(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、
前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との間に配置される非接地の無給電素子とを備え、
前記無給電素子は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子が互いに対向する領域内に、前記第１アンテナ素子に対向して配置される第１対向部と、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子が互いに対向する領域内に、前記第２アンテナ素子に対向して配置される第２対向部と、前記第１対向部と前記第２対向部とを連結する連結部とを含む、マルチアンテナ装置。
【請求項２】
前記無給電素子の前記連結部は、前記第１対向部と前記第２対向部とに互いに反対方向の電流が流れるように前記第１対向部と前記第２対向部とを連結するように構成されている、請求項１に記載のマルチアンテナ装置。
【請求項３】
前記無給電素子の前記第１対向部および前記第２対向部は、それぞれ、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子に対して静電結合可能な距離を隔てて配置されている、請求項１または２に記載のマルチアンテナ装置。
【請求項４】
前記無給電素子は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子が出力する電波の波長λの略１／２の電気長を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１アンテナ素子は、前記第２アンテナ素子との最小の離間距離が前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子が出力する電波の波長λの１／４未満の大きさになるように配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１アンテナ素子に対して高周波電力を供給する第１給電点、および、前記第２アンテナ素子に対して高周波電力を供給する第２給電点と、
前記第１アンテナ素子と前記第１給電点との間に配置され、高周波電力の所定の周波数において、インピーダンス整合を図りながら前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との間の相互結合を抑制するための第１整合回路と、
前記第２アンテナ素子と前記第２給電点との間に配置され、高周波電力の所定の周波数において、インピーダンス整合を図りながら前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との間の相互結合を抑制するための第２整合回路とをさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
【請求項７】
前記無給電素子は、前記第１対向部、前記第２対向部および前記連結部により略Ｕ字形状に形成されている、請求項２に記載のマルチアンテナ装置。
【請求項８】
前記第１アンテナ素子、前記第２アンテナ素子、前記無給電素子の前記第１対向部および前記第２対向部は、複数の位置で屈曲または湾曲した形状に形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
【請求項９】
前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子は、モノポールアンテナを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
【請求項１０】
第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との間に配置される非接地の無給電素子とを含み、前記無給電素子は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子が互いに対向する領域内に、前記第１アンテナ素子に対向して配置される第１対向部と、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子が互いに対向する領域内に、前記第２アンテナ素子に対向して配置される第２対向部と、前記第１対向部と前記第２対向部とを連結する連結部とを有するマルチアンテナ装置を備える、携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マルチアンテナ装置および携帯機器に関し、特に、複数のアンテナ素子を備えたマルチアンテナ装置および携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数のアンテナ素子を備えたマルチアンテナ装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、対応する電波の波長λの１／２の距離を隔てて配置された２つのアンテナ素子と、２つのアンテナ素子間の相互結合を抑制するために２つのアンテナ素子の間に配置された略Ｕ字形状のアイソレーション素子（無給電素子）とを備えるＭＩＭＯアレーアンテナ（マルチアンテナ装置）が開示されている。このアイソレーション素子は、約λの電気長を有し、一部が接地面に接地されている。また、アイソレーション素子は、２つのアンテナ素子からそれぞれ約λ／４の距離を隔てた位置に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−９７１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のＭＩＭＯアレーアンテナでは、アイソレーション素子（無給電素子）を設けることによってアンテナ素子間の相互結合を抑制可能である一方、アイソレーション素子を接地面に接地する必要があるので、配線パターン設計の自由度が低下するという問題点がある。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることが可能なマルチアンテナ装置および携帯機器を提供することである。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００７】
