JPWO2011004541A1 - アンテナ装置及び無線通信装置 - Google Patents

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Abstract

アンテナ装置は、アンテナ素子（１）上で第１及び第２の給電ポート間に設けられたスリット（Ｓ１）と、スリット（Ｓ１）に沿ってその開口部から所定距離に設けられた直列共振回路（１４）とを備える。アンテナ装置が直列共振回路（１４）の共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路（１４）が短絡されることでスリット（Ｓ１）の開口部から直列共振回路（１４）までの区間のみが共振して、第１のアイソレーション周波数において給電ポート間にアイソレーションを生成し、アンテナ装置が第１のアイソレーション周波数よりも低い所定の第２のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路（１４）が開放されることでスリット（Ｓ１）全体が共振して、第２のアイソレーション周波数において給電ポート間にアイソレーションを生成する。

Description

本発明は、主として携帯電話機などの移動体通信用のアンテナ装置と、それを備えた無線通信装置に関する。
携帯電話機等の移動体通信無線装置の小型化、薄型化が急速に進んでいる。また、携帯無線通信装置は、従来の電話機として使用されるのみならず、電子メールの送受信やＷＷＷ（ワールドワイドウェブ）によるウェブページの閲覧などを行うデータ端末機に変貌を遂げている。取り扱う情報も従来の音声や文字情報から写真や動画像へと大容量化を遂げており、通信品質のさらなる向上が求められている。また、携帯無線通信装置は、電話としての音声通話、ウェブページの閲覧のためのデータ通信、テレビジョン放送の視聴など、さまざまなアプリケーションに対処することが求められている。このような状況にあって、それぞれのアプリケーションに係る無線通信を行うために、幅広い周波数で動作できるアンテナ装置が必要である。
従来、複数の周波数帯域をカバーするアンテナ装置として、例えば、特許文献１及び２に記載のアンテナ装置があった。
特許文献１は２周波共用アンテナを開示し、この２周波共用アンテナは、誘電体基板の表面にプリント化して形成された給電線路、該給電線路に接続する内側放射素子、および外側放射素子と、誘電体基板表面にプリント化して形成された内側放射素子と外側放射素子との間隙で両放射素子を接続するインダクタと、誘電体基板の裏面にプリント化して形成された給電線路、該給電線路に接続する内側放射素子、および外側放射素子と、誘電体基板裏面にプリント化して形成された内側放射素子と外側放射素子との間隙で両放射素子を接続するインダクタとを備えることを特徴とする。特許文献１の２周波共用アンテナは、内側放射素子と外側放射素子との間隙にインダクタを挿入したことにより、素子間の寄生容量と挿入したインダクタとで並列共振回路を形成する。アンテナの給電部から見た場合、並列共振回路は特定の周波数において開放になるので、その周波数では内側放射素子のみ（すなわち給電線路から並列共振回路までの部分）が励振し、その他の周波数では、内側放射素子及び外側放射素子の両方（すなわち並列共振回路の両側の部分）が励振する。これによって、特許文献１の２周波共用アンテナではマルチバンド特性が得られる。
特許文献２のマルチバンドアンテナは、ＬＣ並列共振回路の両端に第１及び第２の放射エレメントを接続したアンテナ素子を備えてなるマルチバンドアンテナにおいて，前記ＬＣ並列共振回路はインダクタ自身の自己共振によって構成されていることを特徴とする。特許文献２のマルチバンドアンテナでは、放射エレメント自身の自己共振によって構成されるＬＣ並列共振回路によりマルチバンド特性が得られる。
特開２００１−１８５９３８号公報。 特開平１１−５５０２２号公報。
最近になって、通信容量を増大させて高速通信を実現するために、複数のチャンネルの無線信号を空間分割多重により同時に送受信するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術を採用したアンテナ装置が登場している。ＭＩＭＯ通信を実行するアンテナ装置は、空間分割多重を実現するために、指向性又は偏波特性などを相違させることにより、互いに低相関である複数の無線信号の送受信を同時に実行する必要がある。
特許文献１及び２の構成では、複数の共振周波数で動作することができるものの、給電部が１つだけであるので、ＭＩＭＯ無線通信装置、ダイバーシチ方式を用いた無線通信装置、またアダプティブアレーに利用できないという課題を有していた。
本発明の目的は、以上の問題点を解決し、簡単な構成でありながら、互いに低相関である複数の無線信号の送受信を同時に実行可能であり、かつ複数の周波数で動作可能であるアンテナ装置、及びそのようなアンテナ装置を備えた無線通信装置を提供することにある。
本発明の第１の態様に係るアンテナ装置によれば、
アンテナ素子上の所定の各位置にそれぞれ設けられた第１及び第２の給電ポートを備えたアンテナ装置において、
上記アンテナ素子は、上記第１及び第２の給電ポートにそれぞれ対応した第１及び第２のアンテナ部として同時に動作するように、上記第１及び第２の給電ポートを介してそれぞれ同時に励振され、
上記アンテナ装置は、
上記アンテナ素子上において上記第１及び第２の給電ポートの間に設けられたスリットと、
上記スリットに沿って上記スリットの開口部から所定距離の位置に設けられ、所定の共振周波数において実質的に短絡され、上記共振周波数から離隔した周波数では実質的に開放される共振回路と、
上記共振回路の共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数と、上記第１のアイソレーション周波数よりも低い所定の第２のアイソレーション周波数とにおいて上記アンテナ装置を動作させる制御手段とを備え、
上記アンテナ装置が上記第１のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に短絡されることにより上記スリットの開口部から上記共振回路までの区間のみが共振して、上記第１のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、上記アンテナ装置が上記第２のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に開放されることにより上記スリット全体が共振して、上記第２のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成することを特徴とする。
上記アンテナ装置において、上記共振回路は、直列接続されたキャパシタ及びインダクタを含むことを特徴とする。
また、上記アンテナ装置は、上記スリットに沿って上記スリットの開口部から互いに異なる所定距離の位置にそれぞれ設けられた複数の共振回路を備え、上記複数の共振回路のそれぞれは、互いに異なる所定の共振周波数において実質的に短絡され、当該共振回路の共振周波数から離隔した周波数では実質的に開放され、
上記制御手段は、上記各共振回路の共振周波数のいずれかに一致する複数の第１のアイソレーション周波数において上記アンテナ装置を動作させ、
上記アンテナ装置が上記複数の第１のアイソレーション周波数のうちのいずれか１つの第１のアイソレーション周波数で動作するとき、上記複数の共振回路のうちで上記１つの第１のアイソレーション周波数に一致する共振周波数を有する共振回路が実質的に短絡されることにより上記スリットの開口部から当該共振回路までの区間のみが共振して、上記１つの第１のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成することを特徴とする。
さらに、上記アンテナ装置において、上記スリットに設けられたリアクタンス素子をさらに備えたことを特徴とする。
またさらに、上記アンテナ装置は、上記スリットに設けられた可変リアクタンス素子をさらに備え、
上記制御手段は、上記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることを特徴とする。
また、上記アンテナ装置は、上記第１及び第２の給電ポートにそれぞれ接続され、上記制御手段の制御下で上記アンテナ素子の動作周波数を上記第１又は第２のアイソレーション周波数に一致させるインピーダンス整合手段をさらに備えたことを特徴とする。
さらに、上記アンテナ装置は、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子を備えたダイポールアンテナとして構成され、
上記第１の給電ポートは、上記第１及び第２のアンテナ素子が対向した第１の位置において設けられ、
上記第２の給電ポートは、上記第１の位置とは異なる位置であって、上記第１及び第２のアンテナ素子が対向した第２の位置において設けられ、
上記第１及び第２のアンテナ素子の少なくとも１つに、少なくとも１つのスリット及び少なくとも１つの共振回路が設けられたことを特徴とする。
本発明の第２の態様に係るアンテナ装置によれば、
アンテナ素子上の所定の各位置にそれぞれ設けられた第１及び第２の給電ポートを備えたアンテナ装置において、
上記アンテナ素子は、上記第１及び第２の給電ポートにそれぞれ対応した第１及び第２のアンテナ部として同時に動作するように、上記第１及び第２の給電ポートを介してそれぞれ同時に励振され、
上記アンテナ装置は、
上記アンテナ素子上において上記第１及び第２の給電ポートの間に設けられたスロットと、
上記スロットに沿って上記スロットの所定位置に設けられ、所定の共振周波数において実質的に短絡され、上記共振周波数から離隔した周波数では実質的に開放される共振回路と、
上記共振回路の共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数と、上記第１のアイソレーション周波数よりも低い所定の第２のアイソレーション周波数とにおいて上記アンテナ装置を動作させる制御手段とを備え、
上記アンテナ装置が上記第１のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に短絡されることにより上記スロットの一端から上記共振回路までの区間のみが共振して、上記第１のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、上記アンテナ装置が上記第２のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に開放されることにより上記スロット全体が共振して、上記第２のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成することを特徴とする。
本発明の第３の態様に係る無線通信装置によれば、複数の無線信号を送受信する無線通信装置において、本発明の第１及び第２の態様に係るアンテナ装置のいずれかを備えたことを特徴とする。
以上説明したように、本発明に係るアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置によれば、所定の動作周波数においてアンテナ素子を共振させるとともに給電ポート間のアイソレーションを高く確保することができ、低結合で動作するＭＩＭＯアンテナ装置を実現することができる。複数の給電ポートをもつアンテナ素子にスリットを設けることで、アンテナ素子の共振周波数を変化させる。また、スリットは、２つの給電ポート間のアイソレーションを高くする役目も果たす。さらにスリットに沿った所定の位置に設けた共振回路により、給電ポート間のアイソレーションを高く確保しながら複数の異なる周波数で動作するマルチバンド化を実現する。
複数の給電ポートを同時に用いて通信するためには、動作させようとする所定の周波数においてアンテナ素子が共振し、かつ、給電ポート間のアイソレーションが高くなければならない。本発明のアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置は、アンテナ素子の共振周波数とアイソレーションが高くなる周波数を同一周波数に調整するために、各給電ポートに接続された整合回路を備えて構成される。本発明によれば、アンテナ素子の少なくとも２つの動作周波数を調整することができ、少なくとも２つの動作周波数において２つの給電ポート間のアイソレーションを高くすることができるので、複数の周波数で複数の無線信号の送受信を同時に実行可能な無線通信装置を提供することができる。
本発明によれば、アンテナ素子数は１つのままでありながら、当該アンテナ素子を少なくとも２つの周波数で複数のアンテナ部として動作させることができ、それとともに、複数のアンテナ部の間のアイソレーションを確保することができる。アイソレーションを確保してＭＩＭＯアンテナ装置の複数のアンテナ部を互いに低結合にすることにより、各アンテナ部を用いて、互いに低相関である複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。また、アンテナ素子の動作周波数を調整することができ、異なる周波数を使用する複数のアプリケーションの中から少なくとも２つのアプリケーションにも対応することができる。
