WO2021079429A1 - アンテナ装置および無線通信装置 - Google Patents

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WO2021079429A1
WO2021079429A1 PCT/JP2019/041491 JP2019041491W WO2021079429A1 WO 2021079429 A1 WO2021079429 A1 WO 2021079429A1 JP 2019041491 W JP2019041491 W JP 2019041491W WO 2021079429 A1 WO2021079429 A1 WO 2021079429A1
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antenna
loop antenna
frequency
loop
ground
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貴裕 篠島
洋平 古賀
聡史 ▲崎▼田
旅人 殿岡
泰光 伴
学 吉川
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富士通コネクテッドテクノロジーズ株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas
    • 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
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
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    • 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
    • H01Q5/357—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way for different propagation modes using a single feed point
    • H01Q5/364—Creating multiple current paths

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device and a wireless communication device.
  • Wireless communication devices such as smartphones, tablet computers, and vehicles equipped with in-vehicle antennas perform communication using a plurality of frequencies in order to realize high-speed communication, for example. Therefore, the wireless communication device is equipped with antenna elements corresponding to a plurality of frequencies.
  • Patent Document 1 proposes an antenna that adjusts impedance by providing a meander in a part of the main loop conductor.
  • Wireless communication devices are being further enhanced in functionality and further miniaturized. As wireless communication devices become more sophisticated and smaller, the space for installing antenna devices in wireless communication devices is becoming narrower. Therefore, a small antenna device that can operate at a plurality of frequencies is desired.
  • One aspect of the disclosed technology is to provide an antenna device and a wireless communication device equipped with the antenna device, which can operate at a plurality of frequencies and can be manufactured in a small size.
  • the antenna device operates at the first frequency by electrically connecting the ground board, the feeding point provided on the ground board, one end to the feeding point, and the other end electrically connecting to the ground board.
  • a first loop antenna and a second loop antenna having both ends connected to the first end point and the second end point of the first loop antenna and operating at a second frequency are provided, and the first end point and the second end point are provided.
  • a gap in a range in which the first loop antenna can resonate at the first frequency is formed between the end points.
  • the disclosed technology can operate at a plurality of frequencies, and can provide an antenna device and a wireless communication device on which the antenna device is mounted, which can be manufactured in a small size.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an antenna according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a first loop antenna and a second loop antenna included in the antenna according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an antenna according to the first modification.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the antenna according to the second modification.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a loop antenna operating on the antenna according to the second modification.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the antenna according to the third modification.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a loop antenna and a monopole antenna operating on the antenna according to the third modification.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the antenna according to the fourth modification.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an antenna according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a first loop antenna and a second loop antenna included in the antenna according to the embodiment.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the antenna according to the fifth modification.
  • FIG. 10 is a diagram showing a partial view of an example of the antenna according to the sixth modification.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of an antenna according to the seventh modification.
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a loop antenna included in the antenna according to the seventh modification.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an application example.
  • FIG. 14 is an excerpt of a region near the antenna from the smartphone according to the application example.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the total efficiency of the antenna used in the application example.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the variation of S11 when the gap D is changed.
  • the antenna device according to the present embodiment has, for example, the following configuration.
  • the antenna device according to this embodiment is With the ground board A feeding point provided on the ground board and A first loop antenna that operates at a first frequency, with one end electrically connected to the feeding point and the other end electrically connected to the ground board.
  • a second loop antenna each of which is connected to the first end point and the second end point of the first loop antenna and operates at a second frequency, is provided. Between the first end point and the second end point, a gap is formed in a range in which the first loop antenna can resonate at the first frequency.
  • the ground board is a grounded board.
  • the first loop antenna is grounded by being electrically connected to the ground substrate.
  • a gap is formed between the first end point and the second end point on the first loop antenna, and the gap between the gaps is within a range in which the first loop antenna can resonate at the first frequency.
  • the first loop antenna can operate at the first frequency despite the gap.
  • each of both ends of the second loop antenna is connected to the first end point and the second end point. By forming the second loop antenna in this way, the second loop antenna can be operated at a second frequency different from the first frequency.
  • the gap between the first end point and the second end point is 1/50 of the first frequency. Further, it is preferable that the first end point and the second end point are provided in a range of 1/4 or less of the first frequency from the feeding point.
  • the antenna device may further have the following features.
  • a capacitor or inductor is provided on the electrical path between the first loop antenna and the ground substrate.
  • An antenna device having such characteristics adjusts the capacitance of the capacitor and the inductance of the inductor as appropriate, without changing the physical lengths of the first loop antenna and the second loop antenna, and the first loop. The frequency at which the antenna resonates can be changed.
  • the antenna device may further have the following features.
  • the first loop antenna and the ground substrate are electrically connected by a spring contact. By adopting the spring contact, the electrical connection between the first loop antenna and the ground substrate can be more reliably realized.
  • the antenna device may further have the following features.
  • the first loop antenna is further electrically connected to the ground substrate at one or more locations on the first loop antenna.
  • An antenna device having such characteristics can provide more half-wave loop antennas in the antenna device.
  • the antenna device may further have the following features.
  • the first loop antenna is provided with two or more second loop antennas that operate on radio waves having frequencies different from each other. By having such a feature, it is possible to increase the radio waves that the antenna device can resonate with while making the size of the entire antenna device about 1/2 wavelength of the wavelength of the radio wave of the first frequency.
  • the antenna device may further have the following features.
  • the antenna device is mounted on a mobile terminal device, and at least a part of the first loop antenna is formed by a metal frame which is an exterior of the mobile terminal device.
  • the mobile terminal device include a mobile phone, a smartphone, a tablet-side computer, a wearable computer, and the like.
  • the antenna device having such a feature reduces the area occupied by the antenna device in the area partitioned by the metal frame by using the metal exterior frame which is the exterior of the mobile terminal device as at least a part of the first loop antenna. be able to. Therefore, the antenna device having such a feature can reduce the size of the mobile terminal device and mount more electronic components on the mobile terminal device.
  • at least a part of the second loop antenna may be formed by using a Laser Direct Structuring (LDS) or a flexible substrate.
  • LDS Laser Direct Structuring
  • the antenna device may further have the following features. One end is connected to the connection point of the first loop antenna, a first conductor element parallel to the ground substrate is further provided, and the first loop antenna is connected from a contact connecting the other end of the first loop antenna and the ground substrate.
  • the length to the other end of the first conductor element via the above is 1/4 wavelength of the third frequency.
  • the first conductor element can be operated as a monopole antenna.
  • the disclosed technology may be a wireless communication device equipped with an antenna device having at least one of the above features.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an antenna according to an embodiment.
  • the antenna 1 illustrated in FIG. 1 includes a first loop antenna 101, a second loop antenna 201, and a ground substrate 3.
  • the right side toward FIG. 1 is referred to as the + X direction
  • the left side toward FIG. 1 is referred to as the ⁇ X direction
  • the upper side toward FIG. 1 is referred to as the + Y direction
  • the lower side toward FIG. 1 is referred to as the ⁇ Y direction. ..
  • the ground board 3 has a ground surface 3a that is grounded.
  • the ground board 3 may be, for example, a printed circuit board on which various electronic components are mounted.
