JPWO2019017098A1 - アンテナ結合素子、アンテナ装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

アンテナ装置（１００）は、第１放射素子（１１）と、第２放射素子（１２）と、アンテナ結合素子とを備える。アンテナ結合素子は、第１放射素子（１１）と給電回路（１）との間に接続される一次コイル（Ｌ１）、およびこの一次コイル（Ｌ１）に誘導性結合し、第２放射素子（１２）とグランドとの間に接続される二次コイル（Ｌ２）を有する。一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）との間にキャパシタ（Ｃ１０）を設けることで、第１放射素子（１１）の反共振周波数においても、一次コイル（Ｌ１）からキャパシタ（Ｃ１０）を介して、二次コイル（Ｌ２）または第２放射素子（１２）に電流を流す。

Description

本発明は、アンテナを備える電子機器に用いられるアンテナ結合素子、それを備えるアンテナ装置および電子機器に関するものである。

近年、通信に用いる周波数帯域の広帯域化が進んでいる。また、通信装置を備える電子機器の高集積化に伴って、アンテナを設けるスペースに余裕がなくなり、複数の周波数帯域をカバーするために多数のアンテナを設けることができない状況になっている。これらの事情により、広帯域特性のアンテナの必要性が高まっている。

アンテナを広帯域化する一つの方法として、給電回路から物理的に切り離された無給電放射素子を給電放射素子に磁界結合させることによって、無給電放射素子の特性を給電放射素子の特性に付加する手法が用いられている。

図８は、互いに磁界結合する給電放射素子および無給電放射素子を備えるアンテナ装置の等価回路図である。このように、無給電放射素子を備えるアンテナ装置は、先ず、給電放射素子が給電回路１によって給電され、無給電放射素子は、給電放射素子に対して磁界結合する。

また、例えば、特許文献１には、２つの放射素子と、この２つの放射素子に対する給電を制御する結合度調整回路とを備えたアンテナ装置が示されている。

国際公開第２０１２／１５３６９０号

アンテナ装置を広帯域化するため、給電放射素子を、基本波共振のモードと３λ／４高調波共振モードとを利用することが多い。このような給電放射素子に無給電放射素子を加えたアンテナ装置の周波数特性を図９（Ａ）に示す。ここで、横軸は周波数、縦軸は給電回路から視たアンテナ装置の反射損失（Ｓ１１）である。図９（Ａ）において、周波数ｆｏ，ｆｈ，ｆｓで共振点（ポール）が生じている。ここで、周波数ｆｏは、給電放射素子の基本波（λ／４）共振周波数であり、周波数ｆｈは、給電放射素子の高調波（３λ／４）共振周波数である。また、周波数ｆｓは無給電放射素子の共振周波数である。

このように、無給電放射素子の共振周波数ｆｓを給電放射素子の高調波共振周波数ｆｈに近づけることによって、周波数ｆｏをローバンド、周波数ｆｓと周波数ｆｈとを含む広い周波数帯をハイバンドとする広帯域のアンテナ装置が構成される。

また、給電放射素子は、λ／２で共振する（アンテナの電気長がλ／２となる）反共振のモードも存在する。この反共振周波数は基本波共振周波数ｆｏと、高調波共振周波数ｆｈとの間の周波数である。反共振のモードでは、給電回路から視て給電放射素子はインピーダンス的にオープンにみえ、給電放射素子に電流は流れない。

しかし、上述の、給電放射素子と無給電放射素子との磁界結合は、給電放射素子に電流が流れることによって生じるものであるから、アンテナ装置が所定の特性を示すためには、給電放射素子に電流が流れることが条件となる。そのため、給電放射素子に電流が流れない上記反共振周波数では磁気結合できない。

図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示した場合に比べて、無給電放射素子の長さを長くし、無給電放射素子の共振周波数を低くすることによって、さらなる広帯域化を図ろうとしたものである。ところが、この図９（Ｂ）に示す例では、無給電放射素子の共振周波数ｆｓが反共振周波数ｆａと一致している。このような条件であると、無給電放射素子が給電放射素子と結合せず、無給電放射素子の共振特性が現れない。つまり、無給電放射素子を設けることによる広帯域化効果が得られない。

