WO2012140814A1 - アンテナ装置及び無線通信装置 - Google Patents

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WO2012140814A1
WO2012140814A1 PCT/JP2012/000321 JP2012000321W WO2012140814A1 WO 2012140814 A1 WO2012140814 A1 WO 2012140814A1 JP 2012000321 W JP2012000321 W JP 2012000321W WO 2012140814 A1 WO2012140814 A1 WO 2012140814A1
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antenna device
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sleeve element
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PCT/JP2012/000321
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健一 浅沼
山本 温
坂田 勉
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パナソニック株式会社
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    • H01Q1/521Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
    • HELECTRICITY
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    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
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    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • the present invention mainly relates to an antenna device for a mobile communication device such as a mobile phone and a wireless communication device including the antenna device.
  • an array antenna device using a choke is disclosed, and electromagnetic coupling between antenna elements can be reduced by the effect of the choke.
  • Non-Patent Document 1 there is an array antenna configuration method in which a dipole antenna (Patent Document 2) and a sleeve antenna (Non-Patent Document 1) are arranged in an endfire arrangement or a broadside arrangement.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 05-145324 Japanese Patent Laid-Open No. 2006-217302.
  • 3G-LTE 3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution
  • 3G-LTE uses a MIMO (Multiple Input Multiple Output) system that uses multiple antenna elements to simultaneously transmit and receive multiple channels of radio signals using space division multiplexing, as a new technology for realizing high-speed wireless transmission.
  • MIMO Multiple Input Multiple Output
  • a plurality of antenna elements are used on the transmitter side and the receiver side, respectively, and a data stream is spatially multiplexed to increase the transmission rate.
  • a plurality of antenna elements are simultaneously operated at the same frequency, so that electromagnetic coupling between the antenna elements is very strong in a situation where a plurality of antenna elements are mounted close to each other in a small mobile phone. Become.
  • the electromagnetic coupling between the antenna elements becomes strong, the radiation efficiency of the antenna elements deteriorates.
  • the received radio wave becomes weak and the transmission speed is reduced. Therefore, a low-coupled array antenna is required with a plurality of antenna elements arranged close to each other.
  • an antenna device that performs MIMO communication simultaneously performs transmission and reception of a plurality of radio signals having low correlation with each other by differentiating directivity or polarization characteristics in order to realize space division multiplexing. There is a need to.
  • miniaturization of the antenna element is required for the purpose of mounting on a small wireless terminal device.
  • Patent Document 1 can reduce electromagnetic coupling using a choke, there is a problem that an installation area of the antenna device is increased by arranging a plurality of antenna elements.
  • Non-Patent Document 1 a dipole antenna (Patent Document 2) or a sleeve antenna (Non-Patent Document 1) is configured as an array, but when the distance between the antenna elements is reduced, the electromagnetic coupling between the antenna elements becomes stronger. Therefore, there is a problem that it is necessary to ensure a sufficient distance between the antenna elements in order to ensure high radiation efficiency.
  • the conventional antenna device is not suitable.
  • An object of the present invention is to provide an antenna device that solves the above-described problems and can simultaneously transmit and receive a plurality of radio signals that have a low correlation with each other while having a simpler configuration as compared with the prior art.
  • An object of the present invention is to provide a wireless communication device provided with a simple antenna device.
  • First and second antenna elements First and second feed lines each having a signal line and a ground conductor; A first feeding point provided at one end of the first antenna element and connected to the signal line of the first feeding line; An antenna device including a second feeding point provided at one end of the second antenna element and connected to a signal line of the second feeding line; The first and second feed lines extend from the first and second feed points in a first direction, respectively.
  • the first antenna element extends from the first feeding point in a second direction substantially perpendicular to the first direction
  • the second antenna element extends from the second feeding point in a third direction substantially opposite to the second direction
  • the antenna device further has one end connected to the ground conductor of the first and second feed lines at a position close to the first and second feed points, respectively, and the first and second feeds.
  • At least one sleeve element extending in the first direction from a position close to the point is provided.
  • the at least one sleeve element is a cylindrical conductor surrounding the first and second feed lines.
  • the at least one sleeve element includes a first sleeve element that is one cylindrical conductor that surrounds the first feed line, and one cylindrical conductor that surrounds the second feed line. And a second sleeve element.
  • the first and second sleeve elements are in contact with each other.
  • the first and second sleeve elements are separated from each other.
  • the at least one sleeve element is at least one linear conductor.
  • the ground conductors of the first and second feed lines are in contact with each other.
  • the first and second feed lines are spaced apart from each other;
  • the at least one sleeve element includes at least one sleeve element connected to the first feed line and at least one sleeve element connected to the second feed line.
  • the first and second feed lines are microstrip lines formed on a dielectric substrate, The first and second antenna elements and the at least one sleeve element are patterned on the dielectric substrate.
  • the first and second feed lines are coplanar lines formed on a dielectric substrate,
  • the first and second antenna elements and the at least one sleeve element are patterned on the dielectric substrate.
  • the first and second antenna elements and the at least one sleeve element have a first electrical length;
  • the first antenna element includes a first trap circuit at a position of a second electrical length different from the first electrical length from the first feeding point,
  • the second antenna element includes a second trap circuit at a position of the second electrical length from the second feeding point,
  • Each of the at least one sleeve element includes a third trap circuit at a position of the second electrical length from one end connected to the ground conductor of the first and second feed lines,
  • Each of the first, second and third trap circuits is substantially short-circuited at a first frequency, and is substantially open at a second frequency higher than the first frequency.
  • the first and second antenna elements have a first electrical length;
  • the antenna device further includes third and fourth antenna elements having a second electrical length different from the first electrical length,
  • the third antenna element extends from the first feeding point in a fourth direction substantially perpendicular to the first direction,
  • the fourth antenna element extends from the second feeding point in a fifth direction substantially opposite to the fourth direction,
  • the at least one sleeve element includes a first sleeve element having the first electric length and a second sleeve element having the second electric length.
  • the wireless communication apparatus includes the antenna apparatus according to the first aspect of the present invention.
  • a plurality of wireless signals that have a simple configuration compared to the prior art and reduce electromagnetic coupling between the antenna elements, and each antenna element has a low correlation with each other. Can be sent and received simultaneously.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vicinity of feed points P1 and P2 of the antenna apparatus of FIG. 1 and a cross-sectional view in a plane parallel to the XZ plane passing through the feed points P1 and P2 and the feed lines L1 and L2.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the antenna device of FIG. 1 and a cross-sectional view in a plane parallel to an XY plane passing through a sleeve element S0. It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the 1st modification of the 1st Embodiment of this invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the vicinity of feed points P1 and P2 of the antenna apparatus of FIG. 1 and a cross-sectional view in a plane parallel to the XZ plane passing through the feed points P1 and P2 and the feed lines L1 and
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the vicinity of feed points P1 and P2 of the antenna apparatus of FIG. 4 and is a cross-sectional view in a plane parallel to the XZ plane passing through the feed points P1 and P2 and the feed lines L1 and L2.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the antenna device of FIG. 4, which is a cross-sectional view in a plane parallel to an XY plane passing through sleeve elements S ⁇ b> 1 and S ⁇ b> 2. It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the 2nd modification of the 1st Embodiment of this invention. It is a graph which shows the electromagnetic coupling between antenna element A1, A2 in the antenna apparatus of FIG.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the modification of the 2nd Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the 1st modification of the 3rd Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the 2nd modification of the 3rd Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the 4th Embodiment of this invention.
  • FIG. 21 is a circuit diagram showing trap circuits T0, T1, and T2 of FIG. It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the 1st modification of the 4th Embodiment of this invention. It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on the 2nd modification of the 4th Embodiment of this invention. It is a graph which shows the S parameter of the antenna apparatus which concerns on the Example of this invention. It is a perspective view which shows schematic structure of the antenna device which concerns on a comparative example. It is a graph which shows the electromagnetic coupling between antenna element A1, A2 in the antenna apparatus of FIG. It is a graph which shows the S parameter of the antenna apparatus of FIG. It is a graph which shows the radiation efficiency of the antenna apparatus which concerns on the Example and comparative example of this invention. It is a graph which shows the correlation coefficient of the antenna apparatus which concerns on the Example and comparative example of this invention.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view showing the vicinity of the feeding points P1 and P2 of the antenna apparatus of FIG. 1, and is a sectional view in a plane parallel to the XZ plane passing through the feeding points P1 and P2 and the feeding lines L1 and L2.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the antenna device of FIG. 1 and is a cross-sectional view in a plane parallel to the XY plane passing through the sleeve element S0.
  • the antenna device of this embodiment is provided at one end of two antenna elements A1 and A2, two feed lines L1 and L2 each having a signal line and a ground conductor, and the antenna element A1, and is connected to the signal line of the feed line L1.
