(57)【要約】      （修正有）【課題】２つ以上のアンテナ間において、相互結合を低減するための構成要素を新たに設けることなく、前記アンテナが使用する周波数帯で相互結合を低減することができ、高いアイソレーションと、低い相関係数が得られるアンテナ装置およびこれを搭載した携帯無線端末を提供する。【解決手段】グラウンド導体と、開放端部を有する切欠きと、切欠きの開放端部に接してグラウンド導体に形成された第１の給電点と、切欠きの開放端部を跨ぐように接続されている第１の導体とにより構成される開口部からなる第１のアンテナと、切欠きに接してグラウンド導体に形成された第２の給電点と、一端が第２の給電点に接続され他端が開放端となる第２の導体とからなる第２のアンテナとを有し、第２の給電点は、グラウンド導体における第１の給電点に起因する電界強度が弱い領域に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラウンド導体と、
前記グラウンド導体の所定の一辺に設けられた開放端部を有する切欠きと、前記切欠きの開放端部に接して前記グラウンド導体の所定の位置に形成された第１の給電点と、一端が前記第１の給電点に接続されて他端が前記切欠きの開放端部を跨ぐように前記第１の給電点に対向する前記グラウンド導体に接続されている第１の導体とにより構成される開口部からなる第１のアンテナと、
前記切欠きに接して前記グラウンド導体に形成された第２の給電点と、一端が前記第２の給電点に接続され他端が開放端となる第２の導体とからなる第２のアンテナとを有し、
前記第２の給電点は、前記グラウンド導体における前記第１の給電点に起因する電界強度が弱い領域に形成された
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の導体と前記第２の導体とは交差することなく配置されたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第２の導体は前記グラウンド導体の前記切欠きの開放端部に接した部分を迂回するように配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記切欠きは前記グラウンド導体の所定の一辺の略中央に設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記グラウンド導体における前記切欠きが設けられた所定の一辺は、前記切欠きの開放端部により２つに分断された第１の辺、および第２の辺と、を有し、
前記第１及び第２の給電点から給電される信号の波長をλとしたとき、
前記第１の辺および前記第２の辺の長さはそれぞれλ／４以上を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第２の導体は１つ以上の分岐を持つことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記１から６のいずれかに記載のアンテナ装置を搭載したことを特徴とする携帯無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置およびこれを搭載した携帯無線端末に関する。
【０００２】
近年、携帯電話などの携帯無線端末は、ますます多機能化、高性能化が進んでいる。セルラー通信においては、高速かつ大容量の無線通信システムを実現する技術として、空間多重伝送（ＭＩＭＯ：Ｍｕｌｔｉ−Ｉｎｐｕｔ  Ｍｕｌｔｉ−Ｏｕｔｐｕｔ）の搭載が開始されつつある。ＭＩＭＯシステムは送信受信とも複数のアンテナを有しており、送信側のそれぞれのアンテナより同時に同一周波数で異なるデータを送信し、それらを複数のアンテナで受信し合成することで擬似的に広帯域化を実現している。これにより、転送速度を向上させ、かつ大容量通信が可能となる。
【０００３】
ＭＩＭＯシステムでは同一周波数で動作する２つ以上のアンテナを使用することになるが、携帯電話のような比較的小さな携帯無線端末の基板上に同一周波数帯で動作するアンテナを複数構成する場合、アンテナ間で相互結合が非常に生じやすいという問題がある。アンテナ間の相互結合が大きいと、アンテナ同士が干渉してしまい、具体的にはアンテナ間のアイソレーション特性の劣化、放射パターンの相関が強くなる、といったことが生じる。これらはＭＩＭＯシステムの性能を劣化させ、十分な通信速度を得られない原因となる。
【０００４】
この問題に対する一般的な解決策として、基板上のアンテナ同士を十分離間させる方法が知られている。しかし、携帯電話のような携帯無線端末の内部は部品が高密度に実装されており、十分離間させて配置することがスペースの都合上困難である場合や、離間させることでアンテナの占有面積が大きくなってしまい端末の大型化を招き、デザイン性、携帯性を損ねてしまうという問題がある。
【０００５】
そのため、アンテナ同士を近接して配置した場合に、いかにアンテナ間の相互結合を低減するかが従来から課題となっており、これまでに様々な手法が提案されている。たとえば特許文献１で記載されているように、基板上に設けられた複数のアンテナ素子に対し、基板のアンテナ素子間の部位を部分的に切り欠いて設けられたメインスリットと、前記メインスリットの縁部から起立して設けられた電磁結合抑制導体板とを用いることで、アンテナ間の相互結合を回避する方法が知られている。
