WO2018230096A1 - アンテナ装置、及び、無線通信装置 - Google Patents

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WO2018230096A1
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frequency
antenna device
line
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洋平 古賀
尚志 山ヶ城
甲斐　学
旅人 殿岡
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富士通株式会社
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    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42—Resonant 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 relates to an antenna device and a wireless communication device.
  • a feeding element, a parasitic element that can be coupled to the feeding element at a high frequency, a substrate that generates an electric image of the feeding element and the parasitic element, and a predetermined value for the parasitic element are determined in advance.
  • an antenna device including switching means for switching between a short-circuit state in which the switching location and the substrate are short-circuited and an open state in which the switching location is opened (for example, Patent Document 1). reference).
  • the conventional antenna apparatus realizes a plurality of resonance frequencies by switching the switching means (switch), and the configuration is not simple.
  • an object is to provide an antenna device and a wireless communication device with a simple configuration.
  • An antenna device includes a ground plane having an end, a metal member disposed along the end of the ground plane, and a first connection line that connects the metal member and the ground plane. And a second connection line connecting the metal member and the ground plane, and a feeding point, and between the first connection line and the second connection line from the feeding point along the metal member A feeding element that extends and is electromagnetically coupled to the metal member.
  • FIG. 1 is a diagram showing an antenna device 100.
  • FIG. 1 is an enlarged plan view showing an antenna device 100.
  • FIG. 1 is an enlarged perspective view showing an antenna device 100.
  • FIG. It is a figure which shows the dimension of each part of the radio
  • FIG. 3 is a diagram showing a current distribution of the antenna device 100.
  • FIG. 3 is a diagram showing a current distribution of the antenna device 100.
  • FIG. 3 is a diagram showing a current distribution of the antenna device 100.
  • FIG. 3 is a diagram showing a current distribution of the antenna device 100.
  • FIG. It is a figure which shows the dependence of the frequency characteristic of S11 parameter with respect to the length of the electric power feeding element. It is a figure which shows the difference in the frequency characteristic of S11 parameter by the presence or absence of the housing
  • FIG. It is a figure which shows the frequency characteristic of S11 parameter at the time of changing the position of the connection line 132.
  • FIG. It is a figure which shows the frequency characteristic of S11 parameter at the time of changing the position of the connection line 133.
  • FIG. It is a figure which shows the frequency characteristic of S11 parameter at the time of changing the position of the connection line 131. It is a figure which shows 100 A of antenna apparatuses of the modification of embodiment. It is a figure which shows the antenna apparatus 100B of the modification of embodiment. It is a figure which shows the frequency characteristic of S11 parameter of the antenna devices 100, 100A, 100B. It is a figure which shows 100 C of antenna devices of the modification of embodiment. It is a figure which shows the frequency characteristic of S11 parameter of the antenna apparatus 100C when the impedance of the adjustment circuit 152 is changed. It is a figure which shows the frequency characteristic of S11 parameter of the antenna apparatus 100C when the impedance of the adjustment circuit 153 is changed.
  • FIGS. 1 and 2 are diagrams illustrating a wireless communication device 200 including the antenna device 100 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the antenna device 100.
  • 4 and 5 are an enlarged plan view and a perspective view of the antenna device 100, respectively.
  • an XYZ coordinate system will be defined and described.
  • planar view means XY planar view.
  • the wireless communication device 200 includes a wiring board 10, an antenna device 100, a housing 210, a DUP (Duplexer) 310, an LNA (Low Noise Amplifier) / PA (Power Amplifier) 320, a modulator / demodulator 330, and a CPU (Central Processing Unit). : Central processing unit) Chip 3 40 is included.
  • the wireless communication device 200 is included in an electronic device such as a smartphone terminal or a tablet computer, for example.
  • the antenna device 100 includes a ground plane 50, a contact spring 101, a feeding element 110, a metal plate 120, and connection lines 131, 132, 133, 134A, 134B, 134C, 134D, 135A, 135B, 135C, and 135D.
  • the housing 210 shown in FIG. 1 has a rectangular ring shape in plan view, and is disposed so as to surround the outer periphery of the wiring board 10.
  • the casing 210 is shown in gray.
  • the casing 210 is made of resin, and the X-axis positive direction side (right side) and the X-axis negative direction side (left side) are fixed in a state sandwiched between the ground plane 50 and the metal plate 120.
  • a cover is provided on the Z axis positive direction side of the ground plane 50 and is fixed to the housing 210 when the electronic device including the wireless communication device 200 is assembled.
  • the display panel and / or touch panel is disposed on the Z-axis negative direction side of the wiring board 10 as an example.
  • the DUP 310, the LNA / PA 320, the modulator / demodulator 330, and the CPU chip 340 shown in FIG. 2 are provided on the surface of the wiring board 10 opposite to the surface on which the antenna device 100 is mounted, in FIG. The position of the device 100 is indicated by a broken line.
  • the DUP 310, the LNA / PA 320, the modulator / demodulator 330, and the CPU chip 340 will be described.
  • the DUP 310, LNA / PA 320, modulator / demodulator 330, and CPU chip 340 are connected via a wiring 360.
  • the DUP 310 is connected to the antenna device 100 via a wiring 350 and a via (not shown), and switches between transmission and reception. Since the DUP 310 has a function as a filter, when the antenna apparatus 100 receives signals of a plurality of frequencies, the signals of the respective frequencies can be internally separated.
  • the LNA / PA 320 amplifies the power of the transmission wave and the reception wave.
  • the modulator / demodulator 330 modulates the transmission wave and demodulates the reception wave.
  • the CPU chip 340 has a function as a communication processor that performs communication processing of electronic devices including the wireless communication device 200 and a function as an application processor that executes an application program.
  • the CPU chip 340 has an internal memory that stores data to be transmitted or received.
  • the wirings 350 and 360 are formed, for example, by patterning the copper foil on the surface of the wiring substrate 10.
  • a matching circuit for adjusting impedance characteristics is provided between the antenna device 100 and the DUP 310.
  • the wiring board 10 is, for example, a FR-4 (Flame Retardant type 4) standard wiring board, and includes an insulating layer 10A and a ground plane 50.
  • the insulating layer 10A is, for example, a prepreg layer.
  • the wiring board 10 may have a configuration including a plurality of insulating layers 10A.
  • a casing 210 and a metal plate 120 are provided on the outer periphery of the wiring board 10.
  • the ground plane 50 is a metal layer disposed on the surface or inner layer of the wiring board 10.
  • the ground plane 50 is provided on the back surface of the wiring board 10.
  • the wiring board 10 has a rectangular shape in plan view and has vertices 11, 12, 13, and 14.
  • the ground plane 50 is not provided at the end on the Y-axis positive direction side and the end on the Y-axis negative direction side of the surface on the Z-axis positive direction side of the wiring board 10, and the insulating layer of the wiring board 10 10A is exposed.
  • the ground plane 50 is a metal layer held at a ground potential, and is a rectangular metal layer having vertices 51, 52, 53, and 54.
  • the vertices 51, 52, 53, and 54 are located near the vertices 11, 12, 13, and 14 of the wiring board 10, respectively.
  • the ground plane 50 can be handled as a ground layer, a ground plate, or a ground plane.
  • the ground plane 50 has end sides 50A, 50B, 50C, and 50D.
  • the end side 50A is a side connecting the vertices 51 and 52
  • the end side 50B is a side connecting the vertices 51 and 54
  • the end side 50C is a side connecting the vertices 52 and 53
  • the end side 50D is This is the side connecting the vertices 53 and 54.
  • the end sides 50A and 50D are the end side on the Y axis positive direction side (end side between the vertices 11 and 12) and the end side on the Y axis negative direction side (end side between the vertices 13 and 14).
  • the insulating layer 10A of the wiring board 10 is exposed on the Y axis positive direction side and the Y axis negative direction side of the end sides 50A and 50D. Further, the end sides 50B and 50C are connected to X of the wiring board 10. It is substantially at the same position as the end on the positive axis side (the end between the vertices 12 and 13) and the end on the negative X-axis side (the end between the vertices 11 and 14).
  • a point corresponding to the feeding point 111 of the feeding element 110 in the X-axis direction (hereinafter referred to as a grounding point 55) on the end side 50A of the ground plane 50 is, for example, a core wire of a coaxial cable at the feeding point of the feeding element 110. This is a point to which the shield wire of the coaxial cable is connected.
  • ground planes 50 whose end sides 50A, 50B, 50C, and 50D are each linear are shown; however, irregularities are provided in accordance with, for example, the internal shape of the casing of the electronic device including the antenna device 100. It may not be linear due to being applied.
  • the contact spring 101 is disposed on the surface of the insulating layer 10A, and connects the feeding point 111 of the feeding element 110 and a via penetrating the insulating layer 10A. A via that penetrates the insulating layer 10 ⁇ / b> A is connected to the wiring 350.
  • the spring itself of the contact spring 101 is surrounded by a resin casing and cannot be seen from the outside.
  • the feeding element 110 has a feeding point 111 and an open end 112.
  • the feeding element 110 is a linear feeding element that extends along the line 121 of the metal plate 120 from the feeding point 111 along the open end 112.
  • the feed element 110 extends in the X-axis direction in parallel with the line 121 and is electromagnetically coupled to the line 121.
  • the power feeding element 110 is provided to feed power to the metal plate 120. Note that the feeding element 110 may be handled as an antenna element.
  • the metal plate 120 is a rectangular metal member having a line 121, 122, 123, and 124 in a plan view.
  • Each of the lines 121, 122, 123, and 124 is a thin and thin metal member having a longitudinal direction in a direction (X-axis direction or Y-axis direction) in which a side surface is seen in a plan view.
  • the lines 121, 122, 123, and 124 are respectively an end side between the vertices 11 and 12, an end side between the vertices 11 and 14, an end side between the vertices 12 and 13, and the vertices 13 and 14. It is arrange
  • the lines 121, 122, 123, and 124 are connected in a rectangular ring shape in the clockwise direction in the order of the lines 121, 123, 124, and 122 in plan view.
  • the metal plate 120 is disposed so as to surround the outer periphery of the wiring board 10, and has a role of reinforcing the casing 210 and a role of functioning as a radiating element in cooperation with the power feeding element 110.
  • the metal plate 120 is an example of a metal member.
  • the line 121 extends in the X-axis direction on the Y-axis positive direction side of the wiring board 10 and is connected to the end side 50 ⁇ / b> A of the ground plane 50 by the connection line 131. Further, the lines 122 and 123 are connected to both ends of the line 121.
  • connection line 131 is connected to the line 121 on the side close to the end of the line 121 on the X axis positive direction side (connection point with the line 123).
  • the line 121 is arranged in parallel to the power feeding element 110 on the side close to the end on the X-axis negative direction side (connection point with the line 122).
  • the distance in the Y-axis direction between the line 121 and the power feeding element 110 is such a distance that electromagnetic field coupling occurs between the power feeding element 110 and the line 121 when the power feeding element 110 is fed.
  • the line 121 is fed by the feeding element 110.
  • feeding the line 121 by the feeding element 110 is synonymous with feeding at least a part of the metal plate 120 by the feeding element 110.
