WO2021060167A1 - アンテナ装置 - Google Patents

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WO2021060167A1
WO2021060167A1 PCT/JP2020/035370 JP2020035370W WO2021060167A1 WO 2021060167 A1 WO2021060167 A1 WO 2021060167A1 JP 2020035370 W JP2020035370 W JP 2020035370W WO 2021060167 A1 WO2021060167 A1 WO 2021060167A1
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frequency band
antenna device
antenna
signal
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上島　博幸
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H01Q9/40—Element having extended radiating surface

Definitions

  • This disclosure relates to an antenna device.
  • Patent Document 1 multi-band antenna devices that transmit and / or receive signals in a plurality of frequency bands have been studied (for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
  • the non-limiting examples of the present disclosure contribute to the provision of an antenna device having a simple configuration that operates in multiple bands.
  • the antenna device is provided on the first layer of the multilayer substrate, and has a first antenna element in the first frequency band and a second layer different from the first layer in the multilayer substrate.
  • the line, the second feeding line extending from the second antenna element toward the ground substrate, the second antenna element and the ground substrate are connected, and the signal in the first frequency band is passed. It also includes a filter that blocks signals in the second frequency band.
  • an antenna device having a simple configuration that operates in multiple bands.
  • a perspective view showing an example of the configuration of the antenna device according to the first embodiment A side view showing an example of the configuration of the antenna device according to the first embodiment.
  • Patent Document 1 has a patch antenna element for 2.4 GHz and a patch antenna element for 5.2 GHz, and the patch antenna element for 2.4 GHz is used as a base plate for the patch antenna element for 5.2 GHz.
  • the multi-frequency shared antenna to be used is described.
  • the feeder that feeds the patch antenna element for 5.2 GHz has a coaxial cable structure, and the electric field of the patch antenna element for 2.4 GHz becomes zero. Pass through.
  • Patent Document 2 includes a Global Positioning System (GPS) antenna element and a monopole antenna for transmitting and receiving communication band signals of a cellular telephone band, and a disk included in the monopole antenna is a base plate of the GPS antenna element.
  • GPS Global Positioning System
  • power is supplied to each antenna by a feeding line having a coaxial line structure.
  • the non-limiting examples of the present disclosure contribute to the provision of an antenna device having a simple configuration that operates in multiple bands.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an example of the configuration of the antenna device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a side view showing an example of the configuration of the antenna device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1C is a diagram showing an example of a smartphone equipped with the antenna device 100 according to the first embodiment. The X-axis, the Y-axis, and the Z-axis are shown in FIGS. 1A to 1C, respectively. Further, in FIG. 1C, the housing C of the smartphone is shown by using a broken line.
  • the antenna device 100 includes a patch antenna element 102, a monopole antenna element 103, a wireless circuit board GND (Ground) 104, a high frequency band feeder line 105, a low frequency band feeder line 107, and a hairpin filter 109 (109-). It has 1 and 109-2).
  • the multilayer dielectric substrate (which may be referred to as “dielectric substrate” or “multilayer substrate”) 101 is composed of a plurality of layers of dielectric along the XY plane.
  • the patch antenna element 102 is provided on, for example, the surface layer of the multilayer dielectric substrate 101 along the XY plane.
  • the patch antenna element 102 transmits and / or receives a signal in a high frequency band (for example, 28 GHz band).
  • a high frequency band for example, 28 GHz band.
  • the transmission and / or reception of a signal in a certain frequency band by the antenna (element) means that the antenna (element) operates in a certain frequency band.
  • the patch antenna element 102 has a rectangular shape, and one side of the rectangle has a length of about half a wavelength corresponding to an operating frequency (for example, 28 GHz).
  • the monopole antenna element 103 is provided on a layer (inner layer) different from the surface layer of the multilayer dielectric substrate 101 along the XY plane.
  • the monopole antenna element 103 operates in a low frequency band (for example, 2.4 GHz band).
  • the monopole antenna element 103 has a length of a quarter wavelength (length in the Y-axis direction) corresponding to an operating frequency (for example, 2.4 GHz) and an operating frequency of the patch antenna element 102 (for example, 28 GHz).
  • the patch antenna element 102 is provided at a position overlapping the monopole antenna element 103 in a plan view viewed from the positive direction of the Z axis.
  • the patch antenna element 102 may be provided at a position overlapping at least a part of the monopole antenna element 103 in a plan view viewed from the positive direction of the Z axis.
  • the wireless circuit board GND (which may be referred to as a "ground board") 104 is a GND of a substrate provided with a wireless circuit that supplies power in a high frequency band and a low frequency band.
  • the high frequency band feeder line 105 extends from the patch antenna element 102 to the wireless circuit board GND 104. One end of the high frequency band feeder 105 is connected to the patch antenna element 102. A high frequency band feeder 106 is provided at the other end of the high frequency band feeder 105.
  • the high frequency band feeder 105 has a first feeder provided on the same surface as the patch antenna element 102 and a second feeder provided on the same surface as the hairpin filter 109.
  • the high frequency band power feeding unit 106 is supplied with power in the high frequency band from the wireless circuit.
  • the low frequency band feeder line 107 extends from the monopole antenna element 103 toward the wireless circuit board GND 104. One end of the low frequency band feeder 107 is connected to the monopole antenna element 103. A low frequency band feeder 108 is provided at the other end of the low frequency feeder line 107.
  • the low frequency band power feeding unit 108 is supplied with power in the low frequency band from the wireless circuit.
  • Hairpin filters 109-1 and 109-2 have low impedance characteristics in the high frequency band and allow signals in the high frequency band to pass through.
  • the hairpin filters 109-1 and 109-2 have high impedance characteristics in the low frequency band and block signals in the low frequency band.
  • One end of the hairpin filter 109-1 is connected to the monopole antenna element 103, and the other end is connected to the wireless circuit board GND 104.
  • One end of the hairpin filter 109-2 is connected to the monopole antenna element 103, and the other end is connected to the wireless circuit board GND 104.
  • the second feeding line of the high frequency band feeding line 105, the low frequency band feeding line 107, and the hairpin filters 109-1 and 109-2 may be provided on the same surface of the multilayer dielectric substrate 101.
  • the second feeding line of the high frequency band feeding line 105, the low frequency band feeding line 107, and the hairpin filters 109-1 and 109-2 are provided on the YY plane of the multilayer dielectric substrate 101.
  • the surface of the multilayer dielectric substrate 101 on which the second feeder line 105 of the high frequency band feeder, the low frequency band feeder 107, and the hairpin filters 109-1 and 109-2 are provided (for example, Y- The Z plane) and the surface on which the patch antenna element 102 is provided and the surface on which the monopole antenna element 103 is provided (for example, the XY plane) may be orthogonal to each other.
  • the hairpin filter 109-1 and the hairpin filter 109-2 are provided at positions sandwiching the second feeder line of the high frequency band feeder 105.