  • the feed lines L1 and L2 extend in the first direction ( ⁇ Z direction) from the feed points P1 and P2, respectively.
  • the antenna element A1 extends from the feeding point P1 in a second direction ( ⁇ X direction) substantially perpendicular to the first direction, and the antenna element A2 extends from the feeding point P2 to the second direction.
  • the antenna device further has one end electrically connected to the ground conductors of the feed lines L1 and L2 at positions close to the feed points P1 and P2, respectively, and from the position close to the feed points P1 and P2 in the first direction.
  • the antenna elements A1, A2 and the sleeve element S0 are arranged so that the opening angle is a right angle, and the two antenna elements A1, A2 are arranged so that the opening angle is 180 degrees.
  • the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 (or the electromagnetic coupling between the feeding points F1 and F2) is made substantially zero.
  • the antenna elements A1 and A2 are not limited to linear conductors, and may be configured by plate conductors (polygonal, circular, elliptical, etc.). Further, the antenna elements A1 and A2 may be asymmetric with respect to the Z axis or the YZ plane.
  • the feed lines L1 and L2 are coaxial with signal lines L1a and L2a as internal conductors, ground conductors L1b and L2b as external conductors, and dielectrics L1c and L2c, for example. Consists of cables. 2 and 3, the ground conductors L1b and L2b of the feed lines L1 and L2 are shown as being in contact with each other, but the feed lines L1 and L2 may be separated from each other.
  • the feed lines L1 and L2 are not limited to coaxial cables, and may be a planar feed line such as a parallel feed line or a microstrip line.
  • At least one sleeve element S0 is one cylindrical conductor surrounding the feed lines L1 and L2.
  • One end of the sleeve element S0 is electrically short-circuited to the ground conductors L1b and L2b of the feed lines L1 and L2 at positions close to the feed points P1 and P2, and the other end of the sleeve element S0 is electrically open.
  • the antenna device according to the present embodiment includes the sleeve element S0, thereby suppressing the leakage current to the feed lines L1 and L2.
  • the sleeve element S0 is not limited to the cylindrical conductor, but may be a hollow rectangular column or polygonal column, and may be a linear conductor as will be described later.
  • the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 is reduced while the configuration is simpler than that of the prior art, and a plurality of antenna elements A1 and A2 have a low correlation with each other.
  • Wireless signals can be transmitted and received simultaneously.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna device according to a first modification of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the vicinity of the feeding points P1 and P2 of the antenna apparatus of FIG. 4, and is a sectional view in a plane parallel to the XZ plane passing through the feeding points P1 and P2 and the feeding lines L1 and L2.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the antenna device of FIG. 4 and is a cross-sectional view in a plane parallel to the XY plane passing through the sleeve elements S1 and S2.
  • the antenna element according to the present modification includes a sleeve element S1 that is a cylindrical conductor that surrounds the feed line L1, and a cylindrical conductor that surrounds the feed line L2, instead of the single sleeve element S0 that surrounds the feed lines L1 and L2. And a sleeve element S2.
  • the outer circumferences of the two sleeve elements S1 and S2 are in contact with each other along the longitudinal direction (Z-axis direction) and are electrically connected to each other.
  • the antenna device of FIGS. 1 to 3 can be reduced in size by including the integral sleeve element S0, the antenna device of the present modification has a separate sleeve element S1 for each of the feed lines L1 and L2. , S2 can be improved.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna apparatus according to a second modification of the first embodiment of the present invention. 4 to 6, the outer circumferences of the two sleeve elements S1 and S2 are in contact with each other. However, as shown in FIG. 7, the two sleeve elements S1 and S2 are separated by a predetermined distance d3 at their closest part. May be spaced apart from each other.
  • FIG. 8 is a graph showing electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 in the antenna apparatus of FIG.
  • the horizontal axis of the graph represents the distance d3 between the sleeve elements S1, S2, which is normalized by the operating wavelength lambda, the vertical axis, the antenna elements represented by the parameter S 21 of the transmission coefficient between the feed points P1, P2
  • the electromagnetic coupling between A1 and A2 is shown.
  • FIG. 8 shows the result of electromagnetic field analysis under this condition. As can be seen from FIG. 8, in the antenna device of this embodiment, electromagnetic coupling can be sufficiently reduced even when the distance d3 between the antenna elements A1 and A2 is set to zero.
  • FIG. 9 is a diagram showing a current distribution of the comparative example of the antenna device of FIG. 1
  • FIG. 10 is a diagram showing a current distribution of the antenna device of FIG. 9 and 10, the feed lines L1 and L2 are omitted, and signal sources Q1 and Q2 are shown instead of the feed points P1 and P2.
  • the other signal source Q2 is shown as a load.
  • the conductor portions of the antenna elements A1 and A2 and the sleeve element S0 are shown boldly.
  • the currents on the antenna elements A1 and A2 and the sleeve element S0 are indicated by arrows, and the strength of the current is indicated by the thickness of the arrows.
  • the current distribution when the antenna elements A1 and A2 of FIG. 1 are provided in parallel to each other and extend in the + Z direction that is, when the opening angle of the antenna elements A1 and A2 is 0 degree). Indicates.
  • a current I1a on the side remote from the antenna element A2 and a current I1b on the side close to the antenna element A2 flow through the antenna element A1, and the currents I1a and I1b correspond to these currents I1a and I1b.
  • the current I2a on the side remote from the antenna element A1 and the current I2b on the side close to the antenna element A1 flow through the antenna element A2.
  • Currents I0a and I0b also flow on the sleeve element S0.
  • the currents I1a and I1b and the currents I2a and I2b are out of phase with each other.
  • the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 increases, and the radiation efficiency decreases.
  • FIG. 9 since the currents I2a and I2b flow to the signal source Q2, the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 increases, and the radiation efficiency decreases.
  • FIG. 9 since the currents I2a and I2b flow to the signal source Q2, the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 increases, and the radiation efficiency decreases.
  • the currents I1b and I2b are reduced by increasing the distance between the antenna elements A1 and A2, and as a result, the antenna element A1. , A2 is reduced.
  • the currents I0a and I1a are coupled to each other and become stronger.
  • the direction in which the current I2a flows is reversed.
  • the currents I2a and I2b cancel each other out of phase with each other, so that the current flowing through the signal source Q2 is substantially zero. Therefore, the electromagnetic current between the antenna elements A1 and A2 Bonding is also substantially zero.
  • FIG. 11 is a perspective view showing a case where the opening angle of the antenna elements A1 and A2 of the antenna apparatus of FIG. 1 changes in the XZ plane
  • FIG. 12 is a diagram between the antenna elements A1 and A2 in the antenna apparatus of FIG. It is a graph which shows electromagnetic coupling.
  • the horizontal axis of this graph indicates the opening angle ⁇ 1 of the XZ plane which varies from 0 degrees to 180 degrees, and the vertical axis, the antenna elements A1 represented by the parameter S 21 of the transmission coefficient between the feed points P1, P2,
  • the electromagnetic coupling between A2 is shown.
  • the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 is preferably -10 dB or less. According to FIG. 12, when the opening angle ⁇ 1 in the XZ plane is 160 degrees or more, the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 is ⁇ 10 dB or less, and when the opening angle ⁇ 1 in the XZ plane is 180 degrees. It can be seen that the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 is the lowest.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a case where the opening angle of the antenna elements A1 and A2 of the antenna device of FIG. 1 changes in the XY plane.
  • the angle of the antenna elements A1 and A2 with respect to the sleeve element S0 is 90 degrees.
  • FIG. 14 is a graph showing electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 in the antenna apparatus of FIG.
  • the horizontal axis of this graph indicates the opening angle ⁇ 2 in the XY plane that varies from 0 degrees to 180 degrees, and the vertical axis, the antenna elements A1 represented by the parameter S 21 of the transmission coefficient between the feed points P1, P2,
  • the electromagnetic coupling between A2 is shown.
  • FIG. 12 shows the result of electromagnetic field analysis under this condition.
  • FIG. 14 shows that the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 is the lowest when the opening angle ⁇ 2 in the XY plane is 180 degrees.
  • Non-Patent Document 2 not only the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2, but also the correlation coefficient ⁇ (see Non-Patent Document 2) defined below can be reduced.
  • the correlation coefficient ⁇ is preferably 0.6 or less.
  • this value can be achieved as described later. As a result, in the antenna device of the present embodiment, a plurality of radio signals having low correlation with each other can be efficiently transmitted and received simultaneously.
  • FIG. 15 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the sleeve element is not limited to the cylindrical conductor shown in FIG. 1 and the like, and may be at least one linear conductor. Even with the antenna device of the present embodiment, the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 is reduced while the configuration is simpler than that of the prior art, and each of the antenna elements A1 and A2 has a plurality of low correlations. Wireless signals can be transmitted and received simultaneously.
