(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
その基端部を給電電極の端部に所定間隔で対向させて形成した第１の容量部を介して容量給電され且つ先端部が接地された一の放射電極と、それぞれがこの放射電極からスイッチ素子を介して分岐され且つそれぞれの先端部が接地された複数の追加放射電極とを備えるアンテナ装置であって、
一の電極部を上記放射電極の上記基端部に所定間隔で対向させることにより、当該一の電極部と基端部とで第２の容量部を形成し、可変容量素子を、上記第２の容量部に直列又は並列に接続すると共に接地し、
上記各追加放射電極を、一方端が上記スイッチ素子に接続された電極部と、一方端が接地された電極部とで構成し、これら１対の電極部の他方端間にリアクタンス回路を接続した、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも１つのリアクタンス回路は、キャパシタを含む、
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】
上記複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも１つのリアクタンス回路は、可変容量素子を含む、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
上記複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも１つのリアクタンス回路は、直列共振回路又は並列共振回路である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
上記可変容量素子にインダクタを並列に接続して並列共振回路を形成した、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
上記放射電極と複数の追加放射電極とを、誘電体基体上にパターン形成した、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のアンテナ装置を具備する、
ことを特徴とする無線通信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、小型の携帯電話等に用いられ、多共振で広帯域の送受信が可能なアンテナ装置及び無線通信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のアンテナ装置としては、例えば図１９ないし図２１に示すようなアンテナ装置がある。
図１９は、多共振化を図った従来のアンテナ装置を示す平面図であり、図２０は、広帯域化を図った従来のアンテナ装置の平面図であり、図２１は、多共振化と広帯域化とを図った従来のアンテナ装置を示す平面図である。
【０００３】
まず、図１９に示すアンテナ装置１００は、特許文献１に開示された逆Ｆアンテナ形状のアンテナ装置であり、接地された複数の追加放射電極１１１〜１１３をスイッチ１２１〜１２３を介して１つの放射電極１０１に連結した構造を成す。
すなわち、スイッチ１２１〜１２３の切り換えによって、複数の共振周波数を選択することができるようにして、多共振化を図ったアンテナ装置である。
【０００４】
次に、図２０に示すアンテナ装置２００は、特許文献２や特許文献３に開示された逆Ｆアンテナ形状のアンテナ装置であり、追加放射電極２１０を放射電極２０１から分岐させ、可変容量素子２１１を追加放射電極２１０の先端に接続して、接地した構造を成す。
すなわち、可変容量素子２１１のインピーダンスを変化させることで、共振周波数をシフトさせることができるようにして、共振周波数の広帯域化を図ったアンテナ装置である。
【０００５】
最後に、図２１に示すアンテナ装置３００は、特許文献４に開示されたアンテナ装置であり、先端が接地された１つの放射電極３０１に、接地された複数の追加放射電極３１１，３１２をスイッチ３２１，３２２を介して連結すると共に、各追加放射電極３１１（３１２）の間に、可変容量素子３３１（３３２）を介在させた構造を成す。
すなわち、スイッチ３２１，３２２の切り換えによって、複数の共振周波数を選択することができるようにして、多共振化を図り、且つ、各可変容量素子３３１（３３２）のインピーダンスを変化させることで、各共振周波数をシフトさせることができるようにして、各共振周波数の広帯域化を図ったアンテナ装置である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６１５３３号公報
【特許文献２】特開２００５−２１０５６８号公報
【特許文献３】特開２００２−３３５１１７号公報
【特許文献４】国際公開第２００４／０４７２２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記した従来のアンテナ装置では、次のような問題がある。
図１９に示したアンテナ装置１００では、アンテナ利得の劣化が著しい。
一般に、小型のアンテナ装置では、低い共振周波数を用いる程に、アンテナ利得が下がって、アンテナ効率が劣化する。かかる状況下において、図１９に示すアンテナ装置１００では、スイッチ１２３をオン状態にして、最も低い共振周波数を得る構成であるので、スイッチ動作によるロスが発生し、アンテナ利得が下がって、アンテナ効率をさらに劣化させてしまう。
また、このアンテナ装置１００では、オン状態のスイッチの内、給電部側に最も近いスイッチを通じて電流が追加放射電極に流れ込む。例えば、追加放射電極１１１〜１１３の全部をオン状態にしても、電流が流れ込むのは、給電部４００に最も近いスイッチ１２１だけであり、他のスイッチ１２２，１２３には流れ込まない。このため、共振周波数は、スイッチ１２１〜１２３の数分しか発生させることができず、共振周波数の種類が少ない。
【０００８】
図２０に示したアンテナ装置２００においても、アンテナ効率が劣化する。
すなわち、このアンテナ装置２００では、可変容量素子２１１のみが接地されているので、可変容量素子２１１の部分の電圧が最小になり、最大の電流が可変容量素子２１１を流れる。このため、この可変容量素子２１１の部分での電力消費が大きくなり、アンテナ効率が大きく劣化することとなる。
【０００９】
図２１に示したアンテナ装置３００では、アンテナ面積の小型化が困難である。
