JP7388743B2

JP7388743B2 - アンテナ装置及び無線機器

Info

Publication number: JP7388743B2
Application number: JP2021101474A
Authority: JP
Inventors: 駿平野
Original assignee: NEC Platforms Ltd
Current assignee: NEC Platforms Ltd
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2021-06-18
Publication date: 2023-11-29
Anticipated expiration: 2041-06-18
Also published as: JP2023000570A

Description

本開示は、アンテナ装置及び無線機器に関する。

一般的なアンテナ装置は、単共振構造である。例えば、特許文献１のアンテナ装置は、スプリットリング部に隣接するように追加素子を配置することで、アンテナサイズを大型化することなく、共振周波数を低くすることを実現している。

また、特許文献２のアンテナ装置は、第１のスプリットリング部の内部に第２のスプリットリング部を配置することで、やはり、アンテナサイズを大型化することなく、共振周波数を低くすることを実現している。

特開２０１８－８５５９９号公報特開２０１８－７４５０６号公報

特許文献１及び２のアンテナ装置は、アンテナサイズを大型化することなく、共振周波数を低くすることが可能であるが、複数の共振周波数を発生させることはできない。

本明細書に開示される実施の形態が達成しようとする目的の１つは、当該課題の解決に寄与するアンテナ装置及び無線機器を提供することである。なお、この目的は、本明細書に開示される複数の実施の形態が達成しようとする複数の目的の１つに過ぎないことに留意されるべきである。その他の目的又は課題と新規な特徴は、本明細書の記述又は添付図面から明らかにされる。

第１の態様のアンテナ装置は、
グランド基板と、
前記グランド基板に形成され、第１の共振周波数を発生させる第１の共振器と、
前記グランド基板の厚さ方向において、前記第１の共振器と予め設定された間隔を開けて、前記第１の共振器と一部が重なるように配置された追加導体を有し、前記第１の共振器と前記追加導体とで前記第１の共振周波数と異なる第２の共振周波数を発生させる第２の共振器と、
を備える。

第２の態様の無線機器は、上述のアンテナ装置を備える。

上述の態様によれば、複数の共振周波数を発生させることが可能なアンテナ装置及び無線機器を実現できる。

実施の形態のアンテナ装置の構成例を示す模式図である。図１のII部分の拡大図である。実施の形態のアンテナ装置を構成する第１の共振器の構成例を示す拡大図である。実施の形態のアンテナ装置を構成する追加導体の構成例を示す図である。実施の形態のアンテナ装置の第１の共振器と追加導体との配置関係を示す図である。実施の形態のアンテナ装置における第１の共振器での電流の流れを説明するための図である。実施の形態のアンテナ装置における第２の共振器での電流の流れを説明するための図である。実施の形態のアンテナ装置のリターンロス特性を示す図である。

以下、本開示を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。但し、本開示が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。

先ず、本実施の形態のアンテナ装置の構成を説明する。なお、以下の説明では、説明を明確にするために、三次元（ＸＹＺ）座標系を用いて説明する。図１は、本実施の形態のアンテナ装置の構成例を示す模式図である。図２は、図１のII部分の拡大図である。

アンテナ装置１は、図１及び図２に示すように、グランド基板２、第１の共振器３、給電部４及び追加導体５を備えている。グランド基板２は、接地電位（グラウンド電位）を維持するためのものであり、例えば、多層のプリント基板などである。

図３は、本実施の形態のアンテナ装置を構成する第１の共振器の構成例を示す拡大図である。第１の共振器３は、図３に示すように、開口部３１、第１のスプリット導体３２、第２のスプリット導体３３を備えている。開口部３１は、例えば、グランド基板２のＺ軸＋側の面に形成されており、グランド基板２のＸ軸－側の辺に接するように配置されている。

第１のスプリット導体３２は、Ｚ軸方向から見て、Ｙ軸方向に延在する第１の部分３２ａ、及び第１の部分３２ａのＹ軸＋側の端部からＸ軸＋側に延在する第２の部分３２ｂを備える略Ｌ字形状の導体である。

第１の部分３２ａのＹ軸－側の端部は、接続導体３４を介して開口部３１のＸ軸－側であって、且つ、Ｙ軸－側の角部に電気的に接続されている。そのため、第１のスプリット導体３２は、Ｚ軸方向から見て開口部３１の内部に配置されている。

