JPWO2009081803A1 - アンテナ装置及びこれを用いた無線通信機 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁界結合により放射電流を供給するタイプのアンテナ装置において、電磁界結合を大きくすることによって高い放射効率を獲得する。【解決手段】 基体１１０と、基体１１０に形成された放射導体１２１、給電導体１２２及び結合用導体１２３を含む導体パターンを備える。給電導体１２２及び結合用導体１２３は共に基体１１０の側面１１５に形成されている。給電導体１２２の一端１２２ａは給電ラインに接続され、他端１２２ｂはグランドパターンに接続される。給電導体１２２の結合部１２２ｂは略Ｕ字状であり、結合用導体１２３は給電導体１２２の結合部１２２ｂと電磁界結合されている。給電導体１２２は緩やかに湾曲しているため電界集中が起こりにくい。また、給電導体１２２の距離をより長くすることができ、結合用導体１２３との間でより強い電磁界結合を得ることが可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置に関し、特に、携帯電話等に用いられる表面実装型アンテナの導体パターン形状に関するものである。また、本発明は、このアンテナ装置を用いた無線通信機に関するものである。

携帯電話等の小型無線通信機には、小型のアンテナ装置が内蔵されている。図１８及び図１９は、従来のアンテナ装置の構成の一例を示す略斜視図である。

図１８に示すアンテナ装置は、直方体状の誘電体からなる基体１と、基体１の上面の幅方向中央に設けられた直線状の放射導体２とを備えており、放射導体２の一端はギャップｇを介して給電電極（給電ライン）４に接続され、他端は基体１の底面に設けられた接地導体３に接続されている。放射導体２の開放端は、ギャップｇによる容量を介して給電電極４と電磁界結合しているので、給電ラインと非接触にて励振ができ、且つ、小型化した場合でも、インピーダンス整合が容易である（特許文献１参照）。

また、図１９に示すアンテナ装置は、放射導体２の他端を折り曲げてＬ字状に構成したものである。基体１の表面には給電電極４が形成されており、給電電極４はギャップｇを介して放射導体２の短絡端に接続されている。これによれば、チップサイズに対してアンテナの共振波長を大きくすることができる（特許文献２参照）。
特許第３１１４５８２号公報 特許第３１１４６０５号公報 特許第３３３１８５２号公報

しかしながら、図１８に示した従来のアンテナ装置は、細長い帯状の導体パターンの端部同士が所定幅のギャップｇを介して対向した構造であり、対向する範囲が狭いので、大きな容量結合を得ることができないという問題がある。

一方、図１９に示した従来のアンテナ装置は、放射導体の長手方向に沿って給電導体が形成されており、対向する範囲が比較的広いため、より大きな容量結合を得ることができる。しかし、給電導体が基体の上面と側面の両方に形成されており、給電導体を形成するための広い領域を確保する必要があるため、基体の主面を放射導体のために効率よく利用することができず、アンテナ装置全体が大型化するという問題がある。

また、図１８，図１９に記載されたアンテナ装置は、プリント基板上における搭載位置によってアンテナ特性が大きく変化するという問題があった。このような問題は特許文献３において言及されており、プリント基板上のグランドパターンとアンテナ装置との位置関係が変化することによって、アンテナ特性が変化するとされている。

搭載位置によってアンテナ特性が変化するという現象は、ギャップを用いて放射導体と給電導体を容量結合させる場合に顕著となる。このため、搭載位置によるアンテナ特性の変化を抑制するためには、放射導体と給電導体を容量結合以外の方法で結合させればよいと考えられる。

本発明は、このような課題を解決すべくなされたものである。したがって、本発明は、電磁界結合により放射電流を供給するタイプのアンテナ装置において、電磁界結合を大きくすることによって、高い放射効率を獲得することを目的とする。

また、本発明は、誘導結合により放射電流を供給するタイプのアンテナ装置において、基体の主面を効率よく利用することによりアンテナ装置全体を小型化することを目的とする。

また、本発明は、このようなアンテナ装置を用いた無線通信機を提供することを目的とする。

本発明によるアンテナ装置は、誘電体又は磁性体からなる基体と、基体に形成された導体パターンとを備え、導体パターンは、放射導体と、略Ｕ字状の給電導体と、放射導体の一端に接続され且つ給電導体と電磁結合された結合用導体とを備え、給電導体及び結合用導体は、放射導体が形成された面とは異なる面に形成された導体パターンであり、放射導体に流れる放射電流の方向と、給電導体に流れる給電電流の方向が互いに異なっていることを特徴とする。