  • the hairpin filter 109-1 and the hairpin filter 109-2 are provided along (at least in parallel with) at least a part of the second feeder line of the high frequency band feeder 105.
  • the hairpin filter 109-1 and the hairpin filter 109-2 may be provided in the vicinity of the second feeder line of the high frequency band feeder 105.
  • the distance between the hairpin filter 109-1 (or the hairpin filter 109-2) and the second power supply line of the high frequency band feeder 105 is set between the second feeder line of the high frequency band feeder 105 and the low frequency band feeder. It may be less than half the distance from 107.
  • the earpiece (receiver) 110 of the smartphone equipped with the antenna device 100 outputs the voice of the other party in the voice call.
  • the receiving unit 110 is arranged at the upper end portion (positive direction of the Z axis in FIG. 1C) in the front view of the smartphone.
  • the antenna device 100 is arranged in the vicinity of the receiving unit 110.
  • the operation example described below is an operation example when the antenna device 100 transmits a signal.
  • the operation example when the antenna device 100 receives the signal may be the same as the operation example when the signal described below is transmitted, except that the antenna element receives the signal.
  • a 2.4 GHz band signal is emitted from the monopole antenna element 103.
  • the hairpin filters 109-1 and 109-2 have a high impedance characteristic in the 2.4 GHz band and block the signal in the 2.4 GHz band. Therefore, the radiation of the signal from the monopole antenna element 103 is not required. Has no effect (or can minimize the effect). Further, in this case, since the patch antenna element 102 has a size sufficiently small with respect to the signal in the 2.4 GHz band, it does not affect (or affects) the radiation of the signal from the monopole antenna element 103. Can be minimized).
  • a wireless circuit connected to the high frequency band feeding unit 106 and performing signal processing in the 28 GHz band supplies power to the high frequency band power feeding unit 106, a signal in the 28 GHz band is radiated from the patch antenna element 102.
  • the hairpin filters 109-1 and 109-2 have a low impedance characteristic in the 28 GHz band, and since the signal in the 28 GHz band passes through, the wireless circuit board GND 104 and the monopole antenna element 103 are connected.
  • the wireless circuit board GND 104 and the monopole antenna element 103 are connected, the monopole antenna element 103 plays the role of the main plate of the patch antenna element 102, and the main radiation direction of the patch antenna element 102 is the positive direction of the Z axis. It becomes.
  • the hairpin filters 109-1 and 109-2 are provided at positions sandwiching the high frequency band feeder line 105.
  • power can be supplied to the patch antenna element 102 by the planar structure without using a coaxial cable, so that a simple configuration can be realized.
  • the patch antenna element 102 can be fed by a high frequency band feeder 105 and a hairpin filter 109 provided on a YY plane different from the XY plane on which the patch antenna element 102 is provided.
  • the high frequency band element for example, the patch antenna element 102
  • the low frequency band element for example, the monopole antenna element 103
  • a multi-band antenna device can be realized with a laminated dielectric chip antenna.
  • the wireless circuit board GND104 is arranged along the YY plane surface of the housing C of the smartphone as shown in FIG. 1C.
  • the wireless circuit board GND 104 by arranging the wireless circuit board GND 104 in the YY plane, the surface on which the patch antenna element 102 and the monopole antenna element 103 are provided is orthogonal to the wireless circuit board GND 104. Due to this arrangement, as shown in FIG. 1C, the Z direction, which is the radial direction of the patch antenna element 102, is a direction that avoids the positions of the hands and head of the user who holds the smartphone and makes a call.
  • the patch antenna element It is possible to suppress the influence that the signal emitted by the 102 (the signal received) is shielded by the user's hand and head. Further, the influence of the signal radiated by the patch antenna element 102 on the human body can be suppressed.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of the configuration of the antenna device 200 according to the second embodiment.
  • the same reference numerals may be given to the same configurations as the antenna devices 100 shown in FIGS. 1A to 1C, and the description thereof may be omitted.
  • the antenna device 200 adopts a configuration in which one of the two hairpin filters 109-1 and 109-2 (for example, the hairpin filter 109-2) in the antenna device 100 is omitted.
  • the hairpin filter 109 illustrated in the first embodiment does not have to be arranged along both sides of the high frequency band feeder 105 in the second embodiment, and is one side of the high frequency band feeder 105. It may be arranged along.
  • the operation of the antenna device 200 is the same as the operation of the antenna device 100 described in the first embodiment. However, since the antenna device 200 has a configuration in which the hairpin filter 109-2 is omitted from the antenna device 100, the degree to which the high frequency band feeder line 105 contributes to radiation is higher than that of the antenna device 100.
  • the hairpin filter 109 (for example, the hairpin filter 109-1) is provided along the high frequency band feeder line 105 as in the first embodiment.
  • the hairpin filter 109 is provided along the high frequency band feeder line 105 as in the first embodiment.
  • power can be supplied to the patch antenna element 102 by the planar structure without using a coaxial cable, so that a simple configuration can be realized.
  • restrictions on the arrangement position of the high frequency band element with respect to the low frequency band element are relaxed, so that a simple configuration can be realized.
  • a multi-band antenna device can be realized by a laminated dielectric chip antenna.
  • the Z direction which is the radiation direction of the patch antenna element 102
  • the Z direction is a direction that avoids the positions of the hands and head of the user who holds the smartphone and makes a conversation. Therefore, it is possible to suppress the influence that the signal (received signal) emitted by the patch antenna element 102 is shielded by the user's hand and head. Further, the influence of the signal radiated by the patch antenna element 102 on the human body can be suppressed.
  • FIG. 3 is a perspective view showing an example of the configuration of the antenna device 300 according to the third embodiment.
  • the same reference numerals may be given to the same configurations as the antenna devices 100 shown in FIGS. 1A to 1C, and the description thereof may be omitted.
  • the patch antenna element 102 and the monopole element 103 are provided along the XY plane, whereas in the antenna device 300 shown in FIG. 3, the patch antenna element 102 And the monopole element 103 is provided along the ZZ plane.
  • the surface on which the patch antenna element 102 and the monopole element 103 are provided is a surface orthogonal to the wireless circuit board GND104, whereas in the antenna device 300, the surface is orthogonal to the wireless circuit board GND104.
  • the surface on which the patch antenna element 102 and the monopole element 103 are provided is a surface parallel to the wireless circuit board GND104.
  • the operation of the antenna device 300 is the same as the operation of the antenna device 100 described in the first embodiment.
  • the main radiation direction of the patch antenna element 102 is the positive direction of the Z axis
  • the main radiation direction of the patch antenna element 102 is the positive direction of the X axis.
  • the hairpin filter 109 is provided along the high frequency band feeder line 105 as in the first and second embodiments.
  • power can be supplied to the patch antenna element 102 by the planar structure without using a coaxial cable, so that a simple configuration can be realized.
  • restrictions on the arrangement position of the high frequency band element with respect to the low frequency band element are relaxed, so that a simple configuration can be realized.
