JP7147378B2 - アンテナ - Google Patents

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Description

本発明は、マルチバンドに対応するアンテナに関する。
技術の進歩とともに、通信スピードの高速化に伴う周波数の広帯域化、および規格の異なる複数の帯域を同時に使うマルチバンド化の需要が増えている。特許文献１、および特許文献２には、同一平面内に複数のアンテナ電極を形成することで、マルチバンド化を実現する技術が開示されている。
国際公開第２００７／０６０７８２号 特開２００８－１７２６９７号公報
同一平面内に複数のアンテナ電極を形成する構成では、複数の帯域のそれぞれにおける比帯域幅を大きくすることが困難である。
複数の帯域のそれぞれにおいて比帯域幅が大きいアンテナ特性を実現することが可能なアンテナを提供することが望ましい。
本発明の一実施の形態に係るアンテナは、互いに異なる第１ないし第３の平面を有し、第１ないし第３の平面が互いに平行となるように積層配置された誘電体と、第１の平面内に環状に形成された第１のアンテナ電極と、第２の平面内に環状に形成され、第１のアンテナ電極とは大きさが異なり、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極の外周よりも内側に内包される第２のアンテナ電極と、第１および第２の平面のうち、いずれか一方の平面内に環状に形成され、かつ、外周が、積層方向からの平面視において、他方の平面内に形成された第１のアンテナ電極または第２のアンテナ電極に重なるように形成された第３のアンテナ電極と、第３の平面内に形成され、第１ないし第３のアンテナ電極に給電可能となるように、積層方向からの平面視において、第１ないし第３のアンテナ電極に対して重なる部分を有し、かつ、積層方向において、第１のアンテナ電極に対して第１の距離で配置されると共に、第２のアンテナ電極に対して第１の距離とは異なる第２の距離で配置されたプローブ電極とを備える。積層方向から平面視において、第１および第２の平面のうち、他方の平面内における、一方の平面内に形成された第１のアンテナ電極または第２のアンテナ電極と重なる位置には、一方の平面内に形成された第１のアンテナ電極または第２のアンテナ電極に対して積層方向に結合するアンテナ電極は形成されていない。
本発明の一実施の形態に係るアンテナによれば、プローブ電極と環状の複数のアンテナ電極とを適切な構成で積層配置するようにしたので、複数の帯域のそれぞれにおいて比帯域幅が大きく、良好なアンテナ特性を実現することが可能となる。
比較例に係るアンテナの一構成例を示す斜視図である。 比較例に係るアンテナの一構成例を示す断面図である。 比較例に係るアンテナのリターンロス特性を示す特性図である。 第１の実施の形態に係るアンテナの一構成例を示す断面図である。 第１の実施の形態に係るアンテナにおける各アンテナ層の構成例を示す平面図である。 第１の実施の形態に係るアンテナの反射特性と比較例に係るアンテナの反射特性とを示す特性図である。 第１の実施の形態の第１の変形例に係るアンテナの一構成例を示す断面図である。 第１の実施の形態の第２の変形例に係るアンテナの一構成例を示す断面図である。 第２の実施の形態に係るアンテナの一構成例を示す断面図である。 第２の実施の形態に係るアンテナにおける各アンテナ層の構成例を示す平面図である。 第２の実施の形態の第１の変形例に係るアンテナの一構成例を示す断面図である。 第２の実施の形態の第１の変形例に係るアンテナにおける各アンテナ層の構成例を示す平面図である。 第２の実施の形態の第２の変形例に係るアンテナの一構成例を示す断面図である。 第２の実施の形態の第２の変形例に係るアンテナにおける各アンテナ層の構成例を示す平面図である。 第２の実施の形態の第３の変形例に係るアンテナの一構成例を示す断面図である。 第２の実施の形態の第３の変形例に係るアンテナにおける各アンテナ層の構成例を示す平面図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
０． 比較例および本発明のアンテナの概要（図１～図３）
１．第１の実施の形態（２つのアンテナ電極を有するアンテナの構成例）（図４～図８）
１．１ 第１の実施の形態に係るアンテナの構成例
１．２ 第１の実施の形態の変形例
２．第２の実施の形態（３つのアンテナ電極を有するアンテナの構成例）（図９～図１６）
２．１ 第２の実施の形態に係るアンテナの構成例
２．２ 第２の実施の形態の変形例
３．その他の実施の形態
＜０．比較例および本発明のアンテナの概要＞
図１は、比較例に係るアンテナ１０１の斜視構成例を示している。図２は、比較例に係るアンテナ１０１の断面構成例を示している。
比較例に係るアンテナ１０１は、第１の絶縁基板１２１と、第２の絶縁基板１２３とを備えている。
第１の絶縁基板１２１には、同一平面内に形成された複数のアンテナ電極からなるアンテナ素子１２２が形成されている。アンテナ素子１２２は、複数のアンテナ電極として、複数の環状のアンテナ電極と、方形状のアンテナ電極とを有している。
第２の絶縁基板１２３には、プローブ電極１２４と、グランド層１２５とが形成されている。また、第２の絶縁基板１２３には、一部が第２の絶縁基板１２３を貫通するようにしてプローブ電極１２４に接続された給電コネクタ１２６が設けられている。アンテナ素子１２２には、給電コネクタ１２６およびプローブ電極１２４を介して給電が行われる。
図３は、比較例に係るアンテナ１０１のリターンロス特性を示している。図３において、横軸は周波数、縦軸はリターンロスを示す。図３において、実線は実測値（Ｅｘｐ．）、点線はシミュレーション値（Ｓｉｍ．）を示す。