また、本発明による無線通信機は、プリント基板と、プリント基板に搭載された上記のアンテナ装置とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、放射電流の方向と給電電流及び誘導電流の方向が互いに異なっていることから、これらが互いに打ち消し合う現象を抑制することが可能となる。その結果、高い放射効率を得ることが可能となる。また、放射導体と給電導体が誘導結合していることから、搭載位置によるアンテナ特性の変化も少ない。また、給電導体及び結合用導体は、放射導体が形成された面とは異なる面に形成されていることから、放射導体の長さや面積を十分に確保することが可能となる。これにより、基体の主面を効率よく利用することができることから、アンテナ装置全体を小型化することができる。

本発明において、給電導体の一端は給電ラインに接続され、給電導体の他端は接地されていることが好ましい。或いは、給電導体の一端は給電ラインに接続され、給電導体の他端は開放されていることが好ましい。給電導体の一端が接地されている場合のインピーダンスと開放されているときのインピーダンスは異なることから、アンテナの実装状態に合わせていずれかの接続状態を選択することで、アンテナ特性を向上させることができる。

さらに本発明において、給電導体の一端は給電ラインに接続され、給電導体の他端はスイッチング手段を介して接地又は開放されてもよい。スイッチング手段を用いて給電導体の接続状態をアクティブに切り替えることで、アンテナ特性をさらに向上させることができる。

本発明において、放射電流が流れる方向と給電電流が流れる方向は、ほぼ直交していることが好ましい。これによれば、放射電流と給電電流の打ち消し合いをより効果的に抑制することが可能となる。

本発明において、基体はほぼ直方体であり、放射導体の少なくとも一部は基体の上面に形成されており、給電導体及び結合用導体は、基体の長手方向と直交する第１の側面に形成されていることが好ましい。これによれば、放射導体の長さや面積を確保しつつ、放射電流と誘導電流の打ち消し合いを抑制することが可能となる。特に、放射電極を基体の第１の面のほぼ全面に形成すれば、放射導体の電気抵抗を低減することも可能となる。

前記基体に形成された前記導体パターンは、所定の基準面を中心にして左右対称であることが好ましい。この基準面は、基体の長手方向に沿った側面と平行な面であることが好ましい。このように、導体パターンが対称性を有する場合には、基体の上面及び底面に垂直な軸を基準としてアンテナ装置の向きを１８０度回転させてもプリント基板の端部側から見た導体パターンの形状が実質的に同じになることから、実装する向きによってアンテナ特性が大きく変化することがなく、アンテナ設計を容易にすることができる。

本発明において、給電導体の略Ｕ字部分は、緩やかにカーブした湾曲形状であってもよく、直角に折れ曲がった屈曲形状であってもよい。特に、給電導体の略Ｕ字部分が直角な屈曲形状である場合には、緩やかな湾曲形状の場合よりも容量結合を強くすることができる。

このように、本発明によれば、電磁界結合により放射電流を供給するタイプのアンテナ装置において、電磁界結合を大きくすることができ、これにより高い放射効率を獲得することができる。

また、本発明によれば、電磁界結合により放射電流を供給するタイプのアンテナ装置において、基体の主面を効率よく利用することによりアンテナ装置全体を小型化することができる。

さらにまた、本発明によれば、このようなアンテナ装置を用いた無線通信機を提供することができる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい第１の実施形態によるアンテナ装置１００の構造を示す略斜視図である。また、図２は、アンテナ装置１００の展開図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１００は、誘電体からなる基体１１０と、基体１１０に形成された複数の導体パターンによって構成されている。基体１１０は、Ａ方向を長手方向とする直方体形状を有している。したがって基体１１０は、Ａ方向と平行な４つの面１１１〜１１４と、Ａ方向と直交する２つの面１１５，１１６とを有している。このうち面１１２は、プリント基板に対する搭載面である。

基体１１０の材料としては、特に限定されるものではないが、Ｂａ−Ｎｄ−Ｔｉ系材料（比誘電率８０〜１２０）、Ｎｄ−Ａｌ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率４３〜４６）、Ｌｉ−Ａｌ−Ｓｒ−Ｔｉ（比誘電率３８〜４１）、Ｂａ−Ｔｉ系材料（比誘電率３４〜３６）、Ｂａ−Ｍｇ−Ｗ系材料（比誘電率２０〜２２）、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系材料（比誘電率１９〜２１）、サファイヤ（比誘電率９〜１０）、アルミナセラミックス（比誘電率９〜１０）、コージライトセラミックス（比誘電率４〜６）などを用いることができる。基体１１０は、型枠を用いてこれらの材料を焼成することによって作製される。