すなわち、このアンテナ装置３００では、最大電圧が、グランド領域４０２と平行な放射電極３０１上に発生し、給電部４００近傍には発生しない。そして、最小電圧は放射電極３０１先端に発生する。このため、半波長のアンテナ長でのみ動作し、４分の１波長のアンテナ長では、動作しない。この結果、放射電極３０１が長くなってしまい、アンテナ面積を小さくすることができない。
さらに、このアンテナ装置３００では、給電部側のインピーダンスとアンテナ側のインピーダンスとを全ての周波数においてマッチングさせることが困難である。
つまり、アンテナ装置３００のインピーダンスは、放射電極３０１とグランド領域４０２との間に生じる浮遊容量を考慮して決められるので、スイッチ３２１，３２２の切り換えによって、切り換えの都度、電界最大位置が変化するため、アンテナ設置条件によりインピーダンスの容量成分が大きく変化してしまう。この結果、スイッチ３２１，３２２の切り換え状態によって給電部４００側とアンテナとのマッチングがとれたりとれなかったりして、全ての共振周波数に対して、正確なマッチングをとることができない。
【００１０】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、多共振化と広帯域化とを図ることができるだけでなく、アンテナ効率の向上と全ての共振周波数における正確なマッチングが可能なアンテナ装置及び無線通信機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】
【００１１】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、その基端部を給電電極の端部に所定間隔で対向させて形成した第１の容量部を介して容量給電され且つ先端部が接地された一の放射電極と、それぞれがこの放射電極からスイッチ素子を介して分岐され且つそれぞれの先端部が接地された複数の追加放射電極とを備えるアンテナ装置であって、一の電極部を放射電極の基端部に所定間隔で対向させることにより、当該一の電極部と基端部とで第２の容量部を形成し、可変容量素子を、第２の容量部に直列又は並列に接続すると共に接地し、各追加放射電極を、一方端がスイッチ素子に接続された電極部と、一方端が接地された電極部とで構成し、これら１対の電極部の他方端間にリアクタンス回路を接続した構成とする。
かかる構成により、全てのスイッチ素子をオフ状態にすることで、複数の追加放射電極が放射電極から電気的に切り離され、アンテナ装置では、放射電極のみが動作し、最も低い周波数で共振する。このような低い周波数では、アンテナ利得が下ろうとするが、図１９に示したアンテナ装置と異なり、スイッチ素子がオフ状態であるので、スイッチ動作による電力ロスは生じない。
また、この発明のアンテナ装置は、スイッチ素子のオン，オフ状態によって、「２」の「スイッチ素子数乗」分の種類のアンテナ構成態様を実現することができる。しかし、図１９に示したアンテナ装置では、上記したように、このように多くのアンテナ構成態様を実現することができても、共振周波数の数はスイッチ素子の数に限定されてしまう。しかしながら、この発明のアンテナ装置では、リアクタンス回路を各追加放射電極に設けているので、各追加放射電極にインピーダンスが生じ、スイッチ素子がオンになると、電流が当該スイッチ素子を介して分岐された追加放射電極に流れ込む。すなわち、図１９に示したアンテナ装置と異なり、電流が、オン状態のスイッチ素子に接続されている全ての追加放射電極に分流することとなる。この結果、アンテナ装置は、「２」の「スイッチ素子数乗」分の数の共振周波数で共振することができる。
そして、可変容量素子の容量を変化させることで、各アンテナ構成態様における共振周波数を連続的に変化させることができる。共振周波数の変化量は、可変容量素子を第２の容量部に並列に接続した場合に最も狭く、第２の容量部に直列に接続した場合、及び可変容量素子を含む並列共振回路を第２の容量部に直列に接続した場合の順で広くなる。
また、接地された可変容量素子が最大電圧部位となる第２の容量部に接続されているので、この可変容量素子に流れ込む電流は、最小となる。この結果、図２０に示したアンテナ装置と異なり、可変容量素子で消費される電力が極めて小さくなる。
また、放射電極の先端部が接地されているので、給電時に、電圧が放射電極の先端部で最小になる。そして、給電時に最大電圧部位となる第２の容量部が、放射電極の先端部から最も離れている放射電極の基端部に設けられているので、電圧が当該基端部で最大となる。すなわち、この発明のアンテナ装置は、図２１に示したアンテナ装置と異なり、共振周波数における波長の４分の１のアンテナ長で動作する。
さらに、放射電極の基端部に設けられている第２の容量部において最大電圧が生じるので、第２の容量部の容量値は、極めて高く且つ固定的である。したがって、放射電極とグランドとの間に生じる容量がスイッチ素子の切り換えによってほとんど変化せず、図２１に示したアンテナ装置と異なり、アンテナ装置のインピーダンスの容量成分は、ほとんど変化しない。
【００１２】
請求項２の発明は、請求項１に記載のアンテナ装置において、複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも１つのリアクタンス回路は、キャパシタを含む構成とした。
かかる構成により、キャパシタを含むリアクタンス回路を有した追加放射電極のスイッチ素子がオン状態になると、当該キャパシタの近くで動作している追加放射電極が有するインダクタと当該キャパシタとが並列共振回路を構成し、この並列共振回路がバンドストップフィルタとして機能する状態が生じる。このため、１種類のアンテナ構成態様において、並列共振回路がバンドストップフィルタとして機能している場合における共振周波数と、バンドストップフィルタとして機能していない場合における共振周波数との２種類の共振周波数を得ることができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置において、複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも１つのリアクタンス回路は、可変容量素子を含む構成とした。
かかる構成により、追加放射電極に設けられたリアクタンス回路の可変容量素子の容量を変化させることで、この追加放射電極で構成されるアンテナ構成態様における共振周波数を連続的に変化させることができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置において、複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも１つのリアクタンス回路は、直列共振回路又は並列共振回路である構成とした。