比較例に係るアンテナ１０１では、プローブ電極１２４を介して給電されることによって、同一平面内に形成された複数のアンテナ電極のそれぞれに電流が流れ、それぞれのアンテナ電極において電流経路に基づく固有の共振が生ずる。アンテナ１０１では、複数のアンテナ電極のうち、最も長い電流経路に基づく共振モードから順に、１ｓｔモード、２ｎｄモード、３ｒｄモード、４ｔｈモードが現れる。図３において、（ａ）は１ｓｔモードの特性、（ｂ）は２ｎｄモードの特性、（ｃ）は３ｒｄモードの特性、（ｄ）は４ｔｈモードの特性に対応する。
比較例に係るアンテナ１０１では、同一平面内に複数のアンテナ電極を形成することによって、マルチバンドを形成している。しかしながら、１つのアンテナ電極で１つのバンド（帯域）を形成しているため、図３に示したように、各共振モードでの比帯域幅が小さい。ここで、比帯域幅とは、中心周波数ｆ０と反射特性が１０ｄＢ以下の帯域幅ＢＷとの比（ＢＷ／ｆ０）である。
これに対して、本発明では、以下の各実施の形態で説明するように、少なくとも第１および第２のアンテナ電極を第１および第２の平面に分けて積層配置することで、２つのバンド（帯域）を形成する。その際、積層方向におけるプローブ電極に対する距離を第１および第２のアンテナ電極で互いに異ならせることによって、各バンド（帯域）について、比帯域幅を大きくできる。特に、第１および第２のアンテナ電極のうち、プローブ電極との距離の大きい方のアンテナ電極によるバンド（帯域）について、より比帯域幅を大きくできる。これにより、全体として、良好なアンテナ特性を実現することが可能となる。
＜１．第１の実施の形態（２つのアンテナ電極を有するアンテナの構成例）＞
［１．１ 第１の実施の形態に係るアンテナの構成例］
図４は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ１の断面構成例を示している。図５は、アンテナ１における第１のアンテナ層２１（Ｂ）および第２のアンテナ層２２（Ａ）の平面構成例を示している。図４は、図５（Ａ）におけるＡ－Ａ′線の断面を側面視した状態を示している。
アンテナ１は、平板形状で積層構造の誘電体６０を備えている。アンテナ１には、誘電体６０の底面６１側から順に、グランド層７０と、プローブ層５１と、第１のアンテナ層２１と、第２のアンテナ層２２とが積層配置されている。
アンテナ１は、それぞれが環状の導体パターンからなる第１のアンテナ電極１１、および第２のアンテナ電極１２を備えている。また、アンテナ１は、例えば直線状の導体パターンからなるプローブ電極３１と、給電コネクタ４１とをさらに備えている。
ここで、図４および図５に示したように、誘電体６０における積層方向をＺ方向とし、Ｚ方向に垂直で、互いに直交する２つの軸をＸ，Ｙとする。本発明における第１ないし第３の平面は、ＸＹ平面に平行な面である。以降の変形例および他の実施の形態についても同様である。
アンテナ１において、第２のアンテナ層２２は、本発明における第１の平面の一具体例に相当する。アンテナ１において、第１のアンテナ層２１は、本発明における第２の平面の一具体例に相当する。プローブ層５１は、本発明における第３の平面の一具体例に相当する。アンテナ１では、第１ないし第３の平面のうち、第２の平面が第１の平面よりも下層側に配置されているとしたときに、第１の平面が最上層に配置されている。
第２のアンテナ層２２には、第１のアンテナ電極１１が環状に形成されている。
第１のアンテナ層２１には、第１のアンテナ電極１１とは大きさが異なる第２のアンテナ電極１２が環状に形成されている。第２のアンテナ電極１２は、第１のアンテナ電極１１よりも小さい形状を有し、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極１１の外周よりも内側に内包されるように構成されている。
第１および第２のアンテナ電極１１，１２は、ＸＹ平面に垂直な第１の対称面に対して鏡面対称となるように形成されている。また、第１および第２のアンテナ電極１１，１２は、ＸＹ平面に垂直な第２の対称面に対して鏡面対称となるように形成されている。例えば、第１の対称面と第２の対称面は互いに直交している。第１の対称面は、例えば、積層方向からの平面視における第１および第２のアンテナ電極１１，１２の中心位置を通り、ＸＺ平面に平行な面である。第２の対称面は、例えば、積層方向からの平面視における第１および第２のアンテナ電極１１，１２の中心位置を通り、ＹＺ平面に平行な面である。また、第１および第２のアンテナ電極１１，１２は、ＸＹ平面に垂直な回転軸に対して１８０度回転対称となるように形成されている。回転軸は、例えば、積層方向からの平面視における第１および第２のアンテナ電極１１，１２の中心位置を通り、Ｚ軸に平行な軸である。
給電コネクタ４１は、貫通導体４１Ａを有している。貫通導体４１Ａは、誘電体６０において、グランド層７０および誘電体６０の底面６１からプローブ電極３１までを貫通するように設けられている。第１および第２のアンテナ電極１１，１２には、給電コネクタ４１およびプローブ電極３１を介して給電が行われる。
プローブ層５１には、プローブ電極３１が形成されている。プローブ電極３１は、第１および第２のアンテナ電極１１，１２に給電可能となるように、積層方向からの平面視において、第１および第２のアンテナ電極１１，１２に対して重なる部分を有するように構成されている。アンテナ１では、プローブ電極３１は、積層方向において第１のアンテナ層２１に直接隣接するように積層配置されている。
アンテナ１では、プローブ電極３１を介して給電されることによって、第１および第２のアンテナ電極１１，１２のそれぞれに電流が流れ、それぞれのアンテナ電極において電流経路に基づく固有の共振が生ずる。第１のアンテナ電極１１は固有共振周波数ｆ１を含む帯域でアンテナとして動作する。第２のアンテナ電極１２は固有共振周波数ｆ２を含む帯域でアンテナとして動作する。
