WO2019198666A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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WO2019198666A1
WO2019198666A1 PCT/JP2019/015329 JP2019015329W WO2019198666A1 WO 2019198666 A1 WO2019198666 A1 WO 2019198666A1 JP 2019015329 W JP2019015329 W JP 2019015329W WO 2019198666 A1 WO2019198666 A1 WO 2019198666A1
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WO
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frequency
radiating element
frequency band
antenna
radiating
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PCT/JP2019/015329
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English (en)
French (fr)
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宇野　博之
西木戸　友昭
上島　博幸
祐一 樫野
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
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Priority to US17/046,550 priority patent/US11424537B2/en
Publication of WO2019198666A1 publication Critical patent/WO2019198666A1/ja
Priority to US17/868,573 priority patent/US11699853B2/en

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q13/00—Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/20—Non-resonant leaky-waveguide or transmission-line antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/206—Microstrip transmission line antennas
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q21/00—Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06—Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/342—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes
    • H01Q5/35—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using two or more simultaneously fed points

Definitions

  • the present disclosure relates to an antenna device.
  • an antenna corresponding to the new frequency band is required for a device (for example, a mobile terminal) that performs wireless communication.
  • a device for example, a mobile terminal
  • Patent Literature 1 includes an antenna element corresponding to each of a low frequency band and a high frequency band, and a cutoff circuit that blocks transmission of a signal between the low frequency band antenna element and the high frequency band antenna element.
  • a multiband antenna having the following is disclosed.
  • the multiband antenna disclosed in Patent Document 1 is provided with a blocking circuit that blocks signal transmission between the low-frequency band antenna element and the high-frequency band antenna element. Become.
  • the non-limiting example of the present disclosure contributes to the provision of an antenna device having a simple configuration corresponding to a plurality of frequency bands.
  • An antenna device is provided on one surface of a substrate, and at least one first radiating element having a resonance frequency in a first frequency band provided on one surface of the substrate. Further, at least one second radiating element, a connection line connecting the first radiating element and the second radiating element on one surface of the substrate, and a position facing the first radiating element inside the substrate.
  • a conductor having a slot and a feed line that feeds power to the first radiating element through the slot, and the connection line extends in a polarization direction of a radiated radio wave due to resonance of the first radiating element.
  • a line length formed by the first radiating element, the connection line, and the second radiating element is connected to a central portion in a direction along the second frequency band lower than the first frequency band.
  • Resonance frequency It is set to a length with.
  • it contributes to the provision of an antenna device having a simple configuration corresponding to a plurality of frequency bands.
  • the perspective view which shows an example of the external appearance of the multiband antenna which concerns on one embodiment of this indication An exploded perspective view showing an example of a multiband antenna according to an embodiment of the present disclosure
  • the top view which shows an example of the multiband antenna which concerns on one embodiment of this indication Enlarged view of the periphery of the slot and the high-frequency feed line in the second dielectric Sectional view along line A in FIG. 2A
  • the figure which shows an example of the electric field distribution of a high frequency element The top view which shows an example of the multiband antenna which concerns on the 1st modification of one embodiment of this indication
  • FIG. 1A is a perspective view showing an example of the appearance of a multiband antenna 300 according to the present embodiment.
  • FIG. 1B is an exploded perspective view showing an example of the multiband antenna 300 according to the present embodiment.
  • FIG. 1C is a plan view showing an example of the multiband antenna 300 according to the present embodiment.
  • 1A, 1B, and 1C show an X axis, a Y axis, and a Z axis.
  • the X-axis, Y-axis, and Z-axis correspond to the width, length, and height (thickness) of the multiband antenna 300, respectively.
  • the multiband antenna 300 is provided on a multilayer substrate having a first dielectric 301 and a second dielectric 302, for example.
  • the multiband antenna 300 is configured by a conductor (or conductive) pattern, for example, in a multilayer substrate.
  • the conductor pattern is formed using, for example, an etching technique.
  • the multiband antenna 300 is configured by a copper foil pattern.
  • the second dielectric 302 is, for example, a double-sided copper-clad substrate configured using a core material.
  • the first dielectric 301 is configured using, for example, a prepreg.
  • the first dielectric 301 and the first dielectric 302 are bonded together to form a multilayer substrate.
  • the surface in the positive direction of the Z-axis is referred to as the “upper surface” of the first dielectric 301 and is negative on the Z-axis.
  • the directional surface may be referred to as the “lower surface” of the first dielectric 301.
  • the surface in the positive direction of the Z-axis is referred to as the “upper surface” of the second dielectric 302, and the negative surface of the Z-axis is negative.
  • the directional surface may be referred to as the “lower surface” of the second dielectric 302.
  • the relative dielectric constant of the first dielectric 301 may be the same as or different from the relative dielectric constant of the second dielectric 302.
  • the multiband antenna 300 may be provided over a substrate that does not include a dielectric.
  • the multiband antenna 300 includes a high-frequency element 303, a low-frequency element 304, a radiating element connection line 305, a low-frequency power feeding unit 306, a conductor 309 provided with a slot 307, a high-frequency power feeding line 308, and a high-frequency power feeding unit 310. And.
  • the multiband antenna 300 operates in a first frequency band and a second frequency band lower than the first frequency band.
  • the multiband antenna 300 supports transmission and / or reception of radio signals in a first frequency band, and supports transmission and / or reception of radio signals in a second frequency band.
  • “high frequency” corresponds to the first frequency band
  • “low frequency” corresponds to the second frequency band.
  • the two high-frequency elements 303 have, for example, a rectangular shape in the XY plane, and one of the two surfaces facing the Z-axis direction of the first dielectric 301 (for example, the upper surface in FIGS. 1A and 1B) Arranged in the Y-axis direction.
  • Each of the two high-frequency elements 303 is an antenna element that operates (in other words, resonates) in the first frequency band, and a resonance frequency (for convenience, a “first resonance frequency”) is included in the first frequency band. Called).
  • the first frequency band is a 28 GHz band.
  • the length of the side in the X-axis direction and the Y-axis direction of the high-frequency element 303 is ⁇ e 1/2 .
  • ⁇ e 1 corresponds to the first resonance frequency and is an effective wavelength in consideration of shortening the wavelength of the dielectric.
  • ⁇ e 1 is a wavelength obtained by multiplying the wavelength of the first resonance frequency in vacuum by a coefficient determined based on the dielectric constant of the dielectric.
  • the dielectric material to consider is both the 1st dielectric material 301 and the 2nd dielectric material 302, for example.
  • the two low-frequency elements 304 have, for example, a rectangular shape in the XY plane, and are arranged on the upper surface of the first dielectric 301 at a position sandwiching the high-frequency element 303 in the Y-axis direction.
  • three radiating element connection lines 305 are arranged on the upper surface of the first dielectric 301 and connect between the two high-frequency elements 303 and between the two sets of the high-frequency elements 303 and the low-frequency elements 304. .
  • the width (the length in the X-axis direction) of the radiating element connection line 305 is shorter than the length of one side of the high frequency element 303, for example.
  • the first dielectric 301 includes two high-frequency elements 303, two low-frequency elements 304, and three radiating element connection lines 305, and the pattern extending in the Y-axis direction is more than the first frequency band. It is an antenna element that operates in a low second frequency band.
  • the second frequency band is a 2 GHz band.
  • a pattern extending in the Y-axis direction may be referred to as a low-frequency antenna pattern for convenience.
  • the length L2 in the Y-axis direction of the low-frequency antenna pattern is, for example, the length that resonates in the second frequency band, in other words, the low-frequency antenna pattern has a resonance frequency ( 2) (referred to as “resonance frequency of 2”).
  • Length L2 is, for example, ⁇ e 2/4 ⁇ N ( N is an integer not less than 1).
  • ⁇ e 2 corresponds to the second resonance frequency and is an effective wavelength in consideration of wavelength shortening of the dielectric.
  • ⁇ e 2 is a wavelength obtained by multiplying the wavelength of the second resonance frequency in vacuum by a coefficient determined based on the relative dielectric constant of the dielectric.
  • the dielectric material to consider is both the 1st dielectric material 301 and the 2nd dielectric material 302, for example.
