WO2021070827A1

WO2021070827A1 - アンテナ装置およびＩｏＴ機器

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Publication number: WO2021070827A1
Application number: PCT/JP2020/037897
Authority: WO
Inventors: 小島　優
Original assignee: 小島　優
Priority date: 2019-10-11
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2021-04-15
Also published as: JP7245414B2; JPWO2021070827A1

Abstract

アンテナ装置は第１アンテナ素子、第１フィルタ回路、第３アンテナ素子、給電部、第２アンテナ素子、第２フィルタ回路、第４アンテナ素子及び誘電体基板、反射板で構成する。第１アンテナ素子は給電部、第１フィルタ回路に、第２アンテナ素子は給電部、第２フィルタ回路に、第３アンテナ素子は第１フィルタ回路に、第４アンテナ素子は第２フィルタ回路に接続される。第１フィルタ回路及び第２フィルタ回路は第１周波数帯を通過させ第２周波数帯を遮断する。第１周波数帯では第１アンテナ素子、第１フィルタ回路、第３アンテナ素子、給電部、第２アンテナ素子、第２フィルタ回路、第４アンテナ素子及び反射板が、第２周波数帯では第１アンテナ素子、給電部、第２アンテナ素子及び反射板がそれぞれアンテナとして動作する。

Description

アンテナ装置およびＩｏＴ機器

本発明は、アンテナ装置およびＩｏＴ機器に関する。

　近年、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ）といった新たな通信サービスの取り組みが行われている。ＩｏＴは、すべてのものをインターネットに接続するインテリジェントネットワークであり、既存システムの動作や役割を変える新しい技術として期待されている。このため、無線インターフェースの重要な役割を果たすアンテナも、そのニーズに応えるように開発していくことが必要である。アンテナは、モバイル性、デザイン性等の観点から小型、薄型化が求められる。また、アンテナは、人体の近くに配置されたり、無線機器等の金属物上に配置されたりするなど、さまざまな状況で使用される。人体や金属物などの周囲物体からの影響を少なくするためには、単方向の指向性を有するアンテナが有効である。したがって、ＩｏＴ機器用のアンテナは、小型、薄型、および単方向指向性を有することが望ましい。また、システムによってはマルチバンド化が必要とされる場合もある。従来、この種のアンテナとして、例えば、特許第４２６３９６１号明細書に開示されたものがある。このアンテナは、励振素子と対向して板状の無給電素子を設け、励振素子と無給電素子との電磁結合により、無給電素子を反射器及び広帯域化素子として動作させるものである。

特許第４２６３９６１号明細書

しかしながら、特許文献１のアンテナは、一方のアンテナ素子が使用する周波数の波長の１／４程度の長さの逆Ｌアンテナを有するため、アンテナの短手方向の小型化が困難である。また、給電部はアンテナの端部に設けられるため、放射パターンが左右対称にならないという課題もある。なお、左右対称の放射パターンは、高利得でＦＢ比（前方対後方比）の良い放射特性を得ることができるため、通信品質の向上を図ることできる。また、異なる周波数帯で使用可能なマルチバンド化は実現されていない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、一方のアンテナ素子の長さを波長の１／４よりも短縮することが可能であり、また、左右対称の単方向指向性を有することが可能なマルチバンド用アンテナ装置を提供するものである。

本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、板状の第１アンテナ素子、第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、第３アンテナ素子、第４アンテナ素子、第１高周波電流遮断領域、および第２高周波電流遮断領域を有する放射部と、放射部の裏面に対向して配置された反射板とを備える。第２アンテナ素子は、第１アンテナ素子に対向して配置され、給電部は、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に配置されて接続され、第３アンテナ素子は、第１高周波電流遮断領域を介して第1アンテナ素子と接続され、第４アンテナ素子は、第２高周波電流遮断領域を介して第２アンテナ素子と接続されている。また、第１及び第２高周波電流遮断領域は、第１周波数帯の電流を通過させると共に、第１周波数帯よりも高周波の第２周波数帯の電流を遮断させることを特徴とする。

本発明に係るアンテナ装置では、放射部と、当該放射部の裏面に対向して配置された反射板とを備え、放射部は、板状の第１アンテナ素子、当該第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、第３アンテナ素子、第４アンテナ素子、第１高周波電流遮断領域、および第２高周波電流遮断領域を有している。第３アンテナ素子は、第１高周波電流遮断領域を介して第1アンテナ素子と接続され、第４アンテナ素子は、第２高周波電流遮断領域を介して第２アンテナ素子と接続されているので、単方向指向性を有する小型および薄型アンテナのマルチバンド化を図ることができる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置において、第１及び第２高周波電流遮断領域は、フィルタ回路を含むことを特徴としてもよい。

本発明に係るアンテナ装置では、第１及び第２高周波電流遮断領域に、フィルタ回路を含むように構成することができる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置において、第３アンテナ素子は、短手方向及び／又は長手方向に延伸する切り欠き、又はスロット形状を有する空隙部からなることを特徴としてもよい。

本発明に係るアンテナ装置では、第３アンテナ素子に、短手方向及び／又は長手方向に延伸する切り欠き、又はスロット形状を有する空隙部を含むように構成することができる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置において、前記第３アンテナ素子は、第５アンテナ素子、第６アンテナ素子、及び前記第５アンテナ素子と前記第６アンテナ素子との間に配置された第３高周波電流遮断領域を含み、前記第５アンテナ素子は、前記第１高周波電流遮断領域を介して前記第1アンテナ素子と接続され、前記第６アンテナ素子は、前記第３高周波電流遮断領域を介して前記第５アンテナ素子と接続され、前記第３高周波電流遮断領域は、第１周波数帯の電流を通過させると共に、前記第１周波数帯よりも高周波の第２周波数帯の電流を遮断させることを特徴としてもよい。

本発明に係るアンテナ装置では、放射部と、当該放射部の裏面に対向して配置された反射板とを備え、放射部は、板状の第１アンテナ素子、当該第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、第４アンテナ素子、第５アンテナ素子、第６アンテナ素子、第１高周波電流遮断領域、第２高周波電流遮断領域、及び第３高周波電流遮断領域を有している。第５アンテナ素子は、第１高周波電流遮断領域を介して第1アンテナ素子と接続され、第４アンテナ素子は、第２高周波電流遮断領域を介して第２アンテナ素子と接続され、第６アンテナ素子は、第３高周波電流遮断領域を介して第５アンテナ素子と接続されているので、単方向指向性を有する小型および薄型アンテナのマルチバンド化を図ることができる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、板状の第１アンテナ素子、第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、第３アンテナ素子、第１高周波電流遮断領域、および第２高周波電流遮断領域を有する放射部と、放射部の裏面に対向して配置された反射板とを備えてもよい。第２アンテナ素子は、第１アンテナ素子に対向して配置され、給電部は、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に配置されて接続され、第１アンテナ素子は、第１高周波電流遮断領域を有し、第３アンテナ素子は、第２高周波電流遮断領域を介して第２アンテナ素子と接続されている。また、第１及び第２高周波電流遮断領域は、第１周波数帯の電流を通過させると共に、第１周波数帯よりも高周波の第２周波数帯の電流を遮断させることを特徴としてもよい。