  • the line 122 extends in the Y-axis direction on the negative X-axis direction side of the wiring board 10 and is connected to the end side 50B of the ground plane 50 by connection lines 132, 135A, 135B, 135C, and 135D. Further, the lines 121 and 124 are connected to both ends of the line 122.
  • connection lines 132, 135 ⁇ / b> A, 135 ⁇ / b> B, 135 ⁇ / b> C, and 135 ⁇ / b> D are determined by the relationship with the line 121 and the connection line 131 and the relationship with the line 123 and the connection line 133. Details of the positions of the connection lines 132, 135A, 135B, 135C, and 135D will be described later.
  • the line 123 extends in the Y-axis direction on the X-axis positive direction side of the wiring board 10 and is connected to the end 50C of the ground plane 50 by connection lines 133, 134A, 134B, 134C, and 134D. Further, the lines 121 and 124 are connected to both ends of the line 123.
  • connection lines 133, 134A, 134B, 134C, and 134D are determined by the relationship with the line 121 and the connection line 131 and the relationship with the line 122 and the connection line 132. Details of the positions of the connection lines 133, 134A, 134B, 134C, and 134D will be described later.
  • the line 124 extends in the X-axis direction on the Y-axis negative direction side of the wiring board 10, and wirings 122 and 123 are connected to both ends.
  • the line 124 is held by the lines 122 and 123, and connection lines such as the connection lines 131, 132, and 133 are not connected.
  • connection line 131 extends in the Y axis positive direction from the end side 50A on the side closer to the vertex 52 than the vertex 51 of the ground plane 50 (X axis positive direction side), and is connected to the line 121.
  • the connection line 131 is an example of a first connection line.
  • connection line 131 When the power feeding element 110 is fed, a loop current flows in the connection line 131, the line 121, the power feeding element 110, and the end 50 ⁇ / b> A (a portion between the ground point 55 and the connection point between the ground plane 50 and the connection line 131). Flows. Since the feed element 110 and the metal plate 120 are mainly electromagnetically coupled to the lines 121 and 122, the feed point 111 is connected to the core wire of the coaxial cable, and the ground point 55 is connected to the shield wire of the coaxial cable. This is because a loop occurs.
  • the distance between the ground point 55 and the connection point between the ground plane 50 and the connection line 131 is set to a distance represented by a half of the electrical length of the wavelength at the frequency f4.
  • the end side 50A of the ground plane 50 may not be linear as described above.
  • the frequency f4 is 2.4 GHz as an example, and is higher than frequencies f1, f2, and f3 described later.
  • the length of the half of the electric length of the wavelength lambda 4 at the frequency f4 ( ⁇ 4/2) is an example of a length corresponding to the length of half of the wavelength lambda 4 in the frequency f4.
  • connection line 132 constructs a loop antenna in cooperation with the connection line 131, the lines 121 and 122 of the metal plate 120, the end side 50A, and the end side 50B.
  • the connection line 132 is an example of a second connection line.
  • the length of the loop constructed by the connection lines 131 and 132, the lines 121 and 122 of the metal plate 120, the end side 50A, and the end side 50B is the electrical length ( ⁇ 1 ) of the wavelength at the frequency f1.
  • the length is twice the electrical length ( ⁇ 2 ) of the wavelength at the frequency f2, which is twice the frequency f1.
  • This loop is an example of the first loop.
  • the length between the connection line 131 and connection line 132 of the metal plate 120 is half the length of the electrical length of the wavelength lambda 1 at the frequency f1 (lambda 1/2) is set to.
  • the frequency f1 is 0.85 GHz, which is lower than the frequencies f2, f3, and f4.
  • Electrical length of wavelength at the frequency f1 (lambda 1) half the length of (lambda 1/2) is an example of a length corresponding to 1/2 of the first wavelength at the frequency f1.
  • connection line 131 and the connection line 132 of the metal plate 120 is a connection point where the metal plate 120 (line 121) is connected to the connection line 131, and the metal plate 120 (line 122) is a connection line. Although it is a length between the connection points connected to 132, at least a part of the lengths of the connection line 131 and / or the connection line 132 may be included.
  • the length between the connection line 131 and the connection line 132 of the metal plate 120 is set to the electrical length ( ⁇ 2 ) of the wavelength ⁇ 2 at the frequency f2.
  • the frequency f2 is 1.65 GHz, which is lower than the frequencies f3 and f4.
  • the electrical length ( ⁇ 2 ) of the wavelength at the frequency f2 is an example of a length corresponding to the second wavelength at the second frequency.
  • the connecting line 133 constructs a loop antenna in cooperation with the connecting line 131, the lines 121 and 123 of the metal plate 120, the end side 50A, and the end side 50C.
  • the connection line 133 is an example of a third connection line.
  • the length of the loop constructed by the connection lines 131 and 133, the lines 121 and 123 of the metal plate 120, the end side 50A, and the end side 50C is the electrical length ( ⁇ 3 ) of the wavelength at the frequency f3.
  • the length between the connection line 131 and connection line 133 of the metal plate 120 is half the length of the electrical length of wavelength lambda 3 in the frequency f3 (lambda 3/2 ).
  • the frequency f3 is 2.0 GHz as an example.
  • half the length of the electrical length of wavelength lambda 3 in the frequency f3 ( ⁇ 3/2) is an example of a length corresponding to 1/2 of the third wavelength in the third frequency.
  • connection line 131 and the connection line 133 of the metal plate 120 is a connection point where the metal plate 120 (line 121) is connected to the connection line 131 and the metal plate 120 (line 123) is a connection line. Although it is the length between the connection point connected to 133, you may consider including at least one part of the length of the connection line 131 and / or the connection line 133.
  • FIG. 121 The length between the connection line 131 and the connection line 133 of the metal plate 120 is a connection point where the metal plate 120 (line 121) is connected to the connection line 131 and the metal plate 120 (line 123) is a connection line.
  • connection lines 134A, 134B, 134C, and 134D are provided so as to connect the end side 50C of the ground plane 50 and the line 123 of the metal plate 120 in this order on the Y axis negative direction side of the connection line 133. ing.
  • connection line 134A The position of the connection line 134A is such that the length of the loop constructed by the connection line 133, the connection line 134A, the line 123 of the metal plate 120, and the end side 50C is the frequency f1, f2, f3, f4. Is set to be less than the electrical length ( ⁇ 4 ) of the wavelength ⁇ 4 at the highest frequency f4.
  • connection lines 134B, 134C, and 134D the length of the metal plate 120 between the connection lines 134A, 134B, and 134C adjacent to the Y-axis positive direction side is the electrical wavelength ⁇ 4 at the frequency f4, respectively. 1/2 of the length of the long ( ⁇ 4/2) to be less than may be set.
  • connection lines 134B, 134C, and 134D are located farther from the connection line 133 than the connection line 134A, this is the case when there is no risk of deterioration of characteristics due to the occurrence of resonance. There is no need to provide a restriction on the position.
  • connection lines 135A, 135B, 135C, and 135D are provided on the Y axis negative direction side of the connection line 132 so as to connect the end side 50B of the ground plane 50 and the line 122 of the metal plate 120 in this order. ing.
  • connection line 135A The position of the connection line 135A is such that the length of the loop constructed by the connection line 132, the connection line 135A, the line 122 of the metal plate 120, and the end side 50B has frequencies f1, f2, f3, and f4. Is set to be less than the electrical length ( ⁇ 4 ) of the wavelength ⁇ 4 at the highest frequency f4.
  • connection line 135A the length between the connection line 135A and the connection line 132 of the metal plate 120, the length of half the electrical length of wavelength lambda 4 at the frequency f4 ( ⁇ 4/2) to be less than Is set. This is the same as the reason for setting the position of the connection line 134A with respect to the connection line 133.
  • the positions of the connection lines 135B, 135C, and 135D are the same as the positions of the connection lines 134B, 134C, and 134D.
  • 6 and 7 are diagrams illustrating dimensions of each part of the wireless communication device 200 including the antenna device 100 according to the embodiment.
  • the length of the metal plate 120 in the X-axis direction (the length of the lines 121 and 124) is 74 mm.
  • the length of the metal plate 120 in the Y-axis direction (lines 122 and 123 Is 156 mm.
  • the width of the metal plate 120 in the Z-axis direction is 4.5 mm.
  • the length of the feed element 110 in the X-axis direction is 20 mm.
  • the length of the connecting line 131 in the Y-axis direction is 9 mm.
  • the length of the line 121 on the X-axis positive direction side with respect to the connection line 131 is 7 mm.
  • connection part of the lines 121 and 123 of the metal plate 120 and the connection line 133 is 46 mm.
  • the length between the connection lines 133 and 134A of the metal plate 120 is 24 mm.
  • the length of the metal plate 120 between the connection lines 134A and 134B, between the connection lines 134B and 134C, and between the connection lines 134C and 134D is 24 mm.
  • the length between the joint part of the lines 121 and 122 of the metal plate 120 and the connection line 132 is 65 mm.
  • the length of the metal plate 120 between the connection lines 132 and 135A, between the connection lines 135A and 135B, between the connection lines 135B and 135C, and between the connection lines 135C and 135D is 20 mm.
  • the width of the ground plane 50 in the X-axis direction is 68 mm.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the S11 parameter of the antenna device 100.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the total efficiency of the antenna device 100. 8 and 9 show results obtained by electromagnetic field simulation.
  • the frequency characteristic of the S11 parameter is ⁇ 6 dB or less at frequencies f1 (0.85 GHz), f2 (1.65 GHz), f3 (2.0 GHz), and f4 (2.4 GHz). It was found that good radiation characteristics with a small amount can be obtained.
  • the frequency characteristics of the total efficiency are ⁇ 3 dB or more at frequencies f1 (0.85 GHz), f2 (1.65 GHz), f3 (2.0 GHz), and f4 (2.4 GHz). It was found that good radiation characteristics can be obtained.
  • FIG. 10 to 13 are diagrams illustrating current distribution of the antenna device 100.
  • FIG. 10 to 13 The current distribution was obtained by electromagnetic field simulation, and shows the current distribution at frequencies f1 (0.85 GHz), f2 (1.65 GHz), f3 (2.0 GHz), and f4 (2.4 GHz), respectively. .
  • the black (darker) represents higher current density
  • the white (lighter) represents lower current density.
  • a current flows through the feed element 110, and a current flows in a loop constructed by the connection line 131, the line 121, the line 122, the connection line 132, the end side 50B, and the end side 50A.
  • a current density of the connection lines 131 and 132 is high, antinodes of resonance current are generated at two locations of the connection lines 131 and 132, and the current density between the connection part of the lines 121 and 122 and the vertex 51 is high. Therefore, it can be seen that nodes of resonance current are generated at two points of the connection parts of the lines 121 and 122 and the vertex 51.
  • connection line 131 the line 121, the line 122, the connection line 132, the end side 50B, and the end side 50A.
  • connection line 131 and connection line 132 of the metal plate 120 part of the length of 1/2 of the electric length of the wavelength lambda 1 at the frequency f1 ( ⁇ 1/2) extends I understand that.
  • a current flows through the feed element 110, and a current flows in a loop constructed by the connection line 131, the line 121, the line 122, the connection line 132, the end side 50B, and the end side 50A.