  • the sleeve elements S1 and S2 of linear conductors in particular, the volume and weight of the sleeve element S0 are reduced compared to the sleeve element S0 of FIG. In addition, it is possible to obtain a special effect that the antenna device can be manufactured at low cost.
  • a single sleeve element may be provided instead of the two sleeve elements S1 and S2.
  • Three or more sleeve elements may be provided.
  • FIG. 16 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna apparatus according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • the ground conductors of the feed lines L1 and L2 are shown as being in contact with each other, but the feed lines L1 and L2 may be separated from each other.
  • the sleeve element includes at least one sleeve element electrically connected to the feed line L1 and at least one sleeve element electrically connected to the feed line L2.
  • FIG. 17 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna apparatus according to the third embodiment of the present invention.
  • the antenna device according to the present embodiment is characterized in that the antenna elements A1 and A2, the sleeve elements S1 and S2, and the feed line are configured by a conductor pattern of a dielectric substrate.
  • the antenna device of the present embodiment includes a ground conductor G0 formed between the laminated dielectric substrates D1 and D2, a signal line L1a formed on the upper surface (+ Z side surface) of the dielectric substrate D1, and a dielectric A signal line L2a formed on the lower surface (the surface on the ⁇ Z side) of the body substrate D2, and the ground conductor G0 and the signal line L1a constitute a first feed line that is a microstrip line, and the ground conductor G0
  • the signal line L2a constitutes a second feed line that is a microstrip line.
  • the antenna device is further formed on the lower surface of the dielectric substrate D2 and the antenna element A1 formed on the upper surface of the dielectric substrate D1 and electrically connected to the signal line L1a at the feeding point P1, and the signal line at the feeding point P2. And an antenna element A2 electrically connected to L2a.
  • the antenna device further includes sleeve elements S1 and S2 formed between the dielectric substrates D1 and D2 and electrically connected to the ground conductor G0.
  • the antenna device of the present embodiment Even with the antenna device of the present embodiment, the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 is reduced while the configuration is simpler than that of the prior art, and each of the antenna elements A1 and A2 has a plurality of low correlations. Wireless signals can be transmitted and received simultaneously. Further, the antenna device of the present embodiment can be configured to be planar and integrated with the conductor pattern of the dielectric substrate, thereby obtaining a special effect of lowering the posture of the antenna device.
  • FIG. 18 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna apparatus according to a first modification of the third embodiment of the present invention.
  • the antenna device of this modification is characterized in that the signal line L2a is formed on the upper surface of the dielectric substrate D1 instead of the lower surface of the dielectric substrate D2 as shown in FIG.
  • the antenna device of the present modification can be configured by using the single dielectric substrate D1 by removing the dielectric substrate D2 of FIG. 17, and the configuration of the antenna device can be simplified.
  • FIG. 19 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna apparatus according to a second modification of the third embodiment of the present invention.
  • the antenna device according to this modification includes a feed line configured as a coplanar line.
  • the antenna device of the present modification includes signal lines L1a and L2a and ground conductors G1, G2 and G3 formed on the upper surface (+ Z side surface) of the dielectric substrate D1, and the signal lines L1a and L2a are signal sources Q1. , Q2 and the ground conductors G1, G2, G3 are grounded.
  • the signal line L1a and the ground conductors G1 and G2 constitute a first feed line that is a coplanar line
  • the signal line L2a and the ground conductors G1 and G3 constitute a second feed line that is a coplanar line
  • the antenna device is further formed on the upper surface of the dielectric substrate D1 and formed on the upper surface of the dielectric substrate D1 and the antenna element A1 electrically connected to the signal line L1a at the feeding point P1, and the signal line at the feeding point P2.
  • an antenna element A2 electrically connected to L2a.
  • the antenna device further includes sleeve elements S1 and S2 formed on the upper surface of the dielectric substrate D1 and electrically connected to the ground conductors G2 and G3, respectively.
  • the antenna device according to the present embodiment is not limited to the one provided with the feed line that is the microstrip line or the coplanar line, and may include another type of feed line formed on the dielectric substrate.
  • the antenna device of FIG. 17 has an effect that the electromagnetic coupling between the feed lines can be reduced by providing the signal lines L1a and L2a on different surfaces with respect to the ground conductor G0.
  • the antenna device of the present embodiment is characterized by having a configuration for causing the antenna device to resonate at two different frequencies.
  • FIG. 20 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna apparatus according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the antenna device of FIG. 20 corresponds to the antenna device of FIG. 1 having a trap circuit at a position in the longitudinal direction of the antenna elements A1 and A2 and the sleeve element S0. Resonates at a frequency of.
  • the antenna apparatus of FIG. 20 includes divided sleeve elements S0a and S0b (collectively referred to as sleeve elements S0), a trap circuit T0 provided therebetween, and divided antenna elements A1a and A1b (collectively).
  • the antenna elements A1, A2 and the sleeve element S0 have a first electrical length
  • the antenna element A1 includes a trap circuit T1 at a position of a second electrical length different from the first electrical length from the feeding point P1
  • the antenna element A2 includes a trap circuit T2 at a position of the second electrical length from the feeding point P2
  • the sleeve element S0 is located at a position of the second electrical length from one end connected to the ground conductors of the feeding lines L1 and L2.
  • a trap circuit T0 is provided.
  • the structure of the other part of the antenna device of FIG. 20 is the same as that of the antenna device of FIG.
  • FIG. 21 is a circuit diagram showing the trap circuits T0, T1, T2 of FIG.
  • the trap circuits T0, T1, T2 are parallel resonant circuits including a capacitor C and an inductor L, and are substantially short-circuited at a predetermined frequency f1 and substantially open at a predetermined frequency f2 higher than the frequency f1.
  • the antenna apparatus of FIG. 20 operates at the frequency f1
  • the entire antenna elements A1 and A2 and the sleeve element S0 resonate.
  • only the portions of the antenna elements A1a and A2a and the sleeve element S0a are present. Resonates.
  • each of the antenna elements A1 and A2 and the sleeve element S0 is a single element but has two resonating electrical lengths, and the antenna device resonates at two different frequencies.
  • the antenna device of the present embodiment Even with the antenna device of the present embodiment, the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 is reduced while the configuration is simpler than that of the prior art, and each of the antenna elements A1 and A2 has a plurality of low correlations. Wireless signals can be transmitted and received simultaneously. Furthermore, the antenna device of the present embodiment can realize multiband operation that resonates at two different frequencies.
  • FIG. 22 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna apparatus according to a first modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the configuration provided with the trap circuit of the present embodiment is not only an antenna device provided with a sleeve element which is a cylindrical conductor as shown in FIG. 1, but also an antenna device provided with a sleeve element which is a linear conductor as shown in FIG. It is also applicable to.
  • the antenna device of FIG. 22 corresponds to the antenna device of FIG. 15 provided with a trap circuit at a position in the longitudinal direction of the antenna elements A1 and A2 and the sleeve elements S1 and S2. Resonates at the second frequency.
  • sleeve elements S1a and S1b collectively referred to as sleeve elements S1
  • sleeve elements S1 a trap circuit T0 provided therebetween
  • S2a and S2b divided sleeve elements S2a and S2b
  • Sleeve element S2 a trap circuit T0 provided therebetween.
  • the configuration of other parts of the antenna device of FIG. 22 is the same as that of the antenna device of FIG.
  • FIG. 23 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna apparatus according to a second modification of the fourth embodiment of the present invention.
  • the configuration for realizing the multiband operation is not limited to the trap circuit, and may include an antenna element and a sleeve element having different electrical lengths.
  • the antenna device of FIG. 23 corresponds to the antenna device of FIG. 15 further including additional antenna elements A3 and A4 and sleeve elements S3 and S4.
  • the antenna elements A1 and A2 and the sleeve elements S1 and S2 have a predetermined first electrical length
  • the antenna elements A3 and A4 and the sleeve elements S3 and S4 have a first electrical length.
  • the antenna element A3 extends from the feed point P1 in a fourth direction substantially perpendicular to the first direction in which the feed lines L1 and L2 and the sleeve elements S1 to S4 extend.
  • the feed point P2 extends in a fifth direction substantially opposite to the fourth direction.
  • the antenna element A3 extends in substantially the same direction as the antenna element A1, and the antenna element A4 extends in substantially the same direction as the antenna element A2. It is not limited to. In the antenna apparatus of FIG.
  • the electrical lengths of the antenna elements A1 and A2 and the sleeve elements S1 and S2 are configured to resonate at a predetermined frequency f1, and the electrical lengths of the antenna elements A3 and A4 and the sleeve elements S3 and S4 are set.
  • each electrical length has only to be designed to be about ⁇ / 4 with respect to the operating wavelength ⁇ of the desired frequency.
  • the antenna device of FIG. 20 has a feature that the leakage current to the feed lines L1 and L2 is smaller than that of the antenna device of FIG.
