(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マッチング回路を備えるアンテナ装置であって、
第１の端と第２の端を持ち、前記第１の端と前記第２の端の間を延びる線状導体を備えるアンテナ線状素子と、
前記第２の端において、前記線状導体と接続されたグランド導体と、
前記第１の端において、前記線状導体と接続された伝送線路と、
前記線状導体と接続した前記伝送線路の端と反対側の端において前記伝送線路と接続された第１のインピーダンス調整素子と、前記伝送線路と接続した前記第１のインピーダンス調整素子の端と反対側の端において前記第１のインピーダンス調整素子と接続され、前記第１のインピーダンス調整素子と接続した端と反対側の端が接地された第２のインピーダンス調整素子と、を備え、前記第１のインピーダンス調整素子と前記第２のインピーダンス調整素子との接続部分で給電を受けるマッチング回路と、を有し、
前記線状導体は、前記線状導体の延在方向が途中で反転し、前記第１の端から前記延在方向の反転位置まで延びる往路線状要素と、前記反転位置から前記第２の端まで延びる、該往路線状要素と並行する復路線状要素と、を有し、
前記アンテナ線状素子の前記復路線状要素の線幅が、前記往路線状要素の線幅に比べて広い、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
マッチング回路を備えるアンテナ装置であって、
第１の端と第２の端を持ち、前記第１の端と前記第２の端の間を延びる線状導体を備えるアンテナ線状素子と、
前記第２の端において、前記線状導体と接続されたグランド導体と、
前記第１の端において、前記線状導体と接続された伝送線路と、
前記線状導体と接続した前記伝送線路の端と反対側の端において前記伝送線路と接続された第１のインピーダンス調整素子と、前記伝送線路と接続した前記第１のインピーダンス調整素子の端と反対側の端において前記第１のインピーダンス調整素子と接続され、前記第１のインピーダンス調整素子と接続した端と反対側の端が接地された第２のインピーダンス調整素子と、を備え、前記第１のインピーダンス調整素子と前記第２のインピーダンス調整素子との接続部分で給電を受けるマッチング回路と、を有し、
前記伝送線路の線路長さは、前記アンテナ装置で送信あるいは受信のために用いる使用周波数に対応する波長の４分の１より短い、ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナ装置で送信あるいは受信に用いる使用周波数の範囲は定められており、
前記アンテナ線状素子の電気的長さは、前記使用周波数の範囲内の所定の周波数に対応する波長の４分の１の長さと等しく、
前記アンテナ線状素子および前記伝送線路を１つの負荷回路としたとき、該負荷回路のインピーダンスの実数部が、前記使用周波数の範囲において、前記伝送線路の特性インピーダンス以下であり、かつ、前記負荷回路のインピーダンスの虚数部が０未満であり、
さらに、前記負荷回路のアドミタンスの実数部が、前記使用周波数の範囲において、前記伝送線路の特性インピーダンスの逆数以下である、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ装置で送信あるいは受信に用いる使用周波数の範囲は定められており、
前記伝送線路は、前記使用周波数の範囲において、前記アンテナ線状素子のインピーダンスがスミスチャート上の所定の領域に移動するように、設けられ、
前記第１のインピーダンス調整素子は、移動した前記インピーダンスが前記所定の領域内の所定のインピーダンス値になるように調整され、
前記第２のインピーダンス調整素子は、調整された前記インピーダンスがスミスチャート上の中心に来るように、調整されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記線状導体は、前記線状導体の延在方向が途中で反転し、前記第１の端から前記延在方向の反転位置まで延びる往路線状要素と、前記反転位置から前記第２の端まで延びる、該往路線状要素と並行する復路線状要素と、を有する請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記アンテナ線状素子の前記復路線状要素の線幅が、前記往路線状要素の線幅に比べて広い、請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置と接続された送信／受信回路と、
前記送信／受信回路と接続され、送信する信号、あるいは、受信した信号を処理する信号処理回路と、を有することを特徴とする無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マッチング回路を備えるアンテナ装置および無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、携帯端末装置は、複数の無線周波数で送受信を行っている。例えば、ＩＭＴ２０００用周波数帯域としては、８００ＭＨｚ帯域、１．７ＧＨｚ帯域、２ＧＨｚ帯域が割り当てられ、これらの周波数帯域の無線周波数が用いられる。また、実用化が期待されるSuper 3Gにおいても、上記周波数帯域が用いられる。
【０００３】
このような様々な無線周波数を使用周波数とする携帯端末装置に用いるアンテナは、線状要素を用いた簡素な構成のモノポールアンテナあるいはダイポールアンテナを組み合わせて用いられる。モノポールアンテナでは、設定されている使用周波数が１ＧＨｚ以下の場合、簡単な構造でインピーダンスの整合をとることは難しい。
また、アンテナの放射効率を高めるためには、アンテナの放射抵抗（インピーダンス）を大きくする。ダイポールアンテナの放射抵抗は約７３Ωであり、モノポールアンテナの放射抵抗は約３６Ωであるので、ダイポールアンテナの方がモノポールアンテナよりも放射効率の点で優れている。
【０００４】
ところで、１つの線状導体を備えるアンテナ素子のうち、一端に給電され他端が接地され、途中で延在方向が１８０度変化して折り返し形状を成した折り返しモノポールアンテナが知られている。この折り返しモノポールアンテナの一方の端は接地されている。折り返しモノポールアンテナは、折り返しダイポールアンテナと同様に機能し、モノポールアンテナに比べて放射抵抗は高く、アンテナとしての放射効率は高い。しかも、折り返しモノポールアンテナは、折り返しダイポールアンテナに比べて簡単な構成であるため、携帯端末装置等の小型の無線通信装置に内蔵し易い。
【０００５】
このような特徴を持つ折り返しモノポールアンテナを用いた無線装置が知られている。当該無線装置は、多共振化とインピーダンス整合が可能なアンテナをシンプルな形状にした装置である。この無線装置で用いる折り返しモノポールアンテナは、始端が給電点と接続されて給電されると共に、始端と終端の間の長さが使用周波数帯に属する第１の周波数の２分の１波長に相当する。
【０００６】
