JPWO2017130348A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

３つ以上の周波数帯に対応可能なアンテナ装置を提供する。
アンテナ装置は、端辺を有する地板と、整合回路と、給電点から第１端部及び第２端部まで伸延する第１エレメント及び第２エレメントを有するＴ字型のアンテナエレメントとを含み、端辺の対応点から第１端部までの第１長さは、対応点から第２端部までの第２長さよりも長く、第１長さは第１周波数の第１波長の１／４未満であり、第２長さは第２周波数の第２波長の１／４よりも短く、第３周波数の第３波長の１／４よりも長く、第１エレメントは、第１周波数よりも高い共振周波数を有し、第２エレメントは、第２周波数と第３周波数の間の共振周波数を有し、対応点から第１折曲部までの長さを第１波長で割った第１値は、対応点から第２折曲部までの長さを第２波長で割った第２値以下であり、整合回路のインピーダンスの虚数成分は、第１周波数と第２周波数で正の値をとり、第３周波数で負の値をとる。

Description

本発明は、アンテナ装置に関する。
従来より、誘電体又は磁性体の基体と、給電端子部及び該給電端子部と電気的に結合する給電放射電極を含む給電素子と、グランド端子部及び該グランド端子部と電気的に結合する無給電放射電極を含む複数の無給電素子とを備えるアンテナ装置がある。前記基体の表面には、前記給電放射電極と共に前記給電放射電極に沿わせて前記無給電放射電極を近接配置している。
また、前記給電放射電極は、前記給電端子部を共通にして複数に分かれた分岐放射電極である。また、給電端子部と、信号源との間に、インピーダンス整合回路が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−３３００２５号公報
従来のアンテナ装置の給電放射電極が通信可能な周波数帯は２つであり、３つ目以上の周波数帯は、無給電放射電極で対応している。
ところで、例えば、スマートフォン端末機又はタブレットコンピュータのような携帯型の電子機器では、小型化等の要請から、アンテナ装置を配置するスペースが非常に限られている。
このため、従来のアンテナ装置は、設置スペースが限られている場合に、３つ以上の周波数帯を実現できないおそれがある。
そこで、限られた設置スペースで、３つ以上の周波数帯に対応可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態のアンテナ装置は、端辺を有するグランドプレーンと、交流電源に接続される整合回路と、前記整合回路に接続される給電点から前記端辺から離れる方向に伸延し、第１折り曲げ部で折り曲げられ、第１端部まで伸延する第１エレメントと、前記給電点から前記第１エレメントとともに前記端辺から離れる方向に伸延し、前記第１エレメントとは反対方向に折り曲げられ、第２端部まで伸延する第２エレメントとを有する、Ｔ字型のアンテナエレメントとを含み、前記第１エレメントの前記端辺に対応する対応点から前記第１端部までの第１長さは、前記第２エレメントの前記対応点から前記第２端部までの第２長さよりも長く、前記第１長さは、第１周波数の第１波長の電気長の四半波長未満であり、前記第２長さは、前記第１周波数よりも高い第２周波数の第２波長の電気長の四半波長よりも短く、前記第２周波数よりも高い第３周波数の第３波長の電気長の四半波長よりも長く、前記第１エレメントは、前記第１周波数よりも高く、前記第２周波数よりも低い共振周波数を有し、前記第２エレメントは、前記第２周波数よりも高く、前記第３周波数よりも低い共振周波数を有し、前記対応点から前記第１折り曲げ部までの長さを前記第１波長の電気長で除算した第１値は、前記対応点から前記第２折り曲げ部までの長さを前記第２波長の電気長で除算した第２値以下であり、前記整合回路のインピーダンスの虚数成分は、前記第１周波数及び前記第２周波数において正の値をとり、前記第３周波数において負の値をとる。
限られた設置スペースで、３つ以上の周波数帯に対応可能なアンテナ装置を提供することができる。
実施の形態１のアンテナ装置を示す図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。 アンテナ装置を示す平面図である。 アンテナ装置の等価回路図である。 アンテナエレメントのインピーダンスを示すスミスチャートである。 スミスチャートを用いてインダクタンスＬとキャパシタンスＣの決め方を説明する図である。 スミスチャートを用いてインダクタンスＬとキャパシタンスＣの決め方を説明する図である。 スミスチャートを用いてインダクタンスＬとキャパシタンスＣの決め方を説明する図である。 アンテナ装置を示す平面図である。 アンテナ装置の等価回路図である。 アンテナ装置のシミュレーションモデルを示す図である。 アンテナ装置のシミュレーションモデルを示す図である。 図１１及び図１２に示すシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 図１１及び図１２に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。 実施の形態１のアンテナ装置の第１変形例によるシミュレーションモデルを示す図である。 図１５に示すシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 図１５に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。 実施の形態１のアンテナ装置の第２変形例によるシミュレーションモデルを示す図である。 図１８に示すシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 図１８に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。 実施の形態２のアンテナ装置を示す図である。 アンテナエレメントのインピーダンスを示すスミスチャートである。 アンテナ装置の等価回路図である。 整合回路のインピーダンスの周波数特性を示す図である。 図２１に示すアンテナ装置のシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 図２１に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。 実施の形態２の変形例のアンテナ装置を示す図である。 実施の形態３のアンテナ装置を示す図である。 実施の形態３のアンテナ装置を示す図である。 図２８に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。 実施の形態３の変形例のアンテナ装置を示す図である。 実施の形態３の変形例のアンテナ装置を示す図である。 実施の形態４のアンテナ装置を示す図である。 実施の形態４のアンテナ装置を示す図である。 実施の形態４のアンテナ装置を示す図である。 実施の形態４のアンテナ装置を示す図である。 図３３乃至３４に示すアンテナ装置のシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 図３３乃至３４に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。 実施の形態５のアンテナ装置の等価回路図である。 実施の形態６のアンテナ装置のシミュレーションモデルを示す図である。 図４０に示すシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 実施の形態７のアンテナ装置を示す平面図である。 実施の形態７のアンテナ装置の等価回路図である。
以下、本発明のアンテナ装置を適用した実施の形態について説明する。
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１のアンテナ装置１００を示す図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。図１及び図２では、図示するようにＸＹＺ座標系を定義する。
アンテナ装置１００は、グランドプレーン５０、アンテナエレメント１１０、整合回路１５０を含む。以下では、ＸＹ平面視することを平面視と称す。また、説明の便宜上、一例として、Ｚ軸正方向側の面を表面と称し、Ｚ軸負方向側の面を裏面と称す。
アンテナ装置１００は、通信機能を有する電子機器の筐体の内部に収納される。この場合に、アンテナエレメント１１０の一部が電子機器の外表面に表出していてもよい。
グランドプレーン５０は、接地電位に保持される金属層であり、頂点５１、５２、５３、５４を有する矩形状の金属層である。グランドプレーン５０は、接地板又は地板として取り扱うことができるものである。
グランドプレーン５０は、例えば、ＦＲ−４(Flame Retardant type 4)規格の配線基板１０の表面、裏面、又は内層に配置される金属層である。ここでは、一例として、グランドプレーン５０は、配線基板１０の裏面に設けられている。
グランドプレーン５０を有する配線基板１０の表面には、例えば、アンテナ装置１００を含む電子機器の無線モジュール６０が実装され、グランドプレーン５０は、グランド電位層として用いられる。無線モジュール６０は、高周波電源６１の他に、アンプ、フィルタ、送受信機等を含む。
高周波電源６１の電力出力端子は、伝送路６２を介してアンテナエレメント１１０に接続されている。伝送路６２の途中には、整合回路１５０が分岐して接続されている。また、高周波電源６１の接地端子は、配線基板１０を厚さ方向に貫通するビア６３を介して、グランドプレーン５０に接続されている。
図１では、頂点５１と５２の間、頂点５２と５３の間、頂点５３と５４の間、及び、頂点５４と５１の間がそれぞれ直線状の端辺であるグランドプレーン５０を示すが、例えば、アンテナ装置１００を含む電子機器の筐体の内部形状等に合わせて、凹凸が設けられていることによって直線状ではない場合があり得る。なお、以下では、グランドプレーン５０の頂点５１と５２の間の辺を端辺５０Ａと称す。
アンテナエレメント１１０は、配線基板１０の厚さ方向において、配線基板１０の表面のレベルに設けられている。アンテナエレメント１１０は、アンテナ装置１００を含む電子機器の筐体等に固定されている。
アンテナエレメント１１０は、３つの線路１１１、１１２、１１３を有するＴ字型のアンテナエレメントである。線路１１１、１１２、及び１１３は、それぞれ、第１線路、第２線路、及び第３線路の一例である。
線路１１１のＹ軸負方向側の端部には、給電点１１１Ａが設けられている。給電点１１１Ａは、平面視で、Ｙ軸方向において端辺５０Ａと等しい位置にある。
