(57)【要約】【課題】アンテナ部を小型化する。【解決手段】親モジュール１０１と、子モジュール１１１，１１２とには、子モジュール１１１，１１２を配置部１０２ａに配置したときに対向する面にアンテナ部１０が配置されている。アンテナ部１０は、直線状の第１のアンテナ線路と、第１のアンテナ線路と垂直方向に交差する直線状の第２のアンテナ線路が、親モジュール１０１と子モジュール１１１，１１２とで面対称となるように形成されている。このような親モジュール１０１のアンテナ部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、子モジュール１１１，１１２のアンテナ部１０ｅ、１０ｆ他とを近接対向させてデータ通信を行う。【選択図】図１
2011239269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
近距離間の無線通信に用いられるアンテナ装置において、
誘電体層と前記誘電体層を挟む導電体層を有する多層配線基板上に、両端が第１の給電点と第２の給電点に接続する直線状のアンテナ素子が形成する第１のアンテナ線路と、前記第１のアンテナ線路の線路方向に対して垂直方向に延びる前記直線状のアンテナ素子が形成する第２のアンテナ線路と、を有し、前記第２のアンテナ線路が前記第１のアンテナ線路と交差して配置されるアンテナ部を有する、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナ部は、前記第１のアンテナ線路上に、複数の前記第２のアンテナ線路が所望の伝送性能に基づいて決定される所定の間隔で周期的に配置される、ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナ部の前記第１のアンテナ線路及び前記第２のアンテナ線路により形成される前記アンテナ部のアンテナ形状は、該アンテナ部と対向して通信を行なうアンテナ装置の前記アンテナ形状と面対称になる、ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナ部の前記第２のアンテナ線路は、両端が接地される、ことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項５】
近距離間で無線通信を行う電子機器において、
誘電体層と前記誘電体層を挟む導電体層を有する多層配線基板上に、両端が第１の給電点と第２の給電点に接続する直線状のアンテナ素子が形成する第１のアンテナ線路と、前記第１のアンテナ線路の線路方向に対して垂直方向に延びる前記直線状のアンテナ素子が形成する第２のアンテナ線路と、を有し、前記第２のアンテナ線路が前記第１のアンテナ線路と交差して配置されるアンテナ部が、対向配置された通信相手の電子機器のアンテナ部との間が前記アンテナ部または前記通信相手の電子機器のアンテナ部から放射される信号が到達する近距離となる面に配置される、
ことを特徴とする電子機器。
【請求項６】
近距離間で無線通信を行う電子機器を有する電子機器システムにおいて、
誘電体層と前記誘電体層を挟む導電体層を有する多層配線基板上に、両端が第１の給電点と第２の給電点に接続する直線状のアンテナ素子が形成する第１のアンテナ線路と、前記第１のアンテナ線路の線路方向に対して垂直方向に延びる前記直線状のアンテナ素子が形成する第２のアンテナ線路と、を有し、前記第２のアンテナ線路が前記第１のアンテナ線路と交差して配置されるアンテナ部を有する第１の電子機器と、
前記第１のアンテナ線路と前記第２のアンテナ線路とを有し、多層配線基板上に前記第１のアンテナ線路と前記第２のアンテナ線路が、前記第１の電子機器の前記第１のアンテナ線路と前記第２のアンテナ線路の形状と面対称に配置されるアンテナ部を有する第２の電子機器と、
を有し、送信側の前記第１の電子機器のアンテナ部または前記第２の電子機器のアンテナ部が送信時に放射する信号が到達する近距離に前記第１の電子機器のアンテナ部と前記第２の電子機器のアンテナ部とを対向配置して通信を行う、
ことを特徴とする電子機器システム。
【請求項７】
前記第１の電子機器は、複数の前記第２の電子機器が所定の位置に配置されたときに、前記第２の電子機器のアンテナ部それぞれと対向する複数のアンテナ部を有し、少なくとも隣接するアンテナ部の放射する信号の影響を受けない距離を保って前記複数のアンテナ部を配置する、ことを特徴とする請求項６記載の電子機器システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、近距離間の無線通信に用いられるアンテナ装置、このアンテナ装置を有する電子機器及び電子機器システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子機器システムには、近接して配置される電子機器間を伝送路で接続し、伝送路を介して電子機器間で情報交換を行う構成を有するものがある。このような近接する電子機器間の伝送路として有線の高速シリアル通信が用いられてきたが、電子機器間をコネクタで接続するため、着脱操作が容易ではなかった。また、高速信号を通せるコネクタには挿抜回数の制限があるものが多く、電子機器間を自由に切り離すことが難しかった。さらに、コネクタ部にゴミや砂が入ると高速信号を通せなくなる等の問題もある。