本発明に係るアンテナ装置では、放射部と、当該放射部の裏面に対向して配置された反射板とを備え、放射部は、板状の第１アンテナ素子、当該第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、第３アンテナ素子、第１高周波電流遮断領域、および第２高周波電流遮断領域を有している。第１アンテナ素子は、第１高周波電流遮断領域を有し、第３アンテナ素子は、第２高周波電流遮断領域を介して第２アンテナ素子と接続されているので、単方向指向性を有する小型および薄型アンテナのマルチバンド化を図ることができる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置において、第１高周波電流遮断領域は、フィルタ回路、短手方向及び／又は長手方向に延伸する切り欠き、又はスロット形状を有する空隙部を含むことを特徴としてもよい。

また、本発明に係るアンテナ装置では、第１高周波電流遮断領域に、フィルタ回路、短手方向及び／又は長手方向に延伸する切り欠き、又はスロット形状を有する空隙部を含むように構成することができる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、板状の第１アンテナ素子、第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、整合回路、第３アンテナ素子、および高周波電流遮断領域を有する放射部と、放射部の裏面に対向して配置された反射板とを備えてもよい。第２アンテナ素子は、第１アンテナ素子に対向して配置され、給電部は、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に配置されて接続され、整合回路は、給電部と第２アンテナ素子とに接続され、第３アンテナ素子は、高周波電流遮断領域を介して第1アンテナ素子と接続されている。また、高周波電流遮断領域は、第１周波数帯の電流を通過させると共に、第１周波数帯よりも高周波の第２周波数帯の電流を遮断させることを特徴としてもよい。

本発明に係るアンテナ装置では、放射部と、当該放射部の裏面に対向して配置された反射板とを備え、放射部は、板状の第１アンテナ素子、第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、整合回路、第３アンテナ素子、および高周波電流遮断領域を有している。整合回路は、給電部と第２アンテナ素子とに接続され、第３アンテナ素子は、高周波電流遮断領域を介して第1アンテナ素子と接続されているので、単方向指向性を有する小型および薄型アンテナのマルチバンド化を図ることができる。

また、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、板状の第１アンテナ素子、第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、整合回路、および高周波電流遮断領域を有する放射部と、放射部の裏面に対向して配置された反射板とを備えてもよい。第２アンテナ素子は、第１アンテナ素子に対向して配置され、給電部は、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に配置されて接続され、整合回路は、給電部と第２アンテナ素子とに接続され、第１アンテナ素子は、高周波電流遮断領域を有していてもよい。また、高周波電流遮断領域は、第１周波数帯の電流を通過させると共に、第１周波数帯よりも高周波の第２周波数帯の電流を遮断させることを特徴としてもよい。

本発明に係るアンテナ装置では、放射部と、当該放射部の裏面に対向して配置された反射板とを備え、放射部は、板状の第１アンテナ素子、第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、整合回路、および高周波電流遮断領域を有している。整合回路は、給電部と第２アンテナ素子とに接続され、第１アンテナ素子は、高周波電流遮断領域を有しているので、単方向指向性を有する小型および薄型アンテナのマルチバンド化を図ることができる。

また、本発明の一実施形態に係るＩｏＴ機器は、上記のアンテナ装置を備える。これにより上記のアンテナ装置を備えるＩｏＴ機器を提供することができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以上説明したように、本発明によれば、単方向指向性を有する小型および薄型アンテナのマルチバンド化を図ることができる。

実施の形態１に係るアンテナ装置１０の概要を示す斜視図である。２．４ＧＨｚ帯の信号を通過させ、５ＧＨｚ帯の信号を遮断するフィルタ回路２２の一例である。図３（ａ）は、アンテナ装置１０の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図３（ｂ）は、アンテナ装置１０の入力インピーダンス特性である。図３（ｃ）は、アンテナ装置１０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性である。図４（ａ）は、２．４ＧＨｚ帯の中心周波数２．４４ＧＨｚにおけるアンテナ装置１０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。図４（ｂ）は、５ＧＨｚ帯の中心周波数５．２５ＧＨｚおよび５．６ＧＨｚにおけるアンテナ装置１０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。実施の形態２に係るアンテナ装置２０の概要を示す斜視図である。図６（ａ）は、アンテナ装置２０の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図６（ｂ）は、アンテナ装置２０の入力インピーダンス特性である。図６（ｃ）は、アンテナ装置２０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性である。図７（ａ）は、２．４ＧＨｚ帯の中心周波数２．４４ＧＨｚにおけるアンテナ装置２０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。図７（ｂ）は、５ＧＨｚ帯の中心周波数５．２５ＧＨｚおよび５．６ＧＨｚにおけるアンテナ装置２０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。実施の形態３に係るアンテナ装置３０の概要を示す斜視図である。図９（ａ）は、アンテナ装置３０の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図９（ｂ）は、アンテナ装置３０の入力インピーダンス特性である。図９（ｃ）は、アンテナ装置３０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性である。図１０（ａ）は、２．４ＧＨｚ帯の中心周波数２．４４ＧＨｚにおけるアンテナ装置３０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。図１０（ｂ）は、５ＧＨｚ帯の中心周波数５．２５ＧＨｚおよび５．６ＧＨｚにおけるアンテナ装置３０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。図１１（ａ）は、第１切り欠き部４１および第２切り欠き部４２の代わりに、スロット形状を有する空隙部４３から構成されたアンテナ装置の概要を示す斜視図である。図１１（ｂ）は、第１切り欠き部４１および第２切り欠き部４２の代わりに、切り欠き部およびスロット形状を有する空隙部４４を備えたアンテナ装置の概要を示す斜視図である。図１１（ｃ）は、第１切り欠き部４１および第２切り欠き部４２の代わりに第３切り欠き部４５を備え、第３アンテナ素子２３をメアンダ形状にしたアンテナ装置の概要を示す斜視図である。実施の形態４に係るアンテナ装置４０の概要を示す斜視図である。２．４ＧＨｚ帯の信号を通過させ、５ＧＨｚ帯の信号を遮断するフィルタ回路の一例である。図１４（ａ）は、アンテナ装置４０の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図１４（ｂ）は、アンテナ装置４０の入力インピーダンス特性である。図１４（ｃ）は、アンテナ装置４０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性である。図１５（ａ）は、２．４ＧＨｚ帯の中心周波数２．４４ＧＨｚにおけるアンテナ装置４０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。なお、各面の放射パターンは、最大値で正規化されている。図１５（ｂ）は、５ＧＨｚ帯の中心周波数５．２５ＧＨｚおよび５．６ＧＨｚにおけるアンテナ装置４０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。切り欠き部５１の変形例であるＬ形の切り欠き部を備えたアンテナ装置の概要を示す斜視図である。図１７（ａ）は、切り欠き部５１の代わりに、スロット形状を有する空隙部５５を備えたアンテナ装置の概要を示す斜視図である。図１７（ｂ）は、切り欠き部５１の代わりに、スロット形状を有する空隙部５５を２つ備えたアンテナ装置の概要を示す斜視図である。図１７（ｃ）は、切り欠き部５１の代わりに、Ｕ形のスロット形状を有する空隙部５５を備えたアンテナ装置の概要を示す斜視図である。切り欠き部５１に、フィルタ回路５６を備えたアンテナ装置の概要を示す斜視図である。本発明の一つの実施形態に係るＩｏＴ機器１０００の概要を示す断面図である。比較例として示すアンテナ装置９００の概要を示す斜視図である。図２１（ａ）は、アンテナ装置９００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図２１（ｂ）は、アンテナ装置９００の入力インピーダンス特性である。図２１（ｃ）は、アンテナ装置９００のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性である。アンテナ装置９００の周波数２ＧＨｚにおけるＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。