この発明の第１の局面によるマルチアンテナ装置は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、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る非接地の無給電素子とを備え、無給電素子は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子が互いに対向する領域内に、第１アンテナ素子に対向して配置される第１対向部と、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子が互いに対向する領域内に、第２アンテナ素子に対向して配置される第２対向部と、第１対向部と第２対向部とを連結する連結部とを含む。
【０００８】
この発明の第１の局面によるマルチアンテナ装置では、上記のように、第１アンテナ素子に対向して配置される第１対向部と、第２アンテナ素子に対向して配置される第２対向部と、第１対向部と第２対向部とを連結する連結部とを含む無給電素子を設けることによって、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に、無給電素子を介さない直接的な結合と、無給電素子を介した間接的な結合とを形成することができる。すなわち、第１アンテナ素子に電流が流れた場合、第１アンテナ素子との直接的な結合により第２アンテナ素子に流れる電流と、第１アンテナ素子との間接的な結合により無給電素子の第１対向部、連結部および第２対向部を介して第２アンテナ素子に流れる電流とが生成される。この場合、第１アンテナ素子を流れる電流の向きと、無給電素子の第２対向部を流れる電流の向きとが反対方向になるように無給電素子（無給電素子の第１対向部）を配置すれば、第１アンテナ素子との直接的な結合に起因して第２アンテナ素子に流れる電流の向きと、無給電素子の第２対向部の電流による間接的な結合に起因して第２アンテナ素子に流れる電流の向きとを反対方向にすることができる。これにより、直接的な結合に起因する電流と間接的な結合に起因する電流とが互いに相殺されるので、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との相互結合を小さくすることができる。また、無給電素子を非接地にすることによって、無給電素子を所定の接地面に接地させる必要がないので、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制することができる。したがって、このマルチアンテナ装置では、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができる。また、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができるので、アンテナ素子間の相互結合を小さくするためにアンテナ素子間の距離を大きくする必要がなく、その分、マルチアンテナ装置を小型化することができる。
【０００９】
上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、無給電素子の連結部は、第１対向部と第２対向部とに互いに反対方向の電流が流れるように第１対向部と第２対向部とを連結するように構成されている。このように構成すれば、第１アンテナ素子との結合に起因して無給電素子の第１対向部に流れる電流の向きと、連結部を介して第２対向部に流れる電流の向きとが反対方向になるので、第１アンテナ素子を流れる電流の向きと第２対向部を流れる電流の向きとを容易に反対方向にすることができる。
【００１０】
上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、無給電素子の第１対向部および第２対向部は、それぞれ、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子に対して静電結合可能な距離を隔てて配置されている。このように構成すれば、電磁結合させる場合に比べて、第１対向部および第２対向部をそれぞれ第１アンテナ素子および第２アンテナ素子に対してより近い距離に配置することができるので、その分、マルチアンテナ装置をより小型化することができる。
【００１１】
上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、無給電素子は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子が出力する電波の波長λの略１／２の電気長を有する。このように構成すれば、非接地の無給電素子を共振させることができる。
【００１２】
上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、第１アンテナ素子は、第２アンテナ素子との最小の離間距離が第１アンテナ素子および第２アンテナ素子が出力する電波の波長λの１／４未満の大きさになるように配置されている。このように構成すれば、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の間隔が小さくなるので、小型のマルチアンテナ装置を提供することができる。
【００１３】
上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、第１アンテナ素子に対して高周波電力を供給する第１給電点および第２アンテナ素子に対して高周波電力を供給する第２給電点と、第１アンテナ素子と第１給電点との間に配置され、高周波電力の所定の周波数において、インピーダンス整合を図りながら第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間の相互結合を抑制するための第１整合回路と、第２アンテナ素子と第２給電点との間に配置され、高周波電力の所定の周波数において、インピーダンス整合を図りながら第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間の相互結合を抑制するための第２整合回路とをさらに備える。このように構成すれば、所定の周波数において、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができるとともにインピーダンス整合が図られるので、アンテナ素子を介して伝達されるエネルギの伝達損失をより軽減させることができる。