  • a multi-band antenna device can be realized by a laminated dielectric chip antenna.
  • the positive direction of the X-axis which is the radiation direction of the patch antenna element 102, is a direction of avoiding the position of the hand of the user who holds the smartphone and makes a conversation. Therefore, the patch antenna element 102 It is possible to suppress the influence that the signal radiated (the signal received) is shielded by the user's hand.
  • FIG. 4 is a perspective view showing an example of the configuration of the antenna device 400 according to the fourth embodiment.
  • the same reference numerals may be given to the same configurations as the antenna devices 100 shown in FIGS. 1A to 1C, and the description thereof may be omitted.
  • the antenna device 100 shown in the first embodiment has one patch antenna element 102, a high frequency band feeder 105 connected to the patch antenna 102, and a hairpin provided along at least a part of the high frequency band feeder 105. It has a filter 109-1 and a hairpin filter 109-2.
  • the antenna device 400 according to the fourth embodiment includes a high frequency band feeder 105 and a hairpin filter 109 for each of the four patch antenna elements 102 (102-1 to 102-4) and the four patch antenna elements 102. Have a set of.
  • the four patch antenna elements 102 are arranged at a pitch of approximately half the wavelength of the free space wavelength corresponding to the 28 GHz band.
  • the four patch antenna elements 102 have an array arrangement corresponding to the 28 GHz band.
  • the operating frequency band of the monopole antenna element 103 was, for example, the 2.4 GHz band.
  • the frequency band of the monopole antenna element 103 in the antenna device 400 is set to, for example, a frequency band (GPS band (for example, 1.575 GHz band)) used by GPS (Global Positioning System). Therefore, the size of the monopole antenna element 103 of the antenna device 400 is larger than the size of the monopole antenna element 103 of the antenna device 100.
  • GPS band for example, 1.575 GHz band
  • the hairpin filter 109 of the antenna device 400 has a low impedance characteristic in the 28 GHz band, and passes a signal in the 28 GHz band.
  • the hairpin filter 109 of the antenna device 400 has a high impedance characteristic in the GPS band and blocks signals in the GPS band.
  • the operation example described below is an operation example when the antenna device 400 transmits a signal.
  • a signal in the 1.575 GHz band is emitted from the monopole antenna element 103.
  • the hairpin filter 109 has a high impedance characteristic in the 1.575 GHz band and blocks the signal in the 1.575 GHz band, it does not affect the radiation of the signal from the monopole antenna element 103 (or). , The impact can be minimized).
  • the patch antenna element 102 has a size sufficiently small with respect to the signal in the 1.575 GHz band, it does not affect (or affects) the radiation of the signal from the monopole antenna element 103. Can be minimized).
  • a signal in the 28 GHz band is radiated from the patch antenna element 102.
  • the hairpin filters 109-1 and 109-2 have a low impedance characteristic in the 28 GHz band, and since the signal in the 28 GHz band passes through, the wireless circuit board GND 104 and the monopole antenna element 103 are connected.
  • the wireless circuit board GND 104 and the monopole antenna element 103 are connected, the monopole antenna element 103 plays the role of the main plate of the four patch antenna elements 102. Then, by adjusting the amplitude and / or phase of the signal fed to the four patch antenna elements 102, the main radiation direction of the signal radiated from the four patch antenna elements 102 is controlled in the YY plane.
  • the hairpin filter 109 is provided along the high frequency band feeder line 105 as in the first embodiment.
  • power can be supplied to the patch antenna element 102 by the planar structure without using a coaxial cable, so that a simple configuration can be realized.
  • restrictions on the arrangement position of the high frequency band element with respect to the low frequency band element are relaxed, so that a simple configuration can be realized.
  • a multi-band antenna device can be realized by a laminated dielectric chip antenna.
  • the signal radiated (received signal) by the patch antenna element 102 is shielded by the hands and head of the user who holds the smartphone and makes a call. It is possible to suppress the influence of storage. Further, the influence of the signal radiated by the patch antenna element 102 on the human body can be suppressed.
  • the directivity can be controlled in a high frequency band (for example, 28 GHz band) by arranging a plurality of patch antenna elements 102 in an array.
  • a high frequency band for example, 28 GHz band
  • Embodiments 1 to 4 have been described as examples of the techniques disclosed in this application. However, the technique in the present disclosure is not limited to this, and can be applied to embodiments in which changes, replacements, additions, omissions, etc. are made. Further, it is also possible to combine the constituent elements described in the above-described first to fourth embodiments to form a new embodiment.
  • the patch antenna element 102 formed on the multilayer dielectric substrate 101 as an example of the high frequency band element, and the monopole antenna element 103 formed on the multilayer dielectric substrate 101 as an example of the low frequency band element will be described.
  • the antenna element an element that transmits and receives electromagnetic waves at a desired frequency may be used. Therefore, the antenna element is not limited to the one composed of the multilayer dielectric substrate, and is not limited to the type of the antenna. However, it can be easily and inexpensively realized by using a patch antenna and a monopole antenna composed of a multilayer dielectric substrate.
  • the hairpin filter 109 formed on the multilayer dielectric substrate 101 has been described as an example of the filter, but the filter has a characteristic of passing through a high frequency band and blocking a low frequency band. Just do it. Therefore, the filter is not limited to the hairpin filter, and other high-pass filters and band-pass filters may be applied.
  • the surface on which the patch antenna element 102 is provided and the surface on which the monopole antenna element 103 is provided are the second feeder line of the high frequency band feeder 105, the low frequency band feeder 107, and the hairpin.
  • An example is shown which is orthogonal to the plane on which the filters 109-1 and 109-2 are provided, but the present disclosure is not limited thereto.
  • the surface on which the patch antenna element 102 is provided and the surface on which the monopole antenna element 103 is provided are the second feeder line of the high frequency band feeder 105, the low frequency band feeder 107, and the hairpin filters 109-1 and 109-2.
  • the surface on which the is provided may be at an angle different from the right angle.
  • the numerical values of the high frequency band and the low frequency band shown in the first to fourth embodiments are examples, and the present disclosure is not limited to this.
  • the case where the number of patch antenna elements 102 is 1 is described, and in the fourth embodiment, the case where the number of patch antenna elements 102 is 4 is described.
  • the number of 102 is not limited to 1 or 4.
  • the example in which the four patch antenna elements 102 are arranged in an array is shown, but the patch antenna elements 102 of 2, 3, or 5 or more may be arranged in an array.
  • the present disclosure may be applied to the antenna device operating in three or more frequency bands.
  • the monopole antenna element 103 of the antenna device 400 shown in FIG. 4 may be replaced with two monopole antenna elements operating in different low frequency bands (for example, 2.4 GHz band and 1.575 GHz band). ..
  • the hairpin filter that connects each of the monopole antenna elements and the wireless circuit board GND may block the frequency band in which the connected monopole antenna elements operate.
