(57)【要約】 複数の周波数帯に対応可能な小型のアンテナを提供する。第１の周波数特性調整部（１１）は、入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する。第２の周波数特性調整部（１２）は、第１の周波数特性調整部（１１）と接続され、入力される信号の周波数に応じてリアクタンスが変化する。第３の周波数特性調整部（１３）は、第２の周波数特性調整部（１２）と接続され、入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する。給電部（１０）は、複数の異なる周波数のうちのいずれかの周波数の信号を、第２の周波数特性調整部（１２）に入力する。給電部（１０）が入力する信号の周波数における第２の周波数特性調整部（１２）のリアクタンスの符号は、第１の周波数特性調整部（１１）及び第３の周波数特性調整部（１３）のサセプタンスの符号と同じである。
2016151988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第１の周波数特性調整部と、
前記第１の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてリアクタンスが変化する第２の周波数特性調整部と、
前記第２の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第３の周波数特性調整部と、
複数の異なる周波数のうちのいずれかの周波数の信号を、前記第２の周波数特性調整部に入力する給電部と、を備え、
前記給電部が入力する前記信号の周波数における前記リアクタンスの符号は、前記サセプタンスの符号と同じである、
アンテナ。
【請求項２】
前記第１の周波数特性調整部のサセプタンスをＹ１、前記第２の周波数特性調整部のリアクタンスをＸ２、第３の周波数特性調整部のサセプタンスをＹ３として、以下の式が成立する、
請求項１に記載のアンテナ。
【数１】
2016151988.tif 000011
【請求項３】
前記第１の周波数特性調整部と前記第３の周波数特性調整部とは、前記第２の周波数特性調整部を挟んで対向するように接続される、
請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
第１の周波数における前記第２の周波数特性調整部のリアクタンスの符号は負であり、前記第１の周波数特性調整部及び前記第３の周波数特性調整部のサセプタンスの符号は負であり、
前記第１の周波数とは異なる第２の周波数における前記第２の周波数特性調整部のリアクタンスの符号は正であり、前記第１の周波数特性調整部及び前記第３の周波数特性調整部のサセプタンスの符号は正である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記第１の周波数は、前記第２の周波数よりも小さい、
請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記第２の周波数特性調整部は、直列接続された１又は複数のインダクタと１又は複数のキャパシタとで構成される、
請求項５に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記第１の周波数特性調整部と前記第２の周波数特性調整部とは、第１の開放点を介して接続され、
前記第２の周波数特性調整部と前記第３の周波数特性調整部とは、第２の開放点を介して接続される、
請求項６に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記第２の周波数特性調整部は、
前記給電部からの前記信号の入力に対して前記第１の開放点の側に第１のインダクタ及び第１のキャパシタが直列接続され、
前記給電部からの前記信号の入力に対して前記第２の開放点の側に第２のインダクタ及び第２のキャパシタが直列接続される、
請求項７に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記給電部は、前記第１のインダクタ又は前記第２のインダクタと相互インダクタンス結合する位置に配置されたインダクタを備え、
前記給電部の前記インダクタによって誘導されることで、前記第２の周波数特性調整部に信号が入力される、
請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記給電部は、
前記給電部からの前記信号の入力に対して前記第１の開放点の側に直列接続された第１のインダクタ及び第１のキャパシタの前記第２の開放点側の端部に接続され、正相信号を入力する第１の電源線と、
前記給電部からの前記信号の入力に対して前記第２の開放点の側に直列接続された第２のインダクタ及び第２のキャパシタの前記第１の開放点側の端部に接続され、逆相信号を入力する第２の電源線と、を備える、
請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記第１の周波数特性調整部は、前記第１の周波数に対応する波長の１／４よりも小さく、前記第２の周波数に対応する波長の１／４よりも大きい電気長を有する、前記第１の開放点とグランドとの間に接続される第１のショートスタブを有し、
前記第３の周波数特性調整部は、前記第１の周波数に対応する波長の１／４よりも小さく、前記第２の周波数に対応する波長の１／４よりも大きい電気長を有する、前記第１の開放点とグランドとの間に接続される第２のショートスタブを有する、