本発明の目的は、給電放射素子の反共振による問題を解消して、無給電放射素子の共振を有効に利用できるようにし、広い周波数帯について広帯域化を図れるようにしたアンテナ結合素子、それを備えるアンテナ装置および電子機器を提供することにある。

（１）本発明のアンテナ結合素子は、
第１コイルと、当該第１コイルに結合する第２コイルとを備え、
前記第１コイルの第１端は給電回路接続端であり、前記第１コイルの第２端は給電放射素子接続端であり、前記第２コイルの第１端は無給電放射素子接続端であり、前記第２コイルの第２端はグランド接続端であり、
前記給電回路接続端から前記給電放射素子接続端への電流経路を辿る前記第１コイルの周回方向と、前記第２放射素子接続端から前記グランド接続端への電流経路を辿る前記第２コイルの周回方向とは逆の関係であることを特徴とする。

上記構成によれば、給電回路と第１放射素子との間で第１コイルに流れる電流は、第１放射素子に電流が流れることによって第２コイルに電流が誘導されるか否かに関係なく、上記容量を介して第２コイルまたは第２放射素子に流れる。そのため、共振周波数が反共振周波数と同じまたは近接していても、第２放射素子は共振し、広帯域化に寄与する。

（２）上記（１）に記載のアンテナ結合素子は、
絶縁層を介して積層された複数の層に配置された複数の導体パターンと、前記複数の導体パターンの所定位置同士を層間接続する複数の層間接続導体と、を有し、
前記複数の導体パターンは、前記積層の方向の順にそれぞれ異なる層に配置された第１導体パターン、第２導体パターン、第３導体パターンおよび第４導体パターンを含み、
前記複数の層間接続導体は、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとを層間接続する第１層間接続導体と、前記第３導体パターンと前記第４導体パターンとを層間接続する第２層間接続導体と、を含み、
前記第１コイルは、前記第１導体パターン、前記第２導体パターンおよび前記第１層間接続導体で構成され、
前記第２コイルは、前記第３導体パターン、前記第４導体パターンおよび前記第２層間接続導体で構成される、ことが好ましい。

上記構成によれば、特に第２導体パターンと第３導体パターンとの間に容量が生じる。給電回路と第１放射素子との間で第１コイルに流れる電流は、第１放射素子に電流が流れることによって第２コイルに電流が誘導されるか否かに関係なく、上記容量を介して第２コイルまたは第２放射素子に流れる。

（３）前記第２導体パターンおよび前記第３導体パターンは、前記第１導体パターンおよび前記第４導体パターンに比べて導体パターン長が長い。これにより、第２導体パターンと第３導体パターンとの間で対向する面積が大きくなり、第１コイルと第２コイルとの間に生じる容量を効果的に大きくできる。

（４）前記第２導体パターンと前記第３導体パターンの少なくとも一方は、前記積層の方向で対面して部分的に容量を形成する容量形成用導体パターンを有することが好ましい。これにより、第１コイルと第２コイルとの間に生じる容量を効果的に大きくできる。

（５）前記第３導体パターンは前記絶縁層の端部に達する引出導体パターンを有し、前記容量形成用導体パターンは前記引出導体パターンおよび当該引出導体パターンに対向する導体パターンであることが好ましい。これにより、本来的に必要な引出導体パターンを容量形成用導体パターンの一方に兼用でき、その分、より小型化できる。

（６）前記第１コイルと前記第２コイルとの間に容量が形成されていることが好ましい。これにより、第１コイルに流れる電流は、上記容量を介して第２コイルまたは第２放射素子に効果的に流れる。

（７）本発明のアンテナ装置は、上記（１）から（６）のいずれかに記載のアンテナ結合素子と、前記第１放射素子接続端に接続された第１放射素子と、前記第２放射素子接続端に接続された第２放射素子と、を備える。