アンテナ１では、第２のアンテナ電極１２の周回長は、第１のアンテナ電極１１の周回長よりも小さく、第２のアンテナ電極１２の固有共振周波数ｆ２は、第１のアンテナ電極１１の固有共振周波数ｆ１よりも高い周波数となっている（ｆ２＞ｆ１）。これにより、アンテナ１では、帯域の異なる２つのモードでアンテナとして動作する。以降、相対的に周波数の低い固有共振周波数ｆ１を含む動作モードを１ｓｔモード、相対的に周波数の高い固有共振周波数ｆ２を含む動作モードを２ｎｄモードと称する。
アンテナ１における図４および図５に符号で示した部分の寸法等は、例えば、以下の通りである。なお、εｒ以外は寸法を表し、寸法の単位は［ｍｍ］（ミリメートル）となっている。εｒは誘電体６０の比誘電率である。
Ｗｘ＝８．０，Ｗｙ＝８．０，ａ＝ｂ＝２．４±０．２，ｃ＝ｄ＝１．２５±０．１５、ｗ1＝０．２６±０．０６，ｗ2＝０．２６±０．０６，Ｐw＝０．５０，Ｐs1＝０．５５，Ｐs2＝０．５５，Ｐl＝１．７０，Ｄ＝０．２０，ｔ1＝０．５±０．３，ｔ2＝０．５±０．３，ｔ3＝０．５±０．３，εｒ＝３．４±０．５
アンテナ１では、プローブ電極３１は、積層方向において、第１のアンテナ電極１１に対して第１の距離で配置されると共に、第２のアンテナ電極１２に対して第１の距離とは異なる第２の距離で配置されている。アンテナ１では、図４に示す下層側から、プローブ電極３１、第２のアンテナ電極１２、および第１のアンテナ電極１１の順に配置されているので、第１の距離は、第２の距離よりも大きい。すなわち、第１および第２のアンテナ電極１１，１２のうち、第１のアンテナ電極１１の方が、プローブ電極３１との距離が大きい。このため、特に、第１のアンテナ電極１１によるバンド（低周波数側の帯域）について、比帯域幅を大きくできる。これにより、１つの平面内に第１および第２のアンテナ電極１１，１２を形成した場合に比べて、広帯域化しつつ、良好なアンテナ特性を実現することが可能となる。
図６は、アンテナ１の反射特性（実線）と比較例に係るアンテナの反射特性（点線）とを模式的に示している。横軸は周波数、縦軸は反射特性［ｄＢ］を示す。ここで、比較例に係るアンテナとは、第１および第２のアンテナ電極１１，１２を１つの平面内に形成した構成のアンテナである。
図６に示すように、アンテナ１では、低周波数側の動作モード（１ｓｔモード）と、高周波数側の動作モード（２ｎｄモード）との双方において、比較例に係るアンテナに比べて、広帯域化が実現できる。
［１．２ 第１の実施の形態の変形例］
（第１の変形例）
図７は、第１の実施の形態の第１の変形例に係るアンテナ１Ａの断面構成例を示している。図７は、図５（Ａ）におけるＡ－Ａ′線の断面を側面視した状態に対応する略同様の断面を示している。
第１の変形例に係るアンテナ１Ａは、図４および図５に示したアンテナ１の構成に対して、第１のアンテナ電極１１と第２のアンテナ電極１２との積層位置を入れ替えた構成とされている。積層位置が異なることを除き、第１のアンテナ電極１１と第２のアンテナ電極１２との平面形状は図５に示した形状と同様であってもよい。
アンテナ１Ａにおいて、第１のアンテナ層２１は、本発明における第１の平面の一具体例に相当する。アンテナ１Ａにおいて、第２のアンテナ層２２は、本発明における第２の平面の一具体例に相当する。プローブ層５１は、本発明における第３の平面の一具体例に相当する。アンテナ１Ａでは、第１ないし第３の平面のうち、第１の平面が第２の平面よりも下層側に配置されているとしたときに、第２の平面が最上層に配置されている。
アンテナ１Ａでは、第１のアンテナ層２１に、第１のアンテナ電極１１が環状に形成されている。
アンテナ１Ａでは、第２のアンテナ層２２に、第１のアンテナ電極１１とは大きさが異なる第２のアンテナ電極１２が環状に形成されている。第２のアンテナ電極１２は、第１のアンテナ電極１１よりも小さい形状を有し、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極１１の外周よりも内側に内包されるように構成されている。
アンテナ１Ａでは、プローブ電極３１は、積層方向において、第１のアンテナ電極１１に対して第１の距離で配置されると共に、第２のアンテナ電極１２に対して第１の距離とは異なる第２の距離で配置されている。アンテナ１Ａでは、図７に示す下層側から、プローブ電極３１、第１のアンテナ電極１１、および第２のアンテナ電極１２の順に配置されているので、第１の距離は、第２の距離よりも小さい。すなわち、第１および第２のアンテナ電極１１，１２のうち、第２のアンテナ電極１２の方が、プローブ電極３１との距離が大きい。このため、特に、第２のアンテナ電極１２によるバンド（高周波数側の帯域）について、比帯域幅を大きくできる。これにより、１つの平面内に第１および第２のアンテナ電極１１，１２を形成した場合に比べて、広帯域化しつつ、良好なアンテナ特性を実現することが可能となる。
その他の構成および動作は、上記第１の実施の形態に係るアンテナ１と略同様である。
（第２の変形例）
図８は、第１の実施の形態の第２の変形例に係るアンテナ１Ｂの断面構成例を示している。図８は、図５（Ａ）におけるＡ－Ａ′線の断面を側面視した状態に対応する略同様の断面を示している。
第２の変形例に係るアンテナ１Ｂは、図４および図５に示したアンテナ１の構成に対して、プローブ層５１およびプローブ電極３１の積層位置が異なっている。積層位置が異なることを除き、プローブ電極３１の平面形状は図５に示した形状と同様であってもよい。
アンテナ１Ｂでは、誘電体６０の底面６１側から順に、グランド層７０と、第１のアンテナ層２１と、プローブ層５１と、第２のアンテナ層２２とが積層配置されている。すなわち、アンテナ１Ｂでは、プローブ層５１が、第１のアンテナ層２１と第２のアンテナ層２２との間に配置されている。