  • the low frequency power supply unit 306 is provided at one end of two low frequency elements 304, for example, and supplies a low frequency antenna pattern including the low frequency elements 304.
  • the low frequency power supply unit 306 is electrically connected to a low frequency wireless control unit (not shown), for example.
  • the power supply from the low frequency power supply unit 306 to the low frequency element 304 is controlled by the low frequency wireless control unit.
  • a configuration that includes the low-frequency antenna pattern and the low-frequency power feeding unit 306 and radiates radio waves in the second frequency band may be referred to as a “low-frequency radiation unit” for convenience.
  • the two conductors 309 are each formed by a rectangular conductor pattern at a position corresponding to the two high-frequency elements 303 on the upper surface of the second dielectric 302 (for example, a position in the negative direction of the Z axis with respect to the high-frequency elements 303). Is done.
  • the conductor 309 has, for example, a rectangular plate whose length is longer than each side of the high-frequency element 303 and has a function of a reflector that reflects radio waves radiated from the high-frequency element 303 in the negative Z-axis direction.
  • the two conductors 309 may be formed at positions corresponding to the two high-frequency elements 303 on the lower surface of the first dielectric 301 (for example, positions in the negative direction of the Z axis with respect to the high-frequency elements 303). Good.
  • Each conductor 309 is provided with a slot 307.
  • the position of the slot 307 in the conductor 309 may illustratively be in the center of the conductor 309 or near the center.
  • the slot 307 corresponds to a cut-out portion in which a part of the conductor 309 is cut into a rectangular shape elongated in the Y-axis direction.
  • the cutout portion may be referred to as a “slit”, “notch”, or “gap”.
  • the width direction of the slot 307 is the X-axis direction
  • the length direction of the slot 307 is the Y-axis direction.
  • Y-axis direction length of the slot 307 is, for example, .lambda.e 1/2 or less.
  • the two high-frequency power supply lines 308 are provided corresponding to the two high-frequency elements 303 on the lower surface of the second dielectric 302, for example.
  • Each of the high-frequency power supply lines 308 has, for example, a rectangular shape that is elongated in the X-axis direction, and is spaced from the slot 307 of the second dielectric 302 in the negative direction of the Z-axis. It is arranged at the position that overlaps.
  • a high frequency power supply unit 310 is provided at one end of each high frequency power supply line 308.
  • the high-frequency power supply unit 310 supplies power to the high-frequency element 303 by electromagnetic coupling with the high-frequency element 303, for example.
  • the power supplied from the high frequency power supply unit 310 is transmitted to the high frequency element 303 via the high frequency power supply line 308 and the slot 307.
  • the high frequency power supply unit 310 is electrically connected to a high frequency radio control unit (not shown), for example.
  • the power supply to the high frequency element 303 is controlled by the high frequency radio control unit.
  • the conductor 309, the high-frequency power supply line 308, and the high-frequency power supply unit 310 are arranged for each of the two high-frequency elements 303.
  • a configuration that includes the high-frequency element 303, the high-frequency power supply line 308, the conductor 309 having the slot 307, and the high-frequency power supply unit 310 radiates radio waves in the first frequency band is referred to as a “high-frequency radiation unit”. May be called.
  • FIG. 2A is an enlarged view of the periphery of the slot 307 and the high-frequency feed line 308 in the second dielectric 302.
  • 2B is a cross-sectional view taken along line A in FIG. 2A. 2B shows a high-frequency element 303 provided in the first dielectric 301 in addition to the slot 307 and the high-frequency feed line 308 provided in the second dielectric 302.
  • the slot 307 When the slot 307 is excited by the power supply from the high-frequency power supply unit 310 via the high-frequency power supply line 308, an electric field is generated in the X-axis direction that is the width direction of the slot 307.
  • the electromagnetic field radiated from the slot 307 is electromagnetically coupled to the high frequency element 303, the high frequency element 303 is excited.
  • the polarization direction of the high-frequency element 303 is the X-axis direction, similar to the direction of the electric field in the slot 307.
  • the slot 307 is excited via the high frequency power supply line 308 by the power supply from the high frequency power supply unit 310.
  • the line B along the edge of the radio-frequency feed line 308, a line A along the approximate center of the X-axis direction of the slot 307, the distance Lf, for example, may be set to .lambda.e 1/4 .
  • the slot 307 is excited via the high-frequency power supply line 308 by the power supply from the high-frequency power supply unit 310. Then, when the slot 307 and the high frequency element 303 are electromagnetically coupled, a radio wave is radiated from the high frequency element 303, for example, in the positive direction of the Z axis.
  • the slot 307 has a cutoff characteristic with respect to the second frequency band.
  • the cut-off frequency is defined by the length of the slot 307 in the Y-axis direction.
  • the length of the slot 307 in the Y-axis direction is defined so that the second resonance frequency included in the second frequency band corresponds to the cutoff frequency.
  • the length in the longitudinal direction of the slot 307 may be defined so that the frequency between the first frequency band and the second frequency band corresponds to the cutoff frequency.
  • the slot 307 for example, the influence of the operation of the low-frequency radiation unit on the operation of the high-frequency radiation unit can be suppressed. Therefore, for example, in the multiband antenna 300 of the embodiment, a cutoff circuit for cutting off transmission of power from the low frequency band to the high frequency band becomes unnecessary. Therefore, the configuration of the multiband antenna 300 can be simplified.
  • the slot 307 may be provided at a position shifted in the X-axis direction from the center of the length of the conductor 309 in the X-axis direction.
  • the slot 307 may be provided at a position shifted in the Y-axis direction from the center of the length of the conductor 309 in the Y-axis direction.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an electric field distribution of the high-frequency element 303.
  • FIG. 3 shows a graph of the electric field distribution in the polarization direction (X-axis direction) of the high-frequency element 303 and the high-frequency element 303.
  • the vertical axis of the electric field distribution indicates the position of the high-frequency element 303 in the X-axis direction
  • the horizontal axis of the electric field distribution indicates the electric field value at the position of the high-frequency element 303 in the X-axis direction.
  • the electric field value takes the maximum value at the end of the high frequency element 303 and takes the minimum value at the central portion of the high frequency element 303 in the X-axis direction.
  • the radiating element connection line 305 is connected to the central portion in the X-axis direction of the high frequency element 303 where the electric field value takes the minimum value. This connection prevents or inhibits current from flowing from the high-frequency element 303 to the radiating element connection line 305. Therefore, the isolation characteristic between the high frequency radiation part and the low frequency radiation part can be improved. Therefore, for example, in the multiband antenna 300 of the embodiment, a cutoff circuit that cuts off the transmission of power from the high frequency band to the low frequency band becomes unnecessary. Therefore, the configuration of the multiband antenna 300 can be simplified.
  • a current flows between the high frequency elements 303 by connecting the radiation element connection line 305 connecting the two high frequency elements 303 to the center of each of the two high frequency elements 303 in the X-axis direction. Is blocked or inhibited. Therefore, the isolation characteristic between two high frequency radiation parts can be improved.
  • high frequency element 303, low frequency element 304, high frequency element 303 and low frequency element 304, and between two high frequency elements 303 are connected.
  • the radiating element connection line 305 is provided on one surface (for example, the upper surface) of the first dielectric 301.
  • the high-frequency element 303 has a resonance frequency in the first frequency band and operates with linearly polarized waves in the polarization direction (X-axis direction).
  • the radiating element connection line 305 is connected to the center of the high frequency element 303 in the direction along the polarization direction of the radiated radio wave due to resonance.
  • the conductor 309 having the slot 307 is provided at a position facing the high-frequency element 303 inside the multilayer substrate including the first dielectric 301 and the second dielectric 302.
  • This configuration can improve the isolation characteristics between the low-frequency radiation part and the high-frequency radiation part.
  • the radiating element connection line 305 is connected to a position where the electric field of the high frequency element 303 is small, the current flowing from the high frequency element 303 to the low frequency element 304 can be suppressed, and the operation of the high frequency radiating unit is given to the low frequency radiating unit. The influence can be suppressed.