本発明の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 図１の直列共振回路１４を示す回路図である。 図１のスリットＳ１の動作原理を説明するためのアンテナ装置の概略構成を示す図である。 図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１及び周波数に対する反射係数のパラメータＳ１１を示すグラフである。 図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１及び周波数に対する通過係数のパラメータＳ２１を示すグラフである。 図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１に対する周波数の特性を示すグラフである。 本発明の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の第４の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の第５の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の第６の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、同様の構成要素については同一の符号を付している。
図１は、本発明の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態のアンテナ装置は、異なる２つの給電点１ａ，１ｂを備えた長方形形状のアンテナ素子１を備え、給電点１ａを介してアンテナ素子１を第１のアンテナ部として励振させると同時に、給電点１ｂを介してアンテナ素子１を第２のアンテナ部として励振させることにより、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させる。
通常、単一のアンテナ素子に複数の給電ポート（又は給電点）を設けた場合、給電ポート間のアイソレーションを確保することができず、異なるアンテナ部間の電磁結合が高くなるので、信号間の相関が高くなってしまう。従って、例えば受信時には、各給電ポートから同一の受信信号が出力される。このような場合、ダイバーシチやＭＩＭＯの良好な特性を得ることが出来ない。本実施形態では、アンテナ素子１の給電点１ａ，１ｂ間にスリットＳ１を備え、かつスリットＳ１に沿った所定の位置に直列共振回路１４を備え、これらスリットＳ１及び直列共振回路１４を備えたことにより、給電点１ａ，１ｂ間にアイソレーションを高く確保できる周波数を複数個もたらすことを特徴とする。
図１において、アンテナ装置は、長方形形状の導体板にてなるアンテナ素子１と、長方形形状の導体板にてなる接地導体２とを備え、アンテナ素子１と接地導体２とは、それぞれの一辺を対向させて、所定距離だけ離隔して並置されている。アンテナ素子１及び接地導体２の互いに対向した一対の辺の両端において、給電ポートがそれぞれ設けられる。一方の給電ポートは、アンテナ素子１上において、接地導体２に対向した辺の一端（図１ではアンテナ素子１の左下の端部）に設けられた給電点１ａと、接地導体２上において、アンテナ素子１に対向した辺の一端（図１では接地導体２の左上の端部）に設けられた接続点２ａとを含む。他方の給電ポートは、アンテナ素子１上において、接地導体２に対向した辺の他端（図１ではアンテナ素子１の右下の端部）に設けられた給電点１ｂと、接地導体２上において、アンテナ素子１に対向した辺の他端（図１では接地導体２の右上の端部）に設けられた接続点２ｂとを含む。アンテナ素子１はさらに、２つの給電ポート間、すなわち給電点１ａ，１ｂ間に、アンテナ部間の電磁結合を調整し、給電ポート間の所定のアイソレーションを確保するためのスリットＳ１を備える。スリットＳ１は所定幅及び長さを有し、その一端は給電点１ａ，１ｂ間の辺に開口部を有することにより開放端として構成される。アンテナ装置はさらに、スリットＳ１に沿ってその開口部から所定距離の位置において、スリットＳ１の実効長を変化させるための直列共振回路１４を備える。図２は、図１の直列共振回路１４を示す回路図である。直列共振回路１４は、直列接続されたキャパシタＣ及びインダクタＬから構成され、スリットＳ１の両側の導体にわたって接続される。直列共振回路１４は、所定の共振周波数のみにおいて共振してそのインピーダンスが０になり（すなわち、実質的に短絡され）、この共振周波数から離隔した他の周波数では実質的に開放される。従って、直列共振回路１４は、この共振周波数ではスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間のみを共振させ、この共振周波数から離隔した他の周波数ではスリットＳ１全体を共振させる。
給電点１ａ及び接続点２ａは、信号線Ｆ３ａ，Ｆ３ｂ（以下、総称して給電線Ｆ３で表す。）を介してインピーダンス整合回路１１（以下、整合回路１１という。）に接続され、整合回路１１は給電線Ｆ１を介してＭＩＭＯ通信回路１０に接続される。同様に、給電点１ｂ及び接続点２ｂは、信号線Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ（以下、総称して給電線Ｆ４で表す。）を介してインピーダンス整合回路１２（以下、整合回路１２という。）に接続され、整合回路１２は給電線Ｆ２を介してＭＩＭＯ通信回路１０に接続される。給電線Ｆ１，Ｆ２は、例えば、５０Ωの特性インピーダンスを有する同軸ケーブルにてそれぞれ構成される。同様に、給電線Ｆ３，Ｆ４は、例えば、５０Ωの特性インピーダンスを有する同軸ケーブルにてそれぞれ構成され、この場合、各信号線Ｆ３ａ，Ｆ４ａは同軸ケーブルの内部導体としてアンテナ素子１と整合回路１１，１２とをそれぞれ接続し、各信号線Ｆ３ｂ，Ｆ４ｂは同軸ケーブルの外部導体として接地導体２と整合回路１１，１２とをそれぞれ接続する。それに代わって、給電線Ｆ３，Ｆ４はそれぞれ、平衡給電線路として構成されてもよい。また、ＭＩＭＯ通信回路１０は、ＭＩＭＯ通信方式に係る複数のチャンネル（本実施形態では２チャンネル）の無線信号をアンテナ素子１により送受信させる。
本実施形態では、以上の構成を備えたことにより、一方の給電ポート（すなわち給電点１ａ）を介してアンテナ素子１を第１のアンテナ部として励振させると同時に、他方の給電ポート（すなわち給電点１ｂ）を介してアンテナ素子１を第２のアンテナ部として励振させることにより、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させることができる。このとき、所望の動作周波数においてアンテナ素子１を共振させるとともに給電ポート間のアイソレーションを高く確保することができ、低結合で動作するＭＩＭＯアンテナ装置を実現することができる。
アンテナ素子１にスリットＳ１及び直列共振回路１４を設けることによる効果は、以下の通りである。スリットＳ１を設けることにより、アンテナ素子１自体の共振周波数は低下する。さらに、スリットＳ１は、その実効長に応じた所定の共振周波数を有する共振器として動作する。スリットＳ１はアンテナ素子１自体と電磁的に結合するので、アンテナ素子１の共振周波数は、スリットＳ１を持たない場合と比較して、スリットＳ１の共振周波数に従って変化している。スリットＳ１を設けることにより、アンテナ素子１の共振周波数が変化するとともに、所定の周波数において給電ポート間のアイソレーションを高くすることができる。従って、給電ポート間においてアイソレーションを高く確保できる周波数（以下、アイソレーション周波数という。）は、スリットＳ１の実効長に応じて変化する。直列共振回路１４のインピーダンスが０になったとき、直列共振回路１４の位置においてスリットＳ１が実質的に短絡され、スリットＳ１の実効長はスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間の長さになる。スリットＳ１の実効長が短くなって、その共振周波数は高くなり、このときのアイソレーション周波数は、スリットＳ１全体が共振するときよりも高くなる。所定の周波数において直列共振回路１４の短絡とアイソレーションの確保とに同時に行うために、アイソレーション周波数を直列共振回路１４の共振周波数に一致させるように、直列共振回路１４の位置をスリットＳ１に沿って調整する（すなわち、スリットＳ１の実効長を調整する）。
なお、アイソレーション周波数は、一般には、アンテナ素子１の共振周波数とは一致しない。従って、本実施形態では、アンテナ素子１の動作周波数（すなわち所望信号を送受信する周波数）を、スリットＳ１により変化された共振周波数からアイソレーション周波数にシフトさせるために、各給電ポートとＭＩＭＯ通信回路１０との間に整合回路１１，１２を設けている。整合回路１１，１２を設けることは、アンテナ素子１の共振周波数とアイソレーション周波数との両方に影響するが、主に、共振周波数を変化させるように寄与する。整合回路１１を設けたことにより、ＭＩＭＯ通信回路１０側の端子（すなわち給電線Ｆ１に接続された側の端子）において、当該端子からアンテナ素子１をみたときのインピーダンスは、当該端子からＭＩＭＯ通信回路１０を見たときのインピーダンス（すなわち給電線Ｆ１の５０Ωの特性インピーダンス）に一致する。同様に、整合回路１２を設けたことにより、ＭＩＭＯ通信回路１０側の端子（すなわち給電線Ｆ２に接続された側の端子）において、当該端子からアンテナ素子１をみたときのインピーダンスは、当該端子からＭＩＭＯ通信回路１０を見たときのインピーダンス（すなわち給電線Ｆ２の５０Ωの特性インピーダンス）に一致する。
スリットＳ１の実効長は、アンテナ素子１の動作周波数が直列共振回路１４の共振周波数に一致するか否かに応じて変化する。一致するときには、スリットＳ１の実効長はスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間の長さになり、そうでないときには、スリットＳ１の実効長はスリットＳ１全体の長さになる。従って、本実施形態のアンテナ装置は、アンテナ素子１の動作周波数を変化させてスリットＳ１の実効長を変化させることにより、互いに異なる共振周波数を実現するとともに、互いに異なる周波数において給電ポート間のアイソレーションを確保するように構成される。本実施形態では、アンテナ素子１の動作周波数を変化させてスリットＳ１の実効長を変化させることにより、異なる２つのアイソレーション周波数を実現することができる。詳しくは、コントローラ１３は、直列共振回路１４の共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数と、第１のアイソレーション周波数よりも低い所定の第２のアイソレーション周波数とにおいてアンテナ装置を動作させる。アンテナ装置が第１のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４が実質的に短絡されることによりスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間のみが共振して、第１のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、アンテナ装置が第２のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４が実質的に開放されることによりスリットＳ１全体が共振して、第２のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成する。ここで、コントローラ１３は、ＭＩＭＯ通信回路１０及び整合回路１１，１２の動作周波数を調整することにより、アンテナ素子１の動作周波数を２つのアイソレーション周波数のいずれかに選択的にシフトさせる。本実施形態では、以上の構成により、アンテナ装置の多周波化（マルチバンド化）が可能になる。
以下、図３〜図６を参照して、本実施形態のアンテナ装置の動作原理について説明する。図３は、図１のスリットＳ１の動作原理を説明するためのアンテナ装置の概略構成を示す図である。図３のアンテナ装置では、スリットＳ１の長さＤ１に依存して、アンテナ素子１の共振周波数と、アイソレーション周波数とが変化することを示す。
図３において、アンテナ素子１及び接地導体２はそれぞれ、４５×９０ｍｍの大きさを有する片面銅張基板を用いて作成された。アンテナ素子１の幅方向の中央からは、幅１ｍｍにわたって完全に導体が除去され、この導体が除去された部分に銅テープを貼り付けることにより、所望の長さＤ１を有するスリットＳ１を形成した。スリットＳ１の長さＤ１を調節することにより、アンテナ装置の周波数特性の変化を調べた。また、アンテナ装置の２つの給電ポート（すなわち、給電点１ａ及び接続点２ａからなる給電ポートと、給電点１ｂ及び接続点２ｂからなる給電ポート）にはそれぞれ、長さ５０ｍｍを有するセミリジッドケーブルを給電線Ｆ３，Ｆ４として接続した。各セミリジッドケーブルの内部導体は、長さ５ｍｍにわたって、アンテナ素子１を構成する基板にハンダ付けされ、各セミリジッドケーブルの外部導体は、長さ４０ｍｍにわたって、接地導体２を構成する基板にハンダ付けされた。さらに、給電線Ｆ３，Ｆ４はそれぞれ、図３ではＰ１，Ｐ２として概略的に示した信号源に接続した。