アンテナ１Ｂにおいて、第２のアンテナ層２２は、本発明における第１の平面の一具体例に相当する。アンテナ１Ｂにおいて、第１のアンテナ層２１は、本発明における第２の平面の一具体例に相当する。プローブ層５１は、本発明における第３の平面の一具体例に相当する。アンテナ１Ｂでは、第１ないし第３の平面のうち、第２の平面が第１の平面よりも下層側に配置されているとしたときに、第１の平面が最上層に配置されている。また、積層方向において、第３の平面が第１の平面と第２の平面との間に配置されている。
アンテナ１Ｂでは、給電コネクタ４１の貫通導体４１Ａは、誘電体６０において、グランド層７０および誘電体６０の底面６１からプローブ電極３１までを貫通するように設けられている。第１および第２のアンテナ電極１１，１２には、給電コネクタ４１およびプローブ電極３１を介して給電が行われる。
プローブ層５１には、プローブ電極３１が形成されている。プローブ電極３１は、第１および第２のアンテナ電極１１，１２に給電可能となるように、積層方向からの平面視において、第１および第２のアンテナ電極１１，１２に対して重なる部分を有するように構成されている。アンテナ１Ｂでは、プローブ電極３１は、積層方向において第１のアンテナ層２１と第２のアンテナ電極１２とに直接隣接するように積層配置されている。
アンテナ１Ｂでは、プローブ電極３１は、積層方向において、第１のアンテナ電極１１に対して第１の距離で配置されると共に、第２のアンテナ電極１２に対して第１の距離とは異なる第２の距離で配置されている。アンテナ１Ｂでは、プローブ電極３１は、第２のアンテナ電極１２と第１のアンテナ電極１１との間に配置されているので、第１の距離が第２の距離よりも大きい場合と、第１の距離が第２の距離よりも小さい場合との２通りの構成を取り得る。すなわち、第１および第２のアンテナ電極１１，１２のうち、第１のアンテナ電極１１の方がプローブ電極３１との距離が大きい場合と、第２のアンテナ電極１２の方がプローブ電極３１との距離が大きい場合との２通りの構成を取り得る。第１の距離が第２の距離よりも大きい場合には、特に、第１のアンテナ電極１１によるバンド（低周波数側の帯域）について、比帯域幅を大きくできる。第２の距離が第１の距離よりも大きい場合には、特に、第２のアンテナ電極１２によるバンド（高周波数側の帯域）について、比帯域幅を大きくできる。これにより、１つの平面内に第１および第２のアンテナ電極１１，１２を形成した場合に比べて、各帯域が広帯域化されたアンテナ特性を実現することが可能となる。
その他の構成および動作は、上記第１の実施の形態に係るアンテナ１と略同様である。
（第１の実施の形態のその他の変形例）
第１の変形例に係るアンテナ１Ａ（図７）に対して、第２の変形例に係るアンテナ１Ｂ（図８）と同様に、プローブ層５１を、第１のアンテナ層２１と第２のアンテナ層２２との間に配置した構成であってもよい。すなわち、下層側から、第１のアンテナ電極１１、プローブ電極３１、および第２のアンテナ電極１２の順に配置した構成であってもよい。
＜２．第２の実施の形態（３つのアンテナ電極を有するアンテナの構成例）＞
次に、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナについて説明する。なお、以下では、上記第１の実施の形態に係るアンテナの構成要素と略同じ部分については、同一符号を付し、適宜説明を省略する。
［２．１ 第２の実施の形態に係るアンテナの構成例］
図９は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ２の断面構成例を示している。図１０は、アンテナ２における第１のアンテナ層２１（図１０（Ｂ））および第２のアンテナ層２２（図１０（Ａ））の平面構成例を示している。図９は、図１０（Ａ）におけるＡ－Ａ′線の断面を側面視した状態を示している。
第２の実施の形態に係るアンテナ２は、上記第１の実施の形態に係るアンテナ１（図４、図５）の構成に対して、環状の導体パターンからなる第３のアンテナ電極１３をさらに備えている。
アンテナ２において、第２のアンテナ層２２は、本発明における第１の平面の一具体例に相当する。アンテナ２において、第１のアンテナ層２１は、本発明における第２の平面の一具体例に相当する。プローブ層５１は、本発明における第３の平面の一具体例に相当する。アンテナ２では、第１ないし第３の平面のうち、第２の平面が第１の平面よりも下層側に配置されているとしたときに、第１の平面が最上層に配置されている。
第３のアンテナ電極１３は、第１のアンテナ電極１１とは大きさが異なり、第１のアンテナ電極１１と共に第２のアンテナ層２２に環状に形成されている。第３のアンテナ電極１３は、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極１１の内周よりも内側に内包されるように形成されている。また、第３のアンテナ電極１３は、外周が、積層方向からの平面視において、第２のアンテナ電極１２に重なるように形成されている。これにより、共振状態において、第２のアンテナ電極１２と第３のアンテナ電極１３とが結合するようになっている。
第１ないし第３のアンテナ電極１１～１３には、給電コネクタ４１およびプローブ電極３１を介して給電が行われる。
アンテナ２では、プローブ電極３１は、第１ないし第３のアンテナ電極１１～１３に給電可能となるように、積層方向からの平面視において、少なくとも、第１および第２のアンテナ電極１１，１２に対して重なる部分を有するように構成されている。アンテナ２では、プローブ電極３１は、積層方向において第１のアンテナ層２１に直接隣接するように積層配置されている。
アンテナ２では、プローブ電極３１を介して給電されることによって、第１ないし第３のアンテナ電極１１～１３のそれぞれに電流が流れ、それぞれのアンテナ電極において電流経路に基づく固有の共振が生ずる。第１のアンテナ電極１１は固有共振周波数ｆ１を含む帯域でアンテナとして動作する。第２のアンテナ電極１２は単独では固有共振周波数ｆ２を含む帯域で共振する。第３のアンテナ電極１３は単独では固有共振周波数ｆ３を含む帯域で共振する。
