(57)【要約】  本発明のアンテナ装置は、特定の波長λの電波を送受信するアンテナ装置１であって、２つの線路導体２からなり、２つの線路導体２によって構成される電気長が前記電波の半波長よりも特定電気長だけ短いダイポールアンテナ３と、導体からなり、ダイポールアンテナ３に電気的に接続しているかまたは電磁界結合する、前記特定電気長に対応した電気長の伝送線路４とを備えている。本発明によれば、利得を向上させることが可能なアンテナ装置、およびこのアンテナ装置を備える通信装置、ならびにそれらを用いた移動体通信装置を提供することができる。
2013099811.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の波長の電波を送受信するアンテナ装置であって、
２つの線路導体からなり、該２つの線路導体によって構成される電気長が前記電波の半波長よりも特定電気長だけ短いダイポールアンテナと、
導体からなり、前記ダイポールアンテナに電気的に接続しているかまたは電磁界結合する、前記特定電気長に対応した電気長の伝送線路と
を備えたアンテナ装置。
【請求項２】
前記伝送線路は、前記ダイポールアンテナの一部に重なるように配置されている請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記伝送線路は、前記ダイポールアンテナの端部に重なるように配置されている請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ装置は、基体に設けられており、且つ前記伝送線路は、グランド線と、前記ダイポールアンテナに電気的に接続しているかまたは電磁界結合する信号線とを有しており、
前記基体に、前記グランド線に電気的に接続しているとともに前記ダイポールアンテナとの間に電界が生じるように配置されたグランド電極が設けられている請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記伝送線路は、１箇所で前記ダイポールアンテナの前記線路導体に電気的に接続している請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記伝送線路は、前記ダイポールアンテナの一部に重なるように配置されているとともに、前記ダイポールアンテナの一部に重なる部分以外が前記線路導体に重ならないように配置されている請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記伝送線路は、前記２つの線路導体の端部に電気的に接続しているとともに、前記線路導体の前記端部以外の部分に電磁界結合し、
前記伝送線路は、前記２つの線路導体の前記端部とは反対側の端部のそれぞれを通る仮想直線に沿って配置されている請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記伝送線路は、前記ダイポールアンテナに電気的に接続しているかまたは電磁界結合する部分以外に電気的に接続された電極パッドをさらに有しており、
該電極パッドが前記ダイポールアンテナに重ならないように配置されている請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項９】
平衡の電気信号を入出力する第１端子と、不平衡の電気信号を入出力する第２端子とを持つ平衡−不平衡変換器をさらに有し、
前記２つの線路導体は前記第１端子に接続されているとともに前記伝送線路は前記第２端子に接続されていることによって、前記ダイポールアンテナは前記平衡−不平衡変換器を介して前記伝送線路に電気的に接続されている請求項７または８に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載のアンテナ装置と、該アンテナ装置の前記伝送線路に接続された、受信回路および送信回路の少なくとも一方とを備える通信装置。
【請求項１１】
前記受信回路および前記送信回路の少なくとも一方に電気的に接続された、金属を含む給電体をさらに有し、
該給電体は、前記ダイポールアンテナに重なるとともに、前記伝送線路に重ならないように配置されている請求項１０に記載の通信装置。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の通信装置と、該通信装置の少なくとも一部が内部に収容された筐体とを備える移動体通信装置。
【請求項１３】
前記ダイポールアンテナが前記筐体の表面に配置されている請求項１２に記載の移動体通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状の線路導体を備えるアンテナ装置およびこのアンテナ装置を備える通信装置、ならびにそれらを用いた移動体通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特定の電波の送受信を行なうことが可能なアンテナ装置の１つとして、帯状の線路導体を用いたアンテナ装置が知られている（例えば、特開平５−２５９７２８号公報など）。
【発明の概要】
【０００３】