かかる構成により、直列共振回路又は並列共振回路のリアクタンス値を設定することで、所望の共振周波数を得ることができる。特に並列共振回路にすることで、バンドストップフィルタとして用いることができ、この結果、１つのアンテナ構成態様で２種類の共振周波数を得ることができる。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置において、可変容量素子にインダクタを並列に接続して並列共振回路を形成した構成とする。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のアンテナ装置において、放射電極と複数の追加放射電極とを、誘電体基体上にパターン形成した構成とする。
かかる構成により、誘電体基体によって、容量部の容量値、放射電極と追加放射電極との間の容量値及び追加放射電極間の容量値等を高めることができる。
【００１７】
請求項７の発明に係る無線通信機は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のアンテナ装置を具備する構成とした。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳しく説明したように、この発明のアンテナ装置によれば、スイッチ素子がオフ状態で、低周波の共振を行い、スイッチ動作による電力ロスが生じないので、アンテナ利得を上げて、アンテナ効率を向上させることができる。
また、「２」の「スイッチ素子数乗」という多数種類の共振周波数を得ることができるので、デジタルテレビ等のように多チャンネルの放送の受信にも十分対応することができる。そして、可変容量素子の容量を変化させることで、各アンテナ構成態様における共振周波数を連続的に変化させることができるので、共振周波数の広帯域化を図ることができる。
また、接地された可変容量素子で消費される電力が極めて小さいので、この点からもアンテナ効率を向上させることができる。
また、この発明のアンテナ装置は、４分の１波長で動作するので、放射電極等の電極の長さをその分短くすることができ、この結果、アンテナ面積の狭小化を図ることができる。
さらに、スイッチ素子の切り換えによって、アンテナ装置の電流分布が、ほとんど変化しないので、全ての共振周波数に対して、給電側と正確なマッチングを行うことができる。
また、共振周波数の広帯域化を図ることができるだけでなく、可変容量素子と第２の容量部との並列接続、可変容量素子と第２の容量部との直列接続のいずれかの構成を選択することで、共振周波数の変化量を所望量に調整することができる。
【００１９】
また、請求項２の発明に係るアンテナ装置によれば、１種類のアンテナ構成態様において、２種類の共振周波数を得ることができるので、さらなる多共振化を図ることができる。
また、請求項３の発明に係るアンテナ装置によれば、リアクタンス回路の可変容量素子の容量を変化させることで、共振周波数を連続的に変化させることができるので、その分、帯域幅を広げることができる。
さらに、請求項４の発明に係るアンテナ装置によれば、周波数の帯域幅を広げることができると共に、さらなる多共振化を図ることができる。
また、請求項５の発明に係るアンテナ装置によれば、並列共振回路によって、共振周波数の変化量を所望量に調整することができる。
【００２０】
請求項６の発明に係るアンテナ装置によれば、容量部の容量値や放射電極と追加放射電極との間の容量値、及び追加放射電極間の容量値等を高めることができるので、短い電極で長いアンテナ長を得ることができ、この結果、アンテナ装置の小型化を図ることができる。
【００２１】
また、請求項７の発明に係る無線通信機によれば、多共振で広帯域の送受信が可能で、しかも、高アンテナ効率で動作特性の良い通信が可能となる。
以上詳しく説明したように、請求項１ないし請求項９の発明に係るランド構造によれば、
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の第１実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図２】この実施例のアンテナ装置の概略図である。
【図３】追加放射電極への電流の流れ込み状態を示す概略図である。
【図４】アンテナ構成態様を示す概略図である。
【図５】図４における８種類のアンテナ構成態様における共振周波数のリターンロス曲線図である。
【図６】共振周波数の変化に伴うリターンロス曲線図である。
【図７】この発明の第２実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図８】この発明の第３実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図９】２共振状態を説明するための概略図である。
【図１０】２つの共振周波数に伴うリターンロス曲線図である。
【図１１】この発明の第４実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図１２】この発明の第５実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図１３】第５実施例の一変形例を示す平面図である。
【図１４】この発明の第６実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図１５】この発明の第７実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図１６】この発明の第８実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図１７】この発明の第９実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
【図１８】この発明の第１０実施例に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
【図１９】多共振化を図った従来のアンテナ装置を示す平面図である。
【図２０】広帯域化を図った従来のアンテナ装置の平面図である。
【図２１】多共振化と広帯域化とを図った従来のアンテナ装置を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
【００２４】