ここで、アンテナ２では、積層方向に隣接する第２および第３のアンテナ電極１２，１３の組が結合することによって、第２および第３のアンテナ電極１２，１３の組全体として、第１のアンテナ電極１１の固有共振周波数ｆ１とは異なる共振周波数ｆｂでアンテナとして動作する。
アンテナ２では、第２および第３のアンテナ電極１２，１３のそれぞれのアンテナ電極の周回長は、第１のアンテナ電極１１の周回長よりも小さく、第２および第３のアンテナ電極１２，１３の組による共振周波数ｆｂは、第１のアンテナ電極１１の固有共振周波数ｆ１よりも高い周波数となっている（ｆｂ＞ｆ１）。これにより、アンテナ２では、全体として、帯域の異なる２つのモードでアンテナとして動作する。
アンテナ２における図９および図１０に符号で示した部分の寸法等は、例えば、以下の通りである。なお、εｒ以外は寸法を表し、寸法の単位は［ｍｍ］（ミリメートル）となっている。εｒは誘電体６０の比誘電率である。第３のアンテナ電極１３は、その外周の全てが、積層方向からの平面視において、第２のアンテナ電極１２に重なるように形成されていることが好ましい。
Ｗｘ＝８．０，Ｗｙ＝８．０，ａ＝ｂ＝１．２５±０．１５，ｃ＝ｄ＝２．４±０．２，ｅ＝ｆ＝１．２５±０．１５，ｗ1＝０．２６±０．０６，ｗ2＝０．３±０．０５，ｗ3＝０．２±０．０５，Ｐs1＝０．５０，Ｐs2＝０．５２，Ｐl＝１．６２，Ｐw＝０．４０，Ｄ＝０．２０，ｔ1＝０．８０，ｔ2＝０．２０，ｔ3＝０．３０，εｒ＝３．４±０．５
アンテナ２では、プローブ電極３１は、積層方向において、第１のアンテナ電極１１および第３のアンテナ電極１３に対して第１の距離で配置されると共に、第２のアンテナ電極１２に対して第１の距離とは異なる第２の距離で配置されている。アンテナ２では、図９に示す下層側から、プローブ電極３１、および第２のアンテナ電極１２の順に配置され、最上層に、第１のアンテナ電極１１および第３のアンテナ電極１３が配置されているので、第１の距離は、第２の距離よりも大きい。すなわち、第１ないし第３のアンテナ電極１１～１３のうち、第１のアンテナ電極１１および第３のアンテナ電極１３の方が、プローブ電極３１との距離が大きい。このため、第１のアンテナ電極１１によるバンド（低周波数側の帯域）と第３のアンテナ電極１３によるバンド（高周波数側の帯域）とについて、比帯域幅を大きくできる。さらに、第２および第３のアンテナ電極１２，１３が結合することによって、高周波数側をより広帯域にすることができる。これにより、１つの平面内に第１および第２のアンテナ電極１１，１２を形成した場合に比べて、各帯域が広帯域化されたアンテナ特性を実現することが可能となる。
その他の構成および動作は、上記第１の実施の形態に係るアンテナ１と略同様である。
［２．２ 第２の実施の形態の変形例］
（第１の変形例）
図１１は、第２の実施の形態の第１の変形例に係るアンテナ２Ａの断面構成例を示している。図１２は、アンテナ２Ａにおける第１のアンテナ層２１（図１２（Ｂ））および第２のアンテナ層２２（図１２（Ａ））の平面構成例を示している。図１１は、図１２（Ａ）におけるＡ－Ａ′線の断面を側面視した状態を示している。
第１の変形例に係るアンテナ２Ａは、図９および図１０に示したアンテナ２の構成に対して、第１および第３のアンテナ電極１１，１３と第２のアンテナ電極１２との積層位置を入れ替えた構成とされている。積層位置が異なることを除き、第１ないし第３のアンテナ電極１１～１３の平面形状は図９および図１０に示したアンテナ２と同様であってもよい。
アンテナ２Ａにおいて、第１のアンテナ層２１は、本発明における第１の平面の一具体例に相当する。アンテナ２Ａにおいて、第２のアンテナ層２２は、本発明における第２の平面の一具体例に相当する。プローブ層５１は、本発明における第３の平面の一具体例に相当する。アンテナ２Ａでは、第１ないし第３の平面のうち、第１の平面が第２の平面よりも下層側に配置されているとしたときに、第２の平面が最上層に配置されている。
アンテナ２Ａでは、第１のアンテナ層２１に、第１のアンテナ電極１１と、第１のアンテナ電極１１とは大きさが異なる第３のアンテナ電極１３とが環状に形成されている。
アンテナ２Ａでは、第２のアンテナ層２２に、第１のアンテナ電極１１とは大きさが異なる第２のアンテナ電極１２が環状に形成されている。第２のアンテナ電極１２は、第１のアンテナ電極１１よりも小さい形状を有し、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極１１の外周よりも内側に内包されるように構成されている。
アンテナ２Ａでは、第３のアンテナ電極１３は、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極１１の内周よりも内側に内包されるように形成されている。また、アンテナ２Ａでは、第３のアンテナ電極１３は、外周が、積層方向からの平面視において、第２のアンテナ電極１２に重なるように形成されている。これにより、共振状態において、第２のアンテナ電極１２と第３のアンテナ電極１３とが結合するようになっている。
アンテナ２Ａにおける図１１および図１２に符号で示した部分の寸法等は、例えば、以下の通りである。なお、εｒ以外は寸法を表し、寸法の単位は［ｍｍ］（ミリメートル）となっている。εｒは誘電体６０の比誘電率である。
Ｗｘ＝８．０，Ｗｙ＝８．０，ａ＝ｂ＝１．２５±０．１５，ｃ＝ｄ＝２．４±０．２，ｅ＝ｆ＝１．２５±０．１５，ｗ1＝０．２６±０．０６，ｗ2＝０．３±０．０５，ｗ3＝０．２±０．０５，Ｐs1＝０．５０，Ｐs2＝０．５２，Ｐl＝１．６２，Ｐw＝０．４０，Ｄ＝０．２０，ｔ1＝０．８０，ｔ2＝０．２０，ｔ3＝０．３０，εｒ＝３．４±０．５