誘電体材料は、目的とする周波数に応じて適宜選択すればよい。比誘電率ε_ｒが大きくなるほど大きな波長短縮効果が得られるので、放射導体の長さをより短くすることができるが、効率が低下するため、必ずしも比誘電率ε_ｒが大きければよいという分けではなく、適切な値が存在する。したがって、例えば、目的とする周波数が２．４ＧＨｚである場合、比誘電率ε_ｒが５〜３０程度の材料を用いることが好ましい。これによれば、十分な効率を確保しつつ放射導体の小型化を図ることができる。比誘電率ε_ｒが５〜３０程度である材料としては、Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを好ましく挙げることができる。Ｍｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックとしては、ＴｉＯ_２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＭｎＯ、ＳｉＯ_２を含有するＭｇ−Ｃａ−Ｔｉ系誘電体セラミックを用いることが特に好ましい。

導体パターンは、放射導体１２１と、給電導体１２２と、結合用導体１２３と、調整用導体１２４とを含んでいる。これらの導体パターンは、電極用ペースト材をスクリーン印刷や転写などの方法によって塗布した後、所定の温度条件下で焼き付けを行うことによって形成することができる。電極用ペースト材としては、銀、銀−パラジウム、銀−白金、銅などを用いることができる。導体パターンは、この他にメッキやスパッタなどでも形成することが可能である。

放射導体１２１は、基体１１０の面１１１，１１６のほぼ全面に形成されており、連続した帯状構造を有している。放射導体１２１の一端１２１ａは結合用導体１２３に接続されており、他端１２１ｂはプリント基板上においてグランドパターンに接続される。

また、給電導体１２２は、基体１１０の面１１５の一部に形成されており、略Ｕ字状の連続した帯状構造を有している。給電導体１２２の一端１２２ａはプリント基板上において給電ラインに接続され、他端１２２ｂはプリント基板上においてグランドパターンに接続される。

また、結合用導体１２３は、基体１１０の面１１５の一部であって、給電導体１２２の上方に形成されており、給電導体１２２のＵ字状に合わせた湾曲形状を有している。結合用導体１２３の上端は、放射導体１２１の一端１２１ａに接続されており、下端（湾曲部分）はほぼ一定幅のギャップｇを介して給電導体１２２と向き合っている。なお、結合用導体１２３の上端は放射導体１２１に接続されていることから、放射導体１２１の一部としても機能する。特に、放射導体１２１との接続部分における給電導体１２３の幅は、放射導体１２１の幅と一致していることから、放射効率を高めることができる。

また、調整用導体１２４は、基体１１０の面１１２の一部に形成されており、プリント基板上において特性調整用のランドに接続される。

図１に示すように、給電導体１２２は、略Ｕ字状に湾曲しながらＢ方向に延在する結合部１２２ｃを有している。Ｂ方向とは、長手方向と直交する方向である。給電導体１２２の結合部１２２ｃは面１１５に形成されており、給電導体１２２と結合用導体１２３は一定間隔をおいて平行に配置されている。これにより、給電導体１２２の結合部１２２ｃと結合用導体１２３は電磁界結合することができる。

以上、基体１１０の各面に形成されたこれらの導体パターンは、基体１１０の側面１１３、１１４と平行な平面を基準として左右対称となるように形成されていることが好ましい。これによれば、基体１１０の面１１１、１１２に垂直な軸（Ｚ軸）を基準としてアンテナ装置１００の向きを１８０度回転させてもプリント基板の端部側から見たアンテナ装置１００の導体パターンの形状が実質的に同じになることから、実装する向きによってアンテナ特性が大きく変化することがなく、アンテナ設計を容易にすることができる。

図３は、給電導体１２２及び結合用導体１２３の形状を拡大して示す略平面図である。

図３に示すように、給電導体１２２を帯状導体として形成するために必要な絶縁領域（スリット）１２２ｓは、給電導体１２２の折り返し形状を規定しているが、矢印で示すように、スリット１２２ｓの深さや幅を調整することによりインピーダンスの変更が可能である。小型化のために放射導体を細長くすると電磁界結合が強くなりすぎる場合があるが、スリット１２２ｓの深さＤを浅くすることによって結合を弱めることが可能である。インピーダンス調整は給電導体４２２と結合用導体１２３との間のギャップ幅ｇを調整することによっても可能であるが、スリット１２２ｓの深さや幅の変更によるインピーダンス調整は、ギャップ幅ｇを調整する場合よりも微調整しやすいという利点がある。

