(57)【要約】【課題】放射パターンを制御することにより２つのアンテナ素子間の相関を抑制するアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置を提供することを課題とする。【解決手段】本実施例のアンテナ装置は、第１及び第２給電部を有し、誘電体製の基板と、互いに異なる長さであり異なる方向に延びた第１及び第２辺を有し、前記基板に設けられたグランドと、前記第１給電部に接続し第１波長を使用する第１アンテナ素子と、前記第２給電部に接続し第２波長を使用する第２アンテナ素子と、給電されず、前記グランドに接続された無給電素子と、を備え、前記第１及び第２波長のそれぞれの４分の１は、前記第２辺の長さよりも前記第１辺の長さに近似し、前記無給電素子と前記第２給電部との間隔は、前記第２波長の４分の１以下であり、前記無給電素子と前記第１辺とは、平行ではなく、前記第１及び第２波長は、同一であってもよいし異なっていてもよい。【選択図】図５
2012049873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２給電部を有し、誘電体製の基板と、
互いに異なる長さであり異なる方向に延びた第１及び第２辺を有し、前記基板に設けられたグランドと、
前記第１給電部に接続し第１波長を使用する第１アンテナ素子と、
前記第２給電部に接続し第２波長を使用する第２アンテナ素子と、
給電されず、前記グランドに接続された無給電素子と、を備え、
前記第１及び第２波長のそれぞれの４分の１は、前記第２辺の長さよりも前記第１辺の長さに近似し、
前記無給電素子と前記第２給電部との間隔は、前記第２波長の４分の１以下であり、
前記無給電素子と前記第１辺とは、平行ではなく、
前記第１及び第２波長は、同一であってもよいし異なっていてもよい、アンテナ装置。
【請求項２】
前記無給電素子の長さは、前記第１辺の長さよりも、前記第２波長の４分の１に近似している、請求項１のアンテナ装置。
【請求項３】
前記無給電素子の長さは、前記第２波長の０．２以上から０．３以下である、請求項１又は２のアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかのアンテナ装置を備えた無線通信装置。
【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通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナ素子間の相関を低減するための技術が知られている。特許文献１〜３には、このようなアンテナ装置に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−４６１１７号公報
【特許文献２】特開２００５−６４７９２号公報
【特許文献３】特開２００８−２５８８８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
誘電体製の基板上に、２つのアンテナ素子を設ける場合が考えられる。例えば、基板上に、グランド、２つの給電部、２つの給電部にそれぞれ接続された２つのアンテナ素子、を設ける。この場合、各アンテナ素子の長さを使用周波数の波長の４分の１する。一方のアンテナ素子に電流を流すと、グランドにも使用周波数の波長の４分の１の長さの電流が流れる。これにより、アンテナ素子に流れる電流とグランドに流れる電流との長さの合計が波長の２分の１となる。よって、２つのアンテナ素子は２つのアンテナとして機能する。
【０００５】
一般的に、電流はグランドの縁の部分を流れようとする。このため、２つアンテナ素子に電流を流した場合、グランドの同一の辺側に電流が流れる場合がある。この場合に、一方のアンテナ素子とグランドとを流れる電流による電波の放射パターンの形状と、他方のアンテナ素子とグランドとを流れる電流による電波の放射パターンの形状は、似たものとなる恐れがある。これにより、２つのアンテナ素子間で相関が大きくなる恐れがある。
