WO2014077009A1

WO2014077009A1 - アンテナ装置

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Publication number: WO2014077009A1
Application number: PCT/JP2013/071549
Authority: WO
Inventors: 尾仲　健吾; 宏弥田中
Original assignee: 株式会社村田製作所
Priority date: 2012-11-13
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2014-05-22
Also published as: US20150244059A1; CN104798250A; CN104798250B; US9478846B2

Abstract

　第１の筐体が第１の導体板を含み、第２の筐体が第２の導体板を含む。回転機構が、第１の筐体に対して第２の筐体を、開閉可能に取り付ける。回転機構による回転軸に沿うように、第１の給電素子及び第２の給電素子が配置されている。第１の給電素子と第２の給電素子との間において、導通構造が、回転軸を横切って、第１の導体板と第２の導体板との間を、直流的または高周波的に導通させる。複数の給電素子間の十分なアイソレーションを確保することが可能なアンテナ装置が提供される。

Description

アンテナ装置

　本発明は、一対の筐体を開閉可能に連結する回転機構を備え、アンテナ素子が回転機構の回転軸に沿って配置されたアンテナ装置に関する。

　折り畳み型携帯端末のヒンジ部にアンテナ素子を配置したアンテナ構造が公知である。特許文献１に開示されたアンテナ構造では、円筒形のヒンジ部に、非接触ＩＣカード用のアンテナ素子が配置される。このような構造とすることにより、携帯端末の両面で、リーダ及びライタとの安定した無線通信を確保することができる。

　特許文献２に開示されたアンテナ構造では、断面がＣ字形のリング導体からなるアンテナ素子がヒンジ部に配置される。リング導体と、金属回転軸とを容量結合させることにより、設計自由度が高い広帯域アンテナを実現することができる。

　特許文献３に開示されたアンテナ構造では、ヒンジのシャフトが素子導体として使用される。ヒンジのシャフトを素子導体として使用するため、携帯端末の小型化を図ることができる。

　特許文献４に開示されたアンテナ構造では、ヒンジがグランドとして利用され、ヒンジとアンテナ素子とがダイポールアンテナとして動作する。

　特許文献５に開示されたアンテナ構造では、折り畳み型電子機器の回転軸の両端にヒンジが配置され、ヒンジの間にアンテナ素子が配置される。

特開２００７－２１４７４０号公報特開２０１１－１９２１１号公報国際公開２００９／１３９１００号特開２０１１－２３９３４７号公報国際公開２０１２／０３９８７９号

　近年、通信速度の向上を図るために、ＭＩＭＯ多重通信技術が採用されている。ＭＩＭＯ多重通信では、複数のアンテナが用いられ、アンテナ間のアイソレーションを十分に確保することが望まれる。従来のアンテナ構造では、十分なアイソレーションを確保することが困難である。

　本発明の目的は、複数の給電素子間の十分なアイソレーションを確保することが可能なアンテナ装置を提供することである。

　本発明の一観点によると、
　第１の導体板を含む第１の筐体と、
　第２の導体板を含む第２の筐体と、
　前記第１の筐体に対して前記第２の筐体を、開閉可能に取り付ける回転機構と、
　前記回転機構による回転軸に沿うように配置された第１の給電素子及び第２の給電素子と、
　前記第１の給電素子と前記第２の給電素子との間において、前記回転軸を横切って、前記第１の導体板と前記第２の導体板との間を、直流的または高周波的に導通させる導通構造と
を有するアンテナ装置が提供される。

　第１の給電素子と第２の給電素子との間に導通構造を配置したことにより、第１の給電素子と第２の給電素子とのアイソレーションを高め、かつ小さな相関係数を実現することができる。

　前記第１の導体板及び前記第２の導体板の、前記回転軸に対して垂直な方向の寸法を、前記第１の給電素子及び前記第２の給電素子の動作周波数帯の下限値の周波数に対応する波長の１／４以上にしてもよい。

　第１の導体板と第２の導体板とがダイポール動作するため、放射効率を高めることができる。

　さらに、
　前記第１の筐体及び前記第２の筐体の一方に搭載された高周波回路と、
　前記回転軸に沿うように配置され、前記第１の給電素子と電磁的に結合した第１の無給電素子と、
　前記回転軸に沿うように配置され、前記第２の給電素子と電磁的に結合した第２の無給電素子と
を配置してもよい。

　第１の無給電素子及び第２の無給電素子を配置することにより、放射効率を高めると共に、複共振状態を実現して、動作可能帯域幅を広くすることができる。

　前記第１の筐体に対して、前記第２の筐体を開閉したとき、前記第２の筐体の可動範囲内のいずれの位置においても、前記第１の給電素子が、前記第２の導体板に対向する表面を有する構成としてもよい。さらに、前記第１の給電素子の、前記第２の導体板に対向する表面を、前記回転軸を中心とする仮想円柱の側面の一部に一致する形状としてもよい。

　第１の給電素子と第２の導体板との安定した電磁的結合を確保することができる。

　前記回転機構は、前記第１の筐体に固定された第１の部材と、前記第２の筐体に固定された第２の部材とを含み、前記第１の部材及び前記第２の部材が導電材料で形成されており、回転機構が前記導通構造を兼ねる構成としてもよい。

　前記回転機構は、前記第１の筐体に固定され、前記第１の導体板に電気的に接続された導電材料からなる第１の部材と、前記第２の筐体に固定された第２の部材とを含み、前記第１の部材が、前記第１の無給電素子を兼ねる構成としてもよい。

　前記回転機構は、前記第１の筐体に固定され、前記高周波回路に接続された導電材料からなる第１の部材と、前記第２の筐体に固定された第２の部材とを含み、前記第１の部材が、前記第１の給電素子を兼ねる構成としてもよい。

