JPWO2017141600A1 - アンテナ装置及び電子機器 - Google Patents

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Abstract

アンテナ装置（１００）は、板状の誘電体基板（１）と、誘電体基板（１）上に設けられたアンテナ素子（２）と、誘電体基板（１）上に設けられたスタブ素子（３）とを備えている。誘電体基板（１）は、誘電体基板（１）の長手方向に沿って延在する第１エッジと、誘電体基板（１）の長手方向に沿って延在し、第１エッジに対向する第２エッジとを有する。アンテナ素子（２）は、誘電体基板（１）の長手方向に沿って設けられ、アンテナ素子（２）は、給電点（Ｐ１）を有する第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。スタブ素子（３）は、アンテナ素子２の第１端部を含むアンテナ素子（２）の所定長さの区間と、誘電体基板（１）の第１エッジとの間において、誘電体基板（１）の長手方向に沿って設けられ、スタブ素子（３）は、基準電位に接続された第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。

Description

本開示は、携帯型の無線通信装置として動作する電子機器のためのアンテナ装置に関する。本開示は、そのようなアンテナ装置を備えた電子機器に関する。
携帯型の無線通信装置として動作する電子機器のためのアンテナ装置として、例えば、特許文献１〜３のアンテナ装置がある。
特許第４７９２１７３号公報 特許第５３０１６０８号公報 特開２０１４−１１６８８３号公報
本開示の一態様に係るアンテナ装置は、板状の誘電体基板と、誘電体基板上に設けられたアンテナ素子と、誘電体基板上に設けられたスタブ素子とを備えている。誘電体基板は、誘電体基板の長手方向に沿って延在する第１エッジと、誘電体基板の長手方向に沿って延在し、第１エッジに対向する第２エッジとを有する。アンテナ素子は、誘電体基板の長手方向に沿って設けられ、アンテナ素子は、給電点を有する第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。スタブ素子は、アンテナ素子の第１端部を含むアンテナ素子の所定長さの区間と、誘電体基板の第１エッジとの間において、誘電体基板の長手方向に沿って設けられ、スタブ素子は、基準電位に接続された第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。
図１は、実施形態１に係る電子機器の構成を示す斜視図である。 図２は、図１の電子機器の側面図である。 図３は、図１のアンテナ装置１００の構成を示す平面図である。 図４は、図３のアンテナ装置１００の近傍の磁界強度を示すグラフである。 図５は、第１の比較例に係るアンテナ装置２００の近傍の磁界強度を示すグラフである。 図６は、第２の実施形態に係るアンテナ装置１００Ａの構成を示す平面図である。 図７は、図６のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を概略的に示すグラフである。 図８は、図６のアンテナ装置１００Ａの近傍の磁界強度を示すグラフである。 図９は、第２の比較例に係るアンテナ装置２００Ａの近傍の磁界強度を示すグラフである。 図１０は、第３の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｂの構成を示す平面図である。 図１１は、図１０のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を概略的に示すグラフである。 図１２は、第４の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｃの構成を示す平面図である。 図１３は、第５の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｄの表面の構成を示す平面図である。 図１４は、図１３のアンテナ装置１００Ｄの裏面の構成を示す平面図である。 図１５は、第６の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｅの構成を示す平面図である。 図１６は、図１５のアンテナ装置１００Ｅの裏面の構成を示す平面図である。
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
各実施形態の説明において、図面に示すＸＹＺ座標を参照する。
各図面において、同じ符号を有する構成要素は、形状又は寸法等の細部が異なっていても、実質的に同様の機能を有する。
［１．実施形態１］
以下、図１〜図５を参照して、実施形態１に係るアンテナ装置及び電子機器について説明する。
［１−１．構成］
図１は、実施形態１に係る電子機器の構成を示す斜視図である。図２は、図１の電子機器の側面図である。図１の電子機器は、外側筐体２１及び金属シャーシ２２を含む筐体と、少なくとも１つ（図１の例では２つ）のアンテナ装置１００−１，１００−２とを備えている。図１の電子機器は、タッチパネル式のディスプレイ装置２３を備えるタブレット型の電子機器である。
外側筐体２１は誘電体にてなり、電子機器の各構成要素を内部に収容する。金属シャーシ２２は導体にてなり、外側筐体２１の内側に設けられる。本明細書では、外側筐体２１を「外側筐体部分」ともいい、金属シャーシ２２を「内側筐体部分」ともいう。電子機器の外側筐体２１は、互いに対向する第１面及び第２面を有する。電子機器は、外側筐体２１の第１面に設けられたディスプレイ装置２３を備えている。以下、外側筐体２１の第１面（図１の＋Ｚ側の面）を「前面」といい、外側筐体２１の第２面（図１の−Ｚ側の面）を「後面」という。
アンテナ装置１００−１，１００−２は、高周波信号源１１−１，１１−２にそれぞれ接続されている。
以下、図１のアンテナ装置１００−１，１００−２を、総称して「アンテナ装置１００」という。また、図１の高周波信号源１１−１，１１−２を、総称して「高周波信号源１１」という。
図３は、図１のアンテナ装置１００の構成を示す平面図である。アンテナ装置１００は、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、スタブ素子３、及び接地導体Ｇ１とを備えている。誘電体基板１は、図３のＹ軸に沿った方向に長手方向を有する。誘電体基板１は、誘電体基板１の長手方向に沿って延在する第１エッジ（図３の＋Ｘ側のエッジ）と、誘電体基板１の長手方向に沿って延在し、第１エッジに対向する第２エッジ（図３の−Ｘ側のエッジ）とを有する。アンテナ素子２は、誘電体基板１の長手方向に沿って設けられている。アンテナ素子２は、給電点Ｐ１を有する第１端部（図３の−Ｙ側の端部）と、開放端を有する第２端部（図３の＋Ｙ側の端部）とを有する。アンテナ素子２の第１端部に対向するように接地導体Ｇ１が設けられている。接地導体Ｇ１は、金属シャーシ２２に電気的に接続されている。給電点Ｐ１と、接地導体Ｇ１上の接続点Ｐ２とは、例えば同軸ケーブルである給電線を介して高周波信号源１１に接続されている。このとき、給電線の内部導体はアンテナ素子２の給電点Ｐ１に接続され、給電線の外部導体は接続点Ｐ２に接続され、アンテナ装置１００は給電線を介して不平衡給電される。スタブ素子３は、アンテナ素子２の第１端部を含むアンテナ素子２の所定長さの区間（すなわち、給電点Ｐ１の近傍の区間）と、誘電体基板１の第１エッジとの間において、誘電体基板１の長手方向に沿って設けられている。スタブ素子３は、接地導体Ｇ１に接続された（すなわち基準電位に接続された）第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。
スタブ素子３は、その電気長が、アンテナ装置の動作波長の１／４未満であり、かつ、アンテナ素子２の電気長よりも短くなるように構成される。アンテナ素子２及びスタブ素子３は、アンテナ装置１００がアンテナ素子２の共振周波数において動作するとき、アンテナ素子２及びスタブ素子３によって挟まれた領域の周囲にループ状に高周波電流（図３の点線の電流）が流れるように配置される。
アンテナ装置１００は、誘電体基板１の第１エッジが外側筐体２１に対向し、誘電体基板１の第２エッジが金属シャーシ２２に対向するように配置されている。
また、図２に示すように、誘電体基板１は筐体の後面よりも前面に近接して配置されてもよい。また、誘電体基板１は、ディスプレイ装置２３の表示面と実質的に同一面上に配置されてもよい。
