(57)【要約】【課題】小型でしかも複数の周波数の電波に対応できる、アンテナ装置を提供すること。【解決手段】高周波電力が供給される励振素子と、容量性負荷をそれぞれ有すると共に電磁結合により励振素子から電力が供給されるアンテナを、複数個有し、前記励振素子と前記それぞれのアンテナとの重なり方向をＺ軸方向とし、前記それぞれのアンテナとにより形成される面をＸ軸およびＹ軸方向とし、前記Ｘ軸における一方側をＡ方向とし前記Ｘ軸における他方側をＢ方向とした場合に、前記それぞれのアンテナは前記Ｂ方向に片寄って配置され、さらに前記励振素子は前記Ｂ方向に片寄って配置され、前記それぞれのアンテナが有する前記容量性負荷がそれぞれ、前記Ａ方向あるいは前記Ｂ方向のどちらかに配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置。【選択図】図１
2016154274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波電力が供給される励振素子と、容量性負荷をそれぞれ有すると共に電磁結合により励振素子から電力が供給されるアンテナを、複数個有し、
前記励振素子と前記それぞれのアンテナとの重なり方向をＺ軸方向とし、前記それぞれのアンテナとにより形成される面をＸ軸およびＹ軸方向とし、前記Ｘ軸における一方側をＡ方向とし前記Ｘ軸における他方側をＢ方向とした場合に、前記それぞれのアンテナは前記Ｂ方向に片寄って配置され、
さらに前記励振素子は前記Ｂ方向に片寄って配置され、
前記それぞれのアンテナが有する前記容量性負荷がそれぞれ、前記Ａ方向あるいは前記Ｂ方向のどちらかに配置されている、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記励振素子は四角形の形状を成すと共に、前記アンテナはそれぞれ四角形の形状をなし、
前記励振素子の前記Ｂ方向の端および前記アンテナのそれぞれのＢ方向の端は、互いに近接するように配置されており、
前記アンテナの前記容量性負荷はそれぞれ、アンテナ導体が互いに重なり合って構成されている、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のアンテナ装置において、
前記複数のアンテナの内の少なくとも１つはその前記容量性負荷が前記Ｂ方向に配置され、他の少なくとも１つはその前記容量性負荷が前記Ａ方向に配置されている、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ装置において、
前記複数のアンテナの内、最も高い周波数の電波を発生するアンテナの前記容量性負荷が前記Ｂ方向に配置され、前記最も高い周波数よりも低い周波数の電波を発生するアンテナ少なくとも１つは、その前記容量性負荷が前記Ａ方向に配置されている、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項３に記載のアンテナ装置において、
前記複数のアンテナの内、最も低い周波数の電波を発生するアンテナの前記容量性負荷が前記Ｂ方向に配置され、前記最も低い周波数よりも高い周波数の電波を発生するアンテナの内の少なくとも１つはその前記容量性負荷が前記Ａ方向に配置されている、
ことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の周波数あるいは複数の周波数帯域に対応するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
小型無線機などに広く使用されることを目的として小型のアンテナ装置が、色々な機関で研究され、その研究成果が発表されている。例えばループ素子と半波長ダイポール素子とで構成されたアンテナ装置が、ループ素子で励振したフレームアンテナの基礎検討との表題で２０１４年に電子情報通信学会総合大会で通信講演論文集１（非特許文献１）において発表されている。
【０００３】
この非特許文献に開示されているアンテナ装置は、前記ループ素子に給電回路から高周波の電力が給電され、前記ループ素子に流れる高周波電力により前記半波長ダイポール素子が励振されて、前記半波長ダイポール素子から電波が放射される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】坂口浩一、長谷川望，「ループ素子で励振したフレームアンテナの基礎検討」，２０１４電子情報通信学会総合大会，Ｂ−１−１１９（通信講演論文集１、１１９頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