  • the slot 307 suppresses the transmission of power in the second frequency band, the influence of the operation of the low frequency radiating unit on the high frequency radiating unit can be suppressed.
  • the radiating element connection line 305 that connects between the high frequency elements 303 included in each of the two high frequency radiating portions is connected to a position where the electric field of the high frequency element 303 is small, the current flowing between the high frequency elements 303 is reduced. It can suppress and the influence which the operation
  • the directivity of the radio wave radiated from the high frequency element 303 is controlled by adjusting the power value and / or the phase value supplied from the high frequency radio control unit to the two high frequency power supply units 310. it can.
  • Directivity control refers to controlling the direction of a peak (main lobe) and / or the level of a side lobe in a radio wave radiation pattern.
  • the directivity in the YZ plane can be controlled by arranging the two high-frequency elements 303 in the Y-axis direction on the XY plane.
  • the directivity control method for example, the method of adjusting the power value and / or the phase value supplied to each high-frequency power supply unit 310 may be a known method for directivity control of the array antenna.
  • the example of the multiband antenna 300 described above shows an example having two high frequency elements 303 and two low frequency elements 304.
  • the present disclosure is not limited to this.
  • the number of low frequency elements 304 may be one, or three or more.
  • the high frequency element 303 may be one, and may be three or more.
  • a multiband antenna having four high-frequency elements 303 will be described.
  • FIG. 4 is a plan view showing an example of the multiband antenna 600 according to the first modification of the present embodiment.
  • the same components as those shown in FIGS. 1A to 1C are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the multiband antenna 600 shown in FIG. 4 four high frequency elements 303, two low frequency elements 304, and a bent portion 601 are formed on the upper surface of the first dielectric 301. Further, on the upper surface of the first dielectric 301, a radiating element connection line 305 that connects the high-frequency elements 303, the low-frequency elements 304 and the high-frequency elements 303, and the high-frequency elements 303 and the bent portions 601 is connected. Is formed.
  • a conductor 309 having a slot 307, a high-frequency feed line 308, and a high-frequency feed unit 310 are provided on the back side of each of the four high-frequency elements 303 (in the negative direction of the Z axis).
  • two high-frequency radiating portions 602 are arranged in the X-axis direction and in the Y-axis direction.
  • two sets of high frequency elements 303 are arranged in parallel.
  • the bent portion 601 has a portion extending in the X-axis direction and a portion extending in the Y-axis direction.
  • the bent portion 601 is provided so as to connect two high-frequency elements 303 aligned in the X-axis direction most in the Y-axis negative direction via the radiating element connection line 305.
  • the bent portion 601 may be referred to as one of “low frequency elements”.
  • the length ⁇ e 2/4 ⁇ N (N is an integer of 1 or more) is set to. With this setting, the low-frequency antenna pattern operates in the second frequency band.
  • the multiband antenna 600 shown in FIG. 4 can improve the isolation characteristics between the low-frequency radiation part and the high-frequency radiation part, similarly to the multiband antenna 300 shown in FIGS. 1A to 1C.
  • the radiating element connection line 305 that connects between the high frequency elements 303 included in each of the four high frequency radiating units 602 is connected to a position where the electric field of the high frequency element 303 is small. Therefore, the current flowing between the high-frequency elements 303 can be suppressed, and the influence of the operation of one high-frequency radiation unit on the other high-frequency radiation units can be suppressed.
  • the multiband antenna 600 shown in FIG. 4 two high-frequency radiation units 602 are arranged in the X-axis direction and the Y-axis direction. Therefore, in the multiband antenna 600, the XZ plane of the radio wave radiated from the high frequency element 303 is adjusted by adjusting the value and / or phase value of the power supplied from the high frequency radio control unit to the four high frequency power supply units 310. And the directivity of the YZ plane can be controlled.
  • the example of the multiband antenna 300 and the multiband antenna 600 described above is an example of a multiband antenna corresponding to two frequency bands, a high frequency band (first frequency band) and a low frequency band (second frequency band). showed that.
  • first frequency band high frequency band
  • second frequency band low frequency band
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of a multiband antenna 700 according to a second modification of the present embodiment.
  • the same components as those in FIGS. 1A to 1C and FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
  • the multiband antenna 700 operates in three frequency bands.
  • the three frequency bands may be referred to as a first frequency band, a second frequency band, and a third frequency band in order from the higher frequency.
  • the first frequency band and the second frequency band are the 28 GHz band and the 2 GHz band, respectively, similarly to the example of the multiband antenna 300.
  • the third frequency band is, for example, an 800 MHz band.
  • 5 includes an antenna unit 300a, a radiating element 701, a power feeding unit 702, and a ground pattern 703.
  • the radiating element 701 and the ground pattern 703 are formed on the upper surface of the first dielectric 301 by a conductor pattern.
  • the power feeding unit 702 is provided at one end of the radiating element 701, for example.
  • the antenna unit 300a is the same as the multiband antenna 300 except that the low frequency power supply unit 306 is not provided and the end of one low frequency element 304 is connected to the ground pattern 703.
  • the antenna unit 300a includes a high-frequency radiation unit 602 that operates in the first frequency band and a low-frequency radiation unit that operates in the second frequency band.
  • the low frequency radiation portion includes a low frequency element 304 and a radiation element connection line 305, and has a low frequency antenna pattern extending in the Y-axis direction.
  • the power feeding unit 702 feeds the second frequency band to the low frequency antenna pattern of the antenna unit 300a.
  • the radiating element 701 is an antenna element that operates in the third frequency band.
  • the radiating element 701 has a resonance frequency (referred to as “third resonance frequency” for convenience) in the third frequency band.
  • ⁇ e 3 corresponds to the third resonance frequency and is an effective wavelength in consideration of wavelength shortening of the dielectric.
  • ⁇ e 3 is a wavelength obtained by multiplying the wavelength of the third resonance frequency in vacuum by a coefficient determined based on the dielectric constant of the dielectric.
  • the dielectric material to consider is both the 1st dielectric material 301 and the 2nd dielectric material 302 (refer FIG. 1A and FIG. 1B), for example.
  • the power feeding unit 702 feeds the second frequency band to the low frequency antenna pattern of the antenna unit 300a.
  • the power supply unit 702 supplies power to the radiating element 701 in the third frequency band.
  • the power feeding unit 702 is electrically connected to a wireless control unit (not shown).
  • the radio control unit controls power feeding in two frequency bands.
  • the ground pattern 703 transmits the power of the second frequency band supplied from the power supply unit 702 to the low frequency antenna pattern.
  • a part of the ground pattern 703 functions as a ground line when the low-frequency radiation unit operates in the antenna unit 300a.
  • the multiband antenna 700 shown in FIG. 5 can support three frequency bands, the first frequency band, the second frequency band, and the third frequency band.
  • the multiband antenna 700 shown in FIG. 5 is similar to the multiband antenna 300 shown in FIGS. 1A to 1C, with the isolation characteristics between the low frequency radiation portion and the high frequency radiation portion 602, and two high frequency The isolation characteristic between the radiation parts 602 can be improved.
  • the radiating element connection line 305 is connected from the high frequency element 303 to the central portion of the high frequency element 303 in the X-axis direction. Current is prevented or inhibited. Accordingly, the current is prevented or hindered from flowing from the high frequency element 303 to the power feeding unit 702, and the isolation characteristics can be improved.
  • the slot 307 has a cut-off characteristic with respect to the second frequency band and the third frequency band, the slot 307 is disposed between the radiating element 701 that operates the antenna of the third frequency band and the high frequency radiating unit 602. Can improve the isolation characteristics.
  • the length L3 of the radiating element 701 and the length L2 of the low-frequency antenna pattern are respectively defined based on the corresponding resonance frequencies. Therefore, when the power feeding unit 702 feeds the two frequency bands, one of the radiating element 701 and the low frequency antenna pattern does not affect the other. For example, when the power supply unit 702 supplies power in the second frequency band, the radiating element 701 is not excited. In addition, when the power feeding unit 702 performs power feeding in the third frequency band, the low frequency antenna pattern is not excited.
  • This disclosure can be realized by software, hardware, or software linked with hardware.