【０００６】
また、アンテナ素子間の相互結合の問題に対する別の手段として特許文献２に記載されているように、基板上に設けられた２つのアンテナ素子をそれぞれ接続回路で電気的に接続し、相互結合インピーダンスをキャンセルすることで結合を回避する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−２４４３２６号公報
【特許文献２】特許第４９９８５７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら特許文献１、特許文献２に記載されているアンテナ装置では以下のような問題がある。
【０００９】
特許文献１の方法ではアンテナとして動作するために必要な構成要素とは別に、基板上にスリットや電磁結合抑制導体板などの、相互結合を回避する目的のための新たな構成要素を要するため、結果として装置の複雑化や大型化を招いてしまう恐れがある。
【００１０】
特許文献２の方法では、アンテナ間の相互結合インピーダンスをキャンセルするための接続回路を設けることで、シングルバンドにおけるアイソレーションを確保できるが、近年の携帯無線端末の多機能化に伴い要求されるマルチバンド化に対して、複数の周波数帯で信号の相互干渉を抑制し、高いアイソレーションを確保する手段については特に開示されていない。
【００１１】
本発明は、上記の状況に鑑みて成されたものであり、同一周波数で動作する２つ以上のアンテナ間において、信号の相互干渉を回避するための新たな構成要素を設けることなく、マルチバンドに適応したＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）またはＳＨＦ（Ｓｕｐｅｒ  Ｈｉｇｈ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）の広帯域に渡る複数の周波数帯で給電点間の信号の相互干渉を低減することができ、高いアイソレーション特性と、それぞれの給電点から給電した際の各放射パターンの方向毎における放射強度の相関係数が小さいアンテナ装置およびこれを搭載した携帯無線端末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】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係るアンテナ装置は、グラウンド導体と、グラウンド導体の所定の一辺に設けられた開放端部を有する切欠きと、切欠きの開放端部に接してグラウンド導体の所定の位置に形成された第１の給電点と、一端が第１の給電点に接続されて他端が切欠きの開放端部を跨ぐように第１の給電点に対向するグラウンド導体に接続されている第１の導体とにより構成される開口部からなる第１のアンテナと、切欠きに接してグラウンド導体に形成された第２の給電点と、一端が第２の給電点に接続され他端が開放端となる第２の導体とからなる第２のアンテナとを有し、第２の給電点は、グラウンド導体における第１の給電点に起因する電界強度が弱い領域に形成されたことを第１の特徴とする。
【００１３】
なお、ここで言う電界強度の弱い領域とは、第１の給電点から給電した際にグラウンド導体表面に分布する電界強度が比較的弱くなるグラウンド導体上の領域を指している。また、所定の一辺とは、例えば略矩形のグラウンド導体の周囲４辺のうちの１辺であり、他のグラウンド導体の形状の一辺についても同様な効果を得られる。
【００１４】
また、ここで言う切欠きとはグラウンド導体の一部分が切除された領域を示し、開口部とはグラウンド導体の切欠きに接する部分と第１の導体と第１の給電点とにより形成されたループ状の導体部分の内径により表現される領域を示している。
【００１５】
上記特徴の本発明によれば、第１の給電点より給電した場合には、開口部近傍のグラウンド導体には開口部の縁端に沿ったループ状の電流が発生し、この電流によりグラウンド導体全体が励振される。一方、第２の給電点から給電した場合には、第２の給電点を中心として第２の導体へ流出／流入する放射状の電流がグラウンド導体上に発生し、第２の導体及びグラウンド導体が励振される。
【００１６】
このように、２つの給電点からそれぞれ給電した場合のグラウンド導体上の電流分布は非常に異なることにより、それぞれの給電点から給電した際の各放射パターンの方向毎における放射強度の相関係数が小さくなる。
【００１７】
さらに、第２の給電点を第１の給電点に起因する電界強度が弱い領域に設けることでグラウンド導体を経由した信号の相互干渉が非常に小さくなり、高いアイソレーション特性が得られる。
【００１８】
さらに、本発明に係るアンテナ装置は、第１の導体と第２の導体とは交差することなく配置されたことを第２の特徴とする。
【００１９】
上記特徴のアンテナ装置によれば、第１の導体と第２の導体の位置関係を適切に設けることで第１および第２の導体間の電界結合による信号の相互干渉が非常に小さくなり、より一層高いアイソレーション特性が得られる。
【００２０】
