WO2012157274A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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WO2012157274A1
WO2012157274A1 PCT/JP2012/003213 JP2012003213W WO2012157274A1 WO 2012157274 A1 WO2012157274 A1 WO 2012157274A1 JP 2012003213 W JP2012003213 W JP 2012003213W WO 2012157274 A1 WO2012157274 A1 WO 2012157274A1
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frequency
antenna
inductor
branch
circuit
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PCT/JP2012/003213
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佐藤　浩
小柳　芳雄
貴紀 廣部
上島　博幸
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パナソニック株式会社
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device suitable for use in a multiband portable terminal.
  • Patent Document 1 discloses a technique for reducing the coupling by inserting a joining element such as a filter between two antenna elements.
  • Non-Patent Document 1 discloses a technique in which two lumped constants are provided in a two-element monopole antenna having one resonance frequency to achieve low coupling at a maximum of two frequencies.
  • the coupling can be reduced only at one frequency, and if it is adapted to multiple frequencies, (1) increase in circuit scale due to addition of switches and filters, (2) In the switching method, there is a problem that simultaneous use of multiple frequencies is not possible, and the influence on the antenna efficiency when there is an obstacle around the antenna at the time of low coupling such as a hand holding state is considered. It has not been.
  • Non-Patent Document 1 Although the technique disclosed in Non-Patent Document 1 described above can reduce the coupling at two frequencies, it is necessary to switch the low coupling circuit by a switching means such as a switch in order to deal with the three frequencies. There is a problem that increases.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an antenna device that can cope with three frequencies without increasing the circuit scale and that has little deterioration in antenna efficiency due to obstacles.
  • the antenna device of the present invention includes a circuit board having a ground pattern, a conductive metal, a first branch element, and a first branch element having an electrical length shorter than that of the first branch element.
  • the antenna element and the second antenna element are arranged close to each other with a predetermined distance from the ground pattern of the circuit board, and the first feeding unit and the second feeding unit arranged on the circuit board. Part of the first antenna element and part of the second antenna element, or the first matching part.
  • the second matching section or A low coupling circuit corresponding to a plurality of desired frequencies that electrically connects one power supply unit and the second power supply unit, wherein the plurality of desired frequencies are changed from a low frequency to a high frequency;
  • the third frequency, the first antenna element and the second antenna element are between the first frequency and the second frequency, and between the second frequency and the third frequency.
  • there is resonance of the Y12 component of the admittance matrix and the first branch element and the third branch element have resonance of the Y12 component of the admittance matrix between the first frequency and the second frequency.
  • the second branch element and the fourth branch element are approximately a quarter of the electrical length, and the second branch element and the fourth branch element have resonance electric power of a Y12 component of the admittance matrix between the second frequency and the third frequency. About a quarter of the length.
  • each of the first and second antenna elements has a branched shape, and the first and second antenna elements are arranged close to each other, and the frequency between the antenna elements or between the feeding points is reduced. Since the low coupling circuit having a configuration in which the susceptance increases with respect to the increase, the low coupling frequency can be expanded to three frequencies with a small number of components. In the conventional one-resonance antenna element without branching, two frequencies are limited by one lumped constant, but in the present invention, three frequencies can be handled.
  • the circuit constants are not switched by a switch or the like, all frequencies can be used simultaneously.
  • the current peaks in the first and second power feeding units are dispersed in the low coupling circuit portion, the peak SAR (Specific Absorption Rate) can be reduced.
  • the said structure it can make it hard to receive the influence of circumference
  • the real part of the Y12 component of the admittance matrix is in the range of ⁇ 30 mS or more and +30 mS or less at the first frequency, the second frequency, and the third frequency, and the admittance matrix
  • the imaginary part of the Y12 component increases in the order of the first frequency, the second frequency, and the third frequency.
  • the low coupling circuit has a susceptance value that is equivalent to an imaginary part of a Y12 component of the admittance matrix at the first frequency, the second frequency, and the third frequency, and A function of reducing electromagnetic coupling between the first power feeding unit and the second power feeding unit;
  • At least one of loading a dielectric or magnetic material, inserting an inductor at an element end or inside, or making a meander shape in the first antenna element and the second antenna element is used.
  • the first and second antenna elements can be reduced in size.
  • the low coupling circuit includes a single inductor, a single capacitor, a parallel circuit of an inductor and a capacitor, an inductor in series with a parallel circuit of an inductor and a capacitor, a capacitor in series with a parallel circuit of an inductor and a capacitor, and a parallel of an inductor and a capacitor. This is realized by any one circuit configuration of two circuits connected in series.
  • the susceptance can be increased with respect to the frequency. Further, since the low coupling circuit can be composed of at least one component, the cost increase due to the provision of the low coupling circuit can be minimized.
  • the portable wireless device of the present invention is equipped with the antenna device.
  • a portable wireless device that can support three frequencies can be realized.
  • the present invention it is possible to cope with three frequencies without increasing the circuit scale, and it is possible to reduce deterioration of antenna efficiency due to obstacles.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • unit inductor used for the antenna apparatus of FIG. The figure which shows the frequency characteristic of the susceptance of the low coupling circuit made into the capacitor single-piece
  • the figure which shows the frequency characteristic of the susceptance of the low coupling circuit made into the serial connection of two parallel circuits of the inductor and capacitor used for the antenna apparatus of FIG. 1 is a diagram illustrating frequency characteristics of an admittance of a single antenna element and a susceptance of a low coupling circuit when the low coupling circuit of FIG. 4 is used in the antenna apparatus of FIG.
  • the figure which shows the specific example of the low coupling circuit made into the equivalent circuit of the 1st, 2nd antenna element of the antenna apparatus of FIG. 1, and the parallel circuit of the inductor and the capacitor The figure which shows the frequency characteristic of S parameter in the specific example of FIG.
  • FIG. 17 is a development view showing the first and second antenna elements of the modification (1) of FIG.
  • FIG. 21 is a development view showing the first and second antenna elements of the modification (2) of FIG.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an antenna device according to an embodiment of the present invention.
  • an antenna device 1 of the present embodiment has a ground pattern (not shown), a circuit board 10 provided with first and second radio circuit units 11 and 12, and a first branch structure.
  • the first antenna element 15 is made of a conductive metal, and includes a first branch element 15A and a second branch element 15B having an electrical length shorter than that of the first branch element 15A.
  • the second antenna element 16 is made of a conductive metal, and includes a third branch element 16A and a fourth branch element 16B having an electrical length shorter than that of the third branch element 16A.
  • the first antenna element 15 and the second antenna element 16 are arranged close to each other at a predetermined interval from a ground pattern (not shown) of the circuit board 10 and are also arranged on the circuit board 10. Are electrically connected to the power feeding unit 20 and the second power feeding unit 21 via the first matching unit 18 and the second matching unit 19, respectively.
  • the low coupling circuit 17 corresponds to a plurality of desired frequencies, and electrically connects the base end part (part) of the first antenna element 15 and the base end part (part) of the second antenna element 16.