【００１４】
上記第１対向部と第２対向部とに互いに反対方向の電流が流れる構成において、好ましくは、無給電素子は、第１対向部、第２対向部および連結部により略Ｕ字形状に形成されている。このように構成すれば、簡易な形状の無給電素子により、容易に、第１アンテナ素子との結合に起因して無給電素子の第１対向部に流れる電流の向きと、連結部を介して第２対向部に流れる電流の向きとを反対方向にすることができる。
【００１５】
上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、第１アンテナ素子、第２アンテナ素子、無給電素子の第１対向部および第２対向部は、複数の位置で屈曲または湾曲した形状に形成されている。このように構成すれば、第１アンテナ素子、第２アンテナ素子および無給電素子の配置領域が小さい場合にも、屈曲または湾曲した形状により、第１アンテナ素子、第２アンテナ素子および無給電素子に必要な長さを確保することができるので、配置する領域を広げる必要がない分、マルチアンテナ装置をより小型化することができる。
【００１６】
上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子は、モノポールアンテナを含む。このように構成すれば、モノポールアンテナ間の相互結合を小さくしてモノポールアンテナを用いたマルチアンテナ装置を小型化することができる。
【００１７】
この発明の第２の局面による携帯機器は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、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る非接地の無給電素子とを含み、無給電素子は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子が互いに対向する領域内に、第１アンテナ素子に対向して配置される第１対向部と、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子が互いに対向する領域内に、第２アンテナ素子に対向して配置される第２対向部と、第１対向部と第２対向部とを連結する連結部とを有するマルチアンテナ装置を備える。
【００１８】
この発明の第２の局面による携帯機器では、上記のように、第１アンテナ素子に対向して配置される第１対向部と、第２アンテナ素子に対向して配置される第２対向部と、第１対向部と第２対向部とを連結する連結部とを含む無給電素子を設けることによって、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に、無給電素子を介さない直接的な結合と、無給電素子を介した間接的な結合とを形成することができる。すなわち、第１アンテナ素子に電流が流れた場合、第１アンテナ素子との直接的な結合により第２アンテナ素子に流れる電流と、第１アンテナ素子との間接的な結合により無給電素子の第１対向部、連結部および第２対向部を介して第２アンテナ素子に流れる電流とが生成される。この場合、第１アンテナ素子を流れる電流の向きと、無給電素子の第２対向部を流れる電流の向きとが反対方向になるように無給電素子（無給電素子の第１対向部）を配置すれば、第１アンテナ素子との直接的な結合に起因して第２アンテナ素子に流れる電流の向きと、無給電素子の第２対向部の電流による間接的な結合に起因して第２アンテナ素子に流れる電流の向きとを反対方向にすることができる。これにより、直接的な結合に起因する電流と間接的な結合に起因する電流とが互いに相殺されるので、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との相互結合を小さくすることができる。また、無給電素子を非接地にすることによって、無給電素子を所定の接地面に接地させる必要がないので、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制することができる。したがって、この携帯機器では、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができる。また、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができるので、アンテナ素子間の相互結合を小さくするためにアンテナ素子間の距離を大きくする必要がなく、その分、マルチアンテナ装置を小型化することができる。その結果、携帯機器を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態による携帯電話機の全体構成を示した平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置を示した平面図である。
【図３】比較例によるマルチアンテナ装置を示した平面図である。
【図４】比較例によるマルチアンテナ装置のシミュレーションにおけるＳパラメータの特性を示した図である。
【図５】本発明の第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置のシミュレーションにおけるＳパラメータの特性を示した図である。
【図６】本発明の第２実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置を示した平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置のシミュレーションにおけるＳパラメータの特性を示した図である。
【図８】本発明の第３実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置を示した平面図である。
【図９】本発明の第３実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置の整合回路を示した図である。
【図１０】本発明の第１〜第３実施形態の変形例を示したダイポールアンテナによるマルチアンテナ装置の概略図である。
【図１１】本発明の第１〜第３実施形態の変形例を示したダイポールアンテナによるマルチアンテナ装置の概略図である。
【図１２】本発明の第３実施形態の変形例を示したＴ型の整合回路の概略図である。