第２のスプリット導体３３は、Ｚ軸方向から見て、Ｙ軸方向に延在する第１の部分３３ａ、及び第１の部分３３ａのＹ軸－側の端部からＸ軸＋側に延在する第２の部分３３ｂを備える略Ｌ字形状の導体である。

第１の部分３３ａのＹ軸＋側の端部は、開口部３１のＸ軸－側であって、且つ、Ｙ軸＋側の角部に電気的に接続されている。そのため、第２のスプリット導体３３も、Ｚ軸方向から見て開口部３１の内部に配置されている。

そして、第２の部分３３ｂは、第１のスプリット導体３２の第２の部分３２ｂとＹ軸方向で所定の間隔を開けて平行に配置されている。つまり、第１のスプリット導体３２の第２の部分３２ｂと第２のスプリット導体３３の第２の部分３３ｂとで、スリット部を形成している。

給電部４は、給電導体４１を介して第１のスプリット導体３２と接続導体３４との接続部に電気的に接続されている。給電部４は、後述するように第１の共振器３及び第２の共振器６に交流電力を供給する。

図４は、本実施の形態のアンテナ装置を構成する追加導体の構成例を示す図である。図５は、本実施の形態のアンテナ装置の第１の共振器と追加導体との配置関係を示す図である。

追加導体５は、図４に示すように、スプリットリング導体である。つまり、追加導体５は、第１の導体５１、第２の導体５２、第３の導体５３、第１のスプリット導体５４及び第２のスプリット導体５５を備えている。

第１の導体５１は、Ｘ軸方向に延在している。第２の導体５２は、Ｙ軸方向に延在しており、第２の導体５２のＹ軸－側の端部が第１の導体５１のＸ軸＋側の端部に電気的に接続されている。第３の導体５３は、Ｘ軸方向に延在しており、Ｙ軸方向で第１の導体５１と所定の間隔を開けて平行に配置されている。

第３の導体５３のＸ軸＋側の端部は、第２の導体５２のＹ軸＋側の端部に電気的に接続されている。このような第１の導体５１、第２の導体５２及び第３の導体５３は、Ｚ軸方向から見て略Ｃ字形状を形成し、その内部に開口部５６を形成している。

第１のスプリット導体５４は、Ｚ軸方向から見て、Ｙ軸方向に延在する第１の部分５４ａ、及び第１の部分５４ａのＹ軸＋側の端部からＸ軸＋側に延在する第２の部分５４ｂを備える略Ｌ字形状の導体である。

第１の部分５４ａのＹ軸－側の端部は、第１の導体５１のＸ軸－側の端部に電気的に接続されている。そのため、第１のスプリット導体５４は、Ｚ軸方向から見て開口部５６の内部に配置されている。

第２のスプリット導体５５は、Ｚ軸方向から見て、Ｙ軸方向に延在する第１の部分５５ａ、及び第１の部分５５ａのＹ軸－側の端部からＸ軸＋側に延在する第２の部分５５ｂを備える略Ｌ字形状の導体である。

第１の部分５５ａのＹ軸＋側の端部は、第３の導体５３のＸ軸－側の端部に電気的に接続されている。そのため、第２のスプリット導体５５も、Ｚ軸方向から見て開口部５６の内部に配置されている。

そして、第２の部分５５ｂは、第１のスプリット導体５４の第２の部分５４ｂとＹ軸方向で所定の間隔を開けて平行に配置されている。つまり、第１のスプリット導体５４の第２の部分５４ｂと第２のスプリット導体５５の第２の部分５５ｂとで、スリット部を形成している。

このような追加導体５は、図５に示すように、Ｚ軸方向において第１の共振器３と所定の間隔Ｄを開けて、グランド基板２の内層部に形成された開口部５７の内部に配置されている。開口部５７は、Ｚ軸方向から見て第１の共振器３の開口部３１と略重なっている。そのため、追加導体５は、Ｚ軸方向から見て第１の共振器３の開口部３１の内部に配置されている。なお、間隔Ｄは、後述する第２の共振周波数に基づいて、適宜、設定することができる。

このとき、図２に示すように、追加導体５の第１のスプリット導体５４が第１の共振器３の第１のスプリット導体３２と略重なるように配置され、追加導体５の第２のスプリット導体５５が第１の共振器３の第２のスプリット導体３３と略重なるように配置されている。これにより、後述するように、第１の共振器３の一部と追加導体５とで第２の共振器６を形成することになる。