以下、実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施の形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、特に明記していない場合、各図において同一の符号を付した構成要素等は、同一の構成および機能を有する。このため、各図に示した構成要素の説明を省略する場合がある。

図２０は、比較例として示すアンテナ装置９００の概要を示す斜視図である。アンテナ装置９００は、放射部１１および反射板１２を備える。放射部１１は、第１アンテナ素子１３、第２アンテナ素子１４、および給電部１５を有する。第１アンテナ素子１３は、板状の導体である。なお、板状とは、長さおよび幅が、厚みに比べて十分大きい形状を指す。一例として、長さおよび幅のそれぞれが、厚みの２倍以上である形状を板状としてよい。

第２アンテナ素子１４は、第１アンテナ素子１３よりも幅が小さい導体である。第２アンテナ素子１４は、板状であってもよく、板状でなくてもよい。本例において第２アンテナ素子１４は線状である。線状とは、幅および厚みが、長さに比べて十分小さい形状を指す。一例として、幅および厚みのそれぞれが、長さの半分以下である形状を線状としてよい。第２アンテナ素子１４は、第１アンテナ素子１３と同一材料で形成されてもよく、異なる材料で形成されてもよい。例えば第１アンテナ素子１３および第２アンテナ素子１４は、所定の誘電体基板１６上に形成された銅箔である。

放射部１１は、一方のアンテナ素子が電気的なグランドとして機能するモノポールアンテナであってもよい。また、放射部１１は、いわゆるダイポールアンテナにおける２つのアンテナ素子の形状を変形した変形ダイポールアンテナであってもよい。

給電部１５は、第１アンテナ素子１３および第２アンテナ素子１４の間に設けられ、第１アンテナ素子１３および第２アンテナ素子１４と電気的に接続される。第２アンテナ素子１４は、図示しないアンテナの入力インピーダンスを調整する整合回路を介して給電部１５に接続されてもよい。

反射板１２は、板状の導体であって、放射部１１の裏面に対向して配置される。つまり、放射部１１の少なくとも一部は、反射板１２と重なる位置に配置される。本例では、放射部１１の全体が、反射板１２と重なる位置に配置される。一例として、反射板１２は薄い銅板である。

一例として、放射部１１は誘電体基板１６の表面に銅箔により形成される。また、誘電体基板１６の裏面側に反射板１２が配置される。反射板１２は、誘電体基板１６の裏面（すなわち、放射部１１が設けられた面とは逆側の面）とは離間して設けられてもよく、裏面上に設けられてもよい。反射板１２が誘電体基板１６の裏面上に設けられる場合、誘電体基板１６の厚みが、放射部１１および反射板１２の間隔Ｄに相当する。なお、比較例および実施の形態１から実施の形態４において、誘電体基板１６の厚みを１ｍｍ、間隔Ｄを３ｍｍとしている。

誘電体基板１６と反射板１２は図示しない保持部材で支持されている。アンテナの特性劣化を軽減するために、保持部材は低誘電率および低誘電正接を有する樹脂等が好ましく、また、小型で、誘電体基板１６および／または反射板１２の四隅に配置されることが好ましい。

反射板１２は、放射部１１と所定の間隔を有して配置される。当該間隔は、反射板１２および放射部１１が電磁結合できるように設定する。なお、図２０に示すＸ軸が放射部１１の短手方向に対応し、Ｙ軸が放射部１１の長手方向に対応し、Ｚ軸がアンテナ装置９００の厚み方向に対応する。

反射板１２は、アンテナ装置９００が使用する使用周波数の波長λの略１／２以上の長さを有する。反射板１２は、アンテナ装置９００を小型化する場合は波長の略１／２の長さでよいが、それ以上の長さを有してもよい。反射板１２は、アンテナ装置９００が取り付けられる物体の金属体であってもよい。例えば、自動車に取り付けられる場合は、車体のボディの一部等の金属体であってもよい。また、形状は方形であっても円形であってもよく、形状は限定されない。アンテナ装置９００が所定の範囲の使用周波数を使用する場合、使用周波数の波長λとは、当該所定の範囲の中央の周波数の波長を指す。

本明細書では、使用周波数の波長を単に波長λと記載する場合がある。また、波長λの略１／２とは、例えばλ／２またはλ／２よりもわずかに長い程度を指す。また、波長λの略１／２とは、反射板１２が使用周波数において放射部１１と電磁結合し、反射板として機能できる範囲の長さを指してもよい。例えば波長λの略１／２とは、λ／２の０．９倍以上、１．３倍以下の範囲である。また、波長λを用いて各部材の長さまたは幅を規定する場合、波長λは各部材の比誘電率に応じて定まる波長短縮率を乗じた値を用いてよい。

反射板１２を有することで、アンテナ装置９００は、反射板１２とは逆側のＺ軸方向の指向性を有する。このため、反射板１２を人体や金属物などの周囲物体側に配置することで、周囲の物体からの影響を少なくすることができる。なお、放射部１１の全体が、反射板１２と重なる位置に配置されることで、周囲の物体からの影響をさらに少なくすることができる。

　第１アンテナ素子１３、第２アンテナ素子１４および反射板１２の長さ、幅、間隔等は、反射板１２が反射板として機能し、所定の使用周波数で共振するように定められる。

アンテナ装置９００は、放射部１１および反射板１２を備える。放射部１１は、第１アンテナ素子１３、第２アンテナ素子１４、および給電部１５から構成され、第１アンテナ素子１３および第２アンテナ素子１４は、給電部１５と電気的に接続される。一例として、給電部１５は、第１アンテナ素子１３のＸ軸方向の辺の中央に配置される。なお、給電部１５の配置は、第１アンテナ素子１３の中央であっても端であってもよく、その位置は限定されない。

また、一例として、誘電体基板１６と反射板１２は同一サイズとし、誘電体基板１６は、反射板１２と重なる位置に配置されている。反射板１２および誘電体基板１６の長さをＬ１、第１アンテナ素子１３の長さをＬ２、第２アンテナ素子１４の長さをＬ３、Ｙ軸における第１アンテナ素子１３の端部と反射板１２の端部との距離をＬ４、反射板１２、誘電体基板１６、および第１アンテナ素子１３の幅をＷ１、第２アンテナ素子１４の幅をＷ２、放射部１１と反射板１２との間隔をＤとする。第２アンテナ素子１４は、第１アンテナ素子１３の所定の辺の中央から、Ｙ軸方向に伸長している。