【０００６】
本発明は、放射パターンを制御することにより２つのアンテナ素子間の相関を抑制するアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置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】
【０００７】
本明細書に開示のアンテナ装置は、第１及び第２給電部を有し、誘電体製の基板と、互いに異なる長さであり異なる方向に延びた第１及び第２辺を有し、前記基板に設けられたグランドと、前記第１給電部に接続し第１波長を使用する第１アンテナ素子と、前記第２給電部に接続し第２波長を使用する第２アンテナ素子と、給電されず、前記グランドに接続された無給電素子と、を備え、前記第１及び第２波長のそれぞれの４分の１は、前記第２辺の長さよりも前記第１辺の長さに近似し、前記無給電素子と前記第２給電部との間隔は、前記第２波長の４分の１以下であり、前記無給電素子と前記第１辺とは、平行ではなく、前記第１及び第２波長は、同一であってもよいし異なっていてもよい。
【０００８】
本明細書に開示の無線通信装置は、上記アンテナ装置を備えている。
【発明の効果】
【０００９】
放射パターンを制御することにより２つのアンテナ素子間の相関を抑制するアンテナ装置及びそれを備えた無線通信装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１Ａ〜１Ｃは、実施例１のアンテナ装置の外観の説明図である。
【図２】図２は、アンテナ装置を取り付けた無線通信装置の説明図である。
【図３】図３は、アンテナ装置の内部構造を示した図である。
【図４】図４は、アンテナ筐体を取外した状態のプリント基板を示している。
【図５】図５は、アンテナ素子の説明図である。
【図６】図６は、アンテナ素子が放射する電波の放射パターンの概念図である。
【図７】図７は、比較例であるアンテナ装置の説明図である。
【図８】図８は、比較例であるアンテナ装置の説明図である。
【図９】図９は、比較例であるアンテナ装置のアンテナ素子が放射する電波の放射パターンの概念図である。
【図１０】図１０Ａは、第１変形例の説明図であり、図１０Ｂは、第２変形例の説明図である。
【図１１】図１１は、実施例２のアンテナ装置の説明図である。
【図１２】図１２は、突出部周辺の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に複数の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１Ａ〜１Ｃは、実施例１のアンテナ装置１の外観の説明図である。アンテナ装置１は、筐体２、筐体２に回転可能に連結されたアンテナ筐体４、を含む。筐体２、アンテナ筐体４は、何れも樹脂製である。アンテナ装置１は、カード状である。図１Ａ、１Ｂは、何れも筐体２に対してアンテナ筐体４が回転させられ、アンテナ筐体４が立ち上がった状態を示している。アンテナ筐体４内には、詳しくは後述するがアンテナ素子が収納されている。筐体２内には、詳しくは後述するが、アンテナ素子が設けられたプリント基板が収納されている。
【００１３】
図２は、アンテナ装置１を取り付けた無線通信装置１００の説明図である。図２においては、無線通信装置１００の一例として、携帯可能なノート型コンピュータを示している。無線通信装置１００は、互いに開閉可能に連結された本体部１１０、可動部１２０を含む。本体部１１０、可動部１２０は、それぞれ操作部１３０、ディスプレイ１４０が設けられている。本体部１１０は、無線通信装置１００を操作するためのものである。本体部１１０の縁には、アンテナ装置１を挿入するためのスロットが設けられている。アンテナ装置１がスロットに挿入されることにより、無線通信装置１００は、無線通信可能となる。
【００１４】