  • the configurations of the fourth embodiment described with reference to FIGS. 20 to 23 may be combined.
  • the antenna elements A1 and A2 including the trap circuits T1 and T2 of FIG. 22 and the sleeve elements S1 to S4 of FIG. 23 may be combined, and the sleeve element S0 (or FIG. 20) including the trap circuit T0 of FIG.
  • the sleeve elements S1 and S2) including the 22 trap circuits T11 and T12 may be combined with the antenna elements A1 to A4 shown in FIG.
  • the configurations of the fourth embodiment may be combined with the configurations of the other embodiments shown in FIGS. 4, 7, 17 to 19 and the like.
  • FIG. 24 is a graph illustrating S parameters of the antenna device according to the example of the present invention.
  • the graph in FIG. 24 shows the results of transient analysis using the FDTD method in the frequency range of 500 to 1000 MHz. In this case, considering the shortening rate, the antenna device resonates around about 700 Hz. Both parameters S 21 parameters S 11 and transmission coefficient of the reflection coefficient, it is -10dB or less in the vicinity of the resonance frequency 700 MHz, the electromagnetic coupling between the antenna elements A1, A2 it can be seen that sufficiently low.
  • FIG. 25 is a perspective view showing a schematic configuration of an antenna device according to a comparative example.
  • the antenna elements A1 and A2 are provided in parallel to each other and extend in the + Z direction (that is, the opening angle of the antenna elements A1 and A2 is 0 degree).
  • FIG. 26 is a graph showing electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 in the antenna apparatus of FIG.
  • the horizontal axis of the graph represents the distance d3 between the sleeve elements S1, S2, which is normalized by the operating wavelength lambda, the vertical axis, the antenna elements represented by the parameter S 21 of the transmission coefficient between the feed points P1, P2
  • the electromagnetic coupling between A1 and A2 is shown.
  • the electromagnetic coupling between the antenna elements A1 and A2 is large when the distance d3 between the sleeve elements S1 and S2 is small.
  • FIG. 27 is a graph showing S parameters of the antenna apparatus of FIG.
  • the simulation conditions and method were the same as in FIG. In this case, considering the shortening rate, the antenna device of the comparative example resonates around about 700 Hz.
  • parameter S 11 of the reflection coefficient at the resonant frequency 710MHz is less than or equal to -10 dB
  • the parameter S 21 of the transmission coefficient indicates a higher value of more than -5 dB.
  • the radiation efficiency and the correlation coefficient of the antenna device of the example and the antenna device of the comparative example are compared.
  • FIG. 28 is a graph showing the radiation efficiency of the antenna devices according to the example of the present invention and the comparative example.
  • This graph shows the frequency characteristics of radiation efficiency.
  • the radiation efficiency is derived from “1-S 11 2 -S 21 2 ”.
  • the graph in FIG. 28 shows the results of transient analysis using the FDTD method in the frequency range of 500 to 1000 MHz. Since the electromagnetic coupling S 21 is large in the antenna device of the comparative example, the radiation efficiency shows a low value of ⁇ 4 dB or less over the frequency range of 500 to 1000 MHz. However, in the antenna device of the example, the radiation efficiency is over the frequency bandwidth of 330 MHz. It can be seen that it shows a high value of ⁇ 4 dB or more.
  • FIG. 29 is a graph showing correlation coefficients of the antenna devices according to the example and the comparative example of the present invention.
  • the graph of FIG. 29 shows the result of calculating the correlation coefficient ⁇ using Equation 1 after obtaining the S parameter using the FDTD method in the frequency range of 500 to 1000 MHz.
  • the correlation coefficient shows a high value of 0.8 or more, but in the antenna apparatus of the embodiment, the correlation coefficient is 0.6. It can be seen that the following low values are shown.
  • the antenna device can reduce electromagnetic coupling between feeding points, and can simultaneously transmit and receive a plurality of radio signals having low correlation with each other. .
  • the present Example was designed so that it might operate
  • the antenna device of the present invention and the wireless communication device using the antenna device can be mounted as a mobile phone, for example, or can be mounted as a device for a wireless LAN.
  • This antenna device can be mounted on, for example, a wireless communication device for performing MIMO communication.
  • the antenna device is not limited to the MIMO method, and an adaptive array antenna that can simultaneously execute communication for a plurality of applications (multi-application). It can also be mounted on an array antenna device such as a maximum ratio combining diversity antenna or a phased array antenna.

Landscapes

  • Details Of Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)

Abstract

 アンテナ装置は、2つのアンテナ素子(A1,A2)と、2つの給電線路(L1,L2)と、アンテナ素子(A1)の一端に設けられた給電点(P1)と、アンテナ素子(A2)の一端に設けられた給電点(P2)とを備える。給電線路(L1,L2)は、給電点(P1,P2)から第1の方向に延在する。アンテナ素子(A1)は、給電点(P1)から、第1の方向とは垂直な第2の方向に延在し、アンテナ素子(A2)は、給電点(P2)から、第2の方向とは逆向きの第3の方向に延在する。アンテナ装置は、給電点(P1,P2)に近接した位置で給電線路(L1,L2)の接地導体に接続された一端を有し、給電点(P1,P2)に近接した位置から第1の方向に延在するスリーブ素子(S0)を備える。

Description

アンテナ装置及び無線通信装置
 本発明は、主として携帯電話機などの移動体通信装置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ものである。
 携帯電話機等の携帯無線通信装置の小型化及び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。さらに、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。
 このような状況にあって、所定の周波数帯において電磁結合を低減し、高速無線通信が可能なアレーアンテナ装置が提案されている。
 特許文献1によれば、チョークを用いたアレーアンテナ装置が開示され、チョークの効果によってアンテナ素子間の電磁結合を低減することができる。
 一方、公知の技術として、ダイポールアンテナ(特許文献2)やスリーブアンテナ(非特許文献1)をエンドファイア配置あるいはブロードサイド配置にするアレーアンテナの構成法がある。
特開平05-145324号公報。 特開2006-217302号公報。
大島他、"空間相関とアレー素子間結合を考慮したMIMO伝送特性[I] : 放射パターン測定に基づくアレーアンテナ素子間結合特性"、電子情報通信学会技術研究報告、AP-107、pp.7-12、2007. Blanch, S. ; Romeu, J. ; Corbella, I., "Exact representation of antenna system diversity performance from input parameter description" Electronics Letters, Volume 39, Issue 9, pp.705-707, May 2003.