アンテナ装置９００の放射部１１と反射板１２は、電磁結合されるように配置され、第１アンテナ素子１３の長さＬ２により主として共振周波数を調整し、第２アンテナ素子１４の長さＬ３により主として入力インピーダンスのリアクタンス成分を調整し、インピーダンスマッチングを行う。すなわち、共振周波数は第１アンテナ素子１３の長さＬ２で決定されるため、第１アンテナ素子１３は放射素子として動作する。入力リアクタンスは、第２アンテナ素子１４の長さＬ３で決定されるため、第２アンテナ素子１４はスタブとして動作する。

アンテナ装置９００において、周波数２ＧＨｚで共振するように、チューニングを行う。周波数２ＧＨｚに対応する波長は約１５０ｍｍである。誘電体基板１６の比誘電率は４．３、厚みは１ｍｍとする。また、第１アンテナ素子１３および第２アンテナ素子１４は銅箔から形成され、反射板１２は銅板から形成されており、どちらも厚みは無視できるほど小さいとする。第１アンテナ素子１３および第２アンテナ素子１４は、Ｙ軸方向に１ｍｍの間隙を有しており、当該間隙に給電部１５が配置される。

一例として、Ｌ１＝８０ｍｍ（周波数２ＧＨｚにおいて０．５３λ）、Ｌ４＝２０ｍｍ（周波数２ＧＨｚにおいて０．１３λ）、Ｗ１＝５０ｍｍ（周波数２ＧＨｚにおいて０．３３λ）、Ｗ２＝１ｍｍ（周波数２ＧＨｚにおいて０．００６７λ）、Ｄ＝３ｍｍ（周波数２ＧＨｚにおいて０．０２０λ）の条件でチューニングを行った。その結果、Ｌ２＝５５．５ｍｍ（周波数２ＧＨｚにおいて０．３７λ）、Ｌ３＝１５ｍｍ（周波数２ＧＨｚにおいて０．１０λ）となった。なお、インピーダンス整合用の回路は用いていない。

図２１（ａ）は、アンテナ装置９００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図２１（ｂ）は、アンテナ装置９００の入力インピーダンス特性である。図２１（ｃ）は、アンテナ装置９００のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性である。図２２は、アンテナ装置９００の周波数２ＧＨｚにおけるＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。なお、各面の放射パターンは、最大値で正規化されている。

図２１（ａ）、図２１（ｂ）、および図２１（ｃ）に示すように、アンテナ装置９００は周波数２ＧＨｚで共振している。また、図２２に示すように、反射板１２が反射板として動作するため、単方向指向性を有している。すなわち、反射板１２側の放射パターン強度（Ｚ軸負側）を、Ｚ軸正側の放射パターン強度に比べて小さくすることができる。このため、反射板１２を人体や金属物などの周囲物体側に配置することで、周囲の物体からの影響を少なくすることができる。

これに対し、本発明はアンテナ装置９００の特徴を維持しつつ、異なる周波数帯で使用可能なマルチバンド化を図ることができるアンテナ装置およびＩｏＴ機器を提供するものである。なお、使用周波数は、一例として、無線ＬＡＮシステムの２．４ＧＨｚ帯（２．４－２．４８３５ＧＨｚ）および５ＧＨｚ帯（５．１５－５．３５ＧＨｚ、５．４７－５．７２５Ｇｚ）とした。

実施の形態１

図１は、実施の形態１に係るアンテナ装置１０の概要を示す斜視図である。アンテナ装置１０は、放射部１１および反射板１２を備え、放射部１１は、第１アンテナ素子２１、第１フィルタ回路２２、第３アンテナ素子２３、給電部１５、第２アンテナ素子２４、第２フィルタ回路２５、第４アンテナ素子２６、および誘電体基板１６から構成される。

アンテナ装置１０は、第１アンテナ素子１３を第１アンテナ素子２１、第１フィルタ回路２２、および第３アンテナ素子２３に変更した点、および第２アンテナ素子１４を第２アンテナ素子２４、第２フィルタ回路２５、および第４アンテナ素子２６変更した点以外は、アンテナ装置９００と同様の構造を有する。第１アンテナ素子２１は給電部１５に接続され、第１フィルタ回路２２は第１アンテナ素子２１に接続され、第３アンテナ素子２３は第１フィルタ回路２２に接続される。第２アンテナ素子２４は給電部１５に接続され、第２フィルタ回路２５は第２アンテナ素子２４に接続され、第４アンテナ素子２６は第２フィルタ回路２５に接続される。

一例として、第１アンテナ素子２１および第３アンテナ素子２３の幅をＷ１、第２アンテナ素子２４および第４アンテナ素子２６の幅をＷ２、第１アンテナ素子２１と第３アンテナ素子２３との間隙を２ｍｍ、第２アンテナ素子２４と第４アンテナ素子２６との間隙を２ｍｍとした。また、第１アンテナ素子２１の長さをＬ５、第１アンテナ素子２１、第１フィルタ回路２２、および第３アンテナ素子２３の長さをＬ６、第２アンテナ素子２４の長さをＬ７、第２アンテナ素子２４、第２フィルタ回路２５、および第４アンテナ素子２６の長さをＬ８とした。なお、第１フィルタ回路２２は、第１アンテナ素子２１の中央と両端に３つ備える構成としたが、１つであっても２つ以上であってもよく、数量は限定されない。

アンテナ装置１０は、第１周波数帯ｆ１および第２周波数帯ｆ２のマルチバンド化に対応するものである。ここで、第１周波数帯ｆ１および第２周波数帯ｆ２は、ｆ１＜ｆ２の関係にあり、第１フィルタ回路２２および第２フィルタ回路２５は、第１周波数帯ｆ１の電流を通過させ、第２周波数帯ｆ２の電流を遮断させるフィルタ回路である。すなわち、第１フィルタ回路２２により第１高周波電流遮断領域が形成され、第２フィルタ回路２５により第２高周波電流遮断領域が形成されている。なお、第１フィルタ回路２２および第２フィルタ回路２５は、トラップ回路、バンドリジェクトフィルタ、ローパスフィルタ、またはバンドパスフィルタ等のフィルタ回路から構成される。

アンテナ装置１０において、第１周波数帯ｆ１では、第１アンテナ素子２１、第１フィルタ回路２２、第３アンテナ素子２３、給電部１５、第２アンテナ素子２４、第２フィルタ回路２５、第４アンテナ素子２６、および反射板１２がアンテナとして動作し、第２周波数帯ｆ２では、第１アンテナ素子２１、給電部１５、第２アンテナ素子２４、および反射板１２がアンテナとして動作する。

一例として、無線ＬＡＮシステムの２．４ＧＨｚ帯（２．４－２．４８３５ＧＨｚ）および５ＧＨｚ帯（５．１５－５．３５ＧＨｚ、５．４７－５．７２５Ｇｚ）の周波数におけるマルチバンド化を図る。