図３は、アンテナ装置１の内部構造を示した図である。図３においては、筐体２の一部を切り欠いて示している。筐体２内には、プリント基板１０が収納されている。プリント基板１０は、略矩形状である。プリント基板１０は、誘電体製の基板２０、基板２０に設けられたグランド３０、を含む。基板２０は、硬質の基板であるが、加撓性を有したものであってもよい。
【００１５】
アンテナ筐体４内には、アンテナ素子４０が設けられている。アンテナ素子４０の根元部には、アンテナ素子４０と電気的に接続した金属板４４がプリント基板１０に接続されている。金属板４４は、ボルト４６、不図示のナットによりプリント基板１０に接続されている。アンテナ素子４０は、ロッド状であっても、ヘリカル状のものであってもよいし、それ以外であってもよい。
【００１６】
図４は、アンテナ筐体４を取外した状態のプリント基板１０を示している。アンテナ筐体４は、プリント基板１０の隅に接続されている。基板２０には、ボルト４６が貫通する孔２６が形成されている。また、基板２０には、金属板４４に電流を流すための給電部２４が形成されている。給電部２４から、金属板４４を介してアンテナ素子４０に電流が流れる。
【００１７】
また、図３に示すように、基板２０上にはアンテナ素子５０、無給電素子６０が設けられている。アンテナ素子５０、無給電素子６０は、導電性のパターンである。無給電素子６０は、略Ｌ字状である。基板２０上には給電部２５が設けられており、給電部２５によりアンテナ素子５０に電流が流される。アンテナ素子５０は、グランド３０に接続されていない。無給電素子６０は、グランド３０に接続されている。尚、図３においては、理解を容易にするために給電部２５の位置を、アンテナ素子５０上に示している。
【００１８】
基板２０上には、グランド３０が設けられている。グランド３０は、短辺３２ａ、長辺３２ｂを有している。短辺３２ａ、長辺３２ｂは、互いに異なる長さを有し、延びている方向も異なっている。詳細には、短辺３２ａ、長辺３２ｂは、略直交している。アンテナ素子５０、無給電素子６０、給電部２４等は、グランド３０が設けられていない基板２０上に設けられている。短辺３２ａは、長さＡを有する。長辺３２ｂは、長さＢを有する。長さＡは、例えば３０［ｍｍ］であるがこれに限定されない。長さＢは、例えば１００［ｍｍ］であるがこれに限定されない。
【００１９】
アンテナ素子４０、５０について詳細に説明する。図５は、アンテナ素子４０、５０の説明図である。アンテナ素子４０、５０は、互いに同一の周波数２．０ＧＨｚを想定している。アンテナ素子４０は、使用周波数の波長（以下、使用波長と称する）の略４分の１の長さに設定されている。ここで、「長さ」とは、実際の物理長を示すものではなく、基板２０の誘電率を考慮した電気長を示す。グランド３０には、給電部２４からアンテナ素子４０に給電されることにより、Ｄ１方向に電流が流れる。このように、グランド３０の短辺に電流が流れ、長辺側に電流が流れない理由は、使用周波数の４分の１の波長が、長辺よりも短辺に近似しているからである。グランド３０には、アンテナ素子４０の使用波長の略４分の１の長さの電流が流れる。これにより、アンテナ素子４０の長さと、グランド３０に流れる電流の長さとの合計が、使用波長の略２分の１となる。このようにして、アンテナ素子４０は、グランド３０と協働してモノポールアンテナに類似したアンテナとして機能する。
【００２０】
アンテナ素子５０に電流を流すと、無給電素子６０に電流が流れる。給電部２５によりアンテナ素子５０に電流が流れると、無給電素子６０にも電流が流れる。無給電素子６０には、方向Ｄ２に電流が流れる。アンテナ素子５０は、使用波長の略４分の１の長さに設定されている。無給電素子６０の長さは、使用波長の略４分の１の長さに設定されている。アンテナ素子５０の長さと、無給電素子６０の長さとの合計は、使用波長の略２分の１となる。このようにして、アンテナ素子５０は、無給電素子６０と協働してモノポールアンテナに類似したアンテナとして機能する。
【００２１】
