(57)【要約】  グランドプレーンと、前記グランドプレーンから離れる方向に延伸し、給電点に接続される第１の共振器と、前記第１の共振器から離れて配置される第２の共振器とを備え、前記グランドプレーンは、前記第２の共振器に沿うように形成される縁部を有し、前記第１の共振器と前記グランドプレーン上に共振電流が形成され、前記第２の共振器は、前記第１の共振器が共振することにより放射導体として機能し、前記第１の共振器の先端部は、金属部の近傍に位置し、前記第２の共振器は、共振周波数の異なる複数の電気長を有する、アンテナ装置。
2016052733.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランドプレーンと、
前記グランドプレーンから離れる方向に延伸し、給電点に接続される第１の共振器と、
前記第１の共振器から離れて配置される第２の共振器とを備え、
前記グランドプレーンは、前記第２の共振器に沿うように形成される縁部を有し、前記第１の共振器と前記グランドプレーン上に共振電流が形成され、
前記第２の共振器は、前記第１の共振器が共振することにより放射導体として機能し、
前記第１の共振器の先端部は、金属部の近傍に位置し、
前記第２の共振器は、共振周波数の異なる複数の電気長を有する、アンテナ装置。
【請求項２】
前記第２の共振器は、複数の放射素子を有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記複数の放射素子は、第１の放射素子と第２の放射素子とを含み、
前記第１の放射素子は、前記第２の放射素子の導体部分に沿って延伸する導体部分を有する、請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記複数の放射素子は、第１の放射素子と第２の放射素子とを含み、
前記第２の放射素子は、前記グランドプレーンに垂直な方向から見たとき、前記第１の共振器と前記グランドプレーンとの間に位置せずに、前記第１の放射素子と前記グランドプレーンとの間に位置する折り返し部を有する、請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第２の放射素子の全長は、前記第１の放射素子の全長よりも長い、請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１の放射素子は、前記第２の放射素子の導体部分に沿って延伸する導体部分を有する、請求項４又は５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第２の共振器は、分岐する放射素子を有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記第１の共振器は、逆Ｆ形状を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記第１の共振器は、前記第２の共振器と前記金属部との間に位置する、請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記金属部は、ディスプレイ又はシールド板である、請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載のアンテナ装置と、前記金属部とを備える無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置及び無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
第１の共振器が共振することにより、第１の共振器から離れて配置された第２の共振器が放射導体として機能することで、マルチバンドアンテナとして機能するアンテナ装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１４／０１３８４０号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、第１の共振器の先端部の近傍に金属部がある場合、第１の共振器のアンテナとしての動作が十分に得られないことによって、マルチバンド化ができないことがある。【０００５】
そこで、第１の共振器の先端部の近傍に金属部があっても、マルチバンド化が可能な、アンテナ装置及び無線装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一つの案では、
グランドプレーンと、
前記グランドプレーンから離れる方向に延伸し、給電点に接続される第１の共振器と、
前記第１の共振器から離れて配置された第２の共振器とを備え、
前記グランドプレーンは、前記第２の共振器に沿うように形成された縁部を有し、前記第１の共振器と前記グランドプレーン上に共振電流が形成され、
前記第２の共振器は、前記第１の共振器が共振することにより放射導体として機能し、
前記第１の共振器の先端部は、金属部の近傍に位置し、
前記第２の共振器は、共振周波数の異なる複数の電気長を有する、アンテナ装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一態様によれば、第１の共振器の先端部の近傍に金属部があっても、マルチバンド化ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】無線装置に搭載されるアンテナ装置の解析モデルの一例を示す斜視図である。
【図２】図１の解析モデルの一例を部分的に示す正面図である。
【図３】無線装置及びアンテナ装置の各構成の位置関係の一例を示す図である。
【図４】図２とは異なるアンテナ装置の解析モデルの一例を部分的に示す正面図である。
【図５】図２とは異なるアンテナ装置の解析モデルの一例を部分的に示す正面図である。
【図６】無線装置及びアンテナ装置の各構成の位置関係の一例を示す正面図である。
【図７】無線装置及びアンテナ装置の各構成の位置関係の一例を示す側面図である。
【図８】図２とは異なるアンテナ装置の解析モデルの一例（比較例）を部分的に示す正面図である。
【図９】図８のアンテナ装置のＳ１１特性図である。
【図１０】図２のアンテナ装置のＳ１１特性図である。
【図１１】図４のアンテナ装置のＳ１１特性図である。
【図１２】図５のアンテナ装置のＳ１１特性図である。
【図１３】図１とは異なるアンテナ装置の解析モデルの一例を示す斜視図である。
【図１４】図１３の解析モデルの一例を部分的に示す正面図である。
【図１５】図１４のアンテナ装置のＳ１１特性図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
【００１０】
図１は、無線装置１０１に搭載されるアンテナ装置１の動作を解析するためのコンピュータ上のシミュレーションモデルの一例を示す斜視図である。電磁界シミュレータとして、Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｓｔｕｄｉｏ（登録商標）（ＣＳＴ社）が使用される。
【００１１】
無線装置１０１は、例えば、移動体自体又は移動体に搭載される無線通信装置である。移動体の具体例として、携帯可能な携帯端末装置、自動車等の車両、ロボットなどが挙げられる。携帯端末装置の具体例として、携帯電話、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、ゲーム機、テレビ、音楽や映像のプレーヤーなどの電子機器が挙げられる。無線装置１０１は、例えば、基体３８と、金属板３２と、アンテナ装置１とを備える。
【００１２】
なお、アンテナ装置１の図面上での視認性を高めるため、便宜上、図１において、グランドプレーン１２と、給電点１４と、給電素子２１と、アンテナ素子２０とが実線で示されている。
【００１３】