  • the first antenna element 15 and the second antenna element 16 have the first frequency when the plurality of desired frequencies are changed from the low frequency to the high frequency, the first frequency, the second frequency, and the third frequency. There is a resonance of the Y12 component of the admittance matrix between the second frequencies and between the second frequency and the third frequency.
  • the first branch element 15A and the third branch element 16A are approximately a quarter of the resonance electrical length of the Y12 component of the admittance matrix between the first frequency and the second frequency
  • the second The branching element 15B and the fourth branching element 16B are approximately a quarter of the resonance electrical length of the Y12 component of the admittance matrix between the second frequency and the third frequency.
  • the low coupling circuit 17 is a circuit whose susceptance increases as the frequency increases.
  • the low coupling circuit 17 includes, for example, an inductor alone, a capacitor alone, a parallel circuit of an inductor and a capacitor, an inductor in series with a parallel circuit of an inductor and a capacitor, a capacitor in series with a parallel circuit of an inductor and a capacitor, and a parallel circuit 2 of an inductor and a capacitor. This is realized by any one circuit configuration of the two serial connections.
  • FIG. 2 to 7 are diagrams showing the frequency characteristics of the susceptance of the low coupling circuit 17 in each circuit configuration.
  • 2 is a frequency characteristic of susceptance when an inductor is used alone
  • FIG. 3 is a frequency characteristic of susceptance when a capacitor is used alone
  • FIG. 4 is a frequency characteristic of susceptance when a parallel circuit of an inductor and a capacitor is used
  • FIG. I is a frequency characteristic of susceptance when an inductor is in series with a parallel circuit of an inductor and a capacitor
  • FIG. 6 is a frequency characteristic of susceptance when a capacitor is in series with a parallel circuit of an inductor and a capacitor
  • FIG. This is a frequency characteristic of susceptance when two circuits are connected in series.
  • the low coupling circuit 17 can be composed of at least one component (inductor alone or capacitor alone), an increase in cost due to the provision thereof can be minimized.
  • the low coupling circuit 17 is configured to electrically connect between the first matching unit 18 and the second matching unit 19 or between the first feeding unit 20 and the second feeding unit 21. It doesn't matter.
  • FIG. 8 is a diagram showing the frequency characteristics of the admittance of the antenna element alone and the susceptance of the low coupling circuit 17 when the low coupling circuit 17 having the circuit configuration shown in FIG. 4 is used.
  • the frequency characteristic of the real part (Re (Y12)) of the Y12 component of the admittance matrix of the antenna element alone is indicated by a one-dot chain line
  • the imaginary part (Im (Y12) of the Y12 component of the admittance matrix of the antenna element alone is shown.
  • Frequency characteristics are indicated by a two-dot chain line.
  • the frequency characteristics of the susceptance of the low coupling circuit 17 are indicated by solid lines. In this case, the same characteristics as in FIG. 4 described above are obtained.
  • FIG. 9 is a diagram showing frequency characteristics in which the admittance in FIG. 8 is represented by S parameters.
  • the frequency characteristic of the S parameter (S11) representing matching is indicated by a one-dot chain line
  • the frequency characteristic of the S parameter (S12) representing coupling is indicated by a two-dot chain line. It can be seen that low coupling is achieved for each of the three frequencies of 900 MHz, 1700 MHz, and 2600 MHz.
  • each of the first antenna element 15 and the second antenna element 16 has a branch structure. In the antenna device 1 of the present embodiment, the following is performed in order to achieve low coupling at three frequencies.
  • the first frequency, the second frequency, and the third frequency are set as the desired frequencies to be reduced from the low frequency, and the Y12th frequency is between the first frequency and the second frequency by the antenna element alone. And a second resonance of Y12 between the second frequency and the third frequency.
  • two branch elements are provided for each of the first antenna element 15 and the second antenna element 16, and the first branch element 15A and the third branch element 16A are In order to obtain resonance on the low frequency side, the wavelength is approximately 1 ⁇ 4 of the electrical length of resonance, and the second branch element 15B and the fourth branch element 16B obtain resonance on the high frequency side, so that the electrical length of resonance is approximately 1 / 4 wavelength.
  • the real part Re (Y12) of the Y12 component of the admittance matrix of the single antenna element at the first to third frequencies is ⁇ 30 mS ⁇ Re (Y12) ⁇ + 30 mS.
  • the imaginary part Im (Y12) of the Y12 component of the admittance matrix increases in order from the low frequency of the first to third frequencies.
  • a low coupling circuit 17 using an inductor, a capacitor, and a combination thereof is disposed between the first antenna element 15 and the second antenna element 16, and the admittance of the antenna element alone at the first to third frequencies.
  • the susceptance value of the low coupling circuit that is the same value as the imaginary part Im (Y12) of the Y12 component of the matrix is obtained.
  • FIG. 10 is a diagram showing a specific example of an equivalent circuit of the first and second antenna elements 15 and 16 and a low coupling circuit 17 which is a parallel circuit of an inductor and a capacitor.
  • each of the first and second antenna elements 15 and 16 includes two inductors (5.6 nH, 5.1 nH) and one capacitor (2.4 pF) connected in series, A capacitor (0.6 pF) is connected between the common connection part of the two inductors connected in series and the ground, and an inductor (8. 2nH) is connected.
  • the inductor of the low coupling circuit 17 in which the inductor and the capacitor are connected in parallel is 22 nH, and the capacitor is 0.5 pF.
  • FIG. 11 is a diagram showing the frequency characteristics of the S parameter in the specific example of FIG.
  • the frequency characteristic of the S parameter (S11) representing matching is indicated by a one-dot chain line
  • the frequency characteristic of the S parameter (S12) representing coupling is indicated by a two-dot chain line.
  • FIG. 12 is a diagram showing frequency characteristics of antenna efficiency in the specific example of FIG.
  • the antenna efficiency when the low coupling circuit 17 and the first and second matching portions 18 and 19 are used is indicated by a solid line, and the antenna when only the first and second matching portions 18 and 19 are used. Efficiency is indicated by a dotted line. It can be seen that the antenna efficiency is improved at three frequencies of 900 MHz, 1700 MHz, and 2600 MHz as compared with the case where only the first and second matching units 18 and 19 are used without using the low coupling circuit 17. That is, it is improved by 3.9 dB at 900 MHz, 0.7 dB at 1700 MHz, and 1.8 dB at 2600 MHz.
  • FIGS. 13A and 13B are diagrams showing the current distribution of the antenna device 1 of the present embodiment.
  • (A) of the figure is a current distribution when the low coupling circuit 17 is provided, and (b) of the figure is a current distribution when the low coupling circuit 17 is not provided.
  • a current also flows through the low coupling circuit 17.
  • current concentrates on the first and second power feeding units 20 and 21, but when the low coupling circuit 17 is present, current also flows through the low coupling circuit 17. That is, since the current concentrated on the first and second power supply units 20 and 21 is distributed to the first and second power supply units 20 and 21 and the low coupling circuit 17, the current also flows in the low coupling circuit 17. Flowing.
  • the SAR peak value is reduced, and deterioration of the antenna efficiency when the portable terminal (not shown) using the antenna device 1 is held by hand can be suppressed to a low level. Further, as shown in FIG. 13 (a), even if the obstacle 30 is close to the vicinity of the first and second antenna elements 15 and 16, the current peak is also in the central low coupling circuit 17, There is less misalignment and deterioration in antenna efficiency than when low-coupling measures are not taken.