さらに、本発明に係るアンテナ装置は、第２の導体はグラウンド導体の切欠きの開放端部に接した部分を迂回するように配置されたことを第３の特徴とする。
【００２１】
上記特徴のアンテナ装置によれば、第２の導体とグラウンド導体との電磁界結合による信号の相互干渉を抑制する効果があり、更に高いアイソレーション特性が得られる。
【００２２】
さらに、本発明に係るアンテナ装置は、切欠きはグラウンド導体の所定の一辺の略中央に設けられたことを第４の特徴とする。
【００２３】
上記特徴のアンテナ装置によれば、切欠きをグラウンド導体の所定の一辺の端部近傍に設けた場合と比較して、第１及び第２の給電点から信号を入力した際のグラウンド導体に流れる電流の分布状態の差異がより明確になるため、それぞれの給電点から給電した際の各放射パターンの方向毎における放射強度の相関係数がより一層低減される。
【００２４】
さらに、本発明に係るアンテナ装置は、グラウンド導体における切欠きが設けられた所定の一辺は、切欠きの開放端部により２つに分断された第１の辺、および第２の辺を有し、第１及び第２の給電点から給電される信号の波長をλとしたとき、第１の辺および第２の辺の長さはそれぞれλ／４以上を有することを第５の特徴とする。
【００２５】
上記特徴のアンテナ装置によれば、第１のアンテナについて、開口部を比較的小型に設計した場合であっても、高い放射効率特性が得やすくなり、小型化または高効率化が容易となる。同様に、第２のアンテナについても、第２の導体を比較的小型に構成した場合であっても、高い放射効率特性が得られやすくなり、小型化または高効率化が容易となる。
【００２６】
さらに、本発明に係るアンテナ装置は、第２の導体は１つ以上の分岐を持つことを第６の特徴とする。
【００２７】
上記特徴のアンテナ装置によれば、複数の周波数帯でアンテナを動作させることが容易となり、マルチバンド化が容易に設定できる。
【００２８】
なお、本発明における給電点間の信号の相互干渉を回避する効果は、基本的にどの周波数に対しても効果を有するため、様々な周波数帯で動作するマルチバンドアンテナを構成した場合であっても、第１及び第２の給電点は信号が相互干渉することなく全ての周波数帯で高いアイソレーション特性と、それぞれの給電点から給電した際の各放射パターンの方向毎における放射強度の相関係数の低減が実現できる。
【００２９】
さらに、本発明に係る携帯無線端末は、本発明のアンテナ装置を搭載したことを第７の特徴とする。
【００３０】
上記特徴の携帯無線端末によれば、携帯無線端末のアンテナ特性を向上させることができ、小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば同一周波数で動作する２つ以上のアンテナ間において、信号の相互干渉を低減するための構成要素を新たに設けることなく、マルチバンドに適応したＵＨＦまたはＳＨＦの広帯域に渡る複数の周波数帯で給電点間の信号の相互干渉を低減することができ、高いアイソレーション特性と、それぞれの給電点から給電した際の各放射パターンの方向毎における放射強度の相関係数の小さいアンテナ装置およびこれを搭載した携帯無線端末を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図２】実施形態１に係るアンテナ装置の給電部分詳細を示す斜視図の拡大図である。
【図３】実施形態１に係るアンテナ装置を示す上面図である。
【図４】実施形態１に係るアンテナ装置の給電部分詳細を示す上面図である。
【図５】実施形態２に係るアンテナ装置の給電部分詳細を示す斜視図の拡大図である。
【図６】実施形態３に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図７】実施例１に係るアンテナ装置の電気特性図である。
【図８】実施例１に係るアンテナ装置のグラウンド導体表面の電界分布を示す図である。
【図９】図８における切欠き近傍の詳細を示す拡大図である。
【図１０】実施例１に係る第２の給電点を図９のＤ点に設置した場合のアンテナ装置の電気特性図である。
【図１１】実施例１に係る第２の給電点を図９のＥ点に設置した場合のアンテナ装置の電気特性図である。
【図１２】比較例１に係る第２の給電点を図９のＢ点に設置したアンテナ装置の斜視図である。
【図１３】比較例１に係る第２の給電点を図９のＣ点に設置したアンテナ装置の斜視図である。
【図１４】比較例１に係る第２の給電点を図９のＢ点に設置した場合のアンテナ装置の電気特性図である。
【図１５】比較例１に係る第２の給電点を図９のＣ点に設置した場合のアンテナ装置の電気特性図である。
【図１６】実施例１と比較例１に係る第２の給電点を図９の各Ａ〜Ｅ点に設置した場合のアイソレーション特性を示す図である。
【図１７】図９におけるＡ〜Ｅの各位置における電界強度を示す図である。
【図１８】実施例２に係るアンテナ装置の２．３ＧＨｚから２．６ＧＨｚにおける電気特性図である。
【図１９】実施例２に係るアンテナ装置の４．５ＧＨｚから６．５ＧＨｚにおける電気特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００３４】