基体３８は、無線装置１０１を構成する要素の一つであり、例えば、板状に形成された部分を有する部材である。基体３８は、アンテナ装置１を構成する要素の一つであってもよい。基体３８の具体例として、筐体、蓋又は基板などが挙げられる。基体３８が筐体である場合、基体３８は、例えば、無線装置１０１の外形の一部又は全部を形成する部材であり、アンテナ装置１及び金属板３２を収容する収容部品である。基体３８が蓋である場合、基体３８は、例えば、無線装置１０１の外形の一部を形成する部材であり、金属板３２とは反対側からアンテナ装置１を蓋う裏蓋である。基体３８が基板である場合、基体３８は、例えば、無線装置１０１に内蔵される部材であり、誘電体等を主成分とする絶縁体基板である。
【００１４】
金属板３２は、給電素子２１の先端部２１ｂの近傍に位置する金属部の一例であり、例えば、無線装置１０１に搭載される板状導体である。金属板３２は、箔状に形成された箔状導体でもよい。金属板３２の具体例として、無線装置１０１に設置されるディスプレイ又はシールド板などが挙げられる。ディスプレイは、画像を表示する装置（例えば、液晶表示装置）である。シールド板は、ノイズを遮蔽する部材である。
【００１５】
アンテナ装置１は、一つの給電素子で複数の放射素子に給電する。複数の放射素子を利用することにより、マルチバンド化、ワイドバンド化、指向性調整等の実施が容易となる。アンテナ装置１は、第１の放射素子２２が共振する周波数と第２の放射素子２４が共振する周波数とを合わせた複数の異なる周波数で励振するマルチバンドアンテナである。
【００１６】
アンテナ装置１は、グランドプレーン１２と、給電素子２１と、アンテナ素子２０とを備える。アンテナ素子２０は、複数の放射素子（図示の場合、２つの放射素子２２，２４）を有する。
【００１７】
グランドプレーン１２は、平面状の導体パターンであり、図面には、ＸＹ平面内に延在する長方形状のグランドプレーン１２が例示されている。グランドプレーン１２は、例えば、Ｘ軸方向に直線的に延伸する一対の外縁部と、Ｙ軸方向に直線的に延伸する一対の外縁部とを有する。グランドプレーン１２は、例えば、ＸＹ平面に平行に配置され、Ｘ軸方向に平行な横の長さをＬ５とし、Ｙ軸方向に平行な縦の長さをＬ３とする長方形の外形を有する。
【００１８】
グランドプレーン１２は、例えば基板４３に設けられる。基板４３は、アンテナ装置１又は無線装置１０１を構成する要素の一つである。基板４３は、基体３８と金属板３２との間に配置される部材である。グランドプレーン１２は、一つ又は複数の接続部材１１によって直流的に導通可能に金属板３２に接続されてもよい。接続部材１１は、グランドプレーン１２が設けられる基板４３を金属板３２に固定又は支持する手段であってもよい。
【００１９】
図２は、図１の解析モデルの一例を部分的に拡大して示す正面図である。アンテナ装置１は、グランドプレーン１２と、給電素子２１と、アンテナ素子２０とを備える。
【００２０】
給電素子２１は、グランドプレーン１２から離れる方向に延伸し、グランドプレーン１２をグランド基準とする給電点１４に接続される第１の共振器の一例である。給電素子２１は、アンテナ素子２０に対して非接触で高周波的に結合して給電可能な線状導体である。図面には、グランドプレーン１２の外縁部１２ａに対して直角且つＹ軸に平行な方向に延在する直線状導体と、Ｘ軸に平行な外縁部１２ａに並走して延在する直線状導体とによって、Ｌ字状に形成された給電素子２１が例示されている。図示の場合、給電素子２１は、給電点１４を起点に端部２１ａからＹ軸方向に延伸してからＸ軸方向に曲折部２１ｃで折れ曲がり、Ｘ軸方向に先端部２１ｂまで延伸する。先端部２１ｂは、他の導体が接続されていない開放端である。図面には、Ｌ字状の給電素子２１が例示されているが、給電素子２１の形状は、直線状、メアンダ状などの他の形状でもよい。
【００２１】
給電点１４は、グランドプレーン１２を利用した所定の伝送線路や給電線等に接続される給電部位である。所定の伝送線路の具体例として、マイクロストリップライン、ストリップライン、グランドプレーン付きコプレーナウェーブガイド（導体面とは反対側の表面にグランドプレーンが配置されたコプレーナウェーブガイド）などが挙げられる。給電線の具体例として、フィーダー線や同軸ケーブルが挙げられる。
【００２２】
アンテナ素子２０は、第１の共振器から離れて配置され、第１の共振器が共振することにより放射導体として機能する第２の共振器の一例である。図示のアンテナ素子２０は、給電素子２１から離れて配置され、給電素子２１が共振することにより放射導体として機能する。アンテナ素子２０は、例えば、給電素子２１と電磁界結合することにより給電されて放射導体として機能する。
【００２３】
アンテナ素子２０は、互いに離れて配置される放射素子２２と放射素子２４とを有する。放射素子２２と放射素子２４とは、互いに共振周波数の異なる電気長を有する。放射素子２２は、給電素子２１から非接触で給電を受ける給電部３６を有する線状導体である。放射素子２４は、給電素子２１から非接触で給電を受ける給電部３７を有する線状導体である。
【００２４】
放射素子２２は、外縁部１２ａに沿うようにＸ軸方向に延伸する導体部分２３を有する。導体部分２３は、放射素子２４の導体部分２５よりも外縁部１２ａから離れて配置される。図面には、直線状の放射素子２２が例示されているが、放射素子２２の形状は、Ｌ字状、メアンダ状などの他の形状でもよい。
【００２５】
放射素子２４は、外縁部１２ａから離れて配置され外縁部１２ａに沿うようにＸ軸方向に延伸する導体部分２５を有する。図面には、２か所で折れ曲がる形状を有する放射素子２４が例示されているが、放射素子２４の形状は、直線状、Ｌ字状、メアンダ状などの他の形状でもよい。
【００２６】
放射素子２２が外縁部１２ａに沿った導体部分２３を有することによって、又は放射素子２４が外縁部１２ａに沿った導体部分２５を有することによって、例えば、アンテナ装置１の指向性を容易に調整することが可能となる。また、放射素子２２が放射素子２４の導体部分２５に沿って延伸する導体部分２３を有することにより、導体部分２３が導体部分２５に沿って延伸しない形態に比べて、アンテナ装置１の小型化が可能である。例えば、放射素子２２は、Ｘ軸に平行な方向に延伸する導体部分２５に平行に延伸する導体部分２３を有する。
【００２７】
放射素子２２，２４と給電素子２１は、給電素子２１が放射素子２２，２４に非接触で給電可能な距離離れていれば、Ｘ軸、Ｙ軸又はＺ軸方向などの任意の方向での平面視において重複していても重複していなくてもよい。
【００２８】
給電素子２１と放射素子２２，２４は、例えば、互いに電磁界結合可能な距離で離れて配置されている。放射素子２２は、給電素子２１から給電を受ける給電部３６を有している。放射素子２２は、給電部３６で給電素子２１を介して電磁界結合によって非接触で給電される。このように給電されることによって、放射素子２２は、アンテナ装置１の放射導体として機能する。放射素子２４も同様である。
【００２９】
図示のように、放射素子２２が２点間を結ぶ線状導体である場合、半波長ダイポールアンテナと同様の共振電流（定在波状に分布する電流）が放射素子２２上に形成される。すなわち、放射素子２２は、所定の周波数の半波長で共振するダイポールアンテナとして機能（以下、ダイポールモードという）する。放射素子２４も同様である。
【００３０】
また、図示しないが、放射素子２２は線状導体で四角形を形成するようなループ状導体であってもよい。放射素子２２がループ状導体である場合、ループアンテナと同様の共振電流（定在波状に分布する電流）が放射素子２２上に形成される。すなわち、放射素子２２は、所定の周波数の１波長で共振するループアンテナとして機能（以下、ループモードという）する。放射素子２４も同様である。
【００３１】