  • FIG. 14 to FIG. 16 are diagrams showing a method for miniaturizing the antenna element of the antenna device 1 of the present embodiment.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example in which a dielectric (or magnetic body) 40 is disposed on the first and second antenna elements 15 and 16. By disposing the dielectric (or magnetic body) 40, the physical lengths of the first and second antenna elements 15 and 16 can be shortened. Note that the electrical length remains unchanged and remains approximately 1 / 4 ⁇ .
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example in which an inductor 41 is interposed in each of the first and third branch elements 15A and 16A of the first and second antenna elements 15 and 16.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example in which each of the first and third branch elements 15A and 16A of the first and second antenna elements 15 and 16 has a meander shape.
  • the methods shown in FIGS. 14 to 16 can be combined.
  • each of the first and second antenna elements 15 and 16 has a branch structure, and the first and second antenna elements 15 and 16 are arranged close to each other.
  • a low coupling circuit 17 having a configuration in which the susceptance increases with an increase in frequency is provided between the antenna elements 15 and 16, and the first antenna element 15 and the second antenna element 16 include Between the second frequency and the second frequency, and between the second frequency and the third frequency, the Y12 component of the admittance matrix has resonance, and the first branch element 15A and the third branch element 16A have the first The resonance electrical length of the Y12 component of the admittance matrix between the second frequency and the second frequency is approximately 1 ⁇ 4, and the second branch element 15B and the fourth branch element 16B have the second frequency and the third frequency. Admittance between different frequencies Since the first substantially quarter relative to the resonant electrical length of Y12 components of the scan matrix, it can be extended to 3 frequencies lower coupling frequency with a small number of components.
  • the antenna device 1 of the present embodiment since the circuit constants are not switched by a switch or the like, all frequencies can be used simultaneously. In addition, since the current peaks in the first and second power feeding units 20 and 21 can be dispersed in the low coupling circuit 17 portion, the peak SAR can be reduced. Further, since the low coupling circuit 17 is arranged at the center of the antenna system, it can be hardly affected by the surroundings.
  • FIG. 17 is a perspective view showing an overview of the antenna device 2 of the modification (1) of the antenna device 1 of FIG.
  • FIG. 18 is a developed view showing the first and second antenna elements of the antenna device 2 of the modification (1) of FIG.
  • FIG. 19 is a perspective view showing the first and second antenna elements of the antenna device 2 of the modification (1) of FIG.
  • the antenna device 2 of the modified example (1) has a folded structure in which each of the first and second antenna elements 15 and 16 has a substantially L-shaped cross section.
  • Slits 15C and 16C are formed in the folded first and second antenna elements 15 and 16, respectively, to make it equivalent to a two-branch element.
  • slits 15D and 16D shorter than the slits 15C and 16C are formed on one side which is equivalent to a two-branch element to increase the electrical length. That is, the slit 15D shorter than the slit 15C is formed in the portion corresponding to the first branch element 15A to increase the electrical length.
  • a slit 16D shorter than the slit 16C is formed in a portion corresponding to the third branch element 16A to increase the electrical length.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating frequency characteristics of the admittance of the antenna element alone and the susceptance of the low coupling circuit 17 in the antenna device 2 of the modification (1).
  • the low coupling circuit 17 has a circuit configuration in which an inductor and a capacitor shown in FIG. 4 are connected in parallel.
  • the frequency characteristic of the real part (Re (Y12)) of the Y12 component of the admittance matrix of the antenna element alone is indicated by a one-dot chain line
  • the imaginary part (Im) of the Y12 component of the admittance matrix of the antenna element alone is shown.
  • (Y12)) frequency characteristics are indicated by a two-dot chain line.
  • the frequency characteristics of the susceptance of the low coupling circuit 17 are indicated by solid lines.
  • the above condition is satisfied at 824 MHz, 1460 MHz, and 2100 MHz.
  • FIG. 21 is a perspective view showing an overview of the antenna device 3 of the modification (2) of the antenna device 1 of FIG.
  • FIG. 22 is a development view showing the first and second antenna elements of the antenna device 3 of the modification (2) of FIG.
  • FIG. 23 is a perspective view showing the first and second antenna elements of the antenna device 3 of the modification (2) of FIG. 21 to 23, the parts having the same functions as those of the antenna device 1 of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals although the shapes are different.
  • each of the first and second antenna elements 15 and 16 has a folded structure with a substantially U-shaped cross section, and the monopole element 15B serves as the second and fourth branch elements. , 16B is added to make it equivalent to a two-branch element.
  • the monopole elements 15B and 16B which are the second and fourth branch elements, are formed at positions separated from the first and third branch elements 15A and 16A. The separation distance in this case is approximately the same as the slits 15C and 16C in the antenna device 2 of the modified example (1).
  • the first and third branch elements 15A and 16A are formed with slits 15D and 16D that are the same as those of the antenna device 2 of the modified example (1), and the electrical length is increased.
  • FIG. 24 is a diagram showing the frequency characteristics of the admittance of the antenna element alone and the susceptance of the low coupling circuit 17 in the antenna device 3 of the modification (2).
  • the low coupling circuit 17 has a circuit configuration in which an inductor is connected in series to a parallel circuit of an inductor and a capacitor shown in FIG.
  • the frequency characteristic of the real part (Re (Y12)) of the Y12 component of the admittance matrix of the antenna element alone is indicated by a one-dot chain line
  • the imaginary part (Im) of the Y12 component of the admittance matrix of the antenna element alone is shown. (Y12)) frequency characteristics are indicated by a two-dot chain line.
  • the frequency characteristics of the susceptance of the low coupling circuit 17 are indicated by solid lines.
  • the above condition is satisfied at 840 MHz, 1550 MHz, and 2100 MHz.
  • the present invention can deal with three frequencies without increasing the circuit scale, and has an effect that there is little deterioration in antenna efficiency due to an obstacle, and can be applied to a portable terminal or the like.