【０００３】
一方、近接する電子機器間の通信路として、無線の非接触距離通信がある。例えば、多層配線基板上にアンテナ線路を形成し、データ転送を行う電子機器間、配線基板の表層に形成したアンテナ線路を近距離で対向させてデータ通信を行うものがある。図１２は、従来のアンテナ部の一例を示す上面図である。配線基板９０の上面の配線層に形成されるアンテナ素子９１は、両端に給電点である信号の入出力ポート、ポート１（９２）と、ポート２（９３）を有する。アンテナ素子９１は、ポート１（９２）とポート２（９３）を接続する方向に延びる直線状の形状を有しており、アンテナ部９４の大きさは、アンテナ線路長Ｌ１９に応じて決まる。一般に、図１２に示した直線状のアンテナ線路では、アンテナ線路長Ｌ１９が長くなるほど伝送特性がよくなるとされており、データ転送量の多い広帯域の通信を行うためには、アンテナ線路長Ｌ１９を長くする必要がある。
【０００４】
また、広帯域のアンテナとして、自己補対アンテナも知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２８１７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の電子機器システムでは、広帯域性のアンテナ装置を搭載した電子機器を近接させて無線通信を行うとき、アンテナ装置の小型化が容易ではないという問題点がある。
【０００７】
近年、電子機器間で取り扱われる情報量が多くなるとともに、無線通信で伝送する情報量も多くなり、アンテナは広帯域性を有することが求められている。しかし、前述のように、図１２に示した従来のアンテナは、広帯域の信号を伝送するためには、アンテナ線路長Ｌ１９を短くすることはできない。したがって、アンテナ部９４の大きさはアンテナ線路長Ｌ１９によって決まるため、アンテナ装置の小型化は容易ではない。
【０００８】
また、電子機器には、複数チャンネルの信号を入出力するため、チャンネル数に応じた複数のアンテナ装置を電子機器筐体の外面に配置するものがある。例えば、このような電子機器に図１２に示したアンテナ部を有するアンテナ装置を配置する場合で考えてみる。アンテナ部９４はアンテナ素子９１の線路方向が、アンテナ線路長Ｌ１９よりも小さくなることはない。このようにアンテナ線路方向（アンテナ線路長Ｌ１９の方向）が長い形状であるため、アンテナ装置をアンテナ線路方向に密に並べることができない。このことが、電子機器筐体の外面というような限られた面積に複数のアンテナを配置することを難しくしている。また、アンテナ装置を一方向に密に配置できないため、設計時に、例えば、搭載するチャンネル数の制限や、電子機器筐体に一定の大きさを確保する必要が生じる等の問題があった。さらに、アンテナ線路長Ｌ１９が長くなるため、アンテナ装置への給電を行う配線の損失が大きくなるばかりでなく、一方向に密に配置できないため、アンテナ装置への給電を行う配線が複雑になってしまうという問題点もある。
【０００９】
また、自己補対アンテナは、無限に広い完全導体を基本としているので、アンテナ装置を小型化できないという問題点がある。
このような点に鑑み、アンテナ部の小型化が可能なアンテナ装置、電子機器及び電子機器システム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】
【００１０】
上記課題を解決するために、近距離間の無線通信に用いられるアンテナ装置が提供される。このアンテナ装置は、誘電体層と誘電体層を挟む導電体層を有する多層配線基板上に、両端が第１の給電点と第２の給電点に接続する直線状のアンテナ素子が形成する第１のアンテナ線路と、第１のアンテナ線路の線路方向に対して垂直方向に延びる直線状のアンテナ素子が形成する第２のアンテナ線路と、を有し、第２のアンテナ線路が第１のアンテナ線路と交差して配置されるアンテナ部を有する。
【００１１】
このようなアンテナ装置によれば、直線状の第１のアンテナ線路に、第１のアンテナ線路に対し垂直方向に配置される直線状の第２のアンテナ線路によって、伝送特性が向上する。
【００１２】
また、上記課題を解決するために、上記の構成のアンテナ装置を有する電子機器と、上記の構成のアンテナ装置を有する電子機器間で無線通信を行う電子機器システムとが提供される。
【発明の効果】
【００１３】
開示のアンテナ装置によれば、直線状の第１のアンテナ線路上に、第１のアンテナ線路の垂直方向に直線状の第２のアンテナ線路を配置したことにより、伝送特性が向上するので、第１のアンテ線路の線路長を短くすることができる。これにより、アンテナ装置の小型化が可能となり、対向して通信を行う電子機器システムに属する電子機器の限られた面にアンテナ装置を効率的に配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施の形態の電子機器システムの構成例を示す斜視図である。