アンテナ２Ａでは、プローブ電極３１は、積層方向において、第１のアンテナ電極１１および第３のアンテナ電極１３に対して第１の距離で配置されると共に、第２のアンテナ電極１２に対して第１の距離とは異なる第２の距離で配置されている。アンテナ２Ａでは、最上層に、第２のアンテナ電極１２が配置され、プローブ電極３１と第２のアンテナ電極１２との間に第１のアンテナ電極１１および第３のアンテナ電極１３が配置されているので、第１の距離は、第２の距離よりも小さい。すなわち、第１ないし第３のアンテナ電極１１～１３のうち、第２のアンテナ電極１２の方が、プローブ電極３１との距離が大きい。このため、特に、第２のアンテナ電極１２によるバンド（高周波数側の帯域）について、比帯域幅を大きくできる。さらに、第２および第３のアンテナ電極１２，１３が結合することによって、高周波数側をより広帯域にすることができる。これにより、１つの平面内に第１および第２のアンテナ電極１１，１２を形成した場合に比べて、広帯域化されたアンテナ特性を実現することが可能となる。
その他の構成および動作は、上記第２の形態に係るアンテナ２と略同様である。
（第２の変形例）
図１３は、第２の実施の形態の第２の変形例に係るアンテナ２Ｂの断面構成例を示している。図１４は、アンテナ２Ｂにおける第１のアンテナ層２１（図１４（Ｂ））および第２のアンテナ層２２（図１４（Ａ））の平面構成例を示している。図１３は、図１４（Ａ）におけるＡ－Ａ′線の断面を側面視した状態を示している。
第２の変形例に係るアンテナ２Ｂは、図９および図１０に示したアンテナ２の構成に対して、第１のアンテナ電極１１と第２のアンテナ電極１２との積層位置を入れ替えた構成とされている。また、第３のアンテナ電極１１が図９および図１０に示したアンテナ２の構成よりも大きい構成とされている。
アンテナ２Ｂにおいて、第１のアンテナ層２１は、本発明における第１の平面の一具体例に相当する。アンテナ２Ｂにおいて、第２のアンテナ層２２は、本発明における第２の平面の一具体例に相当する。プローブ層５１は、本発明における第３の平面の一具体例に相当する。アンテナ２Ｂでは、第１の平面が第２の平面よりも下層側に配置されているとしたときに、第１ないし第３の平面のうち、第２の平面が最上層に配置されている。
アンテナ２Ｂでは、第１のアンテナ層２１に、第１のアンテナ電極１１が環状に形成されている。
アンテナ２Ｂでは、第２のアンテナ層２２に、第２のアンテナ電極１２と、第２のアンテナ電極１２とは大きさが異なる第３のアンテナ電極１３とが環状に形成されている。第２のアンテナ電極１２は、第１のアンテナ電極１１よりも小さい形状を有し、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極１１の外周よりも内側に内包されるように構成されている。また、アンテナ２Ｂでは、第２のアンテナ電極１２は、第３のアンテナ電極１３とは大きさが異なり、積層方向からの平面視において、第３のアンテナ電極１３の内周よりも内側に内包されるように第３のアンテナ電極１３と共に第２のアンテナ層２２に形成されている。アンテナ２Ｂでは、第３のアンテナ電極１３は、外周が、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極１１に重なるように第２のアンテナ層２２に形成されている。これにより、共振状態において、第１のアンテナ電極１１と第３のアンテナ電極１３とが結合するようになっている。
ここで、アンテナ２Ｂでは、積層方向に隣接する第１および第３のアンテナ電極１１，１３の組が結合することによって、第１および第３のアンテナ電極１１，１３の組全体として、第２のアンテナ電極１２の固有共振周波数ｆ２とは異なる共振周波数ｆａでアンテナとして動作する。
アンテナ２Ｂでは、第１および第３のアンテナ電極１１，１３のそれぞれのアンテナ電極の周回長は、第２のアンテナ電極１２の周回長よりも大きく、第１および第３のアンテナ電極１１，１３の組による共振周波数ｆａは、第２のアンテナ電極１２の固有共振周波数ｆ２よりも低い周波数となっている（ｆ２＞ｆａ）。これにより、アンテナ２Ｂでは、全体として、帯域の異なる２つのモードでアンテナとして動作する。
アンテナ２Ｂにおける図１３および図１４に符号で示した部分の寸法等は、例えば、以下の通りである。なお、εｒ以外は寸法を表し、寸法の単位は［ｍｍ］（ミリメートル）となっている。εｒは誘電体６０の比誘電率である。第３のアンテナ電極１３は、その外周の全てが、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極１１に重なるように形成されていることが好ましい。
Ｗｘ＝８．０，Ｗｙ＝８．０，ａ＝ｂ＝２．４±０．２，ｃ＝ｄ＝２．４±０．２，ｅ＝ｆ＝１．２５±０．１５，ｗ1＝０．２６±０．０６，ｗ2＝０．３±０．０５，ｗ3＝０．２±０．０５，Ｐs1＝０．５０，Ｐs2＝０．５２，Ｐl＝１．６２，Ｐw＝０．４０，Ｄ＝０．２０，ｔ1＝０．８０，ｔ2＝０．２０，ｔ3＝０．３０，εｒ＝３．４±０．５
アンテナ２Ｂでは、プローブ電極３１は、積層方向において、第１のアンテナ電極１１に対して第１の距離で配置されると共に、第２のアンテナ電極１２および第３のアンテナ電極１３に対して第１の距離とは異なる第２の距離で配置されている。アンテナ２Ｂでは、図１３に示す下層側から、プローブ電極３１、および第１のアンテナ電極１１の順に配置され、最上層に、第２のアンテナ電極１２および第３のアンテナ電極１３が配置されているので、第１の距離は、第２の距離よりも小さい。すなわち、第１ないし第３のアンテナ電極１１～１３のうち、第２のアンテナ電極１２および第３のアンテナ電極１３の方が、プローブ電極３１との距離が大きい。このため、第３のアンテナ電極１３によるバンド（低周波数側の帯域）と第２のアンテナ電極１２によるバンド（高周波数側の帯域）とについて、比帯域幅を大きくできる。さらに、第１および第３のアンテナ電極１１，１３が結合することによって、低周波数側をより広帯域にすることができる。これにより、１つの平面内に第１および第２のアンテナ電極１１，１２を形成した場合に比べて、各帯域が広帯域化されたアンテナ特性を実現することが可能となる。