上記構成により、第２放射素子の共振周波数が反共振周波数と一致する場合でも、第２放射素子の共振特性が現れて、広帯域化されたアンテナ装置が得られる。

（８）また、本発明のアンテナ装置は、
第１放射素子と、
第２放射素子と、
前記第１放射素子と給電回路との間に接続される第１結合素子、および当該第１結合素子に誘導性結合し、前記第２放射素子とグランドとの間に接続される第２結合素子を有する結合回路と、
前記第１結合素子と前記第２結合素子との間に設けられる容量と、を備え、
前記第１放射素子の反共振周波数において、前記第１結合素子から前記容量を介して、前記第２結合素子または前記第２放射素子に電流が流れることを特徴とする。

上記構成により、第２放射素子の共振周波数が反共振周波数と一致する場合でも、第２放射素子の共振特性が現れて、広帯域化されたアンテナ装置が得られる。

（９）上記（８）において、前記第１結合素子および前記第２結合素子それぞれは互いに磁界結合するコイルであり、前記容量は前記第１結合素子を構成するコイルと前記第２結合素子を構成するコイルとの間に発生する容量であることが好ましい。これにより、第１結合素子と第２結合素子との誘導結合構造および容量の付与を簡素な構成で実現できる。

（１０）上記（８）（９）において、前記第１放射素子の反共振周波数において、前記第１結合素子から前記容量を介して、前記第２結合素子に流れる電流の方向は、前記第１結合素子との磁界結合により前記第２結合素子に流れる電流の方向と同方向であることが好ましい。この構成により、第１結合素子との磁界結合により第２結合素子に流れる電流と、第１結合素子から容量を介して第２結合素子に流れる電流とが互いに強め合って第２放射素子が駆動されるので、第２放射素子による広帯域化が効果的になされる。

（１１）上記（８）〜（１０）において、前記第１放射素子の接続端と前記第２放射素子の接続端との間にキャパシタが接続された構成であってもよい。これにより、結合回路の構成とは独立して、必要なキャパシタンスを付加できる。

（１２）本発明の電子機器は、上記（７）〜（１１）に記載のアンテナ装置と、当該アンテナ装置に接続される給電回路と、当該給電回路を収める筐体と、を備え、前記第１放射素子および前記第２放射素子の一部または全部は前記筐体の一部であることが好ましい。

上記構成により、放射素子専用の導電性部材や導体パターンを設ける必要がなく、小型化できる。また、金属筐体を備える電子機器においても、金属筐体で遮蔽されることがない。

本発明によれば、第１放射素子の反共振による問題を解消して、第２放射素子の共振を有効に利用できるようにし、広い周波数帯について広帯域化を図れるようにしたアンテナ結合素子、それを備えるアンテナ装置および電子機器が得られる。

図１は第１の実施形態に係る結合回路の一例であるアンテナ結合素子３０の斜視図である。 図２はアンテナ結合素子３０の各層に形成されている導体パターンを示す分解平面図である。 図３は、４つのコイル導体パターンを含むアンテナ結合素子３０の回路図である。 図４は、アンテナ結合素子３０、給電放射素子１１および無給電放射素子１２で構成されるアンテナ装置１００の等価回路図である。 図５は第２の実施形態に係るアンテナ装置１００の斜視図である。 図６はアンテナ装置１００の周波数特性を示す図である。 図７は第２の実施形態に係る電子機器２００の主要構造を示す斜視図である。 図８は、従来の、互いに磁界結合する給電放射素子および無給電放射素子を備えるアンテナ装置１００の等価回路図である。 図９（Ａ）従来の、無給電放射素子を備えるアンテナ装置の周波数特性を示す図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示した状態から、無給電放射素子の共振周波数を低くした場合のアンテナ装置の周波数特性を示す図である。

《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係る結合回路の一例であるアンテナ結合素子３０の斜視図であり、図２はアンテナ結合素子３０の各層に形成されている導体パターンを示す分解平面図である。