給電点１１１Ａは、伝送路６２に接続されている。給電点１１１Ａは、伝送路６２を介して整合回路１５０と高周波電源６１に接続されている。伝送路６２は、給電点１１１Ａと高周波電源６１との間を接続しており、例えば、マイクロストリップラインのように伝送損失が極めて少ない伝送路である。アンテナエレメント１１０は、給電点１１１Ａにおいて給電される。
線路１１１は、給電点１１１Ａから分岐点１１１ＢまでＹ軸正方向に伸延し、線路１１２と１１３に分岐している。線路１１１は、平面視において、グランドプレーン５０と重複していない。なお、分岐点１１１Ｂは、第１折り曲げ部及び第２折り曲げ部の一例である。
線路１１２は、分岐点１１１Ｂから端部１１２ＡまでＸ軸負方向に伸延しており、線路１１３は、分岐点１１１Ｂから端部１１３ＡまでＸ軸正方向に伸延している。
このようなアンテナエレメント１１０は、給電点１１１Ａから分岐点１１１Ｂを経て端部１１２Ａまで伸延するエレメント１２０と、給電点１１１Ａから分岐点１１１Ｂを経て端部１１３Ａまで伸延するエレメント１３０との２つの放射素子を有する。
エレメント１２０と１３０は、それぞれ、モノポールアンテナとして機能する。エレメント１２０は、第１エレメントの一例であり、エレメント１３０は、第２エレメントの一例である。
整合回路１５０は、伝送路６２から分岐しており、インダクタ１５０Ｌとキャパシタ１５０Ｃが並列に接続されたＬＣ回路である。整合回路１５０は、アンテナエレメント１１０に対して並列に接続されている。
インダクタ１５０Ｌは、一端が伝送路に６２に接続され、他端がビア６４を介してグランドプレーン５０に接続されている。キャパシタ１５０Ｃは、一端が伝送路に６２に接続され、他端がビア６５を介してグランドプレーン５０に接続されている。インダクタ１５０Ｌは、インダクタンスＬを有し、キャパシタ１５０Ｃは、キャパシタンスＣを有する。
図３は、アンテナ装置１００を示す平面図である。図４は、アンテナ装置１００の等価回路図である。図３では、アンテナエレメント１１０の寸法を示すために、アンテナ装置１００を簡略化して示す。
アンテナエレメント１１０は、２つのモノポールアンテナとして機能するエレメント１２０及び１３０を含むため、２つの共振周波数を有する。アンテナ装置１００は、このようなアンテナエレメント１１０を用いて、３つの周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３をそれぞれ含む３つの周波数帯域での通信を可能にする。そのために、エレメント１２０の長さＬ１、エレメント１３０の長さＬ２、及び、整合回路１５０は、次のような条件を満足するように設定される。
なお、一例として、３つの周波数帯域は、周波数ｆ１（８００ＭＨｚ）を含む周波数帯域、周波数ｆ２（１．５ＧＨｚ）を含む周波数帯域、周波数ｆ３（１．７ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）を含む周波数帯域である。周波数ｆ３は、１．７ＧＨｚ〜２ＧＨｚの値を有する。
以下では、周波数ｆ１（８００ＭＨｚ）を含む周波数帯域をｆ１帯域、周波数ｆ２（１．５ＧＨｚ）を含む周波数帯域をｆ２帯域、周波数ｆ３（１．７ＧＨｚ〜２ＧＨｚ）を含む周波数帯域をｆ３帯域と称す。
エレメント１２０は、整合回路１５０によって整合が取られた状態で、ｆ１帯域での通信を可能にする放射素子である。エレメント１２０は、ｆ１帯域よりも高く、ｆ２帯域よりも低い共振周波数ｆαを有するように長さＬ１が設定される。
このため、長さＬ１は、周波数ｆ１における波長（電気長）をλ１とすると、０．１７λ１≦Ｌ１＜０．２５λ１を満たす長さに設定されている。長さＬ１を０．２５λ１未満に設定するのは、エレメント１２０の共振周波数をｆ１帯域よりも高くするためである。
エレメント１３０は、整合回路１５０によって整合が取られた状態で、ｆ２帯域とｆ３帯域での通信を可能にする放射素子である。エレメント１３０は、ｆ２帯域よりも高く、ｆ３帯域よりも低い共振周波数ｆβを有するように長さＬ２が設定される。
このため、長さＬ２は、周波数ｆ２、ｆ３における波長（電気長）をそれぞれλ２、λ３とすると、０．２５λ３＜Ｌ２＜０．２５λ２を満たす長さに設定されている。長さＬ２を０．２５λ３より長く、かつ、０．２５λ２未満に設定するのは、エレメント１３０の共振周波数をｆ２帯域よりも高く、かつ、ｆ３帯域よりも低くするためである。
なお、共振周波数ｆαは、共振周波数ｆβよりも低い。このため、長さＬ１＞長さＬ２である。
また、給電点１１１Ａから折り曲げ部１１１Ｃまでの長さを波長λ１で除算した値は、給電点１１１Ａから折り曲げ部１１１Ｃまでの長さを波長λ２で除算した値以下になるように設定されている。
整合回路１５０については、整合回路１５０のインピーダンスの虚数成分が、ｆ１帯域及びｆ２帯域において正の値をとり、ｆ３帯域において負の値をとるように、インダクタンスＬとキャパシタンスＣが設定される。
図５は、アンテナエレメント１１０のインピーダンスを示すスミスチャートである。
実線で示す軌跡は、整合回路１５０を接続していない状態におけるアンテナエレメント１１０のインピーダンスを示す。
ここで、エレメント１２０の長さＬ１は、エレメント１３０の長さＬ２よりも長いため、エレメント１２０の共振周波数ｆαは、エレメント１３０の共振周波数ｆβよりも低い。また、周波数ｆ１における波長λ１は、周波数ｆ２における波長λ２よりも長い。
また、エレメント１２０の分岐点１１１Ｂから端部１１２Ａまでの区間と、エレメント１３０の分岐点１１１Ｂから端部１１３Ａまでの区間とのグランドプレーン５０からのＹ軸方向の距離は、ともに給電点１１１Ａから分岐点１１１Ｂまでの長さＬ３であり、互いに等しい。
このため、長さＬ３を波長λ１で除算して得る値Ｐ１は、長さＬ３を波長λ２で除算して得る値Ｐ２よりも小さい。値Ｐ１とＰ２は、給電点１１１Ａから分岐点１１１Ｂまでの長さＬ３を波長λ１とλ２で規格化した値である。
すなわち、長さＬ３は、波長λ１、λ２で規格化した値で考えると、エレメント１２０の分岐点１１１Ｂから端部１１２Ａまでの区間からグランドプレーン５０までの距離の方が、エレメント１３０の分岐点１１１Ｂから端部１１３Ａまでの区間からグランドプレーン５０までの距離よりも近いことになる。
このため、エレメント１２０の分岐点１１１Ｂから端部１１２Ａまでの区間の放射抵抗の方が、エレメント１３０の分岐点１１１Ｂから端部１１３Ａまでの区間の放射抵抗よりも小さくなる。
従って、図５に示すスミスチャートでは、整合回路１５０を接続していない状態では、横軸の値が１（５０Ω）よりも小さな領域で軌跡が横軸と交差する２つの点のうち、横軸の値（実数部の値）が小さい方がエレメント１２０の共振周波数ｆαであり、大きい方がエレメント１３０の共振周波数ｆβである。
このため、周波数ｆ１の動作点は、共振周波数ｆαよりも下側に位置し、周波数ｆ２の動作点は、共振周波数ｆβよりも下側に位置し、周波数ｆ３の動作点は、共振周波数ｆβよりも上側に位置することになる。
このようなインピーダンス特性を有するアンテナエレメント１１０に整合回路１５０を接続することにより、図５に矢印で示すように、周波数ｆ１とｆ２を上側に移動させ、周波数ｆ３を下側に移動させることによって、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３におけるリアクタンスを小さくする。
整合回路１５０は、アンテナエレメント１１０に並列に接続されるインダクタ１５０Ｌとキャパシタ１５０Ｃを有する。アンテナエレメント１１０に並列に接続されるインダクタ１５０Ｌのアドミタンスは、−ｊ／ωＬで表され、周波数が低いほど大きく動く。
このため、インダクタンスＬの値を最適化すれば、周波数ｆ１とｆ２を上側に移動させて、周波数ｆ１とｆ２における動作点を横軸に近づけることができる。
また、整合回路１５０のキャパシタンスＣを調整すれば、周波数ｆ３における動作点を下側に移動させて、横軸に近づけることができる。
次に、このような整合回路１５０のインダクタンスＬとキャパシタンスＣの設定の仕方について図６乃至図８を用いて説明する。
図６乃至図８は、スミスチャートを用いてインダクタンスＬとキャパシタンスＣの決め方を説明する図である。以下では、図６乃至図８を用いて、インダクタンスＬとキャパシタンスＣを設定する手法（１）、（２）、（３）について説明する。
アンテナ装置１００は、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を決めるのに、インダクタ１５０Ｌとキャパシタ１５０Ｃという２つの素子を用いる。
手法（１）では、共振周波数ｆα又はｆβのうちの１つと、周波数ｆ１又はｆ２のうちの１つを決めた上で、インダクタンスＬとキャパシタンスＣを設定する。
ここで、周波数ｆ１又はｆ２のうちの１つをｆＬとすると、図６に示すように、周波数ｆＬは、共振周波数ｆβよりもスミスチャートの外側で、かつ、横軸よりも下側に位置することになる。周波数ｆＬは、例えば、８００ＭＨｚ帯に含まれる８３０ＭＨｚ、又は、１．５ＧＨｚ帯に含まれる１．４７５ＧＨｚである。
周波数ｆＬにおけるアンテナエレメント１１０のインピーダンスの実数部をＲＬ、虚数部をＸＬとし、周波数ｆＬにおけるアンテナエレメント１１０のインピーダンスがＲＬ＋ｊＸＬで表されるとすると、インダクタンスＬとキャパシタンスＣは、次式（１）で表すことができる。
Figure 2017130348
 また、手法（２）では、共振周波数ｆα又はｆβのうちの１つと、周波数ｆ３との値を決定した上で、インダクタンスＬとキャパシタンスＣを設定する。
ここで、周波数ｆ３をｆＨとすると、図７に示すように、周波数ｆＨは、共振周波数ｆβよりもスミスチャートの内側で、かつ、横軸よりも上側に位置することになる。周波数ｆＨは、例えば、２ＧＨｚに含まれる２．１７ＧＨｚである。
周波数ｆＨにおけるアンテナエレメント１１０のインピーダンスの実数部をＲＨ、虚数部をＸＨとし、周波数ｆＨにおけるアンテナエレメント１１０のインピーダンスがＲＨ＋ｊＸＨで表されるとすると、インダクタンスＬとキャパシタンスＣは、次式（２）で表すことができる。
Figure 2017130348
 また、手法（３）では、周波数ｆ１又はｆ２のうちの１つと、周波数ｆ３とを決定した上で、インダクタンスＬとキャパシタンスＣを設定する。
ここで、周波数ｆ１又はｆ２のうちの１つをｆＬとし、周波数ｆ３をｆＨとすると、図８に示すように、周波数ｆＬは周波数ｆＨよりもスミスチャートの外側に位置し、かつ、周波数ｆＬは横軸よりも下側に位置し、周波数ｆＨは横軸よりも上側に位置することになる。
周波数ｆＬは、例えば、８００ＭＨｚ帯に含まれる８３０ＭＨｚ、又は、１．５ＧＨｚ帯に含まれる１．４７５ＧＨｚであり、周波数ｆＨは、例えば、２ＧＨｚ帯に含まれる２．１７ＧＨｚである。