このような帯状の線路導体を備えたアンテナ装置の研究開発において、電波を送受信する際の利得を向上させることが課題の１つとなっている。本発明は、上述の事情のもとで案出されたものであり、従来のアンテナ装置よりも利得を向上させることが可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【０００４】
本発明の実施形態に係るアンテナ装置は、特定の波長の電波を送受信するアンテナ装置であって、２つの線路導体からなり、該２つの線路導体によって構成される電気長が前記電波の半波長よりも特定電気長だけ短いダイポールアンテナと導体とからなり、前記ダイポールアンテナに電気的に接続しているかまたは電磁界結合する、前記特定電気長に対応した電気長の伝送線路とを備えている。
【０００５】
また本発明の実施形態に係る通信装置は、上記のアンテナ装置と、該アンテナ装置の前記伝送線路に接続された、受信回路および送信回路の少なくとも一方とを備えている。
【０００６】
さらに本発明の実施形態に係る移動体通信装置は、上記の通信装置と、該通信装置の少なくとも一部が内部に収容された筐体とを備えている。
【０００７】
本発明によれば、利得を向上させることが可能なアンテナ装置、およびこのアンテナ装置を備える通信装置、ならびにそれらを用いた移動体通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のアンテナ装置の実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１に示すアンテナ装置の上面図である。
【図３】図１および図２に示したアンテナ装置における線路導体の形状を説明するための模式的な平面図である。
【図４】図１に示すアンテナ装置の伝送線路として用いられる同軸線路の構造を例示するものである。
【図５】本発明のアンテナ装置の実施形態の変形例を模式的に示す平面図の一部を拡大した要部拡大図である。
【図６】本発明のアンテナ装置の実施形態の変形例を模式的に示す平面図である。
【図７】本発明のアンテナ装置の実施形態の変形例を模式的に示す平面図の一部を拡大した要部拡大図である。
【図８】本発明のアンテナ装置の実施形態の変形例を示すものであり、（ａ）はダイポールアンテナおよび伝送線路の一部を拡大する平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線で切断したときに相当する。
【図９】本発明のアンテナ装置の実施形態の変形例を模式的に示す平面図である。
【図１０】本発明のアンテナ装置の実施形態の変形例を模式的に示す平面図である。
【図１１】本発明のアンテナ装置の実施形態の変形例を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の通信装置の実施形態における、回路構成を模式的に示す図である。
【図１３】本発明の通信装置の実施形態における、アンテナ装置および給電体の配置関係を模式的に示す斜視図である。
【図１４】図９に示す通信装置の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明のアンテナ装置、通信装置および移動体通信装置の実施形態を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１０】
＜アンテナ装置＞
図１は、本発明のアンテナ装置１の実施形態を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すアンテナ装置１の模式的な上面図である。図３は、図１および図２に示した本実施形態のアンテナ装置１における線路導体２の形状を説明するための模式的な平面図である。特定の波長λの電波を送受信するアンテナ装置１は、２つの線路導体２からなるダイポールアンテナ３と、導体からなる伝送線路５とを主に備えている。なお、特定の波長λは適宜設定することができ、送受信する電波の周波数が例えば220ＭＨｚであれば、波長λは約1363ｍｍとなる。
【００１１】
本実施形態では、アンテナ装置１が基体５上に形成されている場合について説明するが、アンテナ装置１は必ずしも基体５上に形成されていなくてもよい。基体５としては、例えば誘電体材料、ガラスエポキシ等の樹脂または有機材料などによって構成されている。アンテナ装置１は、一部または全部が、基体５内部に形成されていてもよいし、基体５上に形成されていてもよい。本実施形態では、基体５が誘電体材料で構成されており、比誘電率が、例えば２以上20以下に設定されている。基体５として誘電体セラミックスを用いた場合には、製造が容易であることから基体５を高い精度で形成することができる。
【００１２】
ダイポールアンテナ３は、２つの線路導体２によって構成されている。線路導体２は、電気が通る材料であればよく、例えば金属材料または導電性ポリマーなどを用いることができる。線路導体２が金属材料で構成されている場合は、単一の種類の金属材料で構成されていてもよいし、複数の種類の金属材料を混ぜ合わせて構成されていてもよい。また、線路導体２は単層で形成されていてもよいし、複数の層を積層してもよい。線路導体２は、例えば金，銀，銅およびそれらの合金等の良導電性の金属からなり、その厚みは、例えば３μｍ以上50μｍ以下とされる。なお、以下の説明において、２本の線路導体２を便宜上それぞれ線路導体２ａおよび線路導体２ｂと称することがある。