本実施形態のアンテナ結合素子３０は電子機器内の回路基板に実装される、直方体状のチップ部品である。図１においては、アンテナ結合素子３０の外形とその内部の構造とを分離して図示している。アンテナ結合素子３０の外形は二点鎖線で表している。アンテナ結合素子３０の外面には、給電回路接続端子ＰＦ、給電放射素子接続端子ＰＡ、グランド端子ＰＧ、および無給電放射素子接続端子ＰＳが形成されている。また、アンテナ結合素子３０は第１面ＭＳ１と当該第１面ＭＳ１とは反対側の面である第２面ＭＳ２とを備える。本実施形態では、第１面ＭＳ１が実装面であり、この面が回路基板に対向する。第１面ＭＳ１（実装面）とは反対側の面である第２面ＭＳ２（天面）には方向識別マークＤＤＭが付与されている。この方向識別マークＤＤＭは、例えばアンテナ結合素子３０を実装機でチップ部品を回路基板へ実装する際に、チップ部品の方向を検出するために利用される。

なお、本実施形態を含む各実施形態で示す「給電放射素子」は本発明に係る「第１放射素子」に対応し、「無給電放射素子」は本発明に係る「第２放射素子」に対応する。

アンテナ結合素子３０の内部には、第１導体パターンＬ１１、第２導体パターンＬ１２、第３導体パターンＬ２１、第４導体パターンＬ２２が形成されている。第１導体パターンＬ１１と第２導体パターンＬ１２とは層間接続導体Ｖ１を介して接続されている。第３導体パターンＬ２１と第４導体パターンＬ２２とは層間接続導体Ｖ２を介して接続されている。なお、図１においては、上記各導体パターンが形成された絶縁基材Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２を積層方向に分離して表している。

給電回路接続端子ＰＦおよび給電放射素子接続端子ＰＡは一次コイル（後に示すＬ１）の両端が接続される端子であり、給電放射素子接続端子ＰＡおよびグランド端子ＰＧは二次コイル（後に示すＬ２）の両端が接続される端子である。各端子の名称は、後に示すアンテナ装置に適用した場合の名称であるが、ここでは、その名称を用いる。

図２に表れているように、絶縁基材Ｓ１１に第１導体パターンＬ１１、絶縁基材Ｓ１２に第２導体パターンＬ１２、絶縁基材Ｓ２１に第３導体パターンＬ２１、絶縁基材Ｓ２２に第４導体パターンＬ２２、がそれぞれ形成されている。これらコイル導体パターンは、実装面に近い層から順に第１導体パターンＬ１１、第２導体パターンＬ１２、第３導体パターンＬ２１、第４導体パターンＬ２２が配置されるように、絶縁基材Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２が積層されている。なお、図２では、コイル導体パターンが形成されている絶縁基材について表している。本実施形態のアンテナ結合素子３０は、絶縁基材Ｓ１１より下方、絶縁基材Ｓ２２より上方のそれぞれに、コイル導体パターンが形成されていない複数の絶縁基材が積層されている。

第１導体パターンＬ１１の第１端は給電回路接続端子ＰＦに接続されていて、第２端は層間接続導体Ｖ１を介して第２導体パターンＬ１２の第１端に接続されている。第２導体パターンＬ１２の第２端は給電放射素子接続端子ＰＡに接続されている。また、第３導体パターンＬ２１の第１端は無給電放射素子接続端子ＰＳに接続されていて、第３導体パターンＬ２１の第２端は層間接続導体Ｖ２を介して第４導体パターンＬ２２の第１端に接続されている。第４導体パターンＬ２２の第２端はグランド端子ＰＧに接続されている。

第２導体パターンＬ１２の一部には容量形成用導体パターンＣ１１が形成されている。また、第３導体パターンＬ２１の一部には容量形成用導体パターンＣ１２が形成されている。第２導体パターンＬ１２の容量形成用導体パターンＣ１１と第３導体パターンＬ２１の容量形成用導体パターンＣ１２とは、積層方向で対面して、その対面部分に容量を形成する。

上記第３導体パターンＬ２１の容量形成用導体パターンＣ１２は、第３導体パターンＬ２１の一端から無給電放射素子接続端子ＰＳへの引出導体パターンの一部でもある。つまり、引出導体パターン（容量形成用導体パターンＣ１２は）および当該引出導体パターンに対向する導体パターン（容量形成用導体パターンＣ１１）は容量形成用導体パターンである。