また、図示しないが、放射素子２２は、給電点１４のグランド基準に接続される線状導体であってもよい。給電点１４のグランド基準とは、例えば、グランドプレーン１２、又はグランドプレーン１２に直流的に導通可能に接続された導体などである。例えば、放射素子２２の端部２２ｂが、グランドプレーン１２の外縁部１２ａに接続される。放射素子２２は、一端が給電点１４のグランド基準に接続され、他端が開放端である線状導体である場合、λ／４モノポールアンテナと同様の共振電流（定在波状に分布する電流）が放射素子２２上に形成される。すなわち、放射素子２２は、所定の周波数の４分の１波長で共振するモノポールアンテナとして機能（以下、モノポールモードという）する。放射素子２４も同様である。
【００３２】
電磁界結合とは、電磁界の共鳴現象を利用した結合であり、例えば非特許文献（Ａ.Ｋｕｒｓ, ｅｔ ａｌ,“Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｖｉａ Ｓｔｒｏｎｇｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅｓ,”Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｘｐｒｅｓｓ,  Ｖｏｌ.３１７,  Ｎｏ.５８３４,  ｐｐ.８３−８６,  Ｊｕｌ.  ２００７）に開示されている。電磁界結合は、電磁界共振結合又は電磁界共鳴結合とも称され、同じ周波数で共振する共振器同士を近接させ、一方の共振器を共振させると、共振器間に作られるニアフィールド（非放射界領域）での結合を介して、他方の共振器にエネルギーを伝送する技術である。また、電磁界結合とは、静電容量結合や電磁誘導による結合を除いた高周波における電界及び磁界による結合を意味する。なお、ここでの「静電容量結合や電磁誘導による結合を除いた」とは、これらの結合が全くなくなることを意味するのではなく、影響を及ぼさない程度に小さいことを意味する。給電素子２１と放射素子２２，２４との間の媒体は、空気でもよいし、ガラスや樹脂材等の誘電体でもよい。なお、給電素子２１と放射素子２２，２４との間には、グランドプレーンやディスプレイ等の導電性材料を配置しないことが好ましい。
【００３３】
給電素子２１と放射素子２２，２４を電磁界結合させることによって、衝撃に対して強い構造が得られる。すなわち、電磁界結合の利用によって、給電素子２１と放射素子２２，２４を物理的に接触させることなく、給電素子２１を用いて放射素子２２，２４に給電できるため、物理的な接触が必要な接触給電方式に比べて、衝撃に対して強い構造が得られる。
【００３４】
給電素子２１と放射素子２２，２４を電磁界結合させることによって、非接触給電を簡易な構成で実現できる。すなわち、電磁界結合の利用によって、給電素子２１と放射素子２２，２４を物理的に接触させることなく、給電素子２１を用いて放射素子２２，２４に給電できるため、物理的な接触が必要な接触給電方式に比べて、簡易な構成での給電が可能である。また、電磁界結合の利用によって、容量板などの余計な部品を構成してなくても、給電素子２１を用いて放射素子２２，２４に給電できるため、静電容量結合で給電する場合に比べて、簡易な構成での給電が可能である。
【００３５】
また、電磁界結合で給電する場合の方が、静電容量結合又は磁界結合で給電する場合に比べて、給電素子２１と放射素子２２，２４の離間距離（結合距離）を長くしても、放射素子２２，２４の動作利得（アンテナ利得）は低下しにくい。ここで、動作利得とは、アンテナの放射効率とリターンロスとの積で算出される量であり、入力電力に対するアンテナの効率として定義される量である。したがって、給電素子２１と放射素子２２，２４を電磁界結合させることで、給電素子２１と放射素子２２，２４の配置位置を決める自由度を高めることができ、位置ロバスト性も高めることができる。なお、位置ロバスト性が高いとは、給電素子２１及び放射素子２２，２４の配置位置等がずれても、放射素子２２，２４の動作利得に与える影響が低いことを意味する。また、給電素子２１と放射素子２２，２４の配置位置を決める自由度が高いため、アンテナ装置１の設置に必要なスペースを容易に縮小できる点で有利である。
【００３６】
また、図示の場合、給電素子２１が放射素子２２に給電する部位である給電部３６は、放射素子２２の一方の端部２２ａと他方の端部２２ｂとの間の中央部９０以外の部位（中央部９０と端部２２ａ又は端部２２ｂとの間の部位）に位置している。このように、給電部３６を放射素子２２の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分（この場合、中央部９０）以外の放射素子２２の部位に位置させることによって、アンテナ装置１のマッチングを容易に取ることができる。給電部３６は、放射素子２２と給電素子２１とが最近接する放射素子２２の導体部分のうち給電点１４に最も近い部分で定義される部位である。
【００３７】
また、図示の場合、給電素子２１が放射素子２４に給電する部位である給電部３７は、放射素子２４の一方の端部２４ａと他方の端部２４ｂとの間の中央部９１以外の部位（中央部９１と端部２４ａ又は端部２４ｂとの間の部位）に位置している。このように、給電部３７を放射素子２４の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分（この場合、中央部９１）以外の放射素子２４の部位に位置させることによって、アンテナ装置１のマッチングを容易に取ることができる。給電部３７は、放射素子２４と給電素子２１とが最近接する放射素子２４の導体部分のうち給電点１４に最も近い部分で定義される部位である。
【００３８】
放射素子２２のインピーダンスは、ダイポールモードの場合、放射素子２２の中央部９０から端部２２ａ又は端部２２ｂの方に離れるにつれて高くなる。電磁界結合における高インピーダンスでの結合の場合、給電素子２１と放射素子２２間のインピーダンスが多少変化しても一定以上の高インピーダンスで結合していればインピーダンスマッチングに対する影響は小さい。よって、マッチングを容易に取るために、放射素子２２の給電部３６は、放射素子２２の高インピーダンスの部分に位置することが好ましい。同様に、マッチングを容易に取るために、放射素子２４の給電部３７は、ダイポールモードの場合、放射素子２４の高インピーダンスの部分に位置することが好ましい。
【００３９】
ダイポールモードの場合、例えば、アンテナ装置１のインピーダンスマッチングを容易に取るために、給電部３６は、放射素子２２の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分（この場合、中央部９０）から放射素子２２の全長の１／８以上（好ましくは、１／６以上、さらに好ましくは、１／４以上）の距離を離した部位に位置するとよい。給電部３７についても同様である。図示の場合、放射素子２２の全長は、Ｌ７に相当し、給電部３６は、中央部９０に対して端部２２ａ側に位置している。放射素子２４の全長は、Ｌ１０＋√（Ｌ９２＋Ｌ１１２）＋Ｌ１２に相当し、給電部３７は、中央部９１に対して端部２４ａ側に位置している。放射素子２２の全長は、放射素子２４の全長よりも長い。
【００４０】
一方、ループモードの場合、例えば、アンテナ装置１のインピーダンスマッチングを容易に取るために、給電部３６は、放射素子２２の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分から放射素子２２のループの内周側の周長の１／１６以下（好ましくは１／１２，さらに好ましくは、１／８以下）の距離を離した範囲内の部位に位置するとよい。放射素子２４についても同様である。
【００４１】