【００１３】
線路導体２は、例えばパターニング法またはリフトオフ法などで基体５上に形成することができる。具体的に、パターニング法で形成する場合には、金属材料からなる金属層を基体５上に積層し、所定のパターンのマスクを金属層上に形成した後、金属層をパターニングすることによってダイポールアンテナ３を形成することができる。線路導体２を形成する他の方法としては、スクリーン印刷などの印刷成膜法、ＰＶＤ法，ＣＶＤ法などの積層成膜法といったいずれの方法を用いて形成してもよい。
【００１４】
線路導体２は、後述する伝送線路４に電気的に接続される入出力端子２Ａを、それぞれの端部２Ｂに有している。入出力端子２Ａは、線路導体２に入力する信号または線路導体２から出力される信号を入出力するための端子である。入出力端子２Ａは、伝送線路４に電気的に接続されるものであり、特定の形状等に限定されるものではない。本実施形態では、入出力端子２Ａが線路導体２の端部２Ｂに電気的に接続されている場合について説明するものであるが、入出力端子２Ａは本発明の必須の構成ではない。
【００１５】
線路導体２は、平面視したときに、任意の形状で基体５上に形成される。線路導体２は、例えば直線状または屈曲させた形状などに形成することができる。本実施形態のアンテナ装置１では、基体５上に線路導体２を屈曲させた形状で構成されている。線路導体２を屈曲させることによって、Ｘ方向またはＹ方向の長さを短くすることができ、ＸＹ平面に占めるダイポールアンテナ３の面積を小さくすることができる。そのため、アンテナ装置１を小型化することができる。なお、線路導体２の形状および長さは、送受信する電波の波長λによって適宜設計すればよい。以下に、線路導体２を屈曲する手法の例について以下説明する。
【００１６】
本実施形態のダイポールアンテナ３は、一般化して表現すると、複数の帯状のｍ次要素（ｍは３以上の整数）が順次接続されてなる帯状の線路導体２を備え、線路導体２を構成するｎ次要素（ｎは２以上ｍ以下の全ての整数）は、ｎ−１次要素がｐ個（ｐは３以上の整数）のｎ次要素に区分されている。そして、ｐ個に区分されたｎ次要素が、ｎ−１次要素の一端と他端とを結ぶ線分に対して平行な直線に沿って、各々のｎ次要素同士の境界部が屈曲した形状を有するものである。
【００１７】
ダイポールアンテナ３は、ｎ−１次要素の一端から他端へ向かうベクトルの向きが変わらないように、各々のｎ次要素の境界部が折り曲げられている。そのため、ダイポールアンテナ３は、個々のｍ次要素を流れる電流のベクトル和が、線路導体２ａの第２端部２Ｂから線路導体２ｂの第２端部２Ｂに向かうベクトルとほぼ等しくなるように設定される。なお、実際には、線路導体２ａおよび線路導体２ｂの端部２Ｃ同士に向かうベクトルを考慮して、それぞれの線路導体２の形状が設計される。
【００１８】
ダイポールアンテナ３は、図３に示す１次要素21のみからなる線路導体２を有する直線状のアンテナと比較して、指向性も含めてほぼ等しいアンテナ特性を維持しつつ、小型化することができる。よって、ダイポールアンテナ３およびアンテナ装置１を、小型で、高性能で、設計が容易なものとすることができる。具体的な事例として、１次要素から３次要素（最大次数のｍが３、区分数ｐが４）に設計する手法を図３に示す。図３は、便宜上、線路導体２ａのみを示している。
【００１９】
図３は、左側に屈曲部を有さない１次要素21、中央に２次要素22ａ〜22ｄ、右側に３次要素23ａ〜23ｓを示している。この図３では、線路導体２のパターンの設計手法について模式的に分解して示している。１次要素41は、２次要素42ａ〜42ｄの４個に区分されている。さらに４個の２次要素のそれぞれが４個の３次要素に区分されているので、合計で16個の３次要素23ａ〜23ｓとなっている。その結果、ダイポールアンテナ３における線路導体２は16個の帯状の３次要素23ａ〜23ｓが順次接続されて形成された構造となっている。
【００２０】
ここで、１次要素21の長さ、４個の２次要素同士が接続された２次形状22の長さ、および16個の３次要素同士が接続された３次形状23の導体長さは全て等しい。この条件の下で図３のＹ方向の寸法を比較すると、１次要素21のような直線状の導体を有する基本的なアンテナと比較して考えた場合には、３次要素23は、長手方向（図のＹ方向）の長さが１／２に短縮された小型のアンテナを得ることができる。
【００２１】
線路導体２は、アンテナ装置１が送受信する電波の波長λの半波長λ１（ただし、λ１＝λ／２）よりも特定電気長だけ短い電気長となっている。すなわち、ダイポールアンテナ３は、電気長が、特定の波長λの電波を送受信するために利得が最大となる半波長λ１よりも特定電気長分だけ短くなっている。ここで、電気長とは、電波の波長を基準とした長さである。線路導体２の長さは、送受信する高周波信号に対応する電波を考慮して電気長を特定することによって、具体的に決めることができる。