一方、携帯端末装置用アンテナにおいて、インピーダンス整合する周波数が変更可能なアンテナ装置の設計法が提案されている。この設計法では、アンテナ素子と給電回路との間に、以下のマッチング回路が設けられる。マッチング回路は、アンテナ素子に対して直列接続された第１のインダクタンス素子およびキャパシタンス素子と、このアンテナ素子、第１のインダクタンス素子、およびキャパシタンス素子に対して並列接続された第２のインダクタンス素子と、を備えている。このアンテナ装置において、キャパシタンス素子を調整することにより、インピーダンス整合する周波数を種々変更することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１９６９９４号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】“Electrically Tunable Antenna Design Procedure for Mobile Applications”,Libo Huang and Peter Russer, IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL.56, No.12, December,2008, pp2789-2797
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述の公知の無線装置では、折り返しモノポールアンテナが用いられるが、このアンテナの始端と終端の間の電気的長さが使用周波数帯に属する第１の周波数の２分の１波長に相当するように固定されている。このため、上記長さが一定の折り返しモノポールアンテナだけで多共振化を図ることはできない。当該公知の無線装置では、折り返しモノポールアンテナに加えて、モノポールアンテナを付加することにより、多共振化を実現している。一方、上述のアンテナ装置の設計法を用いる場合、アンテナ素子のインピーダンスの虚数部（リアクタンス成分）は、少なくとも負に制限される。このため、折り返しモノポールアンテナにおいて、インピーダンス整合する周波数を自在に変更可能にすることができない場合がある。折り返しモノポールアンテナ以外の公知のアンテナ線状素子においても、アンテナの始端と終端の間の電気的長さは、使用周波数帯の所定の周波数に対応した長さとなっているので、インピーダンス整合する周波数を自在に変更可能にすることができない場合がある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題を解決するために、所望の使用周波数に応じてインピーダンス整合できる、アンテナ線状素子を備えるアンテナ装置および無線通信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】
【００１１】
上記目的を達成する第１の態様は、マッチング回路を備えるアンテナ装置である。
すなわち、アンテナ装置は、
第１の端と第２の端を持ち、前記第１の端と前記第２の端の間を延びる線状導体を備えるアンテナ線状素子と、
前記第２の端において、前記線状導体と接続されたグランド導体と、
前記第１の端において、前記線状導体と接続された伝送線路と、
前記線状導体と接続した前記伝送線路の端と反対側の端において前記伝送線路と接続された第１のインピーダンス調整素子と、前記伝送線路と接続した前記第１のインピーダンス調整素子の端と反対側の端において前記第１のインピーダンス調整素子と接続され、前記第１のインピーダンス調整素子と接続した端と反対側の端が接地された第２のインピーダンス調整素子と、を備え、前記第１のインピーダンス調整素子と前記第２のインピーダンス調整素子との接続部分で給電を受けるマッチング回路と、を有する。
前記線状導体は、前記線状導体の延在方向が途中で反転し、前記第１の端から前記延在方向の反転位置まで延びる往路線状要素と、前記反転位置から前記第２の端まで延びる、該往路線状要素と並行する復路線状要素と、を有し、
前記アンテナ線状素子の前記復路線状要素の線幅が、前記往路線状要素の線幅に比べて広い。
また、アンテナ装置は、
第１の端と第２の端を持ち、前記第１の端と前記第２の端の間を延びる線状導体を備えるアンテナ線状素子と、
前記第２の端において、前記線状導体と接続されたグランド導体と、
前記第１の端において、前記線状導体と接続された伝送線路と、
前記線状導体と接続した前記伝送線路の端と反対側の端において前記伝送線路と接続された第１のインピーダンス調整素子と、前記伝送線路と接続した前記第１のインピーダンス調整素子の端と反対側の端において前記第１のインピーダンス調整素子と接続され、前記第１のインピーダンス調整素子と接続した端と反対側の端が接地された第２のインピーダンス調整素子と、を備え、前記第１のインピーダンス調整素子と前記第２のインピーダンス調整素子との接続部分で給電を受けるマッチング回路と、を有する。
前記伝送線路の線路長さは、前記アンテナ装置で送信あるいは受信のために用いる使用周波数に対応する波長の４分の１より短い。
【００１２】
上記目的を達成する第２の態様は、
前記アンテナ装置と、
前記アンテナ装置と接続された送信／受信回路と、
前記送信／受信回路と接続され、送信する信号、あるいは、受信した信号を処理する信号処理回路と、を有する無線通信装置である。
【発明の効果】
【００１３】
上述のアンテナ装置および無線通信装置は、所望の使用周波数に応じてインピーダンス整合をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（ａ）は、実施形態１である無線通信装置の概略のブロック構成図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す無線通信装置に用いるマッチング回路の構成を模式的に示す図であり、（ｃ）は、（ｂ）に示すマッチング回路と異なるマッチング回路の例を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図１（ｂ）または（ｃ）に示すマッチング回路で行うインピーダンスの整合を説明する図である。
【図３】図１（ｂ）に示すマッチング回路でインピーダンス整合可能な領域を示す図である。
【図４】実施形態２である無線通信装置の概略の構成を示す図である。
【図５】（ａ）は、図４に示す無線通信装置に用いるアンテナ装置の概略の構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す無線通信装置に用いるマッチング回路を示す図である。
【図６】（ａ）は、図５（ａ）中のａ−ａ’線に沿った矢視断面図であり、（ｂ）は、図５（ｂ）中のｂ−ｂ’線に沿った矢視断面図である。
【図７】図５（ａ）に示すアンテナ装置の各部分の寸法位置を示す図である。
【図８】（ａ）は、図５（ａ）に示すアンテナ線状素子と伝送線路とを１つの負荷回路と見たときのインピーダンスのシミュレーションによる算出結果の一例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すインピーダンスの算出結果を用いて算出される反射係数の周波数依存性の一例を示す図である。
【図９】図５（ａ）に示すアンテナ装置の伝送線路とは異なる他の例の伝送線路を説明する断面図である。
【図１０】（ａ）は、実施形態３であるアンテナ装置の概略の構成を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）中のｃ−ｃ’線に沿った矢視断面図である。
【図１１】図１０（ａ）に示すアンテナ装置の各部分の寸法位置を示す図である。
【図１２】（ａ）は、図１０（ａ）に示すアンテナ線状素子と伝送線路とを１つの負荷回路と見たときのインピーダンスのシミュレーションによる算出結果の一例を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すインピーダンスの算出結果を用いて算出される反射係数の周波数依存性の一例を示す図である。
【図１３】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、図７に示す線幅Ｗ2を変更したときのアンテナ線状素子の形状とインピーダンスの軌跡の例を示す図である。