【図２】アンテナ部の構成例を示した上面図である。
【図３】アンテナ部が形成される多層配線基板の積層例を示す断面図である。
【図４】アンテナ線路間の信号伝達を示した図である。
【図５】実施の形態のアンテナ装置と従来のアンテナ装置の透過特性を示した図である。
【図６】図２に示したアンテナの一単位のアンテナエレメントを示した図である。
【図７】図６に示したアンテナエレメントの等価回路である。
【図８】水平方向のアンテナ線路長を変化させたときの透過特性を示した図である。
【図９】アンテナ線路の全線路長を変化させたときの透過特性を示した図である。
【図１０】他の実施の形態のアンテナの構成例を示した図である。
【図１１】電子機器システムの構成例を示した図である。
【図１２】従来のアンテナ部の一例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、実施の形態の電子機器システムの構成例を示す斜視図である。電子機器システム１００は、親モジュール１０１と、子モジュール１１１，１１２を有する。
【００１６】
親モジュール１０１は、子モジュール１１１，１１２と非接触近距離通信を行って所定の処理を実行する電子機器である。例えば、パーソナルコンピュータや、データのリーダライタ等が親モジュール１０１として動作する。親モジュール１０１は、子モジュール１１１，１１２を配置する配置部１０２ａ，１０２ｂを筐体上面に有する。なお、子モジュール１１２の下にも、同様の配置部が設置されている。また、図１の例では、親モジュール１０１の筐体上面に配置部１０２ａ，１０２ｂを有するが、側面等であってもよい。この配置部１０２ａ，１０２ｂ内には、子モジュール１１１，１１２と非接触近距離通信を行うためのアンテナ部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄを有する。
【００１７】
子モジュール１１１，１１２は、小型の電子機器で、データを格納する機能を有するストレージ装置等である。子モジュール１１１は、親モジュール１０１の配置部１０２ａ，１０２ｂに配置したときに親モジュール１０１のアンテナ部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄに対向する面にアンテナ部１０ｅ，１０ｆを有する。子モジュール１１２も同様の構成である。子モジュール１１１，１１２を親モジュール１０１上の配置部１０２に配置すると、親モジュール１０１のアンテナ部と子モジュール１１１，１１２のアンテナ部とが近距離、例えば数ミリメートル（以下、ｍｍとする）の間隔を保って対向する状態が保持される。ここで、送受信を行う電子機器間で、少なくとも送信側の電子機器のアンテナ部から放射される信号が、受信側の電子機器のアンテナ部に到達する距離を近距離とし、近距離を挟んで電子機器のアンテナ部が対向している状態を近接しているとする。例えば、子モジュール１１１を配置部１０２ａに配置したとき、子モジュール１１１のアンテナ部１０ｅと親モジュール１０１のアンテナ部１０ａ、子モジュール１１１のアンテナ部１０ｆと親モジュール１０１のアンテナ部１０ｂとが数ｍｍの空間を挟んで対向し、非接触近距離通信が可能となる。
【００１８】
アンテナ部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆは、両端が第１の給電点と第２の給電点に接続する直線状のアンテナ素子が形成する第１のアンテナ線路と、第１のアンテナ線路の線路方向に対して垂直方向に延びる直線状のアンテナ素子が形成する第２のアンテナ線路と、を有し、第２のアンテナ線路が第１のアンテナ線路と交差して配置される形状を有する。なお、親モジュール１０１のアンテナ部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄと、子モジュール１１１のアンテナ部１０ｅ，１０ｆとは、面対称で同じ形状を有する。これにより、例えば、子モジュール１１１を親モジュール１０１の配置部１０２ａに配置して親モジュール１０１のアンテナ部１０ａと子モジュール１１１のアンテナ部１０ｅとを対向させたとき、互いのアンテナ素子の位置は重なる。親モジュール１０１と、子モジュール１１１，１１２とは、対向するアンテナ部１０を介して電磁波をやり取りすることで通信を行う。
【００１９】
図１の例では、子モジュール１１１と親モジュール１０１とは、それぞれ１組のアンテナ部１０ｅ，１０ｆと、アンテナ部１０ａ，１０ｂとを有する。これは、親モジュール１０１と子モジュール１１１とが双方向の通信を行うために設けられている。例えば、親モジュール１０１がアンテナ部１０ａを送信用、アンテナ部１０ｂを受信用に用いるとき、子モジュール１１１はアンテナ部１０ｅを受信用、アンテナ部１０ｆを送信用に用いる。なお、各電子機器が搭載するアンテナ部の個数は、電子機器間で実行する処理に応じて適宜決定される。以下では、アンテナ部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆを特に限定する必要がないときは、アンテナ部１０と表記して説明する。