アンテナ結合素子３０を樹脂多層基板で構成する場合、上記絶縁基材Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２は例えば液晶ポリマー（LCP）シートであり、導体パターンＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は例えば銅箔をパターンニングしたものである。また、アンテナ結合素子３０をセラミック多層基板で構成する場合、上記絶縁基材Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２は例えば低温同時焼成セラミックス（LTCC［Low Temperature Co-fired Ceramics］）であり、導体パターンＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は例えば銅ペーストを印刷形成したものである。

図３は、上記４つのコイル導体パターンを含むアンテナ結合素子３０の回路図である。第２導体パターンＬ１２と第１導体パターンＬ１１は直列接続されて一次コイルＬ１を構成している。同様に、第４導体パターンＬ２２と第３導体パターンＬ２１は直列接続されて二次コイルＬ２を構成している。一次コイルＬ１は本発明における「第１コイル」および「第１結合素子」に相当し、二次コイルＬ２は本発明における「第２コイル」および「第２結合素子」に相当する。一次コイルＬ１と二次コイルＬ２は磁界結合する。また、図３では、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との間に生じる容量をキャパシタＣ１０で表している。

上記構成により、各導体パターンＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は平面視で全周に亘って重なり、各導体パターンＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は積層方向に最も近接している（他の絶縁基材を介さないで積層方向に隣接している）ので、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との結合係数が高い。また、第２導体パターンＬ１２および第３導体パターンＬ２１は、第１導体パターンＬ１１および第４導体パターンＬ２２に比べて導体パターン長が長い。これにより、第２導体パターンＬ１２と第３導体パターンＬ２１との間で対向する面積が大きく、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との間に生じる容量を効果的に大きくできる。

給電回路接続端子ＰＦから給電放射素子接続端子ＰＡへの電流経路を辿る周回方向は、図２における平面視で右回りであるのに対し、無給電放射素子接続端子ＰＳからグランド端子ＰＧへの電流経路を辿る周回方向は、図２における平面視で左回りである。つまり、両周回方向は逆の関係である。

図４は、アンテナ結合素子３０、給電放射素子１１および無給電放射素子１２で構成されるアンテナ装置１００の等価回路図である。この図４では、一次コイルＬ１に生じる寄生容量に相当するキャパシタＣ１、および二次コイルＬ２に生じる寄生容量に相当するキャパシタＣ２も図示している。

給電回路１から一次コイルＬ１を介して給電放射素子１１へ給電されると、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２の磁界結合（誘導性結合）により、二次コイルＬ２に破線矢印で示す電流が流れる。一方、実線矢印で示すように、給電回路１→一次コイルＬ１→キャパシタＣ１０→二次コイルＬ２の経路（第１経路）、または、給電回路１→一次コイルＬ１→キャパシタＣ１０→無給電放射素子１２の経路（第２経路）でも電流が流れる。

無給電放射素子１２は、リアクタンス素子と放射抵抗との直列回路が、無給電放射素子接続端子ＰＳとグランドとの間に接続された回路として等価的に表される。そのため、上記直列回路が二次コイルＬ２より低インピーダンスとなる条件では、上記第２経路に電流が流れる。

給電回路１と給電放射素子１１との間で一次コイルＬ１に流れる電流は、給電放射素子１１に電流が流れずとも、キャパシタＣ１０を介して二次コイルＬ２または無給電放射素子１２に流れる。つまり、二次コイルＬ２に電流が流れない、給電放射素子１１の反共振周波数においても、一次コイルＬ１（第１結合素子）からキャパシタＣ１０（容量）を介して、二次コイルＬ２（第２結合素子）または無給電放射素子１２に電流が流れる。そのため、無給電放射素子１２は共振周波数が反共振周波数と同じまたは近接していても、無給電放射素子１２は共振する。したがって、無給電放射素子１２は広帯域化に寄与する。

一次コイルＬ１からキャパシタＣ１０を介して、二次コイルＬ２に流れる電流（第１電流）の方向は、一次コイルＬ１との磁界結合により二次コイルＬ２に流れる電流（第２電流）の方向と同方向であると、第１電流と、第２電流とが互いに強め合って、無給電放射素子１２が駆動されるので、無給電放射素子１２による広帯域化が効果的になされる。