次に、本実施の形態のアンテナ装置１での電流の流れを説明する。図６は、本実施の形態のアンテナ装置における第１の共振器での電流の流れを説明するための図である。図７は、本実施の形態のアンテナ装置における第２の共振器での電流の流れを説明するための図である。図８は、本実施の形態のアンテナ装置のリターンロス特性を示す図である。ここで、図６及び図７では、太い矢印によって電流の流れを示している。

給電部４から交流電力が供給されると、例えば、図６に示すように、第１の共振器３の開口部３１のＸ軸＋側の辺→開口部３１のＹ軸＋側の辺→第２のスプリット導体３３の第１の部分３３ａ→第１のスプリット導体３２の第１の部分３２ａ→給電導体４１の順で電流が流れ、これにより、第１の共振器３を形成して第１の共振周波数を発生させる。

一方、給電部４から交流電力が供給されると、図７に示すように、第１の共振器３の開口部３１のＸ軸＋側の辺の略中央から当該開口部３１のＸ軸＋側の辺→給電導体４１→第１の共振器３の第１のスプリット導体３２の第１の部分３２ａ→追加導体５の第１の導体５１→追加導体５の第２の導体５２の順で電流が流れる。

それと共に、第１の共振器３の開口部３１のＸ軸＋側の辺の略中央から当該開口部３１のＸ軸＋側の辺→開口部３１のＹ軸＋側の辺→第１の共振器３の第２のスプリット導体３３の第１の部分３３ａ→追加導体５の第３の導体５３→追加導体５の第２の導体５２の順で電流が流れる。これにより、第２の共振器６を形成して第２の共振周波数を発生させる。

その結果、本実施の形態のアンテナ装置１は、図８に示すように、第１の共振周波数及び第２の共振周波数でアンテナとして動作することになる。そのため、アンテナ装置１は、例えば、第１の共振周波数として２．４ＧＨｚ帯を使用し、第２の共振周波数として５ＧＨｚ帯を使用するＷｉ－Ｆｉ（Wireless-Fidelity）などの無線機器に良好に用いることができる。

このように本実施の形態のアンテナ装置１及び無線機器は、Ｚ軸方向において、第１の共振器３と一部が重なるように配置された追加導体５を備えている。そのため、第１の共振器３と追加導体５とで第１の共振周波数と異なる第２の共振周波数を発生させる第２の共振器を形成することができ、その結果、複数の共振周波数を発生させることが可能なアンテナ装置１及び無線機器を実現することができる。

しかも、本実施の形態のアンテナ装置１及び無線機器は、Ｚ軸方向において追加導体５を第１の共振器３と略重なるように配置しているので、アンテナ装置を大型化することなく、複数の共振周波数を発生させることができる。

なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１アンテナ装置
２グランド基板
３第１の共振器
３１開口部
３２第１のスプリット導体、３２ａ第１の部分、３２ｂ第２の部分
３３第２のスプリット導体、３３ａ第１の部分、３３ｂ第２の部分
３４接続導体
４給電部
４１給電導体
５追加導体
５１第１の導体
５２第２の導体
５３第３の導体
５４第１のスプリット導体、５４ａ第１の部分、５４ｂ第２の部分
５５第２のスプリット導体、５５ａ第１の部分、５５ｂ第２の部分
５６、５７開口部
６第２の共振器

Claims

グランド基板と、
前記グランド基板に形成され、第１の共振周波数を発生させる第１の共振器と、
前記グランド基板の厚さ方向において、前記第１の共振器と予め設定された間隔を開けて、前記第１の共振器と一部が重なるように配置された追加導体を有し、前記第１の共振器と前記追加導体とで前記第１の共振周波数と異なる第２の共振周波数を発生させる第２の共振器と、
を備え、
前記追加導体は、前記グランド基板の厚さ方向において、前記第１の共振器のスプリット導体と重なるスプリット導体を備え、
前記追加導体のスプリット導体を除く部分は、前記グランド基板の厚さ方向において、前記第１の共振器と重ならない、アンテナ装置。
前記追加導体は、無給電導体であり、前記グランド基板の内層部に配置されている、請求項１に記載のアンテナ装置。
請求項１又は２に記載のアンテナ装置を備える、無線機器。