　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子で構成される第１のアンテナ素子は、第１の周波数帯と、前記第１の周波数帯よりも高く、かつ前記第１の周波数帯から離れている第２の周波数帯との間において、前記第１の周波数帯及び前記第２の周波数帯におけるリターンロスよりも高いリターンロスを示し、前記第１の周波数帯及び前記第２の周波数帯で動作し、
　前記第１のアンテナ素子は、複共振状態で動作し、
　さらに、
　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子の少なくとも一方に直列に挿入された第１のＬＣ並列共振回路を有し、
　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子のうち、前記第１のＬＣ並列共振回路が直列に挿入されている素子の共振点が、前記第１のＬＣ並列共振回路の挿入によって分離して、前記第１の周波数帯、及び前記第２の周波数帯に現れるような構成としてもよい。

　さらに、
　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子のうち、前記第１のＬＣ並列共振回路が挿入されていない方の素子に、直列に挿入された第２のＬＣ並列共振回路を有し、
　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子のうち、前記第２のＬＣ並列共振回路が直列に挿入されている素子の共振点が、前記第２のＬＣ並列共振回路の挿入によって分離して、前記第１の周波数帯、及び前記第２の周波数帯に現れるような構成としてもよい。

　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子のうち、前記第１のＬＣ並列共振回路が挿入されていない方の素子の１次共振点、及び２次共振点が、それぞれ前記第１の周波数帯、及び前記第２の周波数帯に現れるような構成としてもよい。

　前記第１の筐体は、前記回転軸を、周方向に関して部分的に取り囲む筒状部材を含み、前記第１の給電素子を、前記筒状部材の内周側の表面に形成してもよい。

　第１の給電素子と第２の給電素子との間に導通構造を配置したことにより、第１の給電素子と第２の給電素子とのアイソレーションを高め、かつ小さな相関係数を実現することができる。第１の導体板と第２の導体板とをダイポール動作させることにより、放射効率を高めることができる。第１の無給電素子及び第２の無給電素子を配置することにより、放射効率を高めると共に、複共振状態を実現して、動作可能帯域幅を広くすることができる。第２の筐体の可動範囲内のいずれの位置においても、第１の給電素子が、第２の導体板に対向する表面を有する構成とすることにより、第１の給電素子と第２の導体板との安定した電磁的結合を確保することができる。

図１は、実施例１によるアンテナ装置を搭載した電子機器の斜視図である。図２Ａは、第１の給電素子、第１の筐体、及び第２の筐体の、回転軸に垂直な断面図であり、図２Ｂは、第一の導体板及び第２の導体板の平面図である。図３は、シミュレーション対象のアンテナ装置のブロック図である。図４Ａは、アンテナ装置のＳパラメータのシミュレーション結果を示すグラフであり、図４Ｂは、アンテナ装置の放射効率のシミュレーション結果を示すグラフである。図５Ａは、アンテナ装置の平面図及び方位角の定義を示す図であり、図５Ｂは、第１のアンテナ素子の指向特性のシミュレーション結果を示すグラフである。図５Ｃ及び図５Ｄは、第１のアンテナ素子の指向特性のシミュレーション結果を示すグラフである。図６は、第１の導体板と第２の導体板との成す角度θを９０°、１１０°、１３０°、及び１５０°にしてリターンロスＳ１１のシミュレーションを行なった結果を示すグラフである。図７Ａ及び図７Ｂは、グランド板、すなわち第１の導体板、第２の導体板、及び導通構造に励振される電流の大きさのシミュレーション結果を示すグラフである。図７Ｃ及び図７Ｄは、グランド板、すなわち第１の導体板、第２の導体板、及び導通構造に励振される電流の大きさのシミュレーション結果を示すグラフである。図８Ａは、実施例２によるアンテナ装置の斜視図であり、図８Ｂは、回転機構及びその近傍の概略図である。図９Ａは、実施例３によるアンテナ装置の斜視図であり、図９Ｂは、第１の給電素子、回転機構、及びその近傍の概略図である。図１０Ａは、実施例４によるアンテナ装置の斜視図であり、図１０Ｂは、回転機構、第１の無給電素子、及びその近傍の概略図である。図１１Ａは、実施例５によるアンテナ装置の第１のアンテナ素子、及びその近傍の概略図であり、図１１Ｂは、実施例６によるアンテナ装置の第１のアンテナ素子、及びその近傍の概略図である。図１２Ａは、実施例７によるアンテナ装置の等価回路図であり、図１２Ｂは、実施例７によるアンテナ装置のリターンロスの周波数特性を示すグラフである。図１３Ａは、実施例８によるアンテナ装置の等価回路図であり、図１３Ｂは、実施例８によるアンテナ装置のリターンロスの周波数特性を示すグラフである。図１４Ａ～図１４Ｄは、実施例９によるアンテナ装置の第１の給電素子の種々の形状を示す断面図である。図１５Ａ及び図１５Ｂは、実施例１０によるアンテナ装置の導通構造、及びその近傍の断面図である。

　［実施例１］
　図１に、実施例によるアンテナ装置を搭載した電子機器の概略斜視図を示す。第１の筐体２０に対して第２の筐体２１が、回転機構２２により開閉可能に取り付けられている。一例として、第１の筐体２０はキーボードを収容し、第２の筐体２１は液晶パネルを収容する。回転機構２２には、例えばヒンジが用いられる。第１の筐体２０に第１の導体板２３が収容されており、第２の筐体２１に第２の導体板２４が収容されている。第１の筐体２０が絶縁材料、例えば樹脂で形成されている場合には、第１の導体板２３は、第１の筐体２０の内部に配置される。第１の筐体２０が導電材料、例えば金属で形成されている場合は、第１の筐体２０が第１の導体板２３を兼ねる。同様に、第２の筐体２１は、第２の導体板２４を内部に収容するか、第２の導体板２４を兼ねる。