  • a current density between the connection lines 131 and 132, the connection parts of the lines 121 and 122, and the vertex 51 is high, the connection lines 131 and 132, the connection parts of the lines 121 and 122, and the vertex 51 It can be seen that resonance current antinodes are generated at the locations, and that the current density is low at four locations between them, and nodes of the resonance current are generated.
  • the loop constructed by the connection line 131, the line 121, the line 122, the connection line 132, the end side 50B, and the end side 50A has resonance for one wavelength and resonance for two wavelengths. It was confirmed that resonance occurred between the frequency f1 (0.85 GHz) and the frequency f2 (1.65 GHz), which is about twice that frequency.
  • a current flows through the feed element 110, and a current flows in a loop constructed by the connection line 131, the line 121, the line 123, the connection line 133, the end side 50C, and the end side 50A.
  • a current density of the connection lines 131 and 133 is high, antinodes of resonance current are generated in two places of the connection lines 131 and 133, and the current density is low in a portion between the two antinodes. It can be seen that there are two antinodes and two nodes of current.
  • connection line 131 the line 121, the line 123, the connection line 133, the end side 50C, and the end side 50A.
  • connection line 131 and connection line 132 of the metal plate 120 part of the length of 1/2 of the electric length of the wavelength lambda 3 at a frequency f3 ( ⁇ 3/2) extends I understand that.
  • a current flows through the feed element 110 and a loop current flows through the line 121, the connection line 131, the end side 50A, and the feed element 110.
  • antinodes of resonance current are generated at two locations of the feeding element 110 and the connection line 131, and the current density is low at a portion between the two antinodes. This shows that two antinodes and two nodes of the resonance current are generated.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the dependence of the frequency characteristic of the S11 parameter on the length of the power feeding element 110.
  • the length of the feeding element 110 is set to 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, and 30 mm by changing the position of the feeding point 111 while fixing the position of the open end 112 of the feeding element 110
  • the frequency characteristics of the S11 parameter will be described.
  • the frequencies f1 (0.85 GHz), f2 (1.65 GHz), f3 (2.0 GHz), and f4 (2.4 GHz) are almost favorable. Although a value was obtained, when the length of the feed element 110 was 10 mm and 30 mm, the reflection tended to increase.
  • the length of the power feeding element 110 is 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, and 30 mm, when compared at the frequency f2 (1.65 GHz), the fluctuation of the S11 parameter is remarkable.
  • the length of the power feeding element 110 was 10 mm and 30 mm, it greatly exceeded ⁇ 6 dB, and good radiation characteristics could not be obtained. From this, it was found that the length of the power feeding element 110 is preferably set in a range longer than 10 mm and less than 30 mm.
  • ⁇ 2 is about 131 mm.
  • the range longer than 10 mm and less than 30 mm can be expressed as 0.07 ⁇ 2 ⁇ the length of the feeding element 110 ⁇ 0.2 ⁇ 2 when normalized with a wavelength of 1.65 GHz.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a difference in frequency characteristics of the S11 parameter depending on the presence / absence of the casing 210.
  • the characteristic with the casing 210 is indicated by a solid line, and the characteristic without the casing 210 is indicated by a broken line.
  • the S11 parameter when the housing 210 is present is shifted to the lower frequency side as a whole compared to the case where the housing 210 is not present. From this, it was confirmed that when the housing 210 is present, a wavelength shortening effect is produced.
  • the frequencies f1 (0.85 GHz), f2 (1.65 GHz), f3 (2.0 GHz), and f4 (2.4 GHz) when the case 210 is present are four frequencies (about 1) when the case 210 is not present. .2 GHz, about 2.2 GHz, about 2.7 GHz, and about 3.0 GHz). This indicates that the wavelength shortening effect is about 30%, which is a result almost coincident with the wavelength shortening rate (0.7) described with reference to FIG.
  • FIG. 16 is a diagram showing the frequency characteristics of the S11 parameter when the position of the connection line 132 is changed.
  • Changing the position of the connection line 132 means changing the distance from the end of the line 122 in the positive Y-axis direction (the connection part between the lines 121 and 122) to the connection line 132.
  • FIG. 7 shows the 65 mm form, but here, the frequency characteristic of the S11 parameter in the case of 60 mm and 55 mm in addition to 65 mm was obtained.
  • the 65 mm characteristic is indicated by a solid line
  • the 60 mm characteristic is indicated by a broken line
  • the 55 mm characteristic is indicated by a one-dot chain line.
  • connection line 132 Since the connection line 132 is related to the frequencies f1 (0.85 GHz) and f2 (1.65 GHz), the frequencies f1 (0.85 GHz) and f2 (1.65 GHz) fluctuated as shown in FIG. Specifically, when the position of the connection line 132 approaches 65 mm, 60 mm, and 55 mm and the end of the line 122 in the positive Y-axis direction, the frequencies f1 (0.85 GHz) and f2 (1.65 GHz) are on the high frequency side. Shifted to.
  • This is constructed by connecting lines 131 and 132, lines 121 and 122 of metal plate 120, end side 50 ⁇ / b> A, and end side 50 ⁇ / b> B when the position of connecting line 132 is brought closer to the end in the positive Y-axis direction of line 122. This is considered to be caused by the fact that the loop length is shortened and the resonance frequency of the loop antenna is shifted to the high frequency side.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the S11 parameter when the position of the connection line 133 is changed.
  • Changing the position of the connection line 133 means changing the distance from the end of the line 123 in the positive direction of the Y-axis (connection part between the lines 121 and 123) to the connection line 133.
  • FIG. 7 shows a form of 46 mm, but here, the frequency characteristic of the S11 parameter in the case of 44 mm and 42 mm in addition to 46 mm was obtained.
  • the characteristic of 46 mm is indicated by a solid line
  • the characteristic of 44 mm is indicated by a broken line
  • the characteristic of 42 mm is indicated by a one-dot chain line.
  • connection line 133 Since the connection line 133 is related to the frequency f3 (2.0 GHz), the frequency f3 (2.0 GHz) fluctuated as shown in FIG. Specifically, when the position of the connection line 133 is brought closer to 46 mm, 44 mm, and 42 mm and the end of the line 123 in the positive Y-axis direction, the frequency f3 (2.0 GHz) is shifted to the high frequency side.
  • This is constructed by connecting lines 131 and 133, lines 121 and 123 of metal plate 120, end side 50 ⁇ / b> A, and end side 50 ⁇ / b> C when the position of connection line 133 is brought closer to the end in the positive Y-axis direction of line 123. This is considered to be caused by the fact that the loop length is shortened and the resonance frequency of the loop antenna is shifted to the high frequency side.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the S11 parameter when the position of the connection line 131 is changed.
  • Changing the position of the connection line 131 means changing the distance from the end of the line 121 in the positive direction of the X axis (the connection part between the lines 121 and 123) to the connection line 131.
  • FIG. 7 shows a form of 7 mm, but here, the frequency characteristics of the S11 parameter in the case of 10 mm and 13 mm in addition to 7 mm are shown.
  • the 7 mm characteristic is indicated by a solid line
  • the 10 mm characteristic is indicated by a broken line
  • the 13 mm characteristic is indicated by a one-dot chain line.
  • connection line 131 Since the connection line 131 relates to all of the frequencies f1 (0.85 GHz), f2 (1.65 GHz), f3 (2.0 GHz), and f4 (2.4 GHz), as shown in FIG. 0.85 GHz), f2 (1.65 GHz), f3 (2.0 GHz), and f4 (2.4 GHz) fluctuated. Specifically, when the position of the connection line 131 approaches 13 mm, 10 mm, and 7 mm and the end of the line 121 in the positive direction of the X axis, frequencies f1 (0.85 GHz), f2 (1.65 GHz), and f4 (2. 4 GHz) shifted to the low frequency side, and the frequency f3 (2.0 GHz) shifted to the high frequency side.
  • the antenna device 100 capable of communication at f2 (1.65 GHz), f3 (2.0 GHz), and f4 (2.4 GHz) is obtained.
  • the antenna device 100 can communicate in four bands with a fixed and simple configuration using the feed element 110, the metal plate 120, and the connection lines 131, 132, and 133 without switching the connection with a switch or the like. That is, it is possible to provide the antenna device 100 that has a simple configuration and is multiband.
  • communication in the four bands is not realized by switching with a switch or the like, but is always available, so it can easily cope with carrier aggregation.
  • the metal plate 120 exists on the exterior surface of the wireless communication device 200 and the electronic device including the antenna device 100 and has a role of reinforcing the casing 210.
  • the reinforcing member metal plate 120
  • the reinforcing member is used as an antenna element. That is, it is possible to provide a multiband antenna device 100 that can handle carrier aggregation with a simple configuration in which the reinforcing member is used as an antenna element.
  • connection line 134A and the connection line 133 of the metal plate 120 are set to less than the length of half the electrical length of wavelength ⁇ 4 ( ⁇ 4/2) in the frequency f4, Degradation of communication characteristics in the bands of frequencies f1, f2, f3, and f4 is prevented.
  • the four corners (joints of the lines 121 to 124) of the metal plate 120 are bent at right angles.
  • the four corners may be rounded.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an antenna device 100A according to a modification of the embodiment.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an antenna device 100B according to a modification of the embodiment.
  • the branch element 140A is a linear antenna element having a connection end 141A and an open end 142A.
  • the branch element 140A has a connection end 141A connected to the feeding point 111 and extends to the open end 142A in the X-axis direction.
  • the length from the connection end 141A of the branch elements 140A to the open end 142A is set to the length of 1/4 of the electric length of the wavelength lambda 5 at a frequency f5 ( ⁇ 5/4).
  • the frequency f5 is 3.5 GHz, which is higher than the frequencies f1, f2, f3, and f4.
  • the branch element 140A functions as a monopole antenna in cooperation with the ground plane 50, and enables communication at the frequency f5.
  • the length of the branch element 140A is 8.5 mm as an example.
  • the antenna device 100B shown in FIG. 20 has a configuration in which a branch element 140B is added to the power feeding element 110 of the antenna device 100 shown in FIGS.
  • the branch element 140B is an L-shaped antenna element having a connection end 141B, an open end 142B, and a bent portion 143B.
  • connection end 141B is connected to the feeding point 111, extends from the connection end 141B to the bent portion 143B in the Y axis negative direction side, and is bent in the X axis positive direction at a right angle by the bent portion 143B. To the open end 142B.
  • Length up through the bent portion 143B from the connecting end 141B of the branch element 140B reaches the open end 142B is set to the length of 1/4 of the electric length of the wavelength lambda 5 at a frequency f5 ( ⁇ 5/4) .
  • the frequency f5 is 3.5 GHz as an example.
  • the branch element 140B functions as a monopole antenna in cooperation with the ground plane 50, and enables communication at the frequency f5.
  • the length of the branch element 140B is 4 mm between the connection end 141B and the bent portion 143B, and 10 mm between the bent portion 143B and the open end 142B.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the S11 parameter of the antenna devices 100, 100A, and 100B.
  • the characteristic of the antenna device 100 is indicated by a solid line
  • the characteristic of the antenna device 100A is indicated by a broken line
  • the characteristic of the antenna device 100B is indicated by a one-dot chain line.
  • the characteristics of the antenna device 100 are the same as those shown in FIG.