周波数ｆＬにおけるアンテナエレメント１１０のインピーダンスの実数部をＲＬ、虚数部をＸＬとし、周波数ｆＬにおけるアンテナエレメント１１０のインピーダンスは、ＲＬ＋ｊＸＬで表されるとする。
また、周波数ｆＨにおけるアンテナエレメント１１０のインピーダンスの実数部をＲＨ、虚数部をＸＨとし、周波数ｆＨにおけるアンテナエレメント１１０のインピーダンスがＲＨ＋ｊＸＨで表されるとすると、インダクタンスＬとキャパシタンスＣは、次式（３）で表すことができる。
Figure 2017130348
 図９は、アンテナ装置１００Ａを示す平面図である。図１０は、アンテナ装置１００Ａの等価回路図である。図９では、アンテナエレメント１１０の寸法を示すために、アンテナ装置１００Ａを簡略化して示す。
アンテナ装置１００Ａは、図３及び図４に示すアンテナ装置１００Ａのアンテナエレメント１１０の線路１１１に素子チップ１１５を直列に挿入した構成を有する。素子チップ１１５は、例えば、キャパシタ、インダクタ、及び、キャパシタとインダクタとの直列回路のうちのいずれか１つである。
素子チップ１１５は、一例として、エレメント１１０の共振周波数よりも周波数ｆ１を低く設定するために用いることができる。素子チップ１１５は、第１インピーダンス素子の一例である。素子チップ１１５は、周波数ｆ１におけるアンテナエレメント１１０のアドミタンスの実数成分の値を２０ミリジーメンスにする、インピーダンスを有する。これにより、周波数ｆ１におけるアンテナエレメント１１０の特性インピーダンスは、５０Ωに設定される。
例えば、素子チップ１１５としてキャパシタを用いれば、エレメント１１０の長さを短縮する効果が得られるため、エレメント１１０の共振周波数をより高い周波数にシフトすることができる。
また、素子チップ１１５としてインダクタを用いれば、エレメント１１０の長さを延長する効果が得られるため、エレメント１１０の共振周波数をより低い周波数にシフトすることができる。
また、素子チップ１１５としてキャパシタとインダクタとの直列回路を用いれば、素子チップ１１５としてキャパシタ及びインダクタのうちのいずれか１つを用いる場合よりも、エレメント１１０の長さをより細かく調整することができる。
従って、周波数ｆ１、周波数ｆ２、周波数ｆ３を設定する際に、素子チップ１１５を用いてもよい。
次に、以上のようにしてインダクタンスＬとキャパシタンスＣを決定する整合回路１５０を含むアンテナ装置１００のＳ１１パラメータとトータル効率をシミュレーションで求める。
図１１及び図１２は、アンテナ装置１００のシミュレーションモデルを示す図である。
線路１１１の給電点１１１Ａから分岐点１１１Ｂまでの長さを５．０ｍｍ、線路１１２と１１３の合計の長さを７０ｍｍ、線路１１２の長さを５１ｍｍ、グランドプレーン５０のサイズを７０ｍｍ（Ｘ軸方向）×１４０ｍｍ（Ｙ軸方向）に設定したシミュレーションモデルを用いた。
なお、グランドプレーン５０には、金属板５５が接続されている。金属板５５は、グランドプレーン５０に実装される電子部品等を想定したシミュレーション用の部材である。
図１３は、図１１及び図１２に示すシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。図１４は、図１１及び図１２に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。
Ｓ１１パラメータは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、及び２ＧＨｚ帯の３帯域で、−４ｄＢ以下の良好な値が得られた。また、トータル効率は、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、及び２ＧＨｚ帯の３帯域で−３ｄＢ以上の良好な値が得られた。
なお、ここでは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、及び２ＧＨｚ帯の３帯域であるが、アンテナエレメント１１０のサイズを変更することにより、帯域を変更することができる。
図１５は、アンテナ装置１００の第１変形例によるシミュレーションモデルを示す図である。
図１５に示すシミュレーションモデルでは、線路１１２と１１３にＹ軸方向の段差が設けられており、線路１１２の方が、線路１１３よりも端辺５０Ａに近い位置にある。線路１１２は、分岐点１１１Ｂ１で線路１１１から分岐して折り曲げられ、線路１１３は、分岐点１１１Ｂ２で線路１１１から折り曲げられている。
分岐点１１１Ｂ１は第１折り曲げ部の一例であり、分岐点１１１Ｂ２は第２折り曲げ部の一例である。これは、第１折り曲げ部の方が、第２折り曲げ部よりも給電点１１１Ａに近い構成である。
線路１１２のグランドプレーン５０の端辺５０Ａからの距離を４．０ｍｍ、線路１１３のグランドプレーン５０の端辺５０Ａからの距離を５．０ｍｍ、線路１１２の長さを４５ｍｍ、線路１１２と１１３の合計の長さを７０ｍｍ、グランドプレーン５０のサイズを７０ｍｍ（Ｘ軸方向）×１４０ｍｍ（Ｙ軸方向）に設定したシミュレーションモデルを用いた。
図１６は、図１５に示すシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。図１７は、図１５に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。
Ｓ１１パラメータは、８００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、及び２ＧＨｚ帯の３帯域で、−４ｄＢ以下の良好な値が得られた。また、トータル効率は、８００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、及び２ＧＨｚ帯の３帯域で−３ｄＢ以上の良好な値が得られた。
なお、ここでは、８００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、及び２ＧＨｚ帯の３帯域であるが、アンテナエレメント１１０のサイズと形状を変更することにより、図１１及び図１２に示すシミュレーションモデルに比べて、帯域を変更することができた。
図１８は、アンテナ装置１００の第２変形例によるシミュレーションモデルを示す図である。
図１８に示すシミュレーションモデルでは、線路１１２と１１３にＹ軸方向の段差が設けられている。段差の関係は、図１５に示すシミュレーションモデルとは逆になっている。
線路１１２は、分岐点１１１Ｂ１で線路１１１から折り曲げられ、線路１１３は、分岐点１１１Ｂ２で線路１１１から分岐して折り曲げられている。
分岐点１１１Ｂ１は第１折り曲げ部の一例であり、分岐点１１１Ｂ２は第２折り曲げ部の一例である。これは、第１折り曲げ部の方が、第２折り曲げ部よりも給電点１１１Ａから遠い構成である。
線路１１２のグランドプレーン５０の端辺５０Ａからの距離を５．０ｍｍ、線路１１３のグランドプレーン５０の端辺５０Ａからの距離を４．０ｍｍ、線路１１２の長さを４５ｍｍ、線路１１２と１１３の合計の長さを７０ｍｍ、グランドプレーン５０のサイズを７０ｍｍ（Ｘ軸方向）×１４０ｍｍ（Ｙ軸方向）に設定したシミュレーションモデルを用いた。
図１９は、図１８に示すシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。図２０は、図１８に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。
Ｓ１１パラメータは、８００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、及び２ＧＨｚ帯の３帯域で、−４ｄＢ以下の良好な値が得られた。また、トータル効率は、８００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、及び２ＧＨｚ帯の３帯域で−３ｄＢ以上の良好な値が得られた。
なお、ここでは、８００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、及び２ＧＨｚ帯の３帯域であるが、アンテナエレメント１１０のサイズと形状を変更することにより、図１１及び図１２に示すシミュレーションモデルに比べて、帯域を変更することができた。
また、図１９及び図２０にそれぞれ示すＳ１１パラメータ及びトータル効率は、図１６及び図１７にそれぞれ示すＳ１１パラメータ及びトータル効率とは少し分布が異なるため、線路１１２と１１３のグランドプレーン５０に対する位置を変えることによって、Ｓ１１パラメータ及びトータル効率を調整できることが確認できた。
以上、実施の形態１によれば、Ｔ字型のアンテナエレメント１１０と、整合回路１５０とを用いることにより、３帯域で通信可能なアンテナ装置１００を提供することができる。アンテナエレメント１１０は、エレメント１２０と１３０がそれぞれ共振周波数ｆαとｆβを有するが、ｆ１帯域及びｆ２帯域で誘導性のインピーダンス特性を示すとともに、ｆ３帯域で容量性のインピーダンス特性を示す整合回路１５０を用いることにより、ｆ１帯域、ｆ２帯域、ｆ３帯域の３つの帯域で通信が可能になる。
このようなアンテナ装置１００は、特に、設置スペースが限られている場合に非常に有効的である。
＜実施の形態２＞
図２１は、実施の形態２のアンテナ装置２００を示す図である。図２１では、図示するようにＸＹＺ座標系を定義する。図２１に示すアンテナ装置２００は、シミュレーションモデルである。
アンテナ装置２００は、グランドプレーン５０、アンテナエレメント１１０、無給電素子２２０、素子チップ２２５、及び金属プレート２３１、２３２、２３３、２３４、及び整合回路２５０を含む。グランドプレーン５０には、金属板５５が接続されている。その他の構成は、他の実施の形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
以下では、ＸＹ平面視することを平面視と称す。また、説明の便宜上、一例として、Ｚ軸正方向側の面を表面と称し、Ｚ軸負方向側の面を裏面と称す。
整合回路２５０は、実施の形態１のアンテナ装置１００の整合回路１５０と同様に、アンテナエレメント１１０に対して並列に接続されるが、図２１では省略する。整合回路２５０については、図２３を用いて後述する。
アンテナ装置２００は、実施の形態１のアンテナ装置１００に、無給電素子２２０と、金属プレート２３１、２３２、２３３、２３４とを追加し、整合回路１５０を整合回路２５０に置き換えた構成を有する。
アンテナ装置２００は、アンテナエレメント１１０と整合回路２５０とによって実現される３つの周波数帯域に、無給電素子２２０の周波数帯域を追加することにより、４つの周波数帯域での通信を可能にするアンテナ装置である。