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記第２の周波数特性調整部は、
前記第１のキャパシタに並列に接続された第３のインダクタと、
前記第２のキャパシタに並列に接続された第４のインダクタと、を備え、
前記第１の周波数特性調整部は、
一端が前記第１の開放点に接続する第１の線路と、
前記第１の線路の他の一端とグランドとの間に接続される第３のキャパシタと、を備え、
前記第３の周波数特性調整部は、
一端が前記第１の開放点に接続する第２の線路と、
前記第２の線路の他の一端とグランドとの間に接続される第４のキャパシタと、を備える、
請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記第１の周波数特性調整部は、
前記第１の開放点とグランドとの間に直列接続された複数のインダクタと、
前記複数のインダクタのいずれか１つ又は２以上と並列に接続される複数のキャパシタと、を備え、
前記第３の周波数特性調整部は、
前記第２の開放点とグランドとの間に直列接続された複数のインダクタと、
前記複数のインダクタのいずれか１つ又は２以上と並列に接続される複数のキャパシタと、を備える、
請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１４】
複数の周波数に対応可能なアンテナと、
変調前のベースバンド信号を出力し、受信信号を復調した信号を受け取るベースバンド部と、
ベースバンド信号を変調して前記アンテナに送信信号を出力し、前記アンテナから受け取った前記受信信号を復調した前記信号を前記ベースバンド部に出力するＲＦ部と、を備え、
前記アンテナは、
入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第１の周波数特性調整部と、
前記第１の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてリアクタンスが変化する第２の周波数特性調整部と、
前記第２の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第３の周波数特性調整部と、
複数の異なる周波数のうちのいずれかの周波数の信号を、前記第２の周波数特性調整部に入力する給電部と、を備え、
前記給電部が入力する前記信号の周波数における前記リアクタンスの符号は、前記サセプタンスの符号と同じである、
無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ及び無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの大容量の無線通信を利用した機器が普及している。こうした無線通信では、所定の帯域を複数の帯域に分けて、それぞれの帯域で通信を行うことで通信容量の増大を図っている。しかし、複数の帯域のそれぞれについて対応したアンテナを用いると、通信装置や通信端末が大型化してしまうため、複数の帯域に対応可能なアンテナが提案されている。【０００３】
例えば、複数の帯域のそれぞれに対応した複数のアンテナ部を設け、アンテナ共用器を用いることなく複数のアンテナを使い分ける多周波共用アンテナが提案されている（特許文献１）。このアンテナでは、一つの給電線の給電端と、共振周波数を異にする複数のアンテナ部との間がマイクロストリップ線で直接接続される。そして、マイクロストリップ線にフィルタの機能を持たせることで、アンテナ部とフィルタとを一体に形成する。マイクロストリップ線のインピーダンスは、マイクロストリップ線の線路長を調整することで設定することができ、かつ、マイクロストリップ線に複数のスタブを設けることで設定することができる。【０００４】
また、複数の共振周波数の調整が容易なアンテナ装置が提案されている（特許文献２）。このアンテナ装置は、Ｔ字型のエレメント及びスタブを有する。Ｔ字型のエレメントは、給電点となる第１端部を有するとともに中間点で分岐し、第２端部及び第３端部を有する。スタブは、一端が中間点と第２端部との間に接続されるとともに他端が接地され、Ｔ字型のエレメントとともにπ型を形成する。そして、第１端部から第２端部までの第１線路長は第１端部から第３端部までの第２線路長よりも長く、かつ、第１線路長及び第２線路長をそれぞれ第１共振周波数及び第２共振周波数に応じた長さである。これにより、このアンテナは、第１共振周波数及び第２共振周波数の２つの信号に対応することができる。【０００５】
更に、回路基板導体の形に関係なく放射効率が向上でき、広帯域化が実現できるアンテナ素子が提案されている（特許文献３）。このアンテナ素子は、誘電体からなる基体面上にその中心部から対称方向に延びたλ／２放射電極を有する。そして、λ／２放射電極の中心近傍に接地導体線が接続され、中心部から所定距離の位置に給電導体線が接続されている。λ／２放射電極の両端部の少なくとも一方の端部は、開放端である。この構成では、給電導体線と接地導体線の引き回しを調節して、放射電極と高周波信号源との間のインピーダンス整合をとることができる。よって、広帯域化が可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１１２３９７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７６６５３号公報