（実施例１）
図１は、この発明の第１実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例のアンテナ装置１は、携帯電話やＰＣカード等の無線通信機に設けられている。
図１に示すように、アンテナ装置１は、無線通信機の回路基板の非グランド領域４０１に形成されており、グランド領域４０２上に搭載されている給電部としての送受信部４００との間で高周波信号のやり取りを行う。
このアンテナ装置１は、１つの放射電極２とこの放射電極２から分岐された複数の追加放射電極３−１〜３−３とを有している。
【００２５】
放射電極２は、コ字状に折れ曲がった導体パターンであり、その先端部２ａがグランド領域４０２に接地されている。
そして、高周波の電力が給電部４００からこの放射電極２に容量給電される構造になっている。具体的には、水平な電極部２１が放射電極２の基端部２ｂに設けられ、この電極部２１が、給電部４００に接続された給電電極２０と対向して第１の容量部である容量部Ｃ１を形成している。
【００２６】
また、かかる放射電極２の基端部２ｂには、第２の容量部である容量部Ｃ２が形成されている。具体的には、電極部２２を電極部２１に対向させて配置することで、容量部Ｃ２を形成し、可変容量素子４をこの容量部Ｃ２の後段に直列に接続して接地した。
ここで、容量部Ｃ２は、給電部４００から放射電極２への給電時に、最大電圧部位となるように設定されており、その容量値は極めて大きい。
また、可変容量素子４としては、バリキャップ、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等を用いることができる。なお、固定コンデンサ内に強誘電体を充填し、この強誘電体に電圧を与えることで、このコンデンサの容量を変化させることができるので、かかるコンデンサを可変容量素子４として適用することもできる。そして、かかる可変容量素子４の容量制御を、制御ＩＣ４０３からの直流制御電圧によって行う。
【００２７】
一方、追加放射電極３−１〜３−３は、スイッチ素子３１〜３３を介して放射電極２に接続されており、スイッチ素子３１〜３３がオン状態の時に、これらの追加放射電極３−１〜３−３が放射電極２に電気的に接続され、スイッチ素子３１〜３３がオフ状態の時に、放射電極２から電気的に切り離されるようになっている。
このようなスイッチ素子３１〜３３として、ショットキーダイオード、ＰＩＮダイオード、ＭＥＭＳ、ＦＥＴ（Field Effect Transistor ）やＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）等を用いることができ、かかるスイッチ素子３１〜３３の切り換え制御を、制御ＩＣ４０３からの直流制御電圧によって行う。
【００２８】
また、各追加放射電極３−１（３−２，３−３）には、リアクタンス回路５−１（５−２，５−３）を介設している。つまり、各追加放射電極３−１（３−２，３−３）を、放射電極２側の電極部３Ａとグランド領域４０２側の電極部３Ｂとで構成し、リアクタンス回路５−１（５−２，５−３）を電極部３Ａと電極部３Ｂとの間に接続している。そして、各追加放射電極３−１（３−２，３−３）の電極部３Ｂの先端部をグランド領域４０２に接地した。
リアクタンス回路５−１（５−２，５−３）として、後述するように、キャパシタ、インダクタ、直列共振回路、並列共振回路等を用いることができる。また、リアクタンス回路５−１（５−２，５−３）にバリキャップ等の可変容量素子を含めた場合には、破線で示すように、制御ＩＣ４０３からの直流制御電圧で当該可変容量素子の容量を変化させることで、リアクタンス回路５−１（５−２，５−３）のリアクタンス値を変化させることができる。
【００２９】
次に、この実施例のアンテナ装置が示す作用及び効果について説明する。
図２は、この実施例のアンテナ装置１の概略図である。
図２に示す給電部４００から給電電極２０に給電されると、電力が容量部Ｃ１を介して放射電極２に給電され、共振状態時において、電圧が放射電極２の接地された先端部２ａで最小Ｖminになり、基端部２ｂの容量部Ｃ２の部位で最大Ｖmaxとなる。すなわち、電圧は、容量部Ｃ２で最大Ｖmaxになり、放射電極２の先端部２ａに向かうに従って下降し、接地された先端部２ａで最小Ｖminに成る。したがって、このアンテナ装置１は、図２１に示した従来のアンテナ装置と異なり、共振周波数における波長の４分の１のアンテナ長で動作する。この結果、放射電極２等の長さを図２１に示した従来のアンテナ装置に比べて短くすることができ、アンテナ面積の狭小化を図ることができる。
【００３０】
図３は、追加放射電極への電流の流れ込み状態を示す概略図である。
図３の（ａ）は、図１９に示したアンテナ装置を模したものであり、追加放射電極３−１（３−２，３−３）にリアクタンス回路５−１（５−２，５−３）を有していない。このようなアンテナ装置では、放射電極２には、Ｚ１〜Ｚ３等のインピーダンスが生じるが、追加放射電極３−１（３−２，３−３）にはインピーダンスが生じない。このため、スイッチ素子３１がオン状態になると、スイッチ素子３２，３３がオン状態であろうがなかろうが、電流Ｉはインピーダンスがゼロの追加放射電極３−１に全て流れてしまう。この結果、図３の（ａ）の構成では、８種類のアンテナ構成態様を得ることができるが、共振周波数はスイッチ素子３１〜３３の数「３」だけしか得ることができない。
これに対して、図３の（ｂ）に示すこの実施例のアンテナ装置１では、追加放射電極３−１（３−２，３−３）にリアクタンス回路５−１を有しているので、放射電極２のインピーダンスＺ１〜Ｚ３の他に、追加放射電極３−１〜３−３にも、リアクタンス回路５−１〜５−３）によるインピーダンスＺ５〜Ｚ７が生じる。このため、スイッチ素子３１がオン状態である場合には、スイッチ素子３２，３３がオン状態かオフ状態かによって、電流がスイッチ素子３２，３３に流れ込んだり、流れ込まなかったりする。つまり、オン状態のスイッチ素子３１〜３３のインピーダンスに対応した電流Ｉ１〜Ｉ３が当該オン状態のスイッチ素子３１〜３３を介して追加放射電極３−１〜３−３に分流すると共に、電流Ｉ４が放射電極２の先端部側に分流する。この結果、図３の（ｂ）の構成では、８つのアンテナ構成態様と同数の共振周波数を得ることができる。
このように、この実施例のアンテナ装置１では、図１９に示したアンテナ装置に比べてより多くの共振周波数を得ることができる。
【００３１】
図４は、アンテナ構成態様を示す概略図である。