  • Each functional block used in the description of the above embodiment is partially or wholly realized as an LSI which is an integrated circuit, and each process described in the above embodiment is partially or wholly. 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 functional blocks.
  • the LSI may include data input and output.
  • LSIs may be referred to as ICs, system LSIs, super LSIs, and ultra LSIs depending on the degree of integration.
  • the method of making an integrated circuit is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit, a general-purpose processor, or a dedicated processor. Further, an FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after the LSI is manufactured, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and settings of the circuit cells inside the LSI may be used.
  • the present disclosure may be realized as digital processing or analog processing. Furthermore, if an integrated circuit technology that replaces an LSI appears due to advances in semiconductor technology or another technology derived from it, it is naturally possible to integrate functional blocks using that technology. There is a possibility of applying biotechnology.
  • Non-limiting examples of communication devices include telephones (mobile phones, smartphones, etc.), tablets, personal computers (PCs) (laptops, desktops, notebooks, etc.), cameras (digital stills / 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 telemedicines (remote health) Care / medicine prescription) devices, vehicles with communication functions or mobile transportation (automobiles, airplanes, ships, etc.), and combinations of the various devices described above can be mentioned.
  • communication devices include telephones (mobile phones, smartphones, etc.), tablets, personal computers (PCs) (laptops, desktops, notebooks, etc.), cameras (digital stills / 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 telemedicines (remote health
  • Communication devices are not limited to those that are portable or mobile, but are not portable or fixed, any type of device, device, system, such as a smart home device (home appliances, lighting equipment, smart meters or Includes measuring instruments, control panels, etc.), vending machines, and any other "Things” that can exist on the IoT (Internet of Things) network.
  • a smart home device home appliances, lighting equipment, smart meters or Includes measuring instruments, control panels, etc.
  • vending machines and any other "Things” that can exist on the IoT (Internet of Things) network.
  • Communication includes data communication using a combination of these, in addition to data communication using a cellular system, wireless LAN system, communication satellite system, etc.
  • the communication device also includes a device such as a controller or a sensor that is connected or connected to a communication device that executes the communication function described in the present disclosure.
  • a device such as a controller or a sensor that is connected or connected to a communication device that executes the communication function described in the present disclosure.
  • it includes controllers and sensors that generate control and data signals used by communication devices that perform the communication functions of the communication device.
  • Communication devices also include infrastructure equipment that communicates with or controls these non-limiting devices, such as base stations, access points, and any other device, device, or system. ..
  • the antenna device is provided on the first layer of the multilayer substrate, and has a first antenna element in the first frequency band and a second layer different from the first layer in the multilayer substrate.