また、以下の本発明の説明について、給電点は便宜上第１および第２の導体とグラウンド導体との接続点に信号源が挿入されているように述べているが、実際には基板上に設置された無線回路により生成された信号が、基板上のストリップラインや同軸線路等の、何らかの手段により第１および第２の導体とグラウンド導体との接続点まで伝送されていることを示していることは言うまでもない。
【００３５】
また、以下の本発明の説明において、給電点は全て５０Ωに整合させるべく集中定数素子等を用いて調整を行い整合が確保された状態を想定している。しかし、実際には給電点は５０Ωではなくても整合が取れていれば構わない。
【００３６】
（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係るアンテナ装置の給電部詳細を示す斜視図である。図３は、実施形態１に係るアンテナ装置を示す上面図である。図４は実施形態１に関わるアンテナ装置の給電部詳細を示す上面図である。
【００３７】
図１、２、３、４に示すようにグラウンド導体１０１と、グラウンド導体１０１の所定の一辺に設けられて開放端部４を有する切欠き３と、切欠き３の開放端部４に接してグラウンド導体１０１の所定の位置に形成された第１の給電点１１と、一端が第１の給電点１１に接続されて他端が切欠き３の開放端部４を跨ぐように第１の給電点１１に対向するグラウンド導体１０１に接続されている第１の導体１と、により構成される開口部からなる第１のアンテナと、切欠き３に接してグラウンド導体１０１に形成された第２の給電点１２と、一端が第２の給電点１２に接続され他端が開放端となる第２の導体２と、からなる第２のアンテナと、を有している。
【００３８】
本実施形態においては切欠き３の形状、およびグラウンド導体１０１の形状は略矩形状となっているが、略矩形以外の形状の場合も同等の効果を得られる。
【００３９】
このように構成することで、第１の給電点１１より給電した場合、開口部近傍の導体を中心にループ状の電流が発生し、第１の導体１およびグラウンド導体１０１が励振される。
【００４０】
一方、第２の給電点１２から給電した場合、第２の給電点１２を中心として第２の導体１２へ流出／流入する放射状の電流がグラウンド導体上１０１に発生し、第２の導体２及びグラウンド導体１０１が励振される。
【００４１】
２つの給電点から給電した場合のグラウンド導体１０１の励振時の電流の分布が非常に異なることからそれぞれの給電点から給電した際の指向性が異なり、各放射パターンの方向毎における放射強度の相関係数は小さくなる。
【００４２】
また、本実施形態に係るアンテナ装置は第２の給電点１２は、グラウンド導体１０１における第１の給電点１１に起因する電界強度が弱い領域に形成されている。
【００４３】
図４に示すように第１の給電点１１より給電を行った場合、第１の給電点１１を介した両側の導体（第１の導体１、グラウンド導体１０１）が励振され、それぞれの導体の第１の給電点１１に接する部分には極性が逆向きで強度の等しい電界が生じる（図中の＋Ｅ、−Ｅに相当）。なお、グラウンド導体１０１及び第１の導体１に分布する電界は、第１の給電点１１と接する部分で最大の電界強度＋／−Ｅを有し、図４中の両点線矢印に示した経路を進むに従って、徐々に減衰していくような分布が形成され（具体的な分布は図９を参照）。さらに、第１の給電点１１から所定距離はなれた位置では逆極性の電界が互いに打ち消しあうことにより、一周期に渡り電界強度が非常に小さくなる領域が生じる。
【００４４】
本構成のように、上記の理由にて生じる電界強度が弱い領域に第２の給電点１２を形成することで、第１の給電点１１から給電したことにより、第２の給電点１２の近傍のグラウンド導体１０１に電界が生じ、その電界により第２の給電点１２に起電力が生じ、電力が伝達されてしまうことに起因した信号の相互干渉を抑制する効果がある。
【００４５】
さらに、上述の電界強度が弱い領域は、定在波分布の節とは異なり周波数に依存して発生位置が変わることはないため、この領域に第２の給電点１２を設けた場合、入力する信号の周波数に関わらず給電点間における信号の相互干渉を抑制する効果がある。
【００４６】
なお、上述における電界強度の弱い領域とは、グラウンド導体１０１表面の電界強度が所定の閾値を下回る領域を指し、必ずしも電界強度の変動が最小となる点である必要はない。許容される電界強度は、アンテナ装置が必要とするアイソレーション値や第２の導体１２の形状、給電点に入力する電力等によって変化するためアンテナ装置によって当業者が適宜設定できる。
【００４７】
また、第２の給電点１２より給電した際は、グラウンド導体１０１、及び第１の導体１を経由して第１の給電点１１の両端に信号が伝わるが、この信号は同相となることから、給電点間に生じる信号の相互干渉は第１の給電点１１から給電した際と同様に小さくなる。
【００４８】
なお、第１の給電点１１および第２の給電点１２は切欠き３に接したグラウンド導体１０１に形成されると述べているが、厳密に切欠き３に接している必要はなく、製造上の都合等により、グラウンド導体１０１に励起される電界分布に実質的な差異が無い範囲であれば適宜選択することができる。例えば、グラウンド導体１０１の内側に形成された場合でも同様の効果を得られる。
【００４９】