次に、図４及び図５を参照して、スリットＳ１の長さＤ１を変化させたときに２つの給電ポートに係るＳパラメータＳ１１，Ｓ２１の周波数特性がどのように変化するかを示す。図４は、図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１及び周波数に対する反射係数のパラメータＳ１１を示すグラフであり、図５は、図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１及び周波数に対する通過係数（すなわち給電ポート間のアイソレーションの特性）のパラメータＳ２１を示すグラフである。図３のアンテナ装置は対称構造を有するので、パラメータＳ１２はＳ２１と同じであり、パラメータＳ２２はＳ１１と同じである。図４及び図５より、スリットＳ１の長さＤ１を変えることにより、アンテナ素子１の共振周波数及びアイソレーション周波数が変化していることがわかる。
次に、スリットＳ１の長さＤ１（単位：ｍｍ）を変化させたときにおけるアンテナ素子１の共振周波数（単位：ＧＨｚ）の変化とアイソレーション周波数（単位：ＧＨｚ）の変化との関係を、以下の表に示す。
Figure 2011004541
上の表１の関係を、図６のグラフにも示す。図６は、図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１に対する周波数の特性を示すグラフである。表１及び図６によれば、スリットＳ１が長くなるにつれて、アンテナ素子１の共振周波数及びアイソレーション周波数が低くなることがわかる。パラメータＳ２１に関しては、給電点１ａから給電点１ｂまでの迂回経路が長くなったことが原因でアイソレーション周波数が下がったと考えられる。周波数が推移する範囲は、パラメータＳ１１に関しては９６０ＭＨｚ〜２．６ＧＨｚになり、パラメータＳ２１に関しては７３０ＭＨｚ〜２．７ＧＨｚになった。
図３〜図６によれば、スリットＳ１の長さＤ１を変えることにより、アンテナ素子１の共振周波数及びアイソレーション周波数が変化することがわかる。本実施形態のアンテナ装置では、前述のように、アンテナ素子１の動作周波数が直列共振回路１４の共振周波数に一致するときには、スリットＳ１の実効長はスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間の長さになり、そうでないときには、スリットＳ１の実効長はスリットＳ１全体の長さになる。本実施形態のアンテナ装置は、アイソレーション周波数を変化させるためにスイッチ等の回路素子を必要とせず、アンテナ素子１の動作周波数を変化させるだけでよい。以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
なお、図１に例示するように接地導体２がアンテナ素子１と同じような大きさの場合には、このアンテナ装置は、アンテナ素子１及び接地導体２からなるダイポールアンテナとみなすことができる。接地導体２は、一方の給電ポート（すなわち接続点２ａ）を介して第３のアンテナ部として励振されると同時に、他方の給電ポート（すなわち接続点２ｂ）を介して第４のアンテナ部として励振され、これにより、接地導体２もまた２つのアンテナ部として動作する。このとき、接地導体２には、スリットＳ１のイメージ（鏡像）が形成されるので、第３及び第４のアンテナ部に関しても、給電ポート間のアイソレーションを確保することができる。以上の構成を備えたことにより、一方の給電ポートを介して第１及び第３のアンテナ部を第１のダイポールアンテナ部として励振させると同時に、他方の給電ポートを介して第２及び第４のアンテナ部を第２のダイポールアンテナ部として励振させることにより、単一のダイポールアンテナ（すなわちアンテナ素子１及び接地導体２）を２つのダイポールアンテナ部として動作させることができる。本実施形態のアンテナ装置によれば、単一のダイポールアンテナを２つのダイポールアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
以下、図７〜図１２を参照して、本発明の実施形態の変形例に係るアンテナ装置について説明する。
図７は、本発明の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。図１の実施形態ではアンテナ素子１の側にスリットＳ１及び直列共振回路１４を設けたが、これに代えて、接地導体２の側にスリットＳ２及び直列共振回路１４Ａを設けてもよい。
図７において、接地導体２は、２つの給電ポート間、すなわち接続点２ａ，２ｂ間に、給電ポート間の所定のアイソレーションを確保するように電磁結合調整のためのスリットＳ２を備える。スリットＳ２は所定幅及び長さを有し、その一端は接続点２ａ，２ｂ間の辺に開口部を有することにより開放端として構成される。アンテナ装置はさらに、スリットＳ２に沿ってその開口部から所定距離の位置において、図１の直列共振回路１４と同様に構成され、スリットＳ２の実効長を変化させるための直列共振回路１４Ａを備える。ここで、所定の周波数において直列共振回路１４Ａの短絡とアイソレーションの確保とに同時に行うために、アイソレーション周波数を直列共振回路１４Ａの共振周波数に一致させるように、直列共振回路１４Ａの位置をスリットＳ２に沿って調整する。また、給電線Ｆ３，Ｆ４はそれぞれ、平衡給電線路として構成される。図１及び図７に例示するように接地導体２がアンテナ素子１と同じような大きさの場合にはこのアンテナ装置はダイポールアンテナとなるので、本変形例においても、図１の場合と同様にアイソレーションの確保及び多周波化を実現することができる。
以上説明したように、本変形例のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
図８は、本発明の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ装置は、図１のアンテナ装置の構成に加えて、接地導体２上にスリットＳ２及び直列共振回路１４Ａを備えたことを特徴とする。
図８において、アンテナ素子１は、図１の場合と同様のスリットＳ１及び直列共振回路１４を備え、接地導体２は、図７の場合と同様のスリットＳ２及び直列共振回路１４Ａを備える。好ましくは、スリットＳ２は、例えばその長さをスリットＳ１とは相違させることにより、スリットＳ１を設けたことによってアンテナ素子１及び接地導体２が共振する周波数とは異なる周波数においてアンテナ素子１及び接地導体２を共振させるとともに、スリットＳ１とは異なる周波数において給電ポート間のアイソレーションを確保するように構成される。さらに、好ましくは、直列共振回路１４及び直列共振回路１４Ａの共振周波数と、スリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間の長さ及びスリットＳ２の開口部から直列共振回路１４Ａまでの区間の長さとは、それぞれ互いに異なるように構成される。ここで、前述したように、所定の周波数において直列共振回路１４の短絡とアイソレーションの確保とに同時に行うために、アイソレーション周波数を直列共振回路１４の共振周波数に一致させるように、直列共振回路１４の位置をスリットＳ１に沿って調整する。同様に、別の周波数において直列共振回路１４Ａの短絡とアイソレーションの確保とに同時に行うために、アイソレーション周波数を直列共振回路１４Ａの共振周波数に一致させるように、直列共振回路１４Ａの位置をスリットＳ２に沿って調整する。これにより、直列共振回路１４Ａが共振してそのインピーダンスが０になるとき、直列共振回路１４が共振してそのインピーダンスが０になるときにアンテナ素子１及び接地導体２が共振する周波数とは異なる周波数においてアンテナ素子１及び接地導体２を共振させるとともに、直列共振回路１４が共振してそのインピーダンスが０になるときとは異なる周波数において給電ポート間のアイソレーションを確保するように構成される。本変形例では、２つのスリットＳ１，Ｓ２及び２つの直列共振回路１４，１４Ａを備えたことにより、好ましくは異なる４つのアイソレーション周波数を実現することができる。また、給電線Ｆ３，Ｆ４はそれぞれ、平衡給電線路として構成される。コントローラ１３は、ＭＩＭＯ通信回路１０及び整合回路１１，１２の動作周波数を調整することにより、アンテナ素子１及び接地導体２の動作周波数を複数のアイソレーション周波数のいずれかに選択的にシフトさせる。
このように、本変形例では、複数のスリットＳ１，Ｓ２と複数の直列共振回路１４，１４Ａとを備えたことにより、それぞれ異なる共振周波数を実現できるとともに、それぞれ異なるアイソレーション周波数を実現することができる。言い換えると、スリットＳ１，Ｓ２はそれぞれの異なる周波数でアンテナ素子１及び接地導体２と電磁的に結合するので、アンテナ素子１及び接地導体２の共振周波数は複数個になり、アイソレーション周波数もまた複数個になり、アンテナ素子１及び接地導体２の動作周波数をこれらのアイソレーション周波数のいずれかに選択的にシフトさせることにより、アンテナ装置の多周波化が可能になる。
本変形例では、スリットＳ１，Ｓ２を互いに異なる長さに構成することに代えて、スリットＳ１，Ｓ２を等長に構成することにより同一のアイソレーション周波数を実現してもよい。同様に、直列共振回路１４及び直列共振回路１４Ａの共振周波数と、スリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間の長さ及びスリットＳ２の開口部から直列共振回路１４Ａまでの区間の長さとをそれぞれ相違させることに代えて、これらを同一周波数及び同一長さに構成することにより同一のアイソレーション周波数を実現してもよい。これにより、アンテナ装置の構成上の自由度を増大させることができる。
以上説明したように、本変形例のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
図９は、本発明の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ装置は、複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保するために、図１のスリットＳ１に設けられた単一の直列共振回路１４に代えて、複数の直列共振回路１４Ｂ，１４Ｃを設けたことを特徴とする。
図９において、本変形例のアンテナ装置は、スリットＳ１に沿ってその開口部から所定距離の位置において直列共振回路１４Ｂを備え、さらに、直列共振回路１４Ｂよりも開口部から離れた位置においてもう１つの直列共振回路１４Ｃを備える。直列共振回路１４Ｂは、所定の共振周波数のみにおいて共振してそのインピーダンスが０になり（すなわち、実質的に短絡され）、直列共振回路１４Ｃは、直列共振回路１４Ｂの共振周波数よりも低い所定の共振周波数のみにおいて共振してそのインピーダンスが０になり（すなわち、実質的に短絡され）、直列共振回路１４Ｂ，１４Ｃのそれぞれは、対応する共振周波数から離隔した他の周波数では実質的に開放される。従って、直列共振回路１４Ｂの共振周波数ではスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４Ｂまでの区間のみが共振し、直列共振回路１４Ｃの共振周波数ではスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４Ｃまでの区間のみが共振し、これらの共振周波数から離隔した他の周波数ではスリットＳ１全体が共振する。すなわち、スリットＳ１の実効長が３段階に変化し、３つのアイソレーション周波数を確保できる。詳しくは、コントローラ１３は、直列共振回路１４Ｂの共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数と、直列共振回路１４Ｃの共振周波数に一致する第２のアイソレーション周波数と、第１及び第２のアイソレーション周波数よりも低い所定の第３のアイソレーション周波数とにおいてアンテナ装置を動作させる。アンテナ装置が第１のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４Ｂが実質的に短絡されることによりスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４Ｂまでの区間のみが共振して、第１のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、アンテナ装置が第２のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４Ｂが実質的に開放されかつ直列共振回路１４Ｃが実質的に短絡されることによりスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４Ｃまでの区間のみが共振して、第２のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、アンテナ装置が第３のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４Ｂ及びＣが実質的に開放されることによりスリットＳ１全体が共振して、第３のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成する。