　回転機構２２の回転軸３０に沿うように、第１の給電素子４１、第１の無給電素子４２、第２の給電素子５１、及び第２の無給電素子５２が配置されている。第１の給電素子４１及び第１の無給電素子４２は相互に電磁的に結合し、第１のアンテナ素子４０を構成する。同様に、第２の給電素子５１及び第２の無給電素子５２は相互に電磁的に結合し、第２のアンテナ素子５０を構成する。

　回転軸３０に平行な方向に関して、第１の給電素子４１及び第２の給電素子５１が両端に配置されている。第１の無給電素子４２及び第２の無給電素子５２は、それぞれ第１の給電素子４１及び第２の給電素子５１よりも内側に配置されている。第１の無給電素子４２及び第２の無給電素子５２を配置しなくても十分なアンテナ特性が得られる場合には、第１の無給電素子４２及び第２の無給電素子５２を省略してもよい。また、第１の無給電素子４２を最も外側に配置し、第１の給電素子４１を第１の無給電素子４２より内側に配置してもよい。同様に、第２の無給電素子５２を最も外側に配置し、第２の給電素子５１を第２の無給電素子５２より内側に配置してもよい。回転機構２２は、第１のアンテナ素子４０と第２のアンテナ素子５０との間に配置される。

　導通構造６０が、第１のアンテナ素子４０と第２のアンテナ素子５０との間において、回転軸３０を横切って第１の導体板２３と第２の導体板２４との間を、直流的または高周波的に導通させる。「直流的に導通」とは、第１の導体板２３と第２の導体板２４とが相互に電気的に短絡されている状態を意味する。「高周波的に導通」とは、第１のアンテナ素子４０及び第２のアンテナ素子５０が動作する周波数帯において、第１の導体板２３と第２の導体板２４とが、低インピーダンスで電気的に接続されている状態を意味する。例えば、第１の導体板２３と第２の導体板２４との間のインピーダンスが数Ω以下であれば、両者の間は、実質的に「導通」しているということができる。例えば、第１の筐体２０内の電子回路と、第２の筐体２１内の電子回路とを接続するフレキシブルプリント基板に形成された導電パターンが、導通構造６０としての役割を果たす。導通構造６０としての役割を果たすフレキシブルプリント基板として、様々な構造のものを採用することができるが、ここでは、具体的な構造についての説明は省略する。

　第１の筐体２０に高周波回路６１が収容されている。なお、第２の筐体２１に高周波回路６１を収容してもよい。高周波回路６１は、第１の給電素子４１及び第２の給電素子５１に高周波信号を供給すると共に、第１の給電素子４１及び第２の給電素子５１で受信された高周波信号の信号処理を行う。第１の無給電素子４２及び第２の無給電素子５２は、第１の導体板２３に接続されている。第１の給電素子４１と高周波回路６１との間、及び第１の無給電素子４２と第１の導体板２３との間に、インピーダンスマッチング回路を挿入してもよい。

　図２Ａに、第１の給電素子４１、第１の筐体２０、及び第２の筐体２１の、回転軸３０に垂直な断面図を示す。第１の筐体２０に対して第２の筐体２１を閉じた状態の第２の筐体２１を実線で表し、開いた状態の第２の筐体２１を破線で表す。第２の筐体２１の可動範囲は、例えば１８０°である。第２の筐体２１内の第２の導体板２４は、第１の給電素子４１に、間隔Ｇを介して対向する。第１の給電素子４１は、第２の筐体２１の可動範囲内のいずれの位置においても、第２の導体板２４に対向する表面を有する。一例として、第１の給電素子４１の、第２の導体板２４に対向する表面は、回転軸３０を中心とする仮想円柱の側面の一部に一致する形状を有する。このとき、第２の筐体２１が可動範囲内のいずれの位置においても、間隔Ｇが一定になる。第１の無給電素子４２、第２の給電素子５１、及び第２の無給電素子５２も、第１の給電素子４１と同一の断面形状を有する。

　次に、実施例１によるアンテナ装置の種々の特性のシミュレーション結果について説明する。シミュレーションの対象となるアンテナ装置では、第１の筐体２０及び第２の筐体２１が、それぞれ無垢の銅板で形成されており、それぞれ第１の導体板２３及び第２の導体板２４を兼ねる。第１の導体板２３の厚さＨ１及び第２の導体板２４の厚さＨ２は、それぞれ１３ｍｍ及び４ｍｍとした。間隔Ｇは１ｍｍとした。

　図２Ｂに示すように、第１の導体板２３及び第２の導体板２４の横方向の寸法Ｗは、共に３３０ｍｍとした。第１の導体板２３の縦方向の寸法Ｄ１は２２５ｍｍとし、第２の導体板２４の縦方向の寸法Ｄ２は２１５ｍｍとした。第１のアンテナ素子４０と第２のアンテナ素子５０とは、回転軸３０に垂直な中央の仮想平面に関して面対称の配置とした。

　図３に、シミュレーション対象のアンテナ装置のブロック図を示す。図３において、第１の導体板２３、第２の導体板２４、導通構造６０、第１の給電素子４１、第１の無給電素子４２、第２の給電素子５１、及び第２の無給電素子５２の幾何学的位置関係は、実際のアンテナ装置における位置関係に対応している。

