(57)【要約】【課題】従来のマルチバンド対応のアンテナは、複数のアンテナ素子のそれぞれが各周波数に対応するように構成されている。すなわち、より多くの周波数に対応しようとした場合、必然的にアンテナ素子の数が多くなる。また、各アンテナ素子の長さは各周波数に対応するために、アンテナ素子の数が多くなればアンテナ全体のサイズも大きくなり、アンテナを製造するための材料コストも高くなる。【解決手段】複数のアンテナ素子と前記複数のアンテナ素子のうちのいずれか一つに設けられた給電点とを有するアンテナ装置であって、前記複数のアンテナ素子は、一点あるいは複数点が互いに接続されており、その一部において互いに近接する領域を有し、特定の共振周波数においては前記近接する領域にて結合されることによって共振ループが形成され、さらに、前記近接する領域を複数有するアンテナ装置。【選択図】  図２
2010206516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のアンテナ素子と、
前記複数のアンテナ素子のうちのいずれか一つに設けられた給電点と、
を有するアンテナ装置であって、
前記複数のアンテナ素子は、一点あるいは複数点が互いに接続されており、
前記複数のアンテナ素子は、その一部において互いに近接する領域を有し、特定の共振周波数においては前記近接する領域にて結合されることによって共振ループが形成され、さらに、
前記近接する領域を複数有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記複数のアンテナ素子は、一端のみが互いに接続されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記近接する領域は、λ／４以下（λ：波長）の距離で近接することを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記複数のアンテナ素子のうち少なくとも一つの一部にクランク形状の部分を形成することにより、前記近接する領域を形成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記複数のアンテナ素子のうち少なくとも一つをループ形状とすることにより前記近接する領域を形成していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の周波数に対応するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の無線通信機器において、複数の周波数帯域で異なる無線通信を行う機能を有するものが増えている。これに伴い、これらの無線通信機器に使用されるアンテナも、より小型で、かつ、マルチバンドに対応したものが求められている。
このような要求に対し、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されているようなアンテナが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１１３４６２号公報
【特許文献２】特開２００８−２４５２８２号公報
【特許文献３】特開２００７−１８１０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これらの特許文献に記載のアンテナは、複数のアンテナ素子を有し、小型化、マルチバンド化を目的としたものではあるが、各アンテナ素子が各周波数に対応するように構成されている。すなわち、より多くの周波数に対応しようとした場合、必然的にアンテナ素子の数が多くなる。また、各アンテナ素子の長さは各周波数に対応しているため、アンテナ素子の数が多くなればアンテナ全体のサイズも大きくなることが予想される。アンテナ全体のサイズは、そのアンテナが収容される無線通信機器の構造によって制限を受けるため、これらの点は大きな問題となる。さらに、アンテナ素子の数が多くなればアンテナの全長が長くなるため、アンテナを製造するための材料コストも高くなってしまう。
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、アンテナ素子同士の結合現象を利用したアンテナ装置であって、柔軟な設計が可能な小型化・マルチバンド化に対応したアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子のうちのいずれか一つに設けられた給電点と、を有するアンテナ装置であって、前記複数のアンテナ素子は、一点あるいは複数点が互いに接続されており、前記複数のアンテナ素子は、その一部において互いに近接する領域を有し、特定の共振周波数においては前記近接する領域にて結合されることによって共振ループが形成され、さらに、前記近接する領域を複数有することを特徴とするアンテナ装置を提案する。