尚、アンテナ素子４０、５０のそれぞれの使用周波数は、同一であっても異なっていてもよい。この場合、アンテナ素子４０、５０のそれぞれの使用周波数の帯域幅が重なっていればよい。
【００２２】
図６は、アンテナ素子４０、５０が放射する電波の放射パターンの概念図である。放射パターンＲ４、Ｒ５は、それぞれアンテナ素子４０、５０による電波の放射パターンを示している。図６に示すように、放射パターンＲ４、Ｒ５とは、放射パターンが異なる。これは、グランド３０を流れる電流の方向Ｄ１と、無給電素子６０に流れる電流の方向Ｄ２とが、略直交しているからである。
【００２３】
次に、本実施例の比較例であるアンテナ装置１ｘについて説明する。図７、図８は、比較例であるアンテナ装置１ｘの説明図である。図７は、図３に対応し、図８は、図５に対応している。アンテナ装置１ｘにおいては、基板２０上には無給電素子６０は設けられていない。この場合、給電部２５によりアンテナ素子５０に電流が流れることにより、グランド３０に電流が流れる。この電流は、短辺３２ａに向かって方向Ｄ３に流れる。
【００２４】
ここで、アンテナ素子５０に電流が流れることに起因してグランド３０に流れる電流が、長辺３２ｂ側ではなく短辺３２ａ側に流れる理由について説明する。例えばアンテナ素子５０の使用周波数を上述したように２．０ＧＨｚと仮定した場合、使用波長［ｍ］は、電波速度［ｍ／ｓ］／周波数［Ｈｚ］で算出できる。これにより、電波速度を３．０×１０８［ｍ／ｓ］とした場合、２．０×１０９［Ｈｚ］（すなわち２．０［ＧＨｚ］）の波長は、１５０×１０−３［ｍ］（すなわち１５０［ｍｍ］）とわかる。波長の４分の１は、約３７［ｍｍ］である。上述したように、短辺３２ａの長さを３０［ｍｍ］であり、長辺３２ｂの長さが１００［ｍｍ］である。この場合には、電流は、使用波長１５０［ｍｍ］の４分の１に近い長さを有した短辺３２ａに流れる。
【００２５】
一方、給電部２４によりアンテナ素子４０に電流が流れることにより、短辺３２ａに沿って電流が方向Ｄ１に流れる。このため、同一のグランド３０に２つの電流が流れることになる。これにより、アンテナ素子４０は、グランド３０と協働でアンテナとして機能し、アンテナ素子５０も同様にグランド３０と協働でアンテナとして機能する。
【００２６】
図９は、比較例であるアンテナ装置１ｘのアンテナ素子が放射する電波の放射パターンの概念図である。尚、この図においては、理解を容易にするために、各電流は一直線上に流れるものと仮定して示している。図９に示すように、放射パターンＲ４、Ｒ５は、略一致する。このため、アンテナ素子４０、５０間で相関が増大し、アンテナの性能が低下する恐れがある。例えば、アンテナ素子４０、５０の一方により受信すべき信号が、アンテナ素子４０、５０の他方により受信される恐れがある。尚、アンテナ素子４０、５０のそれぞれの使用周波数は、異なっていても、アンテナ素子４０、５０のそれぞれの使用周波数の帯域幅が重なっている場合には、上記のような性能の低下が起こり得る。
【００２７】
本実施例の場合、アンテナ素子５０に隣接して無給電素子６０を設けることにより、アンテナ素子４０、グランド３０を一つのアンテナとして機能させることができる。更に、アンテナ素子５０、無給電素子６０を別のアンテナとして機能させる。これにより、グランド３０に２つの電流が流れることを防止できる。よって、図６に示したように、アンテナ素子４０、５０の放射パターンＲ４、Ｒ５は、異なる形状になる。これにより、アンテナ素子４０、５０間の相関を低減することができる。特に、給電部２４、２５が接近している場合においても、アンテナ素子４０、５０の放射パターンを制御することにより、アンテナ素子４０、５０間の相関を抑制できる。従って、狭いスペースに２つのアンテナ素子４０、５０を設けなければならない場合においても、相関を低減できる。
【００２８】