また、上記の効果は開口部の大きさとは関係なく得られるため、切欠き３および第１の導体１からなる開口部を小型に構成した場合においても同様な効果を得られる。
【００５０】
さらに、本実施形態に係るアンテナ装置は、第１の導体１と第２の導体２とは交差することなく配置されている。
【００５１】
なお、上記の交差とは上面視したときに重なり合う部分がある状態を示している。
【００５２】
第１の給電点１１より給電した場合、第１の導体１、及びその周囲には比較的強い電界分布が生じるため、第１の導体１と、第２の導体２が交差するような場合、電界結合が生じる恐れがあるため好ましくない。
【００５３】
したがって、第１の導体１と第２の導体２とは交差することのないように配置することで、第１の導体１と第２の導体２が電界結合してしまうことに起因する信号の相互干渉を抑制できる効果がある。
【００５４】
さらに、本実施形態に係るアンテナ装置では、第２の導体２はグラウンド導体１０１の切欠きの開放端部４に接した部分を迂回するように配置されている。
【００５５】
なお、上記の迂回とは上面視したときに重なり合う部分がない状態で配置することを示している。
【００５６】
上述のように、第１の給電点１１から給電した場合、第１の導体１及びその周囲には比較的強い電磁界分布が生じる。そのため、第１の導体１が接続されるグラウンド導体１０１の切欠きの開放端部４に接した部分や周辺のエッジ部分にも比較的強い電磁界分布が生じる。これらの部分に第２の導体２を近接して配置してしまうと、グラウンド導体１０１と第２の導体１２とが強く電磁界結合してしまう恐れがある。そのため、第１の導体１に加え、切欠きの開放端部４に接した部分のグラウンド導体１０１も迂回するように第２の導体２を配置することで、第２の導体２とグラウンド導体１０１とが電磁界結合してしまうことに起因する信号の相互干渉を低減する効果がある。
【００５７】
さらに、本実施形態に係るアンテナ装置では、切欠き３はグラウンド導体１０１の所定の一辺の略中央に設けられている。
【００５８】
このように構成することで、前記切欠き３をグラウンド導体１０１の角部近傍に設けた場合と比較して、第１の給電点１１および第２の給電点１２から給電した場合のグラウンド導体１０１に生じる電流分布の分布状態の差異がより明確になるため、それぞれの給電点から給電した際の各放射パターンの方向毎における放射強度の相関係数がより一層低減する効果がある。
【００５９】
さらに、本実施形態に係るアンテナ装置では、グラウンド導体１０１における切欠き３が設けられた一辺は、切欠きの開放端部４により２つに分断された第１の辺、および第２の辺を有し、第１及び第２の給電点１１、１２から給電される信号の波長をλとしたとき、第１の辺および第２の辺の長さはそれぞれλ／４以上を有するように設けている。第１の辺、第２の辺は図３中のＥ１、Ｅ２に相当する。
【００６０】
このように構成することで、第１の給電点１１から給電した場合、前記グラウンド導体１０１における切欠き３を設けた辺の近傍には、切欠き３を中心として辺の方向に沿ったダイポールのような電流分布が形成され、グラウンド導体１０１が強く励振されるため、切欠き３の深さや幅を波長に対して非常に小型に形成した場合であっても高い放射効率特性が得やすくなる。
【００６１】
また、第２の給電点１２から給電した場合も同様に、上記のように構成することでグラウンド導体１０１が励振されやすくなり、第２の導体２が波長に対し比較的小型な場合であっても高い放射効率特性が得やすくなる。
【００６２】
（実施形態２）
図５は、実施形態２に係るアンテナ装置の給電部詳細を示す斜視図である。図１に示す実施形態１に係るアンテナ装置と異なる点は、第２の導体２は分岐を有していないのに対し、第２の導体２が１つ以上の分岐を有する点である。
【００６３】
このように構成することで様々な波長に対応することが容易となり、第２のアンテナをマルチバンドアンテナとして設計しやすくなる。
【００６４】
（実施形態３）
図６は、実施形態３に係るアンテナ装置を示す斜視図である。図１に示す実施形態１に係るアンテナ装置と異なる点は、第２のアンテナと同じ構成の第３のアンテナが、第１および第２のアンテナから離間した場所に配置されている点である。
【００６５】
このように構成することで、アンテナが３つある場合も、少なくとも２つのアンテナは互いに近接して配置することができるため、グラウンド導体１０１上のスペースが限られている場合でも信号の相互干渉の小さい複数のアンテナを構成することが容易となる。
【００６６】
なお、第３のアンテナは、第１及び第２のアンテナ（実施形態１及び実施形態２の構成）からλ／４以上離間して配置することが好ましい。さらに複数のアンテナを追加して設ける場合は、第１及び第２のアンテナと同様の構成を為す第３及び第４のアンテナを前記第１及び第２のアンテナからλ／４以上離間して配置することが好ましい。または、第１及び第２のアンテナと、第３のアンテナと、第４のアンテナと、をそれぞれλ／４以上離間して配置することも望ましい。アンテナが５つ以上ある場合も同様にして配置されることが望ましい。
【００６７】