［１−２．動作］
次に、図３のアンテナ装置１００における比吸収率（specific absorption rate：ＳＡＲ）の低減について説明する。
携帯型の無線通信装置として動作する電子機器は人体の近傍で使用されるので、アンテナからの放射電力の一部は人体に吸収される。ＳＡＲは、この吸収量の指標の１つであり、導電率σ、比重ρ、及び磁界強度Ｅを用いて、次式（１）のように表される。
ＳＡＲ＝σ／（２ρ）×｜Ｅ｜２ （１）
図４は、図３のアンテナ装置１００の近傍の磁界強度を示すグラフである。図５は、第１の比較例に係るアンテナ装置２００の近傍の磁界強度を示すグラフである。図５のアンテナ装置２００は、図３のアンテナ装置１００からスタブ素子３を除去した構成を有する。図５のアンテナ装置２００は、図３のアンテナ装置１００と同様に、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、及び接地導体Ｇ１とを備えている。図５のアンテナ装置２００は、図３のアンテナ装置１００と同様に、外側筐体２１及び金属シャーシ２２を含む筐体内に設けられている。図４及び図５のグラフにおいて、色の濃淡は磁界強度の強弱を表す。式（１）によれば、磁界強度の強弱はＳＡＲ値の大小に対応する。
図４及び図５によれば、図３のアンテナ装置１００は、スタブ素子３を備えたことにより、アンテナ素子２及びスタブ素子３によって挟まれた領域の周囲にループ状に高周波電流が流れ、この領域の磁界強度が高くなる。しかしながら、この結果、アンテナ装置１００よりも＋Ｘ側における磁界強度（すなわち放射電力）を、距離に応じて急激に低下させることができる。磁界強度を低下させることで、アンテナ装置１００の＋Ｘ側、特に外側筐体２１の外側において、ＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
また、誘電体基板１を筐体の後面よりも前面に近接して配置することによっても、ＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。電子機器がディスプレイ装置２３を備えている場合、電子機器は使用時にその後面からユーザの手などにより保持されると考えられる。従って、電子機器の前面よりも後面においてＳＡＲを増大しにくくする必要性が高い。ただし、磁界強度Ｅは距離に反比例するので、式（１）によれば、アンテナを人体から遠ざけることによりＳＡＲを小さくすることができる。図１の電子機器では、誘電体基板１を筐体の後面よりも前面に近接して配置することにより、電子機器の後面においてＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。特に、誘電体基板１をディスプレイ装置２３の表示面と実質的に同一面上に配置することにより、電子機器の後面においてＳＡＲの増大を生じにくくする効果が最大になる。
［１−３．効果等］
実施形態１のアンテナ装置１００は、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２と、誘電体基板１上に設けられたスタブ素子３とを備えている。誘電体基板１は、誘電体基板１の長手方向に沿って延在する第１エッジと、誘電体基板１の長手方向に沿って延在し、第１エッジに対向する第２エッジとを有する。アンテナ素子２は、誘電体基板１の長手方向に沿って設けられ、アンテナ素子２は、給電点Ｐ１を有する第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。スタブ素子３は、アンテナ素子２の第１端部を含むアンテナ素子２の所定長さの区間と、誘電体基板１の第１エッジとの間において、誘電体基板１の長手方向に沿って設けられ、スタブ素子３は、基準電位に接続された第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。
実施形態１のアンテナ装置１００において、スタブ素子３は、その電気長が、アンテナ装置の動作波長の１／４未満であり、かつ、アンテナ素子２の電気長よりも短くなるように構成されていてもよい。アンテナ素子２及びスタブ素子３は、アンテナ装置１００がアンテナ素子２の共振周波数において動作するとき、アンテナ素子２及びスタブ素子３によって挟まれた領域の周囲にループ状に高周波電流が流れるように配置されていてもよい。
実施形態１のアンテナ装置によれば、タブレット型の電子機器においてディスプレイ装置の周囲にアンテナ装置を搭載する場合、電子機器の側方においてＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
実施形態１の電子機器は、筐体と、少なくとも１つのアンテナ装置１００とを備えている。筐体は、誘電体にてなる外側筐体部分と、外側筐体部分の内側に設けられ、導体にてなる内側筐体部分とを備えている。少なくとも１つのアンテナ装置１００のそれぞれは、誘電体基板１の第１エッジが外側筐体部分に対向し、誘電体基板１の第２エッジが内側筐体部分に対向するように配置されている。
実施形態１の電子機器において、筐体は、互いに対向する第１面及び第２面を有し、電子機器は、筐体の第１面に設けられたディスプレイ装置２３をさらに備えていてもよい。誘電体基板１は筐体の第２面よりも第１面に近接して配置されていてもよい。
実施形態１の電子機器において、誘電体基板１は、ディスプレイ装置２３の表示面と実質的に同一面上に配置されていてもよい。
実施形態１の電子機器によれば、電子機器の側方においてＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。実施形態１の電子機器によれば、誘電体基板１は筐体の第２面よりも第１面に近接して配置することにより、電子機器の後面においてＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
［２．実施形態２］
以下、図６〜図９を参照して、実施形態２に係る電子機器について説明する。
［２−１．構成］
図６は、第２の実施形態に係るアンテナ装置１００Ａの構成を示す平面図である。アンテナ装置１００Ａは、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、スタブ素子３、接地素子４、及び接地導体Ｇ１，Ｇ２とを備えている。アンテナ装置１００Ａは、実質的に、図３のアンテナ装置１００の構成要素に加えて、接地素子４及び接地導体Ｇ２をさらに備えている。
接地導体Ｇ２は、アンテナ素子２の第２端部（開放端）に対向するように設けられている。接地導体Ｇ２は、金属シャーシ２２に電気的に接続されている。
接地素子４は、接地された「無給電素子」である。接地素子４は、接地導体Ｇ１に接続された（すなわち基準電位に接続された）第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。接地素子４の第２端部を含む接地素子４の所定長さの区間は、アンテナ素子２の第２端部（開放端）に対向し、アンテナ素子２の第２端部と電磁的に結合するように設けられている。接地素子４は、接地素子４の第１端部が接地素子４の第２端部よりも給電点Ｐ１から遠隔するように、アンテナ素子２に対して配置されている。
接地素子４は、アンテナ素子２の動作周波数帯内の周波数において、又はアンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する周波数帯内の周波数において共振するように構成されている。
［２−２．動作］
図７は、図６のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を概略的に示すグラフである。ＳＡＲは、導体上で高周波電流が集中する部分の近傍において高くなる。特に、周波数が高くなるほど波長が短くなるので、導体上で電流が狭い領域に集中し、その近傍のＳＡＲも高くなる。一般に、無線ＬＡＮで使用されるような高周波帯域（例えば５ＧＨｚ帯）では局所的な電力集中が発生しやすく、ＳＡＲの低減が困難である。このため、アンテナ装置１００Ａにおいて、接地素子４は、アンテナ素子２の動作周波数帯内における高い周波数で共振するように、又は、アンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する高い周波数帯における周波数で共振するように構成される。