【０００６】
また、前記複数のアンテナ素子は、一端のみが互いに接続されていてもよい。また、前記近接する領域は、λ／４以下（λ：波長）の距離で近接していてもよい。
すなわち、本発明のアンテナ装置は、複数のアンテナ素子によって形成される共振ループによって特定の周波数に対応するという構成を採用しているため、マルチバンドに対応する場合にも、各アンテナ素子の間隔や長さを調整して共振ループが形成されるように設計することが可能である。つまり、従来のアンテナと比較して、構成の自由度が大きく、柔軟な設計が可能であり、アンテナ装置全体のサイズも抑えることができる。
【０００７】
また、前記複数のアンテナ素子のうち少なくとも一つの一部にクランク形状の部分を形成することにより、前記近接する領域を形成していてもよい。クランク形状とすることにより、より小さい面積で多くの近接領域を設けることが可能となる。
また、前記複数のアンテナ素子のうち少なくとも一つをループ形状とすることにより前記近接する領域を形成していてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したように、本発明に係るアンテナ装置によれば、構成の自由度が大きく、柔軟な設計をすることが可能である。また、より多くの周波数に対応する場合であっても、製造コストを抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のアンテナ装置において形成される共振ループの原理について説明する図である。
【図２】アンテナ装置の構成を示す図である。
【図３】アンテナ装置のリターンロス特性についての解析結果を示す図である。
【図４】特定の共振周波数における各アンテナ素子上の電流分布を示す図である。
【図５】アンテナ装置の他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（共振ループの原理）
まず、図１を用いて、本発明のアンテナ装置において形成される共振ループの原理について説明する。図１（ａ）、（ｂ）は電気回路の構成を示し、図１（ａ’）、（ｂ’）は近接領域１０１付近を拡大した図である。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、電気回路１００は、アンテナ素子１０３の両端が接続されておらず全体としては閉じていないが、両端付近においてアンテナ素子１０３の一部である線１０３ａと線１０３ｂとにおいて近接領域１０１を形成している。
【００１１】
給電点１０２は交流電源なので、アンテナ素子１０３に流れる電流の向きは時間の経過にしたがい交互に切り替わるが、例えば、ある時点において（ａ）に示すように、矢印１０４の向きに電流が流れる場合、（ａ’）に示すように、近接領域１０１付近では線１０３ａを中心に矢印１０４の向きに進む右ねじが回る向きの磁場１０５が発生する。すると、線１０３ｂにおいてはこの磁場を打ち消す方向に誘導起電力が発生して矢印１０６の向きの電流が流れるようになる。これにより、電気回路１００には左回りの電流の流れ（共振ループ）１０７が形成される。
【００１２】
さらに、給電点（交流電源）１０２により、アンテナ素子１０３に、（ｂ）に示すように矢印１０８の向きの電流が流れると、近接領域１０１付近では線１０３ｂを中心に矢印１０８の向きに進む右ねじが回る向きの磁場１０９が発生する。すると、線１０３ａにおいてはこの磁場を打ち消す方向に誘導起電力が発生して矢印１１０の向きの電流が流れるようになる。これにより、電気回路１００には右回りの電流の流れ（共振ループ）１０７が形成される。
【００１３】
すなわち、給電点（交流電源）１０２によってアンテナ素子１０３に流れる電流の向きが交互に切り替わるたびに、図１（ａ）と（ｂ）の状況が交互に発生することになり、電気回路１００には共振ループ１０７が形成される。
本発明のアンテナ装置は、以上のような結合現象を利用したものであり、複数の周波数において共振ループが形成されるように設計されることによって、マルチバンドに対応するものである。以下、本実施形態に係るアンテナ装置について、詳細に説明する。
【００１４】
（アンテナ装置の構成）