  • the line, the second feeding line extending from the second antenna element toward the ground substrate, the second antenna element and the ground substrate are connected, and the signal in the first frequency band is passed. It also includes a filter that blocks signals in the second frequency band.
  • the distance between the filter and the first power supply line is less than half the distance between the first power supply line and the second power supply line.
  • the two filters are provided at positions sandwiching the first power supply line.
  • the first feeding line, the second feeding line, and the filter are provided on the surface of the multilayer substrate orthogonal to the first layer.
  • the ground substrate is provided along a plane parallel to the surface.
  • the ground substrate is provided along a plane orthogonal to the surface.
  • the first antenna element overlaps with at least a part of the second antenna element in a vertical plan view of the first antenna element.
  • the first layer is provided with a plurality of the first antenna elements, and a plurality of the first feeding lines from each of the plurality of first antenna elements are grounded. Stretched toward the substrate.
  • the plurality of filters are provided at positions sandwiching each of the plurality of first power supply lines.
  • One embodiment of the present disclosure is useful for an antenna device that operates in multiple bands.
  • Multilayer dielectric substrate 100, 200, 300, 400 Antenna device 101 Multilayer dielectric substrate 102 Patch antenna element 103 Monopole antenna element 104 Wireless circuit board GND 105 High frequency band feeder 106 High frequency band feeder 107 Low frequency band feeder 108 Low frequency band feeder 109 Hairpin filter 110 Earpiece

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Abstract

マルチバンドで動作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、多層基板の第１の層に設けられ、第１の周波数帯の第１のアンテナ素子と、多層基板において第１の層と異なる第２の層に設けられ、第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯の第２のアンテナ素子と、グランド基板と、第１のアンテナ素子からグランド基板に向かって延伸した第１の給電線路と、第２のアンテナ素子からグランド基板に向かって延伸した第２の給電線路と、第２のアンテナ素子とグランド基板とを接続し、第１の周波数帯の信号を通過し、かつ、第２の周波数帯の信号を遮断するフィルタと、を備える。

Description

アンテナ装置
　本開示は、アンテナ装置に関する。
　近年、複数の周波数帯の信号を送信及び／又は受信するマルチバンドのアンテナ装置が検討されている（例えば、特許文献１、特許文献２）。
特開２００３－３０９４２４号公報 特開２０００－１８３６４３号公報
　しかしながら、マルチバンドで動作する簡易な構成のアンテナ装置については十分に検討されていない。
　本開示の非限定的な実施例は、マルチバンドで動作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、多層基板の第１の層に設けられ、第１の周波数帯の第１のアンテナ素子と、前記多層基板において前記第１の層と異なる第２の層に設けられ、前記第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯の第２のアンテナ素子と、グランド基板と、前記第１のアンテナ素子から前記グランド基板に向かって延伸した第１の給電線路と、前記第２のアンテナ素子から前記グランド基板に向かって延伸した第２の給電線路と、前記第２のアンテナ素子と前記グランド基板とを接続し、前記第１の周波数帯の信号を通過し、かつ、前記第２の周波数帯の信号を遮断するフィルタと、を備える。
　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、方法、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、マルチバンドで動作する簡易な構成のアンテナ装置を実現できる。
　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。
実施の形態１に係るアンテナ装置の構成の一例を示す斜視図 実施の形態１に係るアンテナ装置の構成の一例を示す側面図 実施の形態１に係るアンテナ装置を搭載したスマートフォンの一例を示す図 実施の形態２に係るアンテナ装置の構成の一例を示す斜視図 実施の形態３に係るアンテナ装置の構成の一例を示す斜視図 実施の形態４に係るアンテナ装置の構成の一例を示す斜視図
　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。
　（実施の形態１）
　複数の周波数帯の信号を送信及び／又は受信するマルチバンドのアンテナ装置が検討されている。
　特許文献１には、２．４ＧＨｚ用のパッチアンテナ素子と、５．２ＧＨｚ用のパッチアンテナ素子とを有し、２．４ＧＨｚ用のパッチアンテナ素子が５．２ＧＨｚ用のパッチアンテナ素子に対する地板として使用される多周波数共用アンテナが記載される。特許文献１に記載の多周波数共用アンテナでは、５．２ＧＨｚ用のパッチアンテナ素子に給電する給電線は、同軸ケーブルの構造を有し、２．４ＧＨｚ用のパッチアンテナ素子の電界が零となる中心を通る。
　特許文献２には、Global Positioning System（ＧＰＳ）アンテナ素子と、セルラー電話帯の通信帯域信号が送受信されるモノポールアンテナと、を有し、モノポールアンテナに含まれる円板がＧＰＳアンテナ素子の地板として作用するアンテナ装置が記載される。特許文献２のアンテナ装置では、同軸線構造を有する給電線によって、各アンテナに給電が行われる。
　しかしながら、上述した特許文献１及び特許文献２では、アンテナへの給電に同軸構造を有する給電線が用いられるため、アンテナ装置を簡易な構成にすることが困難である。
　本開示の非限定的な実施例は、マルチバンドで動作する簡易な構成のアンテナ装置の提供に資する。
　図１Ａは、本実施の形態１に係るアンテナ装置１００の構成の一例を示す斜視図である。図１Ｂは、本実施の形態１に係るアンテナ装置１００の構成の一例を示す側面図である。図１Ｃは、本実施の形態１に係るアンテナ装置１００を搭載したスマートフォンの一例を示す図である。なお、図１Ａ～図１Ｃには、それぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸が示される。また、図１Ｃには、スマートフォンの筐体Ｃが破線を用いて示される。
　アンテナ装置１００は、パッチアンテナ素子１０２と、モノポールアンテナ素子１０３と、無線回路基板ＧＮＤ（Ground）１０４と、高周波数帯給電線１０５と、低周波数帯給電線１０７と、ヘアピンフィルタ１０９（１０９－１及び１０９－２）とを有する。