【特許文献３】特開２００３−１１０３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが発明者らは、上述の手法には以下に示す問題点が有ることを見出した。特許文献１では、アンテナ部に接続されるマイクロストリップ線の長さや複数のスタブでインピーダンス整合をとる。そのため、対応する周波数ごとにアンテナ部、マイクロストリップ線路及び複数のスタブが必要になってしまい、小型化が困難であるとともに、個々の周波数に着目すると不要な素子が近隣に配置されることから素子間の干渉による特性劣化の懸念がある。特許文献２では、線路の配置および長さで複数の共振周波数に対応させるので、線路の配置や長さが制約されてしまう。特許文献３では、給電導体線と接地導体線の引き回しを調節できるものの、１つのアンテナ素子で複数の帯域に対応することがそもそもできない。【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、複数の周波数帯に対応可能な小型のアンテナを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様であるアンテナは、入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第１の周波数特性調整部と、前記第１の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてリアクタンスが変化する第２の周波数特性調整部と、前記第２の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第３の周波数特性調整部と、複数の異なる周波数のうちのいずれかの周波数の信号を、前記第２の周波数特性調整部に入力する給電部と、を備え、前記給電部が入力する前記信号の周波数における前記リアクタンスの符号は、前記サセプタンスの符号と同じであるものである。【００１０】
本発明の一態様である無線通信装置は、複数の周波数に対応可能なアンテナと、変調前のベースバンド信号を出力し、受信信号を復調した信号を受け取るベースバンド部と、ベースバンド信号を変調して前記アンテナに送信信号を出力し、前記アンテナから受け取った前記受信信号を復調した前記信号を前記ベースバンド部に出力するＲＦ部と、を備え、前記アンテナは、入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第１の周波数特性調整部と、前記第１の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてリアクタンスが変化する第２の周波数特性調整部と、前記第２の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第３の周波数特性調整部と、複数の異なる周波数のうちのいずれかの周波数の信号を、前記第２の周波数特性調整部に入力する給電部と、を備え、前記給電部が入力する前記信号の周波数における前記リアクタンスの符号は、前記サセプタンスの符号と同じであるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、複数の周波数帯に対応可能な小型のアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１にかかるアンテナ１００の基本構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１にかかるアンテナの構成を模式的に示す回路である。
【図３】周波数が低い場合（周波数ｆ１）場合のリアクタンスＸ２（ｆ１）とアドミタンスＹ１（ｆ１）及びＹ３（ｆ１）との関係を模式的に示すスミスチャートである。
【図４】周波数が高い場合（周波数ｆ２）場合のリアクタンスＸ２（ｆ２）とアドミタンスＹ１（ｆ２）及びＹ３（ｆ２）との関係を模式的に示すスミスチャートである。
【図５】実施の形態２にかかるアンテナの構成を模式的に示す回路図である。
【図６】実施の形態３にかかるアンテナの構成を模式的に示す回路図である。
【図７】実施の形態４にかかるアンテナの構成を模式的に示す回路図である。
【図８】実施の形態５にかかる無線通信装置の構成を模式的に示すブロック図である。
【図９】スパイラル線路で構成されるインダクタの構成例を示す図である。
【図１０】ミアンダ線路で構成されるインダクタの構成例を示す図である。
【図１１】給電側周波数特性調整部の他の構成例を示す図である。
【図１２】給電側周波数特性調整部の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００１４】
実施の形態１
実施の形態１にかかるアンテナ１００について説明する。アンテナ１００は、複数の周波数帯の高周波信号に対応可能なアンテナとして構成される。図１は、実施の形態１にかかるアンテナ１００の基本構成を示すブロック図である。図２は、実施の形態１にかかるアンテナ１００の構成を模式的に示す回路図である。アンテナ１００は、第１の周波数特性調整部１１、第２の周波数特性調整部１２、第３の周波数特性調整部１３及び給電部１０を有する。
【００１５】
第１の周波数特性調整部１１は、開放点Ｐ１とグランドとの間に接続されるショートスタブ１で構成される。以下では、ショートスタブ１を、第１のショートスタブとも称する。
【００１６】