本変形例によれば、同様に３つ以上の直列共振回路を設けてもよい。このとき、複数の直列共振回路は、スリットＳ１に沿ってスリットＳ１の開口部から互いに異なる所定距離の位置にそれぞれ設けられ、各直列共振回路は、互いに異なる所定の共振周波数において実質的に短絡され、当該直列共振回路の共振周波数から離隔した周波数では実質的に開放される。コントローラ１３は、各直列共振回路の共振周波数のいずれかに一致する複数のアイソレーション周波数においてアンテナ装置を動作させる。アンテナ装置が複数のアイソレーション周波数のうちのいずれか１つのアイソレーション周波数で動作するとき、複数の直列共振回路のうちで１つのアイソレーション周波数に一致する共振周波数を有する直列共振回路が実質的に短絡されることによりスリットＳ１の開口部から当該直列共振回路までの区間のみが共振して、１つのアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成する。本変形例では、複数の直列共振回路を用いることで、給電ポート間のアイソレーションを高く確保しながら３つ以上の異なる周波数で動作する多周波化を実現する。
以上説明したように、本変形例のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
図１０は、本発明の実施形態の第４の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ装置は、図１のスリットＳ１に代えて、アンテナ素子１の辺に開口部を持たないスロットＳ４を備えたことを特徴とする。
アンテナ装置が直列共振回路１４Ｄの共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４Ｄが実質的に短絡されることによりスロットＳ３の一端から直列共振回路１４Ｄまでの区間のみが共振して、第１のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成する。アンテナ装置が第１のアイソレーション周波数よりも低い所定の第２のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４Ｄが実質的に開放されることによりスロットＳ３全体が共振して、第２のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成する。
スロットの個数は１つに限らず、アンテナ素子１及び接地導体２のそれぞれに１つずつのスロットを設けてもよい。アンテナ素子１と接地導体２との大きさがほぼ同じ（ダイポールアンテナ）であり、給電線Ｆ３，Ｆ４がそれぞれ平衡給電線路である場合には、第３の実施形態と同様に、アンテナ素子１上にスロットＳ４を設けることなく、接地導体２上にのみスロットを備えるように構成されてもよい。本変形例の構成によれば、アンテナ装置の構成上の自由度を増大させることができる。
このような構成によっても、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
図１１は、本発明の実施形態の第５の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ装置は、アンテナ素子１の共振周波数とアイソレーションを確保できる周波数とを調整するために、図１のようにスリットＳ１の長さを変化させるだけでなく、スリットＳ１に沿った所定の位置にリアクタンス素子１５を設けたことを特徴とする。
図１１において、本変形例のアンテナ装置は、図１の構成に加えて、スリットＳ１に沿ってスリットＳ１の開口部から所定距離の位置にリアクタンス素子１５を備える。アンテナ素子１の共振周波数とアイソレーションを確保できる周波数とは、スリットＳ１の長さに依存して変化するので、スリットＳ１の長さはこれらの周波数を調整するように決定される。本変形例ではさらに、これらの周波数を調整するために、スリットＳ１に沿った所定の位置に、所定のリアクタンス値を有するリアクタンス素子１５（すなわちキャパシタ又はインダクタ）を設ける。また、これらの周波数は、リアクタンス素子１５がスリットＳ１に設けられる位置にも依存して変化するので、リアクタンス素子１５の位置はこれらの周波数を調整するように決定される。周波数の調整量（推移量）は、リアクタンス素子１５がスリットＳ１の開口部に設けられたときに最大になる。このことから、リアクタンス素子１５のリアクタンス値を決定した後に、その実装位置をずらすことによって、アンテナ素子１の共振周波数とアイソレーションを確保できる周波数とを微調整することが可能である。
以上説明したように、本変形例のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
図１２は、本発明の実施形態の第６の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ装置は、第５の変形例のリアクタンス素子１５に代えて、コントローラ１３Ａの制御下でリアクタンス値が変化する可変リアクタンス素子１５Ａを備えたことを特徴とする。これにより、本変形例のアンテナ装置は、第２及び第３の変形例のように複数のスリット及び／又は複数の直列共振回路を設けることなく、可変リアクタンス素子１５Ａを備えた単一のスリットＳ１を設けることにより、複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができる。
図１２において、本変形例のアンテナ装置は、スリットＳ１に沿ってスリットＳ１の開口部から所定距離の位置に可変リアクタンス素子１５Ａを備える。可変リアクタンス素子１５Ａには、容量性のリアクタンス素子として例えばバラクタダイオードなどの可変容量素子を用いることができ、可変リアクタンス素子１５Ａのリアクタンス値は、コントローラ１３Ａから印加される制御電圧に従って変化する。本変形例のアンテナ装置は、可変リアクタンス素子１５Ａのリアクタンス値を変化させることにより、アンテナ素子１の異なる共振周波数を実現するとともに、異なる周波数において給電ポート間のアイソレーションを確保するように構成される。コントローラ１３Ａは、可変リアクタンス素子１５Ａのリアクタンス値を変化させるとともに、ＭＩＭＯ通信回路１０及び整合回路１１，１２の動作周波数を調整することにより、アンテナ素子１の動作周波数を、可変リアクタンス素子１５Ａのリアクタンス値によって決まるアイソレーション周波数にシフトさせる。本変形例では、以上の構成により、アンテナ装置の多周波化が可能になる。
本変形例では、可変リアクタンス素子１５Ａのリアクタンス値を適応的に変化させて、使用するアプリケーションに応じてアンテナ素子１の動作周波数を変化させることができる。
以上説明したように、本変形例のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
さらなる変形例として、アンテナ素子１及び接地導体２の形状は、長方形に限定されるものではなく、例えば他の多角形、円形、楕円形などであってもよい。また、説明した各変形例を組み合わせたアンテナ装置を構成することも可能であり、例えば、第５の変形例のリアクタンス素子１５又は第６の変形例の可変リアクタンス素子１５Ａを、第１〜第３の変形例のアンテナ装置のいずれかにおける少なくとも１つのスリットに設けてもよい。同様に、第５の変形例のリアクタンス素子１５又は第６の変形例の可変リアクタンス素子１５Ａを、第４の変形例のアンテナ装置における少なくとも１つのスロットＳ３に設けてもよい。このような組み合わせのアンテナ装置を実施する場合、複数の共振周波数を、スリット長又はスロット長、リアクタンス素子のリアクタンス値、リアクタンス素子の実装位置によって調整することが可能になり、周波数調整の自由度があがる。例えば、第３の変形例と第５又は第６の変形例とを組み合わせる場合、リアクタンス素子又は可変リアクタンス素子は、スリットＳ１の開口部と、直列共振回路１４Ｂ，１４Ｃの間と、直列共振回路１４Ｃより奥の位置との少なくとも１つに設けることができる。第４の変形例と第５又は第６の変形例とを組み合わせる場合、リアクタンス素子又は可変リアクタンス素子は、例えばスロットＳ３の長手方向のほぼ中央に設けることができる。また、第３の変形例と第４の変形例とを組み合わせて、スロットに複数の直列共振回路を設けることもできる。さらに、ＭＩＭＯ通信回路１０に代えて、独立した２つの無線信号の変復調を実行する無線通信回路を設けてもよく、この場合、実施形態のアンテナ装置は複数のアプリケーションに係る無線通信を同時に実行したり、複数の周波数帯での無線通信を同時に実行したりすることが可能になる。
本発明のアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置によれば、例えば携帯電話機として実装することができ、あるいは無線ＬＡＮ用の装置として実装することもできる。このアンテナ装置は、例えばＭＩＭＯ通信を行うための無線通信装置に搭載することができるが、ＭＩＭＯに限らず、複数のアプリケーションのための通信を同時に実行可能（マルチアプリケーション）な無線通信装置に搭載することも可能である。
１…アンテナ素子、
１ａ，１ｂ…給電点、
２ａ，２ｂ…接続点、
２…接地導体、
１０…ＭＩＭＯ通信回路、
１１，１２…インピーダンス整合回路、
１３，１３Ａ…コントローラ、
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ…直列共振回路、
１５…リアクタンス素子、
１６…可変リアクタンス素子、
Ｓ１，Ｓ２…スリット、
Ｓ３…スロット、
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４…給電線、
Ｆ３ａ，Ｆ３ｂ，Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ…信号線、
Ｃ…キャパシタ、
Ｌ…インダクタ、
Ｐ１，Ｐ２…信号源。
本発明は、主として携帯電話機などの移動体通信用のアンテナ装置と、それを備えた無線通信装置に関する。
携帯電話機等の移動体通信無線装置の小型化、薄型化が急速に進んでいる。また、携帯無線通信装置は、従来の電話機として使用されるのみならず、電子メールの送受信やＷＷＷ（ワールドワイドウェブ）によるウェブページの閲覧などを行うデータ端末機に変貌を遂げている。取り扱う情報も従来の音声や文字情報から写真や動画像へと大容量化を遂げており、通信品質のさらなる向上が求められている。また、携帯無線通信装置は、電話としての音声通話、ウェブページの閲覧のためのデータ通信、テレビジョン放送の視聴など、さまざまなアプリケーションに対処することが求められている。このような状況にあって、それぞれのアプリケーションに係る無線通信を行うために、幅広い周波数で動作できるアンテナ装置が必要である。
従来、複数の周波数帯域をカバーするアンテナ装置として、例えば、特許文献１及び２に記載のアンテナ装置があった。
特許文献１は２周波共用アンテナを開示し、この２周波共用アンテナは、誘電体基板の表面にプリント化して形成された給電線路、該給電線路に接続する内側放射素子、および外側放射素子と、誘電体基板表面にプリント化して形成された内側放射素子と外側放射素子との間隙で両放射素子を接続するインダクタと、誘電体基板の裏面にプリント化して形成された給電線路、該給電線路に接続する内側放射素子、および外側放射素子と、誘電体基板裏面にプリント化して形成された内側放射素子と外側放射素子との間隙で両放射素子を接続するインダクタとを備えることを特徴とする。特許文献１の２周波共用アンテナは、内側放射素子と外側放射素子との間隙にインダクタを挿入したことにより、素子間の寄生容量と挿入したインダクタとで並列共振回路を形成する。アンテナの給電部から見た場合、並列共振回路は特定の周波数において開放になるので、その周波数では内側放射素子のみ（すなわち給電線路から並列共振回路までの部分）が励振し、その他の周波数では、内側放射素子及び外側放射素子の両方（すなわち並列共振回路の両側の部分）が励振する。これによって、特許文献１の２周波共用アンテナではマルチバンド特性が得られる。
特許文献２のマルチバンドアンテナは、ＬＣ並列共振回路の両端に第１及び第２の放射エレメントを接続したアンテナ素子を備えてなるマルチバンドアンテナにおいて，前記ＬＣ並列共振回路はインダクタ自身の自己共振によって構成されていることを特徴とする。特許文献２のマルチバンドアンテナでは、放射エレメント自身の自己共振によって構成されるＬＣ並列共振回路によりマルチバンド特性が得られる。
特開２００１−１８５９３８号公報。 特開平１１−５５０２２号公報。