図４は、アンテナ装置１００が実装されるプリント基板上のパターンレイアウトを示す略平面図である。

図４に示すように、プリント基板２０上には周囲３方向がグランドパターン２２に囲まれたアンテナ実装領域２１が設けられている。アンテナ実装領域２１内には４つのランド３１〜３４が形成されており、アンテナ装置１００はこれらのランド３１〜３４上に半田付けされる。

ランド３１は、放射導体１２１の他端１２１ｂに接続されるランドである。ランド３２は、給電導体１２２の一端１２２ａに接続されるランドである。ランド３３は、給電導体１２２の他端１２２ｂに接続されるランドである。ランド３４は、調整用導体１２４に接続されるランドである。図４に示すように、ランド３１，３３はグランドパターン２２に接続されており、ランド３２は給電ライン４１に接続されている。また、ランド３４は、調整用素子４２を介してグランドパターン２２に接続されている。

調整用素子４２としては、インダクタンス素子やキャパシタンス素子を用いることができる。後述するように、調整用素子４２は、アンテナ特性を変化させる場合に付加される素子である。したがって、このような調整用素子４２を接続することは必須でない。調整用素子４２を使用しない場合には、ランド３４はグランドパターン２２に直接接続しても構わないし、フローティング状態としても構わない。

図５は、プリント基板２０にアンテナ装置１００を実装した状態を示す略斜視図であり、本実施形態によるアンテナ装置１００を用いた無線通信機の一部を示している。

図５に示すように、プリント基板２０上にアンテナ装置１００を実装すると、放射導体１２１の他端１２１ｂは、ランド３１を介してグランドパターン２２に接続される。一方、放射導体１２１の一端１２１ａには、結合用導体１２３を介して信号電流が供給されることから、放射導体１２１には、主に基体１１０の長手方向であるＡ方向に放射電流Ｉａが流れることになる。

また、給電導体１２２については、一端１２２ａがランド３２を介して給電ライン４１に接続され、他端１２２ｂがランド３３を介してグランドパターン２２に接続される。このため、給電ライン４１を介して供給される給電電流Ｉｂは、結合部１２２ｃを経由してグランドパターン２２に流れることになる。ここで、給電導体１２２の結合部１２２ｃと結合用導体１２３とはギャップによる容量結合によって接続されていることから、給電電流Ｉｂの一部は容量結合を介して結合用導体１２３に流れ込む。特に、結合部１２２ｃがＵ字状に湾曲しており、結合用導体１２３と対向する範囲が広いことから、より大きな容量結合を得ることができる。

さらに、結合部１２２ｃに給電電流Ｉｂが流れると、結合用導体１２３には、給電電流Ｉｂに応じた誘導電流Ｉｃが流れる。図５に示すように、給電導体１２２の結合部１２２ｃ及び結合用導体１２３は、長手方向と直交するＢ方向に延在していることから、誘導電流Ｉｃの流れる方向もＢ方向となる。Ｂ方向に流れる誘導電流Ｉｃは、結合用導体１２３を経由して放射導体１２１に供給され、その結果、放射導体１２１にはＡ方向に放射電流Ｉａが流れることになる。

このように、本実施形態によるアンテナ装置１００では、放射電流Ｉａの流れる方向と給電電流Ｉｂの流れる方向が９０°異なっていることから、これらが互いに打ち消し合うことが少ない。このため、打ち消し合いによる放射効率の低下を防止することが可能となる。

図６は、プリント基板２０に実装した状態におけるアンテナ装置１００の等価回路図である。

図６に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１００は、電磁界結合により給電される一種の逆Ｆアンテナを構成する。給電導体１２２と結合用導体１２３は、互いに近接して配置されていることから、両者間にはキャパシタンスＣ１が生じる。特に給電導体１２２の結合部１２２ｃが略Ｕ字状であり、結合用導体１２３と対向する範囲が広いことから、大きな容量結合を得ることができる。

また、電磁界結合は、給電導体１２２の結合部１２２ｃを一次側とし、結合用導体１２３を二次側とするトランスＭによって行われる。さらに、放射導体１２１と調整用導体１２４は、基体１１０を介して対向していることから、これらの間にもキャパシタンスＣ２が生じる。したがって、所望のアンテナ特性を得るためには、キャパシタンスＣ１の値に加え、トランスＭの結合特性やキャパシタンスＣ２の値を考慮する必要がある。