アンテナ装置１０において、一例として、Ｌ１＝６２ｍｍ（２．４ＧＨｚ帯の中心周波数
２．４４ＧＨｚにおいて０．５０λ）、Ｌ４＝１７ｍｍ、Ｗ１＝２５ｍｍ、Ｗ２＝１ｍｍ、Ｄ＝３ｍｍ（周波数２．４４ＧＨｚにおいて０．０２４λ）とした。また、第１フィルタ回路２２および第２フィルタ回路２５は、図２に示すように、インダクタンス４．８ｎＨ、キャパシタンス０．１５ｐＦ、およびキャパシタンス０．７５ｐＦから構成されるＬＣＣ回路とし、チューニングを行った。なお、第１フィルタ回路２２および第２フィルタ回路２３は同一回路としたが、２．４ＧＨｚ帯の電流を通過させ、５ＧＨｚ帯の電流を遮断させるフィルタ回路であれば、同一回路でなくてもよい。

その結果、Ｌ５＝１８ｍｍ（５ＧＨｚ帯の中心周波数５．２５ＧＨｚにおいて０．３２λ、５．６ＧＨｚにおいて０．３４λ）、Ｌ６＝４１．５ｍｍ（周波数２．４４ＧＨｚにおいて０．３４λ）、Ｌ７＝１０ｍｍ（５ＧＨｚ帯の中心周波数５．２５ＧＨｚにおいて０．１８λ、５．６ＧＨｚにおいて０．１９λ）、Ｌ８＝１３ｍｍ（周波数２．４４ＧＨｚにおいて０．１１λ）となった。

図２は、２．４ＧＨｚ帯の信号を通過させ、５ＧＨｚ帯の信号を遮断するフィルタ回路の一例である。図３（ａ）は、アンテナ装置１０の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図３（ｂ）は、アンテナ装置１０の入力インピーダンス特性である。図３（ｃ）は、アンテナ装置１０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性である。図４（ａ）は、２．４ＧＨｚ帯の中心周波数２．４４ＧＨｚにおけるアンテナ装置１０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。なお、各面の放射パターンは、最大値で正規化されている。図４（ｂ）は、５ＧＨｚ帯の中心周波数５．２５ＧＨｚおよび５．６ＧＨｚにおけるアンテナ装置１０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。なお、各面の放射パターンは、最大値で正規化されている。

図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に示すように、アンテナ装置１０は無線ＬＡＮシステムの２．４ＧＨｚ帯（２．４－２．４８３５ＧＨｚ）および５ＧＨｚ帯（５．１５－５．３５ＧＨｚ、５．４７－５．７２５Ｇｚ）の周波数で共振している。また、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、単方向指向性を有している。ただし、図４（ａ）に示すように周波数２．４ＧＨｚ帯では最大利得がＺ軸方向となる理想的なパターンであるのに対し、図４（ｂ）に示すように周波数５ＧＨｚ帯ではＹ－Ｚ面の放射パターンが割れ、最大利得がＺ軸方向ではない。これは、反射板１２からの誘導により第３アンテナ素子２３に周波数５ＧＨｚ帯の電流が流れるためである。

なお、一例として、第２アンテナ素子２４には第２フィルタ回路２５が接続され、第２フィルタ回路２５には第４アンテナ素子２６が接続される構成としたが、第２フィルタ回路２５および第４アンテナ素子２６の代わりに、給電部１５と第２アンテナ素子２４の間に整合回路を装荷してインピーダンスマッチングを行ってもよい。

実施の形態２

図５は、実施の形態２に係るアンテナ装置２０の概要を示す斜視図である。アンテナ装置２０は、放射部１１および反射板１２を備え、放射部１１は、第１アンテナ素子２１、第１フィルタ回路２２、第５アンテナ素子３１、第３フィルタ回路３２、第６アンテナ素子３３、給電部１５、第２アンテナ素子２４、第２フィルタ回路２５、第４アンテナ素子２６、および誘電体基板１６から構成される。

アンテナ装置２０は、第３アンテナ素子２３を第５アンテナ素子３１、第３フィルタ回路３２、および第６アンテナ素子３３に変更した点以外は、アンテナ装置１０と同様の構造を有する。すなわち、第３アンテナ素子２３は２つに分割され、その間隙にフィルタ回路が接続される形状に変更された。第５アンテナ素子３１は第１フィルタ回路２２に接続され、第３フィルタ回路３２は第５アンテナ素子３１に接続され、第６アンテナ素子３３は第３フィルタ回路３２に接続される。一例として、第５アンテナ素子３１および第６アンテナ素子３３の幅をＷ１、第５アンテナ素子３１と第６アンテナ素子３３との間隙を２ｍｍとした。また、第１アンテナ素子２１、第１フィルタ回路２２、および第５アンテナ素子３１の長さをＬ９とし、第１アンテナ素子２１、第１フィルタ回路２２、第５アンテナ素子３１、第３フィルタ回路３２、および第６アンテナ素子３３の長さをＬ１０とした。なお、第３フィルタ回路３２は、第５アンテナ素子３１の中央と両端に３つ備える構成としたが、１つであっても２つ以上であってもよく、数量は限定されない。

アンテナ装置２０は、第１周波数帯ｆ１および第２周波数帯ｆ２のマルチバンド化に対応するものである。ここで、第１周波数帯ｆ１および第２周波数帯ｆ２は、ｆ１＜ｆ２の関係にあり、第３フィルタ回路３２は、第１周波数帯ｆ１の電流を通過させ、第２周波数帯ｆ２の電流を遮断させるフィルタ回路である。すなわち、第３フィルタ回路３２により第３高周波電流遮断領域が形成されている。第３フィルタ回路３２は、トラップ回路、バンドリジェクトフィルタ、ローパスフィルタ、またはバンドパスフィルタ等のフィルタ回路から構成される。

アンテナ装置２０において、第１周波数帯ｆ１では、第１アンテナ素子２１、第１フィルタ回路２２、第５アンテナ素子３１、第３フィルタ回路３２、第６アンテナ素子３３、給電部１５、第２アンテナ素子２４、第２フィルタ回路２５、第４アンテナ素子２６、および反射板１２がアンテナとして動作し、第２周波数帯ｆ２では、第１アンテナ素子２１、給電部１５、第２アンテナ素子２４、および反射板１２がアンテナとして動作する。

実施の形態１と同様に、無線ＬＡＮシステムの２．４ＧＨｚ帯（２．４－２．４８３５ＧＨｚ）および５ＧＨｚ帯（５．１５－５．３５ＧＨｚ、５．４７－５．７２５Ｇｚ）の周波数におけるマルチバンド化を図る。