  • the antenna devices 100A and 100B obtained resonance at a frequency higher than the frequency f4.
  • the antenna device 100A resonated at about 4 GHz
  • the antenna device 100B resonated at 3.5 GHz (f5).
  • the resonance frequency of the antenna device 100A is higher than f5, it is considered that the antenna device 100A can be adjusted to 3.5 GHz (f5) by using a matching circuit.
  • the antenna devices 100A and 100B including the branch elements 140A and 140B can communicate in five bands with a fixed and simple configuration. That is, it is possible to provide antenna devices 100A and 100B that are multiband with a simple configuration.
  • FIG. 22 is a diagram illustrating an antenna device 100C according to a modification of the embodiment.
  • the antenna device 100 ⁇ / b> C adds a branch element 140 ⁇ / b> B (see FIG. 20) to the antenna device 100 illustrated in FIG. 4, and inserts adjustment circuits 152 and 153 between the connection lines 132 and 133 and the ground plane 50.
  • the configuration is as follows. The length between the connection line 132 and the end of the line 122 on the Y axis positive direction side is 65 mm, and the length between the connection line 133 and the end of the line 123 on the Y axis positive direction side is 41 mm.
  • FIG. 23 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the S11 parameter of the antenna device 100C when the impedance of the adjustment circuit 152 is changed.
  • the adjustment circuit 152 is short-circuited (solid line)
  • the case where the adjustment circuit 152 is short-circuited is a case where the ground plane 50 and the metal plate 120 are connected by the connection line 132 as shown in FIG. 4 without inserting the adjustment circuit 152.
  • the 800 MHz band and the 1.5 GHz band shift to the low frequency side
  • the 800 MHz band and the 1.5 GHz band are the high frequency side. Shifted to.
  • the resonance frequency can be adjusted by inserting the inductor or capacitor adjustment circuit 152 into the connection line 132.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating the frequency characteristics of the S11 parameter of the antenna device 100C when the impedance of the adjustment circuit 153 is changed.
  • the adjustment circuit 153 is short-circuited (solid line)
  • the case where the adjustment circuit 153 is short-circuited is a case where the ground plane 50 and the metal plate 120 are connected by the connection line 133 without inserting the adjustment circuit 153 as shown in FIG.
  • the resonance frequency can be adjusted by inserting the inductor or capacitor adjustment circuit 153 into the connection line 133.
  • the resonance frequency can be adjusted by inserting the adjustment circuit 153 without changing the position of the connection line 133 in the Y-axis direction.
  • impedance matching can be achieved at a desired resonance frequency by using the adjustment circuit 153.
  • the fundamental wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 , ⁇ 4 , and ⁇ 5 of the frequencies f 1, f 2, f 3, f 4, and f 5 have been described, but the frequencies f 1, f 2, f 3, f 4, Communication at the frequencies f1, f2, f3, f4, and f5 may be enabled by setting the wavelength of the second or higher harmonic of f5 to satisfy the above-described conditions.
  • (Appendix 1) A ground plane having end edges; A metal member disposed along an edge of the ground plane; A first connection line connecting the metal member and the ground plane; A second connection line connecting the metal member and the ground plane; A feeding element that has a feeding point, extends from the feeding point along the metal member between the first connection line and the second connection line, and is electromagnetically coupled to the metal member.
  • Antenna device Antenna device.
  • the length of the metal member between the first connection line and the second connection line is a length corresponding to 1 ⁇ 2 of the first wavelength at the first frequency, and 2 of the first frequency.
  • the first loop constructed by the metal member, the first connection line, the second connection line, and the ground plane constructs a loop antenna that resonates at the first frequency and the second frequency.
  • the antenna device according to 2. (Appendix 4) The antenna device according to appendix 2 or 3, wherein a length of the feeding element is longer than 0.07 times the wavelength of the second frequency and shorter than 0.2 times the wavelength. (Appendix 5) The antenna device according to any one of appendices 1 to 4, further including an inductor or a capacitor loaded on the second connection line.
  • the antenna device according to any one of appendices 1 to 10, further including a branch element.
  • Appendix 12 A substrate, An antenna device disposed on the substrate, The antenna device is A ground plane having end edges; A metal member disposed along an edge of the ground plane; A first connection line connecting the metal member and the ground plane; A second connection line connecting the metal member and the ground plane; A feeding element that has a feeding point, extends from the feeding point along the metal member between the first connection line and the second connection line, and is electromagnetically coupled to the metal member. , Wireless communication device.

Abstract

【課題】簡易な構成のアンテナ装置、及び、無線通信装置を提供する。 【解決手段】アンテナ装置は、端辺を有するグランドプレーンと、前記グランドプレーンの端辺に沿って配置される金属部材と、前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第１接続線路と、前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第２接続線路と、給電点を有し、前記第１接続線路と前記第２接続線路との間で前記給電点から前記金属部材に沿って延在し、前記金属部材に電磁界結合される、給電素子とを含む。

Description

アンテナ装置、及び、無線通信装置
　本発明は、アンテナ装置、及び、無線通信装置に関する。
　従来より、給電素子と、前記給電素子と高周波的に結合することが可能な無給電素子と、前記給電素子および前記無給電素子の電気影像を生成する基板と、前記無給電素子の予め定められた複数の切替箇所のそれぞれについて、該切替箇所と前記基板とを短絡した短絡状態と、該切替箇所を開放した開放状態とを切り替える切替手段と、を含むアンテナ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０－０２８５２１号公報
　ところで、従来のアンテナ装置は、切替手段（スイッチ）を切り替えることによって複数の共振周波数を実現しており、構成が簡易ではない。