第２の周波数特性調整部１２は、インダクタＬ１及びＬ２、キャパシタＣ１及びＣ２を有する。以下では、インダクタＬ１及びＬ２を、それぞれ第１のインダクタ及び第２のインダクタとも称する。キャパシタＣ１及びＣ２を、それぞれ第１のキャパシタ及び第２のキャパシタとも称する。インダクタＬ１とインダクタＬ２とは、中心点Ｐ０を介して直列に接続される。インダクタＬ１と開放点Ｐ１との間には、キャパシタＣ１が接続される。インダクタＬ２と開放点Ｐ２との間には、キャパシタＣ２が接続される。なお、開放点Ｐ１と開放点Ｐ２とは、中心点Ｐ０を挟んで対向する位置に配置される。
【００１７】
第３の周波数特性調整部１３は、開放点Ｐ２とグランドとの間に接続されるショートスタブ３で構成される。以下では、ショートスタブ３を、第２のショートスタブとも称する。
【００１８】
給電部１０は、アンテナ１００に給電するための回路であり、図２では、インダクタＬ１と相互インダクタンス結合するインダクタＬ１０により構成される。給電端子Ｔｓを介してインダクタＬ１０に高周波信号を印加することで、相互インダクタンス結合するインダクタＬ１に高周波信号が誘導される。給電部１０は、複数の周波数帯のうちの所定の周波数帯の高周波信号を入力可能である。
【００１９】
次に、アンテナ１００の動作について説明する。ここでは、アンテナ１００には、低周波数側の信号（周波数ｆ１）又は高周波側の信号（周波数ｆ２）が入力されるものとして説明する。
【００２０】
ここで、ショートスタブ１（第１の周波数特性調整部１１）のアドミタンスをＹ１とする。第２の周波数特性調整部１２のリアクタンスをＸ２とする。ショートスタブ３（第３の周波数特性調整部１３）のアドミタンスをＹ３とする。この場合、アンテナ１００がアンテナとして機能するためには、開放点Ｐ１から見たときのインピーダンスを考慮すると、以下の式（１）を満たすことが必要である。
【数１】
2016151988.tif 000003
また、開放点Ｐ２から見たときのインピーダンスを考慮すると、以下の式（２）を満たすことが必要である。
【数２】
2016151988.tif 000004
なお、式（２）は式（１）を変形したものであり、変形により以下の式（３）が得られる。
【数３】
2016151988.tif 000005
【００２１】
一般に、リアクタンスＸ２のうち、インダクタＬ１及びＬ２による誘導性リアクタンスＸＬは、インダクタンスをＬ、周波数をｆとして、複素数ｊを用いて以下の式（４）で表される。
【数４】
2016151988.tif 000006
また、一般に、リアクタンスＸ２のうち、キャパシタＣ１及びＣ２による容量性リアクタンスＸＣは、キャパシタンスをＣ、複素数ｊを用いて以下の式（５）で表される。
【数５】
2016151988.tif 000007
【００２２】
よって、周波数が低い場合（周波数ｆ１）には、誘導性リアクタンスＸＬの絶対値が小さくなり、容量性リアクタンスＸＣの絶対値が大きくなる。そのため、容量性リアクタンスＸＣの影響が支配的となり、周波数ｆ１におけるリアクタンスＸ２（ｆ１）の符号は負となる。
【００２３】
一方、周波数が高い場合（周波数ｆ２）には、誘導性リアクタンスＸＬの絶対値が大きくなり、容量性リアクタンスＸＣの絶対値が小さくなる。そのため、誘導性リアクタンスＸＬの影響が支配的となり、周波数ｆ２におけるリアクタンスＸ２（ｆ２）の符号は正となる。
【００２４】
また、アンテナ１００では、ショートスタブ１は、一端が接地された伝送線路であるので、ショートスタブ１のアドミタンスＹ１は、Ｙ０をスタブを構成する伝送線路の特性インピーダンスの逆数、βを位相定数、ｌをショートスタブ１の長さとして、以下の式（６）で表される。
【数６】
2016151988.tif 000008
【００２５】
ショートスタブ３は、ショートスタブ１と同様のショートスタブであるので、ショートスタブ３のアドミタンスＹ３は、式（６）と同様に、以下の式（７）で表される。
【数７】
2016151988.tif 000009
【００２６】
式（６）及び（７）より、ショートスタブ１及び３の長さｌが高周波信号の波長λの１／４よりも小さい場合、すなわち周波数が低い場合（周波数ｆ１）場合、リアクタンスＸ２（ｆ１）の符号は負、アドミタンスＹ１（ｆ１）及びＹ３（ｆ１）の虚部、すなわちサセプタンスの符号は負となる。よって、ある周波数ｆ１において、リアクタンスＸ２（ｆ１）とアドミタンスＹ１（ｆ１）及びＹ３（ｆ１）とは、式（１）〜（３）を満たすように打ち消し合う。図３は、周波数が低い場合（周波数ｆ１）場合のリアクタンスＸ２（ｆ１）とアドミタンスＹ１（ｆ１）及びＹ３（ｆ１）との関係を模式的に示すスミスチャートである。図３に示すように、式（１）〜（３）を満たすことにより、リアクタンスＸ２（ｆ１）によって、アドミタンスＹ１（ｆ１）及びＹ３（ｆ１）によって打ち消されていることが理解できる。
【００２７】
また、式（６）及び（７）より、ショートスタブ１及び３の長さｌが高周波信号の波長λの１／４よりも大きい場合、すなわち周波数が高い場合（周波数ｆ２）場合、リアクタンスＸ２（ｆ２）の符号は正、アドミタンスＹ１（ｆ２）及びＹ３（ｆ２）の虚部、すなわちサセプタンスの符号は正となる。よって、ある周波数ｆ２において、リアクタンスＸ２（ｆ２）とアドミタンスＹ１（ｆ２）及びＹ３（ｆ２）とは、式（１）〜（３）を満たすように打ち消し合う。図４は、周波数が高い場合（周波数ｆ２）場合のリアクタンスＸ２（ｆ２）とアドミタンスＹ１（ｆ２）及びＹ３（ｆ２）との関係を模式的に示すスミスチャートである。図４に示すように、式（１）〜（３）を満たすことにより、リアクタンスＸ２（ｆ２）によって、アドミタンスＹ１（ｆ２）及びＹ３（ｆ２）によって打ち消されていることが理解できる。
【００２８】