本発明の上述したアンテナ装置において、グラウンド導体１０１は誘電体基板に形成されたグラウンドパターンで構成されていてもかまわないし、携帯無線端末の金属製の筐体により形成されていてもかまわない。また、第１の導体１、及び第２の導体２は自立しているかのように述べているが、誘電体や磁性体等からなる基体上に配置されたＦＰＣの導体パターン等で構成されていてもかまわないし、携帯無線端末の筐体に直接形成された導体パターンにより構成されていてもかまわないし、板金等で自立する構成であってもかまわないし、誘電体基板上に形成された導体パターンにより構成されていてもかまわない。
【００６８】
以下、本発明について、具体的な実施例に基づいて、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【００６９】
なお、本発明の説明における電気特性や電磁界分布のシミュレーション結果はＡｎｓｙｓ社のＨＦＳＳバージョン１４にて得られた結果である。本発明に登場する電磁界分布のシミュレーション条件は整合が確保された状態で給電点より１Ｗの電力を入力した際に得られた結果である。また放射パターンの相関係数ρとは上記のシミュレーションで得られたそれぞれの給電点から給電した際の各放射パターンの各方向毎の遠方界放射強度の結果より、以下の数式１によって算出したものである。
【００７０】
【数１】
2015005887.tif 000003
【００７１】
数式１において、аθ、аφはそれぞれ第１の給電点から給電した際の遠方界の電界強度の偏角θ成分、φ成分であり、ｂθ、ｂφはそれぞれ第２の給電点から給電した際の遠方界の電界強度の偏角θ成分、φ成分である。ｍ、ｎはそれぞれ偏角θ、φの各方向の電界強度のサンプリング数を示している。＊は共役複素数を示している。
【実施例】
【００７２】
（実施例１）
本実施形態１に係るアンテナ装置の電気特性のシミュレーション結果を図７に示す。シミュレーション実施時における、グラウンド導体１０１の外形寸法は１２０ｍｍ×６０ｍｍであり、厚みは１ｍｍである。切欠き３は、グラウンド導体１０１の一方の長辺の中央に形成され、切欠き３の形状は幅１０ｍｍ×深さ５ｍｍの長方形状である。
【００７３】
第１の導体１は、切欠きの開放端部４に接したグラウンド導体１０１を接続するように一方の端部に第１の給電点１１を介してグラウンド導体１０１に接続されており、他方の端部は第１の給電点１１と対向する位置で直接グラウンド導体１０１に接続されている。第１の導体１の長さは９．５ｍｍ、線幅が１ｍｍ、線厚みは０．０３５ｍｍである。
【００７４】
次に、第２の給電点１２は、第１の給電点１１が形成された開口部の角部と対角の角部を基点として、グラウンド導体１０１の長辺方向（図４中のＸの負の向き：左側）に１．５ｍｍ、短辺方向（図４中のＹの正の向き：上側）に０．５ｍｍ移動した位置を中心に形成されている。なお、実施例１において第２の給電点１２の位置は図９中のＡ点に相当する位置である（具体的な位置は図９を参照）。第２の導体２は一端が第２の給電点１２に接続されグラウンド導体１０１の主面に垂直な方向（図４中のＺの正の向き：紙面垂直手前側）に３ｍｍ延伸したのち、グラウンド導体１０１の長辺方向（図４中のＸの正の向き：右側）に８ｍｍ延伸し、短辺方向（図４中のＹの負の向き：下側）に６ｍｍ延伸し、長辺方向（図４中のＸの正の向き：右側）に９．５ｍｍ延伸したところで開放端を形成している。
【００７５】
それぞれの給電点はＷｉ−Ｆｉ（登録商標）／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の周波数帯である２．４ＧＨｚから２．４８５ＧＨｚの周波数帯を狙い集中定数素子を使用し整合を確保している。
【００７６】
次に、図７に示した図中２１は第１の給電点１１から見たリターンロス特性、２２は第２の給電点１２から見たリターンロス特性、２３は第１の給電点１１から給電した場合の放射効率、２４は第２の給電点１２から給電した場合の放射効率、２５は第１の給電点１１及び第２の給電点１２の間のアイソレーション特性である。なお、放射パターンの相関係数ρの計算値は２．４４ＧＨｚにおいて０．０３であった。
【００７７】
本実施例の構成とすることで、相互結合を低減するための構成要素を新たに設けることなく、高いアイソレーション特性と、それぞれの給電点から給電した際の各放射パターンの方向毎における放射強度の相関係数が低減された特性が得られ、放射効率も保されたアンテナ装置が構成可能であることを確認した。
【００７８】
次に、実施例１に係るアンテナ装置の解析のため、実施例１におけるアンテナ装置の構成に対して、第２の給電点１２と第２の導体２を除去した状態でシミュレーションを行い得られた、第１の給電点１１から給電した際の電界強度の１周期に渡る最大値の分布のシミュレーション結果を図８に示す。図９は図８における切り欠き３近傍の詳細を示す拡大図である。図８、図９におけるグラデーションは導体表面の電界強度を示しており、色が薄い程電界強度が強いことを示している。
【００７９】
