面部３ａ側端部に接続されている場合、第３延在部Ｅ３の開放端と第１１延在部Ｅ１１の開放端とは逆向きとなり、第３延在部Ｅ３を主として生じる共振周波数に比較的近い周波数で別の共振周波数が発生する。また、図９の（ｂ）に示すように、第６受動素子Ｐ６が第１１延在部Ｅ１１の中間部に接続されている場合、第１１延在部Ｅ１１は、主に第３延在部Ｅ３とグランド接続部３ｂとの間の浮遊容量を調整する部分となる。さらに、図９の（ｃ）に示すように、第６受動素子Ｐ６が第１１延在部Ｅ１１の給電点ＦＰ側の端部に接続されている場合、第３延在部Ｅ３の開放端と第１１延在部Ｅ１１の開放端とは同じ向きとなり、第３延在部Ｅ３を主として生じる共振周波数に比較的離れた周波数で別の共振周波数が発生する。

このように第４実施形態のアンテナ装置４１では、第２エレメント４５が、第３延在部Ｅ３の途中に第６受動素子Ｐ６を介して接続され第３延在部Ｅ３とグランド接続部３ｂとの間にグランド接続部３ｂに沿って延在する第１１延在部Ｅ１１を有しているので、第１１延在部Ｅ１１と第３延在部Ｅ３との間と、第１１延在部Ｅ１１とグランド接続部３ｂとの間とにも、それぞれ複合的に浮遊容量を発生させることができる。また、第６受動素子Ｐ６を介した第１１延在部Ｅ１１と第３延在部Ｅ３との接続位置に応じて、第３延在部Ｅ３と第１１延在部Ｅ１１とで異なる共振周波数を発生させたり、浮遊容量の調整を行ったりすることが可能になる。

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２延在部にアンテナ素子を設けているが、第１０延在部や第３延在部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。

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２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２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。

１，２１，３１，４１…アンテナ装置、２…基板本体、２ａ…基板本体の一方の側辺、２ｂ…基板本体の他方の側辺、３，２３，３３…グランドパターン、３ａ…グランド主面部、３ｂ…グランド接続部、４…第１エレメント、５，２５，４５…第２エレメント、６…第３エレメント、２３ｃ…幅広部、３３ｃ…装荷容量調整グランド部、ＡＴ…アンテナ素子、Ｅ１…第１延在部、Ｅ２…第２延在部、Ｅ３…第３延在部、Ｅ４…第４延在部、Ｅ５…第５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、Ｅ１１…第１１延在部、ＧＮＤ…グランド、Ｇ１…第１グランド延在部、Ｇ２…第２グランド延在部、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、Ｐ５…第５受動素子、Ｐ６…第６受動素子、ＦＰ…給電点

Claims (12)

1. 長方形状で絶縁性の基板本体と、前記基板本体に金属箔でパターン形成されグランドに接続されるグランドパターンと、前記基板本体に金属箔でパターン形成され給電点と接続された第１エレメント及び第２エレメントとを備え、
   前記グランドパターンが、前記給電点から離間して前記基板本体の一端側に形成されたグランド主面部と、
   前記グランド主面部から前記基板本体の他端側に向けて延在し前記給電点の近傍まで配されたグランド接続部と、
   前記グランド接続部から前記基板本体の他端側に向けて延在した第１グランド延在部とを有し、
   前記給電点が、前記基板本体の一端から他端に延在する両側辺のうち一方の側辺との間に前記第１グランド延在部を配して前記一方の側辺側に配され、
   前記第１エレメントが、前記給電点から前記基板本体の他方の側辺に向けて延在する第１延在部と、
   前記第１延在部の先端から前記基板本体の他端側に向けて延在する第２延在部とを有し、
   前記第２エレメントが、前記第１延在部の先端から前記グランド主面部へ向けて前記グランド接続部に沿って延在する第３延在部を有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、
   前記第２エレメントが、前記第３延在部の先端から前記グランド接続部へ向けて延在した第４延在部と、前記第４延在部の先端から前記基板本体の他端側に向けて前記グランド接続部に沿って延在した第５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１に記載のアンテナ装置において、
   前記グランド接続部が、前記第３延在部側に拡がって先端側よりも幅広な幅広部を基端側に有していることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記グランドパターンが、前記グランド主面部から前記基板本体の他端側に向けて前記第３延在部と前記グランド接続部との間に突出する装荷容量調整グランド部を有していることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記第２エレメントが、前記第３延在部の途中に受動素子を介して接続され前記第３延在部と前記グランド接続部との間に前記グランド接続部に沿って延在する第１１延在部を有していることを特徴とするアンテナ装置。
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において、
   前記基板本体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延在部の途中から前記第１延在部に沿って前記基板本体の一方の側辺に向けて延在する第７延在部と、
   前記第７延在部の先端から前記基板本体の他端側に向けて延在する第８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６に記載のアンテナ装置において、
   前記第１エレメントが、前記第２延在部の先端から前記第１延在部に沿って延在した第９延在部と、
   前記第９延在部の先端から前記基板本体の一端側に向けて第２延在部に沿って延在した第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。
8. 請求項６又は７に記載のアンテナ装置において、
   前記グランドパターンが、前記第１グランド延在部の先端から前記第１延在部と前記第７延在部との間に突出して延在した第２グランド延在部を有し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２延在部の途中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。
10. 請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
    前記第２延在部及び前記第３延在部の基端又は途中に、それぞれ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。
11. 請求項４に記載のアンテナ装置において、
    前記装荷容量調整グランド部の基端又は途中に、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。
12. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
    前記基板本体が、帯状に延在する細板形状であり、
    前記グランド主面部が、前記基板本体の一端側に帯状に延在していることを特徴とするアンテナ装置。

Images