最近になって、通信容量を増大させて高速通信を実現するために、複数のチャンネルの無線信号を空間分割多重により同時に送受信するＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）技術を採用したアンテナ装置が登場している。ＭＩＭＯ通信を実行するアンテナ装置は、空間分割多重を実現するために、指向性又は偏波特性などを相違させることにより、互いに低相関である複数の無線信号の送受信を同時に実行する必要がある。
特許文献１及び２の構成では、複数の共振周波数で動作することができるものの、給電部が１つだけであるので、ＭＩＭＯ無線通信装置、ダイバーシチ方式を用いた無線通信装置、またアダプティブアレーに利用できないという課題を有していた。
本発明の目的は、以上の問題点を解決し、簡単な構成でありながら、互いに低相関である複数の無線信号の送受信を同時に実行可能であり、かつ複数の周波数で動作可能であるアンテナ装置、及びそのようなアンテナ装置を備えた無線通信装置を提供することにある。
本発明の第１の態様に係るアンテナ装置によれば、
アンテナ素子上の所定の各位置にそれぞれ設けられた第１及び第２の給電ポートを備えたアンテナ装置において、
上記アンテナ素子は、上記第１及び第２の給電ポートにそれぞれ対応した第１及び第２のアンテナ部として同時に動作するように、上記第１及び第２の給電ポートを介してそれぞれ同時に励振され、
上記アンテナ装置は、
上記アンテナ素子上において上記第１及び第２の給電ポートの間に設けられたスリットと、
上記スリットに沿って上記スリットの開口部から所定距離の位置に設けられ、所定の共振周波数において実質的に短絡され、上記共振周波数から離隔した周波数では実質的に開放される共振回路と、
上記共振回路の共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数と、上記第１のアイソレーション周波数よりも低い所定の第２のアイソレーション周波数とにおいて上記アンテナ装置を動作させる制御手段とを備え、
上記アンテナ装置が上記第１のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に短絡されることにより上記スリットの開口部から上記共振回路までの区間のみが共振して、上記第１のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、上記アンテナ装置が上記第２のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に開放されることにより上記スリット全体が共振して、上記第２のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成することを特徴とする。
上記アンテナ装置において、上記共振回路は、直列接続されたキャパシタ及びインダクタを含むことを特徴とする。
また、上記アンテナ装置は、上記スリットに沿って上記スリットの開口部から互いに異なる所定距離の位置にそれぞれ設けられた複数の共振回路を備え、上記複数の共振回路のそれぞれは、互いに異なる所定の共振周波数において実質的に短絡され、当該共振回路の共振周波数から離隔した周波数では実質的に開放され、
上記制御手段は、上記各共振回路の共振周波数のいずれかに一致する複数の第１のアイソレーション周波数において上記アンテナ装置を動作させ、
上記アンテナ装置が上記複数の第１のアイソレーション周波数のうちのいずれか１つの第１のアイソレーション周波数で動作するとき、上記複数の共振回路のうちで上記１つの第１のアイソレーション周波数に一致する共振周波数を有する共振回路が実質的に短絡されることにより上記スリットの開口部から当該共振回路までの区間のみが共振して、上記１つの第１のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成することを特徴とする。
さらに、上記アンテナ装置において、上記スリットに設けられたリアクタンス素子をさらに備えたことを特徴とする。
またさらに、上記アンテナ装置は、上記スリットに設けられた可変リアクタンス素子をさらに備え、
上記制御手段は、上記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることを特徴とする。
また、上記アンテナ装置は、上記第１及び第２の給電ポートにそれぞれ接続され、上記制御手段の制御下で上記アンテナ素子の動作周波数を上記第１又は第２のアイソレーション周波数に一致させるインピーダンス整合手段をさらに備えたことを特徴とする。
さらに、上記アンテナ装置は、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子を備えたダイポールアンテナとして構成され、
上記第１の給電ポートは、上記第１及び第２のアンテナ素子が対向した第１の位置において設けられ、
上記第２の給電ポートは、上記第１の位置とは異なる位置であって、上記第１及び第２のアンテナ素子が対向した第２の位置において設けられ、
上記第１及び第２のアンテナ素子の少なくとも１つに、少なくとも１つのスリット及び少なくとも１つの共振回路が設けられたことを特徴とする。
本発明の第２の態様に係るアンテナ装置によれば、
アンテナ素子上の所定の各位置にそれぞれ設けられた第１及び第２の給電ポートを備えたアンテナ装置において、
上記アンテナ素子は、上記第１及び第２の給電ポートにそれぞれ対応した第１及び第２のアンテナ部として同時に動作するように、上記第１及び第２の給電ポートを介してそれぞれ同時に励振され、
上記アンテナ装置は、
上記アンテナ素子上において上記第１及び第２の給電ポートの間に設けられたスロットと、
上記スロットに沿って上記スロットの所定位置に設けられ、所定の共振周波数において実質的に短絡され、上記共振周波数から離隔した周波数では実質的に開放される共振回路と、
上記共振回路の共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数と、上記第１のアイソレーション周波数よりも低い所定の第２のアイソレーション周波数とにおいて上記アンテナ装置を動作させる制御手段とを備え、
上記アンテナ装置が上記第１のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に短絡されることにより上記スロットの一端から上記共振回路までの区間のみが共振して、上記第１のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、上記アンテナ装置が上記第２のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に開放されることにより上記スロット全体が共振して、上記第２のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成することを特徴とする。
本発明の第３の態様に係る無線通信装置によれば、複数の無線信号を送受信する無線通信装置において、本発明の第１及び第２の態様に係るアンテナ装置のいずれかを備えたことを特徴とする。
以上説明したように、本発明に係るアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置によれば、所定の動作周波数においてアンテナ素子を共振させるとともに給電ポート間のアイソレーションを高く確保することができ、低結合で動作するＭＩＭＯアンテナ装置を実現することができる。複数の給電ポートをもつアンテナ素子にスリットを設けることで、アンテナ素子の共振周波数を変化させる。また、スリットは、２つの給電ポート間のアイソレーションを高くする役目も果たす。さらにスリットに沿った所定の位置に設けた共振回路により、給電ポート間のアイソレーションを高く確保しながら複数の異なる周波数で動作するマルチバンド化を実現する。
複数の給電ポートを同時に用いて通信するためには、動作させようとする所定の周波数においてアンテナ素子が共振し、かつ、給電ポート間のアイソレーションが高くなければならない。本発明のアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置は、アンテナ素子の共振周波数とアイソレーションが高くなる周波数を同一周波数に調整するために、各給電ポートに接続された整合回路を備えて構成される。本発明によれば、アンテナ素子の少なくとも２つの動作周波数を調整することができ、少なくとも２つの動作周波数において２つの給電ポート間のアイソレーションを高くすることができるので、複数の周波数で複数の無線信号の送受信を同時に実行可能な無線通信装置を提供することができる。
本発明によれば、アンテナ素子数は１つのままでありながら、当該アンテナ素子を少なくとも２つの周波数で複数のアンテナ部として動作させることができ、それとともに、複数のアンテナ部の間のアイソレーションを確保することができる。アイソレーションを確保してＭＩＭＯアンテナ装置の複数のアンテナ部を互いに低結合にすることにより、各アンテナ部を用いて、互いに低相関である複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。また、アンテナ素子の動作周波数を調整することができ、異なる周波数を使用する複数のアプリケーションの中から少なくとも２つのアプリケーションにも対応することができる。
本発明の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 図１の直列共振回路１４を示す回路図である。 図１のスリットＳ１の動作原理を説明するためのアンテナ装置の概略構成を示す図である。 図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１及び周波数に対する反射係数のパラメータＳ１１を示すグラフである。 図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１及び周波数に対する通過係数のパラメータＳ２１を示すグラフである。 図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１に対する周波数の特性を示すグラフである。 本発明の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の第４の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の第５の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態の第６の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、同様の構成要素については同一の符号を付している。
図１は、本発明の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本実施形態のアンテナ装置は、異なる２つの給電点１ａ，１ｂを備えた長方形形状のアンテナ素子１を備え、給電点１ａを介してアンテナ素子１を第１のアンテナ部として励振させると同時に、給電点１ｂを介してアンテナ素子１を第２のアンテナ部として励振させることにより、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させる。
通常、単一のアンテナ素子に複数の給電ポート（又は給電点）を設けた場合、給電ポート間のアイソレーションを確保することができず、異なるアンテナ部間の電磁結合が高くなるので、信号間の相関が高くなってしまう。従って、例えば受信時には、各給電ポートから同一の受信信号が出力される。このような場合、ダイバーシチやＭＩＭＯの良好な特性を得ることが出来ない。本実施形態では、アンテナ素子１の給電点１ａ，１ｂ間にスリットＳ１を備え、かつスリットＳ１に沿った所定の位置に直列共振回路１４を備え、これらスリットＳ１及び直列共振回路１４を備えたことにより、給電点１ａ，１ｂ間にアイソレーションを高く確保できる周波数を複数個もたらすことを特徴とする。
図１において、アンテナ装置は、長方形形状の導体板にてなるアンテナ素子１と、長方形形状の導体板にてなる接地導体２とを備え、アンテナ素子１と接地導体２とは、それぞれの一辺を対向させて、所定距離だけ離隔して並置されている。アンテナ素子１及び接地導体２の互いに対向した一対の辺の両端において、給電ポートがそれぞれ設けられる。一方の給電ポートは、アンテナ素子１上において、接地導体２に対向した辺の一端（図１ではアンテナ素子１の左下の端部）に設けられた給電点１ａと、接地導体２上において、アンテナ素子１に対向した辺の一端（図１では接地導体２の左上の端部）に設けられた接続点２ａとを含む。他方の給電ポートは、アンテナ素子１上において、接地導体２に対向した辺の他端（図１ではアンテナ素子１の右下の端部）に設けられた給電点１ｂと、接地導体２上において、アンテナ素子１に対向した辺の他端（図１では接地導体２の右上の端部）に設けられた接続点２ｂとを含む。アンテナ素子１はさらに、２つの給電ポート間、すなわち給電点１ａ，１ｂ間に、アンテナ部間の電磁結合を調整し、給電ポート間の所定のアイソレーションを確保するためのスリットＳ１を備える。スリットＳ１は所定幅及び長さを有し、その一端は給電点１ａ，１ｂ間の辺に開口部を有することにより開放端として構成される。アンテナ装置はさらに、スリットＳ１に沿ってその開口部から所定距離の位置において、スリットＳ１の実効長を変化させるための直列共振回路１４を備える。図２は、図１の直列共振回路１４を示す回路図である。直列共振回路１４は、直列接続されたキャパシタＣ及びインダクタＬから構成され、スリットＳ１の両側の導体にわたって接続される。直列共振回路１４は、所定の共振周波数のみにおいて共振してそのインピーダンスが０になり（すなわち、実質的に短絡され）、この共振周波数から離隔した他の周波数では実質的に開放される。従って、直列共振回路１４は、この共振周波数ではスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間のみを共振させ、この共振周波数から離隔した他の周波数ではスリットＳ１全体を共振させる。