なお、第２の導体２と第２の給電点１２を除去した理由は、第１の給電点１１より給電した際に開口部近傍のグラウンド導体１０１が励振されることに起因して発生する電界成分のみを確認するためである。しかし実際には第２の給電点１２は給電点間の相互干が生じにくい電界強度の弱い領域に配置し、第２の導体２も干渉の少なくなるように構成するため、第２の導体２と第２の給電点１２を除去しない場合の電界分布と比較しても実質的な差は小さい。
【００８０】
図８、図９中の切欠き３の周囲には一辺が０．５ｍｍの正方形のグリッドを表示している。図９より切欠き３の右上部に電界が打ち消し合い、弱くなる領域が生じていることが確認できる。この領域に第２の給電点１２を配置することで、信号の相互干渉を低減する効果がある。本実施例においては図９中のＡ点を中心に第２の給電点１２を設けている。図９中のＡ点の電界強度は２２５Ｖ／ｍであり、図９中における切欠き３の周囲の大半が１０００Ｖ／ｍ以上の電界強度を有していることから、実施例１において第２の給電点１２は、グラウンド導体１０１における第１の給電点１１に起因する電界強度の弱い領域に配置されていることが確認できた。なお、図７に示した電気特性は図９中のＡ点に第２の給電点を配置した際の電気特性である。
【００８１】
次に、第２の給電点の位置を図９中Ａ点近傍のＤ点およびＥ点に移動させた際のアンテナ装置の電気特性をそれぞれ図１０（Ｄ点）、図１１（Ｅ点）に示す。図９におけるＤ点及びＥ点の電界強度はそれぞれ、６９２Ｖ／ｍ、８１２Ｖ／ｍであり、Ａ点に対してやや大きな値となっている。しかしながら、切欠き３の周囲の大半の部分が１０００Ｖ／ｍ以上の電界強度を有していることから、電界強度の比較的弱い領域ということがわかる。図１０、図１１中の２１は第１の給電点１１から見たリターンロス特性、２２は第２の給電点１２から見たリターンロス特性、２３は第１の給電点１１から給電した場合の放射効率、２４は第２の給電点１２から給電した場合の放射効率、２５は第１の給電点１１及び第２の給電点１２の間のアイソレーション特性である。なお、第２の給電点をＤ点に移動させた際の放射パターンの相関係数は０．０１であり、第２の給電点をＥ点に移動させた際の放射パターンの相関係数ρは０．０４であった。電界強度の非常に小さいＡ点に限らず、その近傍のＤ点やＥ点のように電界強度の比較的弱い領域であれば優れた電気特性が確保できることが確認された。
【００８２】
（比較例１）
実施例１に係るアンテナ装置に対する比較例１を以下に示す。図１２、図１３はそれぞれ図９中のＢ点、Ｃ点に第２の給電点１２を設けたアンテナ装置の斜視図である。電気特性をそれぞれ図１４（Ｂ点）、図１５（Ｃ点）に示す。図９におけるＢ点、Ｃ点の電界強度はそれぞれ、１６７９Ｖ／ｍ、３３３２Ｖ／ｍであり、Ａ点の２２５Ｖ／ｍに対してかなり大きな値となっていることがわかる。なお、第２の導体２におけるグラウンド導体１０１からの距離、および長さは実施例１と等しくなるよう調整をしている。
【００８３】
図１４および図１５中の２１は第１の給電点１１から見たリターンロス特性、２２は第２の給電点１２から見たリターンロス特性、２３は第１の給電点１１から給電した場合の放射効率、２４は第２の給電点１２から給電した場合の放射効率、２５は第１の給電点１１及び第２の給電点１２の間のアイソレーション特性である。なお、放射パターンの相関係数ρの計算値は２．４４ＧＨｚにおいてそれぞれ、０．１６（Ｂ点）、０．０９（Ｃ点）であった。
【００８４】
図１４、図１５が示すように、Ｂ点、Ｃ点に第２の給電点１２を設けた場合、Ａ点、Ｄ点  およびＥ点に第２の給電点１２を設けた場合と比べてアイソレーション特性２５の大幅な劣化が生じており、それに伴い放射効率２３、２４のピーク特性にも劣化が生じていることがわかる。
【００８５】
また、Ｂ点、Ｃ点に給電点を設けた場合、Ａ点やＤ点およびＥ点と比べて放射パターンの相関係数もわずかながら増大していることがわかる。
【００８６】
本比較例のように、第２の給電点１２を配置する場所の電界強度によっては大幅にアイソレーション特性２５が劣化してしまい、アイソレーション特性２５の大幅な低下は、放射効率や、放射パターンの相関係数といった他の電気特性にも無視できない悪影響を生じさせることが確認された。
【００８７】
次に、実施例１と比較例１から得られた結果について説示する。図１６は実施例１と比較例１における各アンテナ装置の電気特性（図７、図１０、図１１、図１４、図１５）のうち、アイソレーション特性２５についてまとめた図である。横軸は第２の給電点１２の位置を示しており、図９中の各Ａ〜Ｅ点に相当する。縦軸は図９中のＡ〜Ｅ点に第２の給電点１２を設けた場合のアイソレーション特性２５の２．３ＧＨｚから２．６ＧＨｚにおける値のうちの最悪値である。図１６によれば第２の給電点１２をＡ点に設けた場合が最もアイソレーション特性２５が良好であり、Ａ点から離れるに従いアイソレーション特性２５が劣化していく様子が確認できる。
【００８８】
同様に、図１７は図９中のグラウンド導体１０１上の各Ａ〜Ｅ点における電界強度についてまとめた図である。図１７より、Ａ点が最も電界強度が弱く、Ａ点から離れるに従い電界強度が強くなっていくことが確認できる。
【００８９】