他方、端部２２ｂが給電点１４のグランド基準に接続されるモノポールモードの場合、給電素子２１が放射素子２２に給電する部位である給電部３６は、放射素子２２の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分（この場合、端部２２ｂ）から端部２２ａ側に近い部位に位置させることによって、アンテナ装置１のインピーダンスマッチングを容易に取ることができる。特には中央部９０より端部２１ａ側に位置させることが好ましい。給電部３７についても同様である。
【００４２】
放射素子２２のインピーダンスは、端部２２ｂが給電点１４のグランド基準に接続されるモノポールモードの場合、放射素子２２の端部２２ｂから端部２２ａに近づくにつれて高くなる。電磁界結合における高インピーダンスでの結合の場合、給電素子２１と放射素子２２との間のインピーダンスが多少変化しても一定以上の高インピーダンスで結合していればインピーダンスマッチングに対する影響は小さい。よって、マッチングを容易に取るために、放射素子２２の給電部３６は、放射素子２２の高インピーダンスの部分に位置させることが好ましい。給電部３７についても同様である。
【００４３】
端部２２ｂが給電点１４のグランド基準に接続されるモノポールモードの場合、例えば、アンテナ装置１のインピーダンスマッチングを容易に取るために、給電部３６は、放射素子２２の基本モードの共振周波数における最も低いインピーダンスになる部分（この場合、端部２２ｂ）から放射素子２２の全長の１／４以上（好ましくは、１／３以上、より好ましくは、１／２以上）の距離を離した部位、さらに好ましくは中央部９０よりも端部２２ａ側に位置するとよい。給電部３７についても同様である。
【００４４】
また、放射素子２２の基本モードの共振周波数における真空中の電波波長をλ０１とする場合、給電部３６とグランドプレーン１２との最短距離Ｄ１１は、０．００３４λ０１以上０．２１λ０１以下である。最短距離Ｄ１１は、より好ましくは、０．００４３λ０１以上０．１９９λ０１以下であり、更に好ましくは、０．００６９λ０１以上０．１６４λ０１以下である。最短距離Ｄ１１をこのような範囲に設定することによって、放射素子２２の動作利得が向上する点で有利である。また、最短距離Ｄ１１が（λ０１／４）未満であるため、アンテナ装置１は、円偏波を発生させるのではなく、直線偏波を発生させる。放射素子２４の基本モードの共振周波数における真空中の電波波長λ０２と、給電部３７とグランドプレーン１２との最短距離Ｄ１２との関係についても、同様である。
【００４５】
なお、最短距離Ｄ１１とは、給電部３６と外縁部１２ａとの最近接部分を直線で結んだ距離に相当し、最短距離Ｄ１２とは、給電部３７と外縁部１２ａとの最近接部分を直線で結んだ距離に相当する。この場合の外縁部１２ａは、給電部３６，３７に給電する給電素子２１に接続された給電点１４のグランド基準であるグランドプレーン１２の外縁部である。また、放射素子２２，２４とグランドプレーン１２は、同一平面上にあってもよいし、異なる平面上にあってもよい。また、放射素子２２，２４は、グランドプレーン１２が配置された平面に対して、平行な平面に配置されてもよいし、任意の角度で交差する平面に配置されてもよい。
【００４６】
また、放射素子２２の基本モードの共振周波数における真空中の電波波長をλ０１とする場合、給電素子２１と放射素子２２との最短距離Ｄ２１は、０．２×λ０１以下（より好ましくは、０．１×λ０１以下、更に好ましくは、０．０５×λ０１以下）であると好適である。給電素子２１と放射素子２２をこのような最短距離Ｄ２１だけ離して配置することによって、放射素子２２の動作利得を向上させる点で有利である。放射素子２４の基本モードの共振周波数における真空中の電波波長λ０２と、給電素子２１と放射素子２４との最短距離Ｄ２２との関係についても、同様である。また、最短距離Ｄ２１と最短距離Ｄ２２とが互いにほぼ等しいとき、アンテナ装置１の動作する周波数帯域幅をワイドバンド化させる点で有利である。
【００４７】
なお、最短距離Ｄ２１とは、給電素子２１と放射素子２２との最近接部分を直線で結んだ距離に相当し、最短距離Ｄ２２とは、給電素子２１と放射素子２４との最近接部分を直線で結んだ距離に相当する。また、給電素子２１と放射素子２２，２４は、両者が電磁界結合していれば、任意の方向から見たときに、交差しても交差しなくてもよいし、その交差角度も任意の角度でよい。また、放射素子２２，２４と給電素子２１は、同一平面上にあってもよいし、異なる平面上にあってもよい。また、放射素子２２，２４は、給電素子２１が配置された平面に対して、平行な平面に配置されてもよいし、任意の角度で交差する平面に配置されてもよい。
【００４８】
また、給電素子２１と放射素子２２とが最短距離Ｄ２１で並走する距離は、ダイポールモードの場合、放射素子２２の物理的な長さの３／８以下であることが好ましい。より好ましくは、１／４以下、更に好ましくは、１／８以下である。ループモードの場合、放射素子２２のループの内周側の周長の３／１６以下であることが好ましい。より好ましくは、１／８以下、更に好ましくは、１／１６以下である。モノポールモードの場合、放射素子２２の物理的な長さの３／４以下であることが好ましい。より好ましくは、１／２以下、更に好ましくは、１／４以下である。給電素子２１と放射素子２４とが最短距離Ｄ２２で並走する距離についても同様である。
【００４９】
最短距離Ｄ２１となる位置は給電素子２１と放射素子２２との結合が強い部位であり、最短距離Ｄ２１で並走する距離が長いと、放射素子２２のインピーダンスが高い部分と低い部分の両方と強く結合することになるため、インピーダンスマッチングが取れない場合がある。よって、放射素子２２のインピーダンスの変化が少ない部位のみと強く結合するために最短距離Ｄ２１で並走する距離は短い方がインピーダンスマッチングの点で有利である。同様に、最短距離Ｄ２２で並走する距離は短い方がインピーダンスマッチングの点で有利である。
【００５０】
また、給電素子２１の共振の基本モードを与える電気長をＬｅ２１、放射素子２２の共振の基本モードを与える電気長をＬｅ２２、放射素子２２の基本モードの共振周波数ｆ１１における給電素子２１または放射素子２２上での波長をλ１とする。放射素子２２の共振の基本モードがダイポールモードである場合、Ｌｅ２１が、（３／８）・λ１以下であり、かつ、Ｌｅ２２が、（３／８）・λ１以上（５／８）・λ１以下であることが好ましい。放射素子２２の共振の基本モードがループモードである場合、Ｌｅ２１が、（３／８）・λ１以下であり、かつ、Ｌｅ２２が、（７／８）・λ１以上（９／８）・λ１以下であることが好ましい。放射素子２２の共振の基本モードがモノポールモードである場合、Ｌｅ２１が、（３／８）・λ１以下であり、かつ、Ｌｅ２２が、（１／８）・λ１以上（３／８）・λ１以下であることが好ましい。
【００５１】
また、給電素子２１の共振の基本モードを与える電気長をＬｅ２１、放射素子２４の共振の基本モードを与える電気長をＬｅ２４、放射素子２４の基本モードの共振周波数ｆ１２における給電素子２１または放射素子２４上での波長をλ２とする。放射素子２４の共振の基本モードがダイポールモードである場合、Ｌｅ２１が、（３／８）・λ２以下であり、かつ、Ｌｅ２４が、（３／８）・λ２以上（５／８）・λ２以下であることが好ましい。放射素子２２の共振の基本モードがループモードである場合、Ｌｅ２１が、（３／８）・λ２以下であり、かつ、Ｌｅ２４が、（７／８）・λ２以上（９／８）・λ２以下であることが好ましい。放射素子２２の共振の基本モードがモノポールモードである場合、Ｌｅ２１が、（３／８）・λ２以下であり、かつ、Ｌｅ２４が、（１／８）・λ２以上（３／８）・λ２以下であることが好ましい。Ｌｅ２４は、Ｌｅ２２よりも小さい。
【００５２】