アンテナ素子２が接地素子４の共振周波数で励振されるとき、高周波電流は、給電点Ｐ１からアンテナ素子２に流れ、次いで、アンテナ素子２及び接地素子４の間の電磁的結合により、接地素子４まで流れる。接地素子４に流れた高周波電流は、接地導体Ｇ２及び金属シャーシ２２まで流れる。前述のように、接地素子４は、その一端が給電点Ｐ１から遠隔するようにアンテナ素子２に対して配置されている。従って、給電点Ｐ１から遠隔した接地素子４の端部まで高周波電流が流れることにより、高周波電流が分布する範囲は、接地素子４が存在しない場合と比較して広くなる。高周波電流が接地素子４、接地導体Ｇ２、及び金属シャーシ２２まで流れることにより、アンテナ素子２への電流の集中が緩和され、実施形態１のアンテナ装置１００の場合よりもＳＡＲの増大が抑えられる。
図８は、図６のアンテナ装置１００Ａの近傍の磁界強度を示すグラフである。図９は、第２の比較例に係るアンテナ装置２００Ａの近傍の磁界強度を示すグラフである。図９のアンテナ装置２００Ａは、図６のアンテナ装置１００Ａから接地素子４を除去した構成を有する。図８のアンテナ装置２００Ａは、図６のアンテナ装置１００Ａと同様に、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、スタブ素子３、及び接地導体Ｇ１，Ｇ２とを備えている。図８のアンテナ装置２００Ａは、図６のアンテナ装置１００Ａと同様に、外側筐体２１及び金属シャーシ２２を含む筐体内に設けられている。
図８及び図９によれば、図６のアンテナ装置１００Ａは、接地素子４を備えたことにより、アンテナ素子２への電流の集中を緩和し、ＳＡＲの増大を抑える。アンテナ装置１００Ａは、アンテナ装置１００Ａの全体の放射電力を維持しながら、ＳＡＲの増大を抑えることができる。
［２−３．効果等］
実施形態２のアンテナ装置１００Ａは、誘電体基板１上に設けられた接地素子４をさらに備えている。接地素子４は、基準電位に接続された第１端部と、開放端を有する第２端部とを有し、接地素子４の第２端部を含む接地素子４の所定長さの区間は、アンテナ素子２の第２端部に対向するように設けられている。接地素子４は、アンテナ素子２の動作周波数帯内の周波数において、又はアンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する周波数帯内の周波数において共振するように構成されている。
実施形態２のアンテナ装置１００Ａによれば、高い周波数で動作するときであってもＳＡＲの増大が抑えられる。特に、タブレット型の電子機器においてディスプレイ装置の周囲にアンテナ装置を搭載する場合、電子機器の側方においてＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
実施形態２のアンテナ装置１００Ａによれば、接地素子４自体を共振させ、放射に寄与させることで、アンテナ装置１００Ａを広帯域化することもできる。
［３．実施形態３］
以下、図１０〜図１１を参照して、実施形態３に係る電子機器について説明する。
［３−１．構成］
図１０は、第３の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｂの構成を示す平面図である。アンテナ装置１００Ｂは、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、スタブ素子３、寄生素子５、及び接地導体Ｇ１とを備えている。アンテナ装置１００Ｂは、実質的に、図３のアンテナ装置１００の構成要素に加えて、寄生素子５をさらに備えている。
寄生素子５は、接地されていない「無給電素子」である。寄生素子５の少なくとも一部は、アンテナ素子２の第２端部（開放端）に対向し、アンテナ素子２の第２端部と電磁的に結合するように設けられている。寄生素子５は、誘電体基板１上において、Ｕ字形に屈曲したパターン形状に形成され、寄生素子５の両端部は、寄生素子５の中央部よりもアンテナ素子２の第２端部に近接するように設けられてもよい。寄生素子５は、他の導体（接地導体Ｇ１及び金属シャーシ２２など）と電気的に接続されない。
寄生素子５は、アンテナ素子２の動作周波数帯内の周波数において、又はアンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する周波数帯内の周波数において共振するように構成されている。
［３−２．動作］
図１１は、図１０のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を概略的に示すグラフである。アンテナ装置１００Ｂにおいて、寄生素子５は、アンテナ素子２の動作周波数帯内における高い周波数で共振するように、又は、アンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する高い周波数帯における周波数で共振するように構成される。
アンテナ素子２が寄生素子５の共振周波数で励振されるとき、高周波電流は、給電点Ｐ１からアンテナ素子２に流れ、次いで、アンテナ素子２及び寄生素子５の間の電磁的結合により、寄生素子５まで流れる。給電点Ｐ１から遠隔した寄生素子５の端部まで高周波電流が流れることにより、高周波電流が分布する範囲は、寄生素子５が存在しない場合と比較して広くなる。高周波電流が寄生素子５まで流れることにより、アンテナ素子２への電流の集中が緩和され、実施形態１のアンテナ装置１００の場合よりもＳＡＲの増大が抑えられる。アンテナ装置１００Ｂは、アンテナ装置１００Ｂの全体の放射電力を維持しながら、ＳＡＲの増大を抑えることができる。
［３−３．効果等］
実施形態３のアンテナ装置１００Ｂは、誘電体基板１上に設けられた寄生素子５をさらに備えている。寄生素子５の少なくとも一部は、アンテナ素子２の第２端部に対向するように設けられている。寄生素子５は他の導体と電気的に接続されない。寄生素子５は、アンテナ素子２の動作周波数帯内の周波数において、又はアンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する周波数帯内の周波数において共振するように構成されている。
実施形態３のアンテナ装置１００Ｂにおいて、寄生素子５は、誘電体基板１上において、Ｕ字形に屈曲したストリップ形状に形成されてもよい。このとき、寄生素子５の両端部は、寄生素子５の中央部よりもアンテナ素子２の第２端部に近接するように設けられる。
実施形態３のアンテナ装置１００Ｂによれば、高い周波数で動作するときであってもＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。特に、タブレット型の電子機器においてディスプレイ装置の周囲にアンテナ装置を搭載する場合、電子機器の側方においてＳＡＲの増大を抑えることができる。
実施形態３のアンテナ装置１００Ｂによれば、寄生素子５をＵ字形に屈曲することで、アンテナ素子２との電磁的結合を強くすることができる。この結果、アンテナ素子２及び寄生素子５の間で、高周波電流が流れやすくなり、電流が分散する。
実施形態３のアンテナ装置１００Ｂによれば、寄生素子５自体を共振させ、放射に寄与させることで、アンテナ装置１００Ｂを広帯域化することもできる。
［４．実施形態４］
以下、図１２を参照して、実施形態４に係る電子機器について説明する。
［４−１．構成］
図１２は、第４の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｃの構成を示す平面図である。アンテナ装置１００Ｃは、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、スタブ素子３、短絡導体６、及び接地導体Ｇ１とを備えている。アンテナ装置１００Ｃは、実質的に、図３のアンテナ装置１００の構成要素に加えて、短絡導体６をさらに備えている。
アンテナ素子２は、誘電体基板１の第２エッジ（図１２の−Ｘ側のエッジ）の側において短絡導体６を介して接地導体Ｇ１に接続されている（すなわち基準電位に接続されている）。これにより、アンテナ装置１００Ｃは逆Ｆ型アンテナとして動作するように構成されている。一般に、逆Ｆ型アンテナでは、短絡導体に電流が集中しやすく、これにより、ＳＡＲを増大させるおそれがある。しかしながら、アンテナ装置１００Ｃでは、短絡導体６をアンテナ素子２及び金属シャーシ２２の間に設けたことにより、アンテナ装置１００の＋Ｘ側、特に外側筐体２１の外側において、ＳＡＲを低減することができる。
［４−２．効果等］
実施形態４のアンテナ装置１００Ｃにおいて、アンテナ素子２は、誘電体基板１の第２エッジの側において短絡導体６を介して基準電位に接続され、これにより、アンテナ装置１００は逆Ｆ型アンテナとして動作するように構成されている。