実施の形態１と同様に、Ｌ１＝６２ｍｍ（２．４ＧＨｚ帯の中心周波数２．４４ＧＨｚにおいて０．５０λ）、Ｌ４＝１７ｍｍ、Ｗ１＝２５ｍｍ、Ｗ２＝１ｍｍ、Ｄ＝３ｍｍ（周波数２．４４ＧＨｚにおいて０．０２４λ）とした。また、第３フィルタ回路３２は、第１フィルタ回路２２および第２フィルタ回路２５と同様に、図２に示すインダクタンス４．８ｎＨ、キャパシタンス０．１５ｐＦ、およびキャパシタンス０．７５ｐＦから構成されるＬＣＣ回路とし、チューニングを行った。なお、第３フィルタ回路３１は、第１フィルタ回路２２および第２フィルタ回路２５と同一回路としたが、２．４ＧＨｚ帯の電流を通過させ、５ＧＨｚ帯の電流を遮断させるフィルタ回路であれば、同一回路でなくてもよい。

その結果、Ｌ５＝１８ｍｍ（５．２５ＧＨｚにおいて０．３２λ、５．６ＧＨｚにおいて０．３４λ）、Ｌ７＝９ｍｍ（５．２５ＧＨｚにおいて０．１６λ、５．６ＧＨｚにおいて０．１７λ）、Ｌ８＝１３ｍｍ（２．４４ＧＨｚにおいて０．１１λ）、Ｌ９＝２９ｍｍ、Ｌ１０＝４０ｍｍ（２．４４ＧＨｚにおいて０．３３λ）となった。

図６（ａ）は、アンテナ装置２０の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図６（ｂ）は、アンテナ装置２０の入力インピーダンス特性である。図６（ｃ）は、アンテナ装置２０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性である。図７（ａ）は、２．４ＧＨｚ帯の中心周波数２．４４ＧＨｚにおけるアンテナ装置２０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。なお、各面の放射パターンは、最大値で正規化されている。図７（ｂ）は、５ＧＨｚ帯の中心周波数５．２５ＧＨｚおよび５．６ＧＨｚにおけるアンテナ装置２０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。なお、各面の放射パターンは、最大値で正規化されている。

図６（ａ）、図６（ｂ）、および図６（ｃ）に示すように、アンテナ装置２０は無線ＬＡＮシステムの２．４ＧＨｚ帯（２．４－２．４８３５ＧＨｚ）および５ＧＨｚ帯（５．１５－５．３５ＧＨｚ、５．４７－５．７２５Ｇｚ）の周波数で共振している。また、図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、単方向指向性を有しており、周波数２．４ＧＨｚ帯および周波数５ＧＨｚ帯において、Ｚ軸方向が最大利得となる理想的なパターンとなっている。これは、第３アンテナ素子２３が２つに分割され、その間隙にフィルタ回路を接続する形状に変更されたことにより、第３アンテナ素子２３、すなわち第５アンテナ素子３１および第６アンテナ素子３３に反射板１２からの周波数５ＧＨｚ帯の誘導電流が流れなくなったためである。

実施の形態３

図８は、実施の形態３に係るアンテナ装置３０の概要を示す斜視図である。アンテナ装置３０は、放射部１１および反射板１２を備え、放射部１１は、第１アンテナ素子２１、第１フィルタ回路２２、第３アンテナ素子２３、第１切り欠き部４１、第２切り欠き部４２、給電部１５、第２アンテナ素子２４、第２フィルタ回路２５、第４アンテナ素子２６、および誘電体基板１６から構成される。

アンテナ装置３０は、第３アンテナ素子２３に第１切り欠き部４１および第２切り欠き部４２を設けた点以外は、アンテナ装置１０と同様の構造を有する。Ｙ軸における第１切り欠き部４１と第１フィルタ回路２２との距離をＬ１１、第１切り欠き部４１のＸ軸方向の長さをＬ１２、Ｙ軸方向の長さをＷ３とし、Ｙ軸における第２切り欠き部４２と第１フィルタ回路２２との距離をＬ１３、第２切り欠き部４２のＸ軸方向の長さをＬ１４、Ｙ軸方向の長さをＷ４とした。

アンテナ装置３０は、第１周波数帯ｆ１および第２周波数帯ｆ２のマルチバンド化に対応するものである。ここで、第１周波数帯ｆ１および第２周波数帯ｆ２は、ｆ１＜ｆ２の関係にある。

アンテナ装置３０において、第１周波数帯ｆ１では、第１アンテナ素子２１、第１フィルタ回路２２、第１切り欠き部４１および第２切り欠き部４２を有する第３アンテナ素子２３、給電部１５、第２アンテナ素子２４、第２フィルタ回路２５、第４アンテナ素子２６、および反射板１２がアンテナとして動作し、第２周波数帯ｆ２では、第１アンテナ素子２１、給電部１５、第２アンテナ素子２４、および反射板１２がアンテナとして動作する。

実施の形態１と同様に、Ｌ１＝６２ｍｍ（２．４ＧＨｚ帯の中心周波数２．４４ＧＨｚにおいて０．５０λ）、Ｌ４＝１７ｍｍ、Ｗ１＝２５ｍｍ、Ｗ２＝１ｍｍ、Ｄ＝３ｍｍ（周波数２．４４ＧＨｚにおいて０．０２４λ）とした。また、第１フィルタ回路２２および第２フィルタ回路２５は、図２に示すインダクタンス４．８ｎＨ、キャパシタンス０．１５ｐＦ、およびキャパシタンス０．７５ｐＦから構成されるＬＣＣ回路とし、チューニングを行った。なお、第１フィルタ回路２２および第２フィルタ回路２５は同一回路としたが、２．４ＧＨｚ帯の電流を通過させ、５ＧＨｚ帯の電流を遮断させるフィルタ回路であれば、同一回路でなくてもよい。

その結果、Ｌ５＝１８ｍｍ、Ｌ６＝３５ｍｍ、Ｌ７＝９ｍｍ、Ｌ８＝１２ｍｍ、Ｌ１１＝５ｍｍ、Ｌ１２＝１２.５ｍｍ、Ｌ１３＝１０ｍｍ、Ｌ１４＝１２.５ｍｍ、Ｗ３＝１ｍｍ、Ｗ４＝１ｍｍとなった。

図９（ａ）は、アンテナ装置３０の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図９（ｂ）は、アンテナ装置３０の入力インピーダンス特性である。図９（ｃ）は、アンテナ装置３０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性である。図１０（ａ）は、２．４ＧＨｚ帯の中心周波数２．４４ＧＨｚにおけるアンテナ装置３０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。なお、各面の放射パターンは、最大値で正規化されている。図１０（ｂ）は、５ＧＨｚ帯の中心周波数５．２５ＧＨｚおよび５．６ＧＨｚにおけるアンテナ装置３０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。なお、各面の放射パターンは、最大値で正規化されている。

図９（ａ）、図９（ｂ）、および図９（ｃ）に示すように、アンテナ装置３０は無線ＬＡＮシステムの２．４ＧＨｚ帯（２．４－２．４８３５ＧＨｚ）および５ＧＨｚ帯（５．１５－５．３５ＧＨｚ、５．４７－５．７２５Ｇｚ）の周波数で共振している。また、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、単方向指向性を有しており、周波数２．４ＧＨｚ帯および周波数５ＧＨｚ帯において、Ｚ軸方向が最大利得となる理想的なパターンとなっている。これは、第３アンテナ素子２３に、第１切り欠き部４１および第２切り欠き部４２を設け、第３アンテナ素子２３のＹ軸方向の長さを短縮したことにより反射板１２からの周波数５ＧＨｚ帯の誘導電流が流れなくなったためである。