アンテナ装置２００は、実施の形態１のアンテナ装置１００と同様に、通信機能を有する電子機器の筐体の内部に収納される。この場合に、アンテナエレメント１１０の一部に加えて、金属プレート２３１、２３２、２３３、２３４の一部が電子機器の外表面に表出していてもよい。
無給電素子２２０は、端部２２１、折り曲げ部２２２、及び端部２２３を有するＬ字状の素子である。無給電素子２２０は、端部２２１が素子チップ２２５を介してグランドプレーン５０の頂点５１の近傍に接続され、端部２２３は開放端になっている。
端部２２１のＸ軸方向における位置は、アンテナエレメント１１０の端部１１２Ａと一致しており、無給電素子２２０は、端部２２１からＹ軸正方向に伸延し、折り曲げ部２２２でＸ軸正方向に折り曲げられて、線路１１２に沿って、端部２２３まで伸延している。折り曲げ部２２２と端部２２３との間の区間は、線路１１２と電磁界結合するため、無給電素子２２０は、アンテナエレメント１１０を介して給電される。ここでは、無給電素子２２０が給電点を有さずに、間接的に給電されるため、無給電素子と称す。
無給電素子２２０の端部２２１から折り曲げ部２２２を経て端部２２３までの長さは、周波数ｆ４の波長（電気長）λ４の四半波長以下に設定されている。周波数ｆ４は、一例として、２．６ＧＨｚである。無給電素子２２０は、周波数ｆ４を含む周波数帯域（以下、ｆ４帯域と称す）での通信を実現するために設けられている。
素子チップ２２５は、端部２２１とグランドプレーン５０との間に直列に挿入されている。素子チップ２２５は、第２インピーダンス素子の一例である。素子チップ２２５は、インダクタとキャパシタの直列回路であり、周波数ｆ１ではインピーダンスの虚数成分が負の値をとり、周波数ｆ２及び周波数ｆ３ではインピーダンスの虚数成分が正の値をとる。
このため、素子チップ２２５は、周波数ｆ１では容量性の素子になり、ハイインピーダンスとなる。すなわち、素子チップ２２５は、周波数ｆ１では端部２２１とグランドプレーン５０との間を接続していない状態と等価になり、この状態では無給電素子２２０は、アンテナエレメント１１０から給電されない。周波数ｆ１における素子チップ２２５のインピーダンスは、一例として、２００Ω以上である。無給電素子２２０の長さ（電気長）は、素子チップ２２５によって調整され、周波数ｆ４の波長（電気長）λ４の四半波長になる。
また、素子チップ２２５は、周波数ｆ１では誘導性の素子になり、端部２２１とグランドプレーン５０との間を接続した状態と等価になり、この状態では無給電素子２２０は、アンテナエレメント１１０から給電されて共振する。
金属プレート２３１、２３２は、アンテナ装置２００を含む電子機器の筐体１１に固定されている。筐体１１は、樹脂製であるため、金属プレート２３１、２３２の電位は、浮遊電位である。金属プレート２３１、２３２は、浮遊プレートの一例である。
図２１には、筐体１１のうち、金属プレート２３１、２３２が取り付けられる部分の輪郭を破線で示す。金属プレート２３１、２３２は、平面視でＬ字型であり、Ｚ軸方向の幅は、一例として、アンテナエレメント１１０の幅と略等しい。
金属プレート２３１、２３２は、アンテナエレメント１１０の端部１１２Ａ、１１３Ａとの間にＸ軸方向における所定の間隔を空けるとともに、金属プレート２３３、２３４との間にＹ軸方向における所定の間隔を空けて配置されている。
金属プレート２３１、２３２と、アンテナエレメント１１０の端部１１２Ａ、１１３Ａとの間には、Ｘ軸方向に所定の間隔が設けられている。また、金属プレート２３１、２３２と、金属プレート２３３、２３４との間には、Ｙ軸方向に所定の間隔が設けられている。
また、金属プレート２３３、２３４は、グランドプレーン５０の外縁に固定されている。このため、金属プレート２３３、２３４は、グランド電位に保持される。金属プレート２３３、２３４は、板状の部材であり、Ｚ軸方向の幅は、金属プレート２３１、２３２の幅と等しい。金属プレート２３３、２３４は、グランドプレートの一例である。
金属プレート２３１、２３２と、金属プレート２３３、２３４とは、図２１に示すように、Ｙ軸方向において、所定の間隔を空けて配置されている。
上述のような浮遊電位の金属プレート２３１、２３２と、グランド電位の金属プレート２３３、２３４とを設けているのは、例えば、次のような理由によるものである。ここで、一例として、アンテナエレメント１１０と、金属プレート２３１、２３２と、グランド電位の金属プレート２３３、２３４とが筐体１１の外部に表出していることとする。
このような場合に、電子機器の利用者が筐体１１を手で握ると、アンテナエレメント１１０と金属プレート２３１、２３２とが、利用者の手を介して電気的に接続されるおそれがある。
アンテナエレメント１１０と金属プレート２３１、２３２とが電気的に接続されることによって、アンテナエレメント１１０の放射特性が変化することを抑制するために、アンテナエレメント１１０の両隣に、間隔を空けて金属プレート２３１、２３２を設けるとともに、金属プレート２３１、２３２を浮遊電位にしている。
また、グランド電位の金属プレート２３３、２３４とアンテナエレメント１１０とが電気的に接続されにくくするために、アンテナエレメント１１０と、金属プレート２３３、２３４との間に、浮遊電位の金属プレート２３１、２３２を設けている。
このようなアンテナ装置２００において、Ｓ１１パラメータとトータル効率をシミュレーションで求めるために、各部の寸法を以下のように設定した。
線路１１１の給電点１１１Ａから分岐点１１１Ｂまでの長さを５．０ｍｍ、線路１１２と１１３の合計の長さを６７ｍｍ、線路１１３の長さを２３．５ｍｍ、無給電素子２２０の折り曲げ部２２２と端部２２３との間の長さを１４．５ｍｍに設定した。
また、グランドプレーン５０のサイズを７０ｍｍ（Ｘ軸方向）×１４０ｍｍ（Ｙ軸方向）に設定し、金属プレート２３３と２３４のＸ軸方向における間隔を７４ｍｍに設定して、実施の形態１と同様にシミュレーションを行った。
図２２は、アンテナエレメント１１０のインピーダンスを示すスミスチャートである。
実線で示す軌跡は、整合回路２５０を接続していない状態におけるアンテナエレメント１１０のインピーダンスを示す。
アンテナエレメント１１０の線路１１２の長さが実施の形態１に比べて少し長くなっているため、周波数ｆ１の動作点は、共振周波数ｆαよりも上側に位置している。また、実施の形態１と同様に、周波数ｆ２の動作点は、共振周波数ｆβよりも下側に位置し、周波数ｆ３の動作点は、共振周波数ｆβよりも上側に位置することになる。
このようなインピーダンス特性を有するアンテナエレメント１１０に整合回路２５０を接続することにより、図２２に矢印で示すように、周波数ｆ１とｆ３を下側に移動させ、周波数ｆ３を上側に移動させることによって、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３におけるリアクタンスを小さくする。
整合回路２５０のキャパシタンスＣを調整すれば、周波数ｆ１、ｆ３における動作点を下側に移動させて、横軸に近づけることができる。また、整合回路２５０のインダクタンスＬの値を調整すれば、周波数ｆ２を上側に移動させて、周波数ｆ２における動作点を横軸に近づけることができる。
図２３は、アンテナ装置２００の等価回路図である。整合回路２５０は、直列接続されるインダクタ２５０Ｌ１及びキャパシタ２５０Ｃ１に対して、インダクタ２５０Ｌ２が並列に接続されている。インダクタ２５０Ｌ１、２５０Ｌ２は、それぞれ、インダクタンスＬ１、Ｌ２を有し、キャパシタ２５０Ｃ１は、キャパシタンスＣ１を有する。
図２４は、整合回路２５０のインピーダンスの周波数特性を示す図である。
直列接続されるインダクタ２５０Ｌ１及びキャパシタ２５０Ｃ１に対して、インダクタ２５０Ｌ２が並列に接続した整合回路２５０のインピーダンスＸ（Ω）は、約１０００ＭＨｚ以下の低周波数側で容量性の値を示し、約１０００ＭＨｚから約１５００ＭＨｚの帯域で誘導性の値を示し、約１５００ＭＨｚ以下の高周波数側で容量性の値を示す。
アンテナ装置２００は、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を決めるのに、インダクタ２５０Ｌ１とキャパシタ２５０Ｃ１、２５０Ｃ２という３つの素子を用いる。整合回路２５０のアドミタンスは、次式（４）で表される。
Figure 2017130348
 ここで、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３におけるアンテナエレメント１１０のサセプタンスをＢ１、Ｂ２、Ｂ３とする。
アンテナエレメント１１０と、整合回路２５０とのインピーダンス整合が取れていれば、虚数部がゼロになるため、次式（５）、（６）、（７）が成立する。
Figure 2017130348
Figure 2017130348
Figure 2017130348
 これらの式は解析的に解くことができるため、式（５）と（６）より、次式（８）を得て、さらに式（９）のように変形できる。
Figure 2017130348
Figure 2017130348
 ここで、次式（１０）のように、Ｌ１Ｃ１をα１とおくと、式（９）は式（１１）のように変形できる。
Figure 2017130348
Figure 2017130348
 式（５）と（７）より、次式（１２）を得る。
Figure 2017130348
 式（１１）と（１２）の両辺を割ると、式（１３）を得る。
Figure 2017130348
 式（１３）から次式（１４）を得る。
Figure 2017130348
 ここで、式（１２）を変形すると、次式（１５）を得る。
Figure 2017130348
 式（１５）に式（１４）を代入すると、α１が求まる。また、式（１０）を次式１６）のように変形し、式（１６）に式（１４）と（１５）を代入すると、Ｌ１が求まる。
Figure 2017130348
 Ｌ１を用いて式（１）を変形すると、次式（１７）のようにＣ２が求まる。
Figure 2017130348
 以上のようにして、インダクタ２５０Ｌ１、２５０Ｌ２のインダクタンスＬ１、Ｌ２と、キャパシタ２５０Ｃ１のキャパシタンスＣ１を求めることができる。
図２５は、図２１に示すアンテナ装置２００のシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。図２６は、図２１に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。
Ｓ１１パラメータは、８００ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯、及び２．６ＧＨｚ帯の３帯域で、−４ｄＢ以下の良好な値が得られ、１．５ＧＨｚ帯で、約−３ｄＢ程度の比較的良好な値が得られた。