  • the ground board 3 also includes a feeding point 2 that supplies power to the antenna 1.
  • the entire surface of the ground substrate 3 may be the ground surface 3a.
  • the first loop antenna 101, power supply line 11 includes a first conductor element 12 and the second conductor element 13 is a loop antenna operating at the first frequency f 1.
  • the first loop antenna 101 is formed in a rectangular shape, but the shape of the first loop antenna 101 is not limited to the rectangular shape.
  • the first conductor element 12 is a conductor element that extends at a position separated from the ground substrate 3 by a predetermined distance substantially parallel to the ground surface 3a of the ground substrate 3.
  • the end of the first conductor element 12 in the + X direction is electrically connected to the feeding point 2 by the feeding line 11.
  • the first conductor element 12 and the feeder line 11 are substantially orthogonal to each other.
  • the second conductor element 13 is a conductor element that electrically connects the end portion of the first conductor element 12 in the ⁇ X direction and the ground surface 3a of the ground substrate 3.
  • the second conductor element 13 is substantially orthogonal to the first conductor element 12 and the ground surface 3a.
  • the end of the second conductor element 13 in the + Y direction is electrically connected to the first conductor element 12, and the end in the ⁇ Y direction is electrically connected to the ground surface 3a.
  • the portion where the second conductor element 13 is connected to the ground surface 3a is referred to as a ground 31 for convenience.
  • the second conductor element 13 may be a spring contact.
  • the feeder line 11 is a conductor element that electrically connects the end of the first conductor element 12 in the + X direction and the feeder point 2.
  • the feeder line 11 is substantially orthogonal to the first conductor element 12 and the ground surface 3a.
  • the end of the feeder 11 in the + Y direction is electrically connected to the first conductor element 12, and the end in the ⁇ Y direction is electrically connected to the feed point 2.
  • the feeder line 11 includes a feeder line 11a and a feeder line 11b.
  • the end of the feeder line 11a in the ⁇ Y direction is electrically connected to the feed point 2, and the end in the + Y direction is the first endpoint 111.
  • the end of the feeder line 11b in the ⁇ Y direction becomes the second end point 112, and the end in the + Y direction is electrically connected to the end in the + X direction of the first conductor element 12.
  • the first end point 111 between the second end point 112, the first loop antenna 101 is a gap D of the resonant possible range at a first frequency f 1 is formed.
  • a first end point 111 the distance between the second end point 112 (the size of the gap D) is, for example, the first 1/50 of the frequency f 1.
  • the first end point 111 and the second end point 112 is provided, for example, 1/4 or less of the range of the first frequency f 1 from the feeding point 2.
  • the second loop antenna 201, the first connection element 21 includes a second connection element 22 and the bending element 23 is a loop antenna operating at a second frequency f 2.
  • the first connection element 21 is a conductor element whose end in the ⁇ X direction is connected to the first end point 111 of the feeder line 11 and is parallel to the ground surface 3a of the ground substrate 3.
  • the second connection element 22 is a conductor element whose end in the ⁇ X direction is connected to the second end point 112 of the feeder line 11 and is parallel to the ground surface 3a.
  • the bending element 23 is a conductor element that connects the + X-side end of the first connecting element 21 and the + X-side end of the second connecting element 22 in a loop. In FIG.
  • the bending element 23 is formed in a rectangular shape, but the bending element 23 may be formed by a smooth curve. Further, the first connecting element 21 and the second connecting element 23 may be omitted, and the bending element 23 may connect the first end point 111 and the second end point 112 of the feeder line 11.
  • the first connection element 21 and the second connection element 22 are parallel to the ground surface 3a of the ground substrate 3, but the first connection element 21 and the second connection element 22 are the ground surface 3a. It is not limited to being parallel to.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating a first loop antenna and a second loop antenna included in the antenna according to the embodiment.
  • the first loop antenna 101 is a loop antenna of a half wavelength, the feed line 11 from the feeding point 2, the path length to reach the ground 31 through the first conductive element 12 and the second conductive element 13, the first frequency f 1 Is approximately equal to 1/2 of the wavelength of.
  • the second loop antenna 201 is a one-wavelength loop antenna, and is formed by a path from the first end point 111 to the second contact 112 via the first connecting element 21, the bending element 23, and the second connecting element 22. Antenna length of the second loop antenna 201 is substantially equal to the second wavelength of the frequency f 2.
  • the antenna length of the first loop antenna 101 is longer than the antenna length of the second loop antenna 201. Therefore, the relationship between the frequency f 1 and the frequency f 2 is (frequency f 2 )> (frequency f 1 ).
  • the antenna 1 includes a first loop antenna 101 and a second loop antenna 201.
  • the second loop antenna is connected to the first endpoint 111 and the second endpoint 112 of the first loop antenna 101.
  • the interval of the gap D (the first contact 111 spacing of the second contact 112)
  • the first loop antenna 101 is set to a range that can resonate at a first frequency f 1. Therefore, the first loop antenna 101 can be used as a loop antenna of half-wave operating at the first frequency f 1.
  • the second loop antenna While the second loop antenna, the path length from the first end point 111 first connection element 21, to a second contact point 112 via the bending element 23 and the second connecting element 22, a second wavelength of the frequency f 2 by being substantially equal to, it can be used as a loop antenna of one wavelength which operates at a second frequency f 2.
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an antenna according to the first modification.
  • the first connecting element 21a is a conductor element whose end in the + X direction is connected to the first end point 111 of the feeder line 11 and is parallel to the ground surface 3a of the ground substrate 3.
  • the second connection element 22a is a conductor element whose end in the + X direction is connected to the second end point 112 of the feeder line 11 and is parallel to the ground surface 3a.
  • the bending element 23a is a conductor element that connects the end of the first connecting element 21a on the ⁇ X side and the end of the second connecting element 22a on the ⁇ X side in a loop.
  • the second loop antenna 201a is provided in the area partitioned by the first loop antenna 101.
  • the antenna 1a according to the first modification can be made smaller than the antenna 1 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of the antenna according to the second modification.
  • the branch point 12a and the ground surface 3a between the ⁇ X side end portion and the + X side end portion of the first conductor element 12 are electrically formed by the third conductor element 13a. It differs from the antenna 1 according to the embodiment in that it is connected.
  • the portion where the third conductor element 13a and the ground surface 3a are connected is referred to as a ground 32.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing a loop antenna operating on the antenna according to the second modification.
  • the antenna 1b according to the second modification has loop antennas 101a and 101b in addition to the loop antennas 101 and 201.
  • the loop antenna 101a is a half-wavelength loop antenna formed by a path from the feeding point 2 to the ground 32 via the feeding line 11, the first conductor element 12, the branch point 12a, and the third conductor element 13a.
  • the loop antenna 101b is a half-wavelength loop antenna formed by a path from the ground 32 to the ground 31 via the branch point 12a, the first conductor element 12, and the second conductor element 13.
  • the ground surface 3a is formed by the third conductor element 13a from one branch point 12a provided between the end on the ⁇ X side and the end on the + X side of the first conductor element 12. Although it is electrically connected, a plurality of branch points may be provided, and each of the plurality of branch points and the ground surface 3a may be electrically connected by a conductor element. By adopting such a design, the number of loop antennas operating on the antenna 1b can be further increased.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the antenna according to the third modification.