以上、第２の周波数特性調整部１２のリアクタンスの符号は、低周波数（ｆ１）のときに負、高周波数（ｆ２）のときに正となる。第１の周波数特性調整部１１及び第３の周波数特性調整部１３のアドミタンスの虚部、すなわちサセプタンスの符号は、低周波数（ｆ１）のときに負、高周波数（ｆ２）のときに正となる。
【００２９】
換言すれば、それぞれの周波数で、第２の周波数特性調整部１２のリアクタンスの符号と、第１の周波数特性調整部１１及び第３の周波数特性調整部１３のリアクタンスの符号とは、逆になる。
【００３０】
さらに、上述の式（１）〜（３）を満たすように、インダクタＬ１及びＬ２、キャパシタＣ１及びＣ２、ショートスタブ１及び３を設計することで、開放点Ｐ１及びＰ２から見たときのインピーダンス整合をとることができる。
【００３１】
以上より、アンテナ１００は、簡易な構成で、低周波数（ｆ１）及び高周波数（ｆ２）の両方に対応が可能である。その結果、本構成によれば、複数の周波数帯に対応可能な小型のアンテナを提供することができる。
【００３２】
実施の形態２
実施の形態２にかかるアンテナ２００について説明する。図５は、実施の形態２にかかるアンテナ２００の構成を模式的に示す回路図である。アンテナ２００は、実施の形態１にかかるアンテナ１００の第１の周波数特性調整部１１、第２の周波数特性調整部１２及び第３の周波数特性調整部１３を、それぞれ、第１の周波数特性調整部２１、第２の周波数特性調整部２２及び第３の周波数特性調整部２３に置換した構成を有する。
【００３３】
第１の周波数特性調整部２１は、伝送線路２４及びキャパシタＣ３を有する。伝送線路２４は、第１の周波数特性調整部１１のショートスタブ１に相当する。第１の周波数特性調整部２１は、ショートスタブ１を構成する伝送線路２４が、キャパシタＣ３で終端された構成を有する。以下では、キャパシタＣ３を、第３のキャパシタとも称する。伝送線路２４を第１の伝送線路とも称する。
【００３４】
第２の周波数特性調整部２２は、実施の形態１にかかる第２の周波数特性調整部１２にインダクタＬ３及びＬ４を追加した構成を有する。以下では、インダクタＬ３及びＬ４を、それぞれ第３のインダクタ及び第４のインダクタとも称する。インダクタＬ３は、キャパシタＣ１と並列に接続される。インダクタＬ４は、キャパシタＣ２と並列に接続される。第２の周波数特性調整部２２のその他の構成は、第２の周波数特性調整部１２と同様であるので、説明を省略する。
【００３５】
第３の周波数特性調整部２３は、伝送線路２５及びキャパシタＣ３を有する。伝送線路２５は、第３の周波数特性調整部１３のショートスタブ３に相当する。第３の周波数特性調整部２３は、ショートスタブ３を構成する伝送線路２５が、キャパシタＣ４で終端された構成を有する。以下では、キャパシタＣ４を、第４のキャパシタとも称する。伝送線路２５を第２の伝送線路とも称する。
【００３６】
次に、アンテナ２００の動作について説明する。周波数ｆ１よりも低い周波数ｆ３について検討する。この場合、第２の周波数特性調整部２２の並列接続されたキャパシタＣ１とインダクタＬ３とに着目すると、周波数ｆ３の値が低いほど、キャパシタＣ１のリアクタンスは無限大となり、実質的に信号が導通できなくなる。一方で、インダクタＬ３は信号を導通させることができるので、周波数ｆ３では、キャパシタＣ１よりもインダクタＬ３の寄与が支配的となる。これは、キャパシタＣ２とインダクタＬ４についても同様の関係が成立する。つまり、この場合、第２の周波数特性調整部２２はインダクタの寄与が支配的となるので、周波数ｆ３における第２の周波数特性調整部２２のリアクタンスＸ２は正となる。
【００３７】
これに対し、第１の周波数特性調整部２１では、キャパシタＣ３で終端された伝送線路２４のアドミタンスＹ１は、以下の式（８）で表される。なお、式（８）において、ωは角周波数であり、ω＝２πｆで表される。
【数８】
2016151988.tif 000010
式（８）において、周波数ｆ３がその波長λ３に対して、λ３＞２πl／ａｒｃｃｏｔ（ωＣ３／Ｙ０）を満たす場合、第１の周波数特性調整部２１はほぼキャパシタＣ３として見える。同様に、第３の周波数特性調整部２３は、ほぼキャパシタＣ４として見える。そのため、周波数ｆ３における第１の周波数特性調整部２１のアドミタンスの虚部、すなわちサセプタンスは正となる。同様に、周波数ｆ３における第３の周波数特性調整部２３のアドミタンスの虚部、すなわちサセプタンスは正となる。
【００３８】
さらに、周波数ｆ１がその波長λ１に対して、２πl／ａｒｃｃｏｔ（-Ｙ０/ωＣ３）＜λ１＜２πl／ａｒｃｃｏｔ（ωＣ３／Ｙ０）を満たすとき、周波数ｆ１における第１の周波数特性調整部２１および第３の周波数特性調整部２３のアドミタンスの虚部、すなわちサセプタンスは負となる。周波数ｆ２がその波長λ２に対して、２πl／（π+ａｒｃｃｏｔ（ωＣ３／Ｙ０））＜λ２＜２πl／ａｒｃｃｏｔ（-Ｙ０/ωＣ３）を満たすとき、周波数ｆ２における第１の周波数特性調整部２１および第３の周波数特性調整部２３のアドミタンスの虚部、すなわちサセプタンスは正となる。よって、この条件のもと、上述の式（１）〜（３）を満たすことで、アンテナ２００は周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３における共振条件を満たし、アンテナとして機能することが可能となる。
【００３９】
以上、本構成によれば、３つの周波数帯のそれぞれで共振条件を満たすアンテナを実現できる。また、インダクタとキャパシタを追加するだけでよいので、回路面積や製造コストの増大を抑制しつつ、より多くの周波数帯に対応することが可能である。
