WO2013157260A1

WO2013157260A1 - アンテナ装置

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Publication number: WO2013157260A1
Application number: PCT/JP2013/002604
Authority: WO
Inventors: 真介行本; 嶺斉藤
Original assignee: 三菱マテリアル株式会社
Priority date: 2012-04-20
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2013-10-24
Also published as: JP2013225735A; KR101961981B1; HK1204509A1; KR20140146124A; TWI569509B; TW201403942A; CN104205490A; JP5880248B2; CN104205490B

Abstract

　複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能なおよびアンテナ装置を提供する。基板本体と、基板本体の表面に形成されたグランドパターンＧＮＤ、第１エレメント３及び第２エレメント４とを備え、第１エレメントが、基端側に給電点ＦＰが設けられていると共に第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ及びアンテナ素子ＡＴが接続されて延在し、第２エレメントが、グランドパターンに基端が接続されていると共に第１エレメントに沿って延在し、第１エレメントが、基端から第１受動素子までグランドパターンに沿って延在した第１延在部Ｅ１と、第１受動素子からアンテナ素子ＡＴを途中に配して第１延在部の延在方向に延在する第２延在部Ｅ２と、第２延在部の先端から延在する第３延在部Ｅ３と、第３延在部の先端から第２延在部に沿って延在し先端が第１延在部に接続された第４延在部Ｅ４とを有している。

Description

アンテナ装置

　本発明は、複数共振化が可能なアンテナ装置に関する。

　従来、通信機器において、アンテナの共振周波数を複共振化するためには、放射電極と誘電体ブロックとを備えたアンテナや、スイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置が提案されている。
　例えば、誘電体ブロックによる従来技術としては、特許文献１では、放射電極を樹脂成型体に形成し、さらに誘電体ブロックを接着剤で一体化することで高効率を得る複合アンテナが提案されている。

　また、スイッチ，制御電圧源を用いた従来技術としては、特許文献２では、第１の放射電極と、第２の放射電極と、第１の放射電極の途中部と第２の放射電極の基端部との間に介設され、第２の放射電極を第１の放射電極と電気的に接続又は切断させるためのスイッチと、を備えるアンテナ装置が提案されている。

特開２０１０－８１０００号公報特開２０１０－１６６２８７号公報

　しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
　すなわち、特許文献１に記載のような誘電体ブロックによる技術では、放射電極を励振する誘電体ブロックを使用しており、機器毎に誘電体ブロック、放射電極パターン等の設計が必要になり、その設計条件によってアンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。また、放射電極が樹脂成型体の表面に形成されているため、樹脂成型体上に放射電極パターンを設計する必要があり、実装する通信機器やその用途に応じて、アンテナ設計、金型設計が必要になり、大幅なコストの増大を招いてしまう。さらに、誘電体ブロックと樹脂成型体とを接着剤で一体化するので、接着剤のＱ値以外にも接着条件（接着剤の厚み、接着面積等）により、アンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。
　また、特許文献２に記載のようなスイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置の場合、スイッチで共振周波数を切り替えを行うために、制御電圧源の構成やリアクタンス回路等が必要であり、アンテナ構成が機器毎に複雑化し、設計の自由度が無く、容易なアンテナ調整が困難であるという問題があった。

　本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能で、用途や機器毎に応じたアンテナ性能を安価かつ容易に確保できると共に小型化や薄型化が可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

　本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係るアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、該基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン、第１エレメント及び第２エレメントとを備え、前記第１エレメントが、前記グランドパターンに近接した基端側に給電点が設けられていると共に途中に第１受動素子及び誘電体アンテナのアンテナ素子がこの順に接続されて前記グランドパターンに沿った方向に延在し、前記第２エレメントが、前記グランドパターンに基端が接続されていると共に途中に第２受動素子が接続されて前記グランドパターンと前記第１エレメントとの間で前記第１エレメントに沿って延在し、前記第１エレメントが、基端から前記第１受動素子まで前記グランドパターンに沿って延在した第１延在部と、前記第１受動素子から前記アンテナ素子を途中に配して前記第１延在部の延在方向に延在する第２延在部と、該第２延在部の先端から前記第２エレメント側に向けて延在する第３延在部と、該第３延在部の先端から前記第２延在部と前記第２エレメントとの間であって前記第２延在部に沿って延在し先端が前記第１延在部に接続された第４延在部とを有していることを特徴とする。