【００２２】
なお、「半波長λ１よりも特定電気長だけ短い」ダイポールアンテナ３とは、送受信する波長λの電波に対して特定の利得（例えば最大の利得）となるように設計された電気長よりも、特定電気長だけ短い電気長であることを指している。ダイポールアンテナ３の電気長は、線路導体２の形状（折り曲げ方）等に依存している。
【００２３】
そのため、ダイポールアンテナ３の電気長は、線路導体２の形状によって半波長λ１が異なることとなり、特定電気長は、後述する伝送線路４との関係によって、適宜調整される。ダイポールアンテナ３は、線路導体２によって構成される電気長が、特定電気長だけ短くなるように設定される。その結果、アンテナ装置１で送受信される電波の利得に対して、ダイポールアンテナ３で送受信される電波の利得は小さくなっている。
【００２４】
伝送線路４は、導体から構成されている。導体は、例えば、銅などの金属材料または導電性ポリマーなどを用いることができる。導体の形態は、例えば、ワイヤー状であってもよいし、基体５上または基体５内部に形成された線路導体であってもよい。伝送線路４は、例えば同軸線路、ストリップ線路またはコプレーナ線路などを用いることができる。
【００２５】
伝送線路４をワイヤー形状で形成した場合には、適宜取り外してアンテナ特性を調整することができるため、ダイポールアンテナ３を持つ基体５の汎用性を高めることができ、生産性の高いものとすることができる。一方、伝送線路４を導体配線パターンで形成した場合には、基体５の上または基体５の内部に製造プロセスで形成することができ、容易に製造することができる。
【００２６】
伝送線路４は、ダイポールアンテナ３の線路導体２の入出力端子２Ａに電気的に接続されている。伝送線路４の導体を入出力端子２Ａに接続する方法としては、半田による接続、ワイヤーボンディングによる接続、または導電性接着材による接続などを用いることができる。本実施形態では、ワイヤー形状の同軸線路からなる伝送線路４を用いた場合について説明する。本実施形態の同軸線路は、図４に示すように、信号導体４ａ、誘電体４ｂおよび外側導体４ｃによって構成されている。
【００２７】
伝送線路４は、ダイポールアンテナ３に電気的に接続しているかまたは電磁界結合するように配置されている。本実施形態では、伝送線路４が、ダイポールアンテナ３に電磁界結合する場合について説明する。伝送線路４は、伝送線路４の特性およびダイポールアンテナ３の特性の電磁界結合を考慮して設計すればよい。ダイポールアンテナ３および伝送線路４は、両者が全体で電磁界結合する必要はなく、両者が少なくとも一部で電磁界結合すればよい。
【００２８】
ここで、電磁界とは、電磁界が空間に発生している場合を例に挙げると、電界および磁界がお互いの電磁誘導によって交互に相手を発生させ合うことによって、電磁界空間そのものが振動する状態を指すものである。このように発生した電磁界が２つあり、その２つが電磁界によって生まれた波をやりとりする関係が電磁界結合である。
【００２９】
ここで、「電気的に接続している」とは、伝送線路４およびダイポールアンテナ３が導体などで直接接続している場合を指す。「電磁界結合する」とは、伝送線路４およびダイポールアンテナ３が離れた（導体などで直接接続されていない）状態で、両者の電磁界が相互作用する場合を指している。
【００３０】
伝送線路４がダイポールアンテナ３に「電気的に接続されている」状態は、伝送線路４が入出力端子２Ａを介して線路導体２と電気的に接続される場合とは異なっている。すなわち、伝送線路４およびダイポールアンテナ３は、両者を繋ぐように電流のループを形成して、伝送線路４がダイポールアンテナ３の一部として機能するように電気的に接続されていることを指す。
【００３１】
伝送線路４およびダイポールアンテナ３が電磁界結合する状態は、例えば、伝送線路４の有無によってアンテナ装置１の放射特性がどの程度変化するかを測定すれば確認できる。具体的には、伝送線路４に電流を流してダイポールアンテナ３と電磁界結合する状態にしたアンテナ装置１の放射特性と、伝送線路４には電流を流さずにダイポールアンテナ３のみを機能させたアンテナ装置１の放射特性とを測定すればよい。
【００３２】
電磁界結合の状態を確認する他の方法としては、伝送線路４の長さを短く切断してアンテナ装置１の放射特性を測定したときに、アンテナ装置１の放射特性がどの程度変化するかを測定する方法などを用いることができる。なお、伝送線路４から電磁界が発生しているかどうかを確認する方法としては、例えばループアンテナなどを用いて伝送線路４の近傍磁界を測定して調べる方法を用いることができる。
【００３３】
伝送線路４は、特定電気長に対応した長さに設定されている。ダイポールアンテナ３および伝送線路４における「特定電気長」は、必ずしも一致していない。これは、ダイポールアンテナ３の電気長が、線路導体２の形状によって発生する自己コンダクタ成分および自己インダクタ成分を考慮して設定されるからである。すなわち、ダイポールアンテナ３および伝送線路４における特定電気長は、それぞれ構造によって長さが変わるため、ダイポールアンテナ３で差し引かれた特性の分だけ伝送線路４で補償するように電気長を設計すればよい。