【００２０】
次に、アンテナ部１０について説明する。図２は、アンテナ部の構成例を示した上面図である。図２は、例えば、親モジュール１０１のアンテナ部１０を図１における上方から見た図である。以下、アンテナ部の構成例を示す上面図の説明では、便宜的に図の水平方向をｘ方向、垂直方向をｙ方向とする。
【００２１】
アンテナ部１０は、多層配線基板の表層の配線基板２０上に形成され、第１の給電点であるポート１（１１）、第２の給電点であるポート２（１２）、第１のアンテナ線路を形成するアンテナ素子１３ａ、第２のアンテナ線路を形成するアンテナ素子１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ及びグランド（以下、ＧＮＤとする）ガードリング１５を有する。
【００２２】
ポート１（１１）及びポート２（１２）は、差動信号を入力する一対のポートであり、一方が＋側（ポジティブ）、他方が−側（ネガティブ）として結線する。ＧＮＤガードリング１５は、後述するビア（ＶＩＡ）を通して裏面または内装のＧＮＤ層と接続される。なお、ＧＮＤガードリング１５を有さない構成とすることもできる。
【００２３】
第１のアンテナ線路は、直線状のアンテナ素子１３ａが、ポート１（１１）とポート２（１２）を繋ぐ。第２のアンテナ線路は、第１のアンテナ線路に対して垂直方向に延びる直線状のアンテナ素子１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅが形成し、第１のアンテナ線路上に所定の間隔で周期的に配置される。図２の例では、第２のアンテナ線路を形成するアンテナ素子１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅは、図２のｙ方向の中心点で、第１のアンテナ線路を形成するアンテナ素子１３ａと電気的に接続する。以下、便宜的に、ポート１（１１）とポート２（１２）を繋ぐ直線状の第１のアンテナ線路をアンテナ本線、アンテナ本線に対し垂直方向に枝状に延びる第２のアンテナ線路をアンテナ枝と表記し、図２に示したアンテナ本線とアンテナ枝とを有するアンテナ線路の形状を枝分かれ形状とする。また、アンテナのｘ方向の長さになるアンテナ本線の線路長をＬ１、ｙ方向の長さになるアンテナ枝の線路長をＬ２とする。アンテナ枝の線路長及びアンテナ枝をどの程度の間隔でアンテナ本線に配置するかは、所望の伝送性能に応じて適宜決定する。
【００２４】
このように、アンテナ部１０は、差動信号を入出力するポート１（１１）とポート２（１２）を繋ぐ直線状のアンテナ線路（アンテナ本線）に対して、垂直方向に棒状のアンテナ線路（アンテナ枝）が配置されている。この垂直方向の棒状のアンテナ枝の配置間隔が、アンテナ部１０を、周期性を有するアンテナと同様に機能させ、アンテナ枝が配置されていない状態よりも伝送特性を向上させることができる。この結果、同じ伝送性能を得ようとしたとき、図１２に示した従来の直線状のアンテナの線路長Ｌ１９よりも、ｘ方向のアンテナ本線の線路長Ｌ１を短くすることができる。なお、前述のように、対向する電子機器のアンテナ部は、面対称（鏡映対称）の形状になる。例えば、図２に示した枝分かれ形状のアンテナ線路を有するアンテナ部１０が親モジュールのアンテナ部１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの形状であるとき、対向する子モジュール１１１のアンテナ部１０ｅ，１０ｆを、子モジュール１１１が配置部１０２ａに配置されたときに親モジュール１０１方向から見たとき、そのアンテナ線路の形状は、図２の枝分かれ形状と面対称の形状になる。
【００２５】
図３は、アンテナ部が形成される多層配線基板の積層例を示す断面図である。図３に示した配線基板２０は、１層の誘電体層２０２の上下を金属層２０１，２０３で挟んだ二層構造を有する多層配線基板である。
【００２６】
電子機器に組み込んだとき、表面側になる最上層の表層金属層（導電体層）２０１は、アンテナ部１０が形成されるアンテナ配線層である。以下、アンテナ配線層２０１とする。アンテナ配線層２０１の下層には、誘電体層２０２が設けられている。誘電体層２０２は、例えば、ＦＲ４（ガラスエポキシ基板）等で構成される。その下層の裏面となる裏面金属層２０３は、ＧＮＤ層になる。以下、ＧＮＤ層２０３とする。ビア２０４は、層間の配線を接続する。
【００２７】
図３では、２層の構成例を示したが、層構成はこれに限定されない。例えば、アンテナ配線層を２層以上有する多層構造としてもよい。また、基板は、多層リジットプリント配線基板、多層フレキシブルプリント配線基板、または多層セラミック配線基板等、通常の電子機器において用いられる多層基板の材料が用いられる。
【００２８】