【図１３】本発明の第３実施形態の変形例を示したＬ型の整合回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による携帯電話機１００の構成について説明する。なお、携帯電話機１００は、本発明の「携帯機器」の一例である。
【００２２】
本発明の第１実施形態による携帯電話機１００は、図１に示すように、正面から見て、略長方形形状を有している。また、携帯電話機１００は、表示画面部１と、番号ボタンなどからなる操作部２と、マイク３と、スピーカ４とを備えている。また、携帯電話機１００の筐体内部には、マルチアンテナ装置１０が設けられている。
【００２３】
マルチアンテナ装置１０は、複数のアンテナ素子を用いて所定の周波数において多重の入出力が可能なＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信用に構成されている。また、マルチアンテナ装置１０は、２．５ＧＨｚ帯の高速無線通信ネットワークのＷｉＭＡＸ（Ｗｏｒｌｄｗｉｄｅ  ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ａｃｃｅｓｓ）に対応している。
【００２４】
マルチアンテナ装置１０は、図２に示すように、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２と、２つのアンテナ素子１１および１２の間に配置される無給電素子１３と、接地面１４と、第１アンテナ素子１１に高周波電力を供給するための第１給電点１５および第２アンテナ素子１２に高周波電力を供給するための第２給電点１６とを含んでいる。
【００２５】
第１アンテナ素子１１は、無給電素子１３のＸ１方向側に配置されるとともに、第２アンテナ素子１２は、無給電素子１３のＸ２方向側に配置されている。また、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）は、薄板形状を有し、図示しない基板の表面上に設けられている。また、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）は、マルチアンテナ装置１０が対応する２．６ＧＨｚの波長λの約１／４の電気長を有する、モノポールアンテナである。具体的には、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）は、Ｙ１方向側の端部が開放されているとともに、Ｙ２方向側の端部が接地面１４に接地されている。また、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２は、Ｙ方向に延びるように形成されており、互いに略平行に配置されている。また、第１アンテナ素子１１は、第２アンテナ素子１２との離間距離Ｄ１が中心間距離でλ／４未満になるように配置されている。なお、電気長とは、物理的な長さではなく、信号の遅延時間を基準とした長さである。
【００２６】
無給電素子１３は、第１アンテナ素子１１に対向するように配置される第１対向部１３１と、第２アンテナ素子１２に対向するように配置される第２対向部１３２と、第１対向部１３１と第２対向部１３２とを連結する連結部１３３とを有している。また、無給電素子１３は、接地面１４に接地されない非接地状態になるように構成されている。また、無給電素子１３は、約λ／２の電気長を有している。また、無給電素子１３は、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２を流れる電流に起因して共振するように構成されている。
【００２７】
第１対向部１３１および第２対向部１３２は、Ｙ方向に延びるように形成されており、互いに略平行に配置されている。すなわち、第１アンテナ素子１１、第１対向部１３１、第２対向部１３２および第２アンテナ素子１２は、互いに略平行に配置されている。また、第１対向部１３１は、第１アンテナ素子１１に対して静電結合可能な距離を隔てて配置されている。また、第２対向部１３２は、第２アンテナ素子１２に対して静電結合可能な距離を隔てて配置されている。
【００２８】
連結部１３３は、第１対向部１３１のＹ１方向側の端部と第２対向部１３２のＹ１方向側の端部とを連結している。また、連結部１３３は、Ｘ方向に延びるように形成されている。上記の構成により無給電素子１３は、第１対向部１３１、第２対向部１３２および連結部１３３により略Ｕ字形状に形成されている。これにより、第１対向部１３１と第２対向部１３２とに互いに反対方向の電流が流れる。
【００２９】
第１給電点１５（第２給電点１６）は、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）のＹ２方向側の端部に配置されている。また、第１給電点１５（第２給電点１６）は、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）と図示しない給電線とを接続している。
【００３０】
第１実施形態では、上記のように、第１アンテナ素子１１に対向して配置される第１対向部１３１と、第２アンテナ素子１２に対向して配置される第２対向部１３２と、第１対向部１３１と第２対向部１３２とを連結する連結部１３３とを含む無給電素子１３を設けることによって、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２との間に、無給電素子１３を介さない直接的な結合と、無給電素子１３を介した間接的な結合とを形成することができる。すなわち、第１アンテナ素子１１に電流が流れた場合、第１アンテナ素子１１との直接的な結合により第２アンテナ素子１２に流れる電流と、第１アンテナ素子１１との間接的な結合により無給電素子１３の第１対向部１３１、連結部１３３および第２対向部１３２を介して第２アンテナ素子１２に流れる電流とが生成される。本発明の第１実施形態の構成では、第１アンテナ素子１１を流れる電流の向きと、無給電素子１３の第２対向部１３２を流れる電流の向きとが反対方向になるように無給電素子１３が配置されているので、第１アンテナ素子１１との直接的な結合に起因して第２アンテナ素子１２に流れる電流の向きと、無給電素子１３の第２対向部１３２の電流による間接的な結合に起因して第２アンテナ素子１２に流れる電流の向きとを反対方向にすることができる。これにより、直接的な結合に起因する電流と間接的な結合に起因する電流とが互いに相殺されるので、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２との相互結合を小さくすることができる。