  • Each functional block used in the description of the above embodiment is partially or entirely realized as an LSI that is an integrated circuit, and each process described in the above embodiment may be partially or entirely performed. It may be controlled by one LSI or a combination of LSIs.
  • the LSI may be composed of individual chips, or may be composed of one chip so as to include a part or all of the functional blocks.
  • the LSI may include data input and output.
  • An LSI may be referred to as an IC, a system LSI, a super LSI, or an ultra LSI depending on the degree of integration.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit, a general-purpose processor, or a dedicated processor.
  • an FPGA Field Programmable Gate Array
  • a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • the present disclosure may be implemented as digital processing or analog processing.
  • the present disclosure can be implemented in all kinds of apparatuses, devices, and systems (collectively referred to as communication apparatuses) having a communication function.
  • communication devices include telephones (cell phones, smartphones, etc.), tablets, personal computers (PCs) (laptops, desktops, notebooks, etc.), cameras (digital still / video cameras, etc.) ), Digital players (digital audio / video players, etc.), wearable devices (wearable cameras, smart watches, tracking devices, etc.), game consoles, digital book readers, telehealth telemedicine (remote health) Care / medicine prescription) devices, vehicles with communication functions or mobile transportation (cars, airplanes, ships, etc.), and combinations of the various devices described above.
  • Communication devices are not limited to those that are portable or movable, but any kind of devices, devices, systems, such as smart home devices (home appliances, lighting equipment, smart meters or non-portable or fixed) Measurement equipment, control panels, etc.), vending machines, and any other “things” that may exist on the IoT (Internet of Things) network.
  • smart home devices home appliances, lighting equipment, smart meters or non-portable or fixed
  • Measurement equipment control panels, etc.
  • vending machines and any other “things” that may exist on the IoT (Internet of Things) network.
  • Communication includes data communication by a combination of these in addition to data communication by a cellular system, a wireless LAN system, a communication satellite system, and the like.
  • the communication apparatus also includes devices such as a controller and a sensor that are connected to or connected to a communication device that performs the communication function described in the present disclosure.
  • devices such as a controller and a sensor that are connected to or connected to a communication device that performs the communication function described in the present disclosure.
  • a controller or a sensor that generates a control signal or a data signal used by a communication device that executes a communication function of the communication apparatus is included.
  • the communication apparatus includes infrastructure equipment such as a base station, an access point, and any other apparatus, device, or system that communicates with or controls the various non-limiting apparatuses described above. .
  • An antenna device is provided on at least one first radiating element having a resonance frequency in a first frequency band provided on one surface of a substrate, and on one surface of the substrate.
  • At least one second radiating element, a connection line connecting the first radiating element and the second radiating element on one surface of the substrate, and a position facing the first radiating element inside the substrate A conductor having a slot and a feed line that feeds power to the first radiating element through the slot, and the connection line is along a polarization direction of the radiated radio wave due to resonance of the first radiating element.
  • the line length formed by the first radiating element, the connection line, and the second radiating element is resonated in a second frequency band lower than the first frequency band. frequency It is set to a length with.
  • the antenna device includes a plurality of the first radiating elements, and the connection line connects between central portions of the plurality of first radiating elements.
  • the plurality of first radiating elements are fed by controlling at least one of a phase value and a power value from the feeding line.