図４は、アンテナ線路間の信号伝達を示した図である。（ａ）は、ポート１からの信号入力時（ｔ０）の状態を示している。（ｂ）は、ｔ１経過後の状態を示している。図４は、図１に示した子モジュール１１１を親モジュール１０１の配置部１０２ａに配置したときの状態を親モジュール１０１の側面方向から見たときの図である。図４の例は、下側が、親モジュール１０１のアンテナ部１０ａのポート１（１１ａ）、ポート２（１２ａ）、アンテナ素子１３ａであるとする。上側は、対向する子モジュール１１１のアンテナ部１０ｅのポート１をポート３（１１ｅ）、ポート２をポート４（１２ｅ）、アンテナ素子１３ｅとしている。子モジュールのポート１，２を図４においてポート３，４としているのは、親モジュールのポートと区別するためである。親モジュール１０１のアンテナ部１０ａと、子モジュール１１１のアンテナ部１０ｅとは、距離ｄを介して対向する。距離ｄは、前述のように、非接触通信が可能な数ｍｍ程度の近接距離である。ここでは、ポート１（１１ａ）、ポート２（１２ａ）を送信側、ポート３（１１ｅ）、ポート４（１２ｅ）を受信側として説明する。送信側のポート１（１１ａ）、ポート２（１２ａ）から差動信号が入力すると、アンテナ線路（アンテナ素子１３ａ）に流れる信号によって電界と磁界が放射され、近傍にあるポート３（１１ｅ）とポート４（１２ｅ）を接続するアンテナ線路（アンテナ素子１３ｅ）上を伝わる信号を誘起する。
【００２９】
（ａ）ポート１からの信号入力時（ｔ０）は、親モジュール１０１のアンテナ部１０ａのポート１（１１ａ）から差動信号を入力したときを時刻ｔ０とし、時刻ｔ０における状態を示している。なお、実際の通信処理では、ポート２（１２ａ）からも対となる差動信号が入力するが、説明を簡単にするため、図４では省略している。
【００３０】
（ｂ）ｔ１経過後は、ｔ０からｔ１が経過したときに状態を示しており、親モジュール１０１のアンテナ部１０ａのポート１（１１ａ）から入力した差動信号が、各ポートに伝達したときの状態を示している。ここでは、子モジュール１１１のアンテナ部１０ｅのポート３（１１ｅ）で受信する信号について説明する。親モジュール１０１のポート１（１１ａ）から入力された信号は、親モジュール１０１のポート２（１２ａ）へも伝達される。この信号は、終端されずに再度ポート２（１２ａ）からポート１（１１ａ）へ向かって反射する。子モジュール１１１のポート３（１１ｅ）では、ポート２（１２ａ）からの反射波と、本来のポート１（１１ａ）から来た信号が重畳して観測される。さらに、ポート１（１１ａ）から入力した信号は、子モジュール１１１のポート４（１２ｅ）にも伝達し、ポート４（１２ｅ）で終端されず、反射波となって、ポート３（１１ｅ）へ入力していた。ポート２（１２ａ）及びポート４（１２ｅ）からの反射波は、ノイズに相当する。このように、ポート３（１１ｅ）では、本来のポート１（１１ａ）から来た信号に、ポート２（１２ａ）及びポート４（１２ｅ）からの反射波（ノイズ）が重畳された信号になる。
【００３１】
次に、図２に示した実施の形態のアンテナ部１０を有するアンテナ装置を透過特性によって評価する。ここでは、透過特性は、図４のポート１及びポート２から差動信号を入力したとき、ポート３及びポート４でどの程度受信できたかを示す指標である。例えば、ポート３，４で検出された受信信号の大きさを、ポート１，２から送信した送信信号の大きさで割って算出する。ここでは、所望の伝送性能を、「通信周波数が７．０ＧＨｚを中心とする所定の範囲の帯域において、−７．０ｄＢ以上の透過量を得る」とした場合について説明する。
【００３２】
図５は、実施の形態のアンテナ装置と従来のアンテナ装置の透過特性を示した図である。（ａ）は、実施の形態のアンテナ装置の透過特性、（ｂ）は、従来のアンテナ装置の透過特性を示している。また、図５の横軸は通信周波数（単位はＧＨｚ）、縦軸は透過量（単位はｄＢ）を示している。
【００３３】
（ａ）実施の形態のアンテナ装置の透過特性は、アンテナ装置が図２に示したアンテナ部１０のように、アンテナ線路が枝分かれ形状を有するときの透過特性である。なお、図５（ａ）の透過特性は、アンテナ部１０のアンテナ線路の大きさが、Ｌ１＝５．０ｍｍ、Ｌ２＝５．０ｍｍのときのものである。図５（ａ）を参照すると、図２のアンテナ部１０は、７．０ＧＨｚにおいて−６．７ｄＢの透過特性値が得られる。
【００３４】
（ｂ）従来のアンテナ装置の透過特性は、アンテナ装置が図１２に示したアンテナ部９４のように、アンテナ線路が直線状の形状を有するときの透過特性である。なお、図５（ｂ）の透過特性は、アンテナ部９４のアンテナ線路の大きさが、Ｌ１９＝５０．０ｍｍのときのものである。図５（ｂ）を参照すると、図１２のアンテナ部９４は、７．０ＧＨｚにおいて−５．９ｄＢの透過特性値が得られる。
【００３５】
このように、図２のアンテナ部１０に示した枝分かれ形状のアンテナ線路によれば、所望の帯域において、従来の直線状のアンテナ線路と比較して約１／１０の長さの線路長で同等の性能が得られることがわかる。これにより、所望の性能を得るアンテナ部の大きさを、従来よりも小さくすることが可能となる。また、アンテナ部１０のアンテナ本線の線路長方向（図２におけるｘ方向）を短くすることができるので、例えば、親モジュール１０１のように、複数のアンテナ部を搭載する電子機器におけるアンテナ部の配置を容易にすることができる。これにより、従来の直線形状のアンテナをｘ方向に並べて配置する場合に比べて、多くのアンテナ部を配置することが可能となり、給電のための配線の複雑化も解消される。