　このアンテナ装置では、第１エレメントが、第１受動素子からアンテナ素子を途中に配して第１延在部の延在方向に延在する第２延在部と、該第２延在部の先端から第２エレメント側に向けて延在する第３延在部と、該第３延在部の先端から第２延在部と第２エレメントとの間であって第２延在部に沿って延在し先端が第１延在部に接続された第４延在部とを有しているので、環状に接続される第１～第４延在部により、内外に浮遊容量を効果的に発生可能な装荷パターンを第１エレメントの開放端部分に構成することができる。すなわち、この装荷パターンがアンテナエレメントの開放端部分となることで、高インピーダンスとなるアンテナ素子が開放端となる場合に比べ、周囲の人体や周辺部品の影響を抑制してアンテナ性能の劣化を防ぐことができる。
　具体的には、第４延在部と第２エレメントとの間の浮遊容量と、第４延在部とグランドパターンとの間の浮遊容量と、装荷パターンの内部（第２延在部と第４延在部との間）の浮遊容量と、アンテナ素子とグランドパターンとの間の浮遊容量とを発生させることができ、少なくとも第１エレメントを主として得られる共振周波数と第２エレメントを主として得られる共振周波数との各共振周波数において高い調整自由度を得ることができると共に、アンテナ性能と人体や周辺部品の影響の低減との両立を図ることができる。
　したがって、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子を有する上記装荷パターンによる内外の複合的な浮遊容量を効果的に利用することで、複共振化させることができ、人体や周辺部品の影響を低減することも可能になる。
　また、アンテナ素子および受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。
　また、基板本体の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。

　第２の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成された第３エレメントを備え、前記第１エレメントが、前記第１延在部の途中と前記グランドパターンとを接続する第５延在部を有し、前記第３エレメントが、前記第１延在部の先端側に一端が接続されていると共に他端が前記第２エレメントの途中に接続され、前記第１延在部と前記第５延在部と前記グランドパターンと前記第２エレメントと前記第３エレメントとが、環状に接続されて内側に開口部を形成していることを特徴とする。
　すなわち、このアンテナ装置では、第１延在部と第５延在部とグランドパターンと第２エレメントと第３エレメントとが、環状に接続されて内側に開口部を形成しているので、開口部内に浮遊容量を発生させることができ、別の共振周波数による更なる複共振化が可能になると共に人体や周辺部品の影響を低減することが可能になる。また、開口部内に生じた浮遊容量により、第１エレメントと第２エレメントとによる２つの共振周波数に対しても、人体や周辺部品の影響を低減することが可能になる。

　第３の発明に係るアンテナ装置は、第１又は第２の発明において、前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成された第４エレメントを備え、該第４エレメントが、前記第１エレメントの基端側に接続され前記グランドパターンとは反対側で前記第１延在部に沿って延在していることを特徴とする。
　すなわち、このアンテナ装置では、第４エレメントが、第１エレメントの基端側に接続されグランドパターンとは反対側で第１延在部に沿って延在しているので、第４エレメントと第１エレメントとの間の浮遊容量を効果的に利用することで、さらに異なる共振周波数による複共振化が可能になる。

　第４の発明に係るアンテナ装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記第２延在部及び前記第４延在部が、前記第３延在部より長いことを特徴とする。
　すなわち、このアンテナ装置では、第２延在部及び第４延在部が、第３延在部より長いので、装荷パターンの内外に生じる複合的な浮遊容量がより効果的に得られ、人体や周辺部品の影響をより低減することができる。