トータル効率は、８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯で約−４ｄＢの比較的良好な値が得られ、２ＧＨｚ帯と２．６ＧＨｚ帯の３帯域で−３ｄＢ以上の良好な値が得られた。
以上、実施の形態２によれば、Ｔ字型のアンテナエレメント１１０と、無給電素子２２０と、整合回路２５０とを用いることにより、４帯域で通信可能なアンテナ装置２００を提供することができる。
アンテナエレメント１１０は、エレメント１２０と１３０がそれぞれ共振周波数ｆαとｆβを有するが、ｆ１帯域及びｆ３帯域で容量性のインピーダンス特性を示すとともに、ｆ２帯域で誘導性のインピーダンス特性を示す整合回路２５０を用いることにより、ｆ１帯域、ｆ２帯域、ｆ３帯域の３つの帯域で通信が可能になる。
また、無給電素子２２０は、アンテナエレメント１１０による３つのｆ１、ｆ２、ｆ３の帯域とは別のｆ４帯域（２．６ＧＨｚ帯）での通信が可能である。
このようなアンテナ装置２００は、特に、設置スペースが限られている場合に非常に有効的である。
なお、実施の形態２では、周波数ｆ１は、エレメント１２０の共振周波数ｆαよりも高い。これは、実施の形態１における周波数ｆ１と共振周波数ｆαとの関係とは逆である。このような場合に、実施の形態１の素子チップ１１５と同様の素子チップを給電点１１１Ａと分岐点１１１Ｂとの間に設けてもよい。
実施の形態２では、周波数ｆ１がエレメント１２０の共振周波数ｆαよりも高くなればよいため、素子チップとしてインダクタを用いてエレメント１１０の長さを増大する効果が得られるようにすればよい。
図２７は、実施の形態２の変形例のアンテナ装置２００Ａを示す図である。
アンテナ装置２００Ａは、図２１に示すアンテナ装置２００の金属プレート２３２、２３３の代わりに、金属プレート２３２Ａ、２３３Ａを設けたものである。金属プレート２３２Ａ、２３３Ａは、Ｙ軸正方向側の端部が、Ｙ軸正方向側に行くに従って、Ｚ軸方向の幅がテーパ状に狭くなっている。
金属プレート２３２Ａ、２３３ＡのＹ軸正方向側の端部をテーパ状にするのは、利用者が金属プレート２３２Ａ、２３３Ａの外側に触れながら電子機器を手で持った場合でも、アンテナエレメント１１０と金属プレート２３３Ａ、２３４Ａとが電気的に接続されにくくするためである。
なお、以上では、無給電素子２２０がアンテナエレメント１１０の線路１１２側に設けられている形態について説明したが、無給電素子２２０は、アンテナエレメント１１０の線路１１３側に設けられていてもよい。
＜実施の形態３＞
図２８及び図２９は、実施の形態３のアンテナ装置３００を示す図である。図２８及び図２９では、図示するようにＸＹＺ座標系を定義する。図２８及び図２９に示すアンテナ装置３００は、シミュレーションモデルである。
アンテナ装置３００は、グランドプレーン５０、アンテナエレメント３１０、無給電素子２２０、及び金属プレート３３１、３３２、３３３、３３４を含む。また、アンテナ装置３００は、実施の形態１の整合回路１５０と同様の整合回路を含むが、図２８及び図２９では省略する。その他の構成は、他の実施の形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
以下では、ＸＹ平面視することを平面視と称す。また、説明の便宜上、一例として、Ｚ軸正方向側の面を表面と称し、Ｚ軸負方向側の面を裏面と称す。
アンテナ装置３００は、実施の形態１のアンテナ装置１００のアンテナエレメント１１０をアンテナエレメント３１０に置き換え、無給電素子２２０と、金属プレート３３１、３３２、３３３、３３４とを追加した構成を有する。無給電素子２２０は、実施の形態２の無給電素子２２０と同様である。無給電素子２２０は、アンテナエレメント３１０を介して給電される。
グランドプレーン５０には、金属板５５と、ＵＳＢ(Universal Serial Bus)コネクタカバー３４０とが設けられている。金属板５５は、グランドプレーン５０に実装される電子部品等を想定したシミュレーション用の部材である。ＵＳＢコネクタカバー３４０については後述する。
アンテナ装置３００は、アンテナエレメント３１０と整合回路とによって実現される３つの周波数帯域に、無給電素子２２０の周波数帯域を追加することにより、４つの周波数帯域での通信を可能にするアンテナ装置である。
アンテナ装置３００は、実施の形態１のアンテナ装置１００と同様に、通信機能を有する電子機器の筐体の内部に収納される。この場合に、アンテナエレメント３１０の一部に加えて、金属プレート３３１、３３２、３３３、３３４の一部が電子機器の外表面に表出していてもよい。
アンテナエレメント３１０は、３つの線路３１１、３１２、３１３を有するＴ字型のアンテナエレメントである。
線路３１１のＹ軸負方向側の端部には、給電点３１１Ａが設けられている。給電点３１１Ａは、平面視で、Ｙ軸方向において端辺５０Ａと等しい位置にある。線路３１１のＸ軸方向の幅は、実施の形態１の線路１１１よりも広い。
給電点３１１Ａは、実施の形態１の給電点１１１Ａと同様に、伝送路を介して整合回路と高周波電源に接続されている。
線路３１１は、給電点３１１Ａから分岐点３１１ＢまでＹ軸正方向に伸延し、線路３１２と３１３に分岐している。線路３１１は、平面視において、グランドプレーン５０と重複していない。
線路３１２は、分岐点３１１Ｂから端部３１２ＡまでＸ軸負方向に伸延しており、ＵＳＢコネクタカバー３４０を避けるために切り欠き部３１２Ｂが設けられている。線路３１３は、分岐点３１１Ｂから端部３１３ＡまでＸ軸正方向に伸延している。
このようなアンテナエレメント３１０は、給電点３１１Ａから分岐点３１１Ｂを経て端部３１２Ａまで伸延するエレメント３２０と、給電点３１１Ａから分岐点３１１Ｂを経て端部３１３Ａまで伸延するエレメント３３０との２つの放射素子を有する。
エレメント３２０と３３０は、それぞれ、モノポールアンテナとして機能する。エレメント３２０は、第１エレメントの一例であり、エレメント３３０は、第２エレメントの一例である。
なお、アンテナエレメント３１０の給電点３１１Ａと分岐点３１１Ｂとの間に、実施の形態１の素子チップ１１５を設けてもよい。
金属プレート３３１、３３２は、アンテナ装置３００を含む電子機器の筐体に固定されており、浮遊電位に保持されている。金属プレート３３１、３３２は、平面視でＬ字型であり、Ｚ軸方向の幅は、一例として、アンテナエレメント３１０の幅と略等しい。金属プレート３３１、３３２は、実施の形態２の金属プレート２３１、２３２に比べて、Ｙ軸方向の長さが長い。金属プレート３３１、３３２は、浮遊プレートの一例である。
金属プレート３３１、３３２は、アンテナエレメント３１０の端部１１２Ａ、１１３Ａとの間にＸ軸方向における所定の間隔を空けるとともに、金属プレート３３３、３３４との間にＹ軸方向における所定の間隔を空けて配置されている。
金属プレート３３１、３３２と、アンテナエレメント３１０の端部１１２Ａ、１１３Ａとの間には、Ｘ軸方向に所定の間隔が設けられている。また、金属プレート３３１、３３２と、金属プレート３３３、３３４との間には、Ｙ軸方向に所定の間隔が設けられている。
また、金属プレート３３３、３３４は、金属板５５に取り付けられてグランド電位に保持されている。金属プレート３３３、３３４は、板状の部材であり、Ｚ軸方向の幅は、金属プレート３３１、３３２の幅と等しい。金属プレート３３３、３３４は、グランドプレートの一例である。
金属プレート３３１、３３２と、金属プレート３３３、３３４とは、図２８に示すように、Ｙ軸方向において、所定の間隔を空けて配置されている。金属プレート３３１、３３２を浮遊電位に保持し、金属プレート３３３、３３４をグランド電位に保持するのは、実施の形態２の金属プレート２３１、２３２、２３３、２３４と同様である。
ＵＳＢコネクタカバー３４０は、グランドプレーン５０のＹ軸正方向側の端部のＸ軸方向における中央に配置されている。
ＵＳＢコネクタカバー３４０は、メス型のＵＳＢコネクタの金属カバーであり、Ｙ軸正方向側の端部３４０Ａは、アンテナ装置３００を含む電子部品の外表面に表出してもよい。ＵＳＢコネクタカバー３４０を有するＵＳＢコネクタの相手側の雄型のＵＳＢコネクタは、Ｙ軸正方向側からＹ軸負方向側に向けて、ＵＳＢコネクタカバー３４０の内部に差し込まれる。
ＵＳＢコネクタカバー３４０のＹ軸正方向側の端部３４０Ａは、線路３１２の切り欠き部３１２Ｂの近傍に位置している。ＵＳＢコネクタカバー３４０は、アンテナエレメント３１０には接していない。
このようなアンテナ装置３００において、トータル効率をシミュレーションで求めるために、各部の寸法を以下のように設定した。
線路３１１の給電点３１１Ａから分岐点３１１Ｂまでの長さを４．０ｍｍ、線路３１３の長さをＬｆｍｍ、無給電素子２２０の折り曲げ部２２２と端部２２３との間の長さを１０ｍｍに設定した。
線路３１３の長さＬｆを調整して、実施の形態１と同様にシミュレーションを行ったところ、図３０に示すようなトータル効率の周波数特性を得た。
図３０は、図２８に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。
トータル効率は、８００ＭＨｚ帯（ｆ１帯域）、１．５ＧＨｚ帯（ｆ２帯域）、２ＧＨｚ帯（ｆ３帯域）、及び２．６ＧＨｚ帯（ｆ４帯域）の４帯域で、−３ｄＢ以上の良好な値が得られた。なお、ｆ１帯域とｆ２帯域の間で直線状になっている区間は、実際には直線で示すレベルよりも低いため、計測していない区間である。
以上、実施の形態３によれば、Ｔ字型のアンテナエレメント３１０と、無給電素子２２０と、整合回路とを用いることにより、４帯域で通信可能なアンテナ装置３００を提供することができる。
アンテナエレメント３１０は、エレメント３２０と３３０がそれぞれ共振周波数ｆαとｆβを有するが、ｆ１帯域及びｆ３帯域で容量性のインピーダンス特性を示すとともに、ｆ２帯域で誘導性のインピーダンス特性を示す整合回路２５０を用いることにより、ｆ１帯域、ｆ２帯域、ｆ３帯域の３つの帯域で通信が可能になる。
また、無給電素子２２０は、アンテナエレメント３１０による３つのｆ１、ｆ２、ｆ３の帯域とは別のｆ４帯域（２．６ＧＨｚ帯）での通信が可能である。
このようなアンテナ装置３００は、特に、設置スペースが限られている場合に非常に有効的である。
また、ＵＳＢコネクタカバー３４０をグランドプレーン５０と接続し、サイズを最適化したところ、ＵＳＢコネクタカバー３４０を無給電素子として機能させることができた。このため、無給電素子２２０の代わりに、２．６ＧＨｚ帯の放射素子として、ＵＳＢコネクタカバー３４０を用いてもよいし、５番目の周波数帯で通信する放射素子として、ＵＳＢコネクタカバー３４０を設けてもよい。