　多層誘電体基板（「誘電体基板」または「多層基板」と称されてもよい）１０１は、Ｘ－Ｙ平面に沿った複数の誘電体の層によって構成される。
　パッチアンテナ素子１０２は、多層誘電体基板１０１の例えば表層に、Ｘ－Ｙ平面に沿って設けられる。パッチアンテナ素子１０２は、高周波数帯（例えば、２８ＧＨｚ帯）の信号の送信及び／又は受信を行う。なお、以下では、アンテナ（素子）が或る周波数帯の信号の送信及び／又は受信することは、アンテナ（素子）が或る周波数帯で動作する、と記載される場合がある。パッチアンテナ素子１０２は、矩形の形状を有し、矩形の１辺は、動作周波数（例えば、２８ＧＨｚ）に対応する波長の半波長程度の長さを有する。
　モノポールアンテナ素子１０３は、多層誘電体基板１０１の表層と異なる層（内層）にＸ－Ｙ平面に沿って設けられる。モノポールアンテナ素子１０３は、低周波数帯（例えば、２．４ＧＨｚ帯）で動作する。モノポールアンテナ素子１０３は、動作周波数（例えば、２．４ＧＨｚ）に対応する波長の４分の１波長の長さ（Ｙ軸方向の長さ）と、パッチアンテナ素子１０２の動作周波数（例えば、２８ＧＨｚ）に対応する波長の半波長よりも長い幅（Ｘ軸方向の長さ）とを有する。
　パッチアンテナ素子１０２は、Ｚ軸の正方向から見た平面視において、モノポールアンテナ素子１０３と重複する位置に設けられる。なお、パッチアンテナ素子１０２は、Ｚ軸の正方向から見た平面視において、モノポールアンテナ素子１０３の少なくとも一部に重複する位置に設けられてもよい。
　無線回路基板ＧＮＤ（「グランド基板」と称されてもよい）１０４は、高周波数帯、及び、低周波数帯の給電を行う無線回路が設けられる基板のＧＮＤである。
　高周波数帯給電線１０５は、パッチアンテナ素子１０２から無線回路基板ＧＮＤ１０４へ延伸する。高周波数帯給電線１０５の一端は、パッチアンテナ素子１０２に接続する。高周波数帯給電線１０５の他端には、高周波数帯給電部１０６が設けられる。なお、高周波数帯給電線１０５は、パッチアンテナ素子１０２と同一の面に設けられる第１給電線と、ヘアピンフィルタ１０９と同一の面に設けられる第２給電線とを有する。
　高周波数帯給電部１０６には、無線回路から高周波数帯の給電が行われる。
　低周波数帯給電線１０７は、モノポールアンテナ素子１０３から無線回路基板ＧＮＤ１０４に向かって延伸する。低周波数帯給電線１０７の一端は、モノポールアンテナ素子１０３に接続される。低周波数帯給電線１０７の他端には、低周波数帯給電部１０８が設けられる。
　低周波数帯給電部１０８には、無線回路から低周波数帯の給電が行われる。
　ヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２は、高周波数帯では低インピーダンス特性を有し、高周波数帯の信号を通過させる。ヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２は、低周波数帯では高インピーダンス特性を有し、低周波数帯の信号を遮断する。ヘアピンフィルタ１０９－１の一端は、モノポールアンテナ素子１０３に接続し、他端は無線回路基板ＧＮＤ１０４に接続する。ヘアピンフィルタ１０９－２の一端は、モノポールアンテナ素子１０３に接続し、他端は無線回路基板ＧＮＤ１０４に接続する。
　高周波数帯給電線１０５の第２給電線、低周波数帯給電線１０７、及び、ヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２は、多層誘電体基板１０１において、互いに同一の面に設けられてよい。例えば、高周波数帯給電線１０５の第２給電線、低周波数帯給電線１０７、及び、ヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２は、多層誘電体基板１０１のＹ－Ｚ平面に設けられる。別言すると、多層誘電体基板１０１において、高周波数帯給電線１０５の第２給電線、低周波数帯給電線１０７、及び、ヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２が設けられる面（例えば、Ｙ－Ｚ平面）と、パッチアンテナ素子１０２が設けられる面及びモノポールアンテナ素子１０３が設けられる面（例えば、Ｘ－Ｙ平面）とは、直交してよい。
　例えば、ヘアピンフィルタ１０９－１とヘアピンフィルタ１０９－２とは、高周波数帯給電線１０５の第２給電線を挟む位置に設けられる。ヘアピンフィルタ１０９－１とヘアピンフィルタ１０９－２とは、高周波数帯給電線１０５の第２給電線の少なくとも一部に沿って（少なくとも一部と並行して）設けられる。
　ヘアピンフィルタ１０９－１とヘアピンフィルタ１０９－２とは、高周波数帯給電線１０５の第２給電線の近傍に設けられてよい。例えば、ヘアピンフィルタ１０９－１（または、ヘアピンフィルタ１０９－２）と高周波数帯給電線１０５の第２給電線との間隔は、高周波数帯給電線１０５の第２給電線と低周波数帯給電線１０７との間隔の半分未満であってよい。
　アンテナ装置１００を搭載するスマートフォンの受話部（レシーバ）１１０は、音声通話において、通話相手の音声を出力する。受話部１１０は、スマートフォンの正面視において、上端部（図１ＣにおけるＺ軸の正方向）に配置される。アンテナ装置１００は、受話部１１０の近傍に配置される。
　次に、アンテナ装置１００の動作例を説明する。なお、以下に説明する動作例は、アンテナ装置１００が、信号を送信する場合の動作例である。なお、アンテナ装置１００が、信号を受信する場合の動作例は、アンテナ素子が信号を受信する点を除いて、以下に説明する信号を送信する場合の動作例と同様であってよい。
　低周波数帯給電部１０８と接続し、２．４ＧＨｚ帯の信号処理を行う無線回路が、低周波数帯給電部１０８に給電を行う場合、モノポールアンテナ素子１０３から２．４ＧＨｚ帯の信号が放射される。この場合、ヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２は、２．４ＧＨｚ帯では高インピーダンス特性を有し、２．４ＧＨｚ帯の信号を遮断するため、モノポールアンテナ素子１０３からの信号の放射には、影響を及ぼさない（または、影響を最小化できる）。また、この場合、パッチアンテナ素子１０２は、２．４ＧＨｚ帯の信号に対して十分に小さいサイズを有するため、モノポールアンテナ素子１０３からの信号の放射には、影響を及ぼさない（または、影響を最小化できる）。
　高周波数帯給電部１０６と接続し、２８ＧＨｚ帯の信号処理を行う無線回路が、高周波数帯給電部１０６に給電を行う場合、パッチアンテナ素子１０２から２８ＧＨｚ帯の信号が放射される。この場合、ヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２は、２８ＧＨｚ帯では低インピーダンス特性を有し、２８ＧＨｚ帯の信号が通過するため、無線回路基板ＧＮＤ１０４とモノポールアンテナ素子１０３とが接続される。無線回路基板ＧＮＤ１０４とモノポールアンテナ素子１０３とが接続される場合、モノポールアンテナ素子１０３は、パッチアンテナ素子１０２の地板の役割を担い、パッチアンテナ素子１０２の主放射方向は、Ｚ軸の正方向となる。
　以上のように、本実施の形態１に係るアンテナ装置１００では、ヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２が高周波数帯給電線１０５を挟む位置に設けられる。この構造により、同軸ケーブルを用いなくても、平面構造によってパッチアンテナ素子１０２へ給電できるため、簡易な構成が実現できる。
　例えば、パッチアンテナ素子１０２に対して、パッチアンテナ素子１０２が設けられるＸ－Ｙ平面と異なるＹ－Ｚ平面に設けられる高周波数帯給電線１０５及びヘアピンフィルタ１０９によって給電できる。
　また、この構造では、低周波数帯素子（例えば、モノポールアンテナ素子１０３）に対する高周波数帯素子（例えば、パッチアンテナ素子１０２）の配置位置に関する制約が緩和されるため、簡易な構成が実現できる。
　また、この構造では、マルチバンドのアンテナ装置が、積層誘電体チップアンテナで実現できる。
　また、本実施の形態１では、無線回路基板ＧＮＤ１０４が、図１Ｃに示すように、スマートフォンの筐体ＣのＹ－Ｚ平面面に沿って配置される。例えば、無線回路基板ＧＮＤ１０４がＹ－Ｚ平面に配置されることによって、パッチアンテナ素子１０２及びモノポールアンテナ素子１０３が設けられる面は、無線回路基板ＧＮＤ１０４と直交する。この配置によって、図１Ｃに示すように、パッチアンテナ素子１０２の放射方向であるＺ方向は、スマートフォンを握持して通話を行うユーザの手及び頭の位置を避ける方向になるため、パッチアンテナ素子１０２が放射する信号（受信する信号）が、ユーザの手及び頭によって遮蔽されてしまう等の影響を抑制できる。また、パッチアンテナ素子１０２が放射する信号が、人体に与える影響も抑制できる。
　（実施の形態２）