【図１４】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ、図７に示す線幅Ｗ2を変更したときのアンテナ線状素子の形状とインピーダンスの軌跡の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のアンテナ装置および無線通信装置について実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
（実施形態１）
図１（ａ）は、実施形態１である無線通信装置１０の概略のブロック構成図である。無線通信装置１０は、アンテナ装置１２と、送信／受信回路１４と、信号処理回路１６と、を備える。
アンテナ装置１２は、インピーダンス整合をする周波数を変更することができる装置である。アンテナ装置１２は、アンテナ線状素子１８と、伝送線路２０と、マッチング回路２２と、グランド導体２４と、を有する。
信号処理回路１６は送信しようとする信号を処理し、あるいは、受信した信号を処理する。送信／受信回路１４は送信しようとする信号の変調を行って高周波信号を生成し、この高周波信号をアンテナ装置１２に給電する。あるいは、受信した信号を復調し、信号処理回路１６に送る。
【００１７】
アンテナ装置１２のアンテナ線状素子１８は、１つの線状導体を備える。この線状導体は、途中で延在方向を反転してＵ字形状に折り返された形状を成している。すなわち、アンテナ線状素子１８は、線状導体の第１の端から延在方向が反転する反転位置まで延びる往路線状要素１８ａと、延在方向の反転位置から線状導体の第２の端まで延びる、往路線状要素１８ａに並行する復路線状要素１８ｂとを有する。往路線状要素１８ａと復路線状要素１８ｂは、上記反転位置で接続されている。アンテナ線状素子１８の往路線状要素１８ａと復路線状要素１８ｂは、直線形状であるが、往路線状要素１８ａと復路線状要素１８ｂは並行を維持したまま、後述する実施形態２あるいは実施形態３のように、途中で屈曲してもよい。なお、実施形態１のアンテナ線状素子１８は、いわゆる折り返しモノポールアンテナを用いるが、このほかに、公知の折り返しダイポールアンテナあるいは他の形状のアンテナ線状素子を用いることもできる。特に、アンテナ線状素子１８のような折り返しモノポールアンテナは、形状の自由度が高く、形状を調整することによりインピーダンスを調整することが容易にできる点で好ましい。
復路線状要素１８ｂの線幅は、往路線状要素１８ａの線幅に比べて広いことが好ましい。これにより、後述するように、スミスチャート上において、インピーダンスの実数部の変化を抑制することができる。
【００１８】
伝送線路２０は、往路線状要素１８ａの端と接続され、マッチング回路２２と往路線状要素１８ａとの間をつなぐ分布定数回路として機能する。伝送線路２０として、例えば、マイクロストリップライン、コプレーナライン、ストリップライン、スロットライン等の誘電体基板上に設けられた平面線路の他、同軸ケーブルが用いられる。伝送線路２０は、分布定数回路として機能するために、アンテナ装置１２で送信あるいは受信のために用いる使用周波数に対応する波長の１００分の１の長さより長い線路である。
【００１９】
マッチング回路２２は、アンテナ線状素子１８および伝送線路２０に対してインピーダンス整合し、インピーダンス整合する周波数を変更可能にする回路である。マッチング回路２２は、２つのインダクタンス素子をインピーダンス調整素子として備える。図１（ｂ）は、マッチング回路２２の構成を示す図である。マッチング回路２２は、第１のインダクタンス素子２２ａ（インダクタンスの値Ｌ1）と、第２のインダクタンス素子２２ｂ（インダクタンスの値Ｌ2）と、を備える。第１のインダクタンス素子２２ａは、往路線状要素１８ａと接続される伝送線路２０の端と反対側の端において伝送線路２０に直列接続されている。第２のインダクタンス素子２２ｂは、伝送線路２０と接続される第１のインダクタンス素子２２ａの端と反対側の端２２ｃにおいて第１のインダクタンス素子２２ａと接続されている。さらに、第２のインダクタンス素子２２ｂは、第１のインダクタンス素子２２ａと接続される端と反対側の端は、グランド導体２４と接続されて接地されている。つまり、第２のインダクタンス素子２２ｂは、第１のインダクタンス素子２２ａ、伝送線路２０、およびアンテナ線状素子１８に対して並列接続されている。
なお、送信／受信回路１４とマッチング回路２２との接続は、第１のインダクタンス素子２２ａと第２のインダクタンス素子２２ｂとの接続部分において行われる。すなわち、この接続部分が給電点となる。
【００２０】
第１のインダクタンス素子２２ａは、アンテナ装置１２のインピーダンスのリアクタンス成分を変更するために設けられたインダクタンス可変素子である。実施形態１は、アンテナ装置１２のインピーダンスのリアクタンス成分を変更するために、第１のインダクタンス素子２２ａとしてインダクタンス可変素子を用いるが、インダクタンス可変素子の他に、図１（ｃ）に示すように、可変容量素子２２ｄを第１のインダクタンス素子２２ａに直列接続して用いてもよい。この場合、第１のインダクタンス素子２２ａの端は、第２のインダクタンス素子２２ｂと、可変容量素子２２ｄを介して接続されることになる。また、可変容量素子２２ｄを第１のインダクタンス素子２２ａと伝送線路２０との間に設けてもよい。この場合、第１のインダクタンス素子２２ａの端は、可変容量素子２２ｄを介して伝送線路２０と接続されることになる。
可変容量素子２２ｄは、キャパシタンスの調整により、アンテナ装置１２のインピーダンスのリアクタンス成分を精度よく広く調整することができる。したがって、可変容量素子２２ｄを用いる場合、第１のインダクタンス素子２２ａにインダクタンス固定素子が用いられてもよい。
また、マッチング回路２２は、インピーダンス調整素子として第１のインダクタンス素子２２ａ、第２のインダクタンス素子２２ｂを備えるが、第１のインダクタンス素子２２ａ、第２のインダクタンス素子２２ｂに代えて、同じ配置位置に、第１のキャパシタンス素子、第２のキャパシタンス素子を用いることもできる。
【００２１】
可変容量素子２２ｄには、例えば、広い可変容量を持ち、電圧で容量を制御することができるバラクタダイオードが用いられる。あるいは、可変容量素子２２ｄとして、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）により作製されたＭＥＭＳ可変容量素子を用いてもよい。
ＭＥＭＳ可変容量素子は、例えば、基板上に細長い下部可動電極と上部可動電極を、互いに狭い間隙をあけて交差させて配置することにより、交差領域にキャパシタが作られた素子である。下部可動電極の上部可動電極側の面に高い誘電率の誘電体層が設けられる。下部可動電極は、電圧の印加により上部可動電極の側に湾曲し、一部が上部可動電極に近接する。これにより、容量が変化し、広い可変容量に加え、高いＱ値を持つ。
【００２２】
グランド導体２４は、接地された導体であり、例えば、アンテナ線状素子１８が誘電体基板に設けられる場合、この誘電体基板上に導電膜として設けられる。導電膜は、銅、銀、金、あるいは白金等の導電性金属膜等が用いられる。
無線通信装置１０の構成の説明は以上である。
【００２３】