  • the plurality of first radiating elements are arranged in the polarization direction and a direction perpendicular to the polarization direction, and the second radiating element is in the polarization direction. And a portion extending along a direction perpendicular to the polarization direction.
  • a third radiating element provided on one surface of the substrate and having a resonance frequency in a third frequency band lower than the second frequency band, and one of the substrates A ground pattern connected to the second radiating element on the surface and electromagnetically coupled to the third radiating element, provided on the third radiating element, and having a second frequency band on the second radiating element.
  • a power feeding unit that feeds power and feeds power of the third frequency band to the third radiating element.
  • an insulating layer is provided between the first radiating element and the conductor, and between the conductor and the feed line.
  • the conductor has a size larger than that of the first radiating element.
  • One embodiment of the present disclosure is suitable for use in a small wireless communication device.
  • Multiband antenna 300a Antenna unit 301 First dielectric 302 Second dielectric 303 High frequency element 304 Low frequency element 305 Radiation element connection line 306 Low frequency power supply unit 307 Slot 308 High frequency power supply line 309 Conductor 310 High frequency Feeding part 601 Bending part 602 High-frequency radiation part 701 Radiation element 702 Feeding part 703 Ground pattern

Landscapes

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

Abstract

複数の周波数帯に対応する簡易な構成のアンテナ装置の提供に資する。アンテナ装置は、基板の一方の面に設けられた、第１の周波数帯に共振周波数を有する少なくとも１つの第１放射素子と、基板の一方の面に設けられた少なくとも１つの第２放射素子と、基板の一方の面において第１放射素子と第２放射素子とを接続する接続線路と、基板の内部において第１放射素子と向き合う位置に設けられ、スロットを有する導体と、スロットを介して第１放射素子に給電する給電線路と、を備え、接続線路は、第１放射素子の、共振による放射電波の偏波方向に沿った方向の中央部に接続され、第１放射素子、接続線路、及び、第２放射素子によって形成される線路長が、第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯に共振周波数を有する長さに設定されている。

Description

アンテナ装置
　本開示は、アンテナ装置に関する。
　近年、無線通信における通信データトラヒックの量は増大している。通信データトラヒック量の増大に伴い、無線通信では、新たな周波数帯の使用が検討されている。
　新たな周波数帯が使用される場合、無線通信を行う装置（例えば、移動端末）には、新たな周波数帯に対応するアンテナが必要となる。一方で、小型かつ薄型な移動端末では、新たな周波数帯に対応するアンテナを配置するスペースを確保することが困難である。
　そのため、通信データトラヒック量が増大する高速大容量の無線通信では、１つのアンテナで複数の周波数帯に対応するマルチバンドアンテナの技術が検討されている。
　例えば、特許文献１には、低周波数帯および高周波数帯のそれぞれに対応するアンテナ素子と、低周波数帯のアンテナ素子と高周波数帯のアンテナ素子との間の信号の伝送を遮断する遮断回路とを有するマルチバンド用アンテナが開示されている。
国際公開第２０１４／０９７８４６号
　しかしながら、特許文献１に開示されたマルチバンド用アンテナでは、低周波数帯のアンテナ素子と高周波数帯のアンテナ素子との間の信号の伝送を遮断する遮断回路が設けられるため、アンテナの構成が複雑になってしまう。
　本開示の非限定的な実施例は、複数の周波数帯に対応する簡易な構成のアンテナ装置の提供に資する。
　本開示の一実施例に係るアンテナ装置は、基板の一方の面に設けられた、第１の周波数帯に共振周波数を有する少なくとも１つの第１放射素子と、前記基板の一方の面に設けられた少なくとも１つの第２放射素子と、前記基板の一方の面において前記第１放射素子と前記第２放射素子とを接続する接続線路と、前記基板の内部において前記第１放射素子と向き合う位置に設けられ、スロットを有する導体と、前記スロットを介して前記第１放射素子に給電する給電線路と、を備え、前記接続線路は、前記第１放射素子の、共振による放射電波の偏波方向に沿った方向の中央部に接続され、前記第１放射素子、前記接続線路、及び、前記第２放射素子によって形成される線路長が、前記第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯に共振周波数を有する長さに設定されている。
　なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　本開示の一実施例によれば、複数の周波数帯に対応する簡易な構成のアンテナ装置の提供に資する。
　本開示の一実施例における更なる利点および効果は、明細書および図面から明らかにされる。かかる利点および／または効果は、いくつかの実施形態並びに明細書および図面に記載された特徴によってそれぞれ提供されるが、１つまたはそれ以上の同一の特徴を得るために必ずしも全てが提供される必要はない。
本開示の一実施の形態に係るマルチバンドアンテナの外観の一例を示す斜視図 本開示の一実施の形態に係るマルチバンドアンテナの一例を示す分解斜視図 本開示の一実施の形態に係るマルチバンドアンテナの一例を示す平面図 第２の誘電体におけるスロット及び高周波給電線路の周辺の拡大図 図２Ａの線Ａにおける断面図 高周波素子の電界分布の一例を示す図 本開示の一実施の形態の第１の変形例に係るマルチバンドアンテナの一例を示す平面図 本開示の一実施の形態の第２の変形例に係るマルチバンドアンテナの一例を示す平面図
　以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態は一例であり、本開示はこれらの実施形態により限定されるものではない。
（一実施の形態）
　本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　図１Ａは、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ３００の外観の一例を示す斜視図である。図１Ｂは、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ３００の一例を示す分解斜視図である。図１Ｃは、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ３００の一例を示す平面図である。
　図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃには、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸が示される。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、それぞれ、マルチバンドアンテナ３００の幅、長さおよび高さ（厚み）に対応する。
　マルチバンドアンテナ３００は、例えば、第１の誘電体３０１と第２の誘電体３０２とを有する多層基板に設けられる。マルチバンドアンテナ３００は、多層基板において、例えば導体（または導電）パターンによって構成される。導体パターンは、例えば、エッチング技術を用いて形成される。例えば、マルチバンドアンテナ３００は、銅箔パターンによって構成される。
　第２の誘電体３０２は、例えば、コア材を用いて構成された両面銅張基板である。第１の誘電体３０１は、例えば、プリプレグを用いて構成される。第１の誘電体３０１と、第１の誘電体３０２と、が貼り合わされることによって、多層基板が構成される。なお、第１の誘電体３０１のＺ軸方向に対向する２つの面のうち、Ｚ軸の正の方向の面は、第１の誘電体３０１の「上面」と称され、Ｚ軸の負の方向の面は、第１の誘電体３０１の「下面」と称されることがある。また、第２の誘電体３０２のＺ軸方向に対向する２つの面のうち、Ｚ軸の正の方向の面は、第２の誘電体３０２の「上面」と称され、Ｚ軸の負の方向の面は、第２の誘電体３０２の「下面」と称されることがある。
　第１の誘電体３０１の比誘電率は、第２の誘電体３０２の比誘電率と同一であってもよいし、異なっていてもよい。