給電点１ａ及び接続点２ａは、信号線Ｆ３ａ，Ｆ３ｂ（以下、総称して給電線Ｆ３で表す。）を介してインピーダンス整合回路１１（以下、整合回路１１という。）に接続され、整合回路１１は給電線Ｆ１を介してＭＩＭＯ通信回路１０に接続される。同様に、給電点１ｂ及び接続点２ｂは、信号線Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ（以下、総称して給電線Ｆ４で表す。）を介してインピーダンス整合回路１２（以下、整合回路１２という。）に接続され、整合回路１２は給電線Ｆ２を介してＭＩＭＯ通信回路１０に接続される。給電線Ｆ１，Ｆ２は、例えば、５０Ωの特性インピーダンスを有する同軸ケーブルにてそれぞれ構成される。同様に、給電線Ｆ３，Ｆ４は、例えば、５０Ωの特性インピーダンスを有する同軸ケーブルにてそれぞれ構成され、この場合、各信号線Ｆ３ａ，Ｆ４ａは同軸ケーブルの内部導体としてアンテナ素子１と整合回路１１，１２とをそれぞれ接続し、各信号線Ｆ３ｂ，Ｆ４ｂは同軸ケーブルの外部導体として接地導体２と整合回路１１，１２とをそれぞれ接続する。それに代わって、給電線Ｆ３，Ｆ４はそれぞれ、平衡給電線路として構成されてもよい。また、ＭＩＭＯ通信回路１０は、ＭＩＭＯ通信方式に係る複数のチャンネル（本実施形態では２チャンネル）の無線信号をアンテナ素子１により送受信させる。
本実施形態では、以上の構成を備えたことにより、一方の給電ポート（すなわち給電点１ａ）を介してアンテナ素子１を第１のアンテナ部として励振させると同時に、他方の給電ポート（すなわち給電点１ｂ）を介してアンテナ素子１を第２のアンテナ部として励振させることにより、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させることができる。このとき、所望の動作周波数においてアンテナ素子１を共振させるとともに給電ポート間のアイソレーションを高く確保することができ、低結合で動作するＭＩＭＯアンテナ装置を実現することができる。
アンテナ素子１にスリットＳ１及び直列共振回路１４を設けることによる効果は、以下の通りである。スリットＳ１を設けることにより、アンテナ素子１自体の共振周波数は低下する。さらに、スリットＳ１は、その実効長に応じた所定の共振周波数を有する共振器として動作する。スリットＳ１はアンテナ素子１自体と電磁的に結合するので、アンテナ素子１の共振周波数は、スリットＳ１を持たない場合と比較して、スリットＳ１の共振周波数に従って変化している。スリットＳ１を設けることにより、アンテナ素子１の共振周波数が変化するとともに、所定の周波数において給電ポート間のアイソレーションを高くすることができる。従って、給電ポート間においてアイソレーションを高く確保できる周波数（以下、アイソレーション周波数という。）は、スリットＳ１の実効長に応じて変化する。直列共振回路１４のインピーダンスが０になったとき、直列共振回路１４の位置においてスリットＳ１が実質的に短絡され、スリットＳ１の実効長はスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間の長さになる。スリットＳ１の実効長が短くなって、その共振周波数は高くなり、このときのアイソレーション周波数は、スリットＳ１全体が共振するときよりも高くなる。所定の周波数において直列共振回路１４の短絡とアイソレーションの確保とに同時に行うために、アイソレーション周波数を直列共振回路１４の共振周波数に一致させるように、直列共振回路１４の位置をスリットＳ１に沿って調整する（すなわち、スリットＳ１の実効長を調整する）。
なお、アイソレーション周波数は、一般には、アンテナ素子１の共振周波数とは一致しない。従って、本実施形態では、アンテナ素子１の動作周波数（すなわち所望信号を送受信する周波数）を、スリットＳ１により変化された共振周波数からアイソレーション周波数にシフトさせるために、各給電ポートとＭＩＭＯ通信回路１０との間に整合回路１１，１２を設けている。整合回路１１，１２を設けることは、アンテナ素子１の共振周波数とアイソレーション周波数との両方に影響するが、主に、共振周波数を変化させるように寄与する。整合回路１１を設けたことにより、ＭＩＭＯ通信回路１０側の端子（すなわち給電線Ｆ１に接続された側の端子）において、当該端子からアンテナ素子１をみたときのインピーダンスは、当該端子からＭＩＭＯ通信回路１０を見たときのインピーダンス（すなわち給電線Ｆ１の５０Ωの特性インピーダンス）に一致する。同様に、整合回路１２を設けたことにより、ＭＩＭＯ通信回路１０側の端子（すなわち給電線Ｆ２に接続された側の端子）において、当該端子からアンテナ素子１をみたときのインピーダンスは、当該端子からＭＩＭＯ通信回路１０を見たときのインピーダンス（すなわち給電線Ｆ２の５０Ωの特性インピーダンス）に一致する。
スリットＳ１の実効長は、アンテナ素子１の動作周波数が直列共振回路１４の共振周波数に一致するか否かに応じて変化する。一致するときには、スリットＳ１の実効長はスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間の長さになり、そうでないときには、スリットＳ１の実効長はスリットＳ１全体の長さになる。従って、本実施形態のアンテナ装置は、アンテナ素子１の動作周波数を変化させてスリットＳ１の実効長を変化させることにより、互いに異なる共振周波数を実現するとともに、互いに異なる周波数において給電ポート間のアイソレーションを確保するように構成される。本実施形態では、アンテナ素子１の動作周波数を変化させてスリットＳ１の実効長を変化させることにより、異なる２つのアイソレーション周波数を実現することができる。詳しくは、コントローラ１３は、直列共振回路１４の共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数と、第１のアイソレーション周波数よりも低い所定の第２のアイソレーション周波数とにおいてアンテナ装置を動作させる。アンテナ装置が第１のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４が実質的に短絡されることによりスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間のみが共振して、第１のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、アンテナ装置が第２のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４が実質的に開放されることによりスリットＳ１全体が共振して、第２のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成する。ここで、コントローラ１３は、ＭＩＭＯ通信回路１０及び整合回路１１，１２の動作周波数を調整することにより、アンテナ素子１の動作周波数を２つのアイソレーション周波数のいずれかに選択的にシフトさせる。本実施形態では、以上の構成により、アンテナ装置の多周波化（マルチバンド化）が可能になる。
以下、図３〜図６を参照して、本実施形態のアンテナ装置の動作原理について説明する。図３は、図１のスリットＳ１の動作原理を説明するためのアンテナ装置の概略構成を示す図である。図３のアンテナ装置では、スリットＳ１の長さＤ１に依存して、アンテナ素子１の共振周波数と、アイソレーション周波数とが変化することを示す。
図３において、アンテナ素子１及び接地導体２はそれぞれ、４５×９０ｍｍの大きさを有する片面銅張基板を用いて作成された。アンテナ素子１の幅方向の中央からは、幅１ｍｍにわたって完全に導体が除去され、この導体が除去された部分に銅テープを貼り付けることにより、所望の長さＤ１を有するスリットＳ１を形成した。スリットＳ１の長さＤ１を調節することにより、アンテナ装置の周波数特性の変化を調べた。また、アンテナ装置の２つの給電ポート（すなわち、給電点１ａ及び接続点２ａからなる給電ポートと、給電点１ｂ及び接続点２ｂからなる給電ポート）にはそれぞれ、長さ５０ｍｍを有するセミリジッドケーブルを給電線Ｆ３，Ｆ４として接続した。各セミリジッドケーブルの内部導体は、長さ５ｍｍにわたって、アンテナ素子１を構成する基板にハンダ付けされ、各セミリジッドケーブルの外部導体は、長さ４０ｍｍにわたって、接地導体２を構成する基板にハンダ付けされた。さらに、給電線Ｆ３，Ｆ４はそれぞれ、図３ではＰ１，Ｐ２として概略的に示した信号源に接続した。
次に、図４及び図５を参照して、スリットＳ１の長さＤ１を変化させたときに２つの給電ポートに係るＳパラメータＳ１１，Ｓ２１の周波数特性がどのように変化するかを示す。図４は、図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１及び周波数に対する反射係数のパラメータＳ１１を示すグラフであり、図５は、図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１及び周波数に対する通過係数（すなわち給電ポート間のアイソレーションの特性）のパラメータＳ２１を示すグラフである。図３のアンテナ装置は対称構造を有するので、パラメータＳ１２はＳ２１と同じであり、パラメータＳ２２はＳ１１と同じである。図４及び図５より、スリットＳ１の長さＤ１を変えることにより、アンテナ素子１の共振周波数及びアイソレーション周波数が変化していることがわかる。
次に、スリットＳ１の長さＤ１（単位：ｍｍ）を変化させたときにおけるアンテナ素子１の共振周波数（単位：ＧＨｚ）の変化とアイソレーション周波数（単位：ＧＨｚ）の変化との関係を、以下の表に示す。
Figure 2011004541
上の表１の関係を、図６のグラフにも示す。図６は、図３のアンテナ装置に係るスリットＳ１の長さＤ１に対する周波数の特性を示すグラフである。表１及び図６によれば、スリットＳ１が長くなるにつれて、アンテナ素子１の共振周波数及びアイソレーション周波数が低くなることがわかる。パラメータＳ２１に関しては、給電点１ａから給電点１ｂまでの迂回経路が長くなったことが原因でアイソレーション周波数が下がったと考えられる。周波数が推移する範囲は、パラメータＳ１１に関しては９６０ＭＨｚ〜２．６ＧＨｚになり、パラメータＳ２１に関しては７３０ＭＨｚ〜２．７ＧＨｚになった。
図３〜図６によれば、スリットＳ１の長さＤ１を変えることにより、アンテナ素子１の共振周波数及びアイソレーション周波数が変化することがわかる。本実施形態のアンテナ装置では、前述のように、アンテナ素子１の動作周波数が直列共振回路１４の共振周波数に一致するときには、スリットＳ１の実効長はスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間の長さになり、そうでないときには、スリットＳ１の実効長はスリットＳ１全体の長さになる。本実施形態のアンテナ装置は、アイソレーション周波数を変化させるためにスイッチ等の回路素子を必要とせず、アンテナ素子１の動作周波数を変化させるだけでよい。以上説明したように、本実施形態のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
なお、図１に例示するように接地導体２がアンテナ素子１と同じような大きさの場合には、このアンテナ装置は、アンテナ素子１及び接地導体２からなるダイポールアンテナとみなすことができる。接地導体２は、一方の給電ポート（すなわち接続点２ａ）を介して第３のアンテナ部として励振されると同時に、他方の給電ポート（すなわち接続点２ｂ）を介して第４のアンテナ部として励振され、これにより、接地導体２もまた２つのアンテナ部として動作する。このとき、接地導体２には、スリットＳ１のイメージ（鏡像）が形成されるので、第３及び第４のアンテナ部に関しても、給電ポート間のアイソレーションを確保することができる。以上の構成を備えたことにより、一方の給電ポートを介して第１及び第３のアンテナ部を第１のダイポールアンテナ部として励振させると同時に、他方の給電ポートを介して第２及び第４のアンテナ部を第２のダイポールアンテナ部として励振させることにより、単一のダイポールアンテナ（すなわちアンテナ素子１及び接地導体２）を２つのダイポールアンテナ部として動作させることができる。本実施形態のアンテナ装置によれば、単一のダイポールアンテナを２つのダイポールアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