　図２は、本実施の形態２に係るアンテナ装置２００の構成の一例を示す斜視図である。なお、図２に示すアンテナ装置２００において、図１Ａ～図１Ｃに示したアンテナ装置１００と同様の構成については、同一の符番を付し、説明を省略する場合がある。
　アンテナ装置２００は、アンテナ装置１００における２つのヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２のうちの１つ（例えば、ヘアピンフィルタ１０９－２）を省略した構成を採る。別言すると、実施の形態１に例示したヘアピンフィルタ１０９は、実施の形態２において、高周波数帯給電線１０５の両側に沿って配置されなくてもよく、高周波数帯給電線１０５の一方の側に沿って配置されてもよい。
　アンテナ装置２００の動作は、実施の形態１において説明したアンテナ装置１００の動作と同様である。ただし、アンテナ装置２００は、アンテナ装置１００からヘアピンフィルタ１０９－２が省略された構成を有するため、アンテナ装置１００と比較して、高周波数帯給電線１０５が放射に寄与する度合いが高い。
　以上のように、本実施の形態２に係るアンテナ装置２００では、実施の形態１と同様に、ヘアピンフィルタ１０９（例えば、ヘアピンフィルタ１０９－１）が高周波数帯給電線１０５に沿って設けられる。この構造により、同軸ケーブルを用いなくても、平面構造によってパッチアンテナ素子１０２へ給電できるため、簡易な構成が実現できる。また、この構造では、低周波数帯素子に対する高周波数帯素子の配置位置に関する制約が緩和されるため、簡易な構成が実現できる。また、この構造では、マルチバンドのアンテナ装置が、積層誘電体チップアンテナで実現できる。
　また、本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、パッチアンテナ素子１０２の放射方向であるＺ方向は、スマートフォンを握持して通話を行うユーザの手及び頭の位置を避ける方向になるため、パッチアンテナ素子１０２が放射する信号（受信する信号）が、ユーザの手及び頭によって遮蔽されてしまう等の影響を抑制できる。また、パッチアンテナ素子１０２が放射する信号が、人体に与える影響も抑制できる。
　（実施の形態３）
　図３は、本実施の形態３に係るアンテナ装置３００の構成の一例を示す斜視図である。なお、図３に示すアンテナ装置３００において、図１Ａ～図１Ｃに示したアンテナ装置１００と同様の構成については、同一の符番を付し、説明を省略する場合がある。
　図１Ａ～図１Ｃに示したアンテナ装置１００では、パッチアンテナ素子１０２およびモノポール素子１０３がＸ－Ｙ面に沿って設けられたのに対し、図３に示すアンテナ装置３００では、パッチアンテナ素子１０２およびモノポール素子１０３がＹ－Ｚ面に沿って設けられる。
　別言すると、アンテナ装置１００では、パッチアンテナ素子１０２およびモノポール素子１０３が設けられる面（例えば、Ｘ－Ｙ平面）が無線回路基板ＧＮＤ１０４と直交する面であったのに対し、アンテナ装置３００では、パッチアンテナ素子１０２およびモノポール素子１０３が設けられる面（例えば、Ｙ－Ｚ平面）が無線回路基板ＧＮＤ１０４と平行な面である。
　アンテナ装置３００の動作は、実施の形態１において説明したアンテナ装置１００の動作と同様である。ただし、アンテナ装置１００ではパッチアンテナ素子１０２の主放射方向がＺ軸の正方向であったのに対し、アンテナ装置３００ではパッチアンテナ素子１０２の主放射方向がＸ軸の正方向となる。
　以上のように、本実施の形態３に係るアンテナ装置３００では、実施の形態１及び実施の形態２と同様に、ヘアピンフィルタ１０９が高周波数帯給電線１０５に沿って設けられる。この構造により、同軸ケーブルを用いなくても、平面構造によってパッチアンテナ素子１０２へ給電できるため、簡易な構成が実現できる。また、この構造では、低周波数帯素子に対する高周波数帯素子の配置位置に制約が緩和されるため、簡易な構成が実現できる。また、この構造では、マルチバンドのアンテナ装置が、積層誘電体チップアンテナで実現できる。
　また、本実施の形態３では、パッチアンテナ素子１０２の放射方向であるＸ軸の正方向は、スマートフォンを握持して通話を行うユーザの手の位置を避ける方向になるため、パッチアンテナ素子１０２が放射する信号（受信する信号）が、ユーザの手によって遮蔽されてしまう等の影響を抑制できる。
　（実施の形態４）
　図４は、本実施の形態４に係るアンテナ装置４００の構成の一例を示す斜視図である。なお、図４に示すアンテナ装置４００において、図１Ａ～図１Ｃに示したアンテナ装置１００と同様の構成については、同一の符番を付し、説明を省略する場合がある。
　実施の形態１において示したアンテナ装置１００は、１つのパッチアンテナ素子１０２と、パッチアンテナ１０２に接続する高周波数帯給電線１０５と、高周波数帯給電線１０５の少なくとも一部に沿って設けられるヘアピンフィルタ１０９－１及びヘアピンフィルタ１０９－２と、を有する。本実施の形態４に係るアンテナ装置４００は、４つのパッチアンテナ素子１０２（１０２－１～１０２－４）と、４つのパッチアンテナ素子１０２のそれぞれに対する、高周波数帯給電線１０５とヘアピンフィルタ１０９との組とを、を有する。
　そして、４つのパッチアンテナ素子１０２は、２８ＧＨｚ帯に対応する自由空間波長の略半波長のピッチで配置される。４つのパッチアンテナ素子１０２は、２８ＧＨｚ帯に対応するアレイ配置をとる。
　また、アンテナ装置１００では、モノポールアンテナ素子１０３の動作周波数帯が、例えば、２．４ＧＨｚ帯であった。アンテナ装置４００における、モノポールアンテナ素子１０３の周波数帯は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）が使用する周波数帯（ＧＰＳ帯（例えば、１．５７５ＧＨｚ帯））に設定される。そのため、アンテナ装置４００のモノポールアンテナ素子１０３のサイズは、アンテナ装置１００におけるモノポールアンテナ素子１０３のサイズよりも大きい。
　また、アンテナ装置４００のヘアピンフィルタ１０９は、２８ＧＨｚ帯では低インピーダンス特性を有し、２８ＧＨｚ帯の信号を通過させる。アンテナ装置４００のヘアピンフィルタ１０９は、ＧＰＳ帯では高インピーダンス特性を有し、ＧＰＳ帯の信号を遮断する。
　次に、アンテナ装置４００の動作例を説明する。なお、以下に説明する動作例は、アンテナ装置４００が、信号を送信する場合の動作例である。
　低周波数帯給電部１０８と接続し、１．５７５ＧＨｚ帯の信号処理を行う無線回路が、低周波数帯給電部１０８に給電を行う場合、モノポールアンテナ素子１０３から１．５７５ＧＨｚ帯の信号が放射される。この場合、ヘアピンフィルタ１０９は、１．５７５ＧＨｚ帯では高インピーダンス特性を有し、１．５７５ＧＨｚ帯の信号を遮断するため、モノポールアンテナ素子１０３からの信号の放射には、影響を及ぼさない（または、影響を最小化できる）。また、この場合、パッチアンテナ素子１０２は、１．５７５ＧＨｚ帯の信号に対して十分に小さいサイズを有するため、モノポールアンテナ素子１０３からの信号の放射には、影響を及ぼさない（または、影響を最小化できる）。
　高周波数帯給電部１０６と接続し、２８ＧＨｚ帯の信号処理を行う無線回路が、高周波数帯給電部１０６に給電を行う場合、パッチアンテナ素子１０２から２８ＧＨｚ帯の信号が放射される。この場合、ヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２は、２８ＧＨｚ帯では低インピーダンス特性を有し、２８ＧＨｚ帯の信号が通過するため、無線回路基板ＧＮＤ１０４とモノポールアンテナ素子１０３とが接続される。無線回路基板ＧＮＤ１０４とモノポールアンテナ素子１０３とが接続される場合、モノポールアンテナ素子１０３は、４つのパッチアンテナ素子１０２の地板の役割を担う。そして、４つのパッチアンテナ素子１０２に給電する信号の振幅及び／又は位相を調節することによって、４つのパッチアンテナ素子１０２から放射される信号の主放射方向は、Ｙ－Ｚ平面において制御される。
　以上のように、本実施の形態４に係るアンテナ装置４００では、実施の形態１と同様に、ヘアピンフィルタ１０９が高周波数帯給電線１０５に沿って設けられる。この構造により、同軸ケーブルを用いなくても、平面構造によってパッチアンテナ素子１０２へ給電できるため、簡易な構成が実現できる。また、この構造では、低周波数帯素子に対する高周波数帯素子の配置位置に制約が緩和されるため、簡易な構成が実現できる。また、この構造では、マルチバンドのアンテナ装置が、積層誘電体チップアンテナで実現できる。
　また、本実施の形態４では、実施の形態１と同様に、パッチアンテナ素子１０２が放射する信号（受信する信号）が、スマートフォンを握持して通話を行うユーザの手及び頭によって遮蔽されてしまう等の影響を抑制できる。また、パッチアンテナ素子１０２が放射する信号が、人体に与える影響も抑制できる。