　回転軸３０に沿って、最も外側に第１の給電素子４１及び第２の給電素子５１が配置されている。第１の給電素子４１及び第２の給電素子５１よりも内側に、それぞれ第１の無給電素子４２及び第２の無給電素子５２が配置されている。第１の給電素子４１及び第１の無給電素子４２が、第１のアンテナ素子４０を構成し、第２の給電素子５１及び第２の無給電素子５２が、第２のアンテナ素子５０を構成する。第１の無給電素子４２と第２の無給電素子５２との間に、導通構造６０が配置されている。回転軸３０の両側に、第１の導体板２３及び第２の導体板２４が配置されている。導通構造６０は、第１の導体板２３と第２の導体板２４とを、相互に接続する。第１の導体板２３、導通構造６０、及び第２の導体板２４は、グランド板として機能する。

　第１の給電素子４１及び第２の給電素子５１が、それぞれインピーダンスマッチング回路４３及び５３を介して高周波回路６１に接続されている。第１の無給電素子４２及び第２の無給電素子５２が、それぞれインピーダンスマッチング回路４４及び５４を介して第１の導体板２３に接続されている。高周波回路６１とインピーダンスマッチング回路４３との相互接続点を第１のポートＰ１と定義し、高周波回路６１とインピーダンスマッチング回路５３との相互接続点を第２のポートＰ２と定義する。

　図４Ａに、アンテナ装置のＳパラメータのシミュレーション結果を示す。横軸は周波数を単位「ＧＨｚ」で表し、縦軸はＳパラメータの大きさを単位「ｄＢ」で表す。図４Ａ中の太い実線はリターンロスＳ１１及びＳ２２を示し、細い実線はアイソレーションＳ２１を示す。リターンロスＳ１１、Ｓ２２は、それぞれ第１のポートＰ１、第２のポートＰ２（図３）に高周波電力を供給したときの入力電力に対する反射電力の比を意味する。アイソレーションＳ２１は、第１のポートＰ１に高周波電力を供給したとき、第２のポートＰ２に出力される電力の、入力電力に対する比を意味する。第１の導体板２３と第２の導体板２４（図２Ａ）との成す角度は９０°とした。第１のアンテナ素子４０と第２のアンテナ素子５０（図３）とが、相互に面対称の関係を有するため、Ｓ１１とＳ２２とは一致する。

　図４Ｂに、アンテナ装置の放射効率のシミュレーション結果を示す。横軸は周波数を単位「ＧＨｚ」で表し、縦軸は放射効率を単位「ｄＢ」で表す。図４Ｂ中の丸記号は、反射電力補正効率ηｒを示し、四角記号は、反射電力補正なし効率ηｔを示す。ここで、「反射電力補正効率」は、第１のアンテナ素子４０及び第２のアンテナ素子５０が、完全にインピーダンスマッチングしており、第１のアンテナ素子４０と第２のアンテナ素子５０とのアイソレーションが無限大であるときの放射効率を意味する。「反射電力補正なし効率」は、リターンロス及びアイソレーションを考慮したときの放射効率を意味する。第１のアンテナ素子４０の反射電力補正効率ηｒと第２のアンテナ素子５０の反射電力補正効率ηｒとは等しく、第１のアンテナ素子４０の反射電力補正なし効率ηｔと第２のアンテナ素子５０の反射電力補正なし効率ηｔとは等しい。

　図５Ａに、アンテナ装置の平面図及び方位角の定義を示す。第１の筐体２０が水平に配置される。回転軸３０の中心から、回転軸３０に対して垂直で、かつ第１の筐体２０側に向かう方位を０°と定義し、平面視において時計回りを方位角の正の向きと定義する。

　図５Ｂ～図５Ｄに、第１のアンテナ素子４０の指向特性のシミュレーション結果を示す。いずれの場合にも、第１の筐体２０と第２の筐体２１との成す角度を９０°とした。図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄは、それぞれ周波数７００ＭＨｚ、１７００ＭＨｚ、及び２５００ＭＨｚにおける指向特性を示す。図５Ｂ～図５Ｄの同心円に対応して付した数値は、放射効率を単位「ｄＢ」で表したものである。図５Ｂ～図５Ｄの太い実線及び細い実線は、それぞれ垂直偏波及び水平偏波の指向特性を示す。

　図４Ａに示したように、第１のアンテナ素子４０と第２のアンテナ素子５０との十分なアイソレーションが確保されている。また、第１のアンテナ素子４０と第２のアンテナ素子５０との相関係数は、０．５ＧＨｚから３ＧＨｚまでの全域にわたって０．１以下であった。図３に示したように、第１のアンテナ素子４０と第２のアンテナ素子５０との間に、グランド板として機能する導通構造６０を配置したことにより、アンテナ素子間の十分なアイソレーションを確保し、かつ十分小さな相関係数が実現できたと考えられる。

　ロング・ターム・エボリューション（ＬＴＥ）通信規格では、７００ＭＨｚ～９６０ＭＨｚの低周波帯（ローバンド）、及び１７１０ＭＨｚ～２７００ＭＨｚの高周波帯（ハイバンド）が使用される。シミュレーション対象のアンテナ装置は、ＬＴＥ通信規格の低周波帯及び高周波帯において、十分小さなリターンロスＳ１１、Ｓ２２が得られ（図４Ａ）、かつ十分高い放射効率が得られている（図４Ｂ）ことがわかる。低周波帯と高周波帯との間の周波数帯においては、リターンロスＳ１１、Ｓ２２が、低周波帯及び高周波帯におけるリターンロスＳ１１、Ｓ２２より高くなっている。高周波帯の帯域を１５７５ＭＨｚ～２７００ＭＨｚの範囲に広げると、アンテナ装置を、全地球測位システム（ＧＰＳ）用受信アンテナとしても利用することが可能である。

　図６に、第１の導体板２３と第２の導体板２４との成す角度θを９０°、１１０°、１３０°、及び１５０°にしてリターンロスＳ１１のシミュレーションを行なった結果を示す。横軸は周波数を単位「ＧＨｚ」で表し、縦軸はＳパラメータの大きさを単位「ｄＢ」で表す。図６中の各曲線に、第１の導体板２３と第２の導体板２４との成す角度θの値を付している。