なお、アンテナエレメント３１０を次のように変形してもよい。
図３１及び図３２は、実施の形態３の変形例のアンテナ装置３００Ａ及び３００Ｂを示す図である。
図３１に示すアンテナ装置３００Ａは、図２９に示すアンテナ装置３００のアンテナエレメント３１０の代わりに、アンテナエレメント３１０Ａを含む。アンテナエレメント３１０Ａは、図２９に示すアンテナエレメント３１０の線路３１１の代わりに、線路３１５を有する。
線路３１５は、給電部３１５Ａからテーパ状にＸ軸方向の幅を拡げながらＹ軸正方向に分岐部３１５Ｂまで伸延している。線路３１５のテーパ形状は、Ｘ軸方向において対称ではなく、Ｘ軸正方向側よりもＸ軸負方向側の方により幅広く拡がっている。分岐部３１５Ｂは、第１折り曲げ部及び第２折り曲げ部の一例である。
電流は線路３１５の辺（エッジ）に沿って流れるため、テーパ状の線路３１５を用いることにより、エレメント３２０と３３０の長さを調整することができる。
図３２に示すアンテナ装置３００Ｂは、図２９に示すアンテナ装置３００のアンテナエレメント３１０の代わりに、アンテナエレメント３１０Ｂを含む。アンテナエレメント３１０Ｂは、図２９に示すアンテナエレメント３１０の線路３１１の代わりに、線路３１６を有する。
線路３１６は、給電部３１６Ａから二手に分岐するとともに、テーパ状にＸ軸方向の幅を拡げながらＹ軸正方向に分岐部３１６Ｂ１及び３１６Ｂ２まで伸延している。線路３１６の形状は、図３１に示す線路３１５のＸ軸方向に中央部をテーパ状に（逆三角形状に）切り欠くことによって線路３１６を二手に分離した構成を有する。線路３１６は、給電点３１６Ａから、分岐部３１６Ｂ１と３１６Ｂ２に向かって分岐している。
電流は線路３１６の辺（エッジ）に沿って流れるため、テーパ状の線路３１５を用いることにより、エレメント３２０と３３０の長さを調整することができる。
なお、以上では、実施の形態１のアンテナ装置１００のアンテナエレメント１１０をアンテナエレメント３１０に置き換え、無給電素子２２０と、金属プレート３３１、３３２、３３３、３３４とを追加した構成を有するアンテナ装置３００について説明した。
しかしながら、実施の形態２のアンテナ装置２００のアンテナエレメント１１０をアンテナエレメント３１０に置き換え、無給電素子２２０と、金属プレート３３１、３３２、３３３、３３４とを追加してもよい。
＜実施の形態４＞
図３３乃至図３６は、実施の形態４のアンテナ装置４００を示す図である。図３３乃至図３６では、図示するようにＸＹＺ座標系を定義する。図３３乃至図３６に示すアンテナ装置４００は、シミュレーションモデルである。
アンテナ装置４００は、グランドプレーン５０、アンテナエレメント４１０、及び金属プレート３３１、３３２、３３３、３３４を含む。また、アンテナ装置４００は、実施の形態１の整合回路１５０と同様の整合回路を含むが、図３３乃至図３６では省略する。その他の構成は、他の実施の形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
以下では、ＸＹ平面視することを平面視と称す。また、説明の便宜上、一例として、Ｚ軸正方向側の面を表面と称し、Ｚ軸負方向側の面を裏面と称す。
アンテナ装置４００は、実施の形態１のアンテナ装置１００のアンテナエレメント１１０をアンテナエレメント４１０に置き換え、金属プレート３３１、３３２、３３３、３３４を追加した構成を有する。
グランドプレーン５０には、金属板５５と、ＵＳＢコネクタカバー３４０とが設けられている。金属板５５及びＵＳＢコネクタカバー３４０は、図２８に示す金属板５５及びＵＳＢコネクタカバー３４０と同様である。
アンテナ装置４００は、アンテナエレメント４１０と整合回路とによって実現される３つの周波数帯域での通信を可能にするアンテナ装置である。
アンテナ装置４００は、実施の形態１のアンテナ装置１００と同様に、通信機能を有する電子機器の筐体の内部に収納される。この場合に、アンテナエレメント４１０の一部に加えて、金属プレート３３１、３３２、３３３、３３４の一部が電子機器の外表面に表出していてもよい。
アンテナエレメント４１０は、３つの線路４１１、４１２、４１３を有するＴ字型のアンテナエレメントに、線路４１４と素子チップ４１６を追加した構成を有する。線路４１２、４１３の構成は、実施の形態１のアンテナエレメント１１０の線路１１２、１１３と同様である。また、線路４１１の構成は、実施の形態３の線路３１１と同様である。
線路４１１のＹ軸負方向側の端部には、給電点４１１Ａが設けられている。給電点４１１Ａは、平面視で、Ｙ軸方向において端辺５０Ａと等しい位置にある。
給電点４１１Ａは、実施の形態１の給電点１１１Ａと同様に、伝送路を介して整合回路と高周波電源に接続されている。
線路４１１は、給電点４１１Ａから分岐点４１１ＢまでＹ軸正方向に伸延し、線路４１２と４１３に分岐している。線路４１１は、平面視において、グランドプレーン５０と重複していない。
線路４１２は、分岐点４１１Ｂから端部４１２ＡまでＸ軸負方向に伸延しており、ＵＳＢコネクタカバー３４０を避けるために切り欠き部４１２Ｂが設けられている。線路４１３は、分岐点４１１Ｂから端部４１３ＡまでＸ軸正方向に伸延している。
線路４１４は、分岐点４１１Ｂと端部４１２Ａとの間において、線路４１２とグランドプレーン５０との間を接続するように設けられている。線路４１４の端部４１４Ａは、グランドプレーン５０に接続され、端部４１４Ｂは、線路４１２に接続されている。
線路４１４の端部４１２Ａと端部４１４Ｂの間には、素子チップ４１６が直列に挿入されている。
素子チップ４１６は、例えば、キャパシタとインダクタとの並列回路を含むチップである。素子チップ４１６は、周波数ｆ１でオープン（ハイインピーダンス）になり、周波数ｆ２と周波数ｆ３で導通することにより、線路４１１、４１２、及び４１４と、グランドプレーン５０とのループを実現する回路素子である。
このようなアンテナエレメント４１０は、給電点４１１Ａから分岐点４１１Ｂを経て端部４１２Ａまで伸延するエレメント４２０と、給電点４１１Ａから分岐点４１１Ｂを経て端部４１３Ａまで伸延するエレメント４３０との２つの放射素子を有する。
素子チップ４１６は、周波数ｆ１でオープン（ハイインピーダンス）になるため、エレメント４２０は、モノポールアンテナとして機能する。また、素子チップ４１６は、周波数ｆ２と周波数ｆ３で導通して線路４１１、４１２、及び４１４と、グランドプレーン５０とのループを実現するため、周波数ｆ２と周波数ｆ３における放射特性を、より良好なものにする。
なお、アンテナエレメント４１０の給電点４１１Ａと分岐点４１１Ｂとの間に、実施の形態１の素子チップ１１５を設けてもよい。
金属プレート３３１、３３２、３３３、３３４は、実施の形態３の金属プレート３３１、３３２、３３３、３３４（図２８参照）と同様である。図３３では、グランドプレーン５０のＹ負軸方向側の端部まで示すため、金属プレート３３３、３３４は、図２８よりも長く示されている。このため、図２８に示す金属プレート３３３、３３４は、実際には、図３３に示すように、グランドプレーン５０のＹ負軸方向側の端部まで伸延していてもよい。
このようなアンテナ装置４００において、Ｓ１１パラメータとトータル効率をシミュレーションで求めた。
図３７は、図３３乃至３４に示すアンテナ装置４００のシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。図３８は、図３３乃至３４に示すシミュレーションモデルで得たトータル効率の周波数特性を示す図である。
Ｓ１１パラメータは、８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯の２帯域で、−４ｄＢ以下の良好な値が得られ、２ＧＨｚ帯で、−３ｄＢ以下の比較的良好な値が得られた。また、トータル効率は、８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯の２帯域で−３ｄＢ以上の良好な値が得られ、２ＧＨｚ帯で−３ｄＢに近い良好な値が得られた。
以上、実施の形態４によれば、ループを有するＴ字型のアンテナエレメント４１０と整合回路とを用いることにより、３帯域で通信可能なアンテナ装置４００を提供することができる。
アンテナエレメント４１０は、エレメント４２０と４３０がそれぞれ共振周波数ｆαとｆβを有するが、ｆ１帯域及びｆ３帯域で容量性のインピーダンス特性を示すとともに、ｆ２帯域で誘導性のインピーダンス特性を示す整合回路を用いることにより、ｆ１帯域、ｆ２帯域、ｆ３帯域の３つの帯域で通信が可能になる。
また、素子チップ４１６は、周波数ｆ１でオープン（ハイインピーダンス）になり、周波数ｆ２と周波数ｆ３で導通して線路４１１、４１２、及び４１４と、グランドプレーン５０とのループを実現するため、ｆ２帯域、ｆ３帯域における放射特性がより良好なものになる。
このようなアンテナ装置４００は、特に、設置スペースが限られている場合に非常に有効的である。
＜実施の形態５＞
図３９は、実施の形態５のアンテナ装置５００の等価回路図である。アンテナ装置５００は、アンテナエレメント１１０、整合回路５５０、及びグランドプレーン５０（図１参照）を含む。
整合回路５５０は、直列接続されるインダクタ５５０Ｌ１及びキャパシタ５５０Ｃに対して、インダクタ５５０Ｌ２が並列に接続されている。インダクタ５５０Ｌ１、５５０Ｌ２は、それぞれ、インダクタンスＬ１、Ｌ２を有し、キャパシタ５５０Ｃは、キャパシタンスＣを有する。その他の構成は、他の実施の形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
実施の形態５のアンテナ装置５００では、アンテナエレメント１１０に対して、ｆ１帯域及びｆ２帯域で容量性のインピーダンス特性を示すとともに、ｆ３帯域で誘導性のインピーダンス特性を示す整合回路５５０を用いて、３つのｆ１帯域、ｆ２帯域、及びｆ３帯域での通信を実現する。
アンテナ装置５００は、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３を決めるのに、インダクタ５５０Ｌ１、キャパシタ５５０Ｃ、５５０Ｌ２という３つの素子を用いる。インダクタ５５０Ｌ１及びキャパシタ５５０Ｃの整合回路５５０のアドミタンスＹ１は、次式（１８）で表される。
Figure 2017130348
 インダクタ５５０Ｌ２のアドミタンスＹ２は、次式（１９）で表される。
Figure 2017130348
 このため、整合回路５５０のアドミタンスＹは、次式（２０）で表される。
Figure 2017130348
 ここで、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３におけるアンテナエレメント１１０のサセプタンスをＢ１、Ｂ２、Ｂ３とする。