まず、図２を用いて、本実施形態に係るアンテナ装置の構成について説明する。アンテナ装置２００は、全体のサイズが縦６０ｍｍ×横４０ｍｍの略長方形形状の線状アンテナであり、長さ約１００ｍｍの３本のアンテナ素子２０１、２０２、２０３により構成されている。これらのアンテナ素子の一端は、アンテナ装置２００の長方形形状の横辺の略中央であるＡ点で互いに接続されているが、他端は、その対辺の略中央であるＢ点において接続されておらず開放されている。また、給電点２０４はアンテナ素子２０１の略中央であるＣ点に設けられている。
【００１５】
また、アンテナ装置２００の略長方形形状は、その四辺がアンテナ素子２０２、２０３により構成され、アンテナ素子２０１は、Ａ点から縦１０ｍｍの位置から、Ｂ点から縦１０ｍｍの位置まで、上下左右対称のクランク形状を形成している。このように、アンテナ素子２０１の一部がクランク形状を形成していることにより、給電点２０４の上部においてアンテナ素子２０１と２０３とが近接する領域（以下、「近接領域」という場合がある）が存在し、給電点２０４の下部においてアンテナ素子２０１と２０２とが近接する領域が存在する。すなわち、この２カ所の近接領域においては異なる周波数において結合現象が生じ、異なる２つの共振ループが形成される。
【００１６】
（アンテナ装置のリターンロス特性の解析結果）
次に、図３を用いて、アンテナ装置２００のリターンロス特性の解析結果について説明する。また、比較対象として、アンテナ素子２０１単独の場合と、アンテナ素子２０１、２０２、２０３がＢ点で接続された場合のリターンロス特性についても、図３に解析結果を示している。図３のグラフにおいて、実線３０１はアンテナ装置２００、二点鎖線３０２はアンテナ素子２０１単独、破線３０３はアンテナ素子２０１、２０２、２０３がＢ点で接続された場合のリターンロス特性を示す。
【００１７】
まず、アンテナ素子２０１単独では１．６５ＧＨｚでリターンロスが著しく大きくなっているため、共振していることが分かる。また、３本のアンテナ素子をＢ点で接続した場合には、１．６５ＧＨｚでリターンロスが大きくなっており、共振していることが分かる。これらに対し本実施形態のアンテナ装置２００は、１．５ＧＨｚの１／２倍である０．７５ＧＨｚと、約３／２倍である２．２ＧＨｚの二つの周波数でリターンロスが著しく大きくなっており、共振していることが分かる。
【００１８】
（各アンテナ素子上の電流分布）
次に、アンテナ装置２００の動作について確認するため、この二つの共振周波数における各アンテナ素子上の電流分布を求めた。図４は、アンテナ素子２０１、２０２、２０３上の電流分布を示す図である。図４（ａ）は共振周波数０．７５ＧＨｚにおける電流分布を示し、（ｂ）は共振周波数２．２ＧＨｚにおける電流分布を示す。アンテナ素子２０１、２０２、２０３において、線が濃いほど流れている電流が小さく、線が薄い（白に近い）ほど流れている電流が大きいことを表す。
【００１９】
まず、共振周波数０．７５ＧＨｚの場合、図４（ａ）に示すように、アンテナ素子２０１の一部であってＡ点から約４０ｍｍまでの線２０１ａや、アンテナ素子２０２の一部であってＡ点から約５０ｍｍまでの線２０２ａにおいては、流れている電流が大きい。よって、アンテナ素子２０１と２０２との近接領域４０１において結合現象が生じ、アンテナ装置２００の左上部分に共振ループ４０２が形成されていることが分かる。
【００２０】
次に、共振周波数２．２ＧＨｚの場合、図４（ｂ）に示すように、アンテナ素子２０１の一部であってＡ点から約２０ｍｍまでの線２０１ｂや、アンテナ素子２０２の一部であってＡ点から約３０ｍｍまでの線２０３ｂにおいては、流れている電流が大きい。よって、アンテナ素子２０１と２０３との近接領域４０３において結合現象が生じ、アンテナ装置２００の右上部分に共振ループ４０４が形成されていることが分かる。
また、例えば、図４（ａ）における、アンテナ素子２０２の一部であってＢ点から約２０ｍｍまでの線２０２ｃや、図４（ｂ）における、アンテナ素子２０３の一部であってＢ点から約４０ｍｍまでの線２０３ｃにおいては、電流がほとんど流れていないため、これらの部分については省いてもよい。これにより、材料コストを削減できるというメリットがある。
【００２１】
（他の実施形態）
図５は、本発明に係るアンテナ装置の他の実施形態を示す。
図５（ａ）は、上記の実施形態に係るアンテナ装置２００と同様に、３本のアンテナ素子が、その一端のみにおいて互いに接続されており、他端は接続されずに開放されている。また、複数のアンテナ素子のうち少なくとも一つの一部にクランク形状の部分を形成することにより、近接領域を形成している。