図１６、図１７を対比すると、第１の給電点１１に起因する電界強度が極力弱くなる点に第２の給電点を配置することで、アイソレーション特性２５をより改善できることがわかる。図１６、図１７によれば本実施例のアンテナ装置において、第１の給電点１１に起因する電界強度がおおよそ１０００Ｖ／ｍ以下となる領域に第２の給電点１２を設けることで、−１０ｄＢ以下のアイソレーション特性２５を得られることがわかる。同様に、５００Ｖ／ｍ以下となる領域に第２の給電点を設けることで−１５ｄＢ以下のアイソレーション特性２５が得られることがわかる。ただし後者の場合、第２の給電点１２の配置に適した領域は、より限定的となってしまう。
【００９０】
このように、アンテナ装置に要求される条件によって電界強度の閾値を適宜設けることにより、第２の給電点１２を配置するのに適した領域を特定することが可能となることを確認した。
【００９１】
（実施例２）
実施形態２に係るアンテナ装置の電気特性のシミュレーション結果を図１８、図１９に示す。シミュレーション実施時における、グラウンド導体１０１の外形寸法は１２０ｍｍ×６０ｍｍであり、厚みは１ｍｍである。切欠き３は、グラウンド導体１０１の長辺の中央に形成され、切欠き３の形状は幅４ｍｍ×深さ７ｍｍの長方形状である。
【００９２】
第１の導体１は切欠きの開放端部４に接したグラウンド導体１０１を接続するように一方の端部に第１の給電点１１を介してグラウンド導体１０１に接続されており、他方の端部は前記第１の給電点１１と対向する位置で直接グラウンド導体１０１に接続されている。第１の導体１の長さは３．５ｍｍ、線幅が０．５ｍｍ、線厚みは０．０３５ｍｍである。
【００９３】
次に、第２の給電点１２は、第１の給電点１１が形成された開口部の角部と対角の角部を基点として、グラウンド導体１０１の長辺方向（図４中のＸの負の向き）に０．５ｍｍ移動した点を中心に形成されており、第２の導体２は第２の給電点１２からグラウンド導体１０１の主面に垂直な方向（図４中のＺの正の向き）に３ｍｍ延伸した後、長辺方向（図４中のＸの正の向き）に１．５ｍｍ延伸したところで二手に分岐している。一方の導体は分岐点を基点として長辺方向（図４中のＸの正の向き）に７ｍｍ延伸し、短辺方向（図４中のＹの正の向き）に７ｍｍ延伸し、長辺方向（図４中のＸの正の向き）に１５ｍｍ延伸したところで開放端を形成している。他方の導体は分岐点を基点として短辺方向（図４中のＹの正の向き）に７ｍｍ延伸し、長辺方向（図４中のＸの正の向き）に４．５ｍｍ延伸したところで開放端を形成している。第２の導体２の線幅は、グラウンド導体１０１の主面に平行に延伸している部分では１．０ｍｍであり、グラウンド導体１０１の主面に垂直に延伸している部分では０．５ｍｍである。線厚みはどちらも０．０３５ｍｍである。
【００９４】
それぞれの給電点は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の周波数帯である２．４ＧＨｚから２．４８５ＧＨｚとＷｉ−Ｆｉ（登録商標）の周波数帯である５．１５ＧＨｚから５．８５ＧＨｚの２つの周波数帯で整合を取るべく複数の集中定数素子を用いてインピーダンス調整を行っている。
【００９５】
図１８は実施形態２に係るアンテナ装置の２．３ＧＨｚ〜２．６ＧＨｚにおける電気特性図であり、図１９は４．５ＧＨｚ〜６．５ＧＨｚにおける電気特性図である。図１８、図１９における図中２１は第１の給電点１１から見たリターンロス特性、２２は第２の給電点１２から見たリターンロス特性、２３は第１の給電点１１から給電した場合の放射効率、２４は第２の給電点１２から給電した場合の放射効率、２５は第１の給電点１１及び第２の給電点１２の間のアイソレーション特性である。放射パターンの相関係数ρの計算値は２．４４ＧＨｚに於いては０．１１であり、５．５ＧＨｚにおいては０．０５であった。
【００９６】
本実施形態２に係るアンテナ装置の構成とすることで、相互結合を低減するための構成要素を新たに設けることなく、複数の周波数帯において、高いアイソレーション特性と、それぞれの給電点から給電した際の各放射パターンの方向毎における放射強度の相関係数が低減された特性が得られ、放射効率の確保されたアンテナ装置が構成可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上のように、本発明のアンテナ装置およびこれを搭載した携帯無線端末は、信号の相互干渉が小さく、小型でマルチバンド化も可能な複数のアンテナを構成可能なため携帯電話などの携帯無線端末に有用である。
【符号の説明】
【００９８】
１  第１の導体
２  第２の導体
３  切欠き
４  切欠きの開放端部
１１  第１の給電点
１２  第２の給電点
２１  第１の給電点から見たリターンロス特性
２２  第２の給電点から見たリターンロス特性
２３  第１の給電点に入力した場合の放射効率
２４  第２の給電点に入力した場合の放射効率
２５  第１の給電点と第２の給電点とのアイソレーション特性
１０１  グラウンド導体
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図８】
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【図９】
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