　第５の発明に係るアンテナ装置は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記基板本体が、前記グランドパターンに電気的に接続されたメイングランド部が表面に金属箔でパターン形成されたメイン基板を備えていることを特徴とする。
　すなわち、このアンテナ装置では、グランドパターンに電気的に接続されたメイングランド部が表面に金属箔でパターン形成されたメイン基板を備えているので、メイン基板のメイングランド部側に高周波回路等を設けることができ、基板本体を小型化することができる。また、メイン基板の上方などに基板本体を設置することも可能になって、機器の筐体内における設置自由度が向上する。さらに、実装する筐体の配置条件にフレキシブルに対応するために、メイン基板とは別に、基板本体にフレキシブル基板等を採用することも可能になる。また、基板本体とメイン基板との間に高誘電率材やゴム材からなるスペーサを挿入することも可能になり、導体パターン（各エレメント）の小型化効果や衝撃吸収効果を得ることができる。

　本発明によれば、以下の効果を奏する。
　本発明のアンテナ装置によれば、環状に接続される第１～第４延在部により、内外に浮遊容量を効果的に発生可能な装荷パターンを第１エレメントの開放端部分に構成することができ、高いアンテナ性能で複共振化させることができると共に、人体や周辺部品の影響を低減することも可能になる。
　また、アンテナ素子および第１及び第２受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能になると共に、小型化および高性能化が可能になる。
　したがって、本発明のアンテナ装置は、多様な用途や機器に対応した複共振化が容易に可能になると共に、省スペース化を図ることができる。

本発明に係るアンテナ装置の一実施形態において、各エレメントの位置関係を示す平面図である。本実施形態において、アンテナ装置で生じる浮遊容量を示す配線図である。本実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、正面図（ｃ）および底面図（ｄ）である。本実施形態において、アンテナ装置を示す簡略的な断面図である。本実施形態において、自由空間状態と人体装着状態とにおける４共振化した際のＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を示すグラフである。本実施形態において、アンテナ装置の放射パターンを示すグラフである。

　以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図１から図６を参照しながら説明する。

　本実施形態におけるアンテナ装置１は、図１及び図２に示すように、絶縁性の基板本体２と、該基板本体２の表面にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランドパターンＧＮＤ、第１エレメント３、第２エレメント４、第３エレメント５及び第４エレメント６とを備えている。

　また、このアンテナ装置１は、グランドパターンＧＮＤに接続配線１１により電気的に接続されたメイングランド部Ｇ２が表面に銅箔等の金属箔でパターン形成されたメイン基板２Ｂを備えている。
　上記基板本体２は、図４に示すように、メイン基板２Ｂの上方に設置されており、基板本体２とメイン基板２Ｂとの間には、ＡＢＳ等の一般的な樹脂で形成された絶縁性スペーサＳが挿入されている。なお、メイングランド部Ｇ２は、基板本体２の直下にも設けられている。

　上記第１エレメント３は、グランドパターンＧＮＤに近接した基端側に給電点ＦＰが設けられていると共に途中に２つの第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ及び誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴがこの順に接続されてグランドパターンＧＮＤに沿った方向に延在している。ここで、グランドパターンＧＮＤに沿った方向とは、本実施形態では、グランドパターンＧＮＤの延在方向であって対向するグランドパターンＧＮＤの端辺に沿った方向である。なお、アンテナ装置がメイン基板に一体に形成されている場合であって、グランドパターンＧＮＤがアンテナ占有領域よりも広い面積で形成されたメイングランド部Ｇ２と共有する場合、グランドパターンＧＮＤに沿った方向は、対向するグランドパターンＧＮＤとなるメイングランド部Ｇ２の端辺に沿った方向である。
　上記第２エレメント４は、グランドパターンＧＮＤの先端側に基端が接続されていると共に途中に２つの第２受動素子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂが接続されてグランドパターンＧＮＤと第１エレメント３との間で第１エレメント３に沿って延在している。