調整用導体１２４については、上述の通り、グランドパターン２２に直接接続しても構わないし、フローティング状態としても構わないが、アンテナ特性を変化させたい場合には、図５に示したように調整用素子４２を接続すればよい。調整用素子４２を接続すれば、放射導体１２１とグランドとの間のリアクタンスが変化することから、これに応じてアンテナ特性を変化させることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によるアンテナ装置１００は、電磁界結合により給電されるアンテナであり、放射電流Ｉａの流れる方向と給電電流Ｉｂの流れる方向が９０°異なっている。これにより、放射電流Ｉａと給電電流Ｉｂが互いに打ち消し合いにくくなることから、放射効率の低下を防止することが可能となる。

また、本実施形態によるアンテナ装置１００は結合用導体１２３を有しており、結合用導体１２３を介して放射導体１２１と給電導体１２２とが電磁界結合している。これにより、放射導体１２１には給電電流Ｉｂが直接流れないことから、放射電流Ｉａと給電電流Ｉｂの打ち消し合いをより効果的に防止することが可能となる。

また、本実施形態によるアンテナ装置１００は、給電導体１２２が略Ｕ字状であり、緩やかに湾曲しているため、電界集中が起こりにくい。特に、給電導体１２２を略Ｕ字状にすることでその距離をより長くすることができ、結合用導体１２３との間でより強い電磁界結合を得ることが可能となる。また、したがって、電流損失を抑えることができ、放射効率を高めることができる。

また、本実施形態によるアンテナ装置１００では、放射導体１２１が長手方向と平行な面１１１の全面に形成されており、給電導体１２２及び結合用導体１２３が面１１１とは異なる面に形成されていることから、放射導体１２１の長さや面積を十分に確保することが可能となる。さらに、結合用導体１２３が放射導体１２１と等幅にて接続されているので、結合用導体１２３を放射導体１２１の一部として有効に機能させることもできる。これにより、基体の主面を効率よく利用することができることから、放射効率を高めることができ、アンテナ装置全体を小型化することができる。また、放射導体１２１の電気抵抗を低減することも可能となる。

しかも、給電導体１２２及び結合用導体１２３が基体１１０の表面に形成されていることから、基体１１０に貫通孔などを形成する必要がなく、製造コストを抑制することが可能となる。

図７は、グランドパターンを配した複数のアンテナ実装領域を有するオングランド型のプリント基板５０にアンテナ装置１００を搭載した例を示す模式的な平面図である。

図７に示すプリント基板５０は、２つのアンテナ実装領域５１，５２を有している。アンテナ実装領域５１は、プリント基板５０のコーナー部に位置しており、このため２方向からグランドパターン５３に囲まれている。一方、アンテナ実装領域５２は、プリント基板５０の辺に沿って位置しており、このため３方向からグランドパターン５３に囲まれている。

図８は、アンテナ実装領域５１，５２に搭載したアンテナ装置の特性を示すグラフであり、（ａ）はアンテナ実装領域５１に搭載した場合の特性を示し、（ｂ）はアンテナ実装領域５２に搭載した場合の特性を示している。図８（ａ）及び（ｂ）において、図１に示したアンテナ装置１００を搭載した場合の特性は実線で示されており、図１８に示した従来のアンテナ装置を搭載した場合の特性は破線で示されている。

図８（ａ）に示すように、アンテナ実装領域５１に実装した場合には、２つのアンテナ装置の特性（ここでは放射効率とＶＳＷＲ）に大きな差異はないが、図８（ｂ）に示すように、アンテナ実装領域５２に実装した場合には、従来のアンテナ装置の特性が本発明によるアンテナ装置１００よりも低下していることが分かる。これは、アンテナ実装領域５１に実装した場合には、ギャップからみたグランドパターン５３の長さＧ１が相対的に長いのに対し、アンテナ実装領域５２に実装した場合には、ギャップからみたグランドパターン５３の長さＧ２が相対的に短くなるからである。

図１に示したアンテナ装置１００を用いた場合には、実装位置によるアンテナ特性の差が非常に少ないが、これはギャップを用いた容量結合が大きいだけでなく、誘導結合によっても給電しているためである。このように、本実施形態によるアンテナ装置１００によれば、プリント基板上の搭載位置によるアンテナ特性の変化を抑制することも可能となる。