【００３６】
以下、実施の形態のアンテナ部について詳細に説明し、伝送性能が改善した理由を説明する。
図６は、図２に示したアンテナの一単位のアンテナエレメントを示した図である。図２のアンテナ線路は、図２のｙ方向に延びるアンテナ素子のひとつと、ｙ方向に延びるアンテナ素子を繋ぐｘ方向のアンテナ素子とを１単位として構成されている。図６に示した１単位のアンテナエレメント１３０は、アンテナ部１０のアンテナ線路の枝部を形成するアンテナ線路（枝）１３２と、アンテナ本線を形成するアンテナ線路（本線）１３１とを有する。アンテナ線路(枝)１３２は、図２のアンテナ枝を形成するアンテナ素子１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅのいずれかに相当する。アンテナ線路（本線）１３１は、図２の第１のアンテナ本線を形成する１３ａの一部であり、第２のアンテナ線路間を繋ぐ部分を切り出したものである。例えば、アンテナ線路（枝）１３２が、図２のアンテナ素子１３ｃのとき、アンテナ線路（本線）１３１は、図２のアンテナ本線を形成するアンテナ素子１３ａの、アンテナ枝を形成するアンテナ素子１３ｃからアンテナ素子１３ｄまでの区間のアンテナ素子である。図７は、図６に示したアンテナエレメントの等価回路である。線路長Ｌ２、幅Ｗのアンテナ線路（枝）１３２によって、伝送方向に対して並列にコイル（Ｌ）成分が生成される。また、線路長Ｌ３、幅Ｓ１のアンテナ線路（本線）１３１によって、次のアンテナエレメントと接続される点において、コンデンサ（Ｃ）成分が直列に生成される。このようなアンテナエレメントが複数配置されることによって、図２に示したアンテナ部１０のアンテナ線路が構成される。図２のアンテナ部１０のアンテナ線路では、このアンテナエレメントが４本接続されている。なお、例えば、左から順に配置したとき、配置順の最後のアンテナエレメントは、アンテナ線路（本線）１３１部分を有さない。このように、アンテナ部１０のアンテナ線路を構成することにより、アンテナ線路（枝）１３１の配置間隔は周期性を有する。
【００３７】
ところで、周期性を利用した一般的なアンテナの例として八木・宇多アンテナが知られている。八木・宇多アンテナは、送信機または受信機に接続する輻射管の両側に、導波管と反射管が配置されている。そして、輻射管から出た電波が、導波管と反射管から戻ってくることで放射の効率を向上させている。また、その管の配置間隔は、波長の１／４程度である。例えば、誘電体層２０２における７．０ＧＨｚの１／４波長の大きさは、約４．９ｍｍになる。したがって、八木・宇多アンテナと同等のアンテナを形成した場合、必要な大きさは、少なくとも４．９ｍｍの倍になる。なお、ここでは、八木・宇多アンテナを例としたが、一般的な周期性のアンテナは、電波の腹と節が重なるような波長の周期でアンテナ素子を配置するので、その大きさを小さくすることができなかった。
【００３８】
しかし、図２に示したアンテナ部１０では、図６に示したアンテナエレメントを複数配置し、かつ、通信相手の電子機器のアンテナ部１０のアンテナ線路を面対称の形状とし、近接して対向させることにより、通信効率を向上させている。例えば、図５に示した例では、約５ｍｍの幅にアンテナエレメントを４本接続している。このときの配置間隔Ｗ＋Ｓ１は、約１．７ｍｍとなる。７．０ＧＨｚ周波数では、１／４波長は約４．９ｍｍとなることから、１／１２波長の間隔でアンテナエレメントを配置できていることになる。したがって、アンテナ部１０を小型化することが可能となる。
【００３９】
なお、図６に示したアンテナエレメントのｙ方向のアンテナ線路長Ｌ２、ｙ方向のアンテナ線路の幅Ｗ、次単位との距離を決めるｘ方向のアンテナ線路長Ｓ１と、ｘ方向のアンテナ線路長の幅Ｌ３、及びアンテナエレメントをいくつ接続するかは、最急降下法等の最適化アルゴリズムを用いて決定する。例えば、達成したい伝送量と周波数を設定し、ある適当な初期値から始めてその値を更新しながらシミュレーションを繰り返し、最適な値を求める。
【００４０】
一例として、達成したい通信周波数を７．０ＧＨｚ、アンテナ素子の幅ＷとＬ３を固定とし、図２に示したように接続するアンテナエレメントを４本とした枝分かれ形状における最適値を求める場合について説明する。ここでは説明を簡単にするため、ｘ方向のアンテナ線路長Ｌ１と、ｙ方向のアンテナ線路長Ｌ２とを変数とし、最適値を求めるとする。アンテナエレメントは４本に固定、Ｗも固定であるので、ｘ方向のアンテナ線路長Ｌ１は、Ｓ１によって決まる。まず、ｘ方向のアンテナ線路長Ｌ１またはｙ方向のアンテナ線路長Ｌ２に適当な初期値を設定する。例えば、アンテナ部１０の大きさとして許容できる最大値等を設定する。そして、もう一方の線路長の最適値を求める。例えば、ｘ方向のアンテナ線路長Ｌ１に初期値を設定し、ｙ方向のアンテナ線路長Ｌ２を変化させてシミュレーションを行い、アンテナ線路長Ｌ２の仮の最適値を求める。そして、ｙ方向のアンテナ線路長Ｌ２の仮の最適値に基づいて、ｘ方向のアンテナ線路長Ｌ１がさらに小さくできるかどうか判定し、小さくできるときは、アンテナ線路長Ｌ１の値を小さくする。小さくしたアンテナ線路長Ｌ１に基づいて、アンテナ線路長Ｌ２を変化させてシミュレーションを行い、アンテナ線路長Ｌ２の最適値を求める。このような手順を繰り返し、アンテナ線路長Ｌ１，Ｌ２の最適値を得ることができる。