【００３４】
また、伝送線路４は全体がダイポールアンテナ３と電磁界結合するとは限らないため、電磁界シミュレーションなどを用いて電流の向きまたは電磁界結合の位置などを考慮して伝送線路４の配置および長さが設計される。
【００３５】
具体的に、線路導体２および伝送線路４の長さを、中心周波数を200ＭＨｚ、基体５の誘電率を１、線路導体２の幅を0.2ｍｍとした場合について例示する。図５に示すような形状で線路導体２を形成して、最も小さい辺の数を４６個（4096個）とした場合には、線路導体２の長さを、例えば500ｍｍ以上650ｍｍ以下、伝送線路４の長さを20ｍｍ以上40ｍｍ以下となるように設定することができる。なお、伝送線路４を設けないアンテナ装置では、線路導体の長さが750ｍｍに設定される。
【００３６】
本実施形態のアンテナ装置１は、線路導体２が電波の半波長λ１よりも特定電気長だけ短いダイポールアンテナ３と、ダイポールアンテナ３に電磁界結合する、特定電気長に対応した電気長の伝送線路４とを有している。ダイポールアンテナ３および伝送線路４は電気的に接続されるかまたは電磁界結合することから、アンテナ装置１は電波を送受信する際にダイポールアンテナ３および伝送線路４がアンテナとして機能することとなる。
【００３７】
そのため、従来のダイポールアンテナのみで電波を送受信する場合（ダイポールアンテナが半波長の電気長で設計されている場合）と比較して、アンテナ装置１は、電波を送受信する放射源を増やすことができ、アンテナ装置１の放射抵抗を高くすることができる。
【００３８】
一方で、アンテナ装置１は、送受信する電波の波長λに合わせて、ダイポールアンテナ３および伝送線路４の電気長が調整されていることから、ダイポールアンテナ３の電気長を短くしても、利得の低下を招きにくくなっている。その結果、アンテナ装置１全体として、特定の波長λの電波を効率よく（高い利得で）送受信することが可能となっている。
【００３９】
従来のアンテナ装置は、ダイポールアンテナの電気長を、利得が最大となる電波の半波長としていたため、ダイポールアンテナの電気長を短くすると利得が低下する。また、放射源を複数にすると、放射源同士が干渉して利得が低下しやすくなり、放射抵抗を向上させることが難しかった。また通常、アンテナ装置を設計する場合には、ダイポールアンテナ以外の他の要素（例えば、伝送線路など）は、ダイポールアンテナがその要素からの電磁界の影響を受けないようにする（電磁界結合しないように配置する）ために、両者を離れた場所に配置することが技術上の常識であり、小型化することが難しかった。
【００４０】
本実施形態のアンテナ装置１は、線路導体２の長さを特定電気長に対応した長さだけ短くすることができることから、線路導体２が占める面積を小さくすることができ、アンテナ装置１を小型化することができる。具体的には、図２に示すアンテナ装置１において、線路導体２が占める面積Ｓｑを小さくすることができ、ＸＹ方向に小型化することができる。
【００４１】
（アンテナ装置の変形例１）
伝送線路４は、図５に示すように、線路導体２のうちダイポールアンテナ３の一部に重なるように配置されていてもよい。伝送線路４は、ダイポールアンテナ３と少なくとも一部が重なるように配置されていればよい。
【００４２】
本変形例のアンテナ装置１は、伝送線路４がコプレーナ線路４’で構成されている場合であり、コプレーナ線路４’が線路導体２ｂと重なるように配置されている。コプレーナ線路４’は、信号線路４’ａおよびグランド線路４’ｂによって構成されている。グランド線路４’ｂは、信号線路４’ａと一定間隔を空けて隣接して配置される。本変形例では、入出力端子２Ａが、線路導体２の端部２Ｂから電気配線６を介して引き出されている。そして、コプレーナ線路４’は、入出力端子２Ａに電気的に接続される。
【００４３】
入出力端子２Ａとコプレーナ線路４’の電気的な接続は、例えばワイヤーボンディング、半田または電気配線を引き回すことによる直接接続などによって行なうことができる。また、入出力端子２Ａとコプレーナ線路４’との電気的な接続は、例えばバラン（平衡−不平衡変換器）、抵抗素子、コンダクタ素子またはインダクタ素子などの電子素子などを、入出力端子２Ａおよび伝送線路４の伝送端子４Ａに実装することによって行なってもよい。
【００４４】
コプレーナ線路４’とダイポールアンテナ３とは、平面視したときに、少なくとも一部が重なるように配置されていればよい。本変形例では、信号線路４’と線路導体２ｂとが重なるように配置されている。本変形例では、ダイポールアンテナ３とコプレーナ線路４’とが電磁界結合されている場合であるが、両者は電気的に直接接続されていてもよい。ダイポールアンテナ３が基体５内に配置され、信号線路４’と線路導体２ｂが重なるように配置されている場合には、両者を電気的に接続しやすくすることができる。すなわち、信号線路４’と線路導体２ｂとをビア導体等で容易に接続することができる。
【００４５】