図２において、給電部４００から給電すると、スイッチ素子３１〜３３のオン，オフ状態に応じて各アンテナ構成態様で共振する。アンテナ構成態様は、スイッチ素子３１〜３３のオン，オフ状態によって実現され、「２」の「スイッチ素子数乗」分の種類の態様がある。この実施例では、スイッチ素子が３つであるので、「２」の「３乗」、即ち、図４の（ａ）〜（ｈ）に示すような８種類のアンテナ構成態様を得ることができる。
【００３２】
図５は、図４における８種類のアンテナ構成態様における共振周波数のリターンロス曲線図である。
図４に示す態様のアンテナ構成において、図４の（ａ）に示すように、全てのスイッチ素子３１〜３３をオン状態にした場合の共振周波数ｆ８が最も高く、図４の（ｂ）〜（ｇ）に示すように、スイッチ素子３１〜３３のいずれかをオフ状態にしていくことで、共振周波数ｆ７〜ｆ２の順で高さが下がっていき、スイッチ素子３１〜３３の全てをオフ状態にした場合の共振周波数ｆ１が最も低くなる。
これにより、図５のリターンロス曲線Ｓ１〜Ｓ８に示すように、アンテナ装置１は、異なる８種類の共振周波数ｆ１〜ｆ８を用いて送受信することが可能となる。
ところで、最も低い共振周波数ｆ１で送受信すると、図１９に示したアンテナ装置のように、アンテナ利得が問題となるが、この実施例では、図４の（ｈ）に示すように、スイッチ素子３１〜３３の全てをオフ状態にして共振周波数ｆ１を得るので、図１９に示したアンテナ装置と異なり、スイッチ動作によるアンテナ利得の劣化は生じない。
【００３３】
図６は、共振周波数の変化に伴うリターンロス曲線図である。
ここで、図１の構成において、制御ＩＣ４０３から直流制御電圧を可変容量素子４に入力することで、可変容量素子４の容量値を変えることができる。例えば、図６に示すように、上記共振周波数ｆ１の共振状態において、可変容量素子４の容量値を連続的に変化させることで、共振周波数ｆ１を共振周波数ｆ１′まで変化量ｄ１だけシフトさせることができる。したがって、共振周波数ｆ１を隣の共振周波数ｆ２まで移動させることで、共振周波数ｆ１〜ｆ２の範囲で送受信が可能となる。つまり、図５に示す８つの共振周波数ｆ１〜ｆ８は、離散的であるが、各アンテナ構成態様において、可変容量素子４の容量を変化させることで、共振周波数ｆ１〜ｆ８の隙間を埋めて、周波数の広帯域化を図ることができる。
【００３４】
ところで、上記のように機能する可変容量素子４が接地されていることから、可変容量素子４に大きな電流が流れ、無駄に電力が消費されるおそれがある。しかしながら、図１及び図２に示したように、この実施例では、可変容量素子４が最大電圧部位である容量部Ｃ２の直近に接続されているので、可変容量素子４の部位も電圧が大きくなり、可変容量素子４に流れ込む電流が、非常に少なくなる。この結果、可変容量素子４で消費される電力は極めて小さくなる。
【００３５】
また、この実施例のアンテナ装置１では、容量部Ｃ２を、給電部４００から放射電極２への給電時に、最大電圧部位となるように設定し、その容量値を極めて大きく設定している。したがって、スイッチ素子３１〜３３の切り換えによる浮遊容量の変化が生じた場合でも、アンテナ装置１全体のインピーダンスの容量成分の大部分が容量部Ｃ２に依存するため、電流分布が変化しない。この結果、全ての共振周波数に対して、給電部４００側と正確なマッチングが行われる。
【００３６】
（実施例２）
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図７は、この発明の第２実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例のアンテナ装置は、第１実施例のスイッチ素子３１〜３３とリアクタンス回路５−１〜５−３と可変容量素子４とに対して具体的な素子を適用したものである。
【００３７】
すなわち、図７に示すように、スイッチ素子３１〜３３として、ショットキーダイオード３１〜３３を適用し、各ショットキーダイオード３１（３２，３３）のアノード側を放射電極２に接続すると共にカソード側を追加放射電極３−１（３−２，３−３）の電極部３Ａに接続した。
また、可変容量素子４としては、バリキャップ４１を適用し、バリキャップ４１のカソード側を電極部２２に接続すると共にアノード側を接地した。
さらに、リアクタンス回路５−１〜５−３として、インダクタ５１〜５１を適用し、各インダクタ５１の両端を追加放射電極３−１（３−２，３−３）の電極部３Ａ，３Ｂに接続した。
【００３８】
ショットキーダイオード３１（３２，３３）のオン，オフ動作は、制御ＩＣ４０３から直流制御電圧Ｖｃによって制御する。具体的には、ライン４０３ａを追加放射電極３−１（３−２，３−３）の電極部３Ｂに抵抗３５（例えば１００ｋΩ）を介して接続し、直流制御電圧Ｖｃをこのライン４０３ａを通じてショットキーダイオード３１（３２，３３）のカソード側に印加するようにしている。これにより、例えば、２（Ｖ）の直流制御電圧Ｖｃを印加することで、ショットキーダイオード３１（３２，３３）をオン状態にすることができ、０（Ｖ）の直流制御電圧Ｖｃを印加することで、オフ状態にすることができる。そして、キャパシタ３４（例えば１０００（ｐＦ））を、各追加放射電極３−１（３−２，３−３）の電極部３Ｂに介設して、直流制御電圧Ｖｃのグランド領域４０２側への流出を防止している。
【００３９】
バリキャップ４１の容量調整は、制御ＩＣ４０３から直流制御電圧Ｖｂによって制御される。具体的には、ライン４０３ｂを容量部Ｃ２の電極部２２に抵抗４２（例えば１００ｋΩ）を介して接続し、直流制御電圧Ｖｂをこのライン４０３ｂを通じてバリキャップ４１のカソード側に印加するようになっている。これにより、例えば、０（Ｖ）〜３（Ｖ）の範囲の直流制御電圧Ｖｂを印加することで、バリキャップ４１の容量を連続的に変化させることができる。なお、ライン４０３ｂに設けられた抵抗４２は、各共振時の高周波がライン４０３ｂを通じて制御ＩＣ４０３側に流出することを防止するための素子である。
【００４０】
ここで、インダクタ５１として、チップ部品だけでなく、電極部３Ａ，３Ｂ間にパターン形成したメアンダライン等も用いることができる。
追加放射電極３−１〜３−３の全てのインダクタ５１のインダクタンス値を等しく設定し、又は異ならしめるなどして、ショットキーダイオード３１〜３３の切り換えの際に生じる各アンテナ構成態様の共振周波数を任意に変更することができる。
なお、ライン４０３ａに設けられた抵抗３５は、各共振時の高周波がライン４０３ａを通じて制御ＩＣ４０３側に流出することを防止するための素子である。