図１、図２では一次コイルＬ１と二次コイルＬ２の導体パターン長、すなわちターン数がほぼ等しい例を示したが、給電放射素子１１と無給電放射素子１２の長さ（アンテナ長）に応じて定めてもよい。例えば、無給電放射素子を給電放射素子よりも低い周波数帯域で共振させるような場合、無給電放射素子は給電放射素子よりもアンテナ長を長くすることになる。この場合、無給電放射素子が接続される二次コイルＬ２を一次コイルＬ１より導体パターン長を長く、すなわちターン数を大きくして、無給電放射素子に付加するインダクタンスを大きくしてその共振周波数を効果的に低くするとともに、無給電放射素子の駆動能力を高めることができる。

上述のとおり、給電放射素子１１は一次コイルL１を介して直接的に給電回路１から給電される放射素子（第１放射素子）である。また、無給電放射素子１２は一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との磁界結合により、給電回路１側から間接的に給電される放射素子（第２放射素子）である。

なお、図１、図２では、積層体の二層に形成された二つの導体パターンで一次コイルＬ１が構成され、積層体の二層に形成された二つの導体パターンで二次コイルＬ２が構成される例を示したが、本発明はこの構造に限らない。また、一次コイルＬ１および二次コイルＬ２のターン数は、図１、図２に示したような１未満（１ターンに満たない）ものに限らず、１ターン以上であってもよい。

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、アンテナ装置およびそれを備える電子機器の構成例を示す。

図５は第２の実施形態に係るアンテナ装置１００の斜視図である。このアンテナ装置１００は、基板１０、給電放射素子１１および無給電放射素子１２を備える。基板１０は、面状に拡がるグランド導体パターンが形成されたグランド領域１０Ｇと、面状のグランド導体が形成されていない非グランド領域１０Ｎを有する。

給電放射素子１１および無給電放射素子１２は基板１０の非グランド領域１０Ｎに設けられている。図５においては、給電放射素子１１および無給電放射素子１２は導体パターン部分のみを示している。

給電放射素子１１の主要部および無給電放射素子１２の主要部は誘電体ブロックまたは誘電体の構造部材の外面に形成された導体パターンである。このように給電放射素子１１および無給電放射素子１２の主要部が形成された誘電体ブロックは基板１０に実装される。また、給電放射素子１１および無給電放射素子１２の主要部が形成された誘電体構造体は筐体の一部として組み込まれて、基板１０の導体パターンに接続される。

給電放射素子１１は、その接続端１１Ｃから開放端１１Ｅまで、途中複数箇所で屈折した導体パターンで構成されている。同様に、無給電放射素子１２は、その接続端１２Ｃから開放端１２Ｅまで、途中複数箇所で屈折した導体パターンで構成されている。

基板１０にはアンテナ結合素子（図１に示したアンテナ結合素子３０）が実装されている。給電放射素子１１の接続端１１Ｃおよび無給電放射素子１２の接続端１２Ｃにはアンテナ結合素子３０が接続される。このアンテナ結合素子３０の構成は第１の実施形態で示したとおりである。したがって、二次コイルＬ２に電流が流れない、給電放射素子１１の反共振周波数においても、一次コイルＬ１（第１結合素子）からキャパシタＣ１０（容量）を介して、二次コイルＬ２（第２結合素子）または無給電放射素子１２に電流が流れる。

図６はアンテナ装置１００の周波数特性を示す図である。ここで、横軸は周波数、縦軸は給電回路１から視たアンテナ装置１００の反射損失（Ｓ１１）である。図６において、周波数ｆｏ，ｆｈ，ｆｓで共振点が生じている。ここで、周波数ｆｏは、給電放射素子１１の基本波（λ／４）共振周波数であり、周波数ｆｈは、給電放射素子１１の高調波（３λ／４）共振周波数である。また、周波数ｆｓは無給電放射素子１２の共振周波数である。この例では、周波数ｆｓは給電放射素子１１の反共振周波数と等しい。しかし、従来例として図９（Ｂ）に示したような特性とはならず、無給電放射素子１２の共振特性が現れている。