  • the antenna 1c illustrated in FIG. 6 is different from the antenna 1 according to the embodiment in that the fourth conductor element 14 is further provided.
  • the fourth conductor element 14 is an element in which the + X side end is connected to the ⁇ X side end of the first conductor element 12 and is parallel to the ground surface 3a.
  • the length of the fourth conductor element 14 is such that the length from the ground 31 through the second conductor element 13 to the end of the fourth conductor element 14 on the ⁇ X side is 1 / of the frequency at which the fourth conductor element 14 resonates. It is set to be 4.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a loop antenna and a monopole antenna operating on the antenna according to the third modification.
  • the antenna 1c according to the third modification has a monopole antenna 301 in addition to the loop antennas 101 and 201.
  • the monopole antenna 301 is a 1/4 wavelength monopole antenna formed by a path from the ground 31 through the second conductor element 13 to the end of the fourth conductor element 14 on the ⁇ X side.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of the antenna according to the fourth modification.
  • a capacitor 41 is provided between the second conductor element 13 and the ground 31.
  • the capacitor 41 is, for example, a shortening capacitor.
  • the electrical antenna length of the loop antenna 101 can be shortened. That is, by providing the capacitor 41 between the second conductor element 13 and the ground 31 can be higher than the frequency f 1 the frequency of the loop antenna 101 is resonant.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the antenna according to the fifth modification.
  • an inductor 42 is provided between the second conductor element 13 and the ground 31.
  • the inductor 42 is, for example, an extension coil.
  • the electrical antenna length of the loop antenna 101 can be lengthened. That is, the inductor 42 that provided between the second conductor element 13 and the ground 31 can be the loop antenna 101 is lower than the frequency f 1 the frequency of resonance.
  • FIG. 10 is a diagram showing a partial view of an example of the antenna according to the sixth modification.
  • the vicinity of the feeding point 2 of the antenna 1f according to the sixth modification is illustrated.
  • the capacitor 41 and the inductor 42 are connected in parallel between the feeder line 11a and the feeder point 2, and a switch element 43 for switching between the capacitor 41 and the inductor 42 is provided.
  • the switch element 43 By switching the switch element 43, the capacitor 41 and the inductor 42 can be switched, and thus the frequency at which the loop antenna 101 resonates can be changed.
  • the parts other than the switch element 43 are the same as those of the antenna 1 according to the embodiment.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of an antenna according to the seventh modification.
  • the second loop antenna 201b is provided in the middle of the path of the first loop antenna 101.
  • the second loop antenna 201b is formed by connecting the bending element 23b at each of the first contact 111a and the second contact 112a via the first connecting element 21a and the second connecting element 22a.
  • Distance D of the first contact 111a and second contact 112a, as well as the distance D of the first contact 111 and second contact 112 a first loop antenna 101 is formed so as to be resonant at a first frequency f 1 ..
  • FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a loop antenna included in the antenna according to the seventh modification.
  • the second loop antenna 201b is a one-wavelength loop antenna formed by a path from the first end point 111a to the second contact 112a via the first connecting element 21a, the bending element 23b, and the second connecting element 22a.
  • the antenna length of the second loop antenna 201b is substantially equal to the wavelength of the radio wave that operates the second loop antenna 201b.
  • FIGS. 11 and 12 exemplify an antenna including two second loop antennas 201 and 201b.
  • the number of the second loop antenna included in the antenna 1g according to the seventh modification is not limited to two.
  • two or more second loop antennas operating at different frequencies may be provided in the middle of the path of the first loop antenna 101.
  • the size of the entire antenna is set to about 1/2 of the wavelength of the radio wave of the first frequency, and the radio wave that the antenna can resonate with is generated. Can be increased.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an application example.
  • the antenna 1h which is a combination of the second modification and the third modification, is applied to the smartphone 500 is shown.
  • FIG. 13 illustrates a state in which the case on the display side of the smartphone 500 is opened.
  • the smartphone 500 is a portable information processing device equipped with a processor, memory, and the like.
  • the smartphone 500 wirelessly communicates with an external device using the antenna 1h.
  • a frame-shaped metal frame 51 surrounds the side surface (periphery) thereof.
  • the metal frame 51 is an exterior covering the side surface of the smartphone 500.
  • the corners of the metal frame 51 are formed in a round arc shape.
  • the ground substrate 3 is housed in the area defined by the metal frame 51.
  • a speaker used for telephone calls is provided on the upper side (+ Y side), and a microphone used for telephone calls is provided on the lower side (-Y side).
  • the antenna 1h is used as the antenna 1h.
  • the antenna 1h is provided on the lower side of the smartphone 500.
  • slits 511 and 512 are provided between the region of the metal frame 51 used as the antenna 1h and another region.
  • the first conductor element 511 is electrically separated from the region of the metal frame 51 that is not used as the antenna 1h by the slit 511.
  • the third conductor element 14a is electrically separated from the region of the metal frame 51 that is not used as the antenna 1h by the slit 512.
  • the corner portion formed on the arc in the metal frame 51 is used as the first conductor element 12. In this way, by using the metal frame 51 as the conductor element of the antenna 1h, it is possible to reduce the area occupied by the antenna 1h in the area partitioned by the metal frame 51.
  • the bending element 23 used as the second loop antenna of the antenna 1h is formed, for example, on the ground substrate 3 by Laser Direct Structuring (LSD) or by using a flexible substrate. One end of the bending element 23 is electrically connected to the feeding point 2, and the other end is electrically connected to the + Y side end of the first conductor element 12.
  • LSD Laser Direct Structuring
  • a branch point 12c is provided at the end of the first conductor element 12 on the ⁇ X side. Further, a branch point 12b is provided in the range of the branch point 12c and the end portion on the + X side of the first conductor element 12. The branch point 12b and the ground substrate 3 are electrically connected by a third conductor element 13b. Further, the branch point 12c and the ground substrate 3 are electrically connected by the third conductor element 13c. The range from the branch point 12c to the slit 512 in the ⁇ X direction is used as the fourth conductor element 14. The branch points 12b and 12c may be spring contacts.
  • ground 31a the portion where the third conductor element 13b and the ground surface 3a are connected.
  • ground 31b the portion where the third conductor element 13c and the ground surface 3a are connected.
  • FIG. 14 is an excerpt of a region near the antenna from the smartphone according to the application example.
  • the antenna 1h includes loop antennas 101g, 101h, 101k, 201g, and a monopole antenna 301.
  • Loop antenna 101g is feeding point 2, the bending element 23, the first conductive element 12, such that the length to the ground 31b via the branch point 12c, and the third conductive element 13c is 1/2 wavelength of the frequency f 71 When set to, it operates as a loop antenna for frequency f 71.
  • the frequency f 71 is, for example, 700 MHz.
  • Loop antenna 101h is the feeding point 2, the bending element 23, the first conductive element 12, such that the length to the ground 31a through the branch point 12b and the third conductive element 13b is a half wavelength of the frequency f 72 When set to, it operates as a loop antenna for frequency f 72.
  • the frequency f 72 is, for example, 900 MHz.