　図６から、角度θが少なくとも９０°～１５０°の範囲で、リターンロスＳ１１がほぼ同等であることがわかる。また、角度θが変化しても、放射効率はほとんど変わらないことが、シミュレーションによって確認された。

　図７Ａ～図７Ｄに、グランド板、すなわち第１の導体板２３、第２の導体板２４及び導通構造６０に励振される電流の大きさのシミュレーション結果を示す。第１の導体板２３と第２の導体板２４との成す角度θは９０°とし、第１の給電素子４１に給電した。図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、及び図７Ｄは、それぞれ周波数が７００ＭＨｚ、９４０ＭＨｚ、１．７ＧＨｚ、及び２．５ＧＨｚのときの電流の分布を示す。図７Ａ～図７Ｄにおいて、色の濃さが、励振される電流の振幅の大きさに対応し、色が濃い領域ほど、電流の振幅が大きい。

　第１の導体板２３及び第２の導体板２４の、第１の給電素子４１が配置された側（図７Ａ～図７Ｄにおいて左側）の縁において、電流の振幅が大きくなっていることがわかる。このように、第１の導体板２３及び第２の導体板２４の左側の縁の近傍がダイポール動作している。第１の導体板２３及び第２の導体板２４がダイポール動作する結果、アンテナ装置の放射効率が向上する。ダイポール動作の効果を得るために、第１の導体板２３及び第２の導体板２４の、回転軸３０に対して垂直な方向の寸法（図２ＢのＤ１、Ｄ２）を、第１の給電素子４１及び第１の無給電素子４２が動作する周波数帯（動作周波数帯）の下限値の周波数に対応する波長の１／４以上とすることが好ましい。一例として、アンテナ装置を、ＬＴＥ通信規格を満たす条件で動作させる場合には、周波数の下限値は７００ＭＨｚになる。このとき、第１の導体板２３及び第２の導体板２４の寸法Ｄ１、Ｄ２を、約１０．７ｃｍ以上にすることが好ましい。

　実施例１によるアンテナ装置では、既に説明したように、第１のアンテナ素子４０と第２のアンテナ素子５０（図１、図３）との間に、グランド板（導通構造６０）が配置されているため、２つのアンテナ素子の間の十分なアイソレーションを確保し、かつ相関係数を低く抑えることができる。さらに、第１の導体板２３及び第２の導体板２４を励振することができるため、高い放射効率を得ることが可能である。また、第１のアンテナ素子４０及び第２のアンテナ素子５０が、回転軸３０に沿って配置されるため、アンテナ装置が搭載される電子機器のデザインに与える影響も軽微である。

　［実施例２］
　図８Ａに、実施例２によるアンテナ装置の斜視図を示す。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。回転軸３０に沿って、中央から左に向かって回転機構２２、第１の無給電素子４２、及び第１の給電素子４１が順番に配置され、中央から右に向かって、回転機構２２、第２の無給電素子５２、及び第２の給電素子５１が順番に配置されている。

　図８Ｂに、回転機構２２及びその近傍の概略図を示す。回転機構２２は、第１の筐体２０に固定された第１の部材２２Ａと、第２の筐体２１に固定された第２の部材２２Ｂとを含む。第１の部材２２Ａ及び第２の部材２２Ｂは導電材料、例えば金属で形成されている。第１の部材２２Ａは第１の導体板２３に電気的に接続されており、第２の部材２２Ｂは第２の導体板２４に電気的に接続されている。第１の部材２２Ａと第２の部材２２Ｂとの接触部分において、導通が確保されている。このため、第１の導体板２３と第２の導体板２４とが、第１の部材２２Ａ及び第２の部材２２Ｂを介して電気的に接続される。実施例２においては、回転機構２２が導通構造６０（図１、図３）を兼ねている。

　［実施例３］
　図９Ａに、実施例３によるアンテナ装置の斜視図を示す。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。回転軸３０に沿って、中央に導通構造６０が配置されており、中央から左に向かって回転機構２２及び第１の給電素子４１が順番に配置され、中央から右に向かって、回転機構２２及び第２の給電素子５１が順番に配置されている。

　図９Ｂに、第１の給電素子４１、回転機構２２、及びその近傍の概略図を示す。第１の給電素子４１は、高周波回路６１に接続されている。回転機構２２が、第１の筐体２０に固定された第１の部材２２Ｃと、第２の筐体２１に固定された第２の部材２２Ｄとを含む。第１の部材２２Ｃの少なくとも一部は導電材料、例えば金属で形成されている。第１の部材２２Ｃの、導電材料で形成された部分は、第１の無給電素子４２を兼ねる。第２の部材２２Ｄと第２の導体板２４とは、絶性の樹脂等によって相互に絶縁されていることが好ましい。なお、第２の筐体２１に固定された第２の部材２２Ｄを第１の無給電素子４２として利用してもよい。この場合には、第２の部材２２Ｄが第２の導体板２４に電気的に接続され、第１の部材２２Ｃは、第１の導体板２３から電気的に絶縁される。このように、実施例３においては、回転機構２２の少なくとも一部分が、第１の無給電素子４２を兼ねている。

　［実施例４］
　図１０Ａに、実施例４によるアンテナ装置の斜視図を示す。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。回転軸３０に沿って、中央に導通構造６０が配置され、両端に、それぞれ回転機構２２が配置されている。左端の回転機構２２よりも内側に第１の無給電素子４２が配置され、右端の回転機構２２よりも内側に第２の無給電素子５２が配置されている。