なお、アンテナ装置１２で用いる、送信あるいは受信のための使用周波数の範囲は、予め設定されており、この使用周波数の範囲に対応して、アンテナ線状素子１８および伝送線路２０の形状寸法、および、マッチング回路２２のインダクタンスが設定されている。往路線状要素１８ａおよび復路線状要素１８ｂの電気的長さは、この使用周波数の範囲内の所定の周波数に対応する波長の４分の１の長さに等しくなり共振する。折り返しモノポールアンテナは共振周波数でのインピーダンスが５０Ωより大きく，アンテナ装置１２が用いる使用周波数の範囲では、アンテナ線状素子１８単体はインピーダンス整合しない。しかし伝送線路２０を用い、マッチング回路２２を調整することにより、アンテナ装置１２は使用周波数にてインピーダンス整合する。
【００２４】
次に、アンテナ装置１２におけるインピーダンス整合についてスミスチャートを用いて説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、アンテナ装置１２におけるインピーダンス整合を説明する図であり、周知のスミスチャートを示している。
【００２５】
アンテナ装置１２におけるインピーダンス整合とは、アンテナ線状素子１８および伝送線路２０を１つの負荷回路とみたとき、この負荷回路のインピーダンスが、マッチング回路２２のインピーダンスと整合することをいう。具体的には、マッチング回路２２の正規化したインピーダンスが、アンテナ線状素子１８および伝送線路２０を１つの負荷回路とみたときの正規化したインピーダンスに対して複素共役の関係になることをいう。正規化したインピーダンスとは、インピーダンスを伝送線路２０にて用いる特性インピーダンス（例えば、５０Ω）で割り算した値である。
【００２６】
スミスチャート上におけるインピーダンス整合とは、アンテナ線状素子１８の正規化したインピーダンスが、伝送線路２０およびマッチング回路２２の機能により、スミスチャートの中心点Ｃに移動する（図２（ｃ）参照）ことである。中心点Ｃとは、正規化したインピーダンスのレジスタンス成分の値が１であり、リアクタンス成分の値が０である点である。上記正規化したインピーダンスが中心点Ｃに来るようにマッチング回路２２を調整することにより、アンテナ線状素子１８に最大電流が流れ、効率よく電波を放射することができる。
【００２７】
ところで、アンテナ線状素子１８は、一方の端部がグランド導体２４に接続されて接地した素子である。このため、アンテナ線状素子１８に供給する信号の周波数を０Ｈｚから増加したときにできるインピーダンスの理想的な軌跡は、図２（ａ）に示す円弧状の曲線Ａのような軌跡になる。すなわち、周波数０においてレジスタンス成分０の近傍から出発し、周波数の増加に伴って、リアクタンス成分が正の領域内の一定のレジスタンスの円（以降、定レジスタンス円という）である曲線Ａに沿って右回りに移動し、アンテナ線状素子１８がインピーダンス整合する共振周波数において点Ｂ付近に至る。
【００２８】
伝送線路２０は、このようなアンテナ線状素子１８のインピーダンスの軌跡を、中心点Ｃを中心として、図２（ａ）に示すＤ方向に移動させるように機能する。図２（ａ）に示す例では、伝送線路２０により、予め設定した周波数帯のインピーダンスの軌跡が円弧状の曲線Ｅに移動している。このとき、移動後の曲線Ｅのインピーダンスの軌跡も、概略、定レジスタンス円上に位置する。
【００２９】
なお、伝送線路２０は、分布定数回路として機能するので、スミスチャート上では、インピーダンスは、中心点Ｃを中心として右回りに円弧状に移動する。このときの移動距離は、伝送線路２０の長さに依存する。伝送線路２０の長さは、使用周波数に対応する波長の１／４未満の長さである。一般に、使用周波数に対応する波長の１／４でスミスチャート上を、中心点Ｃを中心として半周移動し、１／２波長で一周移動する。したがって、スミスチャート上のリアクタンス成分が正の領域にある曲線Ａのうち使用周波数におけるインピーダンスを、リアクタンス成分が負の領域に移動させるために、曲線Ａのインピーダンスの軌跡をスミスチャート上で０度より大きく１８０度未満、Ｄ方向に移動させる。これにより、アンテナ線状素子１８と伝送線路２０を１つの負荷回路とみたときのインピーダンスは、マッチング回路２２で整合可能な領域に移動する。整合可能な領域とは、図３に示すスミスチャート上の実線による斜線領域Ｘである。この領域については後述する。
【００３０】
次に、マッチング回路２２の第１のインダクタンス素子２２ａは、図２（ｂ）に示すように、曲線Ｅのインダクタンスの軌跡を点Ｆに集める。点Ｆは、曲線Ｅのインピーダンスの軌跡が概略位置する定レジスタンス円上の点であり、さらに、中心点Ｃを通る定コンダクタンス円上の点である。中心点Ｃを通る定コンダクタンス円については、後述する。
第１のインダクタンス素子２２ａは、インピーダンスの軌跡をスミスチャート上の定レジスタンス円上に沿って移動させる機能を有する。したがって、定レジスタンス円上に概略位置する曲線Ｅのインピーダンスの軌跡は、第１のインダクタンス素子２２ａのインダクタンスの値Ｌ1を調整することにより、例えば、設定された周波数帯のいずれの周波数においても点Ｆにほぼ集めることができる。例えば、図２（ａ）に示すように、点Ｅ1（周波数ｆ1Ｈｚ）に位置するインピーダンスを点Ｆに移動させるためのインダクタンスの調整量は、点Ｅ2（周波数ｆ2Ｈｚ）に位置するインピーダンスを点Ｆに移動させるためのインダクタンスの調整量に比べて大きく設定される。
【００３１】
次に、第２のインダクタンス素子２２ｂは、点Ｆに集まったインピーダンスを中心点Ｃに移動させる。第２のインダクタンス素子２２ｂは、アンテナ線状素子１８、伝送線路２０、および第１のインダクタンス素子２２ａに対して並列に接続されている。このため、第２のインダクタンス素子２２ｂは、図２（ｃ）に示すように、スミスチャート上の点を、一定のコンダクタンスの円（以下、定コンダクタンス円という）に沿って点線のように、左回りに移動させる機能を有する。したがって、第２のインダクタンス素子２２ｂは、図２（ｃ）に示すように、点Ｆに位置するインピーダンスを中心点Ｃに移動させることができる。これにより、アンテナ装置１２におけるマッチング整合が実現される。
ここで、第２のインダクタンス素子２２ｂの機能（定コンダクタンス円に沿って移動させる機能）により点Ｆが中心点Ｃに移動できるようにするために、中心点Ｃを通る定コンダクタンス円上に点Ｆが設定されている。したがって、点Ｆのリアクタンス成分は、中心点Ｃを通る定コンダクタンス円上に位置するように、値が定められている。このように、点Ｆは予め定められた固定点であるので、点Ｆから中心点Ｃまで移動するのに必要な第２のインダクタンス素子２２ｂのインダクタンスの値Ｌ2は予め設定することができる。
【００３２】
マッチング回路２２は、アンテナ線状素子１８および伝送線路２０に直列接続された第１のインダクタンス素子２２ａと、アンテナ線状素子１８および伝送線路２０に対して並列接続された第２のインダクタンス素子２２ｂとを用いる。このため、アンテナ線状素子１８と伝送線路２０を１つの負荷回路として見たときのインピーダンスは、図３に示す斜線領域Ｘに位置することにより、インピーダンス整合が実現できる、すなわち、中心点Ｃに移動させることができる。これ以外の領域では、上記直列接続された第１のインダクタンス素子２２ａと、上記並列接続された第２のインダクタンス素子２２ｂとを用いてインピーダンス整合できない。図３に示す斜線領域Ｘは、以降の説明ではインピーダンス整合可能領域という。
なお、図３に示すスミスチャート上のインピーダンス整合可能領域は、正規化されたインピーダンスが１を通る定レジスタンス円と、正規化されたアドミタンス（正規化されたインピーダンスの逆数）が１を通る定コンダクタンス円と、レジスタンスが０の定レジスタンス円とで囲まれた、リアクタンス成分が負の領域である。
【００３３】