実施形態４のアンテナ装置１００Ｃによれば、逆Ｆ型アンテナとして動作するように構成されていてもＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。特に、タブレット型の電子機器においてディスプレイ装置の周囲にアンテナ装置を搭載する場合、電子機器の側方においてＳＡＲを低減することができる。
［５．実施形態５］
以下、図１３〜図１４を参照して、実施形態５に係る電子機器について説明する。
［５−１．構成］
図１３は、第５の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｄの表面の構成を示す平面図である。図１４は、図１３のアンテナ装置１００Ｄの裏面の構成を示す平面図である。アンテナ装置１００Ｄは、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたスタブ素子３、接地素子４、アンテナ素子部分７，８、ビア導体９、及び接地導体Ｇ１〜Ｇ４とを備えている。アンテナ装置１００Ｄは、実質的に、図６のアンテナ装置１００Ａのアンテナ素子２に代えてアンテナ素子部分７，８及びビア導体９を備え、さらに、接地導体Ｇ３、Ｇ４を備えている。図１４では、誘電体基板１の裏面に形成されたアンテナ素子部分８及び接地導体Ｇ３，Ｇ４を点線で示す。
誘電体基板１は、互いに対向する第１面（表面）及び第２面（裏面）を有する。アンテナ装置１００Ｄのアンテナ素子は、誘電体基板１の表面に設けられ、第１共振周波数を有するアンテナ素子部分７と、誘電体基板１の裏面に設けられ、第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有するアンテナ素子部分８とを含む。アンテナ素子部分７及びアンテナ素子部分８は、誘電体基板１を貫通するビア導体９によって互いに接続されている。アンテナ装置１００Ｄは、給電点Ｐ１を介して、アンテナ素子部分７を第１共振周波数で励振し、アンテナ素子部分８を第２共振周波数で励振することで、２つの周波数帯で動作する。
［５−２．効果等］
実施形態５のアンテナ装置１００Ｄにおいて、誘電体基板１は、互いに対向する第１面及び第２面を有する。アンテナ装置１００Ｄのアンテナ素子は、誘電体基板１の第１面に設けられ、第１共振周波数を有するアンテナ素子部分７と、誘電体基板１の第２面に設けられ、第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有するアンテナ素子部分８とを含む。アンテナ素子部分７及びアンテナ素子部分８は、誘電体基板１を貫通するビア導体９によって互いに接続されている。
実施形態５のアンテナ装置１００Ｄによれば、２つの周波数帯で動作可能でありながら、ＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
［６．実施形態６］
以下、図１５〜図１６を参照して、実施形態６に係る電子機器について説明する。
［６−１．構成］
図１５は、第６の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｅの構成を示す平面図である。図１６は、図１５のアンテナ装置１００Ｅの裏面の構成を示す平面図である。アンテナ装置１００Ｅは、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたスタブ素子３、寄生素子５、アンテナ素子部分７，８、ビア導体９、及び接地導体Ｇ１，Ｇ３とを備えている。アンテナ装置１００Ｅは、実質的に、図１０のアンテナ装置１００Ｂのアンテナ素子２に代えてアンテナ素子部分７，８及びビア導体９を備え、さらに、接地導体Ｇ３を備えている。図１６では、誘電体基板１の裏面に形成された寄生素子５、アンテナ素子部分８、及び接地導体Ｇ３を点線で示す。
アンテナ装置１００Ｄは、図１３のアンテナ装置１００Ｄと同様に、給電点Ｐ１を介して、アンテナ素子部分７を第１共振周波数で励振し、アンテナ素子部分８を第２共振周波数で励振することで、２つの周波数帯で動作する。
［６−２．効果等］
実施形態６のアンテナ装置１００Ｅによれば、２つの周波数帯で動作可能でありながら、ＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
［他の実施形態］
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態１〜６を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、上記実施形態１〜６で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施形態を例示する。
開示した２つ以上の実施形態を組み合わせてもよい。例えば、実施形態１の電子機器は、実施形態２〜６のアンテナ装置１００Ａ〜１００Ｅを備えてもよい。
電子機器は、１つのアンテナ装置を備えてもよく、３つ以上のアンテナ装置を備えてもよい。
接地素子４の形状及び配置は、図６等に示したものに限らず、アンテナ素子２の第２端部（開放端）に対向し、アンテナ素子２の第２端部に電磁的に結合するものであればよい。同様に、寄生素子５の形状及び配置は、図１０等に示したものに限らず、アンテナ素子２の第２端部に対向し、アンテナ素子２の第２端部に電磁的に結合するものであればよい。
金属シャーシ２２は、その全体が外側筐体２１の内側に設けられたものに限定されず、金属シャーシ２２の一部が外側筐体２１の外部に露出していてもよい。誘電体基板１の第１エッジが外側筐体２１に対向し、誘電体基板１の第２エッジが金属シャーシ２２に対向するように配置されているのであれば、外側筐体２１及び金属シャーシ２２は任意の構成を有してもよい。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示に係るアンテナ装置は、マルチバンドで動作可能であり、マルチバンドアンテナの中でも、より広帯域での動作を要求される場合に非常に有効である。本開示に係るアンテナ装置は、ＳＡＲを低減することができ、ＳＡＲの関連法令の規制を容易に満たすことができる。
１ 誘電体基板
２ アンテナ素子
３ スタブ素子
４ 接地素子
５ 寄生素子
６ 短絡導体
７，８ アンテナ素子部分
９ ビア導体
１１，１１−１，１１−２ 高周波信号源
２１ 外側筐体
２２ 金属シャーシ
２３ ディスプレイ装置
１００，１００−１，１００−２，１００Ａ〜１００Ｅ，２００，２００Ａ アンテナ装置
Ｇ１〜Ｇ４ 接地導体
Ｐ１ 給電点
Ｐ２ 接続点
本開示は、携帯型の無線通信装置として動作する電子機器のためのアンテナ装置に関する。本開示は、そのようなアンテナ装置を備えた電子機器に関する。
携帯型の無線通信装置として動作する電子機器のためのアンテナ装置として、例えば、特許文献１〜３のアンテナ装置がある。
特許第４７９２１７３号公報 特許第５３０１６０８号公報 特開２０１４−１１６８８３号公報
本開示の一態様に係るアンテナ装置は、板状の誘電体基板と、誘電体基板上に設けられたアンテナ素子と、誘電体基板上に設けられたスタブ素子とを備えている。誘電体基板は、誘電体基板の長手方向に沿って延在する第１エッジと、誘電体基板の長手方向に沿って延在し、第１エッジに対向する第２エッジとを有する。アンテナ素子は、誘電体基板の長手方向に沿って設けられ、アンテナ素子は、給電点を有する第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。スタブ素子は、アンテナ素子の第１端部を含むアンテナ素子の所定長さの区間と、誘電体基板の第１エッジとの間において、誘電体基板の長手方向に沿って設けられ、スタブ素子は、基準電位に接続された第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。