ダイポールアンテナ３および伝送線路４を重なるように配置した場合には、両者を電磁界結合しやすくすることができる。そのため、伝送線路４がダイポールアンテナ３に電磁界結合する部分を特定しやすくすることができる。すなわち、伝送線路４の特定電気長を厳密に設計する際に、伝送線路４全体のうち、ダイポールアンテナ３の電磁界結合する特定電気長４”を的確に設計することができる。
【００４６】
このように配置した場合は、伝送線路４および線路導体２ｂの間で電流のループを作りやすくすることができる。そのため、伝送線路４の特定電気長４”は、伝送線路４に重なるダイポールアンテナ３の線路導体２であって、線路導体２の端部分２Ｄから伝送線路４の伝送端子４Ａまでの長さとすることができる。
【００４７】
その結果、特定電気長４”を容易に見積もることができるようになり、アンテナ装置１を容易に設計することができる。また、伝送線路４および線路導体２ｂの間で電流のループが形成されやすくなることから、アンテナ装置１において送受信される電波の利得を向上させることができる。
【００４８】
また、伝送線路４がダイポールアンテナ３に重なるように配置されていることによって、ＸＹ方向の平面に占める面積を小さくすることができ、アンテナ装置１をさらに小型化することができる。
【００４９】
これに対して、従来のアンテナ装置では、ダイポールアンテナおよび伝送線路が電磁界結合しないように配置する必要があったことから、ダイポールアンテナおよび伝送線路を離して配置していた。そのため、アンテナ装置を、小型化をすることが容易ではなかった。
【００５０】
（アンテナ装置の変形例２）
伝送線路４は、図６に示すように、２つの線路導体２の端部２Ｂに電気的に接続しているとともに、線路導体２の端部２Ｂ以外に電磁界結合するように配置されており、線路導体２の端部２Ｃをそれぞれ通る仮想直線ＶＬに沿って配置されていてもよい。なお、本変形例は、伝送線路４としてコプレーナ線路４’を用いる場合である。
【００５１】
ダイポールアンテナ３は、上述した通り、線路導体２の端部２Ｃ同士をつなぐ仮想直線ＶＬと平行な方向に電流のベクトルが向くように設計されている。すなわち、伝送線路４は、仮想直線ＶＬに沿うように設計されている。
【００５２】
このように配置することによって、ダイポールアンテナ３の電流のベクトル方向と伝送線路４を流れる電流のベクトル方向とが打ち消されにくくすることができる。そのため、両者で打ち消しあう電磁界を少なくすることができ、アンテナ装置１の放射特性を向上させることができる。
【００５３】
（アンテナ装置の変形例３）
また、図６に示すように、伝送線路４が、線路導体２ｂの端部２Ｃと重なるように配置されていてもよい。図６は、伝送線路４が線路導体２の入出力端子２Ａと電気的に接続されている場合を示しているが、電気的に接続されていなくてもよい。すなわち、伝送線路４が線路導体２と入出力端子２Ａと電気的に接続されておらず、伝送線路４がダイポールアンテナ３に電気的に接続されているかまたは電磁界結合してもよい。
【００５４】
伝送線路４が、このように配置されていることによって、伝送線路４の特定電気長４”を、線路導体２ｂの端部２Ｃから伝送線路４の伝送端子５Ａまでと容易に見積もることができるため、アンテナ装置１をより設計しやすくすることができる。さらに、このような配置とした場合には、伝送線路４は、線路導体２の端部２Ｃとの間で電磁界結合されやすくなり、伝送線路４と線路導体２との間で電流のループが形成されやすくなるため、送受信する電波の利得を向上させることができる。
【００５５】
（アンテナ装置の変形例４）
平衡の電気信号を入出力する第１端子と、不平衡の電気信号を入出力する第２端子とを持つ平衡−不平衡変換器７をさらに有していてもよい。平衡−不平衡変換器７は、ダイポールアンテナ３が第１端子に接続されているとともに伝送線路４が第２端子に接続されていることによって、ダイポールアンテナ３は平衡−不平衡変換器を介して伝送線路４に電気的に接続されている。
【００５６】
平衡−不平衡変換器７は、ダイポールアンテナ３と伝送線路４とを電気的な経路の途中にあればよく、必ずしも位置的に途中に配置する必要はない。具体的には、線路導体２の入出力端子２Ａと伝送線路４の伝送端子４Ａとが平衡−不平衡変換器７を介して電気的に接続される。
【００５７】
（アンテナ装置の変形例５）
伝送線路４は、図７に示すように、伝送端子４Ａとは異なる位置に電気的に接続された電極パッド８をさらに有していてもよい。本変形例では、電極パッド８が、伝送線路４の伝送端子４Ａとは反対側の端子に電気的に接続するように配置されている。また、電極パッド８がダイポールアンテナ３に重ならないように配置されている。
【００５８】
このように配置することによって、電極パッド８とアンテナ装置１外の端子等とを接続した際に電極パッド８付近で意図しない電磁界が発生したとしても、その電磁界がダイポールアンテナ３および伝送線路４の電磁界結合に与える影響を小さくすることができる。
【００５９】
（アンテナ装置の変形例６）
伝送線路４は、１箇所以上でダイポールアンテナ３の線路導体２に電気的に接続していてもよい。すなわち、伝送線路４は、ダイポールアンテナ３の線路導体２のみに電気的に接続している。本変形例は、図８に示すように、ダイポールアンテナ３が基体５内に設けられ、且つ伝送線路４が基体５上にダイポールアンテナ３と重なるように設けられており、両者がビア導体10によって電気的に接続されている場合である。