上記インピーダンス整合可能領域は、アンテナ線状素子１８と伝送線路２０を１つの負荷回路の特性として見たとき、以下のように表すことができる。第１のインダクタンス素子２２ａと接続される伝送線路２０の接続端における負荷回路のインピーダンスは、下記条件（α）〜（γ）を満たす。
（α）上記負荷回路のインピーダンスの実数部（レジスタンス成分）が、送信あるいは受信に用いる使用周波数において、伝送線路２０の特性インピーダンス以下であること、
（β）アンテナ装置１２が送信あるいは受信に用いる使用周波数において、負荷回路のインピーダンスの虚数部（リアクタンス成分）が０未満であること、
（γ）上記負荷回路のアドミタンスの実数部（コンダクタンス成分）が、上記使用周波数において、伝送線路２０の特性インピーダンスの逆数以下であること。
すなわち、上記条件（α）〜（γ）を満たすとき、マッチング回路２２の調整により、使用周波数においてインピーダンス整合することができる。
【００３４】
このように、アンテナ装置１２は、折り返しモノポールアンテナであるアンテナ線状素子１８と伝送線路２０を１つの負荷回路として見たときのインピーダンスを、マッチング回路２２の、直列接続された第１のインダクタンス素子２２ａと、並列接続された第２のインダクタンス素子２２ｂとを用いて、整合することができる。このとき、第１のインダクタンス素子２２ａのインダクタンスの値Ｌ1を調整することで（図２（ｂ）参照）、インピーダンス整合する周波数を変化させることができる。したがって、第１のインダクタンス素子２２ａのインダクタンスの値Ｌ1を調整することで、設定されている使用周波数に合わせてインピーダンスを整合させることができる。このときの調整前のインピーダンスはスミスチャートの右半分の側に位置しているので、第１のインダクタンス素子２２ａの調整量は比較的少なくて済む。
【００３５】
アンテナ装置１２は、インピーダンス整合する周波数を変更することのできる装置であるが、マッチング回路２２の第１のインダクタンス素子２２ａをインダクタンス固定素子とし、インピーダンス整合する周波数を固定してもよい。この場合、固定された周波数で設計されたアンテナ装置１２に対して、マッチング回路２２の第１のインダクタンス２２ａを所望のインダクタンスを持つインダクタンス素子に取り替えるだけで、インピーダンス整合する周波数が異なるアンテナ装置を容易に作製することができる。
アンテナ装置１２では、マッチング回路２２のインピーダンス調整素子として、第１のインダクタンス素子２２ａおよび第２のインダクタンス素子２２ｂのようにインダクタンス素子を用いるが、上述したように第１のインダクタンス素子２２ａ、第２のインダクタンス素子２２ｂの代わり第１のキャパシタンス素子、第２のキャパシタンス素子を用いることもできる。この場合のインピーダンス整合可能領域は、リアクタンス成分０の軸を線対称軸として斜線領域Ｘの線対称な領域、すなわち斜線領域Ｙとなる。そして、図２（ｂ），（ｃ）に示すようなインピーダンスを中心点Ｃに移動させる流れは、斜線領域Ｙの中で同様に行われる。
【００３６】
（実施形態２）
次に、実施形態２の無線通信装置を説明する。
図４は、実施形態２である無線通信装置５０の概略の構成を示す図である。無線通信装置５０は、アンテナ装置５２と、送信／受信回路５４と、信号処理回路５６と、を備える。
アンテナ装置５２は、インピーダンス整合する周波数を変更することができる装置である。
信号処理回路５６は送信しようとする信号を処理し、あるいは、受信した信号を処理する。送信／受信回路５４は送信しようとする信号の変調を行って高周波信号を生成し、この高周波信号をアンテナ装置５２に給電する。あるいは、受信した信号を復調し、信号処理回路５６に送る。
アンテナ装置５２、送信／受信回路５４、および信号処理回路５６は、図４に示される筐体５７（点線で図示）に収納される。
【００３７】
図５（ａ），（ｂ）は、アンテナ装置５２の概略の構成を示す図である。図６（ａ）は、図５（ａ）中のａ−ａ’線に沿った矢視断面図であり、図６（ｂ）は、図５（ｂ）中のｂ−ｂ’線に沿った矢視断面図である。図５（ａ），（ｂ）では、送信／受信回路５４および信号処理回路５６の図示は省略されている。
アンテナ装置５２は、アンテナ線状素子５８と、伝送線路６０と、マッチング回路６２と、グランド導体６４と、誘電体基板６６と、を有する。誘電体基板６６上には、送信／受信回路５４および信号処理回路５６が実装され、この誘電体基板６６は、筐体５７内部に収納されている。
誘電体基板６６の一方の面（以下、表面という）には、アンテナ線状素子５８と伝送線路６０とマッチング回路６２とが設けられ、この面と反対側の面（以下、裏面という）には、グランド導体６４が設けられている。
【００３８】
アンテナ線状素子５８は、誘電体基板６６の表面に設けられた１つの線状導体の延在方向を途中で反転してＵ字形状に折り返した形状の折り返しモノポールアンテナである。すなわち、アンテナ線状素子５８は、互いに並行して延在する往路線状要素５８ａと復路線状要素５８ｂを有し、往路線状要素５８ａと復路線状要素５８ｂは、お互いの線状要素の端で接続されている。
さらに、アンテナ線状素子５８の往路線状要素５８ａと復路線状要素５８ｂはいずれも、お互いに並行を維持したまま、途中で延在方向が９０度曲がりＬ字形状を成している。復路線状要素５８ｂの線幅は、往路線状要素５８ａの線幅に比べて広い。復路線状要素５８ｂの線幅を往路線状要素５８ａの線幅に比べて広くすることにより、後述するように、スミスチャート上において、インピーダンスの実数部が変化するくぼみを抑制することができる。アンテナ線状素子５８の復路線状要素５８ｂの端は、裏面に設けられたグランド導体６４とビア導体を介して接続される。
【００３９】
伝送線路６０は、往路線状要素５８ａと同じ線幅を有し、往路線状要素５８ａの端５８ｃで接続されている。伝送線路６０は、図６（ａ）に示すように、誘電体基板６６の裏面に設けられたグランド導体６４とともに、分布定数回路であるマイクロストリップライン６５を形成している。伝送線路６０は、往路線状要素５８ａと接続され、マッチング回路６２と往路線状要素５８ａとの間をつなぐ分布定数回路として機能する。なお、伝送線路６０の特性インピーダンスは、例えば５０Ωに設定されている。
【００４０】
マッチング回路６２は、２つのインダクタンス素子を備える。図５（ｂ）は、マッチング回路６２の構成を示す図である。マッチング回路６２は、第１のインダクタンス素子６２ａと、第２のインダクタンス素子６２ｂと、を備える。第１のインダクタンス素子６２ａは、伝送線路６０の端において伝送線路６０と直列接続されている。第２のインダクタンス素子６２ｂの一方の端は、第１のインダクタンス素子６２ａから延在する導体６２ｃと接続され、この端と反対側の端は、図６（ｂ）に示すように、ビア導体６２ｄを介して裏面に設けられたグランド導体６４と接続されて接地されている。つまり、第２のインダクタンス素子６２ｂは、第１のインダクタンス素子６２ａ、伝送線路６０、およびアンテナ線状素子５８に対して並列接続されている。なお、送信／受信回路５４とマッチング回路６３との接続は、図５（ｂ）に示される点６３で行われ、点６３が給電点となる。
【００４１】
実施形態２では、アンテナ装置５２のインピーダンスのリアクタンス成分を変更するために、第１のインダクタンス素子６２ａとしてインダクタンス可変素子が用いられるが、インダクタンス可変素子の他に可変容量素子を直列接続して用いてもよい。可変容量素子は、キャパシタンスの調整により、アンテナ装置５２のインピーダンスのリアクタンス成分を変更することができる。したがって、可変容量素子を用いる場合、第１のインダクタンス素子６２ａはインダクタンス固定素子を用いてもよい。
【００４２】