　図１０Ｂに、回転機構２２、第１の無給電素子４２、及びその近傍の概略図を示す。回転機構２２が、第１の筐体２０に固定された第１の部材２２Ｅ、及び第２の筐体２１に固定された第２の部材２２Ｆを含む。第１の部材２２Ｅの少なくとも一部は導電材料、例えば金属で形成されている。第１の部材２２Ｅの、導電材料で形成された部分は、高周波回路６１に接続されて、第１の給電素子４１を兼ねる。第１の無給電素子４２は、第１の給電素子４１と電磁的に結合する。このように、第４の実施例においては、回転機構２２の少なくとも一部分が、第１の給電素子４１を兼ねている。実施例４では、回転機構２２が、回転軸３０の両端に配置されるため、第１の筐体２０と第２の筐体２１との開閉部分の機械的強度を高めることができる。第２の部材２２Ｆは、絶縁性の樹脂等によって第２の導体板２４から電気的に絶縁される。

　［実施例５］
　図１１Ａに、実施例５によるアンテナ装置の第１のアンテナ素子４０、及びその近傍の概略図を示す。以下、図１０Ｂに示した実施例４との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例５によるアンテナ装置の回転機構２２と、図１０Ｂに示した回転機構２２とを比較すると、機械的構造の観点では、両者は同一である。実施例５では、第１の部材２２Ｅの、導電材料で形成された部分が第１の導体板２３に接続されている。回転機構２２よりも内側に、第１の給電素子４１が配置されている。第１の部材２２Ｅの、導電材料で形成された部分が、第１の給電素子４１と電磁的に結合し、第１の無給電素子４２を兼ねている。実施例５では、第１の無給電素子４２が第１の給電素子４１よりも外側に配置される。

　図１１Ａに示した例では、第１の無給電素子４２として動作する第１の部材２２Ｅを直接接地したが、インピーダンスマッチング回路を介して接地してもよい。一例として、第１の部材２２Ｅと第１の導体板２３とが、絶縁性の樹脂を介して接続される。接続箇所に生ずるキャパシタンスをインピーダンスマッチング回路として利用することができる。

　［実施例６］
　図１１Ｂに、実施例６によるアンテナ装置の第１のアンテナ素子４０、及びその近傍の概略図を示す。以下、図９Ｂに示した実施例３との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例６による回転機構２２と、図９Ｂに示したアンテナ装置の回転機構２２とを比較すると、機械的構造の観点では、両者は同一である。実施例６では、第１の部材２２Ｃの、導電材料で形成された部分が高周波回路６１に接続されている。回転機構２２よりも外側に、第１の無給電素子４２が配置されている。第１の部材２２Ｃの、導電材料で形成された部分が、第１の無給電素子４２と電磁的に結合し、第１の給電素子４１を兼ねている。実施例６では、実施例５と同様に、第１の無給電素子４２が第１の給電素子４１よりも外側に配置される。

　実施例５（図１１Ａ）及び実施例６（図１１Ｂ）に示したように、第１の無給電素子４２を、第１の給電素子４１より外側に配置してもよい。同様に、第２の無給電素子５２を第２の給電素子５１（図１、図３）より外側に配置してもよい。

　［実施例７］
　図１２Ａに、実施例７によるアンテナ装置の等価回路図を示す。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。図１２Ａには、第１のアンテナ素子４０（図１、図３）の等価回路図を示すが、第２のアンテナ素子５０（図１、図３）の等価回路図も、図１２Ａに示した等価回路図と同一である。

　第１の給電素子４１及び第１の無給電素子４２により、第１のアンテナ素子４０が構成される。第１の給電素子４１に、第１のＬＣ並列共振回路４５が直列に挿入されている。第１のＬＣ並列共振回路４５は、相互に並列接続されたキャパシタ４５Ｃとインダクタ４５Ｌとを含む。第１の無給電素子４２に、第２のＬＣ並列共振回路４６が直列に挿入されている。第２のＬＣ並列共振回路４６は、相互に並列接続されたキャパシタ４６Ｃとインダクタ４６Ｌとを含む。

　図１２Ｂに、実施例７によるアンテナ装置のリターンロスの周波数特性を示す。第１のＬＣ並列共振回路４５及び第２のＬＣ並列共振回路４６が挿入されていない状態のリターンロスを破線で示す。このとき、第１のアンテナ素子４０で複共振状態が実現されており、２つの共振点Ｒ１、Ｒ２が現れている。例えば、共振点Ｒ１及び共振点Ｒ２は、それぞれ第１の給電素子４１及び第１の無給電素子４２の共振に対応する。第１の給電素子４１に第１のＬＣ並列共振回路４５を直列に挿入すると、共振点Ｒ１が、低周波側の共振点Ｒ１Ｌと、高周波側の共振点Ｒ１Ｃとに分離する。共振点Ｒ１Ｌ及びＲ１Ｃは、それぞれ第１のＬＣ並列共振回路４５のインダクタ４５Ｌ及びキャパシタ４５Ｃから決定される。同様に、第１の無給電素子４２に第２のＬＣ並列共振回路４６を直列に挿入すると、共振点Ｒ２が、低周波側の共振点Ｒ２Ｌと、高周波側の共振点Ｒ２Ｃとに分離する。

　共振点Ｒ１Ｌ及びＲ２Ｌは、第１の周波数帯ＬＢに現れ、共振点Ｒ１Ｃ及びＲ２Ｃは、第１の周波数帯ＬＢよりも高い第２の周波数帯ＨＢに現れる。第１の周波数帯ＬＢと第２の周波数帯ＨＢとの間の周波数域におけるリターンロスは、第１の周波数帯ＬＢ及び第２の周波数帯ＨＢにおけるリターンロスより大きい。