  • Circuit board 11 First radio circuit unit 12 Second radio circuit unit 15 First antenna element 15A First branch element 15B Second branch element (monopole element) 15C, 15D Slit 16 Second antenna element 16A Third branch element 16B Fourth branch element (monopole element) 16C, 16D Slit 17 Low coupling circuit 18 First matching section 19 Second matching section 20 First feeding section 21 Second feeding section 30 Obstacle 40 Dielectric 41 Inductor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Details Of Aerials (AREA)
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Abstract

　第１のアンテナ素子１５を第１，第２の分岐素子１５Ａ，１５Ｂの分岐構造とし、第２のアンテナ素子１６を第３，第４の分岐素子１６Ａ，１６Ｂの分岐構造とし、第１，２のアンテナ素子１５，１６の間に周波数の増加に対してサセプタンスが増加する低結合回路１７を設ける。また、第１，２のアンテナ素子１５，１６は、第１，２の周波数間と、第２，３の周波数間にアドミタンス行列のＹ１２成分の共振を有し、第１，３の分岐素子１５Ａ，１６Ａは、第１，２の周波数間のアドミタンス行列のＹ１２成分の共振電気長に対して略４分の１であり、第２，４の分岐素子１５Ｂ，１６Ｂは、第２，３の周波数間のアドミタンス行列のＹ１２成分の共振電気長に対して略４分の１とする。

Description

アンテナ装置
　本発明は、マルチバンド対応の携帯端末に用いて好適なアンテナ装置に関する。
　近年の携帯端末では、大容量のデータ伝送方式に対応するため、複数のアンテナ素子の使用が検討されている。現セルラ方式のみでも、８００ＭＨｚ、１．５ＧＨｚ、１．７ＧＨｚ、２．０ＧＨｚが使用されていることもあって、マルチバンドに対応できるアンテナの開発が望まれている。小型の携帯端末に複数のアンテナ素子を搭載する場合、アンテナ素子間の結合劣化が生じないように、アンテナ素子間で高いアイソレーションを確保する必要がある。特に、アンテナ素子間の結合劣化が生じないような対策を施しても、携帯端末を手で保持したときに（すなわち手保持状態にあるときに）アンテナ効率が劣化するようでは意味を成さないため、そのような場合でもアンテナ効率の劣化が少ない低結合方式が求められる。
　特許文献１には、２つのアンテナ素子の間にフィルタ等の接合素子を介挿して低結合化する技術が開示されている。また、非特許文献１には、１つの共振周波数を持つ２素子モノポールアンテナに２個の集中定数を設けて、最大２周波数で低結合化する技術が開示されている。
米国特許出願公開第２０１０／０２６５１４６号明細書
信学技報，vol.110, no.347, AP2010-118, pp.1-5 「近接配置した２素子低結合アンテナのアンテナ効率改善」
　しかしながら、上述した特許文献１で開示された技術では、１周波数でしか低結合化することができず、多周波数に対応させるようにすると、（１）スイッチやフィルタの追加による回路規模の増大、（２）切替方式の場合、多周波数の同時使用ができない、という課題があり、さらに、手保持状態など、低結合化時にアンテナの周辺に障害物があった場合のアンテナ効率への影響が考慮されていない。
　また、上述した非特許文献１で開示された技術では、２周波数で低結合化ができるものの、３周波数に対応させる場合、スイッチ等の切替手段で低結合化回路を切替える必要があり、回路規模が増大するという課題がある。
　本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、回路規模が増大することなく３周波数に対応でき、しかも障害物によるアンテナ効率劣化の少ないアンテナ装置を提供することを目的とする。
　本発明のアンテナ装置は、グランドパターンを有する回路基板と、導電性金属で構成され、第１の分岐素子と、前記第１の分岐素子より電気長の短い第２の分岐素子を有する第１のアンテナ素子と、導電性金属で構成され、第３の分岐素子と、前記第３の分岐素子より電気長の短い第４の分岐素子を有する第２のアンテナ素子と、を備え、前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子は、前記回路基板のグランドパターンと所定の間隔を隔てて互いに近接して配置されるとともに、前記回路基板に配置される第１の給電部及び第２の給電部に第１の整合部及び第２の整合部を介してそれぞれ電気的に接続され、前記第１のアンテナ素子の一部と前記第２のアンテナ素子の一部、又は前記第１の整合部と前記第２の整合部、又は前記第１の給電部と前記第２の給電部を電気的に接続する複数の所望周波数に対応した低結合回路を有し、前記複数の所望周波数を低周波から高周波へ、第１の周波数、第２の周波数、第３の周波数とした場合、前記第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子は、前記第１の周波数と前記第２の周波数間と、前記第２の周波数と前記第３の周波数間に、アドミタンス行列のＹ１２成分の共振を有し、前記第１の分岐素子と前記第３の分岐素子は、前記第１の周波数と前記第２の周波数間の前記アドミタンス行列のＹ１２成分の共振電気長に対して略４分の１であり、前記第２の分岐素子と前記第４の分岐素子は、前記第２の周波数と前記第３の周波数間の前記アドミタンス行列のＹ１２成分の共振電気長に対して略４分の１である。
　上記構成によれば、第１，第２のアンテナ素子のそれぞれを分岐形状とするとともに、第１，第２のアンテナ素子を近接配置して、これらのアンテナ素子間又は給電点間に、周波数の増加に対してサセプタンスが増加する構成の低結合回路を設けたので、少ない部品数で低結合周波数を３周波数に拡張させることができる。従来の分岐のない１共振アンテナ素子では、１個の集中定数で２周波数が限界であったが、本発明では３周波数に対応させることができる。
　また、上記構成によれば、スイッチ等で回路定数を切替えることがないので、全周波数の同時使用が可能である。
　また、上記構成によれば、第１，第２の給電部における電流ピークが低結合回路部分に分散するので、ピークＳＡＲ（Specific Absorption Rate、比吸収率）を低減できる。
　また、上記構成によれば、低結合回路をアンテナ系中心に配置することで、周囲の影響を受け難くできる。
　上記構成において、前記第１の周波数、前記第２の周波数、前記第３の周波数で、前記アドミタンス行列のＹ１２成分の実部が－３０ｍＳ以上、＋３０ｍＳ以下の範囲にあり、かつ、前記アドミタンス行列のＹ１２成分の虚部が、前記第１の周波数、前記第２の周波数、前記第３の周波数の順に増加する。
　上記構成によれば、３周波数で低結合化することができる。
　上記構成において、前記低結合回路は、前記第１の周波数、前記第２の周波数、前記第３の周波数で、前記アドミタンス行列のＹ１２成分の虚部と同値となるサセプタンス値を有し、前記第１の給電部と前記第２の給電部間での電磁的結合を低減する機能を有する。
　上記構成によれば、３周波数で低結合化することができる。
　上記構成において、前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子において、誘電体又は磁性体を装荷すること、素子端部又は内部にインダクタを挿入すること、メアンダ形状にすることのうち少なくともいずれか一手法を用いる。