しかしながら、図５（ａ）に示すアンテナ装置は、上記の実施形態に係るアンテナ装置２００よりもクランク形状に形成されている部分が多く、アンテナ素子同士が近接する領域（５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄ）も多くなっている。また、これに伴って、異なる周波数において形成される共振ループ（５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ）も多くなるため、アンテナ装置２００よりも、より多くの周波数に対応できる。
【００２２】
また、図５（ｂ）は、２本のアンテナ素子が、その一端のみにおいて互いに接続されており、他端は接続されずに開放されており、一方のアンテナ素子のみが、その一部においてクランク形状の部分を形成することによって２カ所の近接領域５０３ａ、５０３ｂを形成している。よって、この場合は、異なる周波数において、アンテナ装置の上段部分と、上段から中段に渡る部分の２カ所にそれぞれ共振ループ５０４ａ、５０４ｂが形成される。
【００２３】
また、図５（ｃ）は、２本のアンテナ素子５０７、５０８がループ形状となっており、その一端のみにおいて互いに接続されており、他端において近接領域５０５が設けられている場合を示す。この場合、閉じていないループ状のアンテナ素子５０８の内部に共振ループ５０６が形成される。なお、図５（ｃ）の場合、２本のアンテナ素子の双方がループ形状となっているが、一方のみがループ形状となっていてもよい。
【００２４】
また、図５に示す各アンテナ装置を組み合わせた形状となっていてもよい。例えば、（ａ）又は（ｂ）のように全体が略四角形となっているアンテナ素子の組み合わせに、さらに（ｃ）のようなループ形状のアンテナ素子を接続させたものであってもよい。近接領域において、アンテナ素子の一部どうしが互いに略平行となっていれば、近接領域で結合現象が生じるため、これに伴い特定の周波数において共振ループが形成されうるからである。
なお、上記実施形態では、各アンテナ素子の一端のみを互いに接続した構成となっているが、これに限定されるものではなく、途中の点で互いに接続する構成でも良く、また一点でなく複数点で接続されていても良い。
【００２５】
（まとめ）
以上説明したように、本発明によれば、複数のアンテナ素子によって形成される共振ループによって特定の周波数に対応するという構成を採用しているため、マルチバンドに対応する場合にも、各アンテナ素子の間隔や長さを調整して共振ループが形成されるように設計することが可能である。従来のアンテナと比較して、構成の自由度が大きく、柔軟な設計が可能であり、アンテナ装置全体のサイズも抑えることが可能である。また、より多くの周波数に対応する場合であっても、製造コストを抑えることが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１００  電気回路
１０１  近接領域
１０２  給電点
１０３  アンテナ素子
１０４  電流の向き
１０５  磁場
１０６  電流の向き
１０７  共振ループ
１０８  電流の向き
１０９  磁場
１１０  電流の向き
２００  アンテナ装置
２０１  アンテナ素子
２０２  アンテナ素子
２０３  アンテナ素子
２０４  給電点
３０１  アンテナ装置２００におけるリターンロス特性を示すグラフ
３０２  アンテナ素子２０１単独におけるリターンロス特性を示すグラフ線
３０３  Ｂ点接続をした場合におけるリターンロス特性を示すグラフ線
４０１  近接領域
４０２  共振ループ
４０３  近接領域
４０４  共振ループ
５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０１ｄ  近接領域
５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０２ｄ  共振ループ
５０３ａ、５０３ｂ  近接領域
５０４ａ、５０４ｂ  共振ループ
５０５  近接領域
５０６  共振ループ
５０７  閉じているループ状のアンテナ素子
５０８  閉じていないループ状のアンテナ素子
【図１】
2010206516.tif 000003
【図２】
2010206516.tif 000004
【図３】
2010206516.tif 000005
【図４】
2010206516.tif 000006
【図５】
2010206516.tif 000007