グランド導体６４は、誘電体基板６６の裏面に接地して設けられた導電性金属膜である。グランド導体６４の導電性金属膜は、銅、銀、金、あるいは白金等の金属が用いられる。
グランド導体６４は、図６（ａ）に示されるように、アンテナ線状素子５８が設けられる領域に対応する裏面の領域には設けられない。グランド導体６４は、アンテナ線状素子５８の往路線状要素５８ａと伝送線路６０とが接続する位置から、伝送線路６０、マッチング回路６２、送信／受信回路５４および信号処理回路５６が設けられる領域に対応する裏面の領域に設けられている。
【００４３】
このようなアンテナ装置５２は、実施形態１と同様に、図２（ａ）〜（ｃ）に示すようなインピーダンス整合が実現でき、さらに、インピーダンス整合する周波数を変更することができる。
【００４４】
（実施形態２における実施例）
アンテナ線状素子５８および伝送線路６０を１つの負荷回路として見たときの負荷回路のインピーダンスを、周知の電磁界解析ソフトウェアを用いて算出した。アンテナ装置５２の寸法および特性として、下記表１に示す値を用いた。
さらに、インピーダンスの算出結果を用いて、アンテナ装置５２の反射係数（１ポート系におけるＳ11パラメータ）の周波数依存性を求めた。図４および図７に、アンテナ装置５２の各部分の寸法位置が示されている。本実施例では６００ＭＨｚ〜１ＧＨｚを使用周波数とした。
【００４５】
【表１】
0005540673.tif 000002
【００４６】
図８（ａ）は、表１に示す値を用いたアンテナ線状素子５８と伝送線路６０とを１つの負荷回路と見たときのインピーダンスのシミュレーション結果をスミスチャートで表している。図８（ａ）は、周波数６００ＭＨｚ〜１．５ＧＨｚの範囲におけるインピーダンスの軌跡を、実線（実施例）で示している。図８（ａ）中の点線で示すインピーダンスの軌跡は、伝送線路６０を持たず、その他の構成および寸法は同一の条件のときの例（比較例）である。
【００４７】
図８（ａ）に示すスミスチャートからわかるように、実線で示す実施例のインピーダンスの軌跡は、周波数６００ＭＨｚ〜１．５ＧＨｚの範囲において、マッチング回路６２によるインピーダンス整合可能領域（図３に示す斜線領域）内に位置する。一方、点線で示す比較例のインピーダンスの軌跡の一部は、インピーダンス整合可能領域に位置しない。図８（ａ）中の点Ｇ1は、比較例における周波数６００ＭＨｚのインピーダンスの位置を示している。この点Ｇ1は、図３に示すインピーダンス整合可能領域内に位置していない。しかし、点Ｇ1は、実施例において点Ｇ2に移動し、インピーダンス整合可能領域内に位置している。このように、アンテナ線状素子５８に伝送線路６０を接続することにより、マッチング回路６２でインピーダンス整合可能なインピーダンスを持つことがわかる。
したがって、実施例のアンテナ線状素子５８および伝送線路６０を１つの負荷回路と見たとき、この負荷回路は、少なくとも６００ＭＨｚ〜１．５ＧＨｚの周波数帯において、上述した条件（α）〜（γ）を満たしている。
【００４８】
図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すインピーダンスの算出結果を用いて算出される反射係数（Ｓ11パラメータ）の周波数依存性を示している。その際、第１のインダクタンス素子６２ａのインダクタンスの値Ｌ1を５ｎＨ〜６０ｎＨの間で変化させている。反射係数の周波数依存性において、反射係数が急激に落ち込みボトムを形成するとき、インピーダンス整合し、効率よくアンテナ装置５２に給電されていることを示す。図８（ｂ）に示す周波数依存性によると、第１のインダクタンス素子６２ａのインダクタンスの調整量が少ないほど高い周波数でインピーダンス整合することがわかる。いいかえると、使用周波数が高いほど、インダクタンス素子６２ａのインダクタンスの値を小さくすればよいことがわかる。
ここで、図８（ｂ）中の直線Ｈは、反射係数が−６ｄＢの位置を示している。反射係数が直線Ｈを下回る領域では、反射係数が低下し、ＳＷＲ（定在波比）が３未満となることを表す。ＳＷＲが３未満のとき、アンテナ装置は実用的に使用できる。したがって、図８（ｂ）に示す反射係数の周波数特性より、６００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの周波数で、アンテナ装置５２を実用的に使用することができる。
【００４９】
以上のように、第２のインダクタンス素子６２ｂのインダクタンスを固定し、第１のインダクタンス素子６２ａのインダクタンスを変更することにより、インピーダンス整合してアンテナ装置５２が実用的に使用できる周波数を変更することができる。
なお、第１のインダクタンス素子６２ａを固定インダクタンス素子とした場合、１つの可変容量素子を設けることにより、インダクタンスを変更することもできる。
【００５０】
このように、アンテナ装置５２は、折り返しモノポールアンテナであるアンテナ線状素子５８と伝送線路６０を１つの負荷回路として見たときのインピーダンスを、マッチング回路６２の、上記負荷回路に直列接続された第１のインダクタンス素子６２ａと、上記負荷回路に対して並列接続された第２のインダクタンス素子６２ｂとを用いて、整合することができる。このとき、第１のインダクタンス素子６２ａのインダクタンスの値Ｌ1を調整することで、インピーダンスが整合する周波数を自在に調整することができる。したがって、第１のインダクタンス素子６２ａのインダクタンスの値Ｌ1を調整することで、設定されている使用周波数においてインピーダンスを整合させることができる。
マイクロストリップラインは、伝送線路として単純な構成であるので、実用性が高い。
マイクロストリップラインに代えて、図９に示すストリップラインを用いてもよい。ストリップラインは、誘電体基板６７の内部に伝送線路６１が設けられ、この伝送線路６１は誘電体基板６７の両側の面に設けられた２つのグランド導体６５ａ、６５ｂで挟まれるので、伝送損失を少なくできる。
【００５１】
（実施形態３）
次に、実施形態３を説明する。
図１０（ａ）は、実施形態３であるアンテナ装置８２の概略の構成を示す図である。アンテナ装置８２は、図示されない送信／受信回路と接続され、送信／受信回路は図示されない信号処理回路と接続されている。
アンテナ装置８２は、インピーダンス整合する周波数を変更することができる装置である。
【００５２】
図１０（ｂ）は、図１０（ａ）中のｃ−ｃ’線に沿った矢視断面図である。
アンテナ装置８２は、アンテナ線状素子８８と、伝送線路９０と、マッチング回路９２と、グランド導体９４ａ，９４ｂと、誘電体基板９６と、を有する。誘電体基板９６上には、図示されない送信／受信回路および信号処理回路が実装されている。
誘電体基板９６の一方の面（以下、表面という）には、アンテナ線状素子８８と伝送線路９０とマッチング回路９２とグランド導体９４ａが設けられ、この面と反対側の面（以下、裏面という）には、グランド導体９４ｂが設けられている。
【００５３】
アンテナ線状素子８８は、実施形態２のアンテナ線状素子５８と同様の形状を成した往路線状要素８８ａと復路線状要素８８ｂとを有する折り返しモノポールアンテナである。アンテナ線状素子８８の復路線状要素８８ｂの端は、誘電体基板９６の表面に設けられたグランド導体９４ａと接続されている。
アンテナ線状素子８８の詳細な内容は、実施形態２におけるアンテナ線状素子５８と同様であるので、アンテナ線状素子８８の詳細な説明は省略する。
【００５４】