　そこで、簡易な構成のアンテナ装置、及び、無線通信装置を提供することを目的とする。
　本発明の実施の形態のアンテナ装置は、端辺を有するグランドプレーンと、前記グランドプレーンの端辺に沿って配置される金属部材と、前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第１接続線路と、前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第２接続線路と、給電点を有し、前記第１接続線路と前記第２接続線路との間で前記給電点から前記金属部材に沿って延在し、前記金属部材に電磁界結合される、給電素子とを含む。
　簡易な構成のアンテナ装置、及び、無線通信装置を提供することができる。
実施の形態のアンテナ装置１００を含む無線通信装置２００を示す図である。 実施の形態のアンテナ装置１００を含む無線通信装置２００を示す図である。 アンテナ装置１００を示す図である。 アンテナ装置１００を拡大して示す平面図である。 アンテナ装置１００を拡大して示す斜視図である。 実施の形態のアンテナ装置１００を含む無線通信装置２００の各部の寸法を示す図である。 実施の形態のアンテナ装置１００の各部の寸法を示す図である。 アンテナ装置１００のＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 アンテナ装置１００のトータル効率の周波数特性を示す図である。 アンテナ装置１００の電流分布を示す図である。 アンテナ装置１００の電流分布を示す図である。 アンテナ装置１００の電流分布を示す図である。 アンテナ装置１００の電流分布を示す図である。 給電素子１１０の長さに対するＳ１１パラメータの周波数特性の依存性を示す図である。 筐体２１０の有無によるＳ１１パラメータの周波数特性の違いを示す図である。 接続線路１３２の位置を変えた場合のＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 接続線路１３３の位置を変えた場合のＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 接続線路１３１の位置を変えた場合のＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 実施の形態の変形例のアンテナ装置１００Ａを示す図である。 実施の形態の変形例のアンテナ装置１００Ｂを示す図である。 アンテナ装置１００、１００Ａ、１００ＢのＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 実施の形態の変形例のアンテナ装置１００Ｃを示す図である。 調整回路１５２のインピーダンスを変更した場合におけるアンテナ装置１００ＣのＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。 調整回路１５３のインピーダンスを変更した場合におけるアンテナ装置１００ＣのＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。
　以下、本発明のアンテナ装置、及び、無線通信装置を適用した実施の形態について説明する。
　＜実施の形態＞
　図１及び図２は、実施の形態のアンテナ装置１００を含む無線通信装置２００を示す図である。図３は、アンテナ装置１００を示す図である。図４及び図５は、アンテナ装置１００を拡大して示す平面図及び斜視図である。以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。また、平面視とはＸＹ平面視をいう。
　無線通信装置２００は、配線基板１０、アンテナ装置１００、筐体２１０、ＤＵＰ(Duplexer)３１０、ＬＮＡ(Low　Noise　Amplifier)／ＰＡ(Power　Amplifier)３２０、変調
／復調器３３０、及びＣＰＵ(Central　Processing　Unit：中央演算処理装置)チップ３
４０を含む。無線通信装置２００は、例えば、スマートフォン端末機又はタブレットコンピュータのような電子機器に含まれる。
　アンテナ装置１００は、グランドプレーン５０、接点ばね１０１、給電素子１１０、金属プレート１２０、及び接続線路１３１、１３２、１３３、１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ、１３４Ｄ、１３５Ａ、１３５Ｂ、１３５Ｃ、１３５Ｄを含む。
　図１に示す筐体２１０は、平面視で矩形環状であり、配線基板１０の外周を囲むように配置されている。図１では、筐体２１０をグレーで示す。筐体２１０は、樹脂製であり、Ｘ軸正方向側（右側）とＸ軸負方向側（左側）は、グランドプレーン５０と金属プレート１２０とによって挟まれた状態で固定されている。図１では、図示を省略するが、無線通信装置２００を含む電子機器が組み立てられた状態では、グランドプレーン５０のＺ軸正方向側にはカバーが設けられ、筐体２１０に固定される。また、無線通信装置２００を含む電子機器がディスプレイパネル及び／又はタッチパネルを含む場合には、一例として、ディスプレイパネル及び／又はタッチパネルは、配線基板１０のＺ軸負方向側に配置され
る。
　図２に示すＤＵＰ３１０、ＬＮＡ／ＰＡ３２０、変調／復調器３３０、及びＣＰＵチップ３４０は、配線基板１０のアンテナ装置１００が実装される面とは反対側の面に設けられるため、図２では、アンテナ装置１００の位置を破線で示す。
　ここでは、まず、ＤＵＰ３１０、ＬＮＡ／ＰＡ３２０、変調／復調器３３０、及びＣＰＵチップ３４０について説明する。ＤＵＰ３１０、ＬＮＡ／ＰＡ３２０、変調／復調器３３０、及びＣＰＵチップ３４０は、配線３６０を介して接続されている。
　ＤＵＰ３１０は、配線３５０と図示しないビアとを介してアンテナ装置１００に接続されており、送信又は受信の切り替えを行う。ＤＵＰ３１０は、フィルタとしての機能を有するため、アンテナ装置１００が複数の周波数の信号を受信した場合に、それぞれの周波数の信号を内部で分離することができる。
　ＬＮＡ／ＰＡ３２０は、送信波及び受信波の電力の増幅を行う。変調／復調器３３０は、送信波の変調と受信波の復調を行う。ＣＰＵチップ３４０は、無線通信装置２００を含む電子機器の通信処理を行う通信用プロセッサとしての機能と、アプリケーションプログラムを実行するアプリケーションプロセッサとしての機能とを有する。なお、ＣＰＵチップ３４０は、送信するデータ又は受信したデータ等を格納する内部メモリを有する。
　なお、配線３５０、３６０は、例えば、配線基板１０の表面の銅箔をパターニングすることによって形成される。また、図２では図示を省くが、アンテナ装置１００とＤＵＰ３１０との間には、インピーダンス特性を調整するための整合回路が設けられる。
　次に、アンテナ装置１００について説明する。
　配線基板１０は、例えば、ＦＲ－４(Flame　Retardant　type　4)規格の配線基板であ
り、絶縁層１０Ａとグランドプレーン５０を有する。絶縁層１０Ａは、例えば、プリプレグ層である。配線基板１０は、複数の絶縁層１０Ａを有する構成であってもよい。配線基板１０の外周には、筐体２１０と金属プレート１２０が設けられている。
　グランドプレーン５０は、配線基板１０の表面又は内層に配置される金属層である。ここでは、一例として、グランドプレーン５０は、配線基板１０の裏面に設けられている。配線基板１０は、平面視で矩形状であり、頂点１１、１２、１３、１４を有する。配線基板１０のＺ軸正方向側の表面のＹ軸正方向側の端部と、Ｙ軸負方向側の端部とには、グランドプレーン５０が設けられておらず、配線基板１０の絶縁層１０Ａが表出している。
　グランドプレーン５０は、接地電位に保持される金属層であり、頂点５１、５２、５３、５４を有する矩形状の金属層である。頂点５１、５２、５３、５４は、それぞれ、配線基板１０の頂点１１、１２、１３、１４の近くに位置している。グランドプレーン５０は、グランド層、接地板、又は地板として取り扱うことができるものである。
　グランドプレーン５０は、端辺５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄを有する。端辺５０Ａは、頂点５１と５２を結ぶ辺であり、端辺５０Ｂは、頂点５１と５４を結ぶ辺であり、端辺５０Ｃは、頂点５２と５３を結ぶ辺であり、端辺５０Ｄは、頂点５３と５４を結ぶ辺である。端辺５０Ａと５０Ｄは、配線基板１０のＹ軸正方向側の端辺（頂点１１と１２の間の端辺）とＹ軸負方向側の端辺（頂点１３と１４の間の端辺）とからオフセットした位置にある。このため、端辺５０Ａ及び５０ＤのＹ軸正方向側及びＹ軸負方向側では、配線基板１０の絶縁層１０Ａが表出している。また、端辺５０Ｂと５０Ｃは、配線基板１０のＸ
軸正方向側の端辺（頂点１２と１３の間の端辺）とＸ軸負方向側の端辺（頂点１１と１４の間の端辺）と略同一の位置にある。
　また、グランドプレーン５０の端辺５０Ａにおいて、Ｘ軸方向で給電素子１１０の給電点１１１に対応する点（以下、接地点５５と称す）は、例えば、給電素子１１０の給電点に同軸ケーブルの芯線を接続する場合に、同軸ケーブルのシールド線が接続される点である。
　なお、ここでは、端辺５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄがそれぞれ直線状であるグランドプレーン５０を示すが、例えば、アンテナ装置１００を含む電子機器の筐体の内部形状等に合わせて、凹凸が設けられていることによって直線状ではない場合があり得る。
　接点ばね１０１は、絶縁層１０Ａの表面に配置され、給電素子１１０の給電点１１１と、絶縁層１０Ａを貫通するビアとを接続する。絶縁層１０Ａを貫通するビアは、配線３５０に接続されている。接点ばね１０１のばね自体は、樹脂製の筐体に囲まれており、外側からは見えない。
　給電素子１１０は、給電点１１１と開放端１１２とを有する。給電素子１１０は、金属プレート１２０の線路１２１に沿って、給電点１１１から開放端１１２に沿って延在する直線状の給電素子である。給電素子１１０は、線路１２１と平行にＸ軸方向に伸延しており、線路１２１と電磁界結合される。給電素子１１０は、金属プレート１２０に給電するために設けられている。なお、給電素子１１０をアンテナエレメントとして取り扱ってもよい。
　金属プレート１２０は、線路１２１、１２２、１２３、１２４を有する、平面視で矩形環状の金属部材である。線路１２１、１２２、１２３、１２４は、それぞれ、平面視で側面が見えている方向（Ｘ軸方向又はＹ軸方向）に長手方向を有する、薄板状で細長い金属部材である。
　線路１２１、１２２、１２３、１２４は、それぞれ、配線基板１０の頂点１１と１２の間の端辺、頂点１１と１４の間の端辺、頂点１２と１３の間の端辺、頂点１３と１４の間の端辺に対向するように配置されている。線路１２１、１２２、１２３、１２４は、平面視で線路１２１、１２３、１２４、１２２の順に時計回りに矩形環状に接続されている。
　金属プレート１２０は、配線基板１０の外周を囲むように配置されており、筐体２１０を補強する役割と、給電素子１１０と協働して、放射素子として機能する役割とを有する。金属プレート１２０は、金属部材の一例である。
　線路１２１は、配線基板１０のＹ軸正方向側でＸ軸方向に延在しており、接続線路１３１によってグランドプレーン５０の端辺５０Ａに接続されている。また、線路１２１の両端には、線路１２２と１２３が接続されている。
　線路１２１に接続線路１３１が接続されるのは、線路１２１のＸ軸正方向側の端部（線路１２３との接続点）に近い側である。また、線路１２１は、Ｘ軸負方向側の端部（線路１２２との接続点）に近い側において、給電素子１１０と平行に配置されている。
　線路１２１と給電素子１１０との間のＹ軸方向の間隔は、給電素子１１０が給電された場合に、給電素子１１０と線路１２１とに電磁界結合が生じる程度の間隔である。線路１２１は、給電素子１１０によって給電される。なお、給電素子１１０によって線路１２１が給電されることは、給電素子１１０によって金属プレート１２０の少なくとも一部が給
電されることと同義である。
　線路１２２は、配線基板１０のＸ軸負方向側でＹ軸方向に延在しており、接続線路１３２、１３５Ａ、１３５Ｂ、１３５Ｃ、１３５Ｄによってグランドプレーン５０の端辺５０Ｂに接続されている。また、線路１２２の両端には、線路１２１と１２４が接続されている。
　接続線路１３２、１３５Ａ、１３５Ｂ、１３５Ｃ、１３５Ｄの位置は、線路１２１及び接続線路１３１との関係と、線路１２３及び接続線路１３３との関係で決められている。接続線路１３２、１３５Ａ、１３５Ｂ、１３５Ｃ、１３５Ｄの位置の詳細については後述する。
　線路１２３は、配線基板１０のＸ軸正方向側でＹ軸方向に延在しており、接続線路１３３、１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ、１３４Ｄによってグランドプレーン５０の端辺５０Ｃに接続されている。また、線路１２３の両端には、線路１２１と１２４が接続されている。
　接続線路１３３、１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ、１３４Ｄの位置は、線路１２１及び接続線路１３１との関係と、線路１２２及び接続線路１３２との関係で決められている。接続線路１３３、１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ、１３４Ｄの位置の詳細については後述する。
　線路１２４は、配線基板１０のＹ軸負方向側でＸ軸方向に延在しており、両端に配線１２２と１２３が接続されている。線路１２４は、線路１２２と１２３によって保持されており、接続線路１３１、１３２、及び１３３等のような接続線路は接続されていない。