その他の構成および動作は、上記第２の形態に係るアンテナ２と略同様である。
（第３の変形例）
図１５は、第２の実施の形態の第３の変形例に係るアンテナ２Ｃの断面構成例を示している。図１６は、アンテナ２Ｃにおける第１のアンテナ層２１（図１６（Ｂ））および第２のアンテナ層２２（図１６（Ａ））の平面構成例を示している。図１５は、図１６（Ａ）におけるＡ－Ａ′線の断面を側面視した状態を示している。
第３の変形例に係るアンテナ２Ｃは、図９および図１０に示したアンテナ２の構成に対して、第３のアンテナ電極１１の積層位置が異なっている。また、第３のアンテナ電極１１が図９および図１０に示したアンテナ２の構成よりも大きい構成とされている。
アンテナ２Ｃにおいて、第２のアンテナ層２２は、本発明における第１の平面の一具体例に相当する。アンテナ２Ｃにおいて、第１のアンテナ層２１は、本発明における第２の平面の一具体例に相当する。プローブ層５１は、本発明における第３の平面の一具体例に相当する。アンテナ２Ｃでは、第１ないし第３の平面のうち、第２の平面が第１の平面よりも下層側に配置されているとしたときに、第１の平面が最上層に配置されている。
アンテナ２Ｃでは、第２のアンテナ層２２に、第１のアンテナ電極１１が環状に形成されている。
アンテナ２Ｃでは、第１のアンテナ層２１に、第２のアンテナ電極１２と、第２のアンテナ電極１２とは大きさが異なる第３のアンテナ電極１３とが環状に形成されている。第２のアンテナ電極１２は、第１のアンテナ電極１１よりも小さい形状を有し、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極１１の外周よりも内側に内包されるように構成されている。また、アンテナ２Ｃでは、第２のアンテナ電極１２は、第３のアンテナ電極１３とは大きさが異なり、積層方向からの平面視において、第３のアンテナ電極１３の内周よりも内側に内包されるように第３のアンテナ電極１３と共に第１のアンテナ層２１に形成されている。アンテナ２Ｃでは、第３のアンテナ電極１３は、外周が、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極１１に重なるように第１のアンテナ層２１に形成されている。これにより、共振状態において、第１のアンテナ電極１１と第３のアンテナ電極１３とが結合するようになっている。
ここで、アンテナ２Ｃでは、積層方向に隣接する第１および第３のアンテナ電極１１，１３の組が結合することによって、第１および第３のアンテナ電極１１，１３の組全体として、第２のアンテナ電極１２の固有共振周波数ｆ２とは異なる共振周波数ｆａでアンテナとして動作する。
アンテナ２Ｃでは、第１および第３のアンテナ電極１１，１３のそれぞれのアンテナ電極の周回長は、第２のアンテナ電極１２の周回長よりも大きく、第１および第３のアンテナ電極１１，１３の組による共振周波数ｆａは、第２のアンテナ電極１２の固有共振周波数ｆ２よりも低い周波数となっている（ｆ２＞ｆａ）。これにより、アンテナ２Ｃでは、全体として、帯域の異なる２つのモードでアンテナとして動作する。
アンテナ２Ｃにおける図１５および図１６に符号で示した部分の寸法等は、例えば、以下の通りである。なお、εｒ以外は寸法を表し、寸法の単位は［ｍｍ］（ミリメートル）となっている。εｒは誘電体６０の比誘電率である。第３のアンテナ電極１３は、その外周の全てが、積層方向からの平面視において、第１のアンテナ電極１１に重なるように形成されていることが好ましい。
Ｗｘ＝８．０， Ｗｙ＝８．０，ａ＝ｂ＝２．４±０．２，ｃ＝ｄ＝２．４±０．２，ｅ＝ｆ＝１．２５±０．１５，ｗ１＝０．２６±０．０６，ｗ２＝０．３±０．０５，ｗ３＝０．２±０．０５，Ｐｓ１＝０．５０，Ｐｓ２＝０．５２，Ｐｌ＝１．６２，Ｐｗ＝０．４０，Ｄ＝０．２０，ｔ１＝０．８０，ｔ２＝０．２０，ｔ３＝０．３０，εｒ＝３．４±０．５
アンテナ２Ｃでは、プローブ電極３１は、積層方向において、第１のアンテナ電極１１に対して第１の距離で配置されると共に、第２のアンテナ電極１２および第３のアンテナ電極１３に対して第１の距離とは異なる第２の距離で配置されている。アンテナ２Ｃでは、最上層に、第１のアンテナ電極１１が配置され、プローブ電極３１と第１のアンテナ電極１１との間に第２のアンテナ電極１２および第３のアンテナ電極１３が配置されているので、第１の距離は、第２の距離よりも大きい。すなわち、第１ないし第３のアンテナ電極１１～１３のうち、第１のアンテナ電極１１の方が、プローブ電極３１との距離が大きい。このため、特に、第１のアンテナ電極１１によるバンド（低周波数側の帯域）について、比帯域幅を大きくできる。さらに、第１および第３のアンテナ電極１１，１３が結合することによって、低周波数側をより広帯域にすることができる。これにより、１つの平面内に第１および第２のアンテナ電極１１，１２を形成した場合に比べて、各帯域が広帯域化されたアンテナ特性を実現することが可能となる。
その他の構成および動作は、上記第２の形態に係るアンテナ２と略同様である。
（第２の実施の形態のその他の変形例）