　第１のアンテナ素子４０は、第１の周波数帯ＬＢ及び第２の周波数帯ＨＢで動作する。第１の周波数帯ＬＢにおいて、共振点Ｒ１ＬとＲ２Ｌとにより複共振状態が実現されており、第２の周波数帯ＨＢにおいて、共振点Ｒ１ＣとＲ２Ｃとにより複共振状態が実現されている。第１の周波数帯ＬＢ及び第２の周波数帯ＨＢの双方で複共振状態が得られているため、広帯域動作が可能である。一例として、第１の周波数帯ＬＢ及び第２の周波数帯ＨＢは、それぞれＬＴＥ通信規格で使用される７００～９６０ＭＨｚ、及び１７１０～２７００ＭＨｚの帯域に対応する。第２の周波数帯ＨＢの帯域を低周波側に１５７５ＭＨｚまで広げると、第１のアンテナ素子４０をＧＰＳ用のアンテナとしても使用することが可能である。

　［実施例８］
　図１３Ａに、実施例８によるアンテナ装置の等価回路図を示す。以下、実施例７との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。図１３Ａには、第１のアンテナ素子４０（図１、図３）の等価回路図を示すが、第２のアンテナ素子５０（図１、図３）の等価回路図も、図１３Ａに示した等価回路図と同一である。

　実施例７では、第１の無給電素子４２に第２のＬＣ並列共振回路４６（図１２Ａ）が直列に挿入されていたが、実施例８では、第１の無給電素子４２が直接、またはリアクタンス素子４８を介して接地されている。リアクタンス素子４８は、誘導性であってもよいし、容量性であってもよい。第１の給電素子４１には、実施例７と同様に、第１のＬＣ並列共振回路４５が直列に挿入されている。

　図１３Ｂに、実施例８によるアンテナ装置のリターンロスの周波数特性を示す。第１の無給電素子４２に起因して、第１の周波数帯ＬＢに１次共振点Ｒ２１（１／４波長モード）が現れ、第２の周波数帯ＨＢに２次共振点Ｒ２２（３／４波長モード）が現れている。実施例７の場合と同様に、第１の給電素子４１に起因する共振点Ｒ１が分離して、第１の周波数帯ＬＢに共振点Ｒ１Ｌが現れ、第２の周波数帯ＨＢに共振点Ｒ１Ｃが現れる。

　第１の周波数帯ＬＢにおいて、第１の給電素子４１に起因する共振点Ｒ１Ｌと、第１の無給電素子４２に起因する１次共振点Ｒ２１とによって、複共振状態が実現される。第２の周波数帯ＨＢにおいては、第１の給電素子４１に起因する共振点Ｒ１Ｃと、第１の無給電素子４２に起因する２次共振点Ｒ２２とによって、複共振状態が実現される。実施例８においても、第１の周波数帯ＬＢ及び第２の周波数帯ＨＢの双方で複共振状態が得られるため、広帯域動作が可能である。

　［実施例９］
　図１４Ａ～図１４Ｄを参照して、実施例９によるアンテナ装置について説明する。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。実施例１では、図２Ａに示したように、第１の給電素子４１の、回転軸３０に垂直な断面の形状が、Ｃ字形であった。実施例９では、第１の給電素子４１（図１、図３）の種々の断面形状が示される。

　図１４Ａに示した例では、第１の給電素子４１の、回転軸３０に垂直な断面の形状が、Ｕ字形である。図１４Ｂに示した例では、第１の給電素子４１が、回転軸３０を中心とする円筒形である。図１４Ｃに示した例では、第１の給電素子４１が、回転軸３０を中心とする円柱形である。図１４Ｄに示した例では、第１の筐体２０が、絶縁材料で形成された筒状部分４７を含む。筒状部分４７の形状は、回転軸３０を中心軸とする円筒形状の一部分に一致する。筒状部分４７の断面形状はＣ字形である。すなわち、円筒部分４７は、回転軸３０を、周方向に関して部分的に取り囲んでいる。第１の給電素子４１は、筒状部分４７の内周側の表面に形成された導電材料により構成される。第１の無給電素子４２、第２の給電素子５１、及び第２の無給電素子５２（図１、図３）も、図１４Ａ～図１４Ｄに示した断面形状と同様の断面形状としてもよい。

　［実施例１０］
　図１５Ａ及び図１５Ｂを参照して、実施例１０によるアンテナ装置について説明する。以下、実施例１との相違点について説明し、同一の構成については説明を省略する。

　図１５Ａ及び図１５Ｂに、実施例１０によるアンテナ装置の導通構造６０、及びその近傍の断面図を示す。図１５Ａ及び図１５Ｂは、それぞれ第１の筐体２０に対して第２の筐体２１を閉じた状態、及び開いた状態を表している。導通構造６０は、第１の筐体２０に固定された第１の部材６０Ａと、第２の筐体２１に固定された第２の部材６０Ｂとを含む。第１の部材６０Ａ及び第２の部材６０Ｂは、共に導電材料、例えば金属で形成されている。第１の部材６０Ａは、第１の導体板２３に電気的に接続されており、第２の部材６０Ｂは、第２の導体板２４に電気的に接続されている。

　第１の部材６０Ａ及び第２の部材６０Ｂの外形は、共に回転軸３０を中心とする円筒形の一部分に一致する。第１の部材６０Ａの曲率半径が、第２の部材６０Ｂの曲率半径よりやや大きい。第１の部材６０Ａの内周側の表面が、第２の部材６０Ｂの外周側の表面に、間隙を隔てて対向する。第１の部材６０Ａ及び第２の部材６０Ｂは、第２の筐体２１を、その可動範囲内で開閉しても、両者の対向する領域の面積が実質的に変化しないような構造とされている。