【００４０】
実施の形態３
実施の形態３にかかるアンテナ３００について説明する。アンテナ３００は、実施の形態１にかかるアンテナ１００の給電部１０を給電部３０に置換した構成を有する。アンテナ３００のその他の構成はアンテナ１００と同様であるので、ここでは、給電部３０の構成について説明する。
【００４１】
図６は、実施の形態３にかかるアンテナ３００の構成を模式的に示す回路図である。給電部３０は、第２の周波数特性調整部１２に直接接続された、２本の電源線３１Ａ及び３１Ｂからなる。以下では、電源線３１Ａ及び電源線３１Ｂを、それぞれ第１の電源線及び第２の電源線とも称する。電源線３１Ａの一端は、中心点Ｐ０の側のインダクタＬ１の端部と接続される。電源線３１Ｂの一端は、中心点Ｐ０の側のインダクタＬ２の端部と接続される。電源線３１Ａの他端と電源線３１Ｂの他端とには、互いに逆相の信号が入力される。例えば、電源線３１Ａには、端子Ｔ１を介して正相の信号が入力され、電源線３１Ｂには、端子Ｔ２を介して逆相の信号が入力される。すなわち、給電部３０は、アンテナ３００に平衡給電を行う給電部として構成されている。
【００４２】
以上、本構成によれば、電源線を直接接続して平衡給電を行う給電部を用いても、実施の形態１と同様のアンテナを実現することが可能である。
【００４３】
実施の形態４
実施の形態４にかかるアンテナ４００について説明する。図７は、実施の形態４にかかるアンテナ４００の構成を模式的に示す回路図である。アンテナ４００は、実施の形態１にかかるアンテナ１００の第１の周波数特性調整部１１及び第３の周波数特性調整部１３を、それぞれ第１の周波数特性調整部４１及び第３の周波数特性調整部４３に置換した構成を有する。アンテナ４００のその他の構成はアンテナ１００と同様であるので、第１の周波数特性調整部４１及び第３の周波数特性調整部４３の構成について説明する。
【００４４】
第１の周波数特性調整部４１は、実施の形態１にかかる第１の周波数特性調整部１１のショートスタブ１を、インダクタＬ４１〜Ｌ４３、キャパシタＣ４１及びＣ４２で構成される集中定数線路に置換した構成を有する。開放点Ｐ１とグランドとの間には、インダクタＬ４１〜Ｌ４３がこの順で直列に接続される。インダクタＬ４１とインダクタＬ４２との間の接続点とグランドとの間には、キャパシタＣ４１が接続される。インダクタＬ４２とインダクタＬ４３との間の接続点とグランドとの間には、キャパシタＣ４２が接続される。
【００４５】
第３の周波数特性調整部４３は、実施の形態１にかかる第３の周波数特性調整部１３のショートスタブ３を、インダクタＬ４４〜Ｌ４６、キャパシタＣ４３及びＣ４４で構成される集中定数線路に置換した構成を有する。第３の周波数特性調整部４３は、第１の周波数特性調整部４１と同様の構成を有する。すなわち、開放点Ｐ２とグランドとの間に、インダクタＬ４４〜Ｌ４６がこの順で直列に接続される。インダクタＬ４４とインダクタＬ４５との間の接続点とグランドとの間には、キャパシタＣ４３が接続される。インダクタＬ４５とインダクタＬ４６との間の接続点とグランドとの間には、キャパシタＣ４４が接続される。
【００４６】
通過する信号の周波数が低いとき（周波数ｆ１）、インダクタの影響が支配的となるので、第１の周波数特性調整部４１のアドミタンスＹ１の虚部、すなわちサセプタンスの符号は負となる。通過する信号の周波数が高いとき（周波数ｆ２）、キャパシタの影響が支配的となるので、第１の周波数特性調整部４１のアドミタンスＹ１の虚部、すなわちサセプタンスの符号は正となる。
【００４７】
同様に、通過する信号の周波数が低いとき（周波数ｆ１）、インダクタの影響が支配的となるので、第３の周波数特性調整部４３のアドミタンスＹ３の虚部、すなわちサセプタンスの符号は負となる。通過する信号の周波数が高いとき（周波数ｆ２）、キャパシタの影響が支配的となるので、第３の周波数特性調整部４３のアドミタンスＹ３の虚部、すなわちサセプタンスの符号は正となる。
【００４８】
よって、本構成によれば、インダクタＬ４１〜Ｌ４６、キャパシタＣ４１〜Ｃ４４を上述の式（１）〜（３）を満たすように設計することで、実施の形態１と同様に、簡易な構成で２つの周波数帯に対応できるアンテナを実現することができる。
【００４９】
実施の形態５
実施の形態５にかかる無線通信装置５００について説明する。図８は、実施の形態５にかかる無線通信装置５００の構成を模式的に示すブロック図である。無線通信装置５００は、実施の形態１にかかるアンテナ１００、ベースバンド部５１及びＲＦ部５２を有する。ベースバンド部５１は、変調前のベースバンド信号Ｓ５１又は復調後の受信信号Ｓ５４を扱う。ＲＦ部５２は、ベースバンド部５１からのベースバンド信号Ｓ５１を変調し、変調した送信信号Ｓ５２をアンテナ１００へ出力する。また、ＲＦ部５２は、アンテナ１００が受信した受信信号Ｓ５３を復調し、復調後の受信信号Ｓ５４をベースバンド部５１へ出力する。アンテナ１００は、送信信号Ｓ５２を放射し、又は、外部のアンテナが放射した受信信号Ｓ５３を受信する。
【００５０】
以上、本構成によれば、実施の形態１にかかるアンテナ１００を用いて、外部と無線通信が可能な無線通信装置を具体的に構成できることが理解できる。
【００５１】
また、本構成によれば、アンテナ先端が接地されているので、先端が電気的に開放された従来のダイポールアンテナと異なり、落雷の電荷を接地導体に逃がすことができる。これにより、入力端子に接続される送受信機を落雷によるサージ電圧から守ることができる。