また、外縁部１２ａが放射素子２２，２４に沿うようにグランドプレーン１２が形成されている。よって、給電素子２１は、外縁部１２ａとの相互作用により、給電素子２１とグランドプレーン１２上に、共振電流（定在波状に分布する電流）を形成することができ、放射素子２２，２４と共鳴して電磁界結合する。そのため、給電素子２１の電気長Ｌｅ２１の下限値は特になく、給電素子２１が放射素子２２，２４と物理的に電磁界結合できる程度の長さであればよい。
【００５３】
また、前記Ｌｅ２１は、給電素子２１の形状に自由度を与えたい場合には、（１／８）・λ１以上（３／８）・λ１以下又は（１／８）・λ２以上（３／８）・λ２以下がより好ましく、（３／１６）・λ１以上（５／１６）・λ１以下又は（３／１６）・λ２以上（５／１６）・λ２以下が特に好ましい。Ｌｅ２１がこの範囲内であれば、給電素子２１が放射素子２２，２４の設計周波数（共振周波数ｆ１１，ｆ１２）にて良好に共振するため、グランドプレーン１２に依存せずに給電素子２１と放射素子２２，２４とが共鳴して良好な電磁界結合が得られ好ましい。
【００５４】
また、アンテナ装置１を小型化するためには、給電素子２１の前記Ｌｅ２１は、（１／４）・λ１未満又は（１／４）・λ２未満がより好ましく、（１／８）・λ１以下又は（１／８）・λ２以下が特に好ましい。
【００５５】
なお、電磁界結合が実現しているとは整合が取れているということを意味している。また、この場合、給電素子２１が放射素子２２，２４の共振周波数ｆ１１，ｆ１２に合わせて電気長を設計する必要がなく、給電素子２１を放射導体として自由に設計することが可能になるため、アンテナ装置１の多周波化を容易に実現できる。
【００５６】
なお給電素子２１の物理的な長さＬ２１（図示の場合、Ｌ６＋Ｌ８に相当）は、整合回路などを含んでいない場合、放射素子２２の基本モードの共振周波数における真空中の電波の波長をλ０１として、実装される環境による波長短縮効果の短縮率をｋ１としたとき、λｇ１＝λ０１・ｋ１によって決定される。ここでｋ１は、給電素子２１の環境の実効比誘電率（εｒ１）および実効比透磁率（μｒ１）などの給電素子２１が設けられた誘電体基材等の媒質（環境）の比誘電率、比透磁率、および厚み、共振周波数などから算出される値である。すなわち、Ｌ２１は、（３／８）・λｇ１以下である。なお、短縮率は上記の物性から算出してもよいし、実測により求めても良い。例えば、短縮率を測定したい環境に設置された対象となる素子の共振周波数を測定し、任意の周波数ごとの短縮率が既知である環境において同じ素子の共振周波数を測定し、これらの共振周波数の差から短縮率を算出してもよい。
【００５７】
給電素子２１の物理的な長さＬ２１は、Ｌｅ２１を与える物理的な長さであり、その他の要素を含まない理想的な場合、Ｌｅ２１と等しい。給電素子２１が、整合回路などを含む場合、Ｌ２１は、ゼロを超え、Ｌｅ２１以下が好ましい。Ｌ２１はインダクタ等の整合回路を利用することにより短く（サイズを小さく）することが可能である。Ｌ２１は、放射素子２２の全長及び放射素子２４の全長よりも短い。
【００５８】
また、前記Ｌｅ２２は、放射素子２２の共振の基本モードがダイポールモード（放射素子２２の両端が開放端であるような線状の導体）である場合、（３／８）・λ１以上（５／８）・λ１以下が好ましく、（７／１６）・λ１以上（９／１６）・λ１以下がより好ましく、（１５／３２）・λ１以上（１７／３２）・λ１以下が特に好ましい。また、高次モードを考慮すると、前記Ｌｅ２２は、（３／８）・λ１・ｍ以上（５／８）・λ１・ｍ以下が好ましく、（７／１６）・λ１・ｍ以上（９／１６）・λ１・ｍ以下がより好ましく、（１５／３２）・λ１・ｍ以上（１７／３２）・λ１・ｍ以下が特に好ましい。前記Ｌｅ２４とλ２との関係についても同様である。
【００５９】
ただし、ｍは高次モードのモード数であり、自然数である。ｍは１〜５の整数が好ましく、１〜３の整数が特に好ましい。ｍ＝１の場合は基本モードである。Ｌｅ２２，２４がこの範囲内であれば、放射素子２２，２４が充分に放射導体として機能し、アンテナ装置１の効率が良く好ましい。
【００６０】
また同様に、放射素子２２の共振の基本モードがループモード（放射素子２２がループ状の導体）である場合、前記Ｌｅ２２は、（７／８）・λ１以上（９／８）・λ１以下が好ましく、（１５／１６）・λ１以上（１７／１６）・λ１以下がより好ましく、（３１／３２）・λ１以上（３３／３２）・λ１以下が特に好ましい。また、高次モードについては、前記Ｌｅ２２は、（７／８）・λ１・ｍ以上（９／８）・λ１・ｍ以下が好ましく、（１５／１６）・λ１・ｍ以上（１７／１６）・λ１・ｍ以下がより好ましく、（３１／３２）・λ１・ｍ以上（３３／３２）・λ１・ｍ以下が特に好ましい。前記Ｌｅ２４とλ２との関係についても同様である。Ｌｅ２２，２４がこの範囲内であれば、放射素子２２，２４が充分に放射導体として機能し、アンテナ装置１の効率が良く好ましい。
【００６１】
また同様に、放射素子２２の共振の基本モードがモノポールモード（放射素子２２が、給電点１４のグランド基準に接続され、開放端を有する）である場合、前記Ｌｅ２２は、（１／８）・λ１以上（３／８）・λ１以下が好ましく、（３／１６）・λ１以上（５／１６）・λ１以下がより好ましく、（７／３２）・λ１以上（９／３２）・λ１以下が特に好ましい。前記Ｌｅ２４とλ２との関係についても同様である。Ｌｅ２２，２４がこの範囲内であれば、放射素子２２，２４が充分に放射導体として機能し、アンテナ装置１の効率が良く好ましい。
【００６２】
なお放射素子２２の物理的な長さＬ２２は、放射素子２２の基本モードの共振周波数における真空中の電波の波長をλ０１として、実装される環境による短縮効果の短縮率をｋ２としたとき、λｇ２＝λ０１・ｋ２によって決定される。ここでｋ２は、放射素子２２の環境の実効比誘電率（εｒ２）および実効比透磁率（μｒ２）などの放射素子２２が設けられた誘電体基材等の媒質（環境）の比誘電率、比透磁率、および厚み、共振周波数などから算出される値である。すなわち、Ｌ２２は、放射素子２２の共振の基本モードがダイポールモードである場合、（１／２）・λｇ２であることが理想的である。放射素子２２の長さＬ２２は、好ましくは、（１／４）・λｇ２以上（３／４）・λｇ２以下であり、さらに好ましくは、（３／８）・λｇ２以上・（５／８）・λｇ２以下である。Ｌ２２は、放射素子２２の共振の基本モードがループモードである場合、（７／８）・λｇ２以上（９／８）・λｇ２以下である。Ｌ２２は、放射素子２２の共振の基本モードがモノポールモードである場合、（１／８）・λｇ２以上（３／８）・λｇ２以下である。放射素子２４の物理的な長さＬ２４と、放射素子２４の基本モードの共振周波数における真空中の電波波長λ０２との関係についても同様である。
【００６３】
放射素子２２の物理的な長さＬ２２は、Ｌｅ２２を与える物理的な長さであり、その他の要素を含まない理想的な場合、Ｌｅ２２と等しい。Ｌ２２は、インダクタ等の整合回路を利用することにより短くしたとしても、ゼロを超え、Ｌｅ２２以下が好ましく、Ｌｅ２２の０．４倍以上１倍以下が特に好ましい。放射素子２２の長さＬ２２をこのような長さに調整することによって、放射素子２２の動作利得を向上させる点で有利である。放射素子２４の物理的な長さＬ２４についても同様である。
【００６４】
また、図示のように給電素子２１とグランドプレーン１２の外縁部１２ａとの相互作用を利用できる場合において、給電素子２１を放射導体として機能させてもよい。放射素子２２は、給電素子２１によって給電部３６で非接触に電磁界結合で給電されることにより、例えば、λ／２ダイポールアンテナとして機能する放射導体である。放射素子２４も、給電素子２１によって給電部３７で非接触に電磁界結合で給電されることにより、例えば、λ／２ダイポールアンテナとして機能する放射導体である。一方、給電素子２１は、放射素子２２，２４に対して給電可能な線状の給電導体であるが、給電点１４で給電されることにより、モノポールアンテナ（例えば、λ／４モノポールアンテナ）として機能することも可能な放射導体である。放射素子２２の共振周波数をｆ１１、放射素子２４の共振周波数をｆ１２、給電素子２１の共振周波数をｆ２と設定し、給電素子２１の長さを周波数ｆ２で共振するモノポールアンテナとして調整すれば、給電素子２１の放射機能を利用することができ、アンテナ装置１の多周波化を容易に実現できる。