以下、図７〜図１２を参照して、本発明の実施形態の変形例に係るアンテナ装置について説明する。
図７は、本発明の実施形態の第１の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。図１の実施形態ではアンテナ素子１の側にスリットＳ１及び直列共振回路１４を設けたが、これに代えて、接地導体２の側にスリットＳ２及び直列共振回路１４Ａを設けてもよい。
図７において、接地導体２は、２つの給電ポート間、すなわち接続点２ａ，２ｂ間に、給電ポート間の所定のアイソレーションを確保するように電磁結合調整のためのスリットＳ２を備える。スリットＳ２は所定幅及び長さを有し、その一端は接続点２ａ，２ｂ間の辺に開口部を有することにより開放端として構成される。アンテナ装置はさらに、スリットＳ２に沿ってその開口部から所定距離の位置において、図１の直列共振回路１４と同様に構成され、スリットＳ２の実効長を変化させるための直列共振回路１４Ａを備える。ここで、所定の周波数において直列共振回路１４Ａの短絡とアイソレーションの確保とに同時に行うために、アイソレーション周波数を直列共振回路１４Ａの共振周波数に一致させるように、直列共振回路１４Ａの位置をスリットＳ２に沿って調整する。また、給電線Ｆ３，Ｆ４はそれぞれ、平衡給電線路として構成される。図１及び図７に例示するように接地導体２がアンテナ素子１と同じような大きさの場合にはこのアンテナ装置はダイポールアンテナとなるので、本変形例においても、図１の場合と同様にアイソレーションの確保及び多周波化を実現することができる。
以上説明したように、本変形例のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
図８は、本発明の実施形態の第２の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ装置は、図１のアンテナ装置の構成に加えて、接地導体２上にスリットＳ２及び直列共振回路１４Ａを備えたことを特徴とする。
図８において、アンテナ素子１は、図１の場合と同様のスリットＳ１及び直列共振回路１４を備え、接地導体２は、図７の場合と同様のスリットＳ２及び直列共振回路１４Ａを備える。好ましくは、スリットＳ２は、例えばその長さをスリットＳ１とは相違させることにより、スリットＳ１を設けたことによってアンテナ素子１及び接地導体２が共振する周波数とは異なる周波数においてアンテナ素子１及び接地導体２を共振させるとともに、スリットＳ１とは異なる周波数において給電ポート間のアイソレーションを確保するように構成される。さらに、好ましくは、直列共振回路１４及び直列共振回路１４Ａの共振周波数と、スリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間の長さ及びスリットＳ２の開口部から直列共振回路１４Ａまでの区間の長さとは、それぞれ互いに異なるように構成される。ここで、前述したように、所定の周波数において直列共振回路１４の短絡とアイソレーションの確保とに同時に行うために、アイソレーション周波数を直列共振回路１４の共振周波数に一致させるように、直列共振回路１４の位置をスリットＳ１に沿って調整する。同様に、別の周波数において直列共振回路１４Ａの短絡とアイソレーションの確保とに同時に行うために、アイソレーション周波数を直列共振回路１４Ａの共振周波数に一致させるように、直列共振回路１４Ａの位置をスリットＳ２に沿って調整する。これにより、直列共振回路１４Ａが共振してそのインピーダンスが０になるとき、直列共振回路１４が共振してそのインピーダンスが０になるときにアンテナ素子１及び接地導体２が共振する周波数とは異なる周波数においてアンテナ素子１及び接地導体２を共振させるとともに、直列共振回路１４が共振してそのインピーダンスが０になるときとは異なる周波数において給電ポート間のアイソレーションを確保するように構成される。本変形例では、２つのスリットＳ１，Ｓ２及び２つの直列共振回路１４，１４Ａを備えたことにより、好ましくは異なる４つのアイソレーション周波数を実現することができる。また、給電線Ｆ３，Ｆ４はそれぞれ、平衡給電線路として構成される。コントローラ１３は、ＭＩＭＯ通信回路１０及び整合回路１１，１２の動作周波数を調整することにより、アンテナ素子１及び接地導体２の動作周波数を複数のアイソレーション周波数のいずれかに選択的にシフトさせる。
このように、本変形例では、複数のスリットＳ１，Ｓ２と複数の直列共振回路１４，１４Ａとを備えたことにより、それぞれ異なる共振周波数を実現できるとともに、それぞれ異なるアイソレーション周波数を実現することができる。言い換えると、スリットＳ１，Ｓ２はそれぞれの異なる周波数でアンテナ素子１及び接地導体２と電磁的に結合するので、アンテナ素子１及び接地導体２の共振周波数は複数個になり、アイソレーション周波数もまた複数個になり、アンテナ素子１及び接地導体２の動作周波数をこれらのアイソレーション周波数のいずれかに選択的にシフトさせることにより、アンテナ装置の多周波化が可能になる。
本変形例では、スリットＳ１，Ｓ２を互いに異なる長さに構成することに代えて、スリットＳ１，Ｓ２を等長に構成することにより同一のアイソレーション周波数を実現してもよい。同様に、直列共振回路１４及び直列共振回路１４Ａの共振周波数と、スリットＳ１の開口部から直列共振回路１４までの区間の長さ及びスリットＳ２の開口部から直列共振回路１４Ａまでの区間の長さとをそれぞれ相違させることに代えて、これらを同一周波数及び同一長さに構成することにより同一のアイソレーション周波数を実現してもよい。これにより、アンテナ装置の構成上の自由度を増大させることができる。
以上説明したように、本変形例のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
図９は、本発明の実施形態の第３の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ装置は、複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保するために、図１のスリットＳ１に設けられた単一の直列共振回路１４に代えて、複数の直列共振回路１４Ｂ，１４Ｃを設けたことを特徴とする。
図９において、本変形例のアンテナ装置は、スリットＳ１に沿ってその開口部から所定距離の位置において直列共振回路１４Ｂを備え、さらに、直列共振回路１４Ｂよりも開口部から離れた位置においてもう１つの直列共振回路１４Ｃを備える。直列共振回路１４Ｂは、所定の共振周波数のみにおいて共振してそのインピーダンスが０になり（すなわち、実質的に短絡され）、直列共振回路１４Ｃは、直列共振回路１４Ｂの共振周波数よりも低い所定の共振周波数のみにおいて共振してそのインピーダンスが０になり（すなわち、実質的に短絡され）、直列共振回路１４Ｂ，１４Ｃのそれぞれは、対応する共振周波数から離隔した他の周波数では実質的に開放される。従って、直列共振回路１４Ｂの共振周波数ではスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４Ｂまでの区間のみが共振し、直列共振回路１４Ｃの共振周波数ではスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４Ｃまでの区間のみが共振し、これらの共振周波数から離隔した他の周波数ではスリットＳ１全体が共振する。すなわち、スリットＳ１の実効長が３段階に変化し、３つのアイソレーション周波数を確保できる。詳しくは、コントローラ１３は、直列共振回路１４Ｂの共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数と、直列共振回路１４Ｃの共振周波数に一致する第２のアイソレーション周波数と、第１及び第２のアイソレーション周波数よりも低い所定の第３のアイソレーション周波数とにおいてアンテナ装置を動作させる。アンテナ装置が第１のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４Ｂが実質的に短絡されることによりスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４Ｂまでの区間のみが共振して、第１のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、アンテナ装置が第２のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４Ｂが実質的に開放されかつ直列共振回路１４Ｃが実質的に短絡されることによりスリットＳ１の開口部から直列共振回路１４Ｃまでの区間のみが共振して、第２のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、アンテナ装置が第３のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４Ｂ及びＣが実質的に開放されることによりスリットＳ１全体が共振して、第３のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成する。
本変形例によれば、同様に３つ以上の直列共振回路を設けてもよい。このとき、複数の直列共振回路は、スリットＳ１に沿ってスリットＳ１の開口部から互いに異なる所定距離の位置にそれぞれ設けられ、各直列共振回路は、互いに異なる所定の共振周波数において実質的に短絡され、当該直列共振回路の共振周波数から離隔した周波数では実質的に開放される。コントローラ１３は、各直列共振回路の共振周波数のいずれかに一致する複数のアイソレーション周波数においてアンテナ装置を動作させる。アンテナ装置が複数のアイソレーション周波数のうちのいずれか１つのアイソレーション周波数で動作するとき、複数の直列共振回路のうちで１つのアイソレーション周波数に一致する共振周波数を有する直列共振回路が実質的に短絡されることによりスリットＳ１の開口部から当該直列共振回路までの区間のみが共振して、１つのアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成する。本変形例では、複数の直列共振回路を用いることで、給電ポート間のアイソレーションを高く確保しながら３つ以上の異なる周波数で動作する多周波化を実現する。
以上説明したように、本変形例のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
図１０は、本発明の実施形態の第４の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ装置は、図１のスリットＳ１に代えて、アンテナ素子１の辺に開口部を持たないスロットＳ３を備えたことを特徴とする。
アンテナ装置が直列共振回路１４Ｄの共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４Ｄが実質的に短絡されることによりスロットＳ３の一端から直列共振回路１４Ｄまでの区間のみが共振して、第１のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成する。アンテナ装置が第１のアイソレーション周波数よりも低い所定の第２のアイソレーション周波数で動作するとき、直列共振回路１４Ｄが実質的に開放されることによりスロットＳ３全体が共振して、第２のアイソレーション周波数において第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成する。
スロットの個数は１つに限らず、アンテナ素子１及び接地導体２のそれぞれに１つずつのスロットを設けてもよい。アンテナ素子１と接地導体２との大きさがほぼ同じ（ダイポールアンテナ）であり、給電線Ｆ３，Ｆ４がそれぞれ平衡給電線路である場合には、第３の実施形態と同様に、アンテナ素子１上にスロットＳ３を設けることなく、接地導体２上にのみスロットを備えるように構成されてもよい。本変形例の構成によれば、アンテナ装置の構成上の自由度を増大させることができる。
このような構成によっても、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
図１１は、本発明の実施形態の第５の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ装置は、アンテナ素子１の共振周波数とアイソレーションを確保できる周波数とを調整するために、図１のようにスリットＳ１の長さを変化させるだけでなく、スリットＳ１に沿った所定の位置にリアクタンス素子１５を設けたことを特徴とする。