  • Loop antenna 101k is ground 31a, third conductive element 13b, the branch point 12b, the wavelength of the first conductive element 12, the branch point 12c, a length of up to ground 31b via the third conductive element 13c the frequency f 73 1 / by setting so that two wavelengths, operates as a loop antenna for the frequency f 73.
  • the frequency f 73 is, for example, 4500 MHz.
  • Loop antenna 201g the length from the feeding point 2 to the second end point 112 through the bending element 23, that is set to be one wavelength of the frequency f 74, operates as a loop antenna for the frequency f 74 .
  • the frequency f 74 is, for example, 2000 MHz.
  • Monopole antenna 301 a ground 31b, such that the third conductive element 13c, the length to the end of the -X side of the fourth conductive element 14 via the branch point 12c, a quarter wavelength of the frequency f 75 by setting, it operates as a loop antenna for the frequency f 75.
  • the frequency f 75 is, for example, 5000 MHz.
  • the antenna 1h having such a feature can be used at four frequencies different from each other.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating the total efficiency of the antenna used in the application example.
  • the vertical axis of FIG. 15 exemplifies the total efficiency (db), and the horizontal axis exemplifies the frequency (MHz).
  • the graphs are drawn in the vicinity of the frequency f 71 , the frequency f 72 , the frequency f 73 , the frequency f 74 , and the frequency f 75 , and it can be understood that the total efficiency is good.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating the variation of S11 when the gap D is changed.
  • the vertical axis of FIG. 16 exemplifies S11 (db), and the horizontal axis exemplifies frequency (MHz).
  • the frequency f 71 for operating the loop antenna 101 g was set to 700 MHz
  • the frequency f 74 for operating the loop antenna 201 g was set to 2000 MHz.
  • the smartphone can be used for both the frequency f 71 and the frequency f 74. It can be a preferable value (S11 is 6db or less) as an antenna for the purpose.

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Abstract

複数の周波数で動作可能であるとともに、小型に製造可能はアンテナ装置および当該アンテナ装置を実装した無線通信装置を提供する。本アンテナ装置は、グランド基板と、前記グランド基板に設けられる給電点と、一端が前記給電点と電気的に接続し、他端が前記グランド基板と電気的に接続し、第１周波数で動作する第１ループアンテナと、前記第１ループアンテナの第１端点および第２端点に両端のそれぞれが接続し、第２周波数で動作する第２ループアンテナと、を備え、前記第１端点と前記第２端点との間は、前記第１ループアンテナが前記第１周波数で共振可能な範囲の間隙を形成する。

Description

アンテナ装置および無線通信装置
　本発明は、アンテナ装置および無線通信装置に関する。
　スマートフォン、タブレット型コンピュータ、車載用アンテナを備えた車両等の無線通信装置は、例えば高速通信を実現するために、複数の周波数を用いた通信を行っている。そのため、無線通信装置には、複数の周波数に対応するアンテナ素子が搭載されている。
　例えば、特許文献１には、メインループ導体の一部にメアンダを設けることで、インピーダンスの調整を行うアンテナが提案されている。
特開２００９－１８２９７３号公報
　無線通信装置は、一層の高機能化、そして、より一層の小型化が進められている。無線通信装置の高機能化および小型化が進められることで、無線通信装置内にアンテナ装置を設けるスペースは狭くなる一方である。そのため、複数の周波数で動作可能であるとともに小型のアンテナ装置が望まれている。
　開示の技術の１つの側面は、複数の周波数で動作可能であるとともに、小型に製造可能はアンテナ装置および当該アンテナ装置を実装した無線通信装置を提供することを目的とする。
　開示の技術の１つの側面は、次のようなアンテナ装置によって例示される。本アンテナ装置は、グランド基板と、前記グランド基板に設けられる給電点と、一端が前記給電点と電気的に接続し、他端が前記グランド基板と電気的に接続し、第１周波数で動作する第１ループアンテナと、前記第１ループアンテナの第１端点および第２端点に両端のそれぞれが接続し、第２周波数で動作する第２ループアンテナと、を備え、前記第１端点と前記第２端点との間は、前記第１ループアンテナが前記第１周波数で共振可能な範囲の間隙を形成する。
　開示の技術は、複複数の周波数で動作可能であるとともに、小型に製造可能はアンテナ装置および当該アンテナ装置を実装した無線通信装置を提供することができる。
図１は、実施形態に係るアンテナの一例を示す図である。 図２は、実施形態に係るアンテナが備える第１ループアンテナと第２ループアンテナを模式的に例示する図である。 図３は、第１変形例に係るアンテナの一例を示す図である。 図４は、第２変形例に係るアンテナの一例を示す図である。 図５は、第２変形例に係るアンテナ上で動作するループアンテナを模式的に示す図である。 図６は、第３変形例に係るアンテナの一例を示す図である。 図７は、第３変形例に係るアンテナ上で動作するループアンテナとモノポールアンテナを模式的に示す図である。 図８は、第４変形例に係るアンテナの一例を示す図である。 図９は、第５変形例に係るアンテナの一例を示す図である。 図１０は、第６変形例に係るアンテナの一例の部分図を示す図である。 図１１は、第７変形例に係るアンテナの一例を示す図である。 図１２は、第７変形例に係るアンテナが備えるループアンテナを模式的に例示する図である。 図１３は、適用例の一例を示す図である。 図１４は、適用例に係るスマートフォンからアンテナ付近の領域を抜粋した図である。 図１５は、適用例で用いたアンテナのトータル効率を例示する図である。 図１６は、間隙Ｄを変化させたときのＳ１１の変動を例示する図である。