【００６５】
給電素子２１の放射機能を利用したときの物理的な長さＬ２１は、整合回路などを含んでいない場合、給電素子２１の共振周波数ｆ２における真空中の電波の波長をλ３として、実装される環境による短縮効果の短縮率をｋ１としたとき、λｇ３＝λ３・ｋ１によって決定される。ここでｋ１は、給電素子２１の環境の実効比誘電率（εｒ１）および実効比透磁率（μｒ１）などの給電素子２１が設けられた誘電体基材等の媒質（環境）の比誘電率、比透磁率、および厚み、共振周波数などから算出される値である。すなわち、Ｌ２１は、（１／８）・λｇ３以上（３／８）・λｇ３以下であり、好ましくは、（３／１６）・λｇ３以上（５／１６）・λｇ３以下である。
【００６６】
アンテナ装置１は、放射素子２２が基本モード（１次モード）の共振周波数ｆ１１で共振し、且つ、放射素子２４が基本モード（１次モード）の共振周波数ｆ１２で共振するマルチバンドアンテナとして機能することが可能である。また、アンテナ装置１は、放射素子２２が共振周波数ｆ１１の約２倍の共振周波数ｆ１１２で共振する２次モードを利用し、且つ、放射素子２４が共振周波数ｆ１２の約２倍の共振周波数ｆ１２２で共振する２次モードを利用する、マルチバンドアンテナとして機能することも可能である。つまり、アンテナ装置１は、４つの共振周波数ｆ１１，ｆ１１２，ｆ１２，ｆ１２２で共振するマルチバンドアンテナとして機能することが可能である。
【００６７】
給電素子の基本モードの共振周波数をｆ２１、放射素子の２次モードの共振周波数をｆ３２、放射素子の基本モードの共振周波数における真空中の波長をλ０、給電素子と放射素子との最短距離をλ０で規格化した値をｘとする。このとき、本実施形態のアンテナ装置によれば、周波数比ｐ（＝ｆ２１／ｆ３２）が、０．７以上（０．１８０１・ｘ−０．４６８）以下であれば、放射素子の基本モードの共振周波数と２次モードの共振周波数で良好なマッチングが得られる。
【００６８】
例えばアンテナ装置１の場合、給電素子２１の基本モードの共振周波数をｆ２１、放射素子２２の２次モードの共振周波数をｆ１１２とすると、周波数比ｐ（＝ｆ２１／ｆ１１２）が、０．７以上（０．１８０１・ｘ−０．４６８）以下を満たせば、放射素子２２の基本モードの共振周波数と２次モードの共振周波数で良好なマッチングが得られる。放射素子２４の場合も同様である。
【００６９】
図３は、アンテナ装置１の各構成のＺ軸方向の位置関係（Ｚ軸に平行な高さ方向の位置関係）を模式的に示した図である。給電素子２１と放射素子２２と放射素子２４とグランドプレーン１２のうちの少なくとも二つは、互いに異なる高さに配置された部分を有する導体でもよいし、互いに同じ高さに配置された部分を有する導体でもよい。
【００７０】
給電素子２１は、基板４３の放射素子２２，２４に対向する側の表面に配置されている。しかしながら、給電素子２１は、基板４３の放射素子２２，２４に対向する側とは反対側の表面に配置されてもよいし、基板４３の側面に配置されてもよいし、基板４３の内部に配置されてもよいし、基板４３以外の部材に配置されてもよい。
【００７１】
グランドプレーン１２は、基板４３の放射素子２２，２４に対向する側とは反対側の表面に配置されている。しかしながら、グランドプレーン１２は、基板４３の放射素子２２，２４に対向する側の表面に配置されてもよいし、基板４３の側面に配置されてもよいし、基板４３の内部に配置されてもよいし、基板４３以外の部材に配置されてもよい。
【００７２】
基板４３は、給電素子２１と、給電点１４と、給電点１４のグランド基準であるグランドプレーン１２とを有している。また、基板４３は、給電点１４に接続されるストリップ導体を備えた伝送線路を有している。ストリップ導体は、例えば、グランドプレーン１２との間に基板４３を挟むように基板４３の表面に形成された信号線である。
【００７３】
放射素子２２，２４は、給電素子２１から離れて配置され、例えば図示のように、基板４３から距離Ｌ１５離れて基板４３に対向する基体３８に設けられている。放射素子２２，２４は、基体３８の給電素子２１に対向する側の表面に配置されている。しかしながら、放射素子２２，２４は、基体３８の給電素子２１に対向する側とは反対側の表面に配置されてもよいし、基体３８の側面に配置されてもよいし、基体３８以外の部材に配置されてもよい。
【００７４】
基板４３又は基体３８は、例えば、ＸＹ平面に平行に配置され、誘電体、磁性体、又は誘電体と磁性体との混合物を基材とする基板である。誘電体の具体例として、樹脂、ガラス、ガラスセラミックス、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏ−Ｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ）、アルミナなどが挙げられる。誘電体と磁性体との混合物の具体例として、ＦｅやＮｉ、Ｃｏなどの遷移元素、ＳｍやＮｄなどの希土類元素を含む金属あるいは酸化物のいずれかを有していればよく、例えば、六方晶系フェライト、スピネル系フェライト（Ｍｎ−Ｚｎ系フェライト、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライトなど）、ガーネット系フェライト、パーマロイ、センダスト（登録商標）などが挙げられる。
【００７５】
また、基体３８（例えば、無線装置１０１の外形の一部又は全部を形成する筐体）の一部に金属が使用されている場合、放射素子２２，２４は、その筐体の一部の金属であってもよい。近年、スマートフォンなどにおいてアンテナを実装する領域が限られているため、筐体に使用される金属を放射素子として利用することで有効にスペースを活用することができる。
【００７６】
基体３８の材料として、ＡＢＳ樹脂等の樹脂が用いられてもよいし、ガラスやガラスセラミックスなどが用いられてもよい。ガラスは、透明ガラスでも着色ガラスでも乳白色ガラスでもよい。
【００７７】
放射素子２２は、基本モードの共振周波数ｆ１１を与える電気長Ｌｅ２２を有し、放射素子２４は、基本モードの共振周波数ｆ１２を与える電気長Ｌｅ２４を有する。すなわち、図２に示されるアンテナ素子２０は、共振周波数の異なる複数の電気長を有する。Ｌｅ２４は、Ｌｅ２２よりも短いので、共振周波数ｆ１２は、共振周波数ｆ１１よりも高い。給電素子２１は、基本モードの共振周波数ｆ２１を与える電気長Ｌｅ２１を有する。
【００７８】
先端部２１ｂが金属板３２の近傍に位置することによって、給電素子２１の基本モードの共振周波数ｆ２１において入力インピーダンスが低下し、給電素子２１が共振周波数ｆ２１で励振する放射導体として十分に機能しないことがある。その場合、アンテナ装置１は、共振周波数ｆ２１で励振するマルチバンドアンテナとして十分に機能しない。しかしながら、アンテナ素子２０が、共振周波数の異なる複数の電気長を有するので、給電素子２１が共振周波数ｆ２１でアンテナ（放射導体）として機能しなくても、アンテナ装置１は、共振周波数ｆ１１と共振周波数ｆ１２で励振するマルチバンドアンテナとして機能する。すなわち、アンテナ装置１のマルチバンド化が可能となる。
【００７９】
図３において、給電素子２１は、放射素子２２，２４と金属板３２との間に位置する。例えば、給電素子２１の先端部２１ｂと金属板３２との最短距離Ｄ３は、先端部２１ｂと放射素子との最短距離Ｄ４よりも長い。しかし、最短距離Ｄ３は、最短距離Ｄ４と同じ又はそれよりも短くてもよい。図３の場合、最短距離Ｄ３は、Ｌ１４＋Ｌ１３に相当する。最短距離Ｄ４は、放射素子２２と放射素子２４とのうち、先端部２１ｂとの最短距離が短い方との距離である。図３の場合、最短距離Ｄ４は、Ｌ１５に相当する。給電素子及び放射素子の線幅や高さ等の外形寸法は無視する。