【００４１】
図８は、水平方向のアンテナ線路長を変化させたときの透過特性を示した図である。図８の実線は、図２に示したアンテナ部１０について、ｙ方向のアンテナ線路長Ｌ２を固定とし、ｘ方向のアンテナ線路長Ｌ１を変化させた場合の透過特性を示した図である。図８の例では、ｙ方向のアンテナ線路長Ｌ２を５．０ｍｍに固定している。また、通信周波数は、７．０ＧＨｚとしている。図８の鎖線は、比較のため、図１２に示した従来のアンテナ部９４のｘ方向のアンテナ線路長Ｌ１を変化させた場合の透過特性を示した図である。
【００４２】
図８を参照すると、図２に示した枝分かれ形状のアンテナ線路は、従来の直線形状のアンテナ線路の場合と比較し、ｘ方向のアンテナ線路長が短いところで高い透過特性を得ることがわかる。例えば、−１０ｄＢの性能を得ようとしたとき、実施の形態の枝分かれ形状であれば、ｘ方向のアンテナ線路長が６．０ｍｍ以下で所望の性能を得ることができる。これに対し、アンテナ線路が直線形状であるときは、１４．０ｍｍを超えても所望の性能を得ることができない。
【００４３】
図９は、アンテナ線路の全線路長を変化させたときの透過特性を示した図である。図９の実線は、図２に示したアンテナ部１０について、ｙ方向のアンテナ線路長Ｌ２及びｘ方向のアンテナ線路長Ｌ１をすべて合算した総アンテナ線路長を変化させた場合の透過特性を示した図である。また、図９の鎖線は、図１２に示した従来のアンテナ部９４のアンテナ線路長Ｌ１を変化させた場合の透過特性を示した図である。
【００４４】
図９を参照すると、図２に示した枝分かれ形状のアンテナ線路は、従来の直線形状のアンテナ線路の場合と比較し、総アンテナ線路長が短いところで高い透過特性を得ることがわかる。例えば、−１０．０ｄＢの性能を得ようとしたとき、実施の形態の枝分かれ形状であれば、総アンテナ線路長が２６．０ｍｍ以下で所望の性能を得ることができる。これに対し、アンテナ線路が直線形状であるときは、２６．０ｍｍを超えないと所望の性能を得ることができない。このように、総アンテナ線路長でみても、アンテナ線路長を短くすることができる。
【００４５】
なお、上記の説明では、接続するアンテナエレメントの数や、アンテナ線路の幅Ｗ，Ｌ３を固定として最適値を求める場合について説明したが、これらもパラメータとして、適宜最適値を求めるとしてもよい。
【００４６】
ところで、図２に示したアンテナ線路は、一例であり、別の配置パターンを持つことができる。図１０は、他の実施の形態のアンテナの構成例を示した図である。図２と同じものには同じ番号を付す。
【００４７】
図１０のアンテナ部１０−１は、アンテナ素子１３が形成するアンテナ本線及びアンテナ枝の配置は、図２と同様である。このアンテナ部１０−１は、図６に示したアンテナエレメントのｙ方向の両端にグランド（ＧＮＤ）へのビア１６が追加された構成となっている。図１０の各黒丸が、それぞれグランド（ＧＮＤ）へのビア１６に対応する。このような構成をとることにより、図７に示した等価回路におけるコイル成分（Ｌ）が接地された構成となる。
【００４８】
次に、このようなアンテナ装置を搭載した電子機器システムの一例として、携帯型のコンテンツストレージと、このコンテンツストレージへのデータ書き込みや読み出し処理を行う装置を有する電子機器システムについて説明する。
【００４９】
図１１は、電子機器システムの構成例を示した図である。電子機器システムは、コンテンツストレージである子モジュール２２０と、子モジュール２２０のストレージへのデータ記録処理と、データ読み出し処理を行う親モジュール２１０と、を有する。
【００５０】
図１１に示した子モジュール２２０は、コンテンツデータを記憶するストレージ２２１ａ，２２１ｂ、無線通信を制御する無線通信ＬＳＩ（Large Scale Integration）２２２及びアンテナ部２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃ，２２３ｄを有する。無線通信ＬＳＩ２２２は、アンテナ部２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃ，２２３ｄを経由して、親モジュール２１０との間でデータを送受信する。ストレージ２２１ａ，２２１ｂは、ＲＡＩＤ（Redundant Arrays of Inexpensive Disks）を構成するストレージであり、それぞれ対応する１組のアンテナを介してデータの書き込みと読み出しができる。図１１の例では、ストレージ２２１ａは、アンテナ部２２３ａ，２２３ｂを介してデータの送受信を行う。ストレージ２２１ｂは、アンテナ部２２３ｃ、２２３ｄを介してデータの送受信を行う。１組のアンテナのうち一方は、データの送信用、他方はデータの受信用に用いる。アンテナ部２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃ，２２３ｄは、アンテナ線路が、図２のアンテナ部１０または図１０のアンテナ部１０−１に示したいずれかの枝分かれ形状を有する。なお、子モジュール２２０は、親モジュール２１０から切り離して携帯することができる。