　以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態の構成は例示であり、開示の技術は実施形態の構成に限定されない。本実施形態に係るアンテナ装置は、例えば、以下の構成を備える。
　本実施形態に係るアンテナ装置は、
　グランド基板と、
　前記グランド基板に設けられる給電点と、
　一端が前記給電点と電気的に接続し、他端が前記グランド基板と電気的に接続し、第１周波数で動作する第１ループアンテナと、
　前記第１ループアンテナの第１端点および第２端点に両端のそれぞれが接続し、第２周波数で動作する第２ループアンテナと、を備え、
　前記第１端点と前記第２端点との間は、前記第１ループアンテナが前記第１周波数で共振可能な範囲の間隙を形成する。
　グランド基板は接地された基板である。第１ループアンテナは、グランド基板と電気的に接続されることで、接地される。第１ループアンテナ上には、第１端点と第２端点との間に間隙が形成されており、当該間隙の間隔は第１ループアンテナが第１周波数で共振可能な範囲とされる。このように間隙が設定されることで、間隙があるにもかかわらず、第１ループアンテナは第１周波数で動作することができる。また、第２ループアンテナは、両端のそれぞれが、第１端点と第２端点とに接続される。第２ループアンテナがこのように形成されることで、第１周波数とは異なる第２周波数で第２ループアンテナを動作させることができる。
　なお、第１端点と第２端点との間は、前記第１周波数の１／５０の間隙であることが好ましい。また、第１端点および第２端点は、前記給電点から前記第１周波数の１／４以下の範囲に設けられることが好ましい。
　本アンテナ装置は、さらに、次の特徴を備えてもよい。前記第１ループアンテナと前記グランド基板との間の電気的な経路上に、キャパシタまたはインダクタが設けられる。このような特徴を備えるアンテナ装置は、キャパシタの静電容量やインダクタのインダクタンスを適宜調整することで、第１ループアンテナおよび第２ループアンテナの物理的な長さを変更することなく、第１ループアンテナを共振させる周波数を変更することができる。
　本アンテナ装置は、さらに、次の特徴を備えてもよい。前記第１ループアンテナと前記グランド基板とは、ばね接点によって電気的に接続される。ばね接点を採用することで、第１ループアンテナとグランド基板との電気的な接続をより確実に実現することができる。
　本アンテナ装置は、さらに、次の特徴を備えてもよい。前記第１ループアンテナは、さらに、前記第１ループアンテナ上の一か所以上の箇所において、前記グランド基板と電気的に接続される。このような特徴を備えるアンテナ装置は、より多くの半波長ループアンテナをアンテナ装置内に設けることができる。
　本アンテナ装置は、さらに、次の特徴を備えてもよい。前記第１ループアンテナには、互いに異なる周波数の電波で動作する２以上の第２ループアンテナが設けられる。このような特徴を有することで、アンテナ装置全体の大きさを第１周波数の電波の波長の１／２波長程度の大きさとしつつ、アンテナ装置が共振可能な電波を増加させることができる。
　本アンテナ装置は、さらに、次の特徴を備えてもよい。前記アンテナ装置は、携帯端末装置に実装され、前記第１ループアンテナの少なくとも一部は、前記携帯端末装置の外装である金属フレームによって形成される。携帯端末装置としては、例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット側コンピュータ、ウェアラブルコンピュータ等を挙げることができる。このような特徴を備えるアンテナ装置は、携帯端末装置の外装である金属外装フレームを第１ループアンテナの少なくとも一部として用いることで、金属フレームが区画する領域内においてアンテナ装置が占める領域を減少させることができる。そのため、このような特徴を備えるアンテナ装置は、携帯端末装置を小型化させたり、より多くの電子部品を携帯端末装置に実装させたりすることができる。また、前記第２ループアンテナの少なくとも一部は、Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｒｅｃｔ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ（ＬＤＳ）またはフレキシブル基板を用いて形成されてもよい。
　本アンテナ装置は、さらに、次の特徴を備えてもよい。一端が前記第１ループアンテナの接続点に接続され、前記グランド基板と平行な第１導体素子をさらに備え、前記第１ループアンテナの他端とグランド基板とを接続する接点から前記第１ループアンテナを経由して前記第１導体素子の他端までの長さが、第３周波数の１／４波長である。このような特徴を有するアンテナ装置は、第１導体素子をモノポールアンテナとして動作させることができる。
　また、開示の技術は、上記少なくともいずれかの特徴を備えるアンテナ装置を実装した無線通信装置であってもよい。
　以下、図面を参照して実施形態についてさらに説明する。図１は、実施形態に係るアンテナの一例を示す図である。図１に例示されるアンテナ１は、第１ループアンテナ１０１、第２ループアンテナ２０１およびグランド基板３を含む。以下、本明細書において、図１に向かって右側を＋Ｘ方向、図１に向かって左側を－Ｘ方向、図１に向かって上を＋Ｙ方向、図１に向かって下を－Ｙ方向と称する。
　グランド基板３は、接地されたグランド面３ａを有する。グランド基板３は、例えば、各種電子部品を実装するプリント基板であってもよい。グランド基板３は、アンテナ１への給電を行う給電点２も備える。グランド基板３の全面がグランド面３ａであってもよい。
　第１ループアンテナ１０１は、給電線１１、第１導体素子１２および第２導体素子１３を含み、第１周波数ｆ１で動作するループアンテナである。図１では、第１ループアンテナ１０１は、矩形状に形成されているが、第１ループアンテナ１０１の形状が矩形状に限定されるわけではない。第１導体素子１２は、グランド基板３から所定距離離れた位置を、グランド基板３のグランド面３ａに対して略平行に延びる導体素子である。第１導体素子１２の＋Ｘ方向の端部は給電線１１によって給電点２と電気的に接続される。図１では、第１導体素子１２と給電線１１とは、略直交している。
　第２導体素子１３は、第１導体素子１２の－Ｘ方向の端部とグランド基板３のグランド面３ａとを電気的に接続する導体素子である。第２導体素子１３は、第１導体素子１２およびグランド面３ａと略直交する。第２導体素子１３は、＋Ｙ方向の端部が第１導体素子１２と電気的に接続し、－Ｙ方向の端部がグランド面３ａと電気的に接続する。以下、本明細書において、第２導体素子１３がグランド面３ａと接続する部分を、便宜上、グランド３１と称する。第２導体素子１３は、ばね接点であってもよい。
　給電線１１は、第１導体素子１２の＋Ｘ方向の端部と給電点２とを電気的に接続する導体素子である。給電線１１は、第１導体素子１２およびグランド面３ａと略直交する。給電線１１は、＋Ｙ方向の端部が第１導体素子１２と電気的に接続し、－Ｙ方向の端部が給電点２と電気的に接続する。
　給電線１１は、給電線１１ａと給電線１１ｂとを含む。給電線１１ａは、－Ｙ方向の端部が給電点２と電気的に接続し、＋Ｙ方向の端部が第１端点１１１となる。給電線１１ｂは、－Ｙ方向の端部が第２端点１１２となり、＋Ｙ方向の端部が第１導体素子１２の＋Ｘ方向の端部と電気的に接続する。第１端点１１１と第２端点１１２との間には、第１ループアンテナ１０１が第１周波数ｆ１で共振可能な範囲の間隙Ｄが形成される。第１端点１１１と第２端点１１２との距離（間隙Ｄの大きさ）は、例えば、第１周波数ｆ１の１／５０である。第１端点１１１および第２端点１１２は、例えば、給電点２から第１周波数ｆ１の１／４以下の範囲に設けられる。