　なお、本実施の形態では、マルチバンドアンテナ３００が複数の誘電体の層を含む多層基板に設けられる例を示すが、マルチバンドアンテナ３００は、誘電体を含まない基板に設けられてもよい。
　マルチバンドアンテナ３００は、高周波素子３０３と、低周波素子３０４と、放射素子接続線路３０５と、低周波給電部３０６と、スロット３０７が設けられる導体３０９と、高周波給電線路３０８と、高周波給電部３１０と、を具備する。
　マルチバンドアンテナ３００は、第１の周波数帯および第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯で動作する。例えば、マルチバンドアンテナ３００は、第１の周波数帯の無線信号の送信および／または受信をサポートし、第２の周波数帯の無線信号の送信および／または受信をサポートする。以下の説明において、「高周波」とは、第１の周波数帯に対応し、「低周波」とは、第２の周波数帯に対応する。
　２つの高周波素子３０３は、例えば、Ｘ－Ｙ面において矩形を有し、第１の誘電体３０１のＺ軸方向に対向する２つの面の一方（例えば、図１Ａおよび図１Ｂの上面）において、Ｙ軸方向に配列される。２つの高周波素子３０３は、それぞれ、第１の周波数帯で動作する（別言すると、共振する）アンテナ素子であり、第１の周波数帯に共振周波数（便宜的に「第１の共振周波数」と称する）を有する。例えば、第１の周波数帯は、２８ＧＨｚ帯である。
　高周波素子３０３のＸ軸方向及びＹ軸方向の辺の長さは、λe１／２である。λe１は、第１の共振周波数に対応し、誘電体の波長短縮が考慮された実効波長である。例えば、λe１は、真空中の第１の共振周波数の波長に、誘電体の比誘電率に基づいて定まる係数を乗じた波長である。なお、考慮する誘電体は、例えば、第１の誘電体３０１と第２の誘電体３０２の両方である。
　２つの低周波素子３０４は、例えば、Ｘ－Ｙ面において矩形を有し、第１の誘電体３０１の上面において、Ｙ軸方向に高周波素子３０３を挟む位置に配列される。
　放射素子接続線路３０５は、例えば、第１の誘電体３０１の上面に３つ配置され、２つの高周波素子３０３の間、および、２組の高周波素子３０３と低周波素子３０４との間を接続する。放射素子接続線路３０５の幅（Ｘ軸方向の長さ）は、例えば、高周波素子３０３の一辺の長さより短い。
　なお、高周波素子３０３に対して放射素子接続線路３０５を接続する位置については、後述する。
　第１の誘電体３０１において、２つの高周波素子３０３、２つの低周波素子３０４、および、３つの放射素子接続線路３０５を含み、Ｙ軸方向に延在するパターンは、第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯で動作するアンテナ素子である。例えば、第２の周波数帯は、２ＧＨｚ帯である。以下、第１の誘電体３０１において、Ｙ軸方向に延在するパターンを、便宜的に、低周波アンテナパターンと称することがある。
　低周波アンテナパターンのＹ軸方向の長さＬ２は、例えば、第２の周波数帯で共振する長さ、別言すると、低周波アンテナパターンが第２の周波数帯に共振周波数（便宜的に「第２の共振周波数」と称する）を有する長さに設定される。長さＬ２は、例えば、λe２／４×Ｎ（Ｎは、１以上の整数）である。λe２は、第２の共振周波数に対応し、誘電体の波長短縮が考慮された実効波長である。例えば、λe２は、真空中の第２の共振周波数の波長に、誘電体の比誘電率に基づいて定まる係数を乗じた波長である。なお、考慮する誘電体は、例えば、第１の誘電体３０１と第２の誘電体３０２の両方である。
　低周波給電部３０６は、例えば、２つの低周波素子３０４の一方の端部に設けられ、低周波素子３０４を含む低周波アンテナパターンを給電する。低周波給電部３０６は、例えば、図示しない低周波無線制御部に電気的に接続される。低周波無線制御部によって、低周波給電部３０６から低周波素子３０４への給電が制御される。
　低周波アンテナパターンと低周波給電部３０６とを含み、第２の周波数帯の電波を放射する構成を、便宜的に、「低周波放射部」と称することがある。
　２つの導体３０９は、それぞれ、第２の誘電体３０２の上面において２つの高周波素子３０３に対応する位置（例えば、高周波素子３０３よりもＺ軸の負の方向の位置）に矩形の導体パターンによって形成される。導体３０９は、例えば、矩形の各辺の長さが高周波素子３０３の各辺よりも長く、高周波素子３０３からＺ軸の負の方向に放射される電波を反射する反射板の機能を有する。
　なお、２つの導体３０９は、それぞれ、第１の誘電体３０１の下面において２つの高周波素子３０３に対応する位置（例えば、高周波素子３０３よりもＺ軸の負の方向の位置）に形成されてもよい。
　導体３０９のそれぞれに、スロット３０７が設けられる。導体３０９におけるスロット３０７の位置は、例示的に、導体３０９の中央又は中央近傍であってよい。スロット３０７は、導体３０９の一部がＹ軸方向に細長い矩形に切り抜かれた切り抜き部に相当する。切り抜き部は、「スリット」、「切り欠き」または「隙間」と称されてもよい。スロット３０７の幅方向はＸ軸方向であり、スロット３０７の長さ方向は、Ｙ軸方向である。スロット３０７のＹ軸方向の長さは、例えば、λe１／２以下である。
　２つの高周波給電線路３０８は、例えば、第２の誘電体３０２の下面において２つの高周波素子３０３に対応して設けられる。高周波給電線路３０８のそれぞれは、例えば、Ｘ軸方向に細長い矩形を有し、第２の誘電体３０２の、スロット３０７に対してＺ軸の負の方向に間隔を空けて、平面視においてスロット３０７と重なる位置に配置される。高周波給電線路３０８それぞれの一端に、高周波給電部３１０が設けられる。
　高周波給電部３１０は、例えば、高周波素子３０３との電磁界的な結合によって高周波素子３０３を給電する。例えば、高周波給電部３１０から給電された電力は、高周波給電線路３０８およびスロット３０７を介して、高周波素子３０３へ伝送される。高周波給電部３１０は、例えば、図示しない高周波無線制御部に電気的に接続される。高周波無線制御部によって、高周波素子３０３への給電が制御される。
　上述したように、本実施の形態では２つの高周波素子３０３それぞれに対して、導体３０９、高周波給電線路３０８および高周波給電部３１０が配置される。
　高周波素子３０３と、高周波給電線路３０８と、スロット３０７を有する導体３０９と、高周波給電部３１０と、を含み、第１の周波数帯の電波を放射する構成を、便宜的に、「高周波放射部」と称することがある。
　次に、スロット３０７と高周波給電線路３０８との位置関係、および、高周波素子３０３への給電について説明する。
　図２Ａは、第２の誘電体３０２におけるスロット３０７及び高周波給電線路３０８の周辺の拡大図である。図２Ｂは、図２Ａの線Ａにおける断面図である。なお、図２Ｂには、第２の誘電体３０２に設けられるスロット３０７と高周波給電線路３０８とに加えて、第１の誘電体３０１に設けられる高周波素子３０３が示される。
　スロット３０７が、高周波給電線路３０８を介した高周波給電部３１０からの給電によって励振されると、スロット３０７の幅方向であるＸ軸方向に電界が発生する。スロット３０７から放射される電磁界が高周波素子３０３に電磁界的に結合することによって、高周波素子３０３が励振する。この場合、高周波素子３０３の偏波方向は、スロット３０７の電界の方向と同様にＸ軸方向である。
　高周波給電部３１０からの給電によって、高周波給電線路３０８を介してスロット３０７が励振する。図２Ａにおいて、高周波給電線路３０８の端部に沿った線Ｂと、スロット３０７のＸ軸方向の略中央に沿った線Ａと、の間隔Ｌｆは、例えば、λe１／４に設定されてよい。
　間隔Ｌｆがλe１／４に設定されることによって、高周波給電線路３０８とスロット３０７とは、効率よく電磁界的に結合する。
　このような構成により、高周波給電部３１０からの給電によって、高周波給電線路３０８を介してスロット３０７が励振する。そして、スロット３０７と高周波素子３０３とが、電磁界的に結合することによって、高周波素子３０３から、例えば、Ｚ軸の正方向へ電波が放射される。
　ここで、スロット３０７は、第２の周波数帯に対してカットオフ特性を有する。例えば、スロット３０７のＹ軸方向の長さによってカットオフ周波数が規定される。例えば、第２の周波数帯に含まれる第２の共振周波数がカットオフ周波数に相当するようにスロット３０７のＹ軸方向の長さが規定される。あるいは、第１の周波数帯と第２の周波数帯の間の周波数がカットオフ周波数に相当するようにスロット３０７の長手方向の長さが規定されてもよい。第２の周波数帯に対してカットオフ特性を有するスロット３０７を設けることにより、第２の周波数帯の電力が、高周波給電線路３０８へ到達することを抑制できる。なお、第２の周波数帯に対してカットオフ特性を有するスロット３０７は、カットオフ周波数よりも低い周波数の電力の伝達を阻止又は阻害するため、第２の周波数帯より低い周波数帯に対してカットオフ特性を有する。
　スロット３０７が設けられることによって、例えば、低周波放射部の動作が、高周波放射部の動作に与える影響を抑制できる。そのため、例えば、実施の形態のマルチバンドアンテナ３００では、低周波数帯から高周波数帯への電力の伝達を遮断するための遮断回路が不要となる。したがって、マルチバンドアンテナ３００の構成を簡易化できる。
　スロット３０７は、導体３０９のＸ軸方向の長さの中心からＸ軸方向にずれた位置に設けられてもよい。また、スロット３０７は、導体３０９のＹ軸方向の長さの中心からＹ軸方向にずれた位置に設けられてもよい。
　次に、高周波素子３０３に対して放射素子接続線路３０５を接続する位置について説明する。
　図３は、高周波素子３０３の電界分布の一例を示す図である。図３には、高周波素子３０３と、高周波素子３０３の偏波方向（Ｘ軸方向）における電界分布のグラフが示される。
　電界分布の縦軸は、高周波素子３０３のＸ軸方向の位置を示し、電界分布の横軸は、高周波素子３０３のＸ軸方向の位置における電界値を示す。
　高周波素子３０３の偏波方向がＸ軸方向であり、高周波素子３０３の端部が開放端であるため、Ｘ軸方向において定在波が発生する。電界値は、高周波素子３０３の端部において最大値をとり、高周波素子３０３のＸ軸方向における中央部で最小値をとる。