一例として切り欠き部は方形とし、２つ備える構成としたが、形状および数量はこれに限定されない。例えば、図１１（ａ）に示すように、第１切り欠き部４１および第２切り欠き部４２の代わりに、スロット形状を有する空隙部４３から構成されてもよい。また、図１１（ｂ）に示すように、第１切り欠き部４１および第２切り欠き部４２の代わりに、切り欠き部およびスロット形状を有する空隙部４４から構成されてもよい。さらに、図１１（ｃ）に示すように、第１切り欠き部４１および第２切り欠き部４２の代わりに、第３切り欠き部４５を用いて、第３アンテナ素子２３をメアンダ形状にしてもよい。

実施の形態４

図１２は、実施の形態４に係るアンテナ装置４０の概要を示す斜視図である。アンテナ装置４０は、放射部１１および反射板１２を備え、放射部１１は、第１アンテナ素子１３、切り欠き部５１、給電部１５、第２アンテナ素子５２、第１フィルタ回路５３、および第３アンテナ素子５４から構成される。

アンテナ装置４０は、第１アンテナ素子１３に切り欠き部５１を追加した点、および第２アンテナ素子１４を第２アンテナ素子５２、第１フィルタ回路５３、および第３アンテナ素子５４に変更した点以外は、アンテナ装置９００と同様の構造を有する。第１アンテナ素子１３および第２アンテナ素子５２は給電部１５に接続される。第１フィルタ回路５３は第２アンテナ素子５２に接続され、第４アンテナ素子５４は第２フィルタ回路５３に接続される。

一例として、切り欠き部５１は、Ｙ軸に対して対称となる位置に２つ形成され、Ｘ軸方向の長さをＬ１５、Ｙ軸における第１アンテナ素子１３の端部との距離をＬ１６、Ｙ軸方向の長さをＷ５とする。また、第２アンテナ素子５２と第３アンテナ素子５４との間隙を２ｍｍとした。なお、切り欠き部５１は方形とし、２つ備える構成としたが、形状および数量はこれに限定されない。また、２つ以上の切り欠き部を有する場合、それらの形状が同一形状であることに限定されない。

アンテナ装置４０は、第１周波数帯ｆ１および第２周波数帯ｆ２のマルチバンド化に対応するものである。ここで、第１周波数帯ｆ１および第２周波数帯ｆ２は、ｆ１＜ｆ２の関係にあり、第１フィルタ回路５３は、第１周波数帯ｆ１の電流を通過させ、第２周波数帯ｆ２の電流を遮断させるフィルタ回路である。第１フィルタ回路５３は、トラップ回路、バンドリジェクトフィルタ、ローパスフィルタ、またはバンドパスフィルタ等のフィルタ回路から構成される。

アンテナ装置４０において、第１周波数帯ｆ１では第１アンテナ素子１３の長さＬ２、切り欠き部５１の長さＬ１５、およびＹ軸方向の長さＷ５により共振周波数を調整し、第２アンテナ素子５２、第１フィルタ回路５３、および第３アンテナ素子５４の長さＬ１８により入力インピーダンスのリアクタンス成分を調整し、インピーダンスマッチングを行えばよい。第２周波数帯ｆ２ではＹ軸における第１アンテナ素子１３の端部と切り欠き部５１との距離Ｌ１６により共振周波数を調整し、第２アンテナ素子５２の長さＬ１７により入力インピーダンスのリアクタンス成分を調整し、インピーダンスマッチングを行えばよい。

　このように、切り欠き部５１により第１高周波電流遮断領域が形成され、第１フィルタ回路５３により第２高周波電流遮断領域が形成されている。なお、第１フィルタ回路５３は、トラップ回路、バンドリジェクトフィルタ、ローパスフィルタ、またはバンドパスフィルタ等のフィルタ回路から構成される。

アンテナ装置４０において、一例として、Ｌ１＝６２ｍｍ（２．４ＧＨｚ帯の中心周波数２．４４ＧＨｚにおいて０．５０λ）、Ｌ４＝１７ｍｍ、Ｗ１＝２５ｍｍ、Ｗ２＝１ｍｍ、Ｗ５＝１ｍｍ、Ｄ＝３ｍｍ（周波数２．４４ＧＨｚにおいて０．０２４λ）とした。また、第１フィルタ回路５３は、図１３に示すように、インダクタンス４．８ｎＨ、キャパシタンス０．１５ｐＦ、およびキャパシタンス１．０ｐＦから構成されるＬＣＣ回路とし、チューニングを行った。

その結果、Ｌ２＝３８ｍｍ、Ｌ１５＝１０ｍｍ、Ｌ１６＝２１ｍｍ、Ｌ１７＝９ｍｍ、Ｌ１８＝１２ｍｍとなった。

図１３は、２．４ＧＨｚ帯の信号を通過させ、５ＧＨｚ帯の信号を遮断するフィルタ回路の一例である。図１４（ａ）は、アンテナ装置４０の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図１４（ｂ）は、アンテナ装置４０の入力インピーダンス特性である。図１４（ｃ）は、アンテナ装置４０のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性である。図１５（ａ）は、２．４ＧＨｚ帯の中心周波数２．４４ＧＨｚにおけるアンテナ装置４０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。なお、各面の放射パターンは、最大値で正規化されている。図１５（ｂ）は、５ＧＨｚ帯の中心周波数５．２５ＧＨｚおよび５．６ＧＨｚにおけるアンテナ装置４０のＸ－Ｚ面およびＹ－Ｚ面の放射パターンである。なお、各面の放射パターンは、最大値で正規化されている。

図１４（ａ）、図１４（ｂ）、および図１４（ｃ）に示すように、アンテナ装置４０は無線ＬＡＮシステムの２．４ＧＨｚ帯（２．４－２．４８３５ＧＨｚ）および５ＧＨｚ帯（５．１５－５．３５ＧＨｚ、５．４７－５．７２５Ｇｚ）の周波数で共振している。また、図１５（ａ）および図１５（ｂ）に示すように、単方向指向性を有している。

このように、本実施例によれば、アンテナ装置４０の第１アンテナ素子１３に切り欠き部５１を設け、第２アンテナ素子５２と第３アンテナ素子５４との間に第１フィルタ回路５３を設けることにより、マルチバンド化を図ることができる。なお、第１アンテナ素子１３に切り欠き部５１を設けることにより、第１周波数帯ｆ１で動作する第１アンテナ素子１３の長さＬ２を短縮することが可能となる。これに伴い、反射板１２の長さＬ１を短縮することも可能となるため、アンテナ装置４０の小型化も可能となる。