図６において、周波数ｆｏを中心とする周波数帯は例えばＧＳＭ（登録商標）の８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚの通信に用いられ、周波数ｆｈを中心としる周波数帯は例えばＧＳＭ（登録商標）の１８００ＭＨｚ帯の通信に用いられる。そして、周波数ｆｓ，ｆｈを含む周波数帯は例えばＧＰＳ信号の受信、ＬＴＥのバンド１１、バンド２１の通信に用いられる。本実施形態によれば、ＧＳＭ（登録商標）の８００ＭＨｚ帯，９００ＭＨｚ帯，１８００ＭＨｚ帯の通信用の従来のアンテナ素子を用いながらも、無給電放射素子１２およびアンテナ結合素子３０を接続することで、ＧＰＳ信号の受信、ＬＴＥのバンド１１、バンド２１の通信のためにそのまま利用できるようになる。

図７は本実施形態に係る電子機器２００の主要構造を示す斜視図である。この電子機器２００は例えば携帯電子機器であり、導電性の筐体５０および樹脂製のベゼル５１を備える。但し、この図７ではベゼル５１の一面を開口させて描いている。図５に示した基板１０は筐体内に収められている。このベゼル５１部分（筐体の金属部で覆われない部分）に、図５に示した基板１０の非グランド領域１０Ｎが位置する。

図１〜図４に示した例では、第２導体パターンＬ１２と第３導体パターンＬ２１との間に生じる容量を利用して電流経路を形成したが、給電放射素子接続端子ＰＡと無給電放射素子接続端子ＰＳとの間に、第２導体パターンＬ１２と第３導体パターンＬ２１との間に生じる容量以外のキャパシタを形成してもよい。例えば、キャパシタ形成用の電極（電極容量形成用導体パターン）を設けてもよい。また、アンテナ結合素子３０の外部（例えば回路基板）に、給電放射素子接続端子ＰＡと無給電放射素子接続端子ＰＳとの間に電気的に接続されるキャパシタを実装してもよい。

なお、本発明におけるアンテナ装置は、当然ながら送信用に限らず、受信用または送受信用に用いることができ、送受が逆の関係であっても同様に作用する。「給電回路」は送信電力を出力する回路に限る意味を持つものではなく、受信時には受信信号を入力して増幅する回路に相当する。

最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。

Ｃ１，Ｃ２…キャパシタ
Ｃ１０…キャパシタ
Ｃ１１…容量形成用導体パターン
Ｃ１２…容量形成用導体パターン（引出導体パターン）
ＤＤＭ…方向識別マーク
Ｌ１…一次コイル
Ｌ１１…第１導体パターン
Ｌ１２…第２導体パターン
Ｌ２…二次コイル
Ｌ２１…第３導体パターン
Ｌ２２…第４導体パターン
ＭＳ１…第１面
ＭＳ２…第２面
ＰＡ…給電放射素子接続端子
ＰＦ…給電回路接続端子
ＰＧ…グランド端子
ＰＳ…無給電放射素子接続端子
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２…絶縁基材
Ｖ１，Ｖ２…層間接続導体
１…給電回路
１０…基板
１０Ｇ…グランド領域
１０Ｎ…非グランド領域
１１…給電放射素子
１１Ｃ…給電放射素子の接続端
１１Ｅ…給電放射素子の開放端
１２…無給電放射素子
１２Ｃ…無給電放射素子の接続端
１２Ｅ…無給電放射素子の開放端
３０…アンテナ結合素子
５０…筐体
５１…ベゼル
１００…アンテナ装置
２００…電子機器

（１）本発明のアンテナ結合素子は、
第１コイルと、当該第１コイルに結合する第２コイルとを備え、
前記第１コイルの第１端は給電回路接続端であり、前記第１コイルの第２端は給電放射素子接続端であり、前記第２コイルの第１端は無給電放射素子接続端であり、前記第２コイルの第２端はグランド接続端であり、
前記給電回路接続端から前記給電放射素子接続端への電流経路を辿る周回方向と、前記無給電放射素子接続端から前記グランド接続端への電流経路を辿る周回方向とは逆の関係であり、前記第１コイルは、絶縁層を介して積層される複数の層に配置された複数の導体パターンを含み、前記第２コイルは、前記第１コイルを構成する複数の導体パターンが配置された絶縁層とは異なる、絶縁層を介して積層される複数の層に配置された複数の導体パターンを含む、ことを特徴とする。