図１は、実施形態１に係る電子機器の構成を示す斜視図である。 図２は、図１の電子機器の側面図である。 図３は、図１のアンテナ装置１００の構成を示す平面図である。 図４は、図３のアンテナ装置１００の近傍の磁界強度を示すグラフである。 図５は、第１の比較例に係るアンテナ装置２００の近傍の磁界強度を示すグラフである。 図６は、第２の実施形態に係るアンテナ装置１００Ａの構成を示す平面図である。 図７は、図６のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を概略的に示すグラフである。 図８は、図６のアンテナ装置１００Ａの近傍の磁界強度を示すグラフである。 図９は、第２の比較例に係るアンテナ装置２００Ａの近傍の磁界強度を示すグラフである。 図１０は、第３の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｂの構成を示す平面図である。 図１１は、図１０のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を概略的に示すグラフである。 図１２は、第４の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｃの構成を示す平面図である。 図１３は、第５の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｄの表面の構成を示す平面図である。 図１４は、図１３のアンテナ装置１００Ｄの裏面の構成を示す平面図である。 図１５は、第６の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｅの構成を示す平面図である。 図１６は、図１５のアンテナ装置１００Ｅの裏面の構成を示す平面図である。
以下、適宜図面を参照しながら、実施形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者（ら）は、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面および以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
各実施形態の説明において、図面に示すＸＹＺ座標を参照する。
各図面において、同じ符号を有する構成要素は、形状又は寸法等の細部が異なっていても、実質的に同様の機能を有する。
［１．実施形態１］
以下、図１〜図５を参照して、実施形態１に係るアンテナ装置及び電子機器について説明する。
［１−１．構成］
図１は、実施形態１に係る電子機器の構成を示す斜視図である。図２は、図１の電子機器の側面図である。図１の電子機器は、外側筐体２１及び金属シャーシ２２を含む筐体と、少なくとも１つ（図１の例では２つ）のアンテナ装置１００−１，１００−２とを備えている。図１の電子機器は、タッチパネル式のディスプレイ装置２３を備えるタブレット型の電子機器である。
外側筐体２１は誘電体にてなり、電子機器の各構成要素を内部に収容する。金属シャーシ２２は導体にてなり、外側筐体２１の内側に設けられる。本明細書では、外側筐体２１を「外側筐体部分」ともいい、金属シャーシ２２を「内側筐体部分」ともいう。電子機器の外側筐体２１は、互いに対向する第１面及び第２面を有する。電子機器は、外側筐体２１の第１面に設けられたディスプレイ装置２３を備えている。以下、外側筐体２１の第１面（図１の＋Ｚ側の面）を「前面」といい、外側筐体２１の第２面（図１の−Ｚ側の面）を「後面」という。
アンテナ装置１００−１，１００−２は、高周波信号源１１−１，１１−２にそれぞれ接続されている。
以下、図１のアンテナ装置１００−１，１００−２を、総称して「アンテナ装置１００」という。また、図１の高周波信号源１１−１，１１−２を、総称して「高周波信号源１１」という。
図３は、図１のアンテナ装置１００の構成を示す平面図である。アンテナ装置１００は、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、スタブ素子３、及び接地導体Ｇ１とを備えている。誘電体基板１は、図３のＹ軸に沿った方向に長手方向を有する。誘電体基板１は、誘電体基板１の長手方向に沿って延在する第１エッジ（図３の＋Ｘ側のエッジ）と、誘電体基板１の長手方向に沿って延在し、第１エッジに対向する第２エッジ（図３の−Ｘ側のエッジ）とを有する。アンテナ素子２は、誘電体基板１の長手方向に沿って設けられている。アンテナ素子２は、給電点Ｐ１を有する第１端部（図３の−Ｙ側の端部）と、開放端を有する第２端部（図３の＋Ｙ側の端部）とを有する。アンテナ素子２の第１端部に対向するように接地導体Ｇ１が設けられている。接地導体Ｇ１は、金属シャーシ２２に電気的に接続されている。給電点Ｐ１と、接地導体Ｇ１上の接続点Ｐ２とは、例えば同軸ケーブルである給電線を介して高周波信号源１１に接続されている。このとき、給電線の内部導体はアンテナ素子２の給電点Ｐ１に接続され、給電線の外部導体は接続点Ｐ２に接続され、アンテナ装置１００は給電線を介して不平衡給電される。スタブ素子３は、アンテナ素子２の第１端部を含むアンテナ素子２の所定長さの区間（すなわち、給電点Ｐ１の近傍の区間）と、誘電体基板１の第１エッジとの間において、誘電体基板１の長手方向に沿って設けられている。スタブ素子３は、接地導体Ｇ１に接続された（すなわち基準電位に接続された）第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。
スタブ素子３は、その電気長が、アンテナ装置の動作波長の１／４未満であり、かつ、アンテナ素子２の電気長よりも短くなるように構成される。アンテナ素子２及びスタブ素子３は、アンテナ装置１００がアンテナ素子２の共振周波数において動作するとき、アンテナ素子２及びスタブ素子３によって挟まれた領域の周囲にループ状に高周波電流（図３の点線の電流）が流れるように配置される。
アンテナ装置１００は、誘電体基板１の第１エッジが外側筐体２１に対向し、誘電体基板１の第２エッジが金属シャーシ２２に対向するように配置されている。
また、図２に示すように、誘電体基板１は筐体の後面よりも前面に近接して配置されてもよい。また、誘電体基板１は、ディスプレイ装置２３の表示面と実質的に同一面上に配置されてもよい。
［１−２．動作］
次に、図３のアンテナ装置１００における比吸収率（specific absorption rate：ＳＡＲ）の低減について説明する。
携帯型の無線通信装置として動作する電子機器は人体の近傍で使用されるので、アンテナからの放射電力の一部は人体に吸収される。ＳＡＲは、この吸収量の指標の１つであり、導電率σ、比重ρ、及び磁界強度Ｅを用いて、次式（１）のように表される。
ＳＡＲ＝σ／（２ρ）×｜Ｅ｜２ （１）
図４は、図３のアンテナ装置１００の近傍の磁界強度を示すグラフである。図５は、第１の比較例に係るアンテナ装置２００の近傍の磁界強度を示すグラフである。図５のアンテナ装置２００は、図３のアンテナ装置１００からスタブ素子３を除去した構成を有する。図５のアンテナ装置２００は、図３のアンテナ装置１００と同様に、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、及び接地導体Ｇ１とを備えている。図５のアンテナ装置２００は、図３のアンテナ装置１００と同様に、外側筐体２１及び金属シャーシ２２を含む筐体内に設けられている。図４及び図５のグラフにおいて、色の濃淡は磁界強度の強弱を表す。式（１）によれば、磁界強度の強弱はＳＡＲ値の大小に対応する。
図４及び図５によれば、図３のアンテナ装置１００は、スタブ素子３を備えたことにより、アンテナ素子２及びスタブ素子３によって挟まれた領域の周囲にループ状に高周波電流が流れ、この領域の磁界強度が高くなる。しかしながら、この結果、アンテナ装置１００よりも＋Ｘ側における磁界強度（すなわち放射電力）を、距離に応じて急激に低下させることができる。磁界強度を低下させることで、アンテナ装置１００の＋Ｘ側、特に外側筐体２１の外側において、ＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
また、誘電体基板１を筐体の後面よりも前面に近接して配置することによっても、ＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。電子機器がディスプレイ装置２３を備えている場合、電子機器は使用時にその後面からユーザの手などにより保持されると考えられる。従って、電子機器の前面よりも後面においてＳＡＲを増大しにくくする必要性が高い。ただし、磁界強度Ｅは距離に反比例するので、式（１）によれば、アンテナを人体から遠ざけることによりＳＡＲを小さくすることができる。図１の電子機器では、誘電体基板１を筐体の後面よりも前面に近接して配置することにより、電子機器の後面においてＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。特に、誘電体基板１をディスプレイ装置２３の表示面と実質的に同一面上に配置することにより、電子機器の後面においてＳＡＲの増大を生じにくくする効果が最大になる。