図９及び図１０は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置２００の構成を示す図であって、特に、図９はアンテナ装置２００がプリント基板上に実装された状態を示す斜視図である。また、図１０は、アンテナ装置２００が実装されるプリント基板上のパターンレイアウトを示す略平面図である。

図９及び図１０に示すように、本実施形態によるアンテナ装置２００は、プリント基板２０上のランド３３がグランドパターン２２に接続されておらず、フローティング状態となっている点において、アンテナ装置１００と相違している。その他の点はアンテナ装置１００と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

ランド３３がフローティング状態の場合、アンテナ装置２００の実装時において給電導体１２２の一端１２２ａは接地されず、開放状態となる。こうして通常はグランドに接続されている給電導体１２２の他端１２２ｂを開放端とすることにより、アンテナのインピーダンスを変化させることが可能である。これにより、アンテナ装置を携帯電話機等に内蔵するときのインピーダンス調整手段として使用することができる。

図１１及び図１２は、アンテナ装置のインピーダンス特性の変化を示すグラフであって、特に図１１はランド３３がショート状態（図４参照）のときのグラフ、図１２はフローティング状態（オープン状態、図１０参照）のときのグラフを示している。図１１及び図１２において、（ａ）はスミスチャート、（ｂ）はＶＳＷＲ特性図である。

図１１及び図１２に示すように、アンテナ装置のインピーダンス特性は、ランド３３がショートのときとオープンの時とで大きく異なっている。特に、図１１（ｂ）に示すように、ランド３３がショートのときには、インピーダンス特性の変化が比較的小さく、ＶＳＷＲ特性は２．４ＧＨｚ付近に急峻なピークを持つのに対し、ランド３３がオープンのときには、インピーダンス特性の変化が比較的大きく、ＶＳＷＲ特性は２．４ＧＨｚ付近に緩やかなピークを持つことが分かる。このように、アンテナ装置のインピーダンス特性はランド３３の接続状態によって大きく変化することから、ランド３３の接続状態をアンテナ装置のインピーダンス調整手段として使用することができる。さらに、実使用時のインピーダンスの変化に合わせて、給電導体１２２の接続状態をアクティブに変化させることも可能である。

図１３は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置３００の構成を示す図であって、プリント基板２０に実装した状態における等価回路図である。

図１３に示すように、本実施形態のアンテナ装置３００は、給電導体１２２の他端１２２ｂを接地又は開放させるスイッチング手段１２９を備えている点において、アンテナ装置１００と相違している。その他の点はアンテナ装置１００と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図示のスイッチング手段１２９の場合、オン状態のときに接地、オフ状態のときに開放となる。特に限定されるものではないが、スイッチング手段１２９としては例えばトランジスタを用いることができる。スイッチング手段１２９の切り替えタイミングは、アンテナ周囲の電波環境の変化に合わせればよい。例えば、二つ折りタイプの携帯電話機の開閉状態によって電波環境が変化する場合には、開閉状態に連動してスイッチングさせればよい。また、携帯電話機を操作中（又は手に持っている状態）か否かによってスイッチングさせてもよい。

このように、本実施形態のアンテナ装置３００は、給電導体１２２の他端１２２ｂを接地又は開放させるスイッチング手段１２９を備えているので、実使用時のアンテナインピーダンスの変化に合わせて給電導体１２２の接続状態をアクティブに変化させることができ、アンテナ周囲の状況が変化したとしても良好なアンテナ特性を維持することができる。なお、給電導体１２２の接続状態は、接地と開放に限定されるものではなく、所定の抵抗を介して短絡させてもよい。

図１４は、本発明の好ましい第４の実施形態によるアンテナ装置４００の構造を示す略斜視図である。また、図１５は、アンテナ装置４００の展開図である。

図１４及び図１５に示すように、本実施形態によるアンテナ装置４００は、略Ｕ字状の給電導体４２２を有するが、給電導体４２２の略Ｕ字部分が緩やかにカーブした湾曲形状ではなく、直角に折れ曲がった屈曲形状（コの字状）であることを特徴としている。また、結合用導体４２３は、給電導体４２２のコの字状に合わせた屈曲形状を有している。これにより、給電導体４２２及び結合用導体４２３は、直角に折れ曲がった屈曲形状のギャップｇを介して容量結合されている。結合用導体４２３の上端は、放射導体１２１の一端１２１ａに接続されており、下端（屈曲部分）はほぼ一定幅のギャップｇを介して給電導体４２２と向き合っている。その他の構成は第１の実施形態によるアンテナ装置１００と実質的に同一であることから、同一の構成要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図１６は、給電導体４２２及び結合用導体４２３の形状を拡大して示す略平面図である。また、図１７は、給電導体４２２及び結合用導体４２３の形状の変形例を拡大して示す略平面図である。