　上記構成によれば、第１，第２のアンテナ素子の小型化を図ることができる。
　上記構成において、前記低結合回路は、インダクタ単体、キャパシタ単体、インダクタとキャパシタの並列回路、インダクタとキャパシタの並列回路と直列のインダクタ、インダクタとキャパシタの並列回路と直列のキャパシタ、インダクタとキャパシタの並列回路２つの直列接続のうちいずれか一回路構成により実現する。
　上記構成によれば、周波数に対してサセプタンスを増加させることができる。また、低結合回路は最低１個の部品で構成できるので、低結合回路を設けることによるコスト上昇を最小限に抑えることができる。
　本発明の携帯無線機は、前記アンテナ装置を搭載した。
　上記構成によれば、３周波数に対応できる携帯無線機を実現できる。
　本発明によれば、回路規模が増大することなく３周波数に対応でき、しかも障害物によるアンテナ効率劣化を少なくできる。
本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置を示す概略構成図 図１のアンテナ装置に用いられるインダクタ単体とした低結合化回路のサセプタンスの周波数特性を示す図 図１のアンテナ装置に用いられるキャパシタ単体とした低結合化回路のサセプタンスの周波数特性を示す図 図１のアンテナ装置に用いられるインダクタとキャパシタの並列回路とした低結合化回路のサセプタンスの周波数特性を示す図 図１のアンテナ装置に用いられるインダクタとキャパシタの並列回路と直列のインダクタとした低結合化回路のサセプタンスの周波数特性を示す図 図１のアンテナ装置に用いられるインダクタとキャパシタの並列回路と直列のキャパシタとした低結合化回路のサセプタンスの周波数特性を示す図 図１のアンテナ装置に用いられるインダクタとキャパシタの並列回路２つの直列接続とした低結合化回路のサセプタンスの周波数特性を示す図 図１のアンテナ装置において、図４の低結合回路を用いた場合のアンテナ素子単体のアドミタンスと低結合回路のサセプタンスそれぞれの周波数特性を示す図 図８におけるアドミタンスをＳパラメータで表した周波数特性を示す図 図１のアンテナ装置の第１，第２のアンテナ素子の等価回路及びインダクタとキャパシタの並列回路とした低結合回路の具体例を示す図 図１０の具体例におけるＳパラメータの周波数特性を示す図 図１０の具体例におけるアンテナ効率の周波数特性を示す図 （ａ），（ｂ）図１のアンテナ装置の電流分布を示す図 図１のアンテナ装置の第１，第２のアンテナ素子に誘電体（又は磁性体）を配置した例を示す図 図１のアンテナ装置の第１，第２のアンテナ素子の第１，第３の分岐素子のそれぞれの素子中にインダクタを介在させた例を示す図 図１のアンテナ装置の第１，第２のアンテナ素子の第１，第３の分岐素子のそれぞれをメアンダ形状にした例を示す図 図１のアンテナ装置の変形例（１）の概観を示す斜視図 図１７の変形例（１）の第１，第２のアンテナ素子を示す展開図 図１７の変形例（１）の第１，第２のアンテナ素子を示す斜視図 図１７の変形例（１）におけるアンテナ素子単体のアドミタンスと低結合回路のサセプタンスそれぞれの周波数特性を示す図 図１のアンテナ装置の変形例（２）の概観を示す斜視図 図２１の変形例（２）の第１，第２のアンテナ素子を示す展開図 図２１の変形例（２）の第１，第２のアンテナ素子を示す斜視図 図２１の変形例（２）におけるアンテナ素子単体のアドミタンスと低結合回路のサセプタンスそれぞれの周波数特性を示す図
　以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置を示す概略構成図である。同図において、本実施の形態のアンテナ装置１は、グランドパターン（図示略）を有し、第１，第２の無線回路部１１，１２が設けられた回路基板１０と、分岐構造の第１のアンテナ素子１５と、分岐構造の第２のアンテナ素子１６と、第１のアンテナ素子１５と第２のアンテナ素子１６との間に設けられた低結合回路１７と、第１，第２の整合部１８，１９と、第１，２の給電部２０，２１とを備える。
　第１のアンテナ素子１５は、導電性金属で構成され、第１の分岐素子１５Ａと第１の分岐素子１５Ａより電気長の短い第２の分岐素子１５Ｂとを有する。第２のアンテナ素子１６は、導電性金属で構成され、第３の分岐素子１６Ａと、第３の分岐素子１６Ａより電気長の短い第４の分岐素子１６Ｂとを有する。第１のアンテナ素子１５及び第２のアンテナ素子１６は、回路基板１０のグランドパターン（図示略）と所定の間隔を隔てて互いに近接して配置されるとともに、回路基板１０に配置された第１の給電部２０及び第２の給電部２１に第１の整合部１８及び第２の整合部１９を介してそれぞれ電気的に接続される。低結合回路１７は、複数の所望周波数に対応し、第１のアンテナ素子１５の基端部（一部）と第２のアンテナ素子１６の基端部（一部）を電気的に接続する。
　第１のアンテナ素子１５及び第２のアンテナ素子１６は、複数の所望周波数を低周波から高周波へ、第１の周波数、第２の周波数、第３の周波数とした場合に、第１の周波数と第２の周波数間と、第２の周波数と第３の周波数間に、アドミタンス行列のＹ１２成分の共振を有する。第１の分岐素子１５Ａと第３の分岐素子１６Ａは、第１の周波数と第２の周波数間のアドミタンス行列のＹ１２成分の共振電気長に対して略４分の１となっており、第２の分岐素子１５Ｂと第４の分岐素子１６Ｂは、第２の周波数と第３の周波数間のアドミタンス行列のＹ１２成分の共振電気長に対して略４分の１となっている。
　低結合回路１７は、周波数増加に対しサセプタンスが増加する回路である。低結合回路１７は、例えば、インダクタ単体、キャパシタ単体、インダクタとキャパシタの並列回路、インダクタとキャパシタの並列回路と直列のインダクタ、インダクタとキャパシタの並列回路と直列のキャパシタ、インダクタとキャパシタの並列回路２つの直列接続のうちいずれか一回路構成により実現される。
　図２～図７は、前記各回路構成における低結合回路１７のサセプタンスの周波数特性を示す図である。すなわち、図２はインダクタ単体としたときのサセプタンスの周波数特性、図３はキャパシタ単体としたときのサセプタンスの周波数特性、図４はインダクタとキャパシタの並列回路としたときのサセプタンスの周波数特性、図５はインダクタとキャパシタの並列回路と直列のインダクタとしたときのサセプタンスの周波数特性、図６はインダクタとキャパシタの並列回路と直列のキャパシタとしたときのサセプタンスの周波数特性、図７はインダクタとキャパシタの並列回路２つの直列接続としたときのサセプタンスの周波数特性である。低結合回路１７は、最低１個の部品（インダクタ単体又はキャパシタ単体）で構成できるので、これを設けることによるコスト上昇を最小限に抑えることができる。なお、低結合回路１７は、第１の整合部１８と第２の整合部１９の間、又は、第１の給電部２０と第２の給電部２１の間を電気的に接続するようにしても構わない。
　図８は、図４に示す回路構成の低結合回路１７を用いた場合のアンテナ素子単体のアドミタンスと低結合回路１７のサセプタンスそれぞれの周波数特性を示す図である。同図において、アンテナ素子単体のアドミタンス行列のＹ１２成分の実部（Ｒｅ（Ｙ１２））の周波数特性を１点鎖線で示しており、アンテナ素子単体のアドミタンス行列のＹ１２成分の虚部（Ｉｍ（Ｙ１２））の周波数特性を２点鎖線で示している。また、低結合回路１７のサセプタンスの周波数特性を実線で示している。この場合、前述した図４と同じ特性となる。所望の周波数において、アドミタンス行列のＹ１２成分の実部Ｒｅ（Ｙ１２）≒０、且つアドミタンス行列のＹ１２成分の虚部Ｉｍ（Ｙ１２）＝低結合回路１７のサセプタンス値と同じになる値を満たす条件のときに低結合化が可能となる。図８に示す例では、９００ＭＨｚ、１７００ＭＨｚ、２６００ＭＨｚのときに前記条件を満たす。