Claims (12)

1. 第１コイルと、当該第１コイルに結合する第２コイルとを備え、
   前記第１コイルの第１端は給電回路接続端であり、前記第１コイルの第２端は第１放射素子接続端であり、前記第２コイルの第１端は第２放射素子接続端であり、前記第２コイルの第２端はグランド接続端であり、
   前記給電回路接続端から前記第１放射素子接続端への電流経路を辿る前記第１コイルの周回方向と、前記第２放射素子接続端から前記グランド接続端への電流経路を辿る前記第２コイルの周回方向とは逆の関係である、アンテナ結合素子。
2. 絶縁層を介して積層された複数の層に配置された複数の導体パターンと、前記複数の導体パターンの所定位置同士を層間接続する複数の層間接続導体と、を有し、
   前記複数の導体パターンは、前記積層の方向の順にそれぞれ異なる層に配置された第１導体パターン、第２導体パターン、第３導体パターンおよび第４導体パターンを含み、
   前記複数の層間接続導体は、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとを層間接続する第１層間接続導体と、前記第３導体パターンと前記第４導体パターンとを層間接続する第２層間接続導体と、を含み、
   前記第１コイルは、前記第１導体パターン、前記第２導体パターンおよび前記第１層間接続導体で構成され、
   前記第２コイルは、前記第３導体パターン、前記第４導体パターンおよび前記第２層間接続導体で構成される、
   請求項１に記載のアンテナ結合素子。
3. 前記第２導体パターンおよび前記第３導体パターンは、前記第１導体パターンおよび前記第４導体パターンに比べて導体パターン長が長い、請求項２に記載のアンテナ結合素子。
4. 前記第２導体パターンと前記第３導体パターンの少なくとも一方は、前記積層の方向で対面して部分的に容量を形成する容量形成用導体パターンを有する請求項２または３に記載のアンテナ結合素子。
5. 前記第３導体パターンは前記絶縁層の端部に達する引出導体パターンを有し、前記容量形成用導体パターンは前記引出導体パターンおよび当該引出導体パターンに対向する導体パターンである、請求項４に記載のアンテナ結合素子。
6. 前記第１コイルと前記第２コイルとの間に容量が形成されている、請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ結合素子。
7. 請求項１から６のいずれかに記載のアンテナ結合素子と、
   前記第１放射素子接続端に接続された第１放射素子と、
   前記第２放射素子接続端に接続された第２放射素子と、
   を備える、アンテナ装置。
8. 第１放射素子と、
   第２放射素子と、
   前記第１放射素子と給電回路との間に接続される第１結合素子、および当該第１結合素子に誘導性結合し、前記第２放射素子とグランドとの間に接続される第２結合素子を有する結合回路と、
   前記第１結合素子と前記第２結合素子との間に設けられる容量と、を備え、
   前記第１放射素子の反共振周波数において、前記第１結合素子から前記容量を介して、前記第２結合素子または前記第２放射素子に電流が流れることを特徴とする、アンテナ装置。
9. 前記第１結合素子および前記第２結合素子それぞれは互いに磁界結合するコイルであり、
   前記容量は前記第１結合素子を構成するコイルと前記第２結合素子を構成するコイルとの間に発生する容量である、請求項８に記載のアンテナ装置。
10. 前記第１放射素子の反共振周波数において、前記第１結合素子から前記容量を介して、前記第２結合素子に流れる電流の方向は、前記第１結合素子との磁界結合により前記第２結合素子に流れる電流の方向と同方向である、請求項８または９に記載のアンテナ装置。
11. 前記第１放射素子の接続端と前記第２放射素子の接続端との間に接続されたキャパシタを備える、請求項８から１０のいずれかに記載のアンテナ装置。
12. 請求項７から１１のいずれかに記載のアンテナ装置と、当該アンテナ装置に接続される給電回路と、当該給電回路を収める筐体と、を備え、
    前記第１放射素子および前記第２放射素子の一部または全部は前記筐体の一部である、電子機器。

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