［１−３．効果等］
実施形態１のアンテナ装置１００は、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２と、誘電体基板１上に設けられたスタブ素子３とを備えている。誘電体基板１は、誘電体基板１の長手方向に沿って延在する第１エッジと、誘電体基板１の長手方向に沿って延在し、第１エッジに対向する第２エッジとを有する。アンテナ素子２は、誘電体基板１の長手方向に沿って設けられ、アンテナ素子２は、給電点Ｐ１を有する第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。スタブ素子３は、アンテナ素子２の第１端部を含むアンテナ素子２の所定長さの区間と、誘電体基板１の第１エッジとの間において、誘電体基板１の長手方向に沿って設けられ、スタブ素子３は、基準電位に接続された第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。
実施形態１のアンテナ装置１００において、スタブ素子３は、その電気長が、アンテナ装置の動作波長の１／４未満であり、かつ、アンテナ素子２の電気長よりも短くなるように構成されていてもよい。アンテナ素子２及びスタブ素子３は、アンテナ装置１００がアンテナ素子２の共振周波数において動作するとき、アンテナ素子２及びスタブ素子３によって挟まれた領域の周囲にループ状に高周波電流が流れるように配置されていてもよい。
実施形態１のアンテナ装置によれば、タブレット型の電子機器においてディスプレイ装置の周囲にアンテナ装置を搭載する場合、電子機器の側方においてＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
実施形態１の電子機器は、筐体と、少なくとも１つのアンテナ装置１００とを備えている。筐体は、誘電体にてなる外側筐体部分と、外側筐体部分の内側に設けられ、導体にてなる内側筐体部分とを備えている。少なくとも１つのアンテナ装置１００のそれぞれは、誘電体基板１の第１エッジが外側筐体部分に対向し、誘電体基板１の第２エッジが内側筐体部分に対向するように配置されている。
実施形態１の電子機器において、筐体は、互いに対向する第１面及び第２面を有し、電子機器は、筐体の第１面に設けられたディスプレイ装置２３をさらに備えていてもよい。誘電体基板１は筐体の第２面よりも第１面に近接して配置されていてもよい。
実施形態１の電子機器において、誘電体基板１は、ディスプレイ装置２３の表示面と実質的に同一面上に配置されていてもよい。
実施形態１の電子機器によれば、電子機器の側方においてＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。実施形態１の電子機器によれば、誘電体基板１は筐体の第２面よりも第１面に近接して配置することにより、電子機器の後面においてＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
［２．実施形態２］
以下、図６〜図９を参照して、実施形態２に係る電子機器について説明する。
［２−１．構成］
図６は、第２の実施形態に係るアンテナ装置１００Ａの構成を示す平面図である。アンテナ装置１００Ａは、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、スタブ素子３、接地素子４、及び接地導体Ｇ１，Ｇ２とを備えている。アンテナ装置１００Ａは、実質的に、図３のアンテナ装置１００の構成要素に加えて、接地素子４及び接地導体Ｇ２をさらに備えている。
接地導体Ｇ２は、アンテナ素子２の第２端部（開放端）に対向するように設けられている。接地導体Ｇ２は、金属シャーシ２２に電気的に接続されている。
接地素子４は、接地された「無給電素子」である。接地素子４は、接地導体Ｇ２に接続された（すなわち基準電位に接続された）第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する。接地素子４の第２端部を含む接地素子４の所定長さの区間は、アンテナ素子２の第２端部（開放端）に対向し、アンテナ素子２の第２端部と電磁的に結合するように設けられている。接地素子４は、接地素子４の第１端部が接地素子４の第２端部よりも給電点Ｐ１から遠隔するように、アンテナ素子２に対して配置されている。
接地素子４は、アンテナ素子２の動作周波数帯内の周波数において、又はアンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する周波数帯内の周波数において共振するように構成されている。
［２−２．動作］
図７は、図６のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を概略的に示すグラフである。ＳＡＲは、導体上で高周波電流が集中する部分の近傍において高くなる。特に、周波数が高くなるほど波長が短くなるので、導体上で電流が狭い領域に集中し、その近傍のＳＡＲも高くなる。一般に、無線ＬＡＮで使用されるような高周波帯域（例えば５ＧＨｚ帯）では局所的な電力集中が発生しやすく、ＳＡＲの低減が困難である。このため、アンテナ装置１００Ａにおいて、接地素子４は、アンテナ素子２の動作周波数帯内における高い周波数で共振するように、又は、アンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する高い周波数帯における周波数で共振するように構成される。
アンテナ素子２が接地素子４の共振周波数で励振されるとき、高周波電流は、給電点Ｐ１からアンテナ素子２に流れ、次いで、アンテナ素子２及び接地素子４の間の電磁的結合により、接地素子４まで流れる。接地素子４に流れた高周波電流は、接地導体Ｇ２及び金属シャーシ２２まで流れる。前述のように、接地素子４は、その一端が給電点Ｐ１から遠隔するようにアンテナ素子２に対して配置されている。従って、給電点Ｐ１から遠隔した接地素子４の端部まで高周波電流が流れることにより、高周波電流が分布する範囲は、接地素子４が存在しない場合と比較して広くなる。高周波電流が接地素子４、接地導体Ｇ２、及び金属シャーシ２２まで流れることにより、アンテナ素子２への電流の集中が緩和され、実施形態１のアンテナ装置１００の場合よりもＳＡＲの増大が抑えられる。
図８は、図６のアンテナ装置１００Ａの近傍の磁界強度を示すグラフである。図９は、第２の比較例に係るアンテナ装置２００Ａの近傍の磁界強度を示すグラフである。図９のアンテナ装置２００Ａは、図６のアンテナ装置１００Ａから接地素子４を除去した構成を有する。図８のアンテナ装置２００Ａは、図６のアンテナ装置１００Ａと同様に、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、スタブ素子３、及び接地導体Ｇ１，Ｇ２とを備えている。図８のアンテナ装置２００Ａは、図６のアンテナ装置１００Ａと同様に、外側筐体２１及び金属シャーシ２２を含む筐体内に設けられている。
図８及び図９によれば、図６のアンテナ装置１００Ａは、接地素子４を備えたことにより、アンテナ素子２への電流の集中を緩和し、ＳＡＲの増大を抑える。アンテナ装置１００Ａは、アンテナ装置１００Ａの全体の放射電力を維持しながら、ＳＡＲの増大を抑えることができる。
［２−３．効果等］
実施形態２のアンテナ装置１００Ａは、誘電体基板１上に設けられた接地素子４をさらに備えている。接地素子４は、基準電位に接続された第１端部と、開放端を有する第２端部とを有し、接地素子４の第２端部を含む接地素子４の所定長さの区間は、アンテナ素子２の第２端部に対向するように設けられている。接地素子４は、アンテナ素子２の動作周波数帯内の周波数において、又はアンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する周波数帯内の周波数において共振するように構成されている。
実施形態２のアンテナ装置１００Ａによれば、高い周波数で動作するときであってもＳＡＲの増大が抑えられる。特に、タブレット型の電子機器においてディスプレイ装置の周囲にアンテナ装置を搭載する場合、電子機器の側方においてＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
実施形態２のアンテナ装置１００Ａによれば、接地素子４自体を共振させ、放射に寄与させることで、アンテナ装置１００Ａを広帯域化することもできる。