【００４１】
かかる構成により、制御ＩＣ４０３からの０（Ｖ）又は２（Ｖ）の直流制御電圧Ｖｃを追加放射電極３−１〜３−３に入力して、ショットキーダイオード３１〜３３を切り換えることにより、インダクタ５１のインダクタンス値に対応した８種類の共振周波数ｆ１〜ｆ８（図５参照）を得ることができる。
そして、制御ＩＣ４０３からの０（Ｖ）〜３（Ｖ）の直流制御電圧Ｖｂを電極部２２に入力して、バリキャップ４１の容量値を連続的に変化させることにより、各アンテナ構成態様における共振周波数をシフトさせることができる（図６参照）。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００４２】
（実施例３）
次に、この発明の第３実施例について説明する。
図８は、この発明の第３実施例に係るアンテナ装置を示す平面図であり、図９は、２共振状態を説明するための概略図であり、図１０は、２つの共振周波数に伴うリターンロス曲線図である。
この実施例のアンテナ装置は、追加放射電極３−１〜３−３のリアクタンス回路５−１〜５−３の内、少なくとも１つのリアクタンス回路を、キャパシタで形成した点が、上記第１及び第２実施例と異なる。
具体的には、図８に示すように、リアクタンス回路５−１をキャパシタ５２で形成し、リアクタンス回路５−２，５−３をインダクタ５１でそれぞれ形成した。
【００４３】
かかる構成により、キャパシタ５２を有する追加放射電極３−１のスイッチ素子３１がオン状態になると、追加放射電極３−１の近くで動作している追加放射電極３−２，３−３が有するインダクタ５１とこのキャパシタ５２とが並列共振回路を構成し、この並列共振回路がバンドストップフィルタとして機能する状態が生じる。
例えば、図４の（ｄ）で示したようなスイッチ素子３１，３２がオンでスイッチ素子３３がオフのアンテナ構成態様では、図８の破線で示すように、追加放射電極３−１，３−２のキャパシタ５２とインダクタ５１との並列共振回路５０が形成される。図４の（ｄ）で示したアンテナ構成態様における共振周波数がｆ２であるとすると、並列共振回路５０のインピーダンスが無限大にならない限り、図８に示すアンテナ装置の共振周波数もｆ２である。しかしながら、並列共振回路５０は、ある周波数ｆ２′でほぼ無限大のインピーダンスを有する状態になる。したがって、この周波数ｆ２′では、追加放射電極３−１，３−２の電極部３Ｂ側には電力が供給されないこととなり、並列共振回路５０がバンドパスフィルタとして機能する。
つまり、共振周波数ｆ２′以外の周波数では、図９の（ａ）に示すように、追加放射電極３−１，３−２が、共に電極部３Ａ，３Ｂで構成されたアンテナ構成態様になり、周波数ｆ２で共振する。しかし、周波数ｆ２′では、並列共振回路５０がバンドパスフィルタとして機能し、図９の（ｂ）に示すように、追加放射電極３−１，３−２が共に電極部３Ａだけの新たなアンテナ構成態様が形成され、周波数ｆ２′で共振するようになる。
この結果、スイッチ素子３１，３２のみをオンにした図４の（ｄ）に示すアンテナ構成態様において、図１０のリターンロス曲線Ｓ２で示すように、並列共振回路５０がバンドストップフィルタとして機能している場合における共振周波数ｆ２′と、バンドストップフィルタとして機能していない場合における共振周波数ｆ２との２種類の共振周波数を得ることができる。
【００４４】
以上のように、この実施例のアンテナ装置によれば、図４の（ｄ）に示すアンテナ構成態様における２共振化と、スイッチ素子３１がオン状態にある図４の（ａ），（ｃ），（ｇ）の各アンテナ構成態様における２共振化がそれぞれ可能であり、上記第１及び第２実施例のアンテナ装置の共振数よりも多くの共振数を得ることができる。
【００４５】
なお、この実施例では、リアクタンス回路５−１のみをキャパシタ５２で構成したが、これに限るものではない。リアクタンス回路５−１〜５−３の内のいずれかをキャパシタで形成したり、キャパシタを含むリアクタンス回路とすることで、上記したようなバンドストップフィルタを構成することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１及び第２実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００４６】
（実施例４）
次に、この発明の第４実施例について説明する。
図１１は、この発明の第４実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例のアンテナ装置は、追加放射電極３−１〜３−３のリアクタンス回路５−１〜５−３の内、少なくとも１つのリアクタンス回路を、直列共振回路で形成した点が、上記第１ないし第３実施例と異なる。
具体的には、図１１の破線で示すように、追加放射電極３−１のリアクタンス回路５−１をキャパシタ５２とインダクタ５１との直列共振回路で形成し、リアクタンス回路５−２，５−３をインダクタ５１でそれぞれ形成した。
【００４７】
ここで、直列共振回路は、共振点前ではＬ性（誘導性）、共振点後ではＣ性（容量性）で動作する。したがって、直列回路の共振点以後の周波数においてはリアクタンス回路５−２，５−３のインダクタ５１とで並列共振回路を構成し、この並列共振回路をバンドストップフィルタとして機能させることもできる。
【００４８】
なお、この実施例では、リアクタンス回路５−１のみをインダクタ５１とキャパシタ５２との直列共振回路で構成したが、これに限るものではない。リアクタンス回路５−１〜５−３の内のいずれかを直列共振回路で構成することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第３実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００４９】
（実施例５）
次に、この発明の第５実施例について説明する。
図１２は、この発明の第５実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例のアンテナ装置は、追加放射電極３−１〜３−３のリアクタンス回路５−１〜５−３の内、少なくとも１つのリアクタンス回路を、並列共振回路で形成した点が、上記第１ないし第４実施例と異なる。
具体的には、図１２の破線で示すように、追加放射電極３−１のリアクタンス回路５−１をキャパシタ５２とインダクタ５１との並列共振回路で形成し、リアクタンス回路５−２，５−３をインダクタ５１でそれぞれ形成した。
【００５０】