　上記第１エレメント３は、基端から第１受動素子Ｐ１ａまでグランドパターンＧＮＤに沿って延在した第１延在部Ｅ１と、第１受動素子Ｐ１ａから第１受動素子Ｐ１ｂ及びアンテナ素子ＡＴを途中に配して第１延在部Ｅ１の延在方向に延在する第２延在部Ｅ２と、該第２延在部Ｅ２の先端から第２エレメント４側に向けて延在する第３延在部Ｅ３と、該第３延在部Ｅ３の先端から第２延在部Ｅ２と第２エレメント４との間であって第２延在部Ｅ２に沿って延在し先端が第１延在部Ｅ１に接続された第４延在部Ｅ４とを有している。すなわち、環状に接続される第１～第４延在部Ｅ１～Ｅ４により、内外に浮遊容量を効果的に発生可能な装荷パターンが、第１エレメント３の開放端部分に構成されている。
　なお、第３延在部Ｅ３は、第２延在部Ｅ２及び第４延在部Ｅ４の延在方向に直交する方向に延在し、第２延在部Ｅ２及び第４延在部Ｅ４は、第３延在部Ｅ３より長く設定されている。

　また、上記第１エレメント３は、第１延在部Ｅ１の途中とグランドパターンＧＮＤとを接続する第５延在部Ｅ５を有している。この第５延在部Ｅ５は、第１延在部Ｅ１の途中からグランドパターンＧＮＤに向けて延在し、第３受動素子Ｐ３を介してグランドパターンＧＮＤの途中に接続されている。
　また、上記第３エレメント５は、第１延在部Ｅ１の先端側に一端が接続されていると共に他端が第２エレメント４の途中に接続されている。すなわち、第３エレメント５は、第２受動素子Ｐ２ａと第２受動素子Ｐ２ｂとの間に他端が接続されている。なお、第３エレメント５の部分に、受動素子を接続しても構わない。
　したがって、第１延在部Ｅ１と第５延在部Ｅ５とグランドパターンＧＮＤと第２エレメント４と第３エレメント５とが、環状に接続されて内側に開口部Ｋを形成している。

　上記第４エレメント６は、第１エレメント３の基端側に第４受動素子Ｐ４を介して接続されグランドパターンＧＮＤとは反対側で第１延在部Ｅ１に沿って延在している。
　上記第１延在部Ｅ１の先端側は、基端側よりも幅広に形成された幅広部Ｅ１ａとされ、この幅広部Ｅ１ａに第４エレメント６の先端が対向して配されている。なお、この幅広部Ｅ１ａに、第４延在部Ｅ４の先端が接続されていると共に第３エレメント５が接続されている。

　上記基板本体２及びメイン基板２は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、ガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板を採用している。
　上記給電点ＦＰは、メイン基板２Ｂのメイングランド部Ｇ２に設けられた高周波回路（図示略）に接続される。

　上記アンテナ素子ＡＴは、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図３に示すように、セラミックス等の誘電体２１の表面にＡｇ等の導体パターン２２が形成されたチップアンテナである。このアンテナ素子ＡＴは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン２２等が互い異なる素子を選択しても構わないと共に、同じ素子を選択しても構わない。

　上記第１エレメント３、第２エレメント４及び第４エレメント６とは、互いの間の浮遊容量と、グランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量とを発生可能に、互いに間隔を空けて延在している。
　すなわち、図２に示すように、第４延在部Ｅ４と第２エレメント４との間の浮遊容量Ｃａと、第４延在部Ｅ４とグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｂと、装荷パターンの内部（第２延在部Ｅ２と第４延在部Ｅ４との間）の浮遊容量Ｃｃと、アンテナ素子ＡＴとグランドパターンＧＮＤ及びメイングランド部Ｇ２との間の浮遊容量Ｃｄと、第４エレメント６と第１エレメント３（幅広部Ｅ１ａ）との間の浮遊容量Ｃｅと、第４エレメント６と第１延在部Ｅ１との間の浮遊容量Ｃｆと、開口部Ｋ内の浮遊容量Ｃｇと、第４エレメント６とグランドパターンＧＮＤ及びメイングランド部Ｇ２との間の浮遊容量Ｃｈ、第１延在部Ｅ１とグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｉと、第２エレメント４とグランドパターンＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｊとが発生可能である。

　上記第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ、第２受動素子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ～第４受動素子Ｐ４は、例えばジャンパー線、インダクタ、コンデンサまたは抵抗が採用される。