［３．実施形態３］
以下、図１０〜図１１を参照して、実施形態３に係る電子機器について説明する。
［３−１．構成］
図１０は、第３の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｂの構成を示す平面図である。アンテナ装置１００Ｂは、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、スタブ素子３、寄生素子５、及び接地導体Ｇ１とを備えている。アンテナ装置１００Ｂは、実質的に、図３のアンテナ装置１００の構成要素に加えて、寄生素子５をさらに備えている。
寄生素子５は、接地されていない「無給電素子」である。寄生素子５の少なくとも一部は、アンテナ素子２の第２端部（開放端）に対向し、アンテナ素子２の第２端部と電磁的に結合するように設けられている。寄生素子５は、誘電体基板１上において、Ｕ字形に屈曲したパターン形状に形成され、寄生素子５の両端部は、寄生素子５の中央部よりもアンテナ素子２の第２端部に近接するように設けられてもよい。寄生素子５は、他の導体（接地導体Ｇ１及び金属シャーシ２２など）と電気的に接続されない。
寄生素子５は、アンテナ素子２の動作周波数帯内の周波数において、又はアンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する周波数帯内の周波数において共振するように構成されている。
［３−２．動作］
図１１は、図１０のアンテナ装置のＶＳＷＲの周波数特性を概略的に示すグラフである。アンテナ装置１００Ｂにおいて、寄生素子５は、アンテナ素子２の動作周波数帯内における高い周波数で共振するように、又は、アンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する高い周波数帯における周波数で共振するように構成される。
アンテナ素子２が寄生素子５の共振周波数で励振されるとき、高周波電流は、給電点Ｐ１からアンテナ素子２に流れ、次いで、アンテナ素子２及び寄生素子５の間の電磁的結合により、寄生素子５まで流れる。給電点Ｐ１から遠隔した寄生素子５の端部まで高周波電流が流れることにより、高周波電流が分布する範囲は、寄生素子５が存在しない場合と比較して広くなる。高周波電流が寄生素子５まで流れることにより、アンテナ素子２への電流の集中が緩和され、実施形態１のアンテナ装置１００の場合よりもＳＡＲの増大が抑えられる。アンテナ装置１００Ｂは、アンテナ装置１００Ｂの全体の放射電力を維持しながら、ＳＡＲの増大を抑えることができる。
［３−３．効果等］
実施形態３のアンテナ装置１００Ｂは、誘電体基板１上に設けられた寄生素子５をさらに備えている。寄生素子５の少なくとも一部は、アンテナ素子２の第２端部に対向するように設けられている。寄生素子５は他の導体と電気的に接続されない。寄生素子５は、アンテナ素子２の動作周波数帯内の周波数において、又はアンテナ素子２の動作周波数帯に隣接する周波数帯内の周波数において共振するように構成されている。
実施形態３のアンテナ装置１００Ｂにおいて、寄生素子５は、誘電体基板１上において、Ｕ字形に屈曲したストリップ形状に形成されてもよい。このとき、寄生素子５の両端部は、寄生素子５の中央部よりもアンテナ素子２の第２端部に近接するように設けられる。
実施形態３のアンテナ装置１００Ｂによれば、高い周波数で動作するときであってもＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。特に、タブレット型の電子機器においてディスプレイ装置の周囲にアンテナ装置を搭載する場合、電子機器の側方においてＳＡＲの増大を抑えることができる。
実施形態３のアンテナ装置１００Ｂによれば、寄生素子５をＵ字形に屈曲することで、アンテナ素子２との電磁的結合を強くすることができる。この結果、アンテナ素子２及び寄生素子５の間で、高周波電流が流れやすくなり、電流が分散する。
実施形態３のアンテナ装置１００Ｂによれば、寄生素子５自体を共振させ、放射に寄与させることで、アンテナ装置１００Ｂを広帯域化することもできる。
［４．実施形態４］
以下、図１２を参照して、実施形態４に係る電子機器について説明する。
［４−１．構成］
図１２は、第４の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｃの構成を示す平面図である。アンテナ装置１００Ｃは、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたアンテナ素子２、スタブ素子３、短絡導体６、及び接地導体Ｇ１とを備えている。アンテナ装置１００Ｃは、実質的に、図３のアンテナ装置１００の構成要素に加えて、短絡導体６をさらに備えている。
アンテナ素子２は、誘電体基板１の第２エッジ（図１２の−Ｘ側のエッジ）の側において短絡導体６を介して接地導体Ｇ１に接続されている（すなわち基準電位に接続されている）。これにより、アンテナ装置１００Ｃは逆Ｆ型アンテナとして動作するように構成されている。一般に、逆Ｆ型アンテナでは、短絡導体に電流が集中しやすく、これにより、ＳＡＲを増大させるおそれがある。しかしながら、アンテナ装置１００Ｃでは、短絡導体６をアンテナ素子２及び金属シャーシ２２の間に設けたことにより、アンテナ装置１００の＋Ｘ側、特に外側筐体２１の外側において、ＳＡＲを低減することができる。
［４−２．効果等］
実施形態４のアンテナ装置１００Ｃにおいて、アンテナ素子２は、誘電体基板１の第２エッジの側において短絡導体６を介して基準電位に接続され、これにより、アンテナ装置１００は逆Ｆ型アンテナとして動作するように構成されている。
実施形態４のアンテナ装置１００Ｃによれば、逆Ｆ型アンテナとして動作するように構成されていてもＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。特に、タブレット型の電子機器においてディスプレイ装置の周囲にアンテナ装置を搭載する場合、電子機器の側方においてＳＡＲを低減することができる。
［５．実施形態５］
以下、図１３〜図１４を参照して、実施形態５に係る電子機器について説明する。
［５−１．構成］
図１３は、第５の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｄの表面の構成を示す平面図である。図１４は、図１３のアンテナ装置１００Ｄの裏面の構成を示す平面図である。アンテナ装置１００Ｄは、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたスタブ素子３、接地素子４、アンテナ素子部分７，８、ビア導体９、及び接地導体Ｇ１〜Ｇ４とを備えている。アンテナ装置１００Ｄは、実質的に、図６のアンテナ装置１００Ａのアンテナ素子２に代えてアンテナ素子部分７，８及びビア導体９を備え、さらに、接地導体Ｇ３、Ｇ４を備えている。図１４では、誘電体基板１の裏面に形成されたアンテナ素子部分８及び接地導体Ｇ３，Ｇ４を点線で示す。
誘電体基板１は、互いに対向する第１面（表面）及び第２面（裏面）を有する。アンテナ装置１００Ｄのアンテナ素子は、誘電体基板１の表面に設けられ、第１共振周波数を有するアンテナ素子部分７と、誘電体基板１の裏面に設けられ、第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有するアンテナ素子部分８とを含む。アンテナ素子部分７及びアンテナ素子部分８は、誘電体基板１を貫通するビア導体９によって互いに接続されている。アンテナ装置１００Ｄは、給電点Ｐ１を介して、アンテナ素子部分７を第１共振周波数で励振し、アンテナ素子部分８を第２共振周波数で励振することで、２つの周波数帯で動作する。
［５−２．効果等］
実施形態５のアンテナ装置１００Ｄにおいて、誘電体基板１は、互いに対向する第１面及び第２面を有する。アンテナ装置１００Ｄのアンテナ素子は、誘電体基板１の第１面に設けられ、第１共振周波数を有するアンテナ素子部分７と、誘電体基板１の第２面に設けられ、第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有するアンテナ素子部分８とを含む。アンテナ素子部分７及びアンテナ素子部分８は、誘電体基板１を貫通するビア導体９によって互いに接続されている。
実施形態５のアンテナ装置１００Ｄによれば、２つの周波数帯で動作可能でありながら、ＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