かかる構成により、リアクタンス回路５−１のリアクタンス値をインダクタ５１のみのリアクタンス回路５−２，５−３のリアクタンス値よりも大きく設定することができる。
特に、並列共振回路は、直列共振回路に比べてリアクタンス値を大きく設定することができるので、リアクタンス値のさらなる増大が可能である。
さらに、リアクタンス回路５−１自体が並列共振回路であるので、スイッチ素子３２，３３が動作していない状態においても、リアクタンス回路５−１だけでバンドストップフィルタを構成することができる。
【００５１】
なお、この実施例では、リアクタンス回路５−１のみをインダクタ５１とキャパシタ５２との並列共振回路で構成したが、これに限るものではない。リアクタンス回路５−１〜５−３の内のいずれかを並列共振回路で構成することができる。したがって、図１３に示すように、追加放射電極３−１〜３−３のリアクタンス回路５−１〜５−３に、直列共振回路や並列共振回路を混在させることもできる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第４実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００５２】
（実施例６）
次に、この発明の第６実施例について説明する。
図１４は、この発明の第６実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例のアンテナ装置は、追加放射電極３−１〜３−３のリアクタンス回路５−１〜５−３の内、少なくとも１つのリアクタンス回路を、可変容量素子を含む構成にした点が、上記第１ないし第５実施例と異なる。
具体的には、図１４に示すように、追加放射電極３−１のリアクタンス回路５−１をバリキャップ５３で形成し、リアクタンス回路５−２，５−３をインダクタ５１でそれぞれ形成した。
バリキャップ５３は、そのカソード側を追加放射電極３−１の電極部３Ａに接続し、そのアノード側を電極部３Ｂに接続した状態で、電極部３Ａ，３Ｂ間に介在している。そして、制御ＩＣ４０３からのライン４０３ｃが抵抗５４を介して追加放射電極３−１の電極部３Ａに接続している。
これにより、直流制御電圧Ｖｂをこのライン４０３ｃを通じてバリキャップ５３のカソード側に印加することで、バリキャップ５３の容量調整を行うことができる。
【００５３】
かかる構成により、各共振周波数を可変容量素子４で連続的にシフトさせることができるだけでなく、バリキャップ５３によってさらに連続的に変化させることができるので、アンテナ装置のさらなる広帯域化を図ることができる。
【００５４】
なお、この実施例では、リアクタンス回路５−１のみをバリキャップ５３で構成したが、これに限るものではない。リアクタンス回路５−１〜５−３の内のいずれかをバリキャップ５３で形成したり、いずれかにバリキャップ５３を含めることもできる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第５実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００５５】
（実施例７）
次に、この発明の第７実施例について説明する。
図１５は、この発明の第７実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例のアンテナ装置は、追加放射電極３−１〜３−３のリアクタンス回路５−１〜５−３の内、少なくとも１つのリアクタンス回路を、可変容量素子を含む直列共振回路また並列共振回路で構成した点が、上記第６実施例と異なる。
具体的には、図１５に示すように、リアクタンス回路５−１を、バリキャップ５３とインダクタ５１との並列回路に対してバリキャップ５３を直列に接続した直列共振回路とし、リアクタンス回路５−２をインダクタ５１で構成し、リアクタンス回路５−３をバリキャップ５３とインダクタ５１との並列共振回路とした。
そして、リアクタンス回路５−１，５−３の各バリキャップ５３のカソード側に、制御ＩＣ４０３からのライン４０３ｃを抵抗５４を介して接続し、直流制御電圧Ｖｂをこのライン４０３ｃを通じて印加することで、各バリキャップ５３の容量調整を行うことができるようにした。
【００５６】
かかる構成により、直列共振回路，並列共振回路を構成するリアクタンス回路５−１，５−３のリアクタンスをバリキャップ５３で変化させることで、共振周波数を広いスパンで連続的にシフトさせることができる。特に、並列共振回路によって、広いスパンでしかも急激に共振周波数を変化させることができる。
【００５７】
なお、この実施例では、リアクタンス回路５−１を直列共振回路とし、リアクタンス回路５−３を並列共振回路としたが、これに限るものではない。リアクタンス回路５−１〜５−３の内のいずれかを直列共振回路又は並列共振回路で構成することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第６実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００５８】
（実施例８）
次に、この発明の第８実施例について説明する。
図１６は、この発明の第８実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
上記第１ないし第７実施例では、可変容量素子４を容量部Ｃ２に直列に接続した構成のアンテナ装置を例示したが、図１６に示すように、この実施例のアンテナ装置は、可変容量素子４を容量部Ｃ２に並列に接続した。
具体的には、可変容量素子４として、バリキャップ４１を適用し、バリキャップ４１のカソード側を容量部Ｃ２の電極部２１に接続すると共にアノード側を電極部２２に接続した。
そして、制御ＩＣ４０３からのライン４０３ｂを容量部Ｃ２の電極部２１に抵抗４２を介して接続し、直流制御電圧Ｖｂをこのライン４０３ｂを通じてバリキャップ４１のカソード側に印加するようにした。
【００５９】
かかる構成により、バリキャップ４１の容量を直流制御電圧Ｖｂで変化させることで、各アンテナ構成態様における共振周波数を連続的に変化させることができる点は、上記実施例と同様である。しかし、可変容量素子４を容量部Ｃ２に直列に接続した上記実施例の場合に比べて、共振周波数の変化量が狭い。このため、この実施例の構成を採ることで、直流制御電圧Ｖｂによってアンテナのマッチングを微調整することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第７実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００６０】