　図９は、図８におけるアドミタンスをＳパラメータで表した周波数特性を示す図である。同図において、整合を表すＳパラメータ（Ｓ１１）の周波数特性を１点鎖線で示しており、結合を表すＳパラメータ（Ｓ１２）の周波数特性を２点鎖線で示している。９００ＭＨｚ、１７００ＭＨｚ、２６００ＭＨｚの３周波数のそれぞれに対して低結合がなされているのが分かる。
　アドミタンス行列のＹ１２の２共振以上を発生させるためにはアンテナ素子単体では実現できないが、アンテナ素子を分岐構造とすることで、Ｙ１２の２共振以上を発生させることが可能となる。そのようなことから、本実施の形態のアンテナ装置１では、第１のアンテナ素子１５及び第２のアンテナ素子１６のそれぞれを分岐構造としている。本実施の形態のアンテナ装置１では、３周波数で低結合化するために以下のようにしている。
（１）低周波数から、低結合化する所望の周波数を第１の周波数、第２の周波数、第３の周波数とし、アンテナ素子単体で、第１の周波数と第２の周波数間にＹ１２の第１の共振を有し、また第２の周波数と第３の周波数間にＹ１２の第２の共振を有する。
（２）（１）の２共振を得るため、第１のアンテナ素子１５と第２のアンテナ素子１６のそれぞれに２つの分岐素子を設け、第１の分岐素子１５Ａと第３の分岐素子１６Ａは低周波側の共振を得るため、共振の電気長の略１／４波長とし、第２の分岐素子１５Ｂと第４の分岐素子１６Ｂは高周波側の共振を得るため、共振の電気長の略１／４波長とする。
（３）第１～第３の周波数で、アンテナ素子単体のアドミタンス行列のＹ１２成分の実部Ｒｅ（Ｙ１２）が、－３０ｍＳ＜Ｒｅ（Ｙ１２）＜＋３０ｍＳであること。
（４）第１～第３の周波数の低周波から順に、アドミタンス行列のＹ１２成分の虚部Ｉｍ（Ｙ１２）が増加すること。
（５）インダクタ、キャパシタ、その組合せを用いた低結合回路１７を、第１のアンテナ素子１５と第２のアンテナ素子１６の間に配置し、第１～第３の周波数でアンテナ素子単体のアドミタンス行列のＹ１２成分の虚部Ｉｍ（Ｙ１２）と同値となる低結合回路のサセプタンス値を得る。
　図１０は、第１，第２のアンテナ素子１５，１６の等価回路及びインダクタとキャパシタの並列回路とした低結合回路１７の具体例を示す図である。同図に示すように、第１，第２のアンテナ素子１５，１６の各々は、２つのインダクタ（５．６ｎＨ，５．１ｎＨ）と１つのキャパシタ（２．４ｐＦ）が直列接続されるとともに、直列接続された２つのインダクタの共通接続部分とグランドとの間にキャパシタ（０．６ｐＦ）が接続され、さらに、直列接続されたインダクタとキャパシタの共通接続部分とグランドとの間にインダクタ（８．２ｎＨ）が接続された構成となっている。インダクタとキャパシタが並列接続された構成の低結合回路１７のインダクタは２２ｎＨ、キャパシタは０．５ｐＦである。
　図１１は、図１０の具体例におけるＳパラメータの周波数特性を示す図である。同図において、整合を表すＳパラメータ（Ｓ１１）の周波数特性を１点鎖線で示しており、結合を表すＳパラメータ（Ｓ１２）の周波数特性を２点鎖線で示している。低結合回路１７と第１，第２の整合部１８，１９の使用により、９００ＭＨｚ、１７００ＭＨｚ、２６００ＭＨｚの３周波数でＳ１１及びＳ１２を－１０ｄＢ以下にすることが可能となる。
　図１２は、図１０の具体例におけるアンテナ効率の周波数特性を示す図である。同図において、低結合回路１７と第１，第２の整合部１８，１９を使用したときのアンテナ効率を実線で示しており、第１，第２の整合部１８，１９のみのときのアンテナ効率を点線で示している。低結合回路１７を使用せず、第１，第２の整合部１８，１９のみを使用した場合と比較して、９００ＭＨｚ、１７００ＭＨｚ、２６００ＭＨｚの３周波数においてアンテナ効率が向上しているのが分かる。すなわち、９００ＭＨｚでは３．９ｄＢ、１７００ＭＨｚでは０．７ｄＢ、２６００ＭＨｚでは１．８ｄＢ向上している。
　図１３（ａ），（ｂ）は、本実施の形態のアンテナ装置１の電流分布を示す図である。同図の（ａ）は低結合回路１７が有る場合の電流分布、同図の（ｂ）は低結合回路１７が無い場合の電流分布である。低結合回路１７が有る場合、低結合回路１７にも電流が流れる。低結合回路１７が無い場合、第１，第２の給電部２０，２１に電流が集中するが、低結合回路１７が有ると低結合回路１７にも電流が流れる。すなわち、第１，第２の給電部２０，２１に集中していた電流が第１，第２の給電部２０，２１と低結合回路１７に分散されるので、低結合回路１７にも電流が流れる。低結合回路１７にも電流が流れることでＳＡＲピーク値が低減し、アンテナ装置１を用いた携帯端末（図示略）を手で保持したときのアンテナ効率劣化を低く抑えることができるようになる。また、図１３（ａ）に示すように、第１，第２のアンテナ素子１５，１６の近傍に障害物３０が近接しても、電流のピークが中央の低結合回路１７にもあるため、低結合対策を行っていない場合より、整合のずれ、アンテナ効率劣化が少ない。
　図１４～図１６は、本実施の形態のアンテナ装置１のアンテナ素子の小型化手法を示す図である。図１４は、第１，第２のアンテナ素子１５，１６に誘電体（又は磁性体）４０を配置した例を示す図である。誘電体（又は磁性体）４０を配置することで、第１，第２のアンテナ素子１５，１６の物理長を短くできる。なお、電気長は変わらず略１／４λのままである。図１５は、第１，第２のアンテナ素子１５，１６の第１，第３の分岐素子１５Ａ、１６Ａのそれぞれの素子中にインダクタ４１を介在させた例を示す図である。図１６は、第１，第２のアンテナ素子１５，１６の第１，第３の分岐素子１５Ａ、１６Ａのそれぞれをメアンダ形状にした例を示す図である。なお、図１４～図１６に示す各手法を組み合わせることも勿論可能である。
　このように本実施の形態のアンテナ装置１によれば、第１，第２のアンテナ素子１５，１６のそれぞれを分岐構造とするとともに、第１，第２のアンテナ素子１５，１６を近接配置して、これらのアンテナ素子１５，１６間に、周波数の増加に対してサセプタンスが増加する構成の低結合回路１７を設け、さらに、第１のアンテナ素子１５及び第２のアンテナ素子１６は、第１の周波数と第２の周波数間と、第２の周波数と第３の周波数間に、アドミタンス行列のＹ１２成分の共振を有し、第１の分岐素子１５Ａと第３の分岐素子１６Ａは、第１の周波数と第２の周波数間のアドミタンス行列のＹ１２成分の共振電気長に対して略４分の１とし、第２の分岐素子１５Ｂと第４の分岐素子１６Ｂは、第２の周波数と第３の周波数間のアドミタンス行列のＹ１２成分の共振電気長に対して略４分の１としたので、少ない部品数で低結合周波数を３周波数に拡張させることができる。
　また、本実施の形態のアンテナ装置１によれば、スイッチ等で回路定数を切替えることがないので、全周波数の同時使用が可能である。また、第１，第２の給電部２０，２１における電流ピークを低結合回路１７部分に分散させることができるので、ピークＳＡＲを低減できる。また、低結合回路１７をアンテナ系中心に配置したので、周囲の影響を受け難くできる。
　次に、本実施の形態のアンテナ装置１の変形例を挙げる。
　（変形例１）
　図１７は、図１のアンテナ装置１の変形例（１）のアンテナ装置２の概観を示す斜視図である。また、図１８は、図１７の変形例（１）のアンテナ装置２の第１，第２のアンテナ素子を示す展開図である。また、図１９は、図１７の変形例（１）のアンテナ装置２の第１，第２のアンテナ素子を示す斜視図である。なお、図１７～図１９において、形状が異なるものの、図１のアンテナ装置１と共通する働きを持つ部分には同一の符号を付けている。