【００５１】
親モジュール２１０は、ＲＡＩＤコントローラＬＳＩ２１１、無線通信ＬＳＩ２１２、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１４、ＲＡＭ（Random Access Memory）２１５、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）２１６、グラフィック処理装置２１７、入力インタフェース２１８がバス２１９を介して接続されている。ＣＰＵ２１４は、バス２１９を介して装置内の他の部分と信号を交換し、装置全体を制御する。ＲＡＭ２１５は、親モジュール２１０の主記憶装置として使用され、ＣＰＵ２１４による処理に必要な各種データが格納される。ＨＤＤ２１６は、親モジュール２１０の二次記憶装置として使用され、ＣＰＵ２１４が実行するプログラムや各種データが格納される。グラフィック処理装置２１７は、モニタ等に接続し、ＣＰＵ２１４からの命令に従って、モニタ等に画像を表示させる。入力インタフェース２１８は、キーボード等に接続し、キーボード等から送られてくる信号をＣＰＵ２１４に送信する。ＲＡＩＤコントローラＬＳＩ２１１は、ＣＰＵ２１４からの命令に従って、どのストレージにコンテンツを記憶させるかを調整し、無線ＬＳＩ２１２を経由して子モジュール２２０へ書き込み命令とデータを送信する。また、ストレージに記憶されるデータの読み出し命令を送信し、応答としてデータを受信する。無線通信ＬＳＩ２１２は、アンテナ２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ，２１３ｄを経由して、子モジュール２２０との間でデータを送受信する。アンテナ２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ，２１３ｄは、それぞれ子モジュール２２０のアンテナ２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃ，２２３ｄと対向し、無線通信を行う。アンテナ２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ，２１３ｄのアンテナ形状は、子モジュール２２０のアンテナ２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃ，２２３ｄと面対称に形成されている。
【００５２】
このような電子機器システムでは、伝送経路を無線通信としたことにより、子モジュール２２０の着脱が容易になる。また、例えば、コネクタを介して接続する場合には、コネクタの挿抜回数に制限があり、子モジュール２２０を自由に携帯することが難しかった。しかしながら、この電子機器システムによれば、このような挿抜回数の制限はなく、子モジュール２２０の携帯が自由に行えるようになる。さらに、図１１の構成では、子モジュール２２０では、ストレージごとに受信用のアンテナ部と、送信用のアンテナ部とが設けられる。例えば、ストレージが２個あれば、４つのアンテナ部が必要となる。ストレージが４個であれば、必要なるアンテナ部は８になる。しかし、子モジュール２２０は、携帯型であることから大きさは制限され、アンテナ部を配置する面積も限定される。このため、アンテナ線路を図２または図１０に示したような枝分かれ形状としたアンテナ部２２３ａ，２２３ｂ，２２３ｃ，２２３ｄであれば、アンテナ本線の線路長を小さくすることができるので、制限された面積への配置が容易になる。親モジュール２１０についても、このような子モジュール２２０を複数台配置するように構成した場合、アンテナ部に要する領域を筐体に確保することが問題となる。しかし、上記と同様の理由から、アンテナ部２１３ａ，２１３ｂ，２１３ｃ，２１３ｄのアンテナ本線の線路長を小さくすることができるので、複数台の子モジュール２２０の配置も可能となる。
【符号の説明】
【００５３】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１０ｆ・・・アンテナ部、  １１・・・給電点（ポート１）、  １２・・・給電点（ポート２）、  １３・・・アンテナ素子、  １４・・・アンテナ範囲、  １５・・・ＧＮＤガードリング、  ２０・・・配線基板、  １００・・・電子機器システム、  １０１・・・親モジュール、  １０２ａ，１０２ｂ・・・配置部、  １１１，１１２・・・子モジュール
【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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