　次に、本実施形態のアンテナ装置における各共振周波数について、図１及び図５を参照して説明する。

　本実施形態のアンテナ装置１では、図５に示すように、第１の共振周波数ｆ１、第２の共振周波数ｆ２、第３の共振周波数ｆ３及び第４の共振周波数ｆ４の４つに複共振化される。
　上記第１の共振周波数ｆ１は、４つの共振周波数の中で低い周波数帯のものであり、第１エレメント３（第１延在部Ｅ１及び装荷パターンとなる第１～第４延在部Ｅ１～Ｅ４）と浮遊容量とで決定される。また、上記第２の共振周波数ｆ２は、４つの共振周波数の中で中間の周波数帯のものであり、第２エレメント４と第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂと第１延在部Ｅ１と浮遊容量とで決定される。また、上記第３の共振周波数ｆ３は、４つの共振周波数の中で第２の共振周波数ｆ２と異なる中間の周波数帯のものであり、開口部Ｋと第２受動素子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂとグランドパターンＧＮＤと浮遊容量とで決定される。さらに、上記第４の共振周波数ｆ４は、４つの共振周波数の中で高い周波数帯のものであり、第２エレメント４と第２受動素子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂと第１延在部Ｅ１と浮遊容量とで決定される。

　また、各共振周波数に対して、第３受動素子Ｐ３を用いて、グランドパターンＧＮＤ側に流れる高周波電流の流れをコントロールすることで、最終的なインピーダンス調整を行う。
　以下、これら共振周波数について、より詳しく説明する。

「第１の共振周波数ｆ１について」
　上記第１の共振周波数ｆ１の周波数は、装荷パターン（第２～第４延在部Ｅ２～Ｅ４、アンテナ素子ＡＴ、第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ）、幅広部Ｅ１ａを含む第１延在部Ｅ１及び浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇにより設定および調整することができる。
　また、第１の共振周波数ｆ１のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇの各浮遊容量の設定で行うことができる。

　さらに、最終的な周波数調整は、第１受動素子Ｐ１ａ，Ｐ１ｂの選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
　また、最終的なインピーダンス調整は、第３受動素子Ｐ３の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
　このように「アンテナ素子ＡＴ」と「各エレメント長の長さ」と「受動素子」とにより、共振周波数、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第１の共振周波数ｆ１は、主に図１中の破線Ａ１の部分で調整される。

「第２の共振周波数ｆ２について」
　上記第２の共振周波数ｆ２の周波数は、第４エレメント６と、第１延在部Ｅ１と、浮遊容量Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｈとにより設定および調整することができる。
　また、第２の共振周波数ｆ２のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｈの各浮遊容量の設定で行うことができる。
　さらに、最終的な周波数調整は、第４受動素子Ｐ４の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。

　また、最終的なインピーダンス調整は、第３受動素子Ｐ３の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
　このように「第４エレメント」と「各エレメント長」と「受動素子」と「各浮遊容量」とにより、共振周波数、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第２の共振周波数ｆ２は、主に図１中の一点鎖線Ａ２の部分で調整される。

「第３の共振周波数ｆ３について」
　上記第３の共振周波数ｆ３の周波数は、第１延在部Ｅ１と、浮遊容量Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｉとにより設定および調整することができる。
　また、第３の共振周波数ｆ３のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｉの各浮遊容量の設定で行うことができる。
　さらに、最終的な周波数調整は、第２受動素子Ｐ２ａの選択によりフレキシブルに行うことが可能である。

　また、最終的なインピーダンス調整は、第３受動素子Ｐ３の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
　このように「各エレメント長」と「受動素子」と「各浮遊容量」とにより、共振周波数、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第３の共振周波数ｆ３は、主に図１中の二点鎖線Ａ３の部分で調整される。

「第４の共振周波数ｆ４について」
　上記第４の共振周波数ｆ４の周波数は、第２エレメント４と、第１延在部Ｅ１と、浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｊとにより設定および調整することができる。
　また、第４の共振周波数ｆ４のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｊの各浮遊容量の設定で行うことができる。
　さらに、最終的な周波数調整は、第２受動素子Ｐ２ａ，Ｐ２ｂの選択によりフレキシブルに行うことが可能である。