【００６０】
このように伝送線路４をダイポールアンテナ３に電気的に接続した場合であれば、伝送線路４を線路導体２の入出力端子２Ａに接続しなくてもよい。また、伝送線路４をダイポールアンテナ３に電気的に接続することによって、電流のループが形成される箇所に直接電流を流すことができるため、電力ロスを減らすことができ、利得を向上させることができる。
【００６１】
また、伝送線路４は、図９に示すように、ダイポールアンテナ３の一部に重なるように配置されているとともに、ダイポールアンテナ３の一部に重なる部分以外が線路導体２に重ならないように配置されていてもよい。伝送線路４は、図９に示すように、平面透視したときに、伝送線路４およびダイポールアンテナ３が電気的に接続されているか、電磁界結合する部分以外が伝送線路４がダイポールアンテナ３と重ならないように配置されている。
【００６２】
このように伝送線路４がダイポールアンテナ３と重ならないように配置することによって、伝送線路４が意図せずにダイポールアンテナ３に電磁界結合することを抑制することができる。また、このように配置することによって、伝送線路４を長くすることができるため、ダイポールアンテナ３の線路導体２を短くすることができ、アンテナ装置１をさらに小型化することができる。
【００６３】
（アンテナ装置の変形例７）
またアンテナ装置１は、図10に示すように、基体５に設けられており、且つ伝送線路４は、グランド線と、ダイポールアンテナ３に電気的に接続しているかまたは電磁界結合する信号線とを有している。ここで、伝送線路４は、信号線路４’ａがダイポールアンテナ３に電気的に接続しているかまたは電磁界結合する信号線であり、グランド線路４’ｂがグランド線である。
【００６４】
基体５には、グランド線路４’ｂに電気的に接続しているとともに、ダイポールアンテナ３との間に電界が生じるように配置されたグランド電極９が設けられていてもよい。グランド電極９は、基体５内または基体５上に適宜形成することができる。グランド電極９は、例えばグランド線路４’ｂと電気的に接続されるように形成されている。この場合、両者は一体的に（連続的に）形成されていてもよいし、別々に形成されていてもよい。グランド電極９とダイポールアンテナ３との間に電界が生じやすくなるため、アンテナ装置１において、電界が生じる範囲を広くすることができる。その結果、アンテナ装置１の利得をさらに向上することができる。
【００６５】
グランド電極９は、Ｘ方向の寸法を、ダイポールアンテナ３のＸ方向の寸法よりも大きくしてもよい。このようにすることによって、ダイポールアンテナ３とグランド電極９との間に生じる電界をグランド電極９の延びる方向（Ｘ方向）に広げることができる。その結果、アンテナ装置１の利得をさらに向上させることができる。
【００６６】
（アンテナ装置の変形例８）
さらに、アンテナ装置１は、補助アンテナ３’を有していてもよい。補助アンテナ３’は、基体５に形成されたダイポールアンテナ３と異なる厚み位置に配置されている。具体的には、ダイポールアンテナ３が基体５内に形成されていた場合であれば、補助アンテナ３’は基体５内の異なる層に設けられている。
【００６７】
補助アンテナ３’は複数設けてもよい。補助アンテナ３’としては、ダイポールアンテナ３と重なるように金属を配置したものを用いることができる。補助アンテナ３’は、ダイポールアンテナ３と少なくとも一部でも重なっていればよい。そのため、補助アンテナ３’として、例えば金属板を用いてもよいし、金属をパターニングしたものを用いてもよい。
【００６８】
補助アンテナ３’は、例えば、ダイポールアンテナ３に対してＺ方向の一方側に配置される。また、補助アンテナ３’とダイポールアンテナ３とを電気的に接続するか、電磁界結合させることにより、アンテナの一部として用いてもよい。その場合には、ダイポールアンテナ３に対してＺ方向の両側に補助アンテナ３’を設けてもよい。
【００６９】
補助アンテナ３’として、ダイポールアンテナ３と同じ配線パターンを用いた場合には、アンテナ装置１を軽量化することができる。図11は、補助アンテナ３’としてダイポールアンテナ３と同じ導体パターンを用いたものであり、補助アンテナ３’を２つ有しているアンテナ装置１の一部を有する場合である。
【００７０】
アンテナ装置１が補助アンテナ３’を有している場合には、補助アンテナ３’で電波の一部を反射させることができる。その結果、補助アンテナ３’側の影響を受けにくくすることができる。そのため、例えば補助アンテナ３’側に筺体等が配置された場合でも、その筺体等によって送受信される電波の特性に影響を与えにくくすることができる。
【００７１】
＜通信装置＞
図12は、本発明の実施形態に係る通信装置11を示している。図12に示す通信装置11は、本発明のアンテナ装置１と、アンテナ装置１に接続された受信回路12および送信回路13を備えている。このような受信回路12および送信回路13は、伝送線路４に電気的に接続されている。
【００７２】