伝送線路９０は、アンテナ線状素子８８の往路線状要素８８の線幅と同じ線幅を有し、往路線状要素８８ａの端と接続されている。伝送線路９０はグランド導体９４ａとともにコプレーナラインを形成する。すなわち、伝送線路９０の延在方向と直交する両側には、図１０（ｂ）に示すように、一定の距離離れてグランド導体９４ａが設けられている。グランド導体９４ａは、伝送線路９０が位置する領域に沿って一定の幅で切り欠かれた切欠部を有する。
【００５５】
マッチング回路９２は、２つのインダクタンス素子を備える。マッチング回路９２は、実施形態２の第１のインダクタンス素子６２ａおよび第２のインダクタンス素子６２ｂと同様の第１のインダクタンス素子９２ａおよび第２のインダクタンス素子９２ｂを備える。
第１のインダクタンス素子９２ａは、第１のインダクタンス素子６２ａと同様に、伝送線路９０の端において伝送線路９０と直列接続されている。また、第２のインダクタンス素子６２ｂと同様に、第２のインダクタンス素子９２ｂの一方の端は、第１のインダクタンス素子９２ａから延在する導体と接続され、反対側の端は、誘電体基板９６のグランド導体９４ａと接続されて接地されている。すなわち、第２のインダクタンス素子９２ｂは、第２のインダクタンス素子６２ｂと同様に、第１のインダクタンス素子９２ａ、伝送線路９０、およびアンテナ線状素子８８に対して並列接続されている。
なお、第１のインダクタンス素子９２ａから延在し、第２のインダクタンス素子９２ｂと接続する部分は、図示されない送信／受信回路と接続される。すなわち、図１０（ａ）中の点９３が給電点となる。
マッチング回路９２の詳細な内容は、実施形態２におけるマッチング回路６２と同様であるので、マッチング回路９２の詳細の詳細な説明は省略する。
【００５６】
グランド導体９４ａ，９４ｂは，銅、銀、金、あるいは白金等の導電性金属膜が用いられ、接地されている。
グランド導体９４ａ，９４ｂは、図１０（ａ）に示されるように、アンテナ線状素子８８が設けられる表面の領域、及びこの領域に対応する裏面の領域には設けられない。グランド導体９４ａ，９４ｂは、アンテナ線状素子８８の往路線状要素８８ａと伝送線路９０とが接続する位置からマッチング回路９２が設けられる表面の領域（伝送線路９０を設けるための切欠部を除く）及びこの領域に対応する裏面の領域に延びている。また、グランド導体９４ａとグランド導体９４ｂとの間で局所的に電圧分布が生じ、電流密度が生じることがないように、誘電体基板９６を貫通する、一定間隔で設けられたビア導体９８を介してグランド導体９４ａとグランド導体９４ｂがお互いに接続されている。
【００５７】
このようなアンテナ装置８２は、実施形態１と同様に、図２（ａ）〜（ｃ）に示すようなインピーダンス整合が実現でき、さらに、インピーダンス整合する周波数を変更することができる。
【００５８】
（実施形態３における実施例）
アンテナ線状素子８８および伝送線路９０を１つの負荷回路として見たときの負荷回路のインピーダンスを、周知の電磁界解析ソフトウェアを用いて算出した。アンテナ装置８２の寸法および特性として、下記表２に示す値を用いた。
さらに、この算出結果を用いて、アンテナ装置８２の反射係数（１ポート系におけるＳ11パラメータ）の周波数依存性を求めた。なお、実施例では６００ＭＨｚ〜１ＧＨｚを使用周波数として設定した。図１１には、アンテナ装置８２の各部分の寸法位置が示されている。
【００５９】
【表２】
0005540673.tif 000003
【００６０】
図１２（ａ）は、表２に示す値を用いたアンテナ線状素子８８と伝送線路９０とを１つの負荷回路と見たときのインピーダンスのシミュレーション結果をスミスチャートで表している。図１２（ａ）は、周波数６００ＭＨｚ〜１．０ＧＨｚの範囲におけるインピーダンスの軌跡を、実線で示している。
【００６１】
図１２（ａ）に示すスミスチャートからわかるように、実線で示すインピーダンスの軌跡は、周波数６００ＭＨｚ〜１．０ＧＨｚの範囲において、マッチング回路９２によるインピーダンス整合可能領域（図３に示す斜線領域）内に位置する。図１２（ａ）中の点Ｇ3および点Ｇ4はそれぞれ、周波数６００ＭＨｚおよび１ＧＨｚにおけるインピーダンスを示している。このように、アンテナ線状素子８８に伝送線路９０を接続することにより、マッチング回路９２においてインピーダンス整合可能なインピーダンスを持つことがわかる。
したがって、実施例のアンテナ線状素子８８および伝送線路９０を負荷回路としたとき、この負荷回路は、６００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの周波数帯において、上述した条件（α）〜（γ）を満たしている。
【００６２】
図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に示すインピーダンスの算出結果を用いて算出される反射係数の周波数依存性を示している。その際、第１のインダクタンス素子９２ａのインダクタンスの値Ｌ1を５ｎＨ〜５０ｎＨの間で変化させている。図１２（ｂ）に示す結果によると、図８（ｂ）に示す結果と同様に、第１のインダクタンス素子９２ａのインダクタンスの調整量が少ないほど高い周波数でインピーダンス整合されることがわかる。
【００６３】
ここで、図１２（ｂ）中の直線Ｈは、反射係数が−６ｄＢの位置を示している。反射係数が直線Ｈを下回る領域では、反射係数が低下し、ＳＷＲ（定在波比）が３未満となることを表す。ＳＷＲが３未満のとき、アンテナ装置は実用的に使用できる。したがって、図１２（ｂ）に示す反射係数の周波数特性より、６００ＭＨｚ〜１ＧＨｚの周波数で、アンテナ装置５２を実用的に使用することができる。
【００６４】
このように、アンテナ装置８２は、折り返しモノポールアンテナであるアンテナ線状素子８８と伝送線路９０を負荷回路として見たときのインピーダンスを、負荷回路に直列接続された第１のインダクタンス素子９２ａと、負荷回路に並列接続された第２のインダクタンス素子９２ｂとを用いて、整合することができる。このとき、第１のインダクタンス素子９２ａのインダクタンスの値Ｌ1を調整することで、インピーダンス整合する周波数を変化させることができる。したがって、第１のインダクタンス素子９２ａのインダクタンスの値Ｌ1を調整することで、設定されている使用周波数においてインピーダンスを整合させることができる。
【００６５】
コプレーナラインは、表面にグランド導体９４ａが設けられ、裏面にもグランド導体９４ｂが設けられた誘電体基板９６を用いるが、このような基板は、実装回路基板として無線通信装置に通常用いられる。したがって、実装回路基板を用いて、手間をかけることなく、アンテナ装置８２を作製することができる。また、誘電体基板９６の表面にグランド導体９４ａが設けられるので、第２のインダクタンス素子９２ｂの接地や復路線状要素８８ｂの接地のためにビア導体を設ける必要がなく、構成が簡素化される。
【００６６】
（アンテナ線状素子の線幅）
実施形態１〜３に用いる折り返しモノポールアンテナであるアンテナ線状素子の形状について調べた。以降では、アンテナ線状素子５８を代表して説明する。
具体的には、アンテナ線状素子５８および伝送線路６０を１つの負荷回路としてみたときのインピーダンスが、アンテナ線状素子５８の復路線状要素５８ｂの線幅（線幅Ｗ2）の変化に応じてどのように変化するかを、電磁界解析ソフトウェアを用いて算出した。具体的なアンテナ装置５８の寸法および特性は、実施形態２の表１の値を用いた。往路線状要素５８ａの線幅Ｗ1を固定し、復路線状要素５８ｂの線幅Ｗ2のみを０．５ｍｍ〜６．０ｍｍの間で変更した。
【００６７】
図１３（ａ），（ｂ）および図１４（ａ），（ｂ）はそれぞれ、線幅Ｗ1を１．０ｍｍに固定する一方、線幅Ｗ2を０．５ｍｍ〜６．０ｍｍの間で変更したときのアンテナ線状素子５８の形状と、スミスチャートにおける周波数６００ＭＨｚ〜１ＧＨｚのインピーダンスの軌跡と、を示している。