なお、一例として、切り欠き部５１は方形としたが、形状はこれに限定されない。例えば、切り欠き部５１は、図１６に示すように、Ｌ形等であってもよい。また、切り欠き部５１の代わりに、図１７（ａ）に示すように、スロット形状を有する空隙部５５から構成されてもよい。また、図１７（ｂ）に示すように、スロット形状を有する空隙部５５を２つ備える構成であってよく、３つ以上備える構成であってもよい。また、図１７（ｃ）に示すように、Ｕ形のスロット形状を有する空隙部５５から構成されてもよい。さらに、図１８に示すように、切り欠き部５１に、第１周波数帯の電流を通過させると共に第１周波数帯よりも高周波の第２周波数帯の電流を遮断させるフィルタ回路５６を備えてもよい。なお、フィルタ回路５６は、空隙部５５に備えてもよい。

一例として、第２アンテナ素子１４を第２アンテナ素子５２および第３アンテナ素子５４に分割し、その間隙に第１フィルタ回路５３を接続する構成としたが、第２アンテナ素子５２、第１フィルタ回路５３、および第３アンテナ素子５４の代わりに、給電部１５と第２アンテナ素子１４の間に整合回路を装荷してインピーダンスマッチングを行ってもよい。

実施の形態５

図１９は、本発明の一つの実施形態に係るＩｏＴ機器１０００の概要を示す断面図である。ＩｏＴ機器１０００は、実施の形態１から実施の形態４に係るいずれかのアンテナ装置１００１と、筐体１０１とを備える。筐体１０１は、アンテナ装置１００１を収納する。アンテナ装置１００１は、放射部１０２と反射板１０３を備える。ここで、放射部１０２は、一例として、誘電体基板１０４上に形成され、誘電体基板１０４および反射板１０３は保持部材１０５で支持され、所定の間隔を有して配置される。当該間隔は、放射部１０２および反射板１０３が電磁結合されるように設定される。

アンテナ装置１００１は、筐体１０１内部において、無線回路等の電気回路と電気的に接続されている。また、筐体１０１は、表面１００２および裏面１００３を有する。アンテナ装置１０００は、放射部１０２が表面１００２側となるように配置される

ＩｏＴ機器１０００を人体等に取り付けて使用する場合は、裏面１００３を人体等側に配置することで、人体等からの影響を少なくすることができ、通信品質の向上を図ることができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０、２０、３０、４０、９００、１００１　アンテナ装置
１１、１０２　放射部
１２、１０３　反射板
１３、２１　第１アンテナ素子
１４、２４、５２　第２アンテナ素子
１５　給電部
１６、１０４　誘電体基板
２２、５３　第１フィルタ回路
２３、５４　第３アンテナ素子
２５　第２フィルタ回路
２６　第４アンテナ素子
３１　第５アンテナ素子
３２　第３フィルタ回路
３３　第６アンテナ素子
４１　第１切り欠き部
４２　第２切り欠き部
４３、４４、５５、５６　空隙部
４５　第３切り欠き部
５１　切り欠き部
５６　フィルタ回路
１０１　筐体
１０５　保持部材
１０００　ＩｏＴ機器
１００２　表面
１００３　裏面

Claims

　板状の第１アンテナ素子、前記第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、第３アンテナ素子、第４アンテナ素子、第１高周波電流遮断領域、および第２高周波電流遮断領域を有する放射部と、
　前記放射部の裏面に対向して配置された反射板と、を備え、
　前記第２アンテナ素子は、前記第１アンテナ素子に対向して配置され、
　前記給電部は、前記第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に配置されて接続され、
前記第３アンテナ素子は、前記第１高周波電流遮断領域を介して前記第1アンテナ素子と接続され、
　前記第４アンテナ素子は、前記第２高周波電流遮断領域を介して前記第２アンテナ素子と接続され、
　前記第１及び第２高周波電流遮断領域は、第１周波数帯の電流を通過させると共に、前記第１周波数帯よりも高周波の第２周波数帯の電流を遮断させることを特徴とするアンテナ装置。
　前記第３アンテナ素子は、短手方向及び／又は長手方向に延伸する切り欠き、又はスロット形状を有する空隙部からなることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
　前記第３アンテナ素子は、第５アンテナ素子、第６アンテナ素子、及び前記第５アンテナ素子と前記第６アンテナ素子との間に配置された第３高周波電流遮断領域を含み、
　前記第５アンテナ素子は、前記第１高周波電流遮断領域を介して前記第1アンテナ素子と接続され、
　前記第６アンテナ素子は、前記第３高周波電流遮断領域を介して前記第５アンテナ素子と接続され、
　前記第３高周波電流遮断領域は、第１周波数帯の電流を通過させると共に、前記第１周波数帯よりも高周波の第２周波数帯の電流を遮断させることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
　板状の第１アンテナ素子、前記第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、第３アンテナ素子、第１高周波電流遮断領域、および第２高周波電流遮断領域を有する放射部と、
　前記放射部の裏面に対向して配置された反射板と、を備え、
　前記第２アンテナ素子は、前記第１アンテナ素子に対向して配置され、
　前記給電部は、前記第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に配置されて接続され、
前記第１アンテナ素子は、前記第１高周波電流遮断領域を有し、
前記第３アンテナ素子は、前記第２高周波電流遮断領域を介して前記第２アンテナ素子と接続され、
　前記第１及び第２高周波電流遮断領域は、第１周波数帯の電流を通過させると共に、前記第１周波数帯よりも高周波の第２周波数帯の電流を遮断させることを特徴とするアンテナ装置。
　前記第１高周波電流遮断領域は、フィルタ回路、短手方向及び／又は長手方向に延伸する切り欠き、又はスロット形状を有する空隙部を含むことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
　板状の第１アンテナ素子、前記第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、整合回路、第３アンテナ素子、および高周波電流遮断領域を有する放射部と、
　前記放射部の裏面に対向して配置された反射板と、を備え、
　前記第２アンテナ素子は、前記第１アンテナ素子に対向して配置され、
　前記給電部は、前記第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に配置されて接続され、
前記整合回路は、前記給電部と前記第２アンテナ素子とに接続され、
前記第３アンテナ素子は、前記高周波電流遮断領域を介して前記第1アンテナ素子と接続され、
　前記高周波電流遮断領域は、第１周波数帯の電流を通過させると共に、前記第１周波数帯よりも高周波の第２周波数帯の電流を遮断させることを特徴とするアンテナ装置。
　板状の第１アンテナ素子、前記第１アンテナ素子の幅よりも小さい幅を有する第２アンテナ素子、給電部、整合回路、および高周波電流遮断領域を有する放射部と、
　前記放射部の裏面に対向して配置された反射板と、を備え、
　前記第２アンテナ素子は、前記第１アンテナ素子に対向して配置され、
　前記給電部は、前記第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に配置されて接続され、
前記整合回路は、前記給電部と前記第２アンテナ素子とに接続され、
前記第１アンテナ素子は、前記高周波電流遮断領域を有し、
前記高周波電流遮断領域は、第１周波数帯の電流を通過させると共に、前記第１周波数帯よりも高周波の第２周波数帯の電流を遮断させることを特徴とするアンテナ装置。
　請求項１～７のいずれか１項に記載のアンテナ装置を備えるＩｏＴ機器。