また、無給電素子１３を非接地にすることによって、無給電素子１３を接地面１４に接地させる必要がないので、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制することができる。したがって、この携帯電話機１００では、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制しながら、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができる。また、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができるので、アンテナ素子間の相互結合を小さくするためにアンテナ素子間の距離を大きくする必要がなく、その分、マルチアンテナ装置１０を小型化することができる。その結果、携帯電話機１００を小型化することができる。
【００３１】
また、第１実施形態では、無給電素子１３の第１対向部１３１および第２対向部１３２を、それぞれ、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２に対して静電結合可能な距離を隔てて配置することによって、電磁結合させる場合に比べて、第１対向部１３１および第２対向部１３２をそれぞれ第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２に対してより近い距離に配置することができるので、その分、マルチアンテナ装置１０を小型化することができる。
【００３２】
また、第１実施形態では、第１アンテナ素子１１を、第２アンテナ素子１２との最小の離間距離Ｄ１が第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２が出力する電波の波長λの１／４未満の大きさになるように配置することによって、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の間隔が小さくなるので、小型のマルチアンテナ装置１０を提供することができる。
【００３３】
また、第１実施形態では、第１対向部１３１、第２対向部１３２および連結部１３３により無給電素子１３を略Ｕ字形状に形成することによって、簡易な形状の無給電素子１３により、容易に、第１アンテナ素子１１との結合に起因して無給電素子１３の第１対向部１３１に流れる電流の向きと、連結部１３３を介して第２対向部１３２に流れる電流の向きとを反対方向にすることができる。
【００３４】
次に、上記した第１実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。このシミュレーションでは、図２に示した第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０と、図３に示した比較例によるマルチアンテナ装置１１０とを比較した。
【００３５】
第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、離間距離Ｄ１がλ／４未満の２４ｍｍになるように第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２を配置した。また、上記第１実施形態では、アンテナ素子１１、１２および無給電素子１３を図示しない基板の表面上に設ける構成を示したが、このシミュレーションでは、アンテナ素子１１、１２および無給電素子１３を真空中に設ける構成にした。また、二次元に対応したシステムによりシミュレーションを行うため、アンテナ素子１１、１２および無給電素子１３を厚さ０ｍｍの導体で構成した。
【００３６】
図３に示すように、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、略Ｕ字形状の無給電素子１３を設ける第１実施形態によるマルチアンテナ装置１０とは異なり、２つのアンテナ素子１１１および１１２の間に無給電素子を設けない構成にした。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、中心間距離での離間距離Ｄ２が２４ｍｍになるようにアンテナ素子１１１および１１２を配置した。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０の他の構成は、上記第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０と同様である。
【００３７】
次に、図４および図５を参照して、比較例によるマルチアンテナ装置１１０および第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０のＳパラメータの特性について説明する。ここで、図４および図５に示すＳパラメータのうちのＳ１１は、アンテナ素子の反射係数を意味し、ＳパラメータのうちのＳ１２は、２つのアンテナ素子間の相互結合の強さを意味する。また、図４および図５では、横軸に周波数をとり、縦軸にＳ１１およびＳ１２の大きさ（単位：ｄＢ）をとっている。
【００３８】
まず、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、図４に示すように、２．６ＧＨｚにおいて、Ｓ１１が約−７ｄＢであり、Ｓ１２が約−５．８ｄＢであった。これに対して、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、図５に示すように、マルチアンテナ装置１０が対応する２．６ＧＨｚにおいて、Ｓ１１が約−９．５ｄＢであり、Ｓ１２が約−１３．５ｄＢであった。
【００３９】
この結果、比較例によるマルチアンテナ装置１１０よりも第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０の方が、２つのアンテナ素子間の相互結合の強さ（大きさ）を意味するＳ１２の値が小さいので、略Ｕ字形状の非接地の無給電素子１３を設けることによってアンテナ素子間の相互結合を小さくすることができることが判明した。なお、Ｓ１２の値が−１０ｄＢ以下であれば、アンテナ素子間の相互結合は微小であると考えられる。
【００４０】
これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、第２アンテナ素子１２において、第１アンテナ素子１１を流れる電流に起因する直接的な結合と無給電素子１３の第２対向部１３２を流れる電流に起因する間接的な結合とが生じており、両結合に起因する電流が互いに相殺し合ってアンテナ素子間の相互結合が小さくなると考えられる。
【００４１】
また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０よりも第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０の方が、アンテナ素子の反射係数を意味するＳ１１の値が小さいので、略Ｕ字形状の非接地の無給電素子１３を設けることによってアンテナ素子から効率よく電波を出力することができることが判明した。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態による携帯電話機１００のマルチアンテナ装置２０について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１アンテナ素子２１、第２アンテナ素子２２、無給電素子２３の第１対向部２３１および第２対向部２３２が複数の位置で屈曲した形状に形成されているマルチアンテナ装置２０について説明する。
【００４３】
第２実施形態による携帯電話機１００のマルチアンテナ装置２０は、図６に示すように、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２と、２つのアンテナ素子２１および２２の間に配置される無給電素子２３と、接地面１４と、第１アンテナ素子２１に高周波電力を供給するための第１給電点１５および第２アンテナ素子２２に高周波電力を供給するための第２給電点１６とを含んでいる。
【００４４】
第１アンテナ素子２１は、無給電素子２３のＸ１方向側に配置されるとともに、第２アンテナ素子２２は、無給電素子２３のＸ２方向側に配置されている。また、第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）は、薄板形状を有し、図示しない基板の表面上に設けられている。また、第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）は、マルチアンテナ装置２０が対応する２．６ＧＨｚの波長λの約１／４の電気長を有する、モノポールアンテナである。具体的には、第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）は、Ｙ１方向側の端部が開放されているとともに、Ｙ２方向側の端部が接地面１４に接地されている。
【００４５】
ここで、第２実施形態では、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、上記第１実施形態とは異なり、第１アンテナ素子２１のＹ１方向側の端部は、Ｙ２方向側の端部に対してＸ１方向にずれた位置に配置されるとともに、第２アンテナ素子２２のＹ１方向側の端部は、Ｙ２方向側の端部に対してＸ２方向にずれた位置に配置されている。また、第１アンテナ素子２１は、第１給電点１５における第２アンテナ素子２２との離間距離Ｄ３がλ／４未満になるように配置されている。また、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２は、第１給電点１５および第２給電点１６において互いの距離（Ｄ３）が最小となるように配置されている。
【００４６】
無給電素子２３は、第１アンテナ素子２１に対向するように配置される第１対向部２３１と、第２アンテナ素子２２に対向するように配置される第２対向部２３２と、第１対向部２３１と第２対向部２３２とを連結する連結部２３３とを有している。また、無給電素子２３は、接地面１４に接地されない非接地状態になるように構成されている。また、無給電素子２３は、約λ／２の電気長を有している。
【００４７】
第２実施形態では、無給電素子２３は、全体的に見ると、略Ｕ字形状を有している一方、無給電素子２３の第１対向部２３１および第２対向部２３２は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、第１アンテナ素子２１は、Ｙ方向において第１対向部２３１に対して離間距離が変動しているとともに、第２アンテナ素子２２は、Ｙ方向において第２対向部２３２に対して離間距離が変動している。また、第１対向部２３１は、第１アンテナ素子２１に対して静電結合可能な距離を隔てて配置されている。また、第２対向部２３２は、第２アンテナ素子２２に対して静電結合可能な距離を隔てて配置されている。
【００４８】
連結部２３３は、第１対向部２３１のＹ１方向側の端部と第２対向部２３２のＹ１方向側の端部とを連結するように配置されている。また、連結部２３３は、Ｘ方向に延びるように形成されている。
【００４９】
なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５０】
第２実施形態では、上記のように、第１アンテナ素子２１、第２アンテナ素子２２、無給電素子２３の第１対向部２３１および第２対向部２３２を、複数の位置で屈曲した形状に形成することによって、第１アンテナ素子２１、第２アンテナ素子２２および無給電素子２３の配置領域が小さい場合にも、屈曲した形状により、第１アンテナ素子２１、第２アンテナ素子２２および無給電素子２３に必要な長さを確保することができるので、配置する領域を広げる必要がない分、マルチアンテナ装置を小型化することができる。
【００５１】
なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００５２】
次に、上記した第２実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。このシミュレーションでは、第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０と、図３に示した上記比較例によるマルチアンテナ装置１１０とを比較した。
【００５３】