 近年、携帯電話によるデータ伝送の高速化のニーズが高まり、次世代携帯電話規格である3G-LTE(3rd Generation Partnership Project Long Term Evolution)が検討されてきた。3G-LTEでは、無線伝送の高速化を実現するための新技術として、複数のアンテナ素子を用いて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(Multiple Input Multiple Output)方式の採用が決定している。MIMO方式では送信機側と受信機側でそれぞれ複数のアンテナ素子を使用し、空間的にデータストリームを多重することで伝送速度の高速化を可能にする。
 しかしながら、MIMO方式では複数のアンテナ素子を同一の周波数で同時に動作させるので、小型の携帯電話機内に複数のアンテナ素子が近接して実装される状況下では、アンテナ素子間の電磁結合が非常に強くなる。アンテナ素子間の電磁結合が強くなるとアンテナ素子の放射効率が劣化する。それに伴い、受信電波が弱くなり伝送速度の低下を招く。そのため、複数のアンテナ素子を近接配置した状態で低結合なアレーアンテナが必要となる。
 また、MIMO方式の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。
 さらに、小型の無線端末装置への搭載を目的として、アンテナ素子の小型化が求められている。
 特許文献1のアンテナ装置は、チョークを用いた電磁結合の低減はできるが、アンテナ素子を複数並べたことにより、アンテナ装置の設置面積が増大するという課題がある。
 また、ダイポールアンテナ(特許文献2)やスリーブアンテナ(非特許文献1)をアレー構成にする方法もあるが、アンテナ素子間距離を小さくすると、アンテナ素子間の電磁結合は強くなる。よって高い放射効率を確保するためにはアンテナ素子間の距離を十分確保する必要があるという課題がある。
 よって、携帯電話機など小型の無線端末装置などのように、設置面積が限られる場合には、従来技術のアンテナ装置は不向きである。
 本発明の目的は、以上の問題点を解決し、従来技術に比較して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を同時に送受信できるアンテナ装置を提供し、また、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、
 第1及び第2のアンテナ素子と、
 信号線及び接地導体をそれぞれ有する第1及び第2の給電線路と、
 上記第1のアンテナ素子の一端に設けられ、上記第1の給電線路の信号線に接続される第1の給電点と、
 上記第2のアンテナ素子の一端に設けられ、上記第2の給電線路の信号線に接続される第2の給電点とを備えたアンテナ装置であって、
 上記第1及び第2の給電線路は、上記第1及び第2の給電点から第1の方向にそれぞれ延在し、
 上記第1のアンテナ素子は、上記第1の給電点から、上記第1の方向とは実質的に垂直な第2の方向に延在し、
 上記第2のアンテナ素子は、上記第2の給電点から、上記第2の方向とは実質的に逆向きの第3の方向に延在し、
 上記アンテナ装置はさらに、上記第1及び第2の給電点に近接した位置において上記第1及び第2の給電線路の接地導体に接続された一端をそれぞれ有し、上記第1及び第2の給電点に近接した位置から上記第1の方向にそれぞれ延在する少なくとも1つのスリーブ素子を備えたことを特徴とする。
 上記アンテナ装置において、上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記第1及び第2の給電線路を包囲する1つの筒状導体であることを特徴とする。
 上記アンテナ装置において、上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記第1の給電線路を包囲する1つの筒状導体である第1のスリーブ素子と、上記第2の給電線路を包囲する1つの筒状導体である第2のスリーブ素子とを含むことを特徴とする。
 上記アンテナ装置において、上記第1及び第2のスリーブ素子は互いに接していることを特徴とする。
 上記アンテナ装置において、上記第1及び第2のスリーブ素子は互いに離隔していることを特徴とする。
 上記アンテナ装置において、上記少なくとも1つのスリーブ素子は、少なくとも1つの線状導体であることを特徴とする。
 上記アンテナ装置において、上記第1及び第2の給電線路の接地導体は互いに接していることを特徴とする。
 上記アンテナ装置において、
 上記第1及び第2の給電線路は互いに離隔し、
 上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記第1の給電線路に接続された少なくとも1つのスリーブ素子と、上記第2の給電線路に接続された少なくとも1つのスリーブ素子とを含むことを特徴とする。
 上記アンテナ装置において、
 上記第1及び第2の給電線路は、誘電体基板上に形成されたマイクロストリップ線路であり、
 上記第1及び第2のアンテナ素子及び上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記誘電体基板上にパターン形成されることを特徴とする。
 上記アンテナ装置において、
 上記第1及び第2の給電線路は、誘電体基板上に形成されたコプレーナ線路であり、
 上記第1及び第2のアンテナ素子及び上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記誘電体基板上にパターン形成されることを特徴とする。
 上記アンテナ装置において、
 上記第1及び第2のアンテナ素子及び上記少なくとも1つのスリーブ素子は第1の電気長を有し、
 上記第1のアンテナ素子は、上記第1の給電点から上記第1の電気長とは異なる第2の電気長の位置に第1のトラップ回路を備え、
 上記第2のアンテナ素子は、上記第2の給電点から上記第2の電気長の位置に第2のトラップ回路を備え、
 上記少なくとも1つのスリーブ素子のそれぞれは、上記第1及び第2の給電線路の接地導体に接続された一端から上記第2の電気長の位置に第3のトラップ回路を備え、
 上記第1、第2及び第3のトラップ回路のそれぞれは、第1の周波数において実質的に短絡し、上記第1の周波数よりも高い第2の周波数において実質的に開放となることを特徴とする。
 上記アンテナ装置において、
 上記第1及び第2のアンテナ素子は第1の電気長を有し、
 上記アンテナ装置はさらに、上記第1の電気長とは異なる第2の電気長を有する第3及び第4のアンテナ素子を備え、
 上記第3のアンテナ素子は、上記第1の給電点から、上記第1の方向とは実質的に垂直な第4の方向に延在し、
 上記第4のアンテナ素子は、上記第2の給電点から、上記第4の方向とは実質的に逆向きの第5の方向に延在し、
 上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記第1の電気長を有する第1のスリーブ素子と、上記第2の電気長を有する第2のスリーブ素子とを含むことを特徴とする。
 本発明の第2の態様に係る無線通信装置は、本発明の第1の態様に係るアンテナ装置を備えたことを特徴とする。
 本発明のアンテナ装置及び無線通信装置によれば、従来技術に比較して簡単な構成でありながら、アンテナ素子間の電磁結合を低減し、各アンテナ素子により、互いに低相関である複数の無線信号を同時に送受信することができる。
本発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。 図1のアンテナ装置の給電点P1,P2の付近を示す断面図であって、給電点P1,P2及び給電線路L1,L2を通るXZ面に平行な面における断面図である。 図1のアンテナ装置の断面図であって、スリーブ素子S0を通るXY面に平行な面における断面図である。 本発明の第1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斜視図である。 図4のアンテナ装置の給電点P1,P2の付近を示す断面図であって、給電点P1,P2及び給電線路L1,L2を通るXZ面に平行な面における断面図である。 図4のアンテナ装置の断面図であって、スリーブ素子S1,S2を通るXY面に平行な面における断面図である。 本発明の第1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斜視図である。 図7のアンテナ装置におけるアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示すグラフである。 図1のアンテナ装置の比較例の電流分布を示す図である。 図1のアンテナ装置の電流分布を示す図である。 図1のアンテナ装置のアンテナ素子A1,A2の開き角がXZ面内で変化する場合を示す斜視図である。 図11のアンテナ装置におけるアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示すグラフである。 図1のアンテナ装置のアンテナ素子A1,A2の開き角がXY面内で変化する場合を示す斜視図である。 図13のアンテナ装置におけるアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示すグラフである。 本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第2の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の第3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斜視図である。 本発明の第3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斜視図である。 本発明の第4の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。 図20のトラップ回路T0,T1,T2を示す回路図である。 本発明の第4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斜視図である。 本発明の第4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斜視図である。 本発明の実施例に係るアンテナ装置のSパラメータを示すグラフである。 比較例に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。 図25のアンテナ装置におけるアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示すグラフである。 図25のアンテナ装置のSパラメータを示すグラフである。 本発明の実施例及び比較例に係るアンテナ装置の放射効率を示すグラフである。 本発明の実施例及び比較例に係るアンテナ装置の相関係数を示すグラフである。
 以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。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。
第1の実施形態.
 図1は、本発明の第1の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。図2は、図1のアンテナ装置の給電点P1,P2の付近を示す断面図であって、給電点P1,P2及び給電線路L1,L2を通るXZ面に平行な面における断面図である。図3は、図1のアンテナ装置の断面図であって、スリーブ素子S0を通るXY面に平行な面における断面図である。
 本実施形態のアンテナ装置は、2つのアンテナ素子A1,A2と、信号線及び接地導体をそれぞれ有する2つの給電線路L1,L2と、アンテナ素子A1の一端に設けられ、給電線路L1の信号線に電気的に接続される給電点P1と、アンテナ素子A2の一端に設けられ、給電線路L2の信号線に電気的に接続される給電点P2とを備える。給電線路L1,L2は、給電点P1,P2から第1の方向(-Z方向)にそれぞれ延在する。アンテナ素子A1は、給電点P1から、第1の方向とは実質的に垂直な第2の方向(-X方向)に延在し、アンテナ素子A2は、給電点P2から、第2の方向とは実質的に逆向きの第3の方向(+X)に延在する。アンテナ装置はさらに、給電点P1,P2に近接した位置において給電線路L1,L2の接地導体に電気的に接続された一端をそれぞれ有し、給電点P1,P2に近接した位置から第1の方向にそれぞれ延在する少なくとも1つのスリーブ素子S0を備える。