　また、最終的なインピーダンス調整は、第３受動素子Ｐ３の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
　このように「第２エレメント４」と「各エレメント長」と「受動素子」と「各浮遊容量」とにより、共振周波数、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第４の共振周波数ｆ４は、主に図１中の点線Ａ４の部分で調整される。

　次に、装荷パターンの部分について説明する。
　上記装荷パターンは、第１延在部Ｅ１の先端側に設けられ第１延在部Ｅ１～第４延在部Ｅ４によってループ状に構成されて、第１エレメント３の開放端部分に複合容量を装荷する形で設計されている。
　第４延在部Ｅ４は、第２エレメント４との間に浮遊容量Ｃａを発生可能に配置され、第２エレメント４による第４の共振周波数ｆ４に対しても複合容量を装荷する形とすることが望ましい。
　また、アンテナ性能と人体や周辺部品の影響低減とを両立させるためには、上記装荷パターンの部分の面積は大きいほど良い。なお、同じ面積であれば、第２延在部Ｅ２及び第４延在部Ｅ４の長さは、第３延在部Ｅ３の長さより長く設定することが望ましい。

　次に、開口部Ｋについて説明する。
　開口部Ｋは、第１延在部Ｅ１、第５延在部Ｅ５、第３受動素子Ｐ３、グランドパターンＧＮＤ、第２エレメント４、第２受動素子Ｐ２ａ及び第３エレメント５で囲まれて構成されている。この開口部Ｋ内に生じる浮遊容量Ｃｇにより、人体や周辺部品の影響を低減することが可能になる。また、この開口部Ｋは、装荷パターンの部分による第１の共振周波数ｆ１及び第２エレメント４による第４の共振周波数ｆ４に対しても、同様の浮遊容量の効果によって人体や周辺部品の影響を低減することが可能になる。
　なお、アンテナ性能の高性能化には、開口部Ｋの開口面積が広い方が望ましく、第３受動素子Ｐ３については、所望の共振周波数に対して高インピーダンスであることが望ましい。

　このように本実施形態のアンテナ装置１では、第１エレメント３が、第１受動素子Ｐ１ａからアンテナ素子ＡＴを途中に配して第１延在部Ｅ１の延在方向に延在する第２延在部Ｅ２と、該第２延在部Ｅ２の先端から第２エレメント４側に向けて延在する第３延在部Ｅ３と、該第３延在部Ｅ３の先端から第２延在部Ｅ２と第２エレメント４との間であって第２延在部Ｅ２に沿って延在し先端が第１延在部Ｅ１に接続された第４延在部Ｅ４とを有しているので、環状に接続される第１～第４延在部Ｅ１～Ｅ４により、内外に浮遊容量を効果的に発生可能な装荷パターンを第１エレメント３の開放端部分に構成することができる。

　すなわち、この装荷パターンがアンテナエレメント（第１エレメント３）の開放端部分となることで、高インピーダンスとなるアンテナ素子ＡＴが開放端となる場合に比べ、周囲の人体や周辺部品の影響を抑制してアンテナ性能の劣化を防ぐことができる。
　このように、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子のアンテナ素子ＡＴを有する上記装荷パターンによる内外の複合的な浮遊容量を効果的に利用することで、複共振化させることができ、人体や周辺部品の影響を低減することも可能になる。

　また、アンテナ素子ＡＴおよび受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた複共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。

　また、基板本体２の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナであるアンテナ素子の選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。

　また、第１延在部Ｅ１と第５延在部Ｅ５とグランドパターンＧＮＤと第２エレメント４と第３エレメント５とが、環状に接続されて内側に開口部Ｋを形成しているので、開口部Ｋ内に浮遊容量Ｃｇを発生させることができ、別の共振周波数ｆ３による更なる複共振化が可能になると共に人体や周辺部品の影響を低減することが可能になる。また、開口部Ｋ内に生じた浮遊容量Ｃｇにより、第１及び第４の共振周波数ｆ１，ｆ４に対しても、人体や周辺部品の影響を低減することが可能になる。