第２の実施の形態に係るアンテナ２およびその変形例に係るアンテナ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃに対して、第１の実施の形態の第２の変形例に係るアンテナ１Ｂ（図８）と同様に、プローブ層５１を、第１のアンテナ層２１と第２のアンテナ層２２との間に配置した構成であってもよい。この場合にも、第１の距離が第２の距離よりも大きい場合と、第１の距離が第２の距離よりも小さい場合との２通りの構成を取り得る。すなわち、第１および第２のアンテナ電極１１，１２のうち、第１のアンテナ電極１１の方がプローブ電極３１との距離が大きい場合と、第２のアンテナ電極１２の方がプローブ電極３１との距離が大きい場合との２通りの構成を取り得る。第１の距離が第２の距離よりも大きい場合には、特に、第１のアンテナ電極１１によるバンド（低周波数側の帯域）について、比帯域幅を大きくできる。第２の距離が第１の距離よりも大きい場合には、特に、第２のアンテナ電極１２によるバンド（高周波数側の帯域）について、比帯域幅を大きくできる。これにより、１つの平面内に第１および第２のアンテナ電極１１，１２を形成した場合に比べて、各帯域が広帯域化されたアンテナ特性を実現することが可能となる。
＜３．その他の実施の形態＞
本発明による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、上記各実施の形態に係るアンテナを、他の回路と共に１つの基板に搭載してモジュール化してもよい。
１…アンテナ（第１の実施の形態に係るアンテナ）、１Ａ，１Ｂ…アンテナ（第１の実施の形態の変形例に係るアンテナ）、２…アンテナ（第２の実施の形態に係るアンテナ）、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…アンテナ（第２の実施の形態の変形例に係るアンテナ）、１１…第１のアンテナ電極、１２…第２のアンテナ電極、１３…第３のアンテナ電極、２１…第１のアンテナ層（第１の平面または第２の平面）、２２…第２のアンテナ層（第１の平面または第２の平面）、３１…プローブ電極、４１…給電コネクタ、４１Ａ…貫通導体、５１…プローブ層（第３の平面）、６０…誘電体、６１…底面、７０…グランド層、１０１…アンテナ（比較例に係るアンテナ）、１２１…第１の絶縁基板、１２２…アンテナ素子、１２３…第２の絶縁基板、１２４…プローブ電極、１２５…グランド層、１２６…給電コネクタ。

Claims (9)

  1. 互いに異なる第１ないし第３の平面を有し、前記第１ないし第３の平面が互いに平行となるように積層配置された誘電体と、
    前記第１の平面内に環状に形成された第１のアンテナ電極と、
    前記第２の平面内に環状に形成され、前記第１のアンテナ電極とは大きさが異なり、積層方向からの平面視において、前記第１のアンテナ電極の外周よりも内側に内包される第２のアンテナ電極と、
    前記第１および第２の平面のうち、いずれか一方の平面内に環状に形成され、かつ、外周が、前記積層方向からの平面視において、他方の平面内に形成された前記第１のアンテナ電極または前記第２のアンテナ電極に重なるように形成された第３のアンテナ電極と、
    前記第３の平面内に形成され、前記第１ないし第３のアンテナ電極に給電可能となるように、前記積層方向からの平面視において、前記第１ないし第３のアンテナ電極に対して重なる部分を有し、かつ、前記積層方向において、前記第１のアンテナ電極に対して第１の距離で配置されると共に、前記第２のアンテナ電極に対して前記第１の距離とは異なる第２の距離で配置されたプローブ電極と
    を備え、
    前記積層方向から平面視において、前記第１および第２の平面のうち、前記他方の平面内における、前記一方の平面内に形成された前記第１のアンテナ電極または前記第２のアンテナ電極と重なる位置には、前記一方の平面内に形成された前記第１のアンテナ電極または前記第２のアンテナ電極に対して積層方向に結合するアンテナ電極は形成されていない
    アンテナ。
  2. 前記第１の距離は、前記第２の距離よりも大きい
    請求項１に記載のアンテナ。
  3. 前記積層方向において、前記第１ないし第３の平面のうち、前記第２の平面が前記第１の平面よりも下層側に配置されているとしたときに、前記第１の平面が最上層に配置されている
    請求項１または２に記載のアンテナ。
  4. 前記積層方向において、前記第３の平面が前記第１の平面と前記第２の平面との間に配置されている
    請求項１ないし３のいずれか１つに記載のアンテナ。
  5. 前記第１の距離は、前記第２の距離よりも小さい
    請求項１に記載のアンテナ。
  6. 前記積層方向において、前記第１ないし第３の平面のうち、前記第１の平面が前記第２の平面よりも下層側に配置されているとしたときに、前記第２の平面が最上層に配置されている
    請求項１または５に記載のアンテナ。
  7. 前記積層方向において、前記第３の平面が前記第１の平面と前記第２の平面との間に配置されている
    請求項５または６に記載のアンテナ。
  8. 前記第３のアンテナ電極は、前記第１のアンテナ電極とは大きさが異なり、前記積層方向からの平面視において、前記第１のアンテナ電極の内周よりも内側に内包されるように前記第１のアンテナ電極と共に前記第１の平面内に形成され、かつ、
    前記第３のアンテナ電極は、外周が、前記積層方向からの平面視において、前記第２のアンテナ電極に重なるように前記第１の平面内に形成されている
    請求項１ないし７のいずれか１つに記載のアンテナ。
  9. 前記第２のアンテナ電極は、前記第３のアンテナ電極とは大きさが異なり、前記積層方向からの平面視において、前記第３のアンテナ電極の内周よりも内側に内包されるように前記第３のアンテナ電極と共に前記第２の平面内に形成され、かつ、
    前記第３のアンテナ電極は、外周が、前記積層方向からの平面視において、前記第１のアンテナ電極に重なるように前記第２の平面内に形成されている
    請求項１ないし７のいずれか１つに記載のアンテナ。
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