 本実施形態のアンテナ装置は、アンテナ素子A1,A2とスリーブ素子S0との開き角が直角となるように配置し、2つのアンテナ素子A1,A2の開き角を180度となるように配置することで、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合(又は給電点F1,F2間の電磁結合)を実質的にゼロにすることを特徴とする。
 アンテナ素子A1,A2は、例えば、動作波長λに対して電気長d1=d2=λ/4を有する線状導体により構成される。アンテナ素子A1,A2は、線状導体に限定されるものではなく、板状導体(多角形、円形、楕円形など)により構成されてもよい。また、アンテナ素子A1,A2は、Z軸に対して、又はYZ面に対して、非対称に構成されてもよい。
 給電線路L1,L2は、図2及び図3に示すように、例えば、内部導体である信号線L1a,L2aと、外部導体である接地導体L1b,L2bと、誘電体L1c,L2cとを有する同軸ケーブルにより構成される。図2及び図3では、給電線路L1,L2の接地導体導体L1b,L2bが互いに接しているように示しているが、給電線路L1,L2は互いに離隔していてもよい。また、給電線路L1,L2は、同軸ケーブルに限らず、平行給電線路や、マイクロストリップ線路など平面型の給電線路であってもよい。
 図1のアンテナ装置において、少なくとも1つのスリーブ素子S0は、給電線路L1,L2を包囲する1つの円筒状導体である。スリーブ素子S0は、動作波長λに対して電気長d0=λ/4を有する。スリーブ素子S0の一端は、給電点P1,P2に近接した位置において給電線路L1,L2の接地導体L1b,L2bに電気的に短絡され、スリーブ素子S0の他端は、電気的に開放されている。本実施形態のアンテナ装置は、このスリーブ素子S0を備えたことにより、給電線路L1,L2への漏洩電流を抑圧する。なお、スリーブ素子S0は円筒状導体に限られるものではなく、中抜きした四角柱や多角形柱でもよく、また、後述するように線状導体であってもよい。
 本実施形態のアンテナ装置によれば、従来技術に比較して簡単な構成でありながら、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合を低減し、各アンテナ素子A1,A2により、互いに低相関である複数の無線信号を同時に送受信することができる。
 図4は、本発明の第1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斜視図である。図5は、図4のアンテナ装置の給電点P1,P2の付近を示す断面図であって、給電点P1,P2及び給電線路L1,L2を通るXZ面に平行な面における断面図である。図6は、図4のアンテナ装置の断面図であって、スリーブ素子S1,S2を通るXY面に平行な面における断面図である。本変形例のアンテナ素子は、給電線路L1,L2を包囲する1つのスリーブ素子S0に代えて、給電線路L1を包囲する円筒状導体であるスリーブ素子S1と、給電線路L2を包囲する円筒状導体であるスリーブ素子S2とを備えたことを特徴とする。2つのスリーブ素子S1,S2の外周は、その長手方向(Z軸の方向)に沿って互いに接した状態にあり、互いに電気的に接続されている。図1~図3のアンテナ装置は、一体型のスリーブ素子S0を備えたことにより小型化をはかることができるが、本変形例のアンテナ装置は、給電線路L1,L2毎に別個のスリーブ素子S1,S2を備えることにより、構成の自由度を向上させることができる。
 図7は、本発明の第1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斜視図である。図4~図6のアンテナ装置では、2つのスリーブ素子S1,S2の外周は互いに接していたが、図7に示すように、2つのスリーブ素子S1,S2は、その最近接部において所定距離d3を有するように互いに離隔していてもよい。
 図8は、図7のアンテナ装置におけるアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示すグラフである。このグラフの横軸は、動作波長λで正規化されたスリーブ素子S1,S2間の距離d3を示し、縦軸は、給電点P1,P2間の透過係数のパラメータS21で表されたアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示す。スリーブ素子S1,S2及びアンテナ素子A1,A2の電気長は、d0=d1=d2=λ/4である。図8はこの条件下で電磁界解析した結果を示す。図8からわかるように、本実施形態のアンテナ装置では、アンテナ素子A1,A2間の距離d3を0にした時でも電磁結合を十分低減することができる。
 以下、図9~図14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9は、図1のアンテナ装置の比較例の電流分布を示す図であり、図10は、図1のアンテナ装置の電流分布を示す図である。図9及び図10では、給電線路L1,L2を省略し、また、給電点P1,P2に代えて信号源Q1,Q2を示す。ただし、以下の説明では一方の信号源Q1のみを動作させる場合を想定するので、他方の信号源Q2は負荷として示す。図示の都合上、アンテナ素子A1,A2及びスリーブ素子S0の導体部分をあえて太く示す。また、アンテナ素子A1,A2及びスリーブ素子S0の上の電流を矢印で示し、矢印の太さにより電流の強さを表す。図9の比較例は、図1のアンテナ素子A1,A2が互いに平行に設けられ、それぞれ+Z方向に延在する場合(すなわち、アンテナ素子A1,A2の開き角が0度の場合)の電流分布を示す。この場合、信号源Q1を動作させると、アンテナ素子A1には、アンテナ素子A2から遠隔した側の電流I1aと、アンテナ素子A2に近接した側の電流I1bが流れ、これらの電流I1a,I1bに応じて、アンテナ素子A2には、アンテナ素子A1から遠隔した側の電流I2aと、アンテナ素子A1に近接した側の電流I2bが流れる。スリーブ素子S0上においても電流I0a,I0bが流れる。電流I1a,I1bと、電流I2a,I2bとは、互いに逆相である。このとき、図9に示すように、電流I2a,I2bが信号源Q2に流れるので、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合が増大し、放射効率が低下する。一方、図10に示すように、アンテナ素子A1,A2の開き角が180度の場合、アンテナ素子A1,A2間の距離が遠ざかることで、電流I1b,I2bは小さくなり、その結果、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合が減少する。スリーブ素子S0とアンテナ素子A1との距離が近づくことで、電流I0a,I1aは互いに結合して強くなる。さらなる効果として、スリーブ素子S0とアンテナ素子A2との距離が近づくことで、電流I2aの流れる向きが逆転する。その結果、図10に示すように、電流I2a,I2bは互いに逆相の電流となって打ち消しあうので、信号源Q2に流れる電流は実質的にゼロとなり、従って、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合も実質的にゼロになる。
 図11は、図1のアンテナ装置のアンテナ素子A1,A2の開き角がXZ面内で変化する場合を示す斜視図であり、図12は、図11のアンテナ装置におけるアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示すグラフである。このグラフの横軸は、0度から180度まで変化するXZ面内の開き角θ1を示し、縦軸は、給電点P1,P2間の透過係数のパラメータS21で表されたアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示す。スリーブ素子S1,S2及びアンテナ素子A1,A2の電気長は、d0=d1=d2=λ/4である。図12はこの条件下で電磁界解析した結果を示す。アンテナ素子A1,A2間の電磁結合は、好ましくは-10dB以下である必要がある。図12によれば、XZ面内の開き角θ1が160度以上であるとき、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合は-10dB以下になり、XZ面内の開き角θ1が180度であるとき、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合がもっとも低くなることがわかる。
 図13は、図1のアンテナ装置のアンテナ素子A1,A2の開き角がXY面内で変化する場合を示す斜視図である。スリーブ素子S0に対するアンテナ素子A1,A2の角度は90度である。図14は、図13のアンテナ装置におけるアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示すグラフである。このグラフの横軸は、0度から180度まで変化するXY面内の開き角θ2を示し、縦軸は、給電点P1,P2間の透過係数のパラメータS21で表されたアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示す。スリーブ素子S1,S2及びアンテナ素子A1,A2の電気長は、d0=d1=d2=λ/4である。図12はこの条件下で電磁界解析した結果を示す。図14によれば、XY面内の開き角θ2が180度であるとき、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合がもっとも低くなることがわかる。
 以上の結果より、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合を-10dB以下に低減するには、好ましくは、θ1=180度かつθ2=180度にする必要がある。
 なお、本実施形態のアンテナ装置によれば、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合のみならず、以下で定義される相関係数ρ(非特許文献2を参照)を低減することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 上式によれば、透過係数S21,S12を低減し、反射係数S11,S22を低減することで、上式の分子を実質的に0に近づけ、分母を実質的に1に近づけることができ、従って、相関係数ρを低減することができる。相関係数ρは0.6以下になることが好ましいが、本発明の実施形態に係るアンテナ装置によれば、後述するように、この値を達成可能である。その結果、本実施形態のアンテナ装置においては、互いに低相関である複数の無線信号を効率よく同時に送受信することができる。
第2の実施形態.
 図15は、本発明の第2の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。スリーブ素子は、図1等に示す円筒状導体に限定されるものではなく、少なくとも1つの線状導体であってもよい。本実施形態のアンテナ装置によっても、従来技術に比較して簡単な構成でありながら、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合を低減し、各アンテナ素子A1,A2により、互いに低相関である複数の無線信号を同時に送受信することができる。図15に示すように、線状導体のスリーブ素子S1,S2を用いることにより、特に、図1のスリーブ素子S0に比較してスリーブ素子S0の体積及び重量を低減してアンテナ装置を軽量化することができ、また、アンテナ装置を安価に作成可能であるという格別な効果が得られるものである。
 図15では、給電線路L1,L2の接地導体は互いに接しているように示しているが、この場合、2つのスリーブ素子S1,S2に代えて単一のスリーブ素子を備えてもよい。また、3つ以上のスリーブ素子を備えてもよい。スリーブ素子を増やすと、給電線路L1,L2への漏洩電流をより良好に抑圧することができ、また、広帯域化に寄与する。
 図16は、本発明の第2の実施形態の変形例に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。図15では、給電線路L1,L2の接地導体は互いに接しているように示しているが、給電線路L1,L2は互いに離隔していてもよい。この場合、スリーブ素子は、給電線路L1に電気的に接続された少なくとも1つのスリーブ素子と、給電線路L2に電気的に接続された少なくとも1つのスリーブ素子とを含む。
第3の実施形態.