　さらに、第４エレメント６が、第１エレメント３の基端側に接続されグランドパターンＧＮＤとは反対側で第１延在部Ｅ１に沿って延在しているので、第４エレメント６と第１エレメント３との間の浮遊容量を効果的に利用することで、第１及び第４の共振周波数ｆ１，ｆ４とは異なる共振周波数ｆ２による更なる複共振化が可能になる。
　また、第２延在部Ｅ２及び第４延在部Ｅ４が、第３延在部Ｅ３より長いので、装荷パターンの内外に生じる複合的な浮遊容量がより効果的に得られ、人体や周辺部品の影響をより低減することができる。

　また、グランドパターンＧＮＤに電気的に接続されたメイングランド部Ｇ２が表面に金属箔でパターン形成されたメイン基板２Ｂを備えているので、メイン基板２Ｂのメイングランド部Ｇ２側に高周波回路等を設けることができ、基板本体２を小型化することができる。また、メイン基板２Ｂの上方などに基板本体２を設置することも可能になって、機器の筐体内における設置自由度が向上する。さらに、実装する筐体の配置条件にフレキシブルに対応するために、メイン基板２Ｂとは別に、基板本体２にフレキシブル基板等を採用することも可能になる。また、基板本体２とメイン基板２Ｂとの間に高誘電率材やゴム材からなるスペーサを挿入することも可能になり、導体パターン（各エレメント）の小型化効果や衝撃吸収効果を得ることができる。

　次に、本実施形態のアンテナ装置を実際に作製した実施例について、ＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を測定した結果と、各共振周波数での放射パターンについて測定した結果とを、図５及び図６を参照して説明する。

　まず、周囲に人体や周辺部品が無い自由空間状態とした場合と、人体と同じ塩分濃度の生理食塩水を入れたペットボトルに密着させて仮想的に人体装着状態とした場合とについて、ＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を測定した結果を、図５に示す。
　なお、図５の測定においては、第１受動素子Ｐ１ａとして、Ｌ＝１．５ｎＨのインダクタを用い、第１受動素子Ｐ１ｂとして、Ｌ＝２０ｎＨのインダクタを用いた。また、第２受動素子Ｐ２ａとして、ジャンパー線を用い、第２受動素子Ｐ２ｂとして、Ｌ＝１０ｎＨのインダクタを用いた。さらに、第３受動素子Ｐ３として、Ｃ＝２ｐＦのコンデンサを用い、第４受動素子Ｐ４として、Ｌ＝５．６ｎＨのインダクタを用いた。

　この測定結果からわかるように、自由空間状態で得られている第１～第４の共振周波数ｆ１～ｆ４が、人体装着状態とした場合でも、共振周波数の変化が小さく、変動が抑制されていることがわかる。
　代表的に、９００ＭＨｚ帯域の第１の共振周波数ｆ１と、１８００ＭＨｚ帯域の第２の共振周波数ｆ２との場合について下記に示す。
・第１の共振周波数ｆ１
＜自由空間状態＞
共振周波数：８５９．３ＭＨｚ（ＶＳＷＲ＝２．５０）
＜人体装着状態＞
共振周波数：８００．５ＭＨｚ（ＶＳＷＲ＝１．０２）
・第２の共振周波数ｆ２
＜自由空間状態＞
共振周波数：１８２９．９ＭＨｚ（ＶＳＷＲ＝１．０８）
＜人体装着状態＞
共振周波数：１７１０．５ＭＨｚ（ＶＳＷＲ＝１．０７）

　次に、上記実施例のアンテナ装置について、第１の共振周波数ｆ１及び第２の共振周波数ｆ２での放射パターンについて測定した結果を、図６に示す。
　なお、アンテナ素子ＡＴの延在方向（第２延在部Ｅ２の延在方向）をＹ方向とし、第２延在部Ｅ２から第４延在部Ｅ４へ向かう第３延在部Ｅ３の延在方向をＸ方向とし、基板本体２表面に対する垂直方向をＺ方向とした。この際のＹＺ面及びＺＸ面に対する垂直偏波、水平偏波及び電力利得を測定した。また、この放射パターン測定は、上記自由空間状態で行った。