　接続線路１３１は、グランドプレーン５０の頂点５１よりも頂点５２に近い側（Ｘ軸正方向側）において、端辺５０ＡからＹ軸正方向に延在し、線路１２１に接続されている。接続線路１３１は、第１接続線路の一例である。
　給電素子１１０に給電を行うと、接続線路１３１、線路１２１、給電素子１１０、及び端辺５０Ａ（接地点５５と、グランドプレーン５０及び接続線路１３１の接続点との間の部分）に、ループ電流が流れる。給電素子１１０と金属プレート１２０の主に線路１２１及び１２２とが電磁界結合し、給電点１１１は同軸ケーブルの芯線に接続され、接地点５５は同軸ケーブルのシールド線に接続されるため、交流的にループが生じるからである。
　このため、接地点５５と、グランドプレーン５０及び接続線路１３１の接続点との間の距離は、周波数ｆ４における波長の電気長の１／２の長さで表される距離に設定されている。ここで、グランドプレーン５０の端辺５０Ａは、上述したように、直線状ではない場合があり得る。このような場合でも、接地点５５と、グランドプレーン５０及び接続線路１３１の接続点との間の距離が、周波数ｆ４における波長λ４の電気長の１／２の長さ（λ４／２）で表される距離に設定されていればよい。なお、周波数ｆ４は、一例として、２．４ＧＨｚであり、後述する周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３よりも高い周波数である。
　また、周波数ｆ４における波長λ４の電気長の１／２の長さ（λ４／２）は、周波数ｆ４における波長λ４の１／２の長さに対応する長さの一例である。
　接続線路１３２は、接続線路１３１、金属プレート１２０の線路１２１及び１２２、端辺５０Ａ、及び端辺５０Ｂと協働して、ループアンテナを構築する。接続線路１３２は、第２接続線路の一例である。
　ここでは、接続線路１３１及び１３２、金属プレート１２０の線路１２１及び１２２、端辺５０Ａ、及び端辺５０Ｂで構築されるループの長さは、周波数ｆ１における波長の電気長（λ１）であるとともに、周波数ｆ１の２倍の周波数ｆ２における波長の電気長（λ２）の２倍の長さである。このループは、第１ループの一例である。
　周波数ｆ１で共振するループアンテナを構築するために、金属プレート１２０の接続線路１３１と接続線路１３２との間の長さは、周波数ｆ１における波長λ１の電気長の１／２の長さ（λ１／２）に設定される。周波数ｆ１は、一例として、０．８５ＧＨｚであり、周波数ｆ２、ｆ３、ｆ４よりも低い周波数である。
　周波数ｆ１における波長の電気長（λ１）の１／２の長さ（λ１／２）は、周波数ｆ１における第１波長の１／２に対応する長さの一例である。
　なお、金属プレート１２０の接続線路１３１と接続線路１３２との間の長さとは、金属プレート１２０（線路１２１）が接続線路１３１に接続される接続点と、金属プレート１２０（線路１２２）が接続線路１３２に接続される接続点との間の長さであるが、接続線路１３１及び／又は接続線路１３２の長さのうちの少なくとも一部を含めてもよい。
　周波数ｆ２で共振するループアンテナを構築するために、金属プレート１２０の接続線路１３１と接続線路１３２との間の長さは、周波数ｆ２における波長λ２の電気長（λ２）に設定される。周波数ｆ２は、一例として、１．６５ＧＨｚであり、周波数ｆ３、ｆ４よりも低い周波数である。
　周波数ｆ２における波長の電気長（λ２）は、第２周波数における第２波長に対応する長さの一例である。
　接続線路１３３は、接続線路１３１、金属プレート１２０の線路１２１及び１２３、端辺５０Ａ、及び端辺５０Ｃと協働して、ループアンテナを構築する。接続線路１３３は、第３接続線路の一例である。
　給電素子１１０に給電すると、金属プレート１２０の線路１２１と接続線路１３１に電流が流れるため、接続線路１３１及び１３３を含むループにも電流が流れるからである。このループは、第２ループの一例である。
　ここでは、接続線路１３１及び１３３、金属プレート１２０の線路１２１及び１２３、端辺５０Ａ、及び端辺５０Ｃで構築されるループの長さは、周波数ｆ３における波長の電気長（λ３）である。
　周波数ｆ３で共振するループアンテナを構築するために、金属プレート１２０の接続線路１３１と接続線路１３３との間の長さは、周波数ｆ３における波長λ３の電気長の１／２の長さ（λ３／２）に設定される。周波数ｆ３は、一例として、２．０ＧＨｚである。
　また、周波数ｆ３における波長λ３の電気長の１／２の長さ（λ３／２）は、第３周波数における第３波長の１／２に対応する長さの一例である。
　なお、金属プレート１２０の接続線路１３１と接続線路１３３との間の長さとは、金属プレート１２０（線路１２１）が接続線路１３１に接続される接続点と、金属プレート１２０（線路１２３）が接続線路１３３に接続される接続点との間の長さであるが、接続線路１３１及び／又は接続線路１３３の長さのうちの少なくとも一部を含めて考えてもよい
。
　接続線路１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ、１３４Ｄは、接続線路１３３よりもＹ軸負方向側において、この順に、グランドプレーン５０の端辺５０Ｃと金属プレート１２０の線路１２３との間を接続するように設けられている。
　接続線路１３４Ａの位置は、接続線路１３３、接続線路１３４Ａ、金属プレート１２０の線路１２３、及び端辺５０Ｃで構築されるループの長さが、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４
のうち最も高い周波数ｆ４における波長λ４の電気長（λ４）未満になるように、設定されている。
　換言すれば、金属プレート１２０の接続線路１３４Ａと接続線路１３３との間の長さは、周波数ｆ４における波長λ４の電気長の１／２の長さ（λ４／２）未満になるように、設定されている。
　これは、接続線路１３３、接続線路１３４Ａ、金属プレート１２０の線路１２３、及び端辺５０Ｃで構築されるループにおいて、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の帯域に隣接する共振が生じないようにするためである。例えば、周波数ｆ４の帯域に隣接する共振が生じると、周波数ｆ４の特性自体が劣化する場合があるからである。これは、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３についても同様である。
　なお、接続線路１３４Ｂ、１３４Ｃ、１３４Ｄの位置についても、それぞれ、Ｙ軸正方向側に隣接する接続線路１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃとの間の金属プレート１２０の長さが周波数ｆ４における波長λ４の電気長の１／２の長さ（λ４／２）未満になるように、設定すればよい。ただし、接続線路１３４Ｂ、１３４Ｃ、１３４Ｄは、接続線路１３４Ａに比べると、接続線路１３３から、より遠くに位置するため、共振の発生による特性の劣化のおそれが生じないような場合には、このような位置の制約を設けなくてもよい。
　接続線路１３５Ａ、１３５Ｂ、１３５Ｃ、１３５Ｄは、接続線路１３２よりもＹ軸負方向側において、この順に、グランドプレーン５０の端辺５０Ｂと金属プレート１２０の線路１２２との間を接続するように設けられている。
　接続線路１３５Ａの位置は、接続線路１３２、接続線路１３５Ａ、金属プレート１２０の線路１２２、及び端辺５０Ｂで構築されるループの長さが、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４
のうち最も高い周波数ｆ４における波長λ４の電気長（λ４）未満になるように、設定されている。
　換言すれば、金属プレート１２０の接続線路１３５Ａと接続線路１３２との間の長さは、周波数ｆ４における波長λ４の電気長の１／２の長さ（λ４／２）未満になるように、設定されている。これは、接続線路１３４Ａの接続線路１３３に対する位置を設定する理由と同様である。また、接続線路１３５Ｂ、１３５Ｃ、１３５Ｄの位置についても、接続線路１３４Ｂ、１３４Ｃ、１３４Ｄの位置と同様である。
　図６及び図７は、実施の形態のアンテナ装置１００を含む無線通信装置２００の各部の寸法を示す図である。
　図６に示すように、金属プレート１２０のＸ軸方向の長さ（線路１２１及び１２４の長さ）は、７４ｍｍである。金属プレート１２０のＹ軸方向の長さ（線路１２２及び１２３
の長さ）は、１５６ｍｍである。また、金属プレート１２０のＺ軸方向の幅は、４．５ｍｍである。
　図７に示すように、給電素子１１０のＸ軸方向の長さは、２０ｍｍである。接続線路１３１のＹ軸方向の長さは、９ｍｍである。線路１２１の接続線路１３１よりもＸ軸正方向側の長さは、７ｍｍである。
　金属プレート１２０の線路１２１及び１２３の接合部と接続線路１３３との間の長さは、４６ｍｍである。金属プレート１２０の接続線路１３３と１３４Ａとの間の長さは、２４ｍｍである。金属プレート１２０の接続線路１３４Ａと１３４Ｂとの間、接続線路１３４Ｂと１３４Ｃとの間、及び、接続線路１３４Ｃと１３４Ｄとの間の長さは、２４ｍｍである。
　金属プレート１２０の線路１２１及び１２２の接合部と接続線路１３２との間の長さは、６５ｍｍである。金属プレート１２０の接続線路１３２と１３５Ａとの間、接続線路１３５Ａと１３５Ｂとの間、接続線路１３５Ｂと１３５Ｃとの間、及び、接続線路１３５Ｃと１３５Ｄとの間の長さは、２０ｍｍである。また、グランドプレーン５０のＸ軸方向の幅は、６８ｍｍである。
　図８は、アンテナ装置１００のＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。図９は、アンテナ装置１００のトータル効率の周波数特性を示す図である。図８及び図９には、電磁界シミュレーションで得た結果を示す。
　図８に示すように、Ｓ１１パラメータの周波数特性では、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）、ｆ２（１．６５ＧＨｚ）、ｆ３（２．０ＧＨｚ）、ｆ４（２．４ＧＨｚ）において－６ｄＢ以下であり、反射の少ない良好な放射特性が得られることが分かった。
　また、図９に示すように、トータル効率の周波数特性では、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）、ｆ２（１．６５ＧＨｚ）、ｆ３（２．０ＧＨｚ）、ｆ４（２．４ＧＨｚ）において－３ｄＢ以上であり、良好な放射特性が得られることが分かった。
　図１０乃至図１３は、アンテナ装置１００の電流分布を示す図である。図１０乃至図１３
電流分布は、電磁界シミュレーションで得られたものであり、それぞれ、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）、ｆ２（１．６５ＧＨｚ）、ｆ３（２．０ＧＨｚ）、ｆ４（２．４ＧＨｚ）における電流分布を示す。なお、電流分布は、黒い（濃い）ほど電流密度が高いことを表し、白い（薄い）ほど電流密度が低いことを表す。
　図１０に示す周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）では、給電素子１１０に電流が流れ、接続線路１３１、線路１２１、線路１２２、接続線路１３２、端辺５０Ｂ、及び端辺５０Ａで構築されるループに電流が流れていることが分かる。特に、接続線路１３１及び１３２の電流密度が高いことから、接続線路１３１及び１３２の２箇所に共振電流の腹が生じており、また、線路１２１及び１２２の接続部と、頂点５１との電流密度が低いことから、線路１２１及び１２２の接続部と、頂点５１との２箇所に共振電流の節が生じていることが分かる。
　すなわち、図１０に示す電流分布から、接続線路１３１、線路１２１、線路１２２、接続線路１３２、端辺５０Ｂ、及び端辺５０Ａで構築されるループに、１波長分の共振が生じていることが分かる。換言すれば、金属プレート１２０の接続線路１３１と接続線路１３２との間に、周波数ｆ１における波長λ１の電気長の１／２の長さ（λ１／２）の部分
が延在していることが分かる。
　図１１に示す周波数ｆ２（１．６５ＧＨｚ）では、給電素子１１０に電流が流れ、接続線路１３１、線路１２１、線路１２２、接続線路１３２、端辺５０Ｂ、及び端辺５０Ａで構築されるループに電流が流れていることが分かる。特に、接続線路１３１及び１３２と、線路１２１及び１２２の接続部と、頂点５１との電流密度が高いことから、接続線路１３１及び１３２と、線路１２１及び１２２の接続部と、頂点５１との４箇所に共振電流の腹が生じており、また、これらの間の４箇所において電流密度が低く、共振電流の節が生じていることが分かる。
　すなわち、図１１に示す電流分布からは、接続線路１３１、線路１２１、線路１２２、接続線路１３２、端辺５０Ｂ、及び端辺５０Ａで構築されるループに、２波長分の共振が生じていることが分かる。換言すれば、金属プレート１２０の接続線路１３１と接続線路１３２との間に、周波数ｆ２における波長λ２の電気長（λ２）の部分が延在していることが分かる。
　図１０及び図１１より、接続線路１３１、線路１２１、線路１２２、接続線路１３２、端辺５０Ｂ、及び端辺５０Ａで構築されるループには、１波長分の共振と２波長分の共振とが生じており、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）と、その約２倍である周波数ｆ２（１．６５ＧＨｚ）との共振が生じることが確認できた。