 図17は、本発明の第3の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。本実施形態のアンテナ装置は、アンテナ素子A1,A2と、スリーブ素子S1,S2と、給電線路とを誘電体基板の導体パターンにより構成したことを特徴とする。
 本実施形態のアンテナ装置は、積層された誘電体基板D1,D2の間に形成された接地導体G0と、誘電体基板D1の上面(+Z側の面)に形成された信号線L1aと、誘電体基板D2の下面(-Z側の面)に形成された信号線L2aとを備え、接地導体G0と信号線L1aとは、マイクロストリップ線路である第1の給電線路を構成し、接地導体G0と信号線L2aとは、マイクロストリップ線路である第2の給電線路を構成する。アンテナ装置はさらに、誘電体基板D1の上面に形成され、給電点P1において信号線L1aに電気的に接続されたアンテナ素子A1と、誘電体基板D2の下面に形成され、給電点P2において信号線L2aに電気的に接続されたアンテナ素子A2とを備える。アンテナ装置はさらに、誘電体基板D1,D2の間に形成され、接地導体G0に電気的に接続されたスリーブ素子S1,S2を備える。
 本実施形態のアンテナ装置によっても、従来技術に比較して簡単な構成でありながら、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合を低減し、各アンテナ素子A1,A2により、互いに低相関である複数の無線信号を同時に送受信することができる。本実施形態のアンテナ装置はさらに、誘電体基板の導体パターンにより平面的かつ一体的に構成することで、アンテナ装置の低姿勢化という格別な効果を得ることができる。
 図18は、本発明の第3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斜視図である。本変形例のアンテナ装置は、信号線L2aを、図17のように誘電体基板D2の下面ではなく誘電体基板D1の上面に形成し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、図17の誘電体基板D2を除去して単一の誘電体基板D1を用いて構成することができ、アンテナ装置の構成を簡単化することができる。
 図19は、本発明の第3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斜視図である。本変形例のアンテナ装置は、コプレーナ線路として構成された給電線路を備えたことを特徴とする。本変形例のアンテナ装置は、誘電体基板D1の上面(+Z側の面)に形成された信号線L1a,L2aと接地導体G1,G2,G3とを備え、信号線L1a,L2aは信号源Q1,Q2に接続され、接地導体G1,G2,G3は接地されている。信号線L1aと接地導体G1,G2とは、コプレーナ線路である第1の給電線路を構成し、信号線L2aと接地導体G1,G3とは、コプレーナ線路である第2の給電線路を構成する。アンテナ装置はさらに、誘電体基板D1の上面に形成され、給電点P1において信号線L1aに電気的に接続されたアンテナ素子A1と、誘電体基板D1の上面に形成され、給電点P2において信号線L2aに電気的に接続されたアンテナ素子A2とを備える。アンテナ装置はさらに、誘電体基板D1の上面に形成され、それぞれ接地導体G2,G3に電気的に接続されたスリーブ素子S1,S2を備える。
 本実施形態のアンテナ装置は、マイクロストリップ線路又はコプレーナ線路である給電線路を備えたものに限定されず、誘電体基板に形成された他のタイプの給電線路を備えてもよい。
 図18及び図19のアンテナ装置は、誘電体基板の個数を図17のアンテナ装置に比較して減らすことができるので、アンテナ装置の構成を簡単化することができる。一方、図17のアンテナ装置は、信号線L1a,L2aを接地導体G0に対して異なる面に設けることで、給電線路間の電磁結合を低減できるという効果がある。
第4の実施形態.
 本実施形態のアンテナ装置は、アンテナ装置を異なる2つの周波数で共振させるための構成を備えたことを特徴とする。
 図20は、本発明の第4の実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。図20のアンテナ装置は、図1のアンテナ装置におけるアンテナ素子A1,A2及びスリーブ素子S0の長手方向の途中の位置にトラップ回路を備えたものに相当し、これにより、互いに異なる第1及び第2の周波数で共振する。図20のアンテナ装置は、分割されたスリーブ素子S0a,S0b(まとめてスリーブ素子S0と呼ぶ。)と、それらの間に設けられたトラップ回路T0と、分割されたアンテナ素子A1a,A1b(まとめて、アンテナ素子A1と呼ぶ。)と、それらの間に設けられたトラップ回路T1と、分割されたアンテナ素子A2a,A2b(まとめて、アンテナ素子A2と呼ぶ。)と、それらの間に設けられたトラップ回路T2とを備える。アンテナ素子A1,A2及びスリーブ素子S0は第1の電気長を有し、アンテナ素子A1は、給電点P1から第1の電気長とは異なる第2の電気長の位置にトラップ回路T1を備え、アンテナ素子A2は、給電点P2から第2の電気長の位置にトラップ回路T2を備え、スリーブ素子S0は、給電線路L1,L2の接地導体に接続された一端から第2の電気長の位置にトラップ回路T0を備える。図20のアンテナ装置の他の部分の構成は、図1のアンテナ装置と同様である。
 図21は、図20のトラップ回路T0,T1,T2を示す回路図である。トラップ回路T0,T1,T2は、キャパシタC及びインダクタLを含む並列共振回路であり、所定の周波数f1において実質的に短絡し、周波数f1よりも高い所定の周波数f2において実質的に開放となる。図20のアンテナ装置が周波数f1において動作するとき、アンテナ素子A1,A2及びスリーブ素子S0の全体が共振し、一方、周波数f2において動作するとき、アンテナ素子A1a,A2a及びスリーブ素子S0aの部分のみが共振する。このように、アンテナ素子A1,A2及びスリーブ素子S0のそれぞれは、単一の素子でありながら2つの共振する電気長を有し、アンテナ装置は、異なる2つの周波数で共振する。
 本実施形態のアンテナ装置によっても、従来技術に比較して簡単な構成でありながら、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合を低減し、各アンテナ素子A1,A2により、互いに低相関である複数の無線信号を同時に送受信することができる。本実施形態のアンテナ装置はさらに、異なる2つの周波数で共振するマルチバンド動作を実現することができる。
 図22は、本発明の第4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斜視図である。本実施形態のトラップ回路を備えた構成は、図1のような円筒状導体であるスリーブ素子を備えたアンテナ装置だけではなく、図15のような線状導体であるスリーブ素子を備えたアンテナ装置にも適用可能である。図22のアンテナ装置は、図15のアンテナ装置におけるアンテナ素子A1,A2及びスリーブ素子S1,S2の長手方向の途中の位置にトラップ回路を備えたものに相当し、これにより、互いに異なる第1及び第2の周波数で共振する。図22のアンテナ装置は、分割されたスリーブ素子S1a,S1b(まとめてスリーブ素子S1と呼ぶ。)と、それらの間に設けられたトラップ回路T0と、分割されたスリーブ素子S2a,S2b(まとめてスリーブ素子S2と呼ぶ。)と、それらの間に設けられたトラップ回路T0とを備える。図22のアンテナ装置の他の部分の構成は、図20のアンテナ装置と同様である。
 図23は、本発明の第4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斜視図である。本実施形態のアンテナ装置において、マルチバンド動作を実現するための構成は、トラップ回路に限定されるものではなく、異なる電気長を有するアンテナ素子及びスリーブ素子を備えてもよい。図23のアンテナ装置は、図15のアンテナ装置にさらに追加のアンテナ素子A3,A4とスリーブ素子S3,S4とを備えたものに相当する。図23のアンテナ装置において、アンテナ素子A1,A2及びスリーブ素子S1,S2は、所定の第1の電気長を有し、アンテナ素子A3,A4及びスリーブ素子S3,S4は、第1の電気長とは異なる所定の第2の電気長を有する。アンテナ素子A3は、給電点P1から、給電線路L1,L2及びスリーブ素子S1~S4が延在する第1の方向とは実質的に垂直な第4の方向に延在し、アンテナ素子A4は、給電点P2から、第4の方向とは実質的に逆向きの第5の方向に延在する。図23では、アンテナ素子A3がアンテナ素子A1と実質的に同じ方向に延在し、アンテナ素子A4がアンテナ素子A2と実質的に同じ方向に延在するように示しているが、このような方向に限定されるものではない。図23のアンテナ装置では、アンテナ素子A1,A2及びスリーブ素子S1,S2の電気長を、所定の周波数f1で共振するように構成し、アンテナ素子A3,A4及びスリーブ素子S3,S4の電気長を、周波数f1よりも高い所定の周波数f2で共振するように構成することにより、異なる2つの周波数で共振するマルチバンド動作を実現することができる。この場合、各電気長を所望周波数の動作波長λに対してλ/4程度になるように設計すればよいので、製作が容易であるという特徴を有する。
 なお、図20のアンテナ装置は、図22のアンテナ装置と比較して、給電線路L1,L2への漏洩電流が少なくなるという特徴を有する。
 図20~図23を参照して説明した第4の実施形態の各構成を組み合わせてもよい。例えば、図22のトラップ回路T1,T2を含むアンテナ素子A1,A2と、図23のスリーブ素子S1~S4とを組み合わせてもよく、また、図20のトラップ回路T0を含むスリーブ素子S0(又は図22のトラップ回路T11,T12を含むスリーブ素子S1,S2)と、図23のアンテナ素子A1~A4とを組み合わせてもよい。また、第4の実施形態の各構成と、図4、図7、図17~図19等に示す他の実施形態の構成とを組み合わせてもよい。
 以下、本発明の実施形態に係るアンテナ装置のシミュレーション結果について説明する。