（実施例９）
次に、この発明の第９実施例について説明する。
図１７は、この発明の第９実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例のアンテナ装置は、図１７に示すように、可変容量素子４を含む並列共振回路４０を容量部Ｃ２に直列に接続した構成を採る。
具体的には、可変容量素子４としてのバリキャップ４１のカソード側を容量部Ｃ２の電極部２２に接続すると共にアノード側を接地し、インダクタ４３の一方端を電極部２２に接続すると共に他方端を接地した。
そして、制御ＩＣ４０３からのライン４０３ｂを容量部Ｃ２の電極部２２に抵抗４２を介して接続し、直流制御電圧Ｖｂをこのライン４０３ｂを通じてバリキャップ４１のカソード側に印加するようにした。
【００６１】
かかる構成により、バリキャップ４１の容量を直流制御電圧Ｖｂで変化させることで、可変容量素子４を容量部Ｃ２に直列に接続した上記第１ないし第７実施例や可変容量素子４を容量部Ｃ２に並列に接続した上記第８実施例の場合に比べて、共振周波数の変化量が極めて広い。このため、この実施例の構成を採ることで、直流制御電圧Ｖｂによって共振周波数を急激に変化させることができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第８実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００６２】
（実施例１０）
次に、この発明の第１０実施例について説明する。
図１８は、この発明の第１０実施例に係るアンテナ装置を示す斜視図である。
図１８に示すように、この実施例は、上記第２実施例のアンテナ装置において、その放射電極２と追加放射電極３−１〜３−３とを誘電体基体６上にパターン形成した構造を成す。
【００６３】
具体的には、正面６０と上面６１を有した直方体状の誘電体基体６を、回路基板の非グランド領域４０１上に載置した。
そして、給電電極２０を、給電部４００から非グランド領域４０１上に引き出し、誘電体基体６の正面６０から上面６１に亘ってパターン形成した。
【００６４】
また、放射電極２を、誘電体基体６の上面６１の奥方に配して、左端部を基端部２ｂとし、この基端部２ｂと給電電極２０の先端部との間隙で容量部Ｃ１を構成した。そして、この放射電極２を、この基端部２ｂから右方に延ばし、上面６１の右縁に沿って正面６０に至らせ、正面６０を下降させた後、非グランド領域４０１を通して、その先端部２ａをグランド領域４０２に接続した。
【００６５】
追加放射電極３−１（３−２，３−３）は、追加放射電極３−１〜３−３と垂直な方向にパターン形成し、その先端部をグランド領域４０２に接続した。
具体的には、追加放射電極３−１（３−２，３−３）の電極部３Ａを上面６１にパターン形成し、ショットキーダイオード３１（３２，３３）をこの電極部３Ａと放射電極２との間に実装した。そして、電極部３Ｂを正面６０から非グランド領域４０１とに亘ってパターン形成し、リアクタンス回路５−１（５−２，５−３）であるインダクタ５１をこの電極部３Ｂと電極部３Ａとの間に実装した。また、電極部３Ｂについては、グランド領域４０２の近傍の部位で分離し、キャパシタ３４を介在させた。そして、抵抗３５を電極部３Ｂに接続し、この抵抗３５と制御ＩＣ４０３とをライン４０３ａを介して接続した。
【００６６】
一方、容量部Ｃ２は、誘電体基体６の上面６１の左側部位に形成した。
具体的には、放射電極２の基端部２ｂを電極部２１とし、電極部２２をこの電極部２１と並行にパターン形成することにより、対向する電極部２１，２２で容量部Ｃ２を構成した。そして、パターン４４を電極部２２の中央部近傍から正面６０に向かって形成し、正面６０を下降させた後、非グランド領域４０１上を通して、その先端部をグランド領域４０２に接続した。そして、可変容量素子４であるバリキャップ４１をこのパターン４４と電極２２との間に実装した。しかる後、抵抗４２を電極部２２に接続し、この抵抗４２と制御ＩＣ４０３とをライン４０３ｂを介して接続した。
【００６７】
かかる構成により、誘電体基体６によって、給電電極２０と放射電極２との間の容量部Ｃ１や電極部２１，２２間の容量部Ｃ２の容量値、及びあらゆる電極間の間の容量値を高めることができるので、短い電極で実質的に長いアンテナ長を得ることができ、この結果、アンテナ装置の小型化を図ることができる。
なお、この実施例では、上記第２実施例のアンテナ装置を適用した例を示したが、誘電体基体６への適用例は、これに限定されるものではない。第１実施例〜第９実施例及びその他この発明の範囲に含まれる全て実施例のアンテナ装置について、誘電体基体６への適用が可能である。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第９実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【符号の説明】
【００６８】
１…アンテナ装置、  ２…放射電極、  ２ａ…先端部、  ２ｂ…基端部、  ３−１〜３−３…追加放射電極、  ３Ａ，３Ｂ，２１，２２…電極部、  ４…可変容量素子、  ５−１〜５−３…リアクタンス回路、  ６…誘電体基体、  ２０…給電電極、  ３１〜３３…スイッチ素子、  ３４，５２…キャパシタ、  ３５，４２，５４…抵抗、  ４０，５０…並列共振回路、  ４１，５３…バリキャップ、  ４３，５１…インダクタ、  ４４…パターン、  ６０…正面、  ６１…上面、  ４００…給電部、  ４０１…非グランド領域、  ４０２…グランド領域、  ４０３…制御ＩＣ、  ４０３ａ，４０３ｂ，４０３ｃ…ライン、  Ｃ１，Ｃ２…容量部、  Ｖｂ，Ｖｃ…直流制御電圧、  ｄ１…変化量、  ｆ１〜ｆ８，ｆ１′，ｆ２′…共振周波数。
【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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【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２０】
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【図２１】
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