【００５２】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態で説明したインダクタのそれぞれは、例えばスパイラル線路又はミアンダ線路で構成されたインダクタを用いることができる。図９は、スパイラル線路で構成されるインダクタの構成例を示す図である。図９に示すスパイラル線路６０は、線路６１が中心点６２を中心としてスパイラル状に周回するよことで構成される。図１０は、ミアンダ線路で構成されるインダクタの構成例を示す図である。図１０に示すミアンダ線路７０は、線路の進行方向７２に対して、線路７１が左右に交互に折り返すことで構成される。なお、上述のスパイラル線路及びミアンダ線路は、例示に過ぎず、インダクタは、他の構成のスパイラル線路又はミアンダ線路で構成されてもよい。また、スパイラル線路及びミアンダ線路以外の線路で構成されたインダクタを用いてもよい。
【００５３】
上述の実施の形態３及び４についても、実施の形態２と同様に、第２の周波数特性調整部２２を用いて、３周波数帯対応のアンテナとしてもよい。
【００５４】
上述の実施の形態５では、実施の形態１にかかるアンテナ１００を用いるものとして説明したが、上述の実施の形態で説明したアンテナ１００以外のアンテナを用いることができることは言うまでもない。
【００５５】
上述の実施の形態にかかる第２の周波数特性調整部では、キャパシタＣ１とキャパシタＣ２との間に直列接続されたインダクタＬ１及びＬ２が接続される構成としたが、これは例示に過ぎない。図１１及び１２は、第２の周波数特性調整部の他の構成例を示す図である。図１１に示す第２の周波数特性調整部８０のように、インダクタＬ１とインダクタＬ２との間に、直列接続されたキャパシタＣ１及びキャパシタＣ２が接続される構成としてもよい。図１２に示す第２の周波数特性調整部８１のように、インダクタＬ１及びＬ２とキャパシタＣ１及びキャパシタＣ２とが交互に接続される構成としてもよい。これは、第２の周波数特性調整部２２においても同様である。
【００５６】
上述の実施の形態では、第１の周波数特性調整部のアドミタンスＹ１と第３の周波数特性調整部のアドミタンスＹ３とが同じである（Ｙ１＝Ｙ３）であるものとして説明したが、これは例示に過ぎない。第１の周波数特性調整部のアドミタンスＹ１と第３の周波数特性調整部のアドミタンスＹ３とは、式（１）〜（３）を満たす限り、異なっていてもよい。
【００５７】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００５８】
この出願は、２０１５年３月２３日に出願された日本出願特願２０１５−５９２２６を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００５９】
１、３  ショートスタブ
１０、３０  給電部
１１、２１、４１  第１の周波数特性調整部
１２、２２、８０、８１  第２の周波数特性調整部
１３、２３、４３  第３の周波数特性調整部
２４、２５  伝送線路
３１Ａ、３１Ｂ  電源線
５１  ベースバンド部
５２  ＲＦ部
６０  スパイラル線路
６１、７１  線路
６２  中心点
７０  ミアンダ線路
７２  進行方向
１００、２００、３００、４００  アンテナ
５００  無線通信装置
Ｃ１〜Ｃ４、Ｃ４１〜Ｃ４４  キャパシタ
Ｌ１〜Ｌ４、Ｌ１０、Ｌ４１〜Ｌ４６  インダクタ
Ｐ０  中心点
Ｐ１、Ｐ２  開放点
Ｔｓ  給電端子
【図１】
2016151988.tif 000012
【図２】
2016151988.tif 000013
【図３】
2016151988.tif 000014
【図４】
2016151988.tif 000015
【図５】
2016151988.tif 000016
【図６】
2016151988.tif 000017
【図７】
2016151988.tif 000018
【図８】
2016151988.tif 000019
【図９】
2016151988.tif 000020
【図１０】
2016151988.tif 000021
【図１１】
2016151988.tif 000022
【図１２】
2016151988.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成29年9月15日(2017.9.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第１の周波数特性調整部と、
前記第１の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてリアクタンスが変化する第２の周波数特性調整部と、
前記第２の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第３の周波数特性調整部と、
複数の異なる周波数のうちのいずれかの周波数の信号を、前記第２の周波数特性調整部に入力する給電部と、を備え、
前記給電部が入力する前記信号の周波数における前記リアクタンスの符号は、前記サセプタンスの符号と同じである、
アンテナ。
【請求項２】
前記第１の周波数特性調整部のサセプタンスをＹ１、前記第２の周波数特性調整部のリアクタンスをＸ２、第３の周波数特性調整部のサセプタンスをＹ３として、以下の式が成立する、
請求項１に記載のアンテナ。
【数１】
2016151988.tif 000024
【請求項３】
前記第１の周波数特性調整部と前記第３の周波数特性調整部とは、前記第２の周波数特性調整部を挟んで対向するように接続される、