第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０では、最小の離間距離Ｄ３がλ／４未満の１４ｍｍになるように第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２を配置した。また、上記第２実施形態では、アンテナ素子２１、２２および無給電素子２３を０．８ｍｍの厚みを有するガラスエポキシからなる基板（図示しない）の表面上に設けた。また、二次元に対応したシステムによりシミュレーションを行うため、アンテナ素子２１、２２および無給電素子２３を厚さ０ｍｍの導体で構成した。
【００５４】
次に、図４および図７を参照して、比較例によるマルチアンテナ装置１１０および第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０のＳパラメータの特性について説明する。
【００５５】
上記のように、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、図４に示すように、２．６ＧＨｚにおいて、Ｓ１１が約−７ｄＢであり、Ｓ１２が約−５．８ｄＢであった。これに対して、第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０では、図７に示すように、マルチアンテナ装置２０が対応する２．６ＧＨｚにおいて、Ｓ１１が約−１６ｄＢであり、Ｓ１２が約−２５ｄＢであった。
【００５６】
この結果、比較例によるマルチアンテナ装置１１０よりも第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０の方が、２つのアンテナ素子間の相互結合の強さを意味するＳ１２の値が小さいので、第１アンテナ素子２１、第２アンテナ素子２２、無給電素子２３の第１対向部２３１および第２対向部２３２を複数の位置で屈曲した形状に形成した場合でも、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができることが判明した。
【００５７】
また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０よりも第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０の方が、アンテナ素子の反射係数を意味するＳ１１の値が小さいので、第１アンテナ素子２１、第２アンテナ素子２２、無給電素子２３の第１対向部２３１および第２対向部２３２を複数の位置で屈曲した形状に形成した場合でも、アンテナ素子から効率よく電波を出力することができることが判明した。また、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０と比べた場合、第１アンテナ素子２１、第２アンテナ素子２２および無給電素子２３を屈曲した形状に形成することにより、マルチアンテナ装置２０をより小型化しながら第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０よりもＳ１１およびＳ１２の両方の値を小さくすることができることが判明した。
【００５８】
（第３実施形態）
次に、図８および図９を参照して、本発明の第３実施形態による携帯電話機１００のマルチアンテナ装置３０について説明する。この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１アンテナ素子１１と第１給電点１５との間に配置される第１整合回路３１と、第２アンテナ素子１２と第２給電点１６との間に配置される第２整合回路３２とを含むマルチアンテナ装置３０について説明する。
【００５９】
第３実施形態による携帯電話機１００のマルチアンテナ装置３０は、図８に示すように、第１アンテナ素子１１と第１給電点１５との間に配置される第１整合回路３１と、第２アンテナ素子１２と第２給電点１６との間に配置される第２整合回路３２とを含んでいる。
【００６０】
第１整合回路３１（第２整合回路３２）は、マルチアンテナ装置３０が対応する２．６ＧＨｚにおいて、インピーダンス整合（マッチング）を図ることによってエネルギの伝達損失を軽減させる機能を有している。また、第１整合回路３１（第２整合回路３２）は、マルチアンテナ装置３０が対応する２．６ＧＨｚにおいて、インピーダンス整合（マッチング）を図りながらアンテナ素子間の相互結合を抑制するために設けられている。具体的には、第１整合回路３１（第２整合回路３２）のインピーダンスを調整することによって、容易に、２つのアンテナ素子間の相互結合の強さを意味するＳ１２の最小値を所望の周波数の近傍に位置させることができる。また、第１整合回路３１（第２整合回路３２）は、図９に示すように、インダクタ（コイル）により構成されたπ型回路（πマッチ）からなる。
【００６１】
なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００６２】
第３実施形態では、上記のように、第１アンテナ素子１１と第１給電点１５との間に配置され、高周波電力の所定の周波数において、インピーダンス整合を図りながら第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２との間の相互結合を抑制するための第１整合回路３１と、第２アンテナ素子１２と第２給電点１６との間に配置され、高周波電力の所定の周波数において、インピーダンス整合を図りながら第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２との間の相互結合を抑制するための第２整合回路３２とを設けることによって、所定の周波数において、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができるとともにインピーダンス整合が図られるので、アンテナ素子を介して伝達されるエネルギの伝達損失をより軽減させることができる。
【００６３】
なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６５】
たとえば、上記第１〜第３実施形態では、マルチアンテナ装置を備える携帯機器の一例として、携帯電話機を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、マルチアンテナ装置を備えるＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）や小型のノートパソコンなど携帯電話機以外の携帯機器にも適用可能である。また、マルチアンテナ装置を備える機器であれば、携帯機器以外にも本発明は適用可能である。