　変形例（１）のアンテナ装置２は、第１，第２のアンテナ素子１５，１６のそれぞれを断面略Ｌ字状の折返し構造としたしたものである。折返し構造の第１，第２のアンテナ素子１５，１６のそれぞれにスリット１５Ｃ，１６Ｃを形成して２分岐素子と等価にしている。また、２分岐素子と等価とした一方にスリット１５Ｃ，１６Ｃよりも短いスリット１５Ｄ，１６Ｄを形成して電気長を長くしている。すなわち、第１の分岐素子１５Ａに対応する部分に、スリット１５Ｃよりも短いスリット１５Ｄを形成して電気長を長くしている。同様に、第３の分岐素子１６Ａに対応する部分に、スリット１６Ｃよりも短いスリット１６Ｄを形成して電気長を長くしている。
　図２０は、変形例（１）のアンテナ装置２におけるアンテナ素子単体のアドミタンスと低結合回路１７のサセプタンスそれぞれの周波数特性を示す図である。同図において、低結合回路１７には、図４に示すインダクタとキャパシタを並列接続した回路構成のものを用いている。図８と同様に、アンテナ素子単体のアドミタンス行列のＹ１２成分の実部（Ｒｅ（Ｙ１２））の周波数特性を１点鎖線で示しており、アンテナ素子単体のアドミタンス行列のＹ１２成分の虚部（Ｉｍ（Ｙ１２））の周波数特性を２点鎖線で示している。また、低結合回路１７のサセプタンスの周波数特性を実線で示している。所望の周波数において、アドミタンス行列のＹ１２成分の実部Ｒｅ（Ｙ１２）≒０、且つアドミタンス行列のＹ１２成分の虚部Ｉｍ（Ｙ１２）＝低結合回路１７のサセプタンス値と同じになる値を満たす条件のときに低結合化が可能となる。変形例（１）のアンテナ装置２では、８２４ＭＨｚ、１４６０ＭＨｚ、２１００ＭＨｚのときに前記条件を満たしている。
　（変形例２）
　図２１は、図１のアンテナ装置１の変形例（２）のアンテナ装置３の概観を示す斜視図である。また、図２２は、図２１の変形例（２）のアンテナ装置３の第１，第２のアンテナ素子を示す展開図である。また、図２３は、図２１の変形例（２）のアンテナ装置３の第１，第２のアンテナ素子を示す斜視図である。なお、図２１～図２３において、形状が異なるものの、図１のアンテナ装置１と共通する働きを持つ部分には同一の符号を付けている。
　変形例（２）のアンテナ装置３は、第１，第２のアンテナ素子１５，１６のそれぞれを断面略コ字状の折返し構造とするとともに、第２，第４の分岐素子としてモノポール素子１５Ｂ，１６Ｂを追加することで、２分岐素子と等価にしている。第２，第４の分岐素子であるモノポール素子１５Ｂ，１６Ｂは、第１，第３の分岐素子１５Ａ，１６Ａから離間した位置に形成される。この場合の離間距離は、変形例（１）のアンテナ装置２におけるスリット１５Ｃ，１６Ｃと同程度である。第１，第３の分岐素子１５Ａ，１６Ａには、変形例（１）のアンテナ装置２と同程度のスリット１５Ｄ，１６Ｄが形成されており、電気長を長くしている。
　図２４は、変形例（２）のアンテナ装置３におけるアンテナ素子単体のアドミタンスと低結合回路１７のサセプタンスそれぞれの周波数特性を示す図である。同図において、低結合回路１７には、図５に示すインダクタとキャパシタの並列回路にインダクタを直列接続した回路構成のものを用いている。図８と同様に、アンテナ素子単体のアドミタンス行列のＹ１２成分の実部（Ｒｅ（Ｙ１２））の周波数特性を１点鎖線で示しており、アンテナ素子単体のアドミタンス行列のＹ１２成分の虚部（Ｉｍ（Ｙ１２））の周波数特性を２点鎖線で示している。また、低結合回路１７のサセプタンスの周波数特性を実線で示している。所望の周波数において、アドミタンス行列のＹ１２成分の実部Ｒｅ（Ｙ１２）≒０、且つアドミタンス行列のＹ１２成分の虚部Ｉｍ（Ｙ１２）＝低結合回路１７のサセプタンス値と同じになる値を満たす条件のときに低結合化が可能となる。変形例（２）のアンテナ装置３では、８４０ＭＨｚ、１５５０ＭＨｚ、２１００ＭＨｚのときに前記条件を満たしている。
　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１１年５月１９日出願の日本特許出願（特願２０１１－１１２２７４）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
　本発明は、回路規模が増大することなく３周波数に対応でき、しかも障害物によるアンテナ効率劣化が少ないといった効果を有し、携帯端末などへの適用が可能である。
　１，２，３　アンテナ装置
　１０　回路基板
　１１　第１無線回路部
　１２　第２無線回路部
　１５　第１のアンテナ素子
　１５Ａ　第１の分岐素子
　１５Ｂ　第２の分岐素子（モノポール素子）
　１５Ｃ，１５Ｄ　スリット
　１６　第２のアンテナ素子
　１６Ａ　第３の分岐素子
　１６Ｂ　第４の分岐素子（モノポール素子）
　１６Ｃ，１６Ｄ　スリット
　１７　低結合回路
　１８　第１の整合部
　１９　第２の整合部
　２０　第１の給電部
　２１　第２の給電部
　３０　障害物
　４０　誘電体
　４１　インダクタ

Claims (6)

  1. 　グランドパターンを有する回路基板と、
    　導電性金属で構成され、第１の分岐素子と、前記第１の分岐素子より電気長の短い第２の分岐素子を有する第１のアンテナ素子と、
    　導電性金属で構成され、第３の分岐素子と、前記第３の分岐素子より電気長の短い第４の分岐素子を有する第２のアンテナ素子と、を備え、
    　前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子は、前記回路基板のグランドパターンと所定の間隔を隔てて互いに近接して配置されるとともに、前記回路基板に配置される第１の給電部及び第２の給電部に第１の整合部及び第２の整合部を介してそれぞれ電気的に接続され、
    　前記第１のアンテナ素子の一部と前記第２のアンテナ素子の一部、又は前記第１の整合部と前記第２の整合部、又は前記第１の給電部と前記第２の給電部を電気的に接続する複数の所望周波数に対応した低結合回路を有し、
    　前記複数の所望周波数を低周波から高周波へ、第１の周波数、第２の周波数、第３の周波数とした場合、
    　前記第１のアンテナ素子及び第２のアンテナ素子は、前記第１の周波数と前記第２の周波数間と、前記第２の周波数と前記第３の周波数間に、アドミタンス行列のＹ１２成分の共振を有し、
    　前記第１の分岐素子と前記第３の分岐素子は、前記第１の周波数と前記第２の周波数間の前記アドミタンス行列のＹ１２成分の共振電気長に対して略４分の１であり、
    　前記第２の分岐素子と前記第４の分岐素子は、前記第２の周波数と前記第３の周波数間の前記アドミタンス行列のＹ１２成分の共振電気長に対して略４分の１であることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 　前記第１の周波数、前記第２の周波数、前記第３の周波数で、前記アドミタンス行列のＹ１２成分の実部が－３０ｍＳ以上、＋３０ｍＳ以下の範囲にあり、
    　かつ、前記アドミタンス行列のＹ１２成分の虚部が、前記第１の周波数、前記第２の周波数、前記第３の周波数の順に増加することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記低結合回路は、前記第１の周波数、前記第２の周波数、前記第３の周波数で、前記アドミタンス行列のＹ１２成分の虚部と同値となるサセプタンス値を有し、
    　前記第１の給電部と前記第２の給電部間での電磁的結合を低減する機能を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子において、誘電体又は磁性体を装荷すること、素子端部又は内部にインダクタを挿入すること、メアンダ形状にすることのうち少なくともいずれか一手法を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記低結合回路は、インダクタ単体、キャパシタ単体、インダクタとキャパシタの並列回路、インダクタとキャパシタの並列回路と直列のインダクタ、インダクタとキャパシタの並列回路と直列のキャパシタ、インダクタとキャパシタの並列回路２つの直列接続のうちいずれか一回路構成により実現することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  6. 　請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のアンテナ装置を搭載した携帯無線機。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105103371A (zh) * 2012-12-06 2015-11-25 微软技术许可有限责任公司 可重新配置多带天线解耦网络