これらのインピーダンスの軌跡からわかるように、線幅Ｗ1に対して線幅Ｗ2を広くするほど、スミスチャート中の領域Ｒに示されるように、インピーダンスの実数部が変化するくぼみが小さくなる。したがって、このくぼみが小さくなることにより、くぼみ付近の周波数でインピーダンス整合するときのＳＷＲの比率の増加を抑制できる。さらに、上記くぼみが小さくなることにより、アンテナ線状素子５８の放射抵抗を一定に維持することができる。したがって、アンテナ線状素子５８の線幅Ｗ2は線幅Ｗ1に比べて広いことが好ましい。同様に、コプレーナラインを用いる実施形態３においても、アンテナ線状素子８８の線幅Ｗ2は線幅Ｗ1に比べて広いことが好ましい。
【００６８】
以上の実施形態に関し、以下の付記を開示する。
（付記１）
マッチング回路を備えるアンテナ装置であって、
第１の端と第２の端を持つ線状導体を備えるアンテナ線状素子と、
前記第２の端において、前記線状導体と接続されたグランド導体と、
前記第１の端において、前記線状導体と接続された伝送線路と、
前記線状導体と接続した前記伝送線路の端と反対側の端において前記伝送線路と接続された第１のインピーダンス調整素子と、前記伝送線路と接続した前記第１のインピーダンス調整素子の端と反対側の端において前記第１のインピーダンス調整素子と接続され、前記第１のインピーダンス調整素子と接続した端と反対側の端が接地された第２のインピーダンス調整素子と、を備え、前記第１のインピーダンス調整素子と前記第２のインピーダンス調整素子との接続部分で給電を受けるマッチング回路と、を有することを特徴とするアンテナ装置。
【００６９】
（付記２）
前記アンテナ装置で送信あるいは受信に用いる使用周波数の範囲は定められており、
前記アンテナ線状素子の電気的長さは、前記使用周波数の範囲内の所定の周波数に対応する波長の４分の１の長さと等しく、
前記アンテナ線状素子および前記伝送線路を１つの負荷回路としたとき、該負荷回路のインピーダンスの実数部が、前記使用周波数の範囲において、前記伝送線路の特性インピーダンス以下であり、かつ、前記負荷回路のインピーダンスの虚数部が０未満であり、
さらに、前記負荷回路のアドミタンスの実数部が、前記使用周波数の範囲において、前記伝送線路の特性インピーダンスの逆数以下である、付記１に記載のアンテナ装置。
【００７０】
（付記３）
前記アンテナ装置で送信あるいは受信に用いる使用周波数の範囲は定められており、
前記伝送線路は、前記使用周波数の範囲において、前記アンテナ線状素子のインピーダンスがスミスチャート上の所定の領域に移動するように、設けられ、
前記第１のインピーダンス調整素子は、移動した前記インピーダンスが前記所定の領域内の所定のインピーダンス値になるように調整され、
前記第２のインピーダンス調整素子は、調整された前記インピーダンスがスミスチャート上の中心に来るように、調整されている、付記１または２に記載のアンテナ装置。
【００７１】
（付記４）
前記線状導体は、前記線状導体の延在方向が途中で反転し、前記第１の端から前記延在方向の反転位置まで延びる往路線状要素と、前記反転位置から前記第２の端まで延びる、該往路線状要素と並行する復路線状要素と、を有する付記１〜３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【００７２】
（付記５）
前記アンテナ線状素子の前記復路線状要素の線幅が、前記往路線状要素の線幅に比べて広い、付記４に記載のアンテナ装置。
【００７３】
（付記６）
前記伝送線路の線路長は、前記アンテナ装置で送信あるいは受信のために用いる使用周波数に対応する波長の４分の１より短い、付記１〜５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【００７４】
（付記７）
前記第１のインピーダンス調整素子および前記第２のインピーダンス調整素子は、インダクタンス素子である、付記１〜６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【００７５】
（付記８）
前記マッチング回路は、前記第１のインピーダンス調整素子と直列接続する可変容量素子を備える、付記７に記載のアンテナ装置。
【００７６】
（付記９）
前記可変容量素子は、バラクタダイオード、あるいはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）により作製されたＭＥＭＳ可変容量素子である、付記８に記載のアンテナ装置。
【００７７】
（付記１０）
前記グランド導体、前記伝送線路および前記アンテナ線状素子は、誘電体基板に設けられ、
前記グランド導体は、前記伝送線路が設けられる前記誘電体基板の面と反対側の面に設けられ、
前記伝送線路は、前記グランド導体とともにマイクロストリップラインを形成し、
前記アンテナ線状素子の前記第２の端は、前記誘電体基板を貫通するビア導体を介して、前記グランド導体に接続される、付記１〜９のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【００７８】
（付記１１）
前記グランド導体、前記伝送線路および前記アンテナ線状素子は、誘電体基板に設けられ、
前記グランド導体は、前記伝送線路が設けられる前記誘電体基板の面と同じ側の面に設けられ、
前記伝送線路は、前記グランド導体とともにコプレーナラインを形成する、付記１〜９のいずいれか１項に記載のアンテナ装置。
【００７９】
（付記１２）
前記グランド導体、前記伝送線路および前記アンテナ線状素子は、誘電体基板に設けられ、
前記グランド導体は、前記誘電体基板の両側の面に設けられ、前記伝送線路は、前記誘電体基板の内部に設けられたストリップラインである、付記１〜９のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【００８０】
（付記１３）
付記１〜１２のいずれか１項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置と接続された送信／受信回路と、
前記送信／受信回路と接続され、送信する信号、あるいは、受信した信号を処理する信号処理回路と、を有することを特徴とする無線通信装置。
【００８１】
以上、本発明のアンテナ装置および無線通信装置について詳細に説明したが、本発明のアンテナ装置および無線通信装置は上記実施形態および上記実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００８２】
１０，５０  無線通信装置
１２，５２，８２  アンテナ装置
１４，５４  送信／受信回路
１６，５６  信号処理回路
１８，５８，８８  アンテナ線状素子
１８ａ，５８ａ，８８ａ  往路線状要素
１８ｂ，５８ｂ，８８ｂ  復路線状要素
２０，６０，６１，９０  伝送線路
２２，６２，９２  マッチング回路
２２ａ，６２ａ，９２ａ  第１のインダクタンス素子
２２ｂ，６２ｂ，９２ｂ  第２のインダクタンス素子
２２ｃ，５８ｃ  端
２４，６４，６５ａ，６５ｂ，９４ａ，９４ｂ  グランド導体
５７  筐体
６２ｃ  導体
６２ｄ，９８  ビア導体
６３，９３  点
６５  マイクロストリップライン
６６，６７，９６  誘電体基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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