［６．実施形態６］
以下、図１５〜図１６を参照して、実施形態６に係る電子機器について説明する。
［６−１．構成］
図１５は、第６の実施形態に係るアンテナ装置１００Ｅの構成を示す平面図である。図１６は、図１５のアンテナ装置１００Ｅの裏面の構成を示す平面図である。アンテナ装置１００Ｅは、板状の誘電体基板１と、誘電体基板１上に設けられたスタブ素子３、寄生素子５、アンテナ素子部分７，８、ビア導体９、及び接地導体Ｇ１，Ｇ３とを備えている。アンテナ装置１００Ｅは、実質的に、図１０のアンテナ装置１００Ｂのアンテナ素子２に代えてアンテナ素子部分７，８及びビア導体９を備え、さらに、接地導体Ｇ３を備えている。図１６では、誘電体基板１の裏面に形成された寄生素子５、アンテナ素子部分８、及び接地導体Ｇ３を点線で示す。
アンテナ装置１００Ｄは、図１３のアンテナ装置１００Ｄと同様に、給電点Ｐ１を介して、アンテナ素子部分７を第１共振周波数で励振し、アンテナ素子部分８を第２共振周波数で励振することで、２つの周波数帯で動作する。
［６−２．効果等］
実施形態６のアンテナ装置１００Ｅによれば、２つの周波数帯で動作可能でありながら、ＳＡＲの増大を生じにくくすることができる。
［他の実施形態］
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施形態１〜６を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。また、上記実施形態１〜６で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施形態とすることも可能である。
そこで、以下、他の実施形態を例示する。
開示した２つ以上の実施形態を組み合わせてもよい。例えば、実施形態１の電子機器は、実施形態２〜６のアンテナ装置１００Ａ〜１００Ｅを備えてもよい。
電子機器は、１つのアンテナ装置を備えてもよく、３つ以上のアンテナ装置を備えてもよい。
接地素子４の形状及び配置は、図６等に示したものに限らず、アンテナ素子２の第２端部（開放端）に対向し、アンテナ素子２の第２端部に電磁的に結合するものであればよい。同様に、寄生素子５の形状及び配置は、図１０等に示したものに限らず、アンテナ素子２の第２端部に対向し、アンテナ素子２の第２端部に電磁的に結合するものであればよい。
金属シャーシ２２は、その全体が外側筐体２１の内側に設けられたものに限定されず、金属シャーシ２２の一部が外側筐体２１の外部に露出していてもよい。誘電体基板１の第１エッジが外側筐体２１に対向し、誘電体基板１の第２エッジが金属シャーシ２２に対向するように配置されているのであれば、外側筐体２１及び金属シャーシ２２は任意の構成を有してもよい。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施形態を説明した。そのために、添付図面および詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
本開示に係るアンテナ装置は、マルチバンドで動作可能であり、マルチバンドアンテナの中でも、より広帯域での動作を要求される場合に非常に有効である。本開示に係るアンテナ装置は、ＳＡＲを低減することができ、ＳＡＲの関連法令の規制を容易に満たすことができる。
１ 誘電体基板
２ アンテナ素子
３ スタブ素子
４ 接地素子
５ 寄生素子
６ 短絡導体
７，８ アンテナ素子部分
９ ビア導体
１１，１１−１，１１−２ 高周波信号源
２１ 外側筐体
２２ 金属シャーシ
２３ ディスプレイ装置
１００，１００−１，１００−２，１００Ａ〜１００Ｅ，２００，２００Ａ アンテナ装置
Ｇ１〜Ｇ４ 接地導体
Ｐ１ 給電点
Ｐ２ 接続点

Claims (10)

  1. 板状の誘電体基板と、
    前記誘電体基板上に設けられたアンテナ素子と、
    前記誘電体基板上に設けられたスタブ素子とを備え、
    前記誘電体基板は、前記誘電体基板の長手方向に沿って延在する第１エッジと、前記誘電体基板の長手方向に沿って延在し、前記第１エッジに対向する第２エッジとを有し、
    前記アンテナ素子は、前記誘電体基板の長手方向に沿って設けられ、前記アンテナ素子は、給電点を有する第１端部と、開放端を有する第２端部とを有し、
    前記スタブ素子は、前記アンテナ素子の第１端部を含む前記アンテナ素子の所定長さの区間と、前記誘電体基板の第１エッジとの間において、前記誘電体基板の長手方向に沿って設けられ、前記スタブ素子は、基準電位に接続された第１端部と、開放端を有する第２端部とを有する、
    アンテナ装置。
  2. 前記スタブ素子の電気長は、前記アンテナ装置の動作波長の１／４未満であり、かつ、前記アンテナ素子の電気長よりも短く、
    前記アンテナ素子及び前記スタブ素子は、前記アンテナ装置が前記アンテナ素子の共振周波数において動作するとき、前記アンテナ素子及び前記スタブ素子によって挟まれた領域の周囲にループ状に高周波電流が流れるように配置される、
    請求項１記載のアンテナ装置。
  3. 前記アンテナ装置は、前記誘電体基板上に設けられた無給電素子をさらに備え、
    前記無給電素子は、前記基準電位に接続された第１端部と、開放端を有する第２端部とを有し、前記無給電素子の第２端部を含む前記無給電素子の所定長さの区間は、前記アンテナ素子の第２端部に対向するように設けられ、
    前記無給電素子は、前記アンテナ素子の動作周波数帯内の周波数において、又は前記アンテナ素子の動作周波数帯に隣接する周波数帯内の周波数において共振するように構成されている、
    請求項１又は２記載のアンテナ装置。
  4. 前記アンテナ装置は、前記誘電体基板上に設けられた無給電素子をさらに備え、
    前記無給電素子の少なくとも一部は、前記アンテナ素子の第２端部に対向するように設けられ、
    前記無給電素子は他の導体と電気的に接続されず、
    前記無給電素子は、前記アンテナ素子の動作周波数帯内の周波数において、又は前記アンテナ素子の動作周波数帯に隣接する周波数帯内の周波数において共振するように構成されている、
    請求項１又は２記載のアンテナ装置。
  5. 前記無給電素子は、前記誘電体基板上において、Ｕ字形に屈曲したパターン形状に形成され、前記無給電素子の両端部は、前記無給電素子の中央部よりも前記アンテナ素子の第２端部に近接するように設けられる、
    請求項４記載のアンテナ装置。
  6. 前記アンテナ素子は、前記誘電体基板の第２エッジの側において短絡導体を介して前記基準電位に接続され、これにより、前記アンテナ装置は逆Ｆ型アンテナとして動作するように構成されている、
    請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
  7. 前記誘電体基板は、互いに対向する第１面及び第２面を有し、
    前記アンテナ素子は、前記誘電体基板の第１面に設けられ、第１共振周波数を有する第１アンテナ素子部分と、前記誘電体基板の第２面に設けられ、前記第１共振周波数とは異なる第２共振周波数を有する第２アンテナ素子部分とを含み、
    前記第１アンテナ素子部分及び前記第２アンテナ素子部分は、前記誘電体基板を貫通するビア導体によって互いに接続されている、
    請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
  8. 筐体と、
    請求項１又は２に記載の少なくとも１つのアンテナ装置と
    を備えた電子機器であって、
    前記筐体は、誘電体にてなる外側筐体部分と、前記外側筐体部分の内側に設けられ、導体にてなる内側筐体部分とを備え、
    前記少なくとも１つのアンテナ装置のそれぞれは、前記誘電体基板の第１エッジが前記外側筐体部分に対向し、前記誘電体基板の第２エッジが前記内側筐体部分に対向するように配置される、
    電子機器。
  9. 前記筐体は、互いに対向する第１面及び第２面を有し、
    前記電子機器は、前記筐体の第１面に設けられたディスプレイ装置をさらに備え、
    前記誘電体基板は前記筐体の第２面よりも第１面に近接して配置されている、
    請求項８記載の電子機器。
  10. 前記誘電体基板は、前記ディスプレイ装置の表示面と実質的に同一面上に配置されている、
    請求項９記載の電子機器。
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