【００８０】
図４は、無線装置１０２に搭載されるアンテナ装置２の動作を解析するためのコンピュータ上のシミュレーションモデルの一例を示す斜視図である。無線装置１０２及びアンテナ装置２の構成及び効果について、上述の無線装置１０１及びアンテナ装置１と同様の構成及び効果については、それらの説明を援用する。
【００８１】
アンテナ装置２は、放射素子２６以外の形状及び構成については、アンテナ装置１と同じである。放射素子２６は、分岐する放射素子を有する。放射素子２６は、分岐点２６ｃで分岐することによって、複数の導体部分に枝分かれする。
【００８２】
放射素子２６は、基本モードの共振周波数ｆ１１を与える電気長Ｌｅ２６１を有し、基本モードの共振周波数ｆ１２を与える電気長Ｌｅ２６２を有する。すなわち、放射素子２６は、共振周波数の異なる複数の電気長を有する。Ｌｅ２６１は、端部２６ａから端部２６ｂまでの導体部分の物理的な長さＬ２１に基づいて決まる長さである。Ｌｅ２６２は、端部２６ａから分岐点２６ｃ及び曲折部２６ｄを経由して端部２６ｅまでの導体部分の物理的な長さ（Ｌ２２＋Ｌ２３＋Ｌ２４）に基づいて決まる長さである。Ｌｅ２６２は、Ｌｅ２６１よりも短く、給電素子２１の電気長Ｌｅ２１は、Ｌｅ２６２よりも短い。
【００８３】
したがって、先端部２１ｂが金属板３２の近傍に位置することにより、給電素子２１の基本モードの共振周波数ｆ２１において入力インピーダンスが低下し、給電素子２１が共振周波数ｆ２１で励振する放射導体として十分に機能しないことがある。その場合、アンテナ装置２は、共振周波数ｆ２１で励振するマルチバンドアンテナとして十分に機能しない。しかしながら、放射素子２６が、共振周波数の異なる複数の電気長を有するので、給電素子２１が共振周波数ｆ２１でアンテナ（放射導体）として機能しなくても、アンテナ装置２は、共振周波数ｆ１１と共振周波数ｆ１２で励振するマルチバンドアンテナとして機能する。
【００８４】
図５は、無線装置１０３に搭載されるアンテナ装置３の動作を解析するためのコンピュータ上のシミュレーションモデルの一例を示す斜視図である。無線装置１０３及びアンテナ装置３の構成及び効果について、上述の無線装置１０１及びアンテナ装置１と同様の構成及び効果については、それらの説明を援用する。
【００８５】
アンテナ装置３は、給電素子２７以外の形状及び構成については、アンテナ装置１と同じである。給電素子２７は、逆Ｆ形状を有する。給電素子２７は、端部２７ａから曲折部２７ｃで折り曲げられて先端部２７ｂまで延伸する。そして、曲折部２７ｃと先端部２７ｂとの間の分岐部２７ｄから分岐した導体部分の端部２７ｅがグランドプレーン１２の外縁部１２ａに接続される。
【００８６】
上述のアンテナ装置１，２と同様、先端部２７ｂが金属板３２の近傍に位置しても、アンテナ装置３は、共振周波数ｆ１１と共振周波数ｆ１２に加えて、共振周波数ｆ２１でも励振するマルチバンドアンテナとして機能する。給電素子２７が逆Ｆ字の形状を有することにより、先端部２７ｂが金属板３２の近傍に位置しても、給電素子２７の基本モードの共振周波数ｆ２１において入力インピーダンスの低下が抑えられる。よって、給電素子２７は、アンテナ素子２０に給電する給電導体として機能するだけでなく、共振周波数ｆ２１で励振する放射導体としても機能する。
【００８７】
図６は、無線装置及びアンテナ装置の各構成の位置関係の一例を模式的に示す正面図である。図７は、図６の形態を側方から模式的に示す側面図である。アンテナ装置は、グランドプレーン１２と、給電素子２８と、放射素子２９とを備え、金属枠３９に囲まれている。金属枠３９が給電素子２８の先端部２８ｂの近傍に配置されても、アンテナ装置のマルチバンド化が可能である。金属枠３９は、金属部の一例であり、例えば、無線装置の外周側面を形成する部分である。
【００８８】
例えば、給電素子２８の先端部２８ｂと金属枠３９との最短距離Ｌ４１は、先端部２８ｂと放射素子２９との最短距離Ｌ４２よりも長い。しかし、最短距離Ｌ４１は、最短距離Ｌ４２と同じ又はそれよりも短くてもよい。
【００８９】
図１３は、無線装置１０４に搭載されるアンテナ装置４の動作を解析するためのコンピュータ上のシミュレーションモデルの一例を示す斜視図である。無線装置１０４及びアンテナ装置４の構成及び効果について、上述の無線装置１０１及びアンテナ装置１と同様の構成及び効果については、それらの説明を援用する。無線装置１０４は、筐体４０と、金属板３２と、アンテナ装置４とを備える。
【００９０】
筐体４０は、Ｙ軸方向に縦長に形成された部品であり、金属板３２とアンテナ装置４とを収容する。筐体４０は、導電性又は非導電性の部材である。
【００９１】
金属板３２は、Ｙ軸方向に縦長に形成された部品であり、図１に示した金属板３２と同様のものである。金属板３２のＹ軸方向の外形寸法は、グランドプレーン１２のＹ軸方向の外形寸法よりも長い。
【００９２】
アンテナ装置４は、アンテナ装置１と同様、グランドプレーン１２と、給電素子２１と、アンテナ素子２０とを備える。アンテナ素子２０は、放射素子２２（第１の放射素子の一例）と、放射素子２４（第２の放射素子の一例）とを含む。
【００９３】
グランドプレーン１２は、グランドプレーン１２よりもＸ軸方向に幅広な基板４３に設けられている。グランドプレーン１２は、複数の接続部材１１によって導通可能に金属板３２に接続されている。図１３には、複数の接続部材１１として、６個のビア（via）が例示されている。
【００９４】
図１４は、図１３の解析モデルの一例を部分的に示す正面図である。アンテナ装置４の給電素子２１の形状は、アンテナ装置１の給電素子２１と同様であり、アンテナ装置４の放射素子２２の形状は、アンテナ装置１の放射素子２２と同様である。アンテナ装置４の放射素子２４の形状は、折り返し部３０が設けられている点で、アンテナ装置１の放射素子２４と異なる。
【００９５】
折り返し部３０は、グランドプレーン１２から垂直な方向から見たとき（図示の場合、ＸＹ平面に垂直なＺ軸方向から見たとき）、給電素子２１と結合しないように給電素子２１とグランドプレーン１２との間に位置せずに、放射素子２２とグランドプレーン１２との間に位置する。折り返し部３０とは、中央部９１と端部２４ｂとの間においてＵ字状に折れ曲がった導体部分である。中央部９１とは、放射素子２４において一方の端部２４ａから他方の端部２４ｂまでの全長の１／２の部分である。
【００９６】
アンテナ装置４も、アンテナ装置１と同様に、放射素子２２が基本モード（１次モード）の共振周波数ｆ１１で共振し、且つ、放射素子２４が基本モード（１次モード）の共振周波数ｆ１２で共振するマルチバンドアンテナとして機能することが可能である。また、アンテナ装置４も、アンテナ装置１と同様に、放射素子２２が共振周波数ｆ１１の約２倍の共振周波数ｆ１１２で共振する２次モードを利用し、且つ、放射素子２４が共振周波数ｆ１２の約２倍の共振周波数ｆ１２２で共振する２次モードを利用する、マルチバンドアンテナとして機能することも可能である。つまり、アンテナ装置４は、４つの共振周波数ｆ１１，ｆ１１２，ｆ１２，ｆ１２２で共振するマルチバンドアンテナとして機能することが可能である。
【００９７】
そして、アンテナ装置１と同様に、アンテナ装置４のアンテナ素子２０は、共振周波数の異なる複数の電気長を有する。よって、給電素子２１が共振周波数ｆ２１でアンテナ（放射導体）として機能しなくても、アンテナ装置４は、３つの共振周波数ｆ１１，ｆ１２，ｆ１２２又は４つの共振周波数ｆ１１，ｆ１１２，ｆ１２，ｆ１２２で共振するマルチバンドアンテナとして機能することが可能である。
【００９８】