周波数ｆ１での角周波数をω１とすると、周波数ｆ１での整合条件は、次式（２１）が成立することである。
Figure 2017130348
 式（２１）は次式（２２）に変形できる。
Figure 2017130348
 式（２２）は次式（２３）に変形できる。
Figure 2017130348
 周波数ｆ２、ｆ３での角周波数をω２、ω３とすると、周波数ｆ２、ｆ３での整合条件は、次式（２４）、（２５）が成立することである。
Figure 2017130348
Figure 2017130348
 ここで、式（２３）、（２４）、（２５）を線形連立方程式に変換するために、次式（２６）のように、α、β、γを定義する。
Figure 2017130348
 α、β、γを式（２３）、（２４）、（２５）に代入すると、次式（２７）、（２８）、（２９）が得られる。
Figure 2017130348
Figure 2017130348
Figure 2017130348
 式（２７）、（２８）、（２９）は、α、β、γについての線形連立方程式であるため、式（２７）と（２８）からαを消去すると、次式（３０）、（３１）、（３２）が得られる。
Figure 2017130348
Figure 2017130348
Figure 2017130348
 式（２７）と（２９）からαを消去すると、次式（３３）、（３４）、（３５）が得られる。
Figure 2017130348
Figure 2017130348
Figure 2017130348
 式（３０）、（３１）、（３２）、（３３）、（３４）、（３５）からβとγを求めるために、次式（３６）、（３７）のようにａ１、ｂ１、ａ２、ｂ２をおく。
Figure 2017130348
Figure 2017130348
 式（３６）、（３７）を式（３０）、（３１）、（３２）、（３３）、（３４）、（３５）に代入すると、次式（３８）、（３９）が得られる。
Figure 2017130348
Figure 2017130348
 βは、式（３８）、（３９）から次式（４０）のように求まる。
Figure 2017130348
 （式２６）のＬ２を変形すると、次式（４１）になる。
Figure 2017130348
 式（３８）、（３９）からβを消去すると、次式（４２）で表されるようにγが求まる。
Figure 2017130348
 式（４０）と（４２）を式（４）に代入すると、ＣとＬ１は次式（４３）、（４４）のように求まる。
Figure 2017130348
Figure 2017130348
 以上のようにして、インダクタ５５０Ｌ１、５５０Ｌ２のインダクタンスＬ１、Ｌ２と、キャパシタ５５０ＣのキャパシタンスＣを求めることができる。
整合回路５５０は、インダクタ５５０Ｌ１、キャパシタ５５０Ｃ、インダクタ５５０Ｌ２の３つの素子を含むため、実施の形態１の整合回路１５０よりも、インピーダンス調整と周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３の設定との自由度がより増えることになる。
アンテナ装置５００は、アンテナエレメント１１０に、整合回路５５０を接続することにより、３帯域で通信が可能である。
このようなアンテナ装置５００は、特に、設置スペースが限られている場合に非常に有効的である。
＜実施の形態６＞
図４０は、実施の形態６のアンテナ装置６００のシミュレーションモデルを示す図である。アンテナ装置６００は、図１２に示すアンテナ装置１００と同様の構成を有する。
線路１１１の給電点１１１Ａから分岐点１１１Ｂまでの長さを５．０ｍｍ、線路１１２と１１３の合計の長さを７５ｍｍ、グランドプレーン５０のサイズを７０ｍｍ（Ｘ軸方向）×１３０ｍｍ（Ｙ軸方向）に設定したシミュレーションモデルを用いた。
また、アンテナ装置６００の全体を、比誘電率が２．０で、８０ｍｍ（Ｘ軸方向）×１５０ｍｍ（Ｙ軸方向）×８ｍｍ（Ｚ軸方向）の誘電体で覆った。なお、アンテナエレメント１１０及びグランドプレーン５０の厚さは０．１ｍｍ、導電率は５×１０６Ｓ／ｍに設定した。
図４１は、図４０に示すシミュレーションモデルで得たＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。
Ｓ１１パラメータは、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、及び２ＧＨｚ帯の４帯域で、−４ｄＢ以下の良好な値が得られた。
アンテナ装置６００は、アンテナエレメント１１０に、実施の形態１の整合回路１５０を接続することにより、４帯域で通信が可能である。
このようなアンテナ装置６００は、特に、設置スペースが限られている場合に非常に有効的である。
＜実施の形態７＞
図４２は、実施の形態７のアンテナ装置７００を示す平面図である。図４３は、実施の形態７のアンテナ装置７００の等価回路図である。
アンテナ装置７００は、グランドプレーン５０、アンテナエレメント７１０、及び整合回路７５０を含む。アンテナ装置７００は、実施の形態１の整合回路１５０の代わりに、平面視でグランドプレーン５０とは重ならない位置に配置される整合回路７５０を含む構成を有する。その他の構成は、他の実施の形態と同様であり、同様の構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。
以下では、ＸＹ平面視することを平面視と称す。また、説明の便宜上、一例として、Ｚ軸正方向側の面を表面と称し、Ｚ軸負方向側の面を裏面と称す。
アンテナ装置７００は、通信機能を有する電子機器の筐体の内部に収納される。この場合に、アンテナエレメント７１０の一部が電子機器の外表面に表出していてもよい。
高周波電源６１の電力出力端子は、伝送路７６２を介してアンテナエレメント７１０に接続されている。伝送路７６２は、高周波電源６１とアンテナエレメント７１０の給電点７１１Ａとの間を接続する線路であり、対応点７６２Ａを有する。対応点７６２Ａは、平面視で、Ｙ軸方向において端辺５０Ａと等しい位置にある。伝送路７６２は、例えば、マイクロストリップラインのように伝送損失が極めて少ない伝送路である。
アンテナエレメント７１０は、３つの線路７１１、７１２、７１３を有するＴ字型のアンテナエレメントである。
線路７１１は、給電点７１１Ａと折り曲げ部７１１Ｂを有する。線路７１１は、給電点７１１Ａと折り曲げ部７１１Ｂを両端とする線路である。
給電点７１１Ａには、整合回路７５０が接続されている。アンテナエレメント７１０は、給電点７１１Ａにおいて給電される。
線路７１１は、給電点７１１Ａから分岐点７１１ＢまでＹ軸正方向に伸延し、線路７１２と７１３に分岐している。線路７１１は、平面視において、グランドプレーン５０と重複していない。
線路７１２は、分岐点７１１Ｂから端部７１２ＡまでＸ軸負方向に伸延しており、線路７１３は、分岐点７１１Ｂから端部７１３ＡまでＸ軸正方向に伸延している。
このようなアンテナエレメント７１０は、給電点７１１Ａから分岐点７１１Ｂを経て端部７１２Ａまで伸延するエレメント７２０と、給電点７１１Ａから分岐点７１１Ｂを経て端部７１３Ａまで伸延するエレメント７３０との２つの放射素子を有する。
エレメント７２０と７３０は、それぞれ、モノポールアンテナとして機能する。エレメント７２０は、第１エレメントの一例であり、エレメント７３０は、第２エレメントの一例である。
整合回路７５０は、平面視においてグランドプレーン５０と重ならない位置に設けられており、インダクタ７５０Ｌとキャパシタ７５０Ｃが並列に接続されたＬＣ回路である。整合回路７５０は、アンテナエレメント７１０に対して並列に接続されている。インダクタ７５０Ｌとキャパシタ７５０Ｃの一端は、グランドプレーン５０に接続されている。このため、インダクタ７５０Ｌとキャパシタ７５０Ｃの一端に接地されている記号を記す。
エレメント７２０の長さＬ１は、給電点７１１Ａから端部７１２Ａまでの長さである。エレメント７３０の長さＬ２は、給電点７１１Ａから端部７１３Ａまでの長さである。
エレメント７２０の分岐点７１１Ｂから端部７１２Ａまでの区間と、エレメント７３０の分岐点７１１Ｂから端部７１３Ａまでの区間とのグランドプレーン５０からのＹ軸方向の距離は、ともに対応点７６２Ａから分岐点１１１Ｂまでの長さＬ３であり、互いに等しい。長さＬ３は、実施の形態１の長さＬ３と等しい。
長さＬ３を波長λ１で除算して得る値Ｐ１は、長さＬ３を波長λ２で除算して得る値Ｐ２よりも小さい。値Ｐ１とＰ２は、対応点７６２Ａから分岐点７１１Ｂまでの長さＬ３を波長λ１とλ２で規格化した値である。これは、実施の形態１と同様である。
このようなアンテナ装置７００は、実施の形態１のアンテナ装置１００と同様の放射特性を有する。
以上、実施の形態７によれば、Ｔ字型のアンテナエレメント７１０と、整合回路７５０とを用いることにより、３帯域で通信可能なアンテナ装置７００を提供することができる。アンテナ装置７００は、整合回路７５０がグランドプレーン５０と平面視で重ならない位置にあることが異なるが、放射特性は、実施の形態１のアンテナ装置１００と同様である。
このようなアンテナ装置７００は、特に、設置スペースが限られている場合に非常に有効的である。
なお、実施の形態１の変形例のアンテナ装置１００Ａと、実施の形態２乃至６のアンテナ装置２００、２００Ａ、３００、３００Ａ、４００、５００、６００に整合回路７５０を適用してもよい。
以上、本発明の例示的な実施の形態のアンテナ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
１００、１００Ａ アンテナ装置
１０ 配線基板
５０ グランドプレーン
５０Ａ 端辺
６０ 無線モジュール
６１ 高周波電源
１１０ アンテナエレメント
１１１、１１２、１１３ 線路
１１１Ａ 給電点
１１１Ｂ 分岐点
１１５ 素子チップ
１２０、１３０ エレメント
１５０ 整合回路
２００、２００Ａ アンテナ装置
２２０ 無給電素子
２３１、２３２、２３２Ａ、２３３、２３３Ａ、２３４ 金属プレート
２５０ 整合回路
３００、３００Ａ アンテナ装置
３１０、３１０Ａ アンテナエレメント
３１１Ａ 給電点
３１１Ｂ 分岐点
３３１、３３２、３３３、３３４ 金属プレート
３１０ アンテナエレメント
３１１、３１２、３１３ 線路
３１５ 線路
３１５Ａ 給電部
３１５Ｂ 分岐部
３１６ 線路
３１６Ａ 給電部
３１６Ｂ１、３１６Ｂ２ 分岐部
３４０ ＵＳＢコネクタカバー
４００ アンテナ装置
４１０ アンテナエレメント
４１１、４１２、４１３ 線路
４１１Ａ 給電点
４１１Ｂ 分岐点
４１４ 線路
４１６ 素子チップ
５００ アンテナ装置
５５０ 整合回路
６００ アンテナ装置
７００ アンテナ装置
７１０ アンテナエレメント