CN106129627A (zh) * 2016-08-15 2016-11-16 广东欧珀移动通信有限公司 天线装置和电子终端
WO2020178897A1 (ja) * 2019-03-01 2020-09-10 三菱電機株式会社 アンテナ装置

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150042525A1 (en) * 2012-03-15 2015-02-12 Ntt Docomo, Inc. Antenna device and wireless communication terminal
JP5983769B2 (ja) * 2012-12-20 2016-09-06 株式会社村田製作所 マルチバンド用アンテナ
JPWO2014125832A1 (ja) * 2013-02-18 2017-02-02 日本電気株式会社 デュアルバンドアンテナ装置
US9893427B2 (en) * 2013-03-14 2018-02-13 Ethertronics, Inc. Antenna-like matching component
CN104300211B (zh) * 2013-07-17 2019-08-30 中兴通讯股份有限公司 一种mimo天线、终端及其提高隔离度的方法
TW201511407A (zh) * 2013-09-05 2015-03-16 Quanta Comp Inc 天線模組
US10205244B2 (en) 2013-12-19 2019-02-12 Intel IP Corporation Platform independent antenna
JP5965036B1 (ja) * 2015-07-17 2016-08-03 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 アンテナ、無線機、装着装置、および充電装置
KR102506711B1 (ko) 2015-11-02 2023-03-08 삼성전자주식회사 안테나 구조 및 이를 포함하는 전자 장치
US10431891B2 (en) * 2015-12-24 2019-10-01 Intel IP Corporation Antenna arrangement
US10615486B2 (en) 2017-06-28 2020-04-07 Intel IP Corporation Antenna system
CN115117599B (zh) * 2021-03-19 2023-11-28 北京小米移动软件有限公司 天线结构和电子设备
JP7184152B1 (ja) 2021-12-23 2022-12-06 栗田工業株式会社 混合イオン交換樹脂の分離塔、およびこれを用いた混合イオン交換樹脂の分離方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011102143A1 (ja) * 2010-02-19 2011-08-25 パナソニック株式会社 アンテナ装置及びこれを搭載した携帯無線端末
WO2011142135A1 (ja) * 2010-05-13 2011-11-17 パナソニック株式会社 アンテナ装置及びこれを搭載した携帯無線端末

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2043196B1 (en) * 2006-07-13 2011-11-16 Murata Manufacturing Co. Ltd. Wireless communication apparatus
US8866691B2 (en) 2007-04-20 2014-10-21 Skycross, Inc. Multimode antenna structure
US7688273B2 (en) * 2007-04-20 2010-03-30 Skycross, Inc. Multimode antenna structure
JP2012513731A (ja) * 2008-12-23 2012-06-14 スカイクロス， インク． マルチポートアンテナ構造
US8055216B2 (en) * 2009-03-27 2011-11-08 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Antenna matching for MIMO transceivers
JP2012109875A (ja) * 2010-11-18 2012-06-07 Fujitsu Ltd アンテナ装置及び無線通信装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011102143A1 (ja) * 2010-02-19 2011-08-25 パナソニック株式会社 アンテナ装置及びこれを搭載した携帯無線端末
WO2011142135A1 (ja) * 2010-05-13 2011-11-17 パナソニック株式会社 アンテナ装置及びこれを搭載した携帯無線端末

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NAOYUKI ENDO ET AL.: "An Array Antenna for MIMO System with a Decoupling Network Using Bridge Susceptances", IEICE TECHNICAL REPORT, vol. 110, no. 446, 24 February 2011 (2011-02-24), pages 43 - 48 *
SHIN-CHANG CHEN ET AL.: "A Decoupling Technique for Increasing the Port Isolation Between Two Strongly Coupled Antennas", IEEE TRANS. ANTENNAS AND PROPAGATION, vol. 56, no. 12, December 2008 (2008-12-01), pages 3650 - 3658 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105103371A (zh) * 2012-12-06 2015-11-25 微软技术许可有限责任公司 可重新配置多带天线解耦网络
CN105103371B (zh) * 2012-12-06 2018-11-09 微软技术许可有限责任公司 可重新配置多带天线解耦网络
CN106129627A (zh) * 2016-08-15 2016-11-16 广东欧珀移动通信有限公司 天线装置和电子终端
CN106129627B (zh) * 2016-08-15 2018-06-19 广东欧珀移动通信有限公司 天线装置和电子终端
WO2020178897A1 (ja) * 2019-03-01 2020-09-10 三菱電機株式会社 アンテナ装置
JPWO2020178897A1 (ja) * 2019-03-01 2021-06-10 三菱電機株式会社 アンテナ装置

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