【００６６】
また、上記第１〜第３実施形態では、マルチアンテナ装置の一例として、ＭＩＭＯ通信用のマルチアンテナ装置を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、ダイバシティなどＭＩＭＯ以外の形式に対応するマルチアンテナ装置であってもよい。
【００６７】
また、上記第１〜第３実施形態では、マルチアンテナ装置を２．５ＧＨｚ帯のＷｉＭＡＸに対応するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、２．５ＧＨｚ帯以外の周波数に対応するように構成してもよいし、ＧＳＭや３ＧなどＷｉＭＡＸ以外の形式に対応するように構成してもよい。
【００６８】
また、上記第１〜第３実施形態では、マルチアンテナ装置に２つのアンテナ素子を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数のアンテナ素子であれば、３つ以上のアンテナ素子を設ける構成であってもよい。この場合、無給電素子を複数設けてもよい。
【００６９】
また、上記第１〜第３実施形態では、第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）の一例として、モノポールアンテナからなる第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ダイポールアンテナなどモノポールアンテナ以外の第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）であってもよい。たとえば、図１０に示すように、ダイポールアンテナからなる第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）の場合には、第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）の給電点よりもＹ１方向側の部分に対応するように、略Ｕ字形状に形成された非接地の無給電素子を設けてもよい。また、図１１に示すように、ダイポールアンテナからなる第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）の給電点よりもＹ１方向側の部分およびＹ２方向側の部分の両方に対応するように、略Ｈ字形状に形成された非接地の無給電素子を設けてもよい。
【００７０】
また、上記第１〜第３実施形態では、無給電素子の連結部により第１対向部のＹ１方向側の端部および第２対向部のＹ１方向側の端部を連結する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１対向部および第２対向部に互いに反対方向の電流が流れるような連結方法であれば、無給電素子の連結部により第１対向部のＹ２方向側の端部および第２対向部のＹ２方向側の端部を連結する構成であってもよいし、連結部により第１対向部および第２対向部の端部以外の部分を連結する構成であってもよい。
【００７１】
また、上記第３実施形態では、インダクタ（コイル）により構成されたπ型回路（πマッチ）からなる第１整合回路（第２整合回路）を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、図１２に示すようなインダクタ（コイル）により構成されたＴ型回路（Ｔマッチ）や、図１３に示すようなインダクタ（コイル）により構成されたＬ型回路（Ｌマッチ）などπ型回路以外の形状からなる第１整合回路（第２整合回路）を設ける構成であってもよい。また、π型回路やＴ型回路、Ｌ型回路などを、インダクタ（コイル）またはキャパシタ（コンデンサ）の一方のみにより構成してもよいし、インダクタ（コイル）およびキャパシタ（コンデンサ）の両方により構成してもよい。
【００７２】
また、上記第２実施形態では、第１アンテナ素子、第２アンテナ素子、無給電素子の第１対向部および第２対向部を複数の位置で屈曲した形状に形成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１アンテナ素子、第２アンテナ素子、第１対向部および第２対向部を複数の位置で湾曲した形状に形成する構成であってもよい。
【００７３】
また、上記第１および第３実施形態では、第１アンテナ素子、第２アンテナ素子、無給電素子の第１対向部および第２対向部をＹ方向に延びるように形成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１アンテナ素子、第２アンテナ素子、第１対向部および第２対向部のうちの一部を所定の位置で屈曲または湾曲した形状に形成する構成であってもよい。
【００７４】
また、上記第１〜第３実施形態では、無給電素子の連結部をＸ方向に延びるように形成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、連結部を所定の位置で屈曲または湾曲した形状に形成する構成であってもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１０、２０、３０  マルチアンテナ装置
１１、２１  第１アンテナ素子
１２、２２  第２アンテナ素子
１３、２３  無給電素子
１５  第１給電点
１６  第２給電点
３１  第１整合回路
３２  第２整合回路
１００  携帯電話機（携帯機器）
１３１、２３１  第１対向部
１３２、２３２  第２対向部
１３３、２３３  連結部
【図１】
0005532847.tif 000002
【図２】
0005532847.tif 000003
【図３】
0005532847.tif 000004
【図４】
0005532847.tif 000005
【図５】
0005532847.tif 000006
【図６】
0005532847.tif 000007
【図７】
0005532847.tif 000008
【図８】
0005532847.tif 000009
【図９】
0005532847.tif 000010
【図１０】
0005532847.tif 000011
【図１１】
0005532847.tif 000012
【図１２】
0005532847.tif 000013
【図１３】
0005532847.tif 000014