　電界値が最小値をとる、高周波素子３０３のＸ軸方向における中央部に、放射素子接続線路３０５を接続する。この接続によって、高周波素子３０３から放射素子接続線路３０５に電流が流れることが阻止又は阻害される。したがって、高周波放射部と、低周波放射部との間のアイソレーション特性を向上できる。そのため、例えば、実施の形態のマルチバンドアンテナ３００では、高周波数帯から低周波数帯への電力の伝達を遮断する遮断回路が不要となる。したがって、マルチバンドアンテナ３００の構成を簡易化できる。
　また、例えば、２つの高周波素子３０３の間を接続する放射素子接続線路３０５が、２つの高周波素子３０３それぞれのＸ軸方向における中央部に接続することによって、高周波素子３０３の間に電流が流れることが阻止又は阻害される。したがって、２つの高周波放射部の間のアイソレーション特性を向上できる。
　以上説明したように、本実施の形態に係るマルチバンドアンテナ３００では、高周波素子３０３と、低周波素子３０４と、高周波素子３０３と低周波素子３０４の間および２つの高周波素子３０３の間を接続する放射素子接続線路３０５とが、第１の誘電体３０１の一方の面（例えば、上面）に設けられる。高周波素子３０３は、第１の周波数帯に共振周波数を有し、偏波方向（Ｘ軸方向）の直線偏波で動作する。放射素子接続線路３０５は、高周波素子３０３の、共振による放射電波の偏波方向に沿った方向の中央部に接続される。また、スロット３０７を有する導体３０９は、第１の誘電体３０１と第２の誘電体３０２とを含む多層基板の内部において、高周波素子３０３と向き合う位置に設けられる。
　この構成により、低周波放射部と高周波放射部との間のアイソレーション特性を向上できる。例えば、放射素子接続線路３０５が、高周波素子３０３の電界の小さい位置に接続されるため、高周波素子３０３から低周波素子３０４へ流れる電流を抑制でき、高周波放射部の動作が低周波放射部へ与える影響を抑制できる。また、スロット３０７が、第２の周波数帯の電力の伝達を抑制するため、低周波放射部の動作が高周波放射部へ与える影響を抑制できる。
　また、この構成では、遮断回路（例えば、スタブまたは帯域阻害フィルタ）を設けなくてよいため、簡易な構成で複数の周波数帯に対応することができる。
　また、２つの高周波放射部のそれぞれに含まれる高周波素子３０３の間を接続する放射素子接続線路３０５は、高周波素子３０３の電界の小さい位置に接続されるため、高周波素子３０３の間で流れる電流を抑制でき、一方の高周波放射部の動作が他方の高周波放射部へ与える影響を抑制できる。
　また、マルチバンドアンテナ３００では、高周波無線制御部が２つの高周波給電部３１０に給電する電力の値および／または位相の値を調整することによって、高周波素子３０３から放射される電波の指向性を制御できる。指向性の制御とは、電波の放射パターンにおけるピーク（メインローブ）の方向および／またはサイドローブのレベルを制御することを指す。マルチバンドアンテナ３００では、２つの高周波素子３０３がＸ－Ｙ平面においてＹ軸方向に配列されることによって、Ｙ－Ｚ面の指向性を制御できる。なお、指向性制御の方法、例えば、各高周波給電部３１０に給電する電力の値および／または位相の値を調整する方法は、アレイアンテナの指向性制御についての公知の方法であってもよい。
　なお、上述したマルチバンドアンテナ３００の例は、２つの高周波素子３０３と、２つの低周波素子３０４と、を有する例を示した。本開示は、これに限定されない。例えば、低周波素子３０４は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、高周波素子３０３は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。以下の変形例１では、４つの高周波素子３０３を有するマルチバンドアンテナを説明する。
　（変形例１）
　図４は、本実施の形態の第１の変形例に係るマルチバンドアンテナ６００の一例を示す平面図である。図４において、図１Ａ～図１Ｃに示した構成と同様の構成については、同一の符番を付し、適宜、説明を省略する。
　図４に示すマルチバンドアンテナ６００は、第１の誘電体３０１の上面に、４つの高周波素子３０３と、２つの低周波素子３０４と、折り曲げ部６０１が形成される。また、第１の誘電体３０１の上面には、高周波素子３０３の間、低周波素子３０４と高周波素子３０３の間、および、高周波素子３０３と折り曲げ部６０１の間をそれぞれ接続する放射素子接続線路３０５が形成される。
　４つの高周波素子３０３それぞれの背面側（Ｚ軸の負方向）には、スロット３０７を有する導体３０９、高周波給電線路３０８および高周波給電部３１０が設けられる。
　図４に示すマルチバンドアンテナ６００では、高周波放射部６０２が、Ｘ軸方向とＹ軸方向に２つずつ配列される。この場合、第１の誘電体３０１の上面には、２つの高周波素子３０３を組にした、２組の高周波素子３０３が、並列に配列される。
　折り曲げ部６０１は、Ｘ軸方向に延びる部分と、Ｙ軸方向に延びる部分を有する。折り曲げ部６０１は、例えば、最もＹ軸負方向においてＸ軸方向に整列する２つの高周波素子３０３を、放射素子接続線路３０５を介して接続するように設けられる。なお、折り曲げ部６０１は、「低周波素子」の１つと称されてもよい。
　マルチバンドアンテナ６００では、低周波素子３０４と、放射素子接続線路３０５と、高周波素子３０３と、折り曲げ部６０１と、が接続されたパターン（マルチバンドアンテナ６００における低周波アンテナパターン）に沿ったラインの長さをλe２／４×Ｎ（Ｎは、１以上の整数）に設定する。この設定により、低周波アンテナパターンは、第２の周波数帯で動作する。
　この構成により、図４に示すマルチバンドアンテナ６００は、図１Ａ～図１Ｃに示したマルチバンドアンテナ３００と同様に、低周波放射部と高周波放射部との間のアイソレーション特性を向上できる。
　また、４つの高周波放射部６０２のそれぞれに含まれる高周波素子３０３の間を接続する放射素子接続線路３０５は、高周波素子３０３の電界の小さい位置に接続される。そのため、高周波素子３０３の間で流れる電流を抑制でき、１つの高周波放射部の動作が他の高周波放射部へ与える影響を抑制できる。
　また、図４に示すマルチバンドアンテナ６００では、高周波放射部６０２が、Ｘ軸方向とＹ軸方向に２つずつ配列される。そのため、マルチバンドアンテナ６００では、高周波無線制御部が４つの高周波給電部３１０に給電する電力の値及び／又は位相の値を調整することによって、高周波素子３０３から放射される電波のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の指向性を制御できる。
　なお、上述したマルチバンドアンテナ３００およびマルチバンドアンテナ６００の例は、高周波帯（第１の周波数帯）および低周波帯（第２の周波数帯）の２つの周波数帯に対応するマルチバンドアンテナの例を示した。以下の変形例２では、３つの周波数帯に対応するマルチバンドアンテナを説明する。
　（変形例２）
　図５は、本実施の形態の第２の変形例に係るマルチバンドアンテナ７００の一例を示す平面図である。なお、図５において、図１Ａ～図１Ｃおよび図４と同様の構成については同一の符番を付し、適宜、説明を省略する。
　マルチバンドアンテナ７００は、３つの周波数帯で動作する。以下では、３つの周波数帯は、周波数が高い方から順に、第１の周波数帯、第２の周波数帯および第３の周波数帯と称されてもよい。例えば、第１の周波数帯および第２の周波数帯は、それぞれ、マルチバンドアンテナ３００の例と同様に、２８ＧＨｚ帯および２ＧＨｚ帯である。また、第３の周波数帯は、例えば、８００ＭＨｚ帯である。
　図５に示すマルチバンドアンテナ７００は、アンテナ部３００ａ、放射素子７０１、給電部７０２およびグランドパターン７０３を有する。
　放射素子７０１およびグランドパターン７０３は、第１の誘電体３０１の上面に、導体パターンによって形成される。給電部７０２は、例えば、放射素子７０１の一方の端部に設けられる。
　アンテナ部３００ａは、低周波給電部３０６が設けられない点、および、１つの低周波素子３０４の端部がグランドパターン７０３に接続される点を除いて、マルチバンドアンテナ３００と同様である。アンテナ部３００ａは、第１の周波数帯で動作する高周波放射部６０２と、第２の周波数帯で動作する低周波放射部を有する。
　低周波放射部は、低周波素子３０４、および、放射素子接続線路３０５を含み、Ｙ軸方向に延在する低周波アンテナパターンを有する。そして、マルチバンドアンテナ７００では、給電部７０２が、アンテナ部３００ａの低周波アンテナパターンに対して、第２の周波数帯の給電を行う。
　放射素子７０１は、第３の周波数帯で動作する、別言すると、第３の周波数帯に共振周波数（便宜的に「第３の共振周波数」と称する）を有するアンテナ素子である。例えば、放射素子７０１の全長Ｌ３は、λe３／４×Ｎ（Ｎは、１以上の整数）である。λe３は、第３の共振周波数に対応し、誘電体の波長短縮が考慮された実効波長である。例えば、λe３は、真空中の第３の共振周波数の波長に、誘電体の比誘電率に基づいて定まる係数を乗じた波長である。なお、考慮する誘電体は、例えば、第１の誘電体３０１と第２の誘電体３０２（図１Ａおよび図１Ｂ参照）の両方である。
　給電部７０２は、上述したように、アンテナ部３００ａの低周波アンテナパターンに対して、第２の周波数帯の給電を行う。また、給電部７０２は、放射素子７０１に対して、第３の周波数帯の給電を行う。給電部７０２は、図示しない無線制御部に電気的に接続する。無線制御部によって、２つの周波数帯の給電が制御される。
　グランドパターン７０３は、給電部７０２から給電される第２の周波数帯の電力を低周波アンテナパターンへ伝達する。また、グランドパターン７０３の一部は、アンテナ部３００ａにおいて、低周波放射部が動作する場合、地線の機能を果たす。
　この構成により、図５に示すマルチバンドアンテナ７００は、第１の周波数帯、第２の周波数帯および第３の周波数帯の３つの周波数帯に対応できる。
　また、図５に示すマルチバンドアンテナ７００は、図１Ａ～図１Ｃに示したマルチバンドアンテナ３００と同様に、低周波放射部と高周波放射部６０２との間のアイソレーション特性、および、２つの高周波放射部６０２の間のアイソレーション特性を向上できる。
　また、図１Ａ～図１Ｃに示したマルチバンドアンテナ３００と同様に、高周波素子３０３のＸ軸方向における中央部に、放射素子接続線路３０５を接続することによって、高周波素子３０３から放射素子接続線路３０５に電流が流れることが阻止又は阻害される。したがって、高周波素子３０３から給電部７０２に電流が流れることが阻止又は妨害され、アイソレーション特性を向上できる。