ここで、無給電素子６０について詳細に説明する。アンテナ素子５０を給電する給電部２５と無給電素子６０との間隔Ｃは、アンテナ素子５０の使用波長の略４分の１以下に設定されている。また、無給電素子６０の長さは、短辺３２ａの長さＡよりも、アンテナ素子５０の使用波長の４分の１に近似するように設定されている。これにより、無給電素子６０に電流を流すことができる。また、無給電素子６０は、短辺３２ａに平行ではない。無給電素子６０を短辺３２ａに平行にした場合には、短辺３２ａ、無給電素子６０に流れる双方の電流の流れる方向が平行となり、放射パターンが似た形状となり、相関が増大する恐れがあるからである。尚、無給電素子６０の長さは、アンテナ素子５０の使用波長の４分の１でなくてもよく、アンテナ素子５０の使用波長の０．２以上０．３以下であってもよい。
【００２９】
本実施例は、アンテナ素子４０、５０のそれぞれに給電する給電部２４、２５の双方が、同一のグランド３０に接近して設けられており給電部２４、２５同士が接近している場合であっても、アンテナ素子４０、５０間の相関を低減できる。
【００３０】
次に、本実施例の変形例について説明する。図１０Ａは、第１変形例の説明図である。図１０Ａに示すように、無給電素子６０ａは、上述した無給電素子６０よりも長さが短く形成されている。無給電素子６０ａの端部とグランド３０との間には集中定数素子６４が設けられ、集中定数素子６４は無給電素子６０ａとグランド３０とに接続している。集中定数素子６４は、例えば、コイル又はインダクタンスである。コイル、インダクタンスは、無給電素子に接続することにより、無給電素子の実際の長さよりも長いものとして扱うことができる。このように、無給電素子６０ａに集中定数素子６４を接続することにより、無給電素子６０ａの長さを制御することができる。例えば、無給電素子を設けるための基板２０上のスペースが小さい場合には、比較的短い無給電素子６０ａとコイル又はインダクタンスとを接続することにより、無給電素子の電気長を確保することができる。尚、集中定数素子６４は、キャパシタであってもよい。
【００３１】
図１０Ｂは、第２変形例の説明図である。メアンダ状の無給電素子６０ｂを設けてもよい。これにより、無給電素子６０ｂの長さを確保することができる。尚、無給電素子の形状は、スパイラル状であってもよい。
【００３２】
尚、無給電素子は、アンテナ素子５０の使用波長の４分の１の長さに近いグランド３０の短辺３２ａに対して平行でなければ、どのような角度であってもよい。
【実施例２】
【００３３】
図１１は、実施例２のアンテナ装置１ｃの説明図である。実施例２のアンテナ装置１ｃは、無線通信装置１００ｃの本体部１１０内に収納されているプリント基板１０ｃに設けられている。プリント基板１０ｃは、略矩形状であり、角部に突出部Ｔが設けられている。突出部Ｔは、プリント基板１０ｃの他の部分よりも外側に突出している。図１２は、突出部Ｔ周辺の拡大図である。プリント基板１０ｃは、無線通信装置１００ｃのマザーボードとして機能するが、マザーボード以外のプリント基板であってもよい。
【００３４】
アンテナ素子４０ｃ、５０ｃは、それぞれ第１、第２アンテナ素子に相当する。アンテナ素子４０ｃは、基板２０ｃ上に形成されたパターンである。アンテナ素子４０ｃは、短辺３２ａｃ側に設けられている。アンテナ素子５０ｃ、無給電素子６０ｃは、長辺３２ｂｃ側に設けられている。アンテナ素子４０ｃの長さは、アンテナ素子４０ｃの使用波長の略４分の１である。アンテナ素子５０ｃ、無給電素子６０ｃのそれぞれの長さは、アンテナ素子５０ｃの使用波長の約４分の１である。
【００３５】
給電部２５と無給電素子６０ｃとの最小の間隔は、アンテナ素子５０ｃの使用波長の４分の１以下である。アンテナ素子４０ｃとグランド３０ｃとは協働でアンテナとして機能する。アンテナ素子５０ｃ、無給電素子６０ｃは協働でアンテナとして機能する。このように、無線通信装置に採用されているプリント基板１０ｃ上にアンテナ装置１ｃを採用することができる。これにより、無線通信装置１００ｃのアンテナ装置１ｃは、相関が低下している。従って、例えば、プリント基板１０ｃに実装される他の電子部品との関係上、２つのアンテナ素子４０ｃ、５０ｃを接近して配置しなければならない場合においても、アンテナ素子４０ｃ、５０ｃ間の相関を低減することができる。