　図１２に示す周波数ｆ３（２．０ＧＨｚ）では、給電素子１１０に電流が流れ、接続線路１３１、線路１２１、線路１２３、接続線路１３３、端辺５０Ｃ、及び端辺５０Ａで構築されるループに電流が流れていることが分かる。特に、接続線路１３１及び１３３の電流密度が高いことから、接続線路１３１及び１３３の２箇所に共振電流の腹が生じており、２箇所の腹の間の部分で電流密度が低いことから、共振電流の２つの腹と２つの節が生じていることが分かる。
　すなわち、図１２に示す電流分布から、接続線路１３１、線路１２１、線路１２３、接続線路１３３、端辺５０Ｃ、及び端辺５０Ａで構築されるループに、１波長分の共振が生じていることが分かる。換言すれば、金属プレート１２０の接続線路１３１と接続線路１３２との間に、周波数ｆ３における波長λ３の電気長の１／２の長さ（λ３／２）の部分が延在していることが分かる。
　図１３に示す周波数ｆ４（２．４ＧＨｚ）では、給電素子１１０に電流が流れ、線路１２１、接続線路１３１、端辺５０Ａ、及び給電素子１１０にループ電流が流れていることが分かる。特に、給電素子１１０と接続線路１３１の電流密度が高いことから、給電素子１１０と接続線路１３１の２箇所に共振電流の腹が生じており、２箇所の腹の間の部分で電流密度が低いことから、共振電流の２つの腹と２つの節が生じていることが分かる。
　すなわち、図１３に示す電流分布から、線路１２１、接続線路１３１、端辺５０Ａ、及び給電素子１１０のループ状の部分に、１波長分の共振が生じていることが分かる。換言すれば、端辺５０Ａの給電素子１１０と接続線路１３１との間の部分に、周波数ｆ４における波長λ４の電気長の１／２の長さ（λ４／２）の部分が延在していることが分かる。
　図１４は、給電素子１１０の長さに対するＳ１１パラメータの周波数特性の依存性を示す図である。ここでは、シミュレーションにおいて、給電素子１１０の開放端１１２の位置を固定して給電点１１１の位置を変更することによって、給電素子１１０の長さを１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍに設定した場合のＳ１１パラメータの周波数特性について説明する。
　給電素子１１０の長さが１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍの場合には、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）、ｆ２（１．６５ＧＨｚ）、ｆ３（２．０ＧＨｚ）、ｆ４（２．４ＧＨｚ）において、ほぼ良好な値が得られたが、給電素子１１０の長さが１０ｍｍと３０ｍｍの場合には、反射が大きくなる傾向が見られた。
　特に、給電素子１１０の長さが１０ｍｍ、１５ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍｍ、３０ｍｍの場合を周波数ｆ２（１．６５ＧＨｚ）において比較すると、Ｓ１１パラメータの変動が顕著であった。給電素子１１０の長さが１０ｍｍと３０ｍｍの場合には、－６ｄＢを大きく上回ってしまい、良好な放射特性が得られなかった。このことから、給電素子１１０の長さは、１０ｍｍより長く３０ｍｍ未満の範囲内に設定することが好ましいことが分かった。
　ここで、金属プレート１２０は、筐体２１０の近傍に位置するため、波長の短縮効果が生じる。波長の短縮率を０．７とし、１．６５ＧＨｚにおける波長（電気長λ２）を求めると、λ２は約１３１ｍｍになる。１０ｍｍより長く３０ｍｍ未満の範囲内は、１．６５ＧＨｚの波長で規格化すると、０．０７λ２＜給電素子１１０の長さ＜０．２λ２と表すことができる。
　図１５は、筐体２１０の有無によるＳ１１パラメータの周波数特性の違いを示す図である。筐体２１０ありの特性を実線で示し、筐体２１０なしの特性を破線で示す。ここでは、筐体２１０がない場合に比べて、筐体２１０がある場合のＳ１１パラメータは、全体的に低周波数側にシフトすることを確認できた。このことから、筐体２１０がある場合には、波長の短縮効果が生じることを確認できた。
　筐体２１０がある場合の周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）、ｆ２（１．６５ＧＨｚ）、ｆ３（２．０ＧＨｚ）、ｆ４（２．４ＧＨｚ）は、筐体２１０がない場合の４つの周波数（約１．２ＧＨｚ、約２．２ＧＨｚ、約２．７ＧＨｚ、約３．０ＧＨｚ）に比べて３０％程低くなっている。これは、波長短縮効果が約３０％であることを示しており、図１４を用いて説明した波長の短縮率（０．７）とほぼ一致する結果である。
　図１６は、接続線路１３２の位置を変えた場合のＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。接続線路１３２の位置を変えるとは、線路１２２のＹ軸正方向の端部（線路１２１と１２２との接続部）から接続線路１３２までの距離を変えることである。図７には６５ｍｍの形態を示したが、ここでは、６５ｍｍに加えて６０ｍｍと５５ｍｍの場合のＳ１１パラメータの周波数特性を求めた。なお、６５ｍｍの特性を実線で示し、６０ｍｍの特性を破線で示し、５５ｍｍの特性を一点鎖線で示す。
　接続線路１３２は、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）とｆ２（１．６５ＧＨｚ）に関連するため、図１６に示すように、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）とｆ２（１．６５ＧＨｚ）が変動した。具体的には、接続線路１３２の位置を６５ｍｍ、６０ｍｍ、５５ｍｍと線路１２２のＹ軸正方向の端部に近づけると、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）及びｆ２（１．６５ＧＨｚ）は、高周波数側にシフトした。
　これは、接続線路１３２の位置を線路１２２のＹ軸正方向の端部に近づけると、接続線路１３１及び１３２、金属プレート１２０の線路１２１及び１２２、端辺５０Ａ、及び端辺５０Ｂで構築されるループの長さが短くなり、ループアンテナの共振周波数が高周波数側にシフトするために生じたことであると考えられる。
　図１７は、接続線路１３３の位置を変えた場合のＳ１１パラメータの周波数特性を示す
図である。接続線路１３３の位置を変えるとは、線路１２３のＹ軸正方向の端部（線路１２１と１２３との接続部）から接続線路１３３までの距離を変えることである。図７には４６ｍｍの形態を示したが、ここでは、４６ｍｍに加えて４４ｍｍと４２ｍｍの場合のＳ１１パラメータの周波数特性を求めた。なお、４６ｍｍの特性を実線で示し、４４ｍｍの特性を破線で示し、４２ｍｍの特性を一点鎖線で示す。
　接続線路１３３は、周波数ｆ３（２．０ＧＨｚ）に関連するため、図１７に示すように、周波数ｆ３（２．０ＧＨｚ）が変動した。具体的には、接続線路１３３の位置を４６ｍｍ、４４ｍｍ、４２ｍｍと線路１２３のＹ軸正方向の端部に近づけると、周波数ｆ３（２．０ＧＨｚ）は、高周波数側にシフトした。
　これは、接続線路１３３の位置を線路１２３のＹ軸正方向の端部に近づけると、接続線路１３１及び１３３、金属プレート１２０の線路１２１及び１２３、端辺５０Ａ、及び端辺５０Ｃで構築されるループの長さが短くなり、ループアンテナの共振周波数が高周波数側にシフトするために生じたことであると考えられる。
　図１８は、接続線路１３１の位置を変えた場合のＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。接続線路１３１の位置を変えるとは、線路１２１のＸ軸正方向の端部（線路１２１と１２３との接続部）から接続線路１３１までの距離を変えることである。図７には７ｍｍの形態を示したが、ここでは、７ｍｍに加えて１０ｍｍと１３ｍｍの場合のＳ１１パラメータの周波数特性を示す。なお、７ｍｍの特性を実線で示し、１０ｍｍの特性を破線で示し、１３ｍｍの特性を一点鎖線で示す。
　接続線路１３１は、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）、ｆ２（１．６５ＧＨｚ）、ｆ３（２．０ＧＨｚ）、ｆ４（２．４ＧＨｚ）のすべてに関連するため、図１８に示すように、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）、ｆ２（１．６５ＧＨｚ）、ｆ３（２．０ＧＨｚ）、ｆ４（２．４ＧＨｚ）が変動した。具体的には、接続線路１３１の位置を１３ｍｍ、１０ｍｍ、７ｍｍと線路１２１のＸ軸正方向の端部に近づけると、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）、ｆ２（１．６５ＧＨｚ）、ｆ４（２．４ＧＨｚ）は、低周波数側にシフトし、周波数ｆ３（２．０ＧＨｚ）は高周波数側にシフトした。
　これは、接続線路１３１の位置を線路１２１のＸ軸正方向の端部に近づけると、周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）、ｆ２（１．６５ＧＨｚ）、ｆ４（２．４ＧＨｚ）で共振するループは長くなるため、共振周波数が低周波数側にシフトし、周波数ｆ３（２．０ＧＨｚ）で共振するループは短くなるため、高周波数側にシフトしたものと考えられる。
　これらの結果は、上述した４つの周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）、ｆ２（１．６５ＧＨｚ）、ｆ３（２．０ＧＨｚ）、ｆ４（２．４ＧＨｚ）におけるループ電流が得られていることと一致する。
　以上のように、実施の形態によれば、グランドプレーン５０、給電素子１１０、金属プレート１２０、及び接続線路１３１、１３２、１３３を用いた簡易な構成で、４つの周波数ｆ１（０．８５ＧＨｚ）、ｆ２（１．６５ＧＨｚ）、ｆ３（２．０ＧＨｚ）、ｆ４（２．４ＧＨｚ）で通信が可能なアンテナ装置１００が得られる。
　アンテナ装置１００は、スイッチ等で接続を切り替えることなく、給電素子１１０、金属プレート１２０、及び接続線路１３１、１３２、１３３による固定的で簡易な構成で、４つの帯域での通信が可能である。すなわち、簡易な構成でマルチバンド化を図ったアンテナ装置１００を提供することができる。
　また、４つの帯域での通信は、スイッチ等による切り替えで実現されるのではなく、常時利用可能であるため、キャリアアグリゲーションに容易に対応することができる。
　また、金属プレート１２０は、アンテナ装置１００を含む無線通信装置２００及び電子機器の外装表面に存在し、筐体２１０を補強する役割を有する。これは、補強部材（金属プレート１２０）をアンテナエレメントとして利用していることを意味する。すなわち、補強部材をアンテナエレメントとして利用するという簡易な構成で、キャリアアグリゲーションに対応可能なマルチバンドのアンテナ装置１００を提供することができる。
　また、金属プレート１２０の接続線路１３４Ａと接続線路１３３との間の長さを、周波数ｆ４における波長λ４の電気長の１／２の長さ（λ４／２）未満に設定することによって、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４の帯域における通信特性の劣化を防いでいる。これは、接続線路１３５Ａの位置についても同様である。接続線路１３４Ａ及び１３５Ａは、金属プレート１２０を支える金属部材であるため、金属プレート１２０を支える金属部材の位置を最適化することによって、簡易な構成でマルチバンド化を図ったアンテナ装置１００を実現している。
　なお、以上では、金属プレート１２０の四隅（線路１２１～１２４の接合部）が直角に折れ曲げられている形態について説明したが、四隅は丸くラウンドする形状であってもよい。
　また、給電素子１１０に分岐素子を負荷することによって、５番目の通信帯域を有する構成にしてもよい。図１９は、実施の形態の変形例のアンテナ装置１００Ａを示す図である。図２０は、実施の形態の変形例のアンテナ装置１００Ｂを示す図である。
　図１９に示すアンテナ装置１００Ａは、図１乃至図５に示すアンテナ装置１００の給電素子１１０に分岐素子１４０Ａを付け加えた構成を有する。分岐素子１４０Ａは、接続端１４１Ａと開放端１４２Ａを有する直線状のアンテナエレメントである。
　分岐素子１４０Ａは、接続端１４１Ａが給電点１１１に接続され、Ｘ軸方向に開放端１４２Ａまで延在している。分岐素子１４０Ａの接続端１４１Ａから開放端１４２Ａまでの長さは、周波数ｆ５における波長λ５の電気長の１／４の長さ（λ５／４）に設定される。
　周波数ｆ５は、一例として、３．５ＧＨｚであり、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４よりも高い周波数である。分岐素子１４０Ａは、グランドプレーン５０と協働してモノポールアンテナとして機能し、周波数ｆ５での通信を可能にする。なお、分岐素子１４０Ａの長さは、一例として、８．５ｍｍである。
　また、図２０に示すアンテナ装置１００Ｂは、図１乃至図５に示すアンテナ装置１００の給電素子１１０に分岐素子１４０Ｂを付け加えた構成を有する。分岐素子１４０Ｂは、接続端１４１Ｂと開放端１４２Ｂと折り曲げ部１４３Ｂを有するＬ字型のアンテナエレメントである。
　分岐素子１４０Ｂは、接続端１４１Ｂが給電点１１１に接続され、接続端１４１ＢからＹ軸負方向側に折り曲げ部１４３Ｂまで伸延し、折り曲げ部１４３Ｂで直角にＸ軸正方向に折り曲げられ、Ｘ軸方向に開放端１４２Ｂまで延在している。
　分岐素子１４０Ｂの接続端１４１Ｂから折り曲げ部１４３Ｂを経て開放端１４２Ｂに至るまでの長さは、周波数ｆ５における波長λ５の電気長の１／４の長さ（λ５／４）に設
定される。周波数ｆ５は、一例として、３．５ＧＨｚである。分岐素子１４０Ｂは、グランドプレーン５０と協働してモノポールアンテナとして機能し、周波数ｆ５での通信を可能にする。なお、分岐素子１４０Ｂの長さは、一例として、接続端１４１Ｂと折り曲げ部１４３Ｂとの間が４ｍｍであり、折り曲げ部１４３Ｂと開放端１４２Ｂとの間が１０ｍｍである。