７１１、７１２、７１３ 線路
７１１Ａ 給電点
７１１Ｂ 折り曲げ部
７２０、７３０ エレメント
７５０ 整合回路

Claims (15)

  1. 端辺を有するグランドプレーンと、
    交流電源に接続される整合回路と、
    前記整合回路に接続される給電点から前記端辺から離れる方向に伸延する第１線路と、前記第１線路から第１折り曲げ部で折り曲げられ、第１端部まで伸延する第２線路と、前記第１線路から第２折り曲げ部で前記第２線路とは反対方向に折り曲げられ、第２端部まで伸延する第３線路とを有し、前記第１線路の前記給電点から前記第１折り曲げ部を経て前記第２線路の前記第１端部までの区間が第１エレメントを構築し、前記給電点から前記第２折り曲げ部を経て前記第３線路の前記第２端部までの区間が第２エレメントを構築する、Ｔ字型のアンテナエレメントと
    を含み、
    前記第１エレメントの第１長さは、前記第２エレメントの第２長さよりも長く、
    前記第１長さは、第１周波数の第１波長の電気長の四半波長未満であり、
    前記第２長さは、前記第１周波数よりも高い第２周波数の第２波長の電気長の四半波長よりも短く、前記第２周波数よりも高い第３周波数の第３波長の電気長の四半波長よりも長く、
    前記第１エレメントは、前記第１周波数よりも高く、前記第２周波数よりも低い共振周波数を有し、
    前記第２エレメントは、前記第２周波数よりも高く、前記第３周波数よりも低い共振周波数を有し、
    前記給電点から前記第１折り曲げ部までの長さを前記第１波長の電気長で除算した第１値は、前記給電点から前記第２折り曲げ部までの長さを前記第２波長の電気長で除算した第２値以下であり、
    前記整合回路のインピーダンスの虚数成分は、前記第１周波数及び前記第２周波数において正の値をとり、前記第３周波数において負の値をとる、アンテナ装置。
  2. 端辺を有するグランドプレーンと、
    交流電源に接続される整合回路と、
    前記整合回路に接続される給電点から前記端辺から離れる方向に伸延する第１線路と、前記第１線路から第１折り曲げ部で折り曲げられ、第１端部まで伸延する第２線路と、前記第１線路から第２折り曲げ部で前記第２線路とは反対方向に折り曲げられ、第２端部まで伸延する第３線路とを有し、前記第１線路の前記給電点から前記第１折り曲げ部を経て前記第２線路の前記第１端部までの区間が第１エレメントを構築し、前記第１線路の前記給電点から前記第２折り曲げ部を経て前記第３線路の前記第２端部までの区間が第２エレメントを構築する、Ｔ字型のアンテナエレメントと
    を含み、
    前記第１エレメントの第１長さは、前記第２エレメントの第２長さよりも長く、
    前記第１長さは、第１周波数の第１波長の電気長の四半波長よりも長く、
    前記第２長さは、前記第１周波数よりも高い第２周波数の第２波長の電気長の四半波長よりも短く、前記第２周波数よりも高い第３周波数の第３波長の電気長の四半波長よりも長く、
    前記第１エレメントは、前記第１周波数よりも低い共振周波数を有し、
    前記第２エレメントは、前記第２周波数よりも高く、前記第３周波数よりも低い共振周波数を有し、
    前記給電点から前記第１折り曲げ部までの長さを前記第１波長の電気長で除算した第１値は、前記給電点から前記第２折り曲げ部までの長さを前記第２波長の電気長で除算した第２値以下であり、
    前記整合回路のインピーダンスの虚数成分は、前記第１周波数及び前記第３周波数において負の値をとり、前記第２周波数において正の値をとる、アンテナ装置。
  3. 端辺を有するグランドプレーンと、
    交流電源に接続される一端と、平面視で前記端辺から突出する他端とを有する伝送路と、
    前記他端に接続される整合回路と、
    前記伝送路の前記他端に接続される給電点から前記端辺から離れる方向に伸延する第１線路と、前記第１線路から第１折り曲げ部で折り曲げられ、第１端部まで伸延する第２線路と、前記第１線路から第２折り曲げ部で前記第２線路とは反対方向に折り曲げられ、第２端部まで伸延する第３線路とを有し、前記給電点から前記第１折り曲げ部を経て前記第２線路の前記第１端部までの区間が第１エレメントを構築し、前記給電点から前記第２折り曲げ部を経て前記第３線路の前記第２端部までの区間が第２エレメントを構築する、Ｔ字型のアンテナエレメントと
    を含み、
    前記第１エレメントの第１長さは、前記第２エレメントの第２長さよりも長く、
    前記第１長さは、第１周波数の第１波長の電気長の四半波長未満であり、
    前記第２長さは、前記第１周波数よりも高い第２周波数の第２波長の電気長の四半波長よりも短く、前記第２周波数よりも高い第３周波数の第３波長の電気長の四半波長よりも長く、
    前記第１エレメントは、前記第１周波数よりも高く、前記第２周波数よりも低い共振周波数を有し、
    前記第２エレメントは、前記第２周波数よりも高く、前記第３周波数よりも低い共振周波数を有し、
    前記給電点から前記第１折り曲げ部までの長さを前記第１波長の電気長で除算した第１値は、前記給電点から前記第２折り曲げ部までの長さを前記第２波長の電気長で除算した第２値以下であり、
    前記整合回路のインピーダンスの虚数成分は、前記第１周波数及び前記第２周波数において正の値をとり、前記第３周波数において負の値をとる、アンテナ装置。
  4. 端辺を有するグランドプレーンと、
    交流電源に接続される一端と、平面視で前記端辺から突出する他端とを有する伝送路と、
    前記他端に接続される整合回路と、
    前記整合回路に接続される給電点から前記端辺から離れる方向に伸延する第１線路と、前記第１線路から第１折り曲げ部で折り曲げられ、第１端部まで伸延する第２線路と、前記第１線路から第２折り曲げ部で前記第２線路とは反対方向に折り曲げられ、第２端部まで伸延する第３線路とを有し、前記第１線路の前記給電点から前記第１折り曲げ部を経て前記第２線路の前記第１端部までの区間が第１エレメントを構築し、前記第１線路の前記給電点から前記第２折り曲げ部を経て前記第３線路の前記第２端部までの区間が第２エレメントを構築する、Ｔ字型のアンテナエレメントと
    を含み、
    前記第１エレメントの第１長さは、前記第２エレメントの第２長さよりも長く、
    前記第１長さは、第１周波数の第１波長の電気長の四半波長よりも長く、
    前記第２長さは、前記第１周波数よりも高い第２周波数の第２波長の電気長の四半波長よりも短く、前記第２周波数よりも高い第３周波数の第３波長の電気長の四半波長よりも長く、
    前記第１エレメントは、前記第１周波数よりも低い共振周波数を有し、
    前記第２エレメントは、前記第２周波数よりも高く、前記第３周波数よりも低い共振周波数を有し、
    前記給電点から前記第１折り曲げ部までの長さを前記第１波長の電気長で除算した第１値は、前記給電点から前記第２折り曲げ部までの長さを前記第２波長の電気長で除算した第２値以下であり、
    前記整合回路のインピーダンスの虚数成分は、前記第１周波数及び前記第３周波数において負の値をとり、前記第２周波数において正の値をとる、アンテナ装置。
  5. 前記第１周波数は８００ＭＨｚ帯であり、前記第２周波数は１．５ＧＨｚ帯であり、前記第３周波数は１．７ＧＨｚ〜２ＧＨｚ帯である、請求項１乃至４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  6. 前記給電点と、前記第１折り曲げ部又は前記第２折り曲げ部との間に設けられ、前記第１エレメントの前記共振周波数と、前記第１周波数との関係を規定する第１インピーダンス素子をさらに含む、請求項１乃至５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  7. 前記第１インピーダンス素子は、前記第１周波数における前記アンテナエレメントのアドミタンスの実数成分の値を２０ミリジーメンスにする、インピーダンスを有する、請求項６記載のアンテナ装置。
  8. 前記グランドプレーンに接続され、前記第１エレメント又は前記第２エレメントと結合する無給電素子をさらに含む、請求項１乃至７のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  9. 前記無給電素子は、前記グランドプレーンに接続される接続端と、前記接続端よりも前記給電点側に設けられる開放端とを有し、
    前記接続端において前記無給電素子と前記グランドプレーンとの間に直列に挿入され、前記第１周波数ではインピーダンスの虚数成分が負の値をとり、前記第２周波数及び前記第３周波数では前記インピーダンスの虚数成分が正の値をとる、第２インピーダンス素子をさらに含む、請求項８記載のアンテナ装置。
  10. 前記無給電素子は、コネクタの金属フレームである、請求項９記載のアンテナ装置。
  11. 前記第１端部又は前記第２端部の近傍から、平面視で前記グランドプレーンの前記端辺に隣接する辺に沿って伸延する浮遊プレートと、
    前記浮遊プレートから離間して前記隣接する辺に沿って伸延し、前記グランドプレーンに接続されるグランドプレートと
    をさらに含む、請求項１乃至１０のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  12. 前記浮遊プレートの前記第１端部又は前記第２端部に近い側の端部は、当該端部の先端に向かって幅細くなるテーパ状である、請求項１１記載のアンテナ装置。
  13. 前記給電点及び前記第１折り曲げ部の間と、前記給電点及び前記第２折り曲げ部の間とは、平面視で、前記給電点から前記第１折り曲げ部及び前記第２折り曲げ部に向かって幅広くなる幅広部を構築する、請求項１乃至１２のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  14. 前記幅広部は、平面視で幅方向の中間にスロットを有し、平面視でＶ字型である、請求項１３記載のアンテナ装置。
  15. 前記第１端部と前記第１折り曲げ部との間の点と、前記端辺との間に直列に挿入され、前記第１周波数においてハイインピーダンスになり、前記第２周波数及び前記第３周波数において導通する、可変インピーダンス素子をさらに含み、
    前記第１エレメントと、前記可変インピーダンス素子と、前記端辺とによって構築されるループ回路には、前記第２周波数及び前記第３周波数においてループ電流が流れる、請求項１乃至１４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
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