 図24は、本発明の実施例に係るアンテナ装置のSパラメータを示すグラフである。図1のアンテナ装置において、アンテナ素子A1,A2及びスリーブ素子S0の電気長をd0=d1=d2=100mmとした。図24のグラフは、周波数500~1000MHzの範囲でFDTD法を用いてトランジェント解析を行った結果を示す。この場合、短縮率を考慮すると、アンテナ装置は約700Hz付近で共振することになる。反射係数のパラメータS11及び透過係数のパラメータS21の両方とも、共振周波数700MHzの付近で-10dB以下であり、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合は十分に低いことがわかる。
 図25は、比較例に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。この比較例のアンテナ装置では、アンテナ素子A1,A2が互いに平行に設けられ、それぞれ+Z方向に延在している(すなわち、アンテナ素子A1,A2の開き角が0度である)。
 図26は、図25のアンテナ装置におけるアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示すグラフである。このグラフの横軸は、動作波長λで正規化されたスリーブ素子S1,S2間の距離d3を示し、縦軸は、給電点P1,P2間の透過係数のパラメータS21で表されたアンテナ素子A1,A2間の電磁結合を示す。スリーブ素子S1,S2及びアンテナ素子A1,A2の電気長は、d0=d1=d2=100mmである。比較例のアンテナ装置では、スリーブ素子S1,S2間の距離d3が小さいとき、アンテナ素子A1,A2間の電磁結合が大きいことがわかる。
 図27は、図25のアンテナ装置のSパラメータを示すグラフである。以下、図27~図29にわたって、比較例のアンテナ装置は、図25の距離d3=10mmであるものとする。シミュレーションの条件及び方法は図24と同様に行った。この場合、短縮率を考慮すると、比較例のアンテナ装置は約700Hz付近で共振することになる。共振周波数710MHzで反射係数のパラメータS11が-10dB以下となっているが、透過係数のパラメータS21が-5dB以上という高い値を示している。
 以下、図28及び図29を参照して、実施例のアンテナ装置と比較例のアンテナ装置の放射効率及び相関係数を比較する。
 図28は、本発明の実施例及び比較例に係るアンテナ装置の放射効率を示すグラフである。このグラフは、放射効率の周波数特性を示す。ここで、放射効率は「1-S11 -S21 」より導出される。図28のグラフは、周波数500~1000MHzの範囲でFDTD法を用いてトランジェント解析を行った結果を示す。比較例のアンテナ装置では電磁結合S21が大きいので、放射効率が周波数500~1000MHzにわたって-4dB以下という低い値を示しているが、実施例のアンテナ装置では、330MHzの周波数帯域幅にわたって放射効率が-4dB以上という高い値を示していることがわかる。
 図29は、本発明の実施例及び比較例に係るアンテナ装置の相関係数を示すグラフである。図29のグラフは、周波数500~1000MHzの範囲でFDTD法を用いてSパラメータを求めて、数1を用いて相関係数ρを計算した結果である。図29のグラフによれば、比較例のアンテナ装置では電磁結合が高いので、相関係数が0.8以上という高い値を示しているが、実施例のアンテナ装置では相関係数が0.6以下という低い値を示していることがわかる。
 以上の結果より、本発明の実施形態に係るアンテナ装置では、給電点間の電磁結合を低減することができ、互いに低相関である複数の無線信号を同時に送受信することが可能となることがわかる。
 なお、本実施例は700MHz付近で動作するように設計したが、アンテナ素子とスリーブ素子の電気長を変更することで、当該周波数に限らず、他の周波数でも適用可能である。
 本発明のアンテナ装置及びそれを用い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方式の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方式に限らず、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)なアダプティブアレーアンテナや最大比合成ダイバーシチアンテナ、フェーズドアレーアンテナといったアレーアンテナ装置に搭載することも可能である。
A1,A2,A3,A4,A1a,A1b,A2a,A2b…アンテナ素子、
D1,D2…誘電体基板、
G0,G1,G2,G3…接地導体、
I0a,I0b,I1a,I1b,I2a、I2b…電流、
L1,L2…給電線路、
L1a,L2a…信号線、
L1b,L2b…接地導体、
L1c,L2c…誘電体、
P1,P2…給電点、
Q1,Q2…信号源、
S0,S1,S2,S3,S4,S0a,S0b,S1a,S1b,S2a,S2b…スリーブ素子、
T0,T1,T2,T11,T12…トラップ回路。

Claims (13)

  1.  第1及び第2のアンテナ素子と、
     信号線及び接地導体をそれぞれ有する第1及び第2の給電線路と、
     上記第1のアンテナ素子の一端に設けられ、上記第1の給電線路の信号線に接続される第1の給電点と、
     上記第2のアンテナ素子の一端に設けられ、上記第2の給電線路の信号線に接続される第2の給電点とを備えたアンテナ装置であって、
     上記第1及び第2の給電線路は、上記第1及び第2の給電点から第1の方向にそれぞれ延在し、
     上記第1のアンテナ素子は、上記第1の給電点から、上記第1の方向とは実質的に垂直な第2の方向に延在し、
     上記第2のアンテナ素子は、上記第2の給電点から、上記第2の方向とは実質的に逆向きの第3の方向に延在し、
     上記アンテナ装置はさらに、上記第1及び第2の給電点に近接した位置において上記第1及び第2の給電線路の接地導体に接続された一端をそれぞれ有し、上記第1及び第2の給電点に近接した位置から上記第1の方向にそれぞれ延在する少なくとも1つのスリーブ素子を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
  2.  上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記第1及び第2の給電線路を包囲する1つの筒状導体であることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
  3.  上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記第1の給電線路を包囲する1つの筒状導体である第1のスリーブ素子と、上記第2の給電線路を包囲する1つの筒状導体である第2のスリーブ素子とを含むことを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
  4.  上記第1及び第2のスリーブ素子は互いに接していることを特徴とする請求項3記載のアンテナ装置。
  5.  上記第1及び第2のスリーブ素子は互いに離隔していることを特徴とする請求項3記載のアンテナ装置。
  6.  上記少なくとも1つのスリーブ素子は、少なくとも1つの線状導体であることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
  7.  上記第1及び第2の給電線路の接地導体は互いに接していることを特徴とする請求項6記載のアンテナ装置。
  8.  上記第1及び第2の給電線路は互いに離隔し、
     上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記第1の給電線路に接続された少なくとも1つのスリーブ素子と、上記第2の給電線路に接続された少なくとも1つのスリーブ素子とを含むことを特徴とする請求項6記載のアンテナ装置。
  9.  上記第1及び第2の給電線路は、誘電体基板上に形成されたマイクロストリップ線路であり、
     上記第1及び第2のアンテナ素子及び上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記誘電体基板上にパターン形成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
  10.  上記第1及び第2の給電線路は、誘電体基板上に形成されたコプレーナ線路であり、
     上記第1及び第2のアンテナ素子及び上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記誘電体基板上にパターン形成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
  11.  上記第1及び第2のアンテナ素子及び上記少なくとも1つのスリーブ素子は第1の電気長を有し、
     上記第1のアンテナ素子は、上記第1の給電点から上記第1の電気長とは異なる第2の電気長の位置に第1のトラップ回路を備え、
     上記第2のアンテナ素子は、上記第2の給電点から上記第2の電気長の位置に第2のトラップ回路を備え、
     上記少なくとも1つのスリーブ素子のそれぞれは、上記第1及び第2の給電線路の接地導体に接続された一端から上記第2の電気長の位置に第3のトラップ回路を備え、
     上記第1、第2及び第3のトラップ回路のそれぞれは、第1の周波数において実質的に短絡し、上記第1の周波数よりも高い第2の周波数において実質的に開放となることを特徴とする請求項1~10のうちのいずれか1つに記載のアンテナ装置。
  12.  上記第1及び第2のアンテナ素子は第1の電気長を有し、
     上記アンテナ装置はさらに、上記第1の電気長とは異なる第2の電気長を有する第3及び第4のアンテナ素子を備え、
     上記第3のアンテナ素子は、上記第1の給電点から、上記第1の方向とは実質的に垂直な第4の方向に延在し、
     上記第4のアンテナ素子は、上記第2の給電点から、上記第4の方向とは実質的に逆向きの第5の方向に延在し、
     上記少なくとも1つのスリーブ素子は、上記第1の電気長を有する第1のスリーブ素子と、上記第2の電気長を有する第2のスリーブ素子とを含むことを特徴とする請求項6~8のうちのいずれか1つに記載のアンテナ装置。
  13.  請求項1~12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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