　図２１は、アンテナ装置１００、１００Ａ、１００ＢのＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。アンテナ装置１００の特性を実線で示し、アンテナ装置１００Ａの特性を破線で示し、アンテナ装置１００Ｂの特性を一点鎖線で示す。アンテナ装置１００の特性は、図８に示す特性と同一である。
　アンテナ装置１００に比べて、アンテナ装置１００Ａ及び１００Ｂでは、周波数ｆ４よりも高い周波数における共振が得られた。アンテナ装置１００Ａは、約４ＧＨｚで共振が生じ、アンテナ装置１００Ｂは、３．５ＧＨｚ（ｆ５）で共振が生じた。アンテナ装置１００Ａの共振周波数がｆ５よりも高くなったが、整合回路を用いることによって、３．５ＧＨｚ（ｆ５）に調整可能であることと考えられる。
　図１９乃至図２１に示すように、分岐素子１４０Ａ及び１４０Ｂを含むアンテナ装置１００Ａ及び１００Ｂは、固定的で簡易な構成で、５つの帯域での通信が可能である。すなわち、簡易な構成でマルチバンド化を図ったアンテナ装置１００Ａ及び１００Ｂを提供することができる。
　図２２は、実施の形態の変形例のアンテナ装置１００Ｃを示す図である。アンテナ装置１００Ｃは、図４に示すアンテナ装置１００に対して、分岐素子１４０Ｂ（図２０参照）を追加するとともに、接続線路１３２及び１３３とグランドプレーン５０との間に、調整回路１５２及び１５３を挿入した構成を有する。なお、接続線路１３２と線路１２２のＹ軸正方向側の端部との間の長さは６５ｍｍであり、接続線路１３３と線路１２３のＹ軸正方向側の端部との間の長さは４１ｍｍである。
　図２３は、調整回路１５２のインピーダンスを変更した場合におけるアンテナ装置１００ＣのＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。調整回路１５２を短絡にした場合（実線）と、２ｎＨのインダクタを接続線路１３２に直列に挿入した場合（破線）と、１０ｐＦのキャパシタを接続線路１３２に直列に挿入した場合（一点鎖線）とにおけるＳ１１パラメータを求めた。なお、調整回路１５２を短絡にした場合とは、調整回路１５２を挿入せずに、図４に示すように接続線路１３２でグランドプレーン５０と金属プレート１２０とを接続した場合である。
　調整回路１５２を短絡にした場合に比べて、インダクタにした場合には８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯が低周波数側にシフトし、キャパシタにした場合には８００ＭＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯が高周波数側にシフトした。これにより、接続線路１３２にインダクタ又はキャパシタの調整回路１５２を挿入することにより、共振周波数を調整できることが確認できた。
　図２４は、調整回路１５３のインピーダンスを変更した場合におけるアンテナ装置１００ＣのＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。調整回路１５３を短絡にした場合（実線）と、２ｎＨのインダクタを接続線路１３３に直列に挿入した場合（破線）と、１０ｐＦのキャパシタを接続線路１３３に直列に挿入した場合（一点鎖線）とにおけるＳ１１パラメータを求めた。なお、調整回路１５３を短絡にした場合とは、調整回路１５３を挿入せずに、図４に示すように接続線路１３３でグランドプレーン５０と金属プレート１２０とを接続した場合である。
　調整回路１５３を短絡にした場合に比べて、インダクタにした場合には１．９ＧＨｚ帯が低周波数側にシフトし、キャパシタにした場合には１．９ＧＨｚ帯が高周波数側にシフトした。これにより、接続線路１３３にインダクタ又はキャパシタの調整回路１５３を挿入することにより、共振周波数を調整できることが確認できた。
　また、これより、接続線路１３３の位置をＹ軸方向に変更せずに、調整回路１５３を挿入することで、共振周波数を調整できることを確認できた。例えば、電子機器に含まれる回路部品等との位置関係によって、接続線路１３３の位置に制約がある場合には、調整回路１５３を用いることにより、所望の共振周波数でインピーダンス整合を取ることができる。
　また、以上では、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の基本波の波長λ１、λ２、λ３、λ４、λ５を用いて説明したが、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５の２次以上の高調波の波長が上述した条件を満たすようにすることにより、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５での通信を可能にしてもよい。
　以上、本発明の例示的な実施の形態のアンテナ装置、及び、無線通信装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
　以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
　端辺を有するグランドプレーンと、
　前記グランドプレーンの端辺に沿って配置される金属部材と、
　前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第１接続線路と、
　前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第２接続線路と、
　給電点を有し、前記第１接続線路と前記第２接続線路との間で前記給電点から前記金属部材に沿って延在し、前記金属部材に電磁界結合される、給電素子と
　を含む、アンテナ装置。
（付記２）
　前記第１接続線路と前記第２接続線路との間の前記金属部材の長さは、第１周波数における第１波長の１／２に対応する長さであり、かつ、前記第１周波数の２倍の第２周波数における第２波長に対応する長さである、付記１記載のアンテナ装置。
（付記３）
　前記金属部材、前記第１接続線路、前記第２接続線路、及び前記グランドプレーンで構築される第１ループは、前記第１周波数と、前記第２周波数とで共振するループアンテナを構築する、付記２記載のアンテナ装置。
（付記４）
　前記給電素子の長さは、前記第２周波数の波長の０．０７倍の長さよりも長く、０．２倍の長さよりも短い、付記２又は３記載のアンテナ装置。
（付記５）
　前記第２接続線路に装荷される、インダクタ又はコンデンサをさらに含む、付記１乃至４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記６）
　前記第１接続線路に対して前記第２接続線路とは反対側で前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第３接続線路をさらに含む、付記１乃至５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記７）
　前記第３接続線路に装荷される、インダクタ又はコンデンサをさらに含む、付記６記載
のアンテナ装置。
（付記８）
　前記第１接続線路と前記第３接続線路との間の前記金属部材の長さは、第３周波数における第３波長の１／２に対応する長さである、付記６又は７記載のアンテナ装置。
（付記９）
　前記金属部材、前記第１接続線路、前記第３接続線路、及び前記グランドプレーンで構築される第２ループは、前記第３周波数で共振するループアンテナを構築する、付記８記載のアンテナ装置。
（付記１０）
　前記グランドプレーンの前記端辺で前記給電点に対応する位置と、前記グランドプレーンに前記第１接続線路が接続される位置との間の距離は、第４周波数における第４波長の１／２に対応する長さで表される距離に設定される、付記１乃至９のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１１）
　前記給電点で前記給電素子に接続され、前記金属部材に沿って前記給電点から前記給電素子とは反対の方向に延在し、第５周波数の波長の１／４に対応する長さを有する分岐素子をさらに含む、付記１乃至１０のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１２）
　基板と、
　前記基板に配設されるアンテナ装置と
　を含み、
　前記アンテナ装置は、
　端辺を有するグランドプレーンと、
　前記グランドプレーンの端辺に沿って配置される金属部材と、
　前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第１接続線路と、
　前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第２接続線路と、
　給電点を有し、前記第１接続線路と前記第２接続線路との間で前記給電点から前記金属部材に沿って延在し、前記金属部材に電磁界結合される、給電素子と
　を有する、無線通信装置。
　１０　配線基板
　５０　グランドプレーン
　５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ　端辺
　１００、１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ　アンテナ装置
　１０１　接点ばね
　１１０　給電素子
　１１１　給電点
　１１２　開放端
　１２０　金属プレート
　１２１、１２２、１２３、１２４　線路
　１３１、１３２、１３３、１３４Ａ、１３４Ｂ、１３４Ｃ、１３４Ｄ、１３５Ａ、１３５Ｂ、１３５Ｃ、１３５Ｄ　接続線路
　２００　無線通信装置
　２１０　筐体

Claims (12)

  1. 　端辺を有するグランドプレーンと、
    　前記グランドプレーンの端辺に沿って配置される金属部材と、
    　前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第１接続線路と、
    　前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第２接続線路と、
    　給電点を有し、前記第１接続線路と前記第２接続線路との間で前記給電点から前記金属部材に沿って延在し、前記金属部材に電磁界結合される、給電素子と
    　を含む、アンテナ装置。
  2. 　前記第１接続線路と前記第２接続線路との間の前記金属部材の長さは、第１周波数における第１波長の１／２に対応する長さであり、かつ、前記第１周波数の２倍の第２周波数における第２波長に対応する長さである、請求項１記載のアンテナ装置。
  3. 　前記金属部材、前記第１接続線路、前記第２接続線路、及び前記グランドプレーンで構築される第１ループは、前記第１周波数と、前記第２周波数とで共振するループアンテナを構築する、請求項２記載のアンテナ装置。
  4. 　前記給電素子の長さは、前記第２周波数の波長の０．０７倍の長さよりも長く、０．２倍の長さよりも短い、請求項２又は３記載のアンテナ装置。
  5. 　前記第２接続線路に装荷される、インダクタ又はコンデンサをさらに含む、請求項１乃至４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  6. 　前記第１接続線路に対して前記第２接続線路とは反対側で前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第３接続線路をさらに含む、請求項１乃至５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  7. 　前記第３接続線路に装荷される、インダクタ又はコンデンサをさらに含む、請求項６記載
    のアンテナ装置。
  8. 　前記第１接続線路と前記第３接続線路との間の前記金属部材の長さは、第３周波数における第３波長の１／２に対応する長さである、請求項６又は７記載のアンテナ装置。
  9. 　前記金属部材、前記第１接続線路、前記第３接続線路、及び前記グランドプレーンで構築される第２ループは、前記第３周波数で共振するループアンテナを構築する、請求項８記載のアンテナ装置。
  10. 　前記グランドプレーンの前記端辺で前記給電点に対応する位置と、前記グランドプレーンに前記第１接続線路が接続される位置との間の距離は、第４周波数における第４波長の１／２に対応する長さで表される距離に設定される、請求項１乃至９のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  11. 　前記給電点で前記給電素子に接続され、前記金属部材に沿って前記給電点から前記給電素子とは反対の方向に延在し、第５周波数の波長の１／４に対応する長さを有する分岐素子をさらに含む、請求項１乃至１０のいずれか一項記載のアンテナ装置。
  12. 　基板と、
    　前記基板に配設されるアンテナ装置と
    　を含み、
    　前記アンテナ装置は、
    　端辺を有するグランドプレーンと、
    　前記グランドプレーンの端辺に沿って配置される金属部材と、
    　前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第１接続線路と、
    　前記金属部材と前記グランドプレーンとを接続する第２接続線路と、
    　給電点を有し、前記第１接続線路と前記第２接続線路との間で前記給電点から前記金属部材に沿って延在し、前記金属部材に電磁界結合される、給電素子と
    　を有する、無線通信装置。
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