このような構成を備える本実施形態の通信装置11によれば、小型で放射特性の優れた本発明のアンテナ装置１を利用して通信信号の送受信を行なうことから、小型で放射特性の優れた通信装置を得ることができる。なお、図12に示すように、アンテナ装置１と、受信回路12および送信回路13との間に、送信経路および受信経路を電気的に分離するためのアンテナ共用器14を配置してもよく、その場合、さらに通信装置の利得を向上させることができる。
【００７３】
（通信装置の変形例）
通信装置11は、図13に示すように、受信回路12および送信回路13の少なくとも一方に電気的に接続された、金属を含む給電体15をさらに有していてもよい。給電体15は、間接的かつ電気的に伝送線路４に接続されていればよいものである。なお、図13は、アンテナ装置１および給電体15のみを示している。
【００７４】
本発明は前述した実施形態のアンテナ装置１に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更および改良が可能である。また、各実施形態に示した例や変形例は、それぞれを組み合わせることができる。
【００７５】
給電体15は、図14に示すように、ダイポールアンテナ３に重なるとともに伝送線路４に重ならないように配置されている。なお、図14は、アンテナ装置１と給電体15との配置関係のみを示している。給電体15は、例えば直方体形状などによって形成されている。またアンテナ装置１は、給電体15の上面15Ａ上に配置されている。より具体的には、ダイポールアンテナ３は、基体５の厚み方向に平面視して、給電体15と重なるように配置されている。なお、ダイポールアンテナ３は、すべてが給電体15と重なっている必要はなく、線路導体２の一部が給電体15と重なっていればよい。ダイポールアンテナ３のすべてが給電体15と重なっていた場合には、アンテナ装置１を例えばＸ方向に小型化することができる。
【００７６】
本実施形態の通信装置11は、アンテナ装置１のダイポールアンテナ３が給電体15に重なるとともに、伝送線路４が給電体15と重ならないように配置されている。アンテナ装置１は、ダイポールアンテナ３および伝送線路４が電磁界結合されていることによって全体として特定の電波を送受信することが可能となっているため、ダイポールアンテナ３が給電体15と重なっていたとしても、伝送線路４が給電体15と重ならないことから、給電体15による利得の減少を抑制することができる。
【００７７】
従来の通信装置では、アンテナ装置では電波を送受信するアンテナ部が給電体に重なると、給電体が電波を吸収または反射しやすいことから、利得の減少を抑制することが難しかった。
【００７８】
＜移動体通信装置＞
本発明の移動体通信装置は、本発明の通信装置11の少なくとも一部が内部に収容された筐体を備えている。通信装置11は筐体のいずれの位置に配置されていてもよい。筐体の一部が取り外し可能となっていれば、筐体の取り外し可能な位置に通信装置11を配置してもよく、その場合には給電体15を交換しやすくすることができる。
【００７９】
本発明は前述した実施形態のアンテナ装置１または通信装置11に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更および改良が可能である。また、各実施形態に示した例や変形例は、それぞれを組み合わせることができる。
【００８０】
このような構成を備える本実施形態の移動体通信装置によれば、小型で放射特性の優れた本発明のアンテナ装置１および通信装置11を利用して通信信号の送受信を行なうことから、小型で放射特性の優れた移動体通信装置を得ることができる。また、アンテナ装置１を小型化することができるため、筐体も併せて小さくすることができることから、移動体通信装置の小型化をすることができる。
【００８１】
以上の例においてはアンテナ装置１として線路導体２が基体５に設けられている場合について説明したが、例えば線路導体２をフィルム状に形成した場合であれば、筐体の表面に配置した移動体通信装置としてもよい。このように線路導体２（アンテナ装置１）を筐体の表面に配置した場合は、筐体などによって吸収または反射される電波がアンテナ装置１に入る（または放射される電波が筐体などによって吸収または反射されにくくなる）こととなり、結果的にアンテナ装置１の利得を向上させることができる。
【００８２】
また、以上の例においては、屈曲した形状の導体について、導体を折り曲げるという表現を用いて説明しているが、この表現はパターンの形状を説明するために便宜上用いたものであり、アンテナを作製するに当たって導体を実際に折り曲げる工程がなくても構わない。
【００８３】
また、以上の例においては、２つの線路導体２で構成されるダイポールアンテナ３について説明したが、アンテナ部分と伝送線路とを電気的に接続するかまたは電磁界結合することによって、両者をアンテナとして機能させることを複数の線路導体で構成するアンテナに適宜適用してもよい。
【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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