　なお、ＹＺ面における第１の共振周波数ｆ１の平均電力利得は、－３．０ｄＢｉであり、第２の共振周波数ｆ２の平均電力利得は、－７．６ｄＢｉであった。また、ＺＸ面における第１の共振周波数ｆ１の平均電力利得は、－４．５ｄＢｉであり、第２の共振周波数ｆ２の平均電力利得は、－２．２ｄＢｉであった。

　なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
　例えば、上記実施形態では、基板本体とは別にメイン基板を設けた構成としたが、１つのメイン基板に全てのエレメントとグランドパターンとを設けたアンテナ装置としても構わない。
　また、上記実施形態では、第１エレメントのみにアンテナ素子を設けているが、第２エレメントや第４エレメントにアンテナ素子を設けて各エレメントの短縮化を行い、装置全体の小型化を図っても構わない。

　１…アンテナ装置、２…基板本体、２Ｂ…メイン基板、３…第１エレメント、４…第２エレメント、５…第３エレメント、６…第４エレメント、ＡＴ…アンテナ素子、Ｅ１…第１延在部、Ｅ１ａ…幅広部、Ｅ２…第２延在部、Ｅ３…第３延在部、Ｅ４…第４延在部、Ｅ５…第５延在部、ＧＮＤ…グランドパターン、Ｇ２…メイングランド部、Ｋ…開口部、Ｐ１ａ，Ｐ１ｂ…第１受動素子、Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ…第２受動素子、Ｐ３…第３受動素子、Ｐ４…第４受動素子、ＦＰ…給電点

Claims

　絶縁性の基板本体と、
　該基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン、第１エレメント及び第２エレメントとを備え、
　前記第１エレメントが、前記グランドパターンに近接した基端側に給電点が設けられていると共に途中に第１受動素子及び誘電体アンテナのアンテナ素子がこの順に接続されて前記グランドパターンに沿った方向に延在し、
　前記第２エレメントが、前記グランドパターンに基端が接続されていると共に途中に第２受動素子が接続されて前記グランドパターンと前記第１エレメントとの間で前記第１エレメントに沿って延在し、
　前記第１エレメントが、基端から前記第１受動素子まで前記グランドパターンに沿って延在した第１延在部と、
　前記第１受動素子から前記アンテナ素子を途中に配して前記第１延在部の延在方向に延在する第２延在部と、
　該第２延在部の先端から前記第２エレメント側に向けて延在する第３延在部と、
　該第３延在部の先端から前記第２延在部と前記第２エレメントとの間であって前記第２延在部に沿って延在し先端が前記第１延在部に接続された第４延在部とを有していることを特徴とするアンテナ装置。
　請求項１に記載のアンテナ装置において、
　前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成された第３エレメントを備え、
　前記第１エレメントが、前記第１延在部の途中と前記グランドパターンとを接続する第５延在部を有し、
　前記第３エレメントが、前記第１延在部の先端側に一端が接続されていると共に他端が前記第２エレメントの途中に接続され、
　前記第１延在部と前記第５延在部と前記グランドパターンと前記第２エレメントと前記第３エレメントとが、環状に接続されて内側に開口部を形成していることを特徴とするアンテナ装置。
　請求項１に記載のアンテナ装置において、
　前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成された第４エレメントを備え、
　該第４エレメントが、前記第１エレメントの基端側に接続され前記グランドパターンとは反対側で前記第１延在部に沿って延在していることを特徴とするアンテナ装置。
　請求項１に記載のアンテナ装置において、
　前記第２延在部及び前記第４延在部が、前記第３延在部より長いことを特徴とするアンテナ装置。
　請求項１に記載のアンテナ装置において、
　前記グランドパターンに電気的に接続されたメイングランド部が表面に金属箔でパターン形成されたメイン基板を備えていることを特徴とするアンテナ装置。