　第２ループアンテナ２０１は、第１接続素子２１、第２接続素子２２および屈曲素子２３を含み、第２周波数ｆ２で動作するループアンテナである。第１接続素子２１は、－Ｘ方向の端部が給電線１１の第１端点１１１に接続し、グランド基板３のグランド面３ａに対して平行な導体素子である。第２接続素子２２は、－Ｘ方向の端部が給電線１１の第２端点１１２に接続し、グランド面３ａと平行な導体素子である。屈曲素子２３は、第１接続素子２１の＋Ｘ側の端部と第２接続素子２２の＋Ｘ側の端部とをループ状に接続する導体素子である。図１では、屈曲素子２３は、矩形状に形成されているが、屈曲素子２３は滑らかな曲線によって形成されてもよい。また、第１接続素子２１および第２接続素子２３を省略し、給電線１１の第１端点１１１と第２端点１１２とを屈曲素子２３が接続してもよい。図１では、第１接続素子２１および第２接続素子２２は、グランド基板３のグランド面３ａに対して平行となっているが、第１接続素子２１および第２接続素子２２は、グランド面３ａと平行であることに限定されるわけではない。
　図２は、実施形態に係るアンテナが備える第１ループアンテナと第２ループアンテナを模式的に例示する図である。第１ループアンテナ１０１は、半波長のループアンテナであり、給電点２から給電線１１、第１導体素子１２および第２導体素子１３を介してグランド３１に至る経路長は、第１周波数ｆ１の波長の１／２と略等しくなる。第２ループアンテナ２０１は、１波長のループアンテナであり、第１端点１１１から第１接続素子２１、屈曲素子２３および第２接続素子２２を介して第２接点１１２までの経路によって形成される。第２ループアンテナ２０１のアンテナ長は、第２周波数ｆ２の波長と略等しくなる。
　ここで、図２を参照すると理解できるように、第１ループアンテナ１０１のアンテナ長は第２ループアンテナ２０１のアンテナ長よりも長い。そのため、周波数ｆ１と周波数ｆ２との関係は、（周波数ｆ２）＞（周波数ｆ１）となる。
　＜実施形態の作用効果＞
　実施形態に係るアンテナ１は、第１ループアンテナ１０１と第２ループアンテナ２０１とを備える。第２ループアンテナは、第１ループアンテナ１０１の第１端点１１１および第２端点１１２に接続される。ここで、間隙Ｄの間隔（第１接点１１１と第２接点１１２の間隔）は、第１ループアンテナ１０１が第１周波数ｆ１で共振可能な範囲に設定される。そのため、第１ループアンテナ１０１は、第１周波数ｆ１で動作する半波長のループアンテナとして用いることができる。一方で、第２ループアンテナは、第１端点１１１から第１接続素子２１、屈曲素子２３および第２接続素子２２を介して第２接点１１２までの経路長は、第２周波数ｆ２の波長と略等しく設定されることで、第２周波数ｆ２で動作する１波長のループアンテナとして用いることができる。
　＜第１変形例＞
　実施形態では、第２ループアンテナ２０１は、第１ループアンテナ１０１によって区画される領域の外側に設けられたが、第２ループアンテナ２０１は、第１ループアンテナ１０１によって区画される領域内に設けられてもよい。図３は、第１変形例に係るアンテナの一例を示す図である。第１変形例に係るアンテナ１ａでは、第１接続素子２１ａは、＋Ｘ方向の端部が給電線１１の第１端点１１１に接続し、グランド基板３のグランド面３ａに対して平行な導体素子である。第２接続素子２２ａは、＋Ｘ方向の端部が給電線１１の第２端点１１２に接続し、グランド面３ａと平行な導体素子である。屈曲素子２３ａは、第１接続素子２１ａの－Ｘ側の端部と第２接続素子２２ａの－Ｘ側の端部とをループ状に接続する導体素子である。
　このような構成により、第２ループアンテナ２０１ａは、第１ループアンテナ１０１によって区画される領域内に設けられる。このような構成を採用することで、第１変形例に係るアンテナ１ａは、実施形態に係るアンテナ１よりも、より小型化することができる。
　＜第２変形例＞
　図４は、第２変形例に係るアンテナの一例を示す図である。図４に例示されるアンテナ１ｂは、第１導体素子１２の－Ｘ側の端部から＋Ｘ側の端部の間の分岐点１２ａとグランド面３ａとが、第３導体素子１３ａによって電気的に接続される点で、実施形態に係るアンテナ１とは異なる。以下、本明細書において、便宜上、第３導体素子１３ａとグランド面３ａとが接続する部分をグランド３２と称する。
　図５は、第２変形例に係るアンテナ上で動作するループアンテナを模式的に示す図である。図５を参照すると理解できるように、第２変形例に係るアンテナ１ｂでは、ループアンテナ１０１、２０１に加えて、ループアンテナ１０１ａ、１０１ｂを有する。ループアンテナ１０１ａは、給電点２から給電線１１、第１導体素子１２、分岐点１２ａ、第３導体素子１３ａを経てグランド３２に至る経路によって形成される半波長ループアンテナである。また、ループアンテナ１０１ｂは、グランド３２から分岐点１２ａ、第１導体素子１２、第２導体素子１３を経てグランド３１に至る経路によって形成される半波長ループアンテナである。分岐点１２ａの位置を適宜決定することで、ループアンテナ１０１ａ、１０１ｂのアンテナ長を設定することができ、ひいては、ループアンテナ１０１ａ、１０１ｂを共振させる電波の周波数を設定することができる。
　なお、図４、図５では、第１導体素子１２の－Ｘ側の端部から＋Ｘ側の端部の間に設けた一か所の分岐点１２ａから第３導体素子１３ａによってグランド面３ａと電気的に接続したが、分岐点を複数設け、複数設けた分岐点のそれぞれとグランド面３ａとを導体素子によって電気的に接続してもよい。このような設計を採用することで、アンテナ１ｂ上で動作するループアンテナをさらに増加させることができる。
　＜第３変形例＞
　図６は、第３変形例に係るアンテナの一例を示す図である。図６に例示されるアンテナ１ｃは、第４導体素子１４をさらに備える点で、実施形態に係るアンテナ１とは異なる。
　第４導体素子１４は、＋Ｘ側の端部が第１導体素子１２の－Ｘ側の端部に接続され、グランド面３ａと平行な素子である。第４導体素子１４の長さは、グランド３１から第２導体素子１３を経て第４導体素子１４の－Ｘ側の端部までの長さが、第４導体素子１４を共振させる周波数の１／４となるように設定される。
　図７は、第３変形例に係るアンテナ上で動作するループアンテナとモノポールアンテナを模式的に示す図である。図７を参照すると理解できるように、第３変形例に係るアンテナ１ｃでは、ループアンテナ１０１、２０１に加えて、モノポールアンテナ３０１を有する。モノポールアンテナ３０１は、グランド３１から第２導体素子１３を経て第４導体素子１４の－Ｘ側の端部までの経路によって形成される、１／４波長のモノポールアンテナである。
　＜第４変形例＞
　図８は、第４変形例に係るアンテナの一例を示す図である。図８に例示されるアンテナ１ｄは、第２導体素子１３とグランド３１との間にキャパシタ４１が設けられる。
　キャパシタ４１は、例えば、短縮コンデンサである。キャパシタ４１の静電容量を適宜設定することで、例えば、ループアンテナ１０１の電気的なアンテナ長を短縮することができる。すなわち、キャパシタ４１を第２導体素子１３とグランド３１との間に設けることで、ループアンテナ１０１が共振する周波数を周波数ｆ１よりも高くすることができる。
　＜第５変形例＞
　図９は、第５変形例に係るアンテナの一例を示す図である。図９に例示されるアンテナ１ｅは、第２導体素子１３とグランド３１との間にインダクタ４２が設けられる。
　インダクタ４２は、例えば、延長コイルである。インダクタ４２のインダクタンスを適宜設定することで、例えば、ループアンテナ１０１の電気的なアンテナ長を長くすることができる。すなわち、インダクタ４２を第２導体素子１３とグランド３１との間に設けることで、ループアンテナ１０１が共振する周波数を周波数ｆ１よりも低くすることができる。
　＜第６変形例＞