請求項１又は２に記載のアンテナ。
【請求項４】
第１の周波数における前記第２の周波数特性調整部のリアクタンスの符号は負であり、前記第１の周波数特性調整部及び前記第３の周波数特性調整部のサセプタンスの符号は負であり、
前記第１の周波数とは異なる第２の周波数における前記第２の周波数特性調整部のリアクタンスの符号は正であり、前記第１の周波数特性調整部及び前記第３の周波数特性調整部のサセプタンスの符号は正である、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項５】
前記第１の周波数は、前記第２の周波数よりも小さい、
請求項４に記載のアンテナ。
【請求項６】
前記第２の周波数特性調整部は、直列接続された１又は複数のインダクタと１又は複数のキャパシタとで構成される、
請求項５に記載のアンテナ。
【請求項７】
前記第１の周波数特性調整部と前記第２の周波数特性調整部とは、第１の開放点を介して接続され、
前記第２の周波数特性調整部と前記第３の周波数特性調整部とは、第２の開放点を介して接続される、
請求項６に記載のアンテナ。
【請求項８】
前記第２の周波数特性調整部は、
前記給電部からの前記信号の入力に対して前記第１の開放点の側に第１のインダクタ及び第１のキャパシタが直列接続され、
前記給電部からの前記信号の入力に対して前記第２の開放点の側に第２のインダクタ及び第２のキャパシタが直列接続される、
請求項７に記載のアンテナ。
【請求項９】
前記給電部は、前記第１のインダクタ又は前記第２のインダクタと相互インダクタンス結合する位置に配置されたインダクタを備え、
前記給電部の前記インダクタによって誘導されることで、前記第２の周波数特性調整部に信号が入力される、
請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１０】
前記給電部は、
前記給電部からの前記信号の入力に対して前記第１の開放点の側に直列接続された第１のインダクタ及び第１のキャパシタの前記第２の開放点側の端部に接続され、正相信号を入力する第１の電源線と、
前記給電部からの前記信号の入力に対して前記第２の開放点の側に直列接続された第２のインダクタ及び第２のキャパシタの前記第１の開放点側の端部に接続され、逆相信号を入力する第２の電源線と、を備える、
請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１１】
前記第１の周波数特性調整部は、前記第１の周波数に対応する波長の１／４よりも小さく、前記第２の周波数に対応する波長の１／４よりも大きい電気長を有する、前記第１の開放点とグランドとの間に接続される第１のショートスタブを有し、
前記第３の周波数特性調整部は、前記第１の周波数に対応する波長の１／４よりも小さく、前記第２の周波数に対応する波長の１／４よりも大きい電気長を有する、前記第２の開放点とグランドとの間に接続される第２のショートスタブを有する、
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１２】
前記第２の周波数特性調整部は、
前記第１のキャパシタに並列に接続された第３のインダクタと、
前記第２のキャパシタに並列に接続された第４のインダクタと、を備え、
前記第１の周波数特性調整部は、
一端が前記第１の開放点に接続する第１の線路と、
前記第１の線路の他の一端とグランドとの間に接続される第３のキャパシタと、を備え、
前記第３の周波数特性調整部は、
一端が前記第２の開放点に接続する第２の線路と、
前記第２の線路の他の一端とグランドとの間に接続される第４のキャパシタと、を備える、
請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１３】
前記第１の周波数特性調整部は、
前記第１の開放点とグランドとの間に直列接続された複数のインダクタと、
前記複数のインダクタのいずれか１つ又は２以上と並列に接続される複数のキャパシタと、を備え、
前記第３の周波数特性調整部は、
前記第２の開放点とグランドとの間に直列接続された複数のインダクタと、
前記複数のインダクタのいずれか１つ又は２以上と並列に接続される複数のキャパシタと、を備える、
請求項８乃至１０のいずれか一項に記載のアンテナ。
【請求項１４】
複数の周波数に対応可能なアンテナと、
変調前のベースバンド信号を出力し、受信信号を復調した信号を受け取るベースバンド部と、
ベースバンド信号を変調して前記アンテナに送信信号を出力し、前記アンテナから受け取った前記受信信号を復調した前記信号を前記ベースバンド部に出力するＲＦ部と、を備え、
前記アンテナは、
入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第１の周波数特性調整部と、
前記第１の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてリアクタンスが変化する第２の周波数特性調整部と、
前記第２の周波数特性調整部と接続され、入力される信号の周波数に応じてサセプタンスが変化する第３の周波数特性調整部と、
複数の異なる周波数のうちのいずれかの周波数の信号を、前記第２の周波数特性調整部に入力する給電部と、を備え、
前記給電部が入力する前記信号の周波数における前記リアクタンスの符号は、前記サセプタンスの符号と同じである、
無線通信装置。
【国際調査報告】
2016151988.tif 000025
2016151988.tif 000026