ここで、第２の放射素子２４は、上述の位置に折り返し部３０を有するので、折り返し部３０を有しない形態に比べて、放射素子２４の２次モードの共振周波数ｆ１２２の値の調整が容易になる。これにより、例えば、放射素子２４の２次モードの共振周波数ｆ１２２の値を放射素子２２の基本モードの共振周波数ｆ１１の値に近づけることで、ワイドバンド化が容易に達成可能である。
【００９９】
また、放射素子２４の全長は、放射素子２２の全長よりも長い。しかしながら、放射素子２４は、折り返し部３０で折り返されるので、折り返しが無い形態に比べて、アンテナ装置４の小型化が容易になる。また、放射素子２２は、放射素子２４の導体部分２５ａと導体部分２５ｂの少なくとも一方に沿って延伸する導体部分２３を有することにより、導体部分２３が導体部分２５ａと導体部分２５ｂの少なくとも一方に沿って延伸しない形態に比べて、アンテナ装置４の小型化が可能である。例えば、放射素子２２は、Ｙ軸に平行な方向に延伸する導体部分２５ａと導体部分２５ｂの少なくとも一方に平行に延伸する導体部分２３を有する。
【０１００】
導体部分２５ｂは、折り返し部３０の一部であり、グランドプレーン１２の外縁部１２ａに沿って延伸する。折り返し部３０は、グランドプレーン１２の外縁部１２ａに近づく側に折り返された形状を有する。
【０１０１】
次に、第２の共振器が共振周波数の異なる複数の電気長を有さない場合（比較例）と、第２の共振器が共振周波数の異なる複数の電気長を有する場合（実施例）とについて、Ｓ１１特性の解析結果を示す。
【０１０２】
図８は、無線装置１１０に搭載されるアンテナ装置１０の動作を解析するためのコンピュータ上のシミュレーションモデルの一例（比較例）を示す斜視図である。アンテナ装置１０は、放射素子２４を有さない点で、アンテナ装置１と異なる。すなわち、アンテナ装置１０は、一つの基本モードを与える一つの電気長を有する第２の共振器（この場合、放射素子２２）を備える。
【０１０３】
図９は、アンテナ装置１０（比較例）のＳ１１特性図であり、図１０は、アンテナ装置１（実施例１）のＳ１１特性図であり、図１１は、アンテナ装置２（実施例２）のＳ１１特性図であり、図１２は、アンテナ装置３のＳ１１特性図である。
【０１０４】
図９乃至１２の測定時の図１で示した各寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１：６０
Ｌ２：８
Ｌ３：２０
Ｌ４：９０
Ｌ５：６５
である。基板４３及び金属板３２の外形寸法は、基体３８の外形寸法（縦：Ｌ１、横Ｌ４）と同じである。
【０１０５】
図９乃至１２の測定時の図３で示した各寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ１３：３
Ｌ１４：０．８
Ｌ１５：３．５（図９，１０，１１測定時）
Ｌ１５：０．５（図１２測定時）
Ｌ１６：１
である。給電素子の線幅は、１ｍｍ、放射素子の線幅は、０．５ｍｍとする。
【０１０６】
図９，１０の測定時の図２，８で示した各寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ６：８
Ｌ７：４４
Ｌ８：１１
Ｌ９：３
Ｌ１０：７
Ｌ１１：５
Ｌ１２：１５
である。
【０１０７】
図１１の測定時の図４で示した各寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ２１：４４
Ｌ２２：２０
Ｌ２３：６
Ｌ２４：７
である。
【０１０８】
図１２の測定時の図５で示した各寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ３１：８
Ｌ３２：１１
Ｌ３３：２．５
である。
【０１０９】
図８のアンテナ装置１０（比較例）の場合、先端部２１ｂの近傍に金属板３２が存在する。そのため、給電素子２１が共振周波数ｆ２１で励振し得る電気長を有していても、図９に示されるように、アンテナ装置１０は、放射素子２２の基本モードの共振周波数ｆ１で励振するアンテナとして機能するものの、共振周波数ｆ２１で励振するアンテナとしては機能しない。
【０１１０】
しかしながら、図２，４，５のアンテナ装置１，２，３（実施例）の場合、先端部２１ｂ，２７ｂの近傍に金属板３２が存在しても、図１０，１１，１２に示されるように、各アンテナ装置は、２つの基本モードの共振周波数ｆ１１，ｆ１２で励振するマルチバンドアンテナとして機能する。特に、アンテナ装置３は、図１２に示されるように、給電素子２７の基本モードの共振周波数ｆ２１でも励振する３バンドのマルチバンドアンテナとして機能する。
【０１１１】
図１５は、図１３及び図１４に示したアンテナ装置４のＳ１１特性図である。図１５の測定時の図１３及び図１４で示した各寸法は、単位をｍｍとすると、
Ｌ５０：４
Ｌ５１：１０
Ｌ５２：２９
Ｌ５３：１９
Ｌ５４：１３
Ｌ５５：３．５
Ｌ５６：５
Ｌ５７：３３
Ｌ５８：６５
である。基板４３の形状は、縦Ｌ５７、横Ｌ５８の長方形であり、グランドプレーン１２の形状は、縦Ｌ５７、横（Ｌ５８−Ｌ５６）の長方形である。また、給電素子２１が配置される基板４３の配置面と、放射素子２２，２４が配置される配置面とのＺ軸方向成分の距離は、２．８ｍｍである。
【０１１２】
本実施形態のアンテナ装置４は、先端部２１ｂの近傍に金属板３２が存在しても、図１５に示されるように、３つの共振周波数ｆ１１，ｆ１２，ｆ１２２で共振するマルチバンドアンテナとして機能することが可能である。特に、折り返し部３０によって共振周波数ｆ１１に共振周波数ｆ１２２を近づけることができるので、４ＧＨｚから５ＧＨｚまでの周波数帯でワイドバンド化が達成されている。
【０１１３】
以上、アンテナ装置及び無線装置を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
【０１１４】
例えば、第２の共振器は、共振周波数の異なる２つの電気長を有する場合に限られず、共振周波数の異なる３つ以上の電気長を有してもよい。また、導体が分岐する形態を有する第２の共振器と、逆Ｆ字形態を有する第１の共振器とを組み合わせてもよい。複数のアンテナ装置が一つの無線装置に搭載されてもよい。
【０１１５】
本国際出願は、２０１４年１０月２日に出願した日本国特許出願第２０１４−２０４１００号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１４−２０４１００号の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【０１１６】
１，２，３，４，１０  アンテナ装置
１１  接続部材
１２  グランドプレーン
１４  給電点
２０  アンテナ素子
２１，２７，２８  給電素子
２１ｂ，２７ｂ，２８ｂ  先端部
２２，２４，２６，２９  放射素子
２３，２５  導体部分
３２  金属板
３６，３７  給電部
３８  基体
３９  金属枠
４３  基板
９０，９１  中央部
１０１，１０２，１０３，１０４，１１０  無線装置
【図１】
2016052733.tif 000003
【図２】
2016052733.tif 000004
【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】
2016052733.tif 000009
【図８】
2016052733.tif 000010
【図９】
2016052733.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2016052733.tif 000014
【図１３】
2016052733.tif 000015
【図１４】
2016052733.tif 000016
【図１５】
2016052733.tif 000017
【国際調査報告】
2016052733.tif 000018
2016052733.tif 000019
2016052733.tif 000020