　図１０は、第６変形例に係るアンテナの一例の部分図を示す図である。図１０では、第６変形例に係るアンテナ１ｆの給電点２付近が例示される。アンテナ１ｆでは、給電線１１ａと給電点２との間にキャパシタ４１とインダクタ４２とが並列に接続され、これらキャパシタ４１とインダクタ４２を切り替えるスイッチ素子４３が設けられる。スイッチ素子４３を切り替えることで、キャパシタ４１とインダクタ４２とを切り替えることができ、ひいては、ループアンテナ１０１が共振する周波数を変更することができる。なお、アンテナ１ｆでは、スイッチ素子４３以外の部分は、実施形態に係るアンテナ１と同様である。
　＜第７変形例＞
　以上で説明した実施形態や変形例では、ひとつの第２ループアンテナ２０１を備えるアンテナについて説明した。第７変形例では、２以上の第２ループアンテナを備えるアンテナについて説明する。
　図１１は、第７変形例に係るアンテナの一例を示す図である。図１１に例示されるアンテナ１ｇでは、第２ループアンテナ２０１に加えて、第２ループアンテナ２０１ｂが第１ループアンテナ１０１の経路途中に設けられる。第２ループアンテナ２０１ｂは、第１接点１１１ａおよび第２接点１１２ａのそれぞれにおいて、第１接続素子２１ａおよび第２接続素子２２ａを介して屈曲素子２３ｂが接続されることで形成される。第１接点１１１ａおよび第２接点１１２ａの間隙Ｄは、第１接点１１１および第２接点１１２の間隙Ｄと同様に、第１ループアンテナ１０１が第１周波数ｆ１で共振可能なように形成される。
　図１２は、第７変形例に係るアンテナが備えるループアンテナを模式的に例示する図である。第２ループアンテナ２０１ｂは、第１端点１１１ａから第１接続素子２１ａ、屈曲素子２３ｂおよび第２接続素子２２ａを介して第２接点１１２ａまでの経路によって形成される１波長のループアンテナである。第２ループアンテナ２０１ｂのアンテナ長は、第２ループアンテナ２０１ｂを動作させる電波の波長と略等しくなる。
　なお、図１１および図１２では、２つの第２ループアンテナ２０１、２０１ｂを備えるアンテナが例示されている。しかしながら、第７変形例に係るアンテナ１ｇが備える第２ループアンテナの数が２つに限定されるわけではない。アンテナ１ｇは、互いに異なる周波数で動作する２以上の第２ループアンテナを第１ループアンテナ１０１の経路途中に設けてもよい。第７変形例に係るアンテナでは、第２ループアンテナを複数設けることで、アンテナ全体の大きさを第１周波数の電波の波長の１／２波長程度の大きさとしつつ、アンテナが共振可能な電波を増加させることができる。
　＜適用例＞
　図１３は、適用例の一例を示す図である。図１３に例示される適用例では、第２変形例と第３変形例とを組み合わせたアンテナ１ｈをスマートフォン５００に適用した例を示している。図１３では、スマートフォン５００のディスプレイ側のケースを開いた状態を例示している。
　スマートフォン５００は、プロセッサやメモリ等を備える可搬型の情報処理装置である。スマートフォン５００は、アンテナ１ｈを用いて外部装置と無線通信を行う。スマートフォン５００では、その側面（周囲）を枠状の金属フレーム５１が囲んでいる。金属フレーム５１は、スマートフォン５００の側面を覆う外装である。金属フレーム５１の角は、丸い円弧状に形成されている。金属フレーム５１が区画する領域には、グランド基板３が収容される。スマートフォン５００では、上側（＋Ｙ側）に電話での通話に用いられるスピーカーが設けられ、下側（－Ｙ側）に電話での通話に用いられるマイクが設けられる。
　スマートフォン５００では、金属フレーム５１の一部をアンテナ１ｈとして利用する。図１３では、アンテナ１ｈは、スマートフォン５００の下側に設けられている。図１３に例示するように、金属フレーム５１のうち、アンテナ１ｈとして利用する領域と他の領域との間には、スリット５１１、５１２が設けられる。第１導体素子５１１は、金属フレーム５１のうちアンテナ１ｈとして利用しない領域からスリット５１１によって電気的に分離される。第３導体素子１４ａは、金属フレーム５１のうちアンテナ１ｈとして利用しない領域からスリット５１２によって電気的に分離される。
　スマートフォン５００では、第１導体素子１２として、金属フレーム５１において円弧上に形成された角の部分を使用する。このように、金属フレーム５１をアンテナ１ｈの導体素子としても用いることで、金属フレーム５１が区画する領域内においてアンテナ１ｈが占める領域を減少させることができる。
　アンテナ１ｈの第２ループアンテナとして用いる屈曲素子２３は、例えば、グランド基板３上にＬａｓｅｒ　Ｄｉｒｅｃｔ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ（ＬＳＤ）によって形成されたり、フレキシブル基板を用いて形成されたりする。屈曲素子２３の一端は給電点２と電気的に接続し、他端は第１導体素子１２の＋Ｙ側の端部と電気的に接続する。
　第１導体素子１２の－Ｘ側の端部には、分岐点１２ｃが設けられる。また、分岐点１２ｃと第１導体素子１２の＋Ｘ側の端部の範囲には、分岐点１２ｂが設けられる。分岐点１２ｂとグランド基板３とは、第３導体素子１３ｂによって電気的に接続される。また、分岐点１２ｃとグランド基板３とは、第３導体素子１３ｃによって電気的に接続される。分岐点１２ｃから－Ｘ方向にスリット５１２までの範囲は、第４導体素子１４として用いられる。分岐点１２ｂ、１２ｃは、ばね接点であってもよい。なお、以下、本明細書において、便宜上、第３導体素子１３ｂとグランド面３ａとが接続する部分をグランド３１ａと称する。同様に、第３導体素子１３ｃとグランド面３ａとが接続する部分をグランド３１ｂと称する。
　図１４は、適用例に係るスマートフォンからアンテナ付近の領域を抜粋した図である。アンテナ１ｈは、ループアンテナ１０１ｇ、１０１ｈ、１０１ｋ、２０１ｇ、および、モノポールアンテナ３０１を含む。ループアンテナ１０１ｇは、給電点２、屈曲素子２３、第１導体素子１２、分岐点１２ｃおよび第３導体素子１３ｃを経てグランド３１ｂまでの長さが周波数ｆ７１の波長の１／２波長となるように設定されることで、周波数ｆ７１用のループアンテナとして動作する。周波数ｆ７１は、例えば、７００ＭＨｚである。
　ループアンテナ１０１ｈは、給電点２、屈曲素子２３、第１導体素子１２、分岐点１２ｂおよび第３導体素子１３ｂを経てグランド３１ａまでの長さが周波数ｆ７２の波長の１／２波長となるように設定されることで、周波数ｆ７２用のループアンテナとして動作する。周波数ｆ７２は、例えば、９００ＭＨｚである。
　ループアンテナ１０１ｋは、グランド３１ａ、第３導体素子１３ｂ、分岐点１２ｂ、第１導体素子１２、分岐点１２ｃ、第３導体素子１３ｃを経てグランド３１ｂまでの長さが周波数ｆ７３の波長の１／２波長となるように設定されることで、周波数ｆ７３用のループアンテナとして動作する。周波数ｆ７３は、例えば、４５００ＭＨｚである。
　ループアンテナ２０１ｇは、給電点２から屈曲素子２３を経て第２端点１１２までの長さが、周波数ｆ７４の１波長となるように設定されることで、周波数ｆ７４用のループアンテナとして動作する。周波数ｆ７４は、例えば、２０００ＭＨｚである。
　モノポールアンテナ３０１は、グランド３１ｂ、第３導体素子１３ｃ、分岐点１２ｃを経て第４導体素子１４の－Ｘ側の端部までの長さが、周波数ｆ７５の１／４波長となるように設定されることで、周波数ｆ７５用のループアンテナとして動作する。周波数ｆ７５は、例えば、５０００ＭＨｚである。このような特徴を有するアンテナ１ｈは、互いに異なる４つの周波数で用いることができる。
　図１５は、適用例で用いたアンテナのトータル効率を例示する図である。図１５の縦軸はトータル効率（ｄｂ）を例示し、横軸は周波数（ＭＨｚ）を例示する。図１５を参照すると、周波数ｆ７１付近、周波数ｆ７２付近、周波数ｆ７３付近、周波数ｆ７４付近、周波数ｆ７５付近でグラフが山を描いており、トータル効率が良いことが理解できる。
　＜間隙Ｄについての検証＞
　間隙Ｄの間隔を変化させたときのアンテナ１ｇのＳ１１の変動について検証したので、ここで説明する。図１６は、間隙Ｄを変化させたときのＳ１１の変動を例示する図である。図１６の縦軸はＳ１１（ｄｂ）を例示し、横軸は周波数（ＭＨｚ）を例示する。本検証では、ループアンテナ１０１ｇを動作させる周波数ｆ７１を７００ＭＨｚとし、ループアンテナ２０１ｇを動作させる周波数ｆ７４を２０００ＭＨｚとした。図１６に例示する検証では、間隙Ｄの間隔を、λ７１／１３７、λ７１／６５、λ７１／５０、λ７１／４２．６の４種類に設定した場合について検証した。なお、本検証では、各導体素子の比誘電率を３．０とした。図１６を参照すると理解できるように、間隙Ｄを、ループアンテナ１０１ｈが用いる周波数ｆ７１の波長の１／５０以下とすることで、周波数ｆ７１と周波数ｆ７４との何れに対しても、スマートフォン用のアンテナとして好ましい値（Ｓ１１が６ｄｂ以下）とすることができる。