図１１において、本変形例のアンテナ装置は、図１の構成に加えて、スリットＳ１に沿ってスリットＳ１の開口部から所定距離の位置にリアクタンス素子１５を備える。アンテナ素子１の共振周波数とアイソレーションを確保できる周波数とは、スリットＳ１の長さに依存して変化するので、スリットＳ１の長さはこれらの周波数を調整するように決定される。本変形例ではさらに、これらの周波数を調整するために、スリットＳ１に沿った所定の位置に、所定のリアクタンス値を有するリアクタンス素子１５（すなわちキャパシタ又はインダクタ）を設ける。また、これらの周波数は、リアクタンス素子１５がスリットＳ１に設けられる位置にも依存して変化するので、リアクタンス素子１５の位置はこれらの周波数を調整するように決定される。周波数の調整量（推移量）は、リアクタンス素子１５がスリットＳ１の開口部に設けられたときに最大になる。このことから、リアクタンス素子１５のリアクタンス値を決定した後に、その実装位置をずらすことによって、アンテナ素子１の共振周波数とアイソレーションを確保できる周波数とを微調整することが可能である。
以上説明したように、本変形例のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
図１２は、本発明の実施形態の第６の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示すブロック図である。本変形例のアンテナ装置は、第５の変形例のリアクタンス素子１５に代えて、コントローラ１３Ａの制御下でリアクタンス値が変化する可変リアクタンス素子１６を備えたことを特徴とする。これにより、本変形例のアンテナ装置は、第２及び第３の変形例のように複数のスリット及び／又は複数の直列共振回路を設けることなく、可変リアクタンス素子１６を備えた単一のスリットＳ１を設けることにより、複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができる。
図１２において、本変形例のアンテナ装置は、スリットＳ１に沿ってスリットＳ１の開口部から所定距離の位置に可変リアクタンス素子１６を備える。可変リアクタンス素子１６には、容量性のリアクタンス素子として例えばバラクタダイオードなどの可変容量素子を用いることができ、可変リアクタンス素子１６のリアクタンス値は、コントローラ１３Ａから印加される制御電圧に従って変化する。本変形例のアンテナ装置は、可変リアクタンス素子１６のリアクタンス値を変化させることにより、アンテナ素子１の異なる共振周波数を実現するとともに、異なる周波数において給電ポート間のアイソレーションを確保するように構成される。コントローラ１３Ａは、可変リアクタンス素子１６のリアクタンス値を変化させるとともに、ＭＩＭＯ通信回路１０及び整合回路１１，１２の動作周波数を調整することにより、アンテナ素子１の動作周波数を、可変リアクタンス素子１６のリアクタンス値によって決まるアイソレーション周波数にシフトさせる。本変形例では、以上の構成により、アンテナ装置の多周波化が可能になる。
本変形例では、可変リアクタンス素子１６のリアクタンス値を適応的に変化させて、使用するアプリケーションに応じてアンテナ素子１の動作周波数を変化させることができる。
以上説明したように、本変形例のアンテナ装置は、単一のアンテナ素子１を２つのアンテナ部として動作させるとき、簡単な構成でありながら複数のアイソレーション周波数で給電ポート間のアイソレーションを確保することができ、複数の無線信号の送受信を同時に実行することができる。
さらなる変形例として、アンテナ素子１及び接地導体２の形状は、長方形に限定されるものではなく、例えば他の多角形、円形、楕円形などであってもよい。また、説明した各変形例を組み合わせたアンテナ装置を構成することも可能であり、例えば、第５の変形例のリアクタンス素子１５又は第６の変形例の可変リアクタンス素子１６を、第１〜第３の変形例のアンテナ装置のいずれかにおける少なくとも１つのスリットに設けてもよい。同様に、第５の変形例のリアクタンス素子１５又は第６の変形例の可変リアクタンス素子１６を、第４の変形例のアンテナ装置における少なくとも１つのスロットＳ３に設けてもよい。このような組み合わせのアンテナ装置を実施する場合、複数の共振周波数を、スリット長又はスロット長、リアクタンス素子のリアクタンス値、リアクタンス素子の実装位置によって調整することが可能になり、周波数調整の自由度があがる。例えば、第３の変形例と第５又は第６の変形例とを組み合わせる場合、リアクタンス素子又は可変リアクタンス素子は、スリットＳ１の開口部と、直列共振回路１４Ｂ，１４Ｃの間と、直列共振回路１４Ｃより奥の位置との少なくとも１つに設けることができる。第４の変形例と第５又は第６の変形例とを組み合わせる場合、リアクタンス素子又は可変リアクタンス素子は、例えばスロットＳ３の長手方向のほぼ中央に設けることができる。また、第３の変形例と第４の変形例とを組み合わせて、スロットに複数の直列共振回路を設けることもできる。さらに、ＭＩＭＯ通信回路１０に代えて、独立した２つの無線信号の変復調を実行する無線通信回路を設けてもよく、この場合、実施形態のアンテナ装置は複数のアプリケーションに係る無線通信を同時に実行したり、複数の周波数帯での無線通信を同時に実行したりすることが可能になる。
本発明のアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置によれば、例えば携帯電話機として実装することができ、あるいは無線ＬＡＮ用の装置として実装することもできる。このアンテナ装置は、例えばＭＩＭＯ通信を行うための無線通信装置に搭載することができるが、ＭＩＭＯに限らず、複数のアプリケーションのための通信を同時に実行可能（マルチアプリケーション）な無線通信装置に搭載することも可能である。
１…アンテナ素子、
１ａ，１ｂ…給電点、
２ａ，２ｂ…接続点、
２…接地導体、
１０…ＭＩＭＯ通信回路、
１１，１２…インピーダンス整合回路、
１３，１３Ａ…コントローラ、
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１４Ｄ…直列共振回路、
１５…リアクタンス素子、
１６…可変リアクタンス素子、
Ｓ１，Ｓ２…スリット、
Ｓ３…スロット、
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４…給電線、
Ｆ３ａ，Ｆ３ｂ，Ｆ４ａ，Ｆ４ｂ…信号線、
Ｃ…キャパシタ、
Ｌ…インダクタ、
Ｐ１，Ｐ２…信号源。

Claims (9)

  1. アンテナ素子上の所定の各位置にそれぞれ設けられた第１及び第２の給電ポートを備えたアンテナ装置において、
    上記アンテナ素子は、上記第１及び第２の給電ポートにそれぞれ対応した第１及び第２のアンテナ部として同時に動作するように、上記第１及び第２の給電ポートを介してそれぞれ同時に励振され、
    上記アンテナ装置は、
    上記アンテナ素子上において上記第１及び第２の給電ポートの間に設けられたスリットと、
    上記スリットに沿って上記スリットの開口部から所定距離の位置に設けられ、所定の共振周波数において実質的に短絡され、上記共振周波数から離隔した周波数では実質的に開放される共振回路と、
    上記共振回路の共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数と、上記第１のアイソレーション周波数よりも低い所定の第２のアイソレーション周波数とにおいて上記アンテナ装置を動作させる制御手段とを備え、
    上記アンテナ装置が上記第１のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に短絡されることにより上記スリットの開口部から上記共振回路までの区間のみが共振して、上記第１のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、上記アンテナ装置が上記第２のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に開放されることにより上記スリット全体が共振して、上記第２のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成することを特徴とするアンテナ装置。
  2. 上記共振回路は、直列接続されたキャパシタ及びインダクタを含むことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
  3. 上記アンテナ装置は、上記スリットに沿って上記スリットの開口部から互いに異なる所定距離の位置にそれぞれ設けられた複数の共振回路を備え、上記複数の共振回路のそれぞれは、互いに異なる所定の共振周波数において実質的に短絡され、当該共振回路の共振周波数から離隔した周波数では実質的に開放され、
    上記制御手段は、上記各共振回路の共振周波数のいずれかに一致する複数の第１のアイソレーション周波数において上記アンテナ装置を動作させ、
    上記アンテナ装置が上記複数の第１のアイソレーション周波数のうちのいずれか１つの第１のアイソレーション周波数で動作するとき、上記複数の共振回路のうちで上記１つの第１のアイソレーション周波数に一致する共振周波数を有する共振回路が実質的に短絡されることにより上記スリットの開口部から当該共振回路までの区間のみが共振して、上記１つの第１のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成することを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
  4. 上記スリットに設けられたリアクタンス素子をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
  5. 上記アンテナ装置は、上記スリットに設けられた可変リアクタンス素子をさらに備え、
    上記制御手段は、上記可変リアクタンス素子のリアクタンス値を変化させることを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
  6. 上記アンテナ装置は、上記第１及び第２の給電ポートにそれぞれ接続され、上記制御手段の制御下で上記アンテナ素子の動作周波数を上記第１又は第２のアイソレーション周波数に一致させるインピーダンス整合手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
  7. 上記アンテナ装置は、第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子を備えたダイポールアンテナとして構成され、
    上記第１の給電ポートは、上記第１及び第２のアンテナ素子が対向した第１の位置において設けられ、
    上記第２の給電ポートは、上記第１の位置とは異なる位置であって、上記第１及び第２のアンテナ素子が対向した第２の位置において設けられ、
    上記第１及び第２のアンテナ素子の少なくとも１つに、少なくとも１つのスリット及び少なくとも１つの共振回路が設けられたことを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置。
  8. アンテナ素子上の所定の各位置にそれぞれ設けられた第１及び第２の給電ポートを備えたアンテナ装置において、
    上記アンテナ素子は、上記第１及び第２の給電ポートにそれぞれ対応した第１及び第２のアンテナ部として同時に動作するように、上記第１及び第２の給電ポートを介してそれぞれ同時に励振され、
    上記アンテナ装置は、
    上記アンテナ素子上において上記第１及び第２の給電ポートの間に設けられたスロットと、
    上記スロットに沿って上記スロットの所定位置に設けられ、所定の共振周波数において実質的に短絡され、上記共振周波数から離隔した周波数では実質的に開放される共振回路と、
    上記共振回路の共振周波数に一致する第１のアイソレーション周波数と、上記第１のアイソレーション周波数よりも低い所定の第２のアイソレーション周波数とにおいて上記アンテナ装置を動作させる制御手段とを備え、
    上記アンテナ装置が上記第１のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に短絡されることにより上記スロットの一端から上記共振回路までの区間のみが共振して、上記第１のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成し、上記アンテナ装置が上記第２のアイソレーション周波数で動作するとき、上記共振回路が実質的に開放されることにより上記スロット全体が共振して、上記第２のアイソレーション周波数において上記第１及び第２の給電ポートの間にアイソレーションを生成することを特徴とするアンテナ装置。
  9. 複数の無線信号を送受信する無線通信装置において、請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載のアンテナ装置を備えたことを特徴とする無線通信装置。
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