　第１の部材６０Ａと第２の部材６０Ｂとが対向する領域が、キャパシタとして動作する。すなわち、第１の導体板２３と第２の導体板２４とが、キャパシタ介して接続される。第１のアンテナ素子４０及び第２のアンテナ素子５０（図１、図３）が動作する周波数帯において、第１の導体板２３と第２の導体板２４と間のインピーダンスが数Ω以下であれば、両者は高周波的に導通していると考えることができる。

　導通構造６０は、第１の導体板２３と第２の導体板２４とを直流的に短絡させる必要はない。実施例１０に示したように、第１の導体板２３と第２の導体板２４とを、高周波的に導通させればよい。

　以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

２０　第１の筐体
２１　第２の筐体
２２　回転機構
２２Ａ、２２Ｃ、２２Ｅ　第１の部材
２２Ｂ、２２Ｄ、２２Ｆ　第２の部材
２３　第１の導体板
２４　第２の導体板
３０　回転軸
４０　第１のアンテナ素子
４１　第１の給電素子
４２　第１の無給電素子
４３、４４　インピーダンスマッチング回路
４５　第１のＬＣ並列共振回路
４５Ｃ　キャパシタ
４５Ｌ　インダクタ
４６　第２のＬＣ並列共振回路
４６Ｃ　キャパシタ
４６Ｌ　インダクタ
４７　樹脂製の部材
４８　リアクタンス素子
５０　第２のアンテナ素子
５１　第２の給電素子
５２　第２の無給電素子
５３、５４　インピーダンスマッチング回路
６０　導通構造
６０Ａ　第１の部材
６０Ｂ　第２の部材
６１　高周波回路

Claims

　第１の導体板を含む第１の筐体と、
　第２の導体板を含む第２の筐体と、
　前記第１の筐体に対して前記第２の筐体を、開閉可能に取り付ける回転機構と、
　前記回転機構による回転軸に沿うように配置された第１の給電素子及び第２の給電素子と、
　前記第１の給電素子と前記第２の給電素子との間において、前記回転軸を横切って、前記第１の導体板と前記第２の導体板との間を、直流的または高周波的に導通させる導通構造と
を有するアンテナ装置。
　前記第１の導体板及び前記第２の導体板の、前記回転軸に対して垂直な方向の寸法は、前記第１の給電素子及び前記第２の給電素子の動作周波数帯の下限値の周波数に対応する波長の１／４以上である請求項１に記載のアンテナ装置。
　さらに、
　前記第１の筐体及び前記第２の筐体の一方に搭載された高周波回路と、
　前記回転軸に沿うように配置され、前記第１の給電素子と電磁的に結合した第１の無給電素子と、
　前記回転軸に沿うように配置され、前記第２の給電素子と電磁的に結合した第２の無給電素子と
を有する請求項１または２に記載のアンテナ装置。
　前記第１の筐体に対して、前記第２の筐体を開閉したとき、前記第２の筐体の可動範囲内のいずれの位置においても、前記第１の給電素子は、前記第２の導体板に対向する表面を有する請求項３に記載のアンテナ装置。
　前記第１の給電素子の、前記第２の導体板に対向する表面は、前記回転軸を中心とする仮想円柱の側面の一部に一致する形状を有する請求項４に記載のアンテナ装置。
　前記回転機構は、前記第１の筐体に固定された第１の部材と、前記第２の筐体に固定された第２の部材とを含み、前記第１の部材及び前記第２の部材が導電材料で形成されており、前記導通構造を兼ねる請求項３乃至５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
　前記回転機構は、前記第１の筐体に固定され、前記第１の導体板に電気的に接続された導電材料からなる第１の部材と、前記第２の筐体に固定された第２の部材とを含み、前記第１の部材は、前記第１の無給電素子を兼ねる請求項３乃至５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
　前記回転機構は、前記第１の筐体に固定され、前記高周波回路に接続された導電材料からなる第１の部材と、前記第２の筐体に固定された第２の部材とを含み、前記第１の部材は、前記第１の給電素子を兼ねる請求項３乃至５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子で構成される第１のアンテナ素子は、第１の周波数帯と、前記第１の周波数帯よりも高く、かつ前記第１の周波数帯から離れている第２の周波数帯との間において、前記第１の周波数帯及び前記第２の周波数帯におけるリターンロスよりも高いリターンロスを示し、前記第１の周波数帯及び前記第２の周波数帯で動作し、
　前記第１のアンテナ素子は、複共振状態で動作し、
　さらに、
　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子の少なくとも一方に直列に挿入された第１のＬＣ並列共振回路を有し、
　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子のうち、前記第１のＬＣ並列共振回路が直列に挿入されている素子の共振点が、前記第１のＬＣ並列共振回路の挿入によって分離して、前記第１の周波数帯、及び前記第２の周波数帯に現れる請求項３乃至８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
　さらに、
　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子のうち、前記第１のＬＣ並列共振回路が挿入されていない方の素子に、直列に挿入された第２のＬＣ並列共振回路を有し、
　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子のうち、前記第２のＬＣ並列共振回路が直列に挿入されている素子の共振点が、前記第２のＬＣ並列共振回路の挿入によって分離して、前記第１の周波数帯、及び前記第２の周波数帯に現れる請求項９に記載のアンテナ装置。
　前記第１の給電素子及び前記第１の無給電素子のうち、前記第１のＬＣ並列共振回路が挿入されていない方の素子の１次共振点、及び２次共振点が、それぞれ前記第１の周波数帯、及び前記第２の周波数帯に現れる請求項９に記載のアンテナ装置。
　前記第１の筐体は、前記回転軸を、周方向に関して部分的に取り囲む筒状部材を含み、前記第１の給電素子は、前記筒状部材の内周側の表面に形成された導電材料を含む請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のアンテナ装置。