　以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせることができる。
　１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ・・・アンテナ装置
　１１、１１ａ、１１ｂ・・給電線
　１２・・・第１導体素子
　１３・・・第２導体素子
　１３ａ、１３ｂ・・・第３導体素子
　１４・・・第４導体素子
　２・・・給電点
　２１、２１ａ・・・第１接続素子
　２２、２２ａ・・・第２接続素子
　２３、２３ａ、２３ｂ・・・屈曲素子
　３・・・グランド基板
　３ａ・・・グランド面
　３１、３１ａ、３１ｂ、３２・・・グランド
　４１・・・キャパシタ
　４２・・・インダクタ
　４３・・・スイッチ素子
　１０１・・・第１ループアンテナ
　１０１ｇ、１０１ｈ、１０１ｋ、２０１ｇ・・・ループアンテナ
　２０１、２０１ａ、２０１ｂ・・・第２ループアンテナ
　１１１、１１１ａ・・・第１端点
　１１２、１１２ａ・・・第２端点
　３０１・・・モノポールアンテナ
　５００・・・スマートフォン
　５１・・・金属フレーム
　５１１、５１２・・・スリット
　Ｄ・・・間隙

Claims (12)

  1. 　グランド基板と、
    　前記グランド基板に設けられる給電点と、
    　一端が前記給電点と電気的に接続し、他端が前記グランド基板と電気的に接続し、第１周波数で動作する第１ループアンテナと、
    　前記第１ループアンテナの第１端点および第２端点に両端のそれぞれが接続し、第２周波数で動作する第２ループアンテナと、を備え、
    　前記第１端点と前記第２端点との間は、前記第１ループアンテナが前記第１周波数で共振可能な範囲の間隙を形成する、
    　アンテナ装置。
  2. 　前記第１端点と前記第２端点との間は、前記第１周波数の１／５０の間隙を形成する、
    　請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記第１端点および前記第２端点は、前記給電点から前記第１周波数の１／４以下の範囲に設けられる、
    　請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記第１ループアンテナと前記グランド基板との間の電気的な経路上に、キャパシタまたはインダクタが設けられる、
    　請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記給電点と前記第１ループアンテナとの間には、キャパシタとインダクタとを切り替えて前記給電点に接続するスイッチが介在する、
    　請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記第１ループアンテナと前記グランド基板とは、ばね接点によって電気的に接続される、
    　請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  7. 　前記第１ループアンテナは、さらに、前記第１ループアンテナ上の一か所以上の箇所において、前記グランド基板と電気的に接続される、
    　請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  8. 　前記第１ループアンテナには、互いに異なる周波数の電波で動作する２以上の第２ループアンテナが設けられる、
    　請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  9. 　前記アンテナ装置は、携帯端末装置に実装され、
    　前記第１ループアンテナの少なくとも一部は、前記携帯端末装置の外装である金属フレームによって形成される、
    　請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  10. 　前記アンテナ装置は、携帯端末装置に実装され、
    　前記第２ループアンテナの少なくとも一部は、Ｌａｓｅｒ　Ｄｉｒｅｃｔ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ（ＬＤＳ）またはフレキシブル基板を用いて形成される、
    　請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  11. 　一端が前記第１ループアンテナの接続点に接続され、前記グランド基板と平行な第１導体素子をさらに備え、
    　前記第１ループアンテナの他端とグランド基板とを接続する接点から前記第１ループアンテナを経由して前記第１導体素子の他端までの長さが、第３周波数の１／４波長である、
    　請求項１から１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  12. 　請求項１から１１のいずれか一項に記載のアンテナ装置を実装した、
    　無線通信装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000307321A (ja) * 1999-04-02 2000-11-02 Ford Motor Co 地上デジタルオーディオ放送用二重ループ・マルチバンド受信アンテナ
JP2005203877A (ja) * 2004-01-13 2005-07-28 Toshiba Corp 無線通信端末
JP2012028906A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Mitsumi Electric Co Ltd アンテナ装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7088294B2 (en) 2004-06-02 2006-08-08 Research In Motion Limited Mobile wireless communications device comprising a top-mounted auxiliary input/output device and a bottom-mounted antenna
US7768468B2 (en) * 2006-08-29 2010-08-03 Rincon Research Corporation Arrangement and method for increasing bandwidth
TWM366766U (en) * 2009-04-22 2009-10-11 Wistron Neweb Corp Dual band antenna
KR101323134B1 (ko) * 2012-06-01 2013-10-30 주식회사 이엠따블유 안테나 및 이를 포함하는 통신 장치
TWI679808B (zh) * 2018-09-10 2019-12-11 和碩聯合科技股份有限公司 雙饋入迴路天線結構及電子裝置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000307321A (ja) * 1999-04-02 2000-11-02 Ford Motor Co 地上デジタルオーディオ放送用二重ループ・マルチバンド受信アンテナ
JP2005203877A (ja) * 2004-01-13 2005-07-28 Toshiba Corp 無線通信端末
JP2012028906A (ja) * 2010-07-21 2012-02-09 Mitsumi Electric Co Ltd アンテナ装置

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