図１６に示すように、給電導体４２２を帯状導体として形成するために必要な絶縁領域（スリット）４２２ｓは、給電導体４２２の折り返し形状を規定しているが、矢印で示すように、スリット４２２ｓの深さや幅を調整することによりインピーダンスの変更が可能である。小型化のために放射導体を細長くすると電磁界結合が強くなりすぎる場合があるが、スリット４２２ｓの深さＤを浅くすることによって結合を弱めることが可能である。インピーダンス調整は給電導体４２２と結合用導体４２３との間のギャップ幅ｇを調整することによっても可能であるが、スリット４２２ｓの深さや幅の変更によるインピーダンス調整は、ギャップ幅ｇを調整する場合よりも微調整しやすいという利点がある。

さらに、結合用導体４２３のＢ方向と直交方向（上下方向）に延びる部分の幅Ｗを変更することにより、インピーダンスの調整が可能である。導体幅Ｗは、ギャップｇの０．５倍以上３倍以下であることが好ましい。０．５倍未満では電磁界結合が強くなりすぎるという問題があり、３倍を超えると逆に電磁界結合が弱くなりすぎるという問題があるからである。この条件を満たすために導体幅Ｗを狭くしたい場合、図１７に示すように、導体を基体の側面１１５のエッジ１１５ｅに沿って形成するのではなく、エッジ１１５ｅよりも内側に形成してもよい。

このように、本実施形態によるアンテナ装置４００は、給電導体４２２及び結合用導体４２３が直角に折れ曲がった屈曲形状のギャップを介して容量結合されていることから、緩やかな湾曲形状のギャップの場合よりも容量結合を強くすることができる。また、給電導体４２２を帯状に形成するために設けられたスリット４２２ｓの高さや幅を変更することでインピーダンスを調整することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記各実施形態におけるアンテナ装置は、基体がいずれも直方体形状を有しているが、本発明においてこの点は必須でない。したがって、基体が立方体形状や円柱形状などであっても構わない。また、直方体の角部にその向きを特定するためのテーパーが設けられていても構わない。

また、上記実施形態においては、基体の材料として誘電体を用いているが、誘電体以外に誘電性を有する磁性体を用いてもよい。この場合、１／｛（ε×μ）^１／２｝の波長短縮効果が得られるので、透磁率μの高い磁性体を用いることによって、大きな波長短縮効果を得ることができる。

また、上記各実施形態によるアンテナ装置においては、放射電流Ｉａが流れる方向と給電電流Ｉｂが流れる方向が９０°の角度を成しているが、本発明においてこれらの成す角が９０°であることは必須でなく、少なくともこれらの電流方向が異なっていれば足りる。しかしながら、放射電流Ｉａと給電電流Ｉｂの打ち消し合いを最も効果的に防止するためには、上記各実施形態のように、これらのなす角を９０°に設定することが最も好ましい。

また、上記各実施形態によるアンテナ装置はいずれも調整用導体１２４を備えているが、本発明において調整用導体１２４を設けることは必須でなく、これを省略しても構わない。

また、上記各実施形態によるアンテナ装置はいずれも逆Ｆアンテナであるが、本発明によるアンテナ装置が逆Ｆアンテナであることは必須でなく、他のタイプであっても構わない。