　また、スロット３０７が、第２の周波数帯と第３の周波数帯に対してカットオフ特性を有するため、第３の周波数帯のアンテナの動作を行う放射素子７０１と、高周波放射部６０２との間のアイソレーション特性を向上できる。
　また、放射素子７０１の長さＬ３と、低周波アンテナパターンの長さＬ２が、それぞれ、対応する共振周波数に基づいて規定されている。そのため、給電部７０２が２つの周波数帯それぞれの給電を行った場合、放射素子７０１と低周波アンテナパターンの一方が他方に影響を与えない。例えば、給電部７０２が第２の周波数帯の給電を行った場合、放射素子７０１が励振しない。また、給電部７０２が第３の周波数帯の給電を行った場合、低周波アンテナパターンが励振しない。
　なお、上述した第１から第３の周波数帯の数値は、あくまで例示であり、本開示はこれに限定されない。
　なお、上記実施の形態の説明に用いた「・・・部」という表記は、「・・・回路（circuitry）」、「・・・デバイス」、「・・・ユニット」、又は、「・・・モジュール」といった他の表記に置換されてもよい。
　本開示はソフトウェア、ハードウェア、又は、ハードウェアと連携したソフトウェアで実現することが可能である。
　上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、部分的に又は全体的に、集積回路であるＬＳＩとして実現され、上記実施の形態で説明した各プロセスは、部分的に又は全体的に、一つのＬＳＩ又はＬＳＩの組み合わせによって制御されてもよい。ＬＳＩは個々のチップから構成されてもよいし、機能ブロックの一部または全てを含むように一つのチップから構成されてもよい。ＬＳＩはデータの入力と出力を備えてもよい。ＬＳＩは、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
　集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路、汎用プロセッサ又は専用プロセッサで実現してもよい。また、ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。本開示は、デジタル処理又はアナログ処理として実現されてもよい。
　さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
　本開示は、通信機能を持つあらゆる種類の装置、デバイス、システム（通信装置と総称）において実施可能である。通信装置の、非限定的な例としては、電話機（携帯電話、スマートフォン等）、タブレット、パーソナル・コンピューター（ＰＣ）（ラップトップ、デスクトップ、ノートブック等）、カメラ（デジタル・スチル／ビデオ・カメラ等）、デジタル・プレーヤー（デジタル・オーディオ／ビデオ・プレーヤー等）、着用可能なデバイス（ウェアラブル・カメラ、スマートウオッチ、トラッキングデバイス等）、ゲーム・コンソール、デジタル・ブック・リーダー、テレヘルス・テレメディシン（遠隔ヘルスケア・メディシン処方）デバイス、通信機能付きの乗り物又は移動輸送機関（自動車、飛行機、船等）、及び上述の各種装置の組み合わせがあげられる。
　通信装置は、持ち運び可能又は移動可能なものに限定されず、持ち運びできない又は固定されている、あらゆる種類の装置、デバイス、システム、例えば、スマート・ホーム・デバイス（家電機器、照明機器、スマートメーター又は計測機器、コントロール・パネル等）、自動販売機、その他ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）ネットワーク上に存在し得るあらゆる「モノ（Things）」をも含む。
　通信には、セルラーシステム、無線ＬＡＮシステム、通信衛星システム等によるデータ通信に加え、これらの組み合わせによるデータ通信も含まれる。
　また、通信装置には、本開示に記載される通信機能を実行する通信デバイスに接続又は連結される、コントローラやセンサー等のデバイスも含まれる。例えば、通信装置の通信機能を実行する通信デバイスが使用する制御信号やデータ信号を生成するような、コントローラやセンサーが含まれる。
　また、通信装置には、上記の非限定的な各種装置と通信を行う、あるいはこれら各種装置を制御する、インフラストラクチャ設備、例えば、基地局、アクセスポイント、その他あらゆる装置、デバイス、システムが含まれる。
　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、開示の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　本開示の一実施例におけるアンテナ装置は、基板の一方の面に設けられた、第１の周波数帯に共振周波数を有する少なくとも１つの第１放射素子と、前記基板の一方の面に設けられた少なくとも１つの第２放射素子と、前記基板の一方の面において前記第１放射素子と前記第２放射素子とを接続する接続線路と、前記基板の内部において前記第１放射素子と向き合う位置に設けられ、スロットを有する導体と、前記スロットを介して前記第１放射素子に給電する給電線路と、を備え、前記接続線路は、前記第１放射素子の、共振による放射電波の偏波方向に沿った方向の中央部に接続され、前記第１放射素子、前記接続線路、及び、前記第２放射素子によって形成される線路長が、前記第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯に共振周波数を有する長さに設定されている。
　本開示の一実施例のアンテナ装置は、複数の前記第１放射素子を備え、前記接続線路は、前記複数の第１放射素子それぞれの中央部の間を接続する。
　本開示の一実施例のアンテナ装置において、前記複数の第１放射素子は、前記給電線路から、位相および電力の値のうち少なくとも一方を制御された給電が行われる。
　本開示の一実施例のアンテナ装置において、前記複数の第１放射素子は、前記偏波方向と前記偏波方向に垂直な方向とに配置され、前記第２放射素子は、前記偏波方向に沿って延びる部分と、前記偏波方向に垂直な方向に沿って延びる部分とを含む。
　本開示の一実施例のアンテナ装置において、前記基板の一方の面に設けられ、前記第２の周波数帯よりも低い第３の周波数帯に共振周波数を有する第３放射素子と、前記基板の一方の面において前記第２放射素子と接続され、前記第３放射素子と電磁界的に結合するグランドパターンと、前記第３放射素子に設けられ、前記第２放射素子に前記第２の周波数帯の電力を給電し、かつ、前記第３放射素子に前記第３の周波数帯の電力を給電する給電部と、を備える。
　本開示の一実施例のアンテナ装置において、前記第１放射素子と前記導体との間、および、前記導体と前記給電線路との間に、絶縁層が設けられる。
　本開示の一実施例のアンテナ装置において、前記導体は、前記第１放射素子よりも大きいサイズを有する。
　２０１８年４月１２日出願の特願２０１８－０７６９０９の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本開示の一実施例は、小型の無線通信装置に用いるのに好適である。
　３００、６００、７００　マルチバンドアンテナ
　３００ａ　アンテナ部
　３０１　第１の誘電体
　３０２　第２の誘電体
　３０３　高周波素子
　３０４　低周波素子
　３０５　放射素子接続線路
　３０６　低周波給電部
　３０７　スロット
　３０８　高周波給電線路
　３０９　導体
　３１０　高周波給電部
　６０１　折り曲げ部
　６０２　高周波放射部
　７０１　放射素子
　７０２　給電部
　７０３　グランドパターン

Claims (7)

  1. 　基板の一方の面に設けられた、第１の周波数帯に共振周波数を有する少なくとも１つの第１放射素子と、
    　前記基板の一方の面に設けられた少なくとも１つの第２放射素子と、
    　前記基板の一方の面において前記第１放射素子と前記第２放射素子とを接続する接続線路と、
    　前記基板の内部において前記第１放射素子と向き合う位置に設けられ、スロットを有する導体と、
    　前記スロットを介して前記第１放射素子に給電する給電線路と、を備え、
    　前記接続線路は、前記第１放射素子の、共振による放射電波の偏波方向に沿った方向の中央部に接続され、
    　前記第１放射素子、前記接続線路、及び、前記第２放射素子によって形成される線路長が、前記第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯に共振周波数を有する長さに設定されている、
    　アンテナ装置。
  2. 　複数の前記第１放射素子を備え、
    　前記接続線路は、前記複数の第１放射素子それぞれの中央部の間を接続する、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記複数の第１放射素子は、前記給電線路から、位相および電力の値のうち少なくとも一方を制御された給電が行われる、
    　請求項２に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記複数の第１放射素子は、前記偏波方向と前記偏波方向に垂直な方向とに配置され、
    　前記第２放射素子は、前記偏波方向に沿って延びる部分と、前記偏波方向に垂直な方向に沿って延びる部分とを含む、
    　請求項２に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記基板の一方の面に設けられ、前記第２の周波数帯よりも低い第３の周波数帯に共振周波数を有する第３放射素子と、
    　前記基板の一方の面において前記第２放射素子と接続され、前記第３放射素子と電磁界的に結合するグランドパターンと、
    　前記第３放射素子に設けられ、前記第２放射素子に前記第２の周波数帯の電力を給電し、かつ、前記第３放射素子に前記第３の周波数帯の電力を給電する給電部と、を備える、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記第１放射素子と前記導体との間、および、前記導体と前記給電線路との間に、絶縁層が設けられる、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  7. 　前記導体は、前記第１放射素子よりも大きいサイズを有する、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
     
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