【００３６】
以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００３７】
上記実施例において、アンテナ素子４０の使用波長とアンテナ素子５０の使用波長とは同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３８】
尚、上記実施例では、アンテナ素子４０、５０がグランド３０に接続されていない場合を示した。しかしながら、これに限定されず、アンテナ素子４０、５０の少なくとも一方がグランド３０に接続されていてもよい。
【００３９】
実施例では、無線通信装置としてノート型コンピュータを一例に説明した。しかしながら、無線通信装置はこれ以外の機器でもよい。例えば、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ポータブルナビゲーション等の携帯型の無線通信装置であってもよい。デスクトップ型コンピュータ等の据置型の無線通信装置であってもよい。
【００４０】
実施例では、アンテナ素子５０は、基板２０に形成されたパターンであるが、これに限定されず、ロッド状やヘリカル状のアンテナ素子であってもよい。実施例１のアンテナ素子４０は、ロッド状やヘリカル状のアンテナ素子であるが、これに限定されず、基板２０に形成されたパターンであってもよい。
【００４１】
（付記１）
第１及び第２給電部を有し、誘電体製の基板と、
互いに異なる長さであり異なる方向に延びた第１及び第２辺を有し、前記基板に設けられたグランドと、
前記第１給電部に接続し第１波長を使用する第１アンテナ素子と、
前記第２給電部に接続し第２波長を使用する第２アンテナ素子と、
給電されず、前記グランドに接続された無給電素子と、を備え、
前記第１及び第２波長のそれぞれの４分の１は、前記第２辺の長さよりも前記第１辺の長さに近似し、
前記無給電素子と前記第２給電部との間隔は、前記第２波長の４分の１以下であり、
前記無給電素子と前記第１辺とは、平行ではなく、
前記第１及び第２波長は、同一であってもよいし異なっていてもよい、アンテナ装置。
（付記２）
前記無給電素子の長さは、前記第１辺の長さよりも、前記第２波長の４分の１に近似している、付記１のアンテナ装置。
（付記３）
前記無給電素子の長さは、前記第２波長の０．２以上から０．３以下である、付記１又は２のアンテナ装置。
（付記４）
前記無給電素子と前記グランドとに接続した集中定数素子を備えた、付記１乃至３の何れかのアンテナ装置。
（付記５）
前記無給電素子は、メアンダ状又はスパイラル状である、付記１乃至４の何れかのアンテナ装置。
（付記６）
付記１乃至５の何れかのアンテナ装置を備えた無線通信装置。
【符号の説明】
【００４２】
１  アンテナ装置
２  筐体
４  アンテナ筐体
１０  プリント基板
２０  基板
２４  給電部（第１給電部）
２５  給電部（第２給電部）
３０  グランド
３２ａ  短辺
３２ｂ  長辺
４０  アンテナ素子（第１アンテナ素子）
５０  アンテナ素子（第２アンテナ素子）
６０  無給電素子
６４  集中定数素子
１００、１００ｃ  無線通信装置
【図１】
2012049873.tif 000003
【図２】
2012049873.tif 000004
【図３】
2012049873.tif 000005
【図４】
2012049873.tif 000006
【図５】
2012049873.tif 000007
【図６】
2012049873.tif 000008
【図７】
2012049873.tif 000009
【図８】
2012049873.tif 000010
【図９】
2012049873.tif 000011
【図１０】
2012049873.tif 000012
【図１１】
2012049873.tif 000013
【図１２】
2012049873.tif 000014