本発明の好ましい第１の実施形態によるアンテナ装置１００の構造を示す略斜視図である。 アンテナ装置１００の展開図である。 給電導体１２２及び結合用導体１２３の形状を拡大して示す略平面図である。 アンテナ装置１００が実装されるプリント基板上のパターンレイアウトを示す略平面図である。 プリント基板２０にアンテナ装置１００を実装した状態を示す略斜視図である。 プリント基板２０に実装した状態におけるアンテナ装置１００の等価回路図である。 複数のアンテナ実装領域を有するオングランド型のプリント基板５０にアンテナ装置１００を搭載した例を示す模式的な平面図である。 アンテナ実装領域５１，５２に搭載したアンテナのアンテナ特性を示すグラフであり、（ａ）はアンテナ実装領域５２に搭載した場合の特性を示し、（ｂ）はアンテナ実装領域５２に搭載した場合の特性を示している。 本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置２００の構成を示す図であって、特に、アンテナ装置２００がプリント基板上に実装された状態を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置２００の構成を示す図であって、特に、プリント基板上のパターンレイアウトを示す平面図である。 ランド３３がショート状態（図４参照）のときのアンテナ装置のインピーダンス特性の変化を示すグラフであって、（ａ）はスミスチャート、（ｂ）はＶＳＷＲ特性図である。 ランド３３がフローティング状態（図１０参照）のときのアンテナ装置のインピーダンス特性の変化を示すグラフであって、（ａ）はスミスチャート、（ｂ）はＶＳＷＲ特性図である。 本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置３００の構成を示す図であって、プリント基板２０に実装した状態における等価回路図である。 本発明の好ましい第４の実施形態によるアンテナ装置４００の構造を示す略斜視図である。 アンテナ装置４００の展開図である。 給電導体４２２及び結合用導体４２３の形状を拡大して示す略平面図である。 給電導体４２２及び結合用導体４２３の形状の変形例を拡大して示す略平面図である。 従来のアンテナ装置の構成の一例を示す略斜視図である。 従来のアンテナ装置の構成の他の例を示す略斜視図である。

符号の説明

２０ プリント基板
２１ アンテナ実装領域
２２ グランドパターン
３１〜３４ ランド
４１ 給電ライン
４２ 調整用素子
５０ プリント基板
５１，５２ アンテナ実装領域
５３ グランドパターン
１００ アンテナ装置
１１０ 基体
１１１ 基体の上面
１１１ 基体の底面
１１２〜１１６ 基体の側面
１２１ 放射導体
１２１ａ 放射導体の一端
１２１ｂ 放射導体の他端
１２２ 給電導体
１２２ａ 給電導体の一端
１２２ｂ 給電導体の他端
１２２ｃ 給電導体の結合部
１２２ｓ スリット
１２３ 結合用導体
１２４ 調整用導体
１２９ スイッチング手段
２００ アンテナ装置
３００ アンテナ装置
４００ アンテナ装置
４２２ 給電導体
４２２ａ 給電導体の一端
４２２ｂ 給電導体の他端
４２２ｃ 給電導体の結合部
４２２ｓ スリット
４２３ 結合用導体
Ｃ１，Ｃ２ キャパシタンス
ｇ ギャップ
Ｉａ 放射電流
Ｉｂ 給電電流
Ｉｃ 誘導電流
Ｍ トランス

Claims (12)

1. 誘電体又は磁性体からなる基体と、前記基体に形成された導体パターンとを備え、
   前記導体パターンは、放射導体と、略Ｕ字状の給電導体と、前記放射導体の一端に接続され且つ前記給電導体と電磁結合された結合用導体とを備え、
   前記給電導体及び前記結合用導体は、前記放射導体が形成された面とは異なる面に形成された導体パターンであり、
   前記放射導体に流れる放射電流の方向と、前記給電導体に流れる給電電流の方向が互いに異なっていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記給電導体の一端は給電ラインに接続され、前記給電導体の他端は接地されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記給電導体の一端は給電ラインに接続され、前記給電導体の他端は開放されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記給電導体の一端は給電ラインに接続され、
   前記給電導体の他端はスイッチング手段を介して接地又は開放されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
5. 前記放射電流が流れる方向と前記給電電流が流れる方向は、ほぼ直交していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記基体はほぼ直方体であり、前記放射導体の少なくとも一部は前記基体の上面に形成されており、前記給電導体及び前記結合用導体は、前記基体の長手方向と直交する第１の側面に形成されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
7. 前記基体に形成された前記導体パターンは、所定の基準面を中心にして左右対称であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
8. 前記給電導体の略Ｕ字部分は、緩やかにカーブした湾曲形状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
9. 前記給電導体の略Ｕ字部分は、直角に折れ曲がった屈曲形状であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
10. プリント基板と、前記プリント基板に搭載された請求項１乃至７のいずれか一項に記載のアンテナ装置とを備えることを特徴とする無線通信機。
11. 前記プリント基板はグランドパターンを有し、前記放射導体の他端は、前記プリント基板上の前記グランドパターンに接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の無線通信機。
12. 前記プリント基板は、前記アンテナ装置が搭載されたアンテナ実装領域をさらに有し、前記アンテナ実装領域は、前記グランドパターンによって少なくとも２方向から囲まれていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の無線通信機。

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