　また、本実施の形態４に係るアンテナ装置４００では、複数のパッチアンテナ素子１０２をアレイ配置することによって、高周波数帯（例えば、２８ＧＨｚ帯）において指向性を制御できる。
　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１～４を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１～４で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
　そこで、以下、他の実施の形態を例示する。
　実施の形態１～４では、高周波数帯素子の一例として多層誘電体基板１０１に形成したパッチアンテナ素子１０２、低周波数帯素子の一例として多層誘電体基板１０１に形成したモノポールアンテナ素子１０３を説明したが、アンテナ素子には、所望の周波数において電磁波を送受信する素子が用いられればよい。したがって、アンテナ素子は、多層誘電体基板で構成したものに限定されず、アンテナの種類にも限定されない。ただし、多層誘電体基板で構成したパッチアンテナおよびモノポールアンテナにすれば容易かつ安価に実現できる。
　実施の形態１～４では、フィルタの一例として多層誘電体基板１０１に形成したヘアピンフィルタ１０９を説明したが、フィルタは、高周波数帯を通過し、かつ、低周波数帯を遮断する特性を有すればよい。したがって、フィルタには、ヘアピンフィルタに限定されず、その他のハイパスフィルタやバンドパスフィルタが適用されてもよい。
　実施の形態１～４において、パッチアンテナ素子１０２が設けられる面およびモノポールアンテナ素子１０３が設けられる面が、高周波数帯給電線１０５の第２給電線、低周波数帯給電線１０７、及び、ヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２が設けられる面と直交する例を示したが、本開示はこれに限定されない。パッチアンテナ素子１０２が設けられる面およびモノポールアンテナ素子１０３が設けられる面が、高周波数帯給電線１０５の第２給電線、低周波数帯給電線１０７、及び、ヘアピンフィルタ１０９－１及び１０９－２が設けられる面と、直角と異なる角度をなしてもよい。
　例えば、実施の形態１～４において示した高周波数帯及び低周波数帯の数値は一例であり、本開示はこれに限定されない。
　また、例えば、実施の形態１～３では、パッチアンテナ素子１０２の数が１の場合を説明し、実施の形態４では、パッチアンテナ素子１０２の数が４の場合を説明したが、パッチアンテナ素子１０２の数は１又は４に限定されない。例えば、実施の形態４において、４つのパッチアンテナ素子１０２が、アレイ配置される例を示したが、２、３、又は、５以上のパッチアンテナ素子１０２が、アレイ配置されてもよい。
　また、例えば、実施の形態１～４では、２つの周波数帯で動作するアンテナ装置の場合を説明したが、本開示は、３つ以上の周波数帯で動作するアンテナ装置に適用されてもよい。例えば、図４に示したアンテナ装置４００のモノポールアンテナ素子１０３が、互いに異なる低周波数帯（例えば、２．４ＧＨｚ帯と１．５７５ＧＨｚ帯）で動作する２つのモノポールアンテナ素子に置き換えられてよい。この置き換えによって、高周波数帯で動作するパッチアンテナ素子と、２つの異なる低周波数帯で動作するモノポールアンテナ素子とを有するアンテナ装置、すなわち、３つの周波数帯で動作するアンテナ装置が構成されてもよい。この構成では、モノポールアンテナ素子のそれぞれと無線回路基板ＧＮＤとを接続するヘアピンフィルタは、接続するモノポールアンテナ素子が動作する周波数帯を遮断してよい。
　なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
　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。
　本開示の一実施例に係るアンテナ装置は、多層基板の第１の層に設けられ、第１の周波数帯の第１のアンテナ素子と、前記多層基板において前記第１の層と異なる第２の層に設けられ、前記第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯の第２のアンテナ素子と、グランド基板と、前記第１のアンテナ素子から前記グランド基板に向かって延伸した第１の給電線路と、前記第２のアンテナ素子から前記グランド基板に向かって延伸した第２の給電線路と、前記第２のアンテナ素子と前記グランド基板とを接続し、前記第１の周波数帯の信号を通過し、かつ、前記第２の周波数帯の信号を遮断するフィルタと、を備える。
　本開示の一実施例において、前記フィルタと前記第１の給電線路との間隔は、前記第１の給電線路と前記第２の給電線路との間隔の半分未満である。
　本開示の一実施例において、２つの前記フィルタが、前記第１の給電線路を挟む位置に設けられる。
　本開示の一実施例において、前記第１の給電線路と、前記第２の給電線路と、前記フィルタとは、前記多層基板における、前記第１の層と直交する表面に設けられる。
　本開示の一実施例において、前記グランド基板は、前記表面に平行な面に沿って設けられる。
　本開示の一実施例において、前記グランド基板は、前記表面に直交する面に沿って設けられる。
　本開示の一実施例において、前記第１のアンテナ素子は、前記第１のアンテナ素子の鉛直方向の平面視において、前記第２のアンテナ素子の少なくとも一部と重複する。
　本開示の一実施例において、前記第１の層に複数の前記第１のアンテナ素子が設けられ、かつ、前記複数の第１のアンテナ素子のそれぞれから複数の前記第１の給電線路が前記グランド基板に向かって延伸した。
　本開示の一実施例において、複数の前記フィルタは、前記複数の第１の給電線路のそれぞれを挟む位置に設けられる。
　２０１９年９月２７日出願の特願２０１９－１７６７９６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、マルチバンドで動作するアンテナ装置に有用である。
　１００、２００、３００、４００　アンテナ装置
　１０１　多層誘電体基板
　１０２　パッチアンテナ素子
　１０３　モノポールアンテナ素子
　１０４　無線回路基板ＧＮＤ
　１０５　高周波数帯給電線
　１０６　高周波数帯給電部
　１０７　低周波数帯給電線
　１０８　低周波数帯給電部
　１０９　ヘアピンフィルタ
　１１０　受話部

Claims (9)

  1. 　多層基板の第１の層に設けられ、第１の周波数帯の第１のアンテナ素子と、
    　前記多層基板において前記第１の層と異なる第２の層に設けられ、前記第１の周波数帯よりも低い第２の周波数帯の第２のアンテナ素子と、
    　グランド基板と、
    　前記第１のアンテナ素子から前記グランド基板に向かって延伸した第１の給電線路と、
    　前記第２のアンテナ素子から前記グランド基板に向かって延伸した第２の給電線路と、
    　前記第２のアンテナ素子と前記グランド基板とを接続し、前記第１の周波数帯の信号を通過し、かつ、前記第２の周波数帯の信号を遮断するフィルタと、
    　を備えるアンテナ装置。
  2. 　前記フィルタと前記第１の給電線路との間隔は、前記第１の給電線路と前記第２の給電線路との間隔の半分未満である、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　２つの前記フィルタが、前記第１の給電線路を挟む位置に設けられる、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記第１の給電線路と、前記第２の給電線路と、前記フィルタとは、前記多層基板における、前記第１の層と直交する表面に設けられる、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記グランド基板は、前記表面に平行な面に沿って設けられる、
    　請求項４に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記グランド基板は、前記表面に直交する面に沿って設けられる、
    　請求項４に記載のアンテナ装置。
  7. 　前記第１のアンテナ素子は、前記第１のアンテナ素子の鉛直方向の平面視において、前記第２のアンテナ素子の少なくとも一部と重複する、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  8. 　前記第１の層に複数の前記第１のアンテナ素子が設けられ、かつ、
    　前記複数の第１のアンテナ素子のそれぞれから複数の前記第１の給電線路が前記グランド基板に向かって延伸した、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  9. 　複数の前記フィルタは、前記複数の第１の給電線路のそれぞれを挟む位置に設けられる、
    　請求項８に記載のアンテナ装置。
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