小型無線機に使用されるアンテナ装置としては、そのアンテナが必要とする体積、例えば比較的薄くできるアンテナ装置において、その面積が小さくできることが好ましい。更に複数の周波数の電波を発生できることが好ましい。すなわち小型でしかも複数の周波数の電波を送信できるアンテナが望まれている。上記文献では上記観点について具体的には触れられていない。
【０００６】
本発明の目的は、小型でしかも複数の周波数の電波に対応できる、アンテナ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する発明は、高周波電力が供給される励振素子と、容量性負荷をそれぞれ有すると共に電磁結合により励振素子から電力が供給されるアンテナを、複数個有し、前記励振素子と前記それぞれのアンテナとの重なり方向をＺ軸方向とし、前記それぞれのアンテナとにより形成される面をＸ軸およびＹ軸方向とし、前記Ｘ軸における一方側をＡ方向とし前記Ｘ軸における他方側をＢ方向とした場合に、前記それぞれのアンテナは前記Ｂ方向に片寄って配置され、さらに前記励振素子は前記Ｂ方向に片寄って配置され、前記それぞれのアンテナが有する前記容量性負荷がそれぞれ、前記Ａ方向あるいは前記Ｂ方向のどちらかに配置されている、ことを特徴とするアンテナ装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、複数の周波数に対応でき、小型化に伴う特性劣化を少なくとも抑制できるアンテナ装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が適用されたアンテナ装置の全体構造を説明する説明図である。
【図２】図１に記載のアンテナ装置のアンテナ３０の斜視図である。
【図３】図１に記載のアンテナ装置のアンテナ５０の斜視図である。
【図４】図１に記載のアンテナ装置のアンテナ７０の斜視図である。
【図５】図１に記載のアンテナ装置１０を右側から見た側面図である。
【図６】アンテナ５０のリターンロス特性を説明する説明図である。
【図７】アンテナ３０のリターンロス特性を説明する説明図である。
【図８】アンテナ７０のリターンロス特性を説明する説明図である。
【図９】アンテナ７０の容量性負荷８６の位置をＡ方向からＢ方向に変更した構成を備えるアンテナ装置１０を説明する説明図である。
【図１０】アンテナ７０の容量性負荷８６の位置をＡ方向からＢ方向に変更した状態のアンテナ５０のリターンロス特性を説明する説明図である。
【図１１】アンテナ７０の容量性負荷８６の位置をＡ方向からＢ方向に変更した状態のアンテナ５０のリターンロス特性を説明する説明図である。
【図１２】アンテナの組み合わせと比帯域の状態との関係を説明する説明図である。
【図１３】５．０ＧＨｚ帯のアンテナ７０の入力インピーダンスの特性を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明が解決しようとする課題や本発明が奏する効果は上述の発明が解決しようとする課題の欄や発明の効果の欄に記載したとおりであるが、以下で説明する発明を実施するための形態（以下実施形態と記す）は、発明が解決しようとする課題の欄に記載の課題だけでなく、さらにいろいろな課題を解決する。これらについては以下の実施形態の説明の中で記載する。また以下に記載の実施形態は発明の効果の欄に記載した効果だけでなくさらにいろいろな効果を奏する。これらについては以下の実施形態の説明の中で記載する。
実施形態を説明するための図面では、略同じ構成に対しては同じ符号を付している。同じ符号の構成は同様の作用をなし、同様の効果を奏する。同じ符号の構成に関して説明の繰り返しを省略する。
【００１１】
１．アンテナ装置１０の全体構造について
図１から図５を用いて本発明が適用されたアンテナ装置１０の一実施形態を説明する。図１は、一実施形態であるアンテナ装置１０の全体構成を説明する説明図である。図２はアンテナ装置１０のＺ軸方向において最も下部に配置されたアンテナ３０の斜視図である。図３はアンテナ装置１０のＺ軸方向において同じ位置に配置された励振素子２０とアンテナ５０の斜視図である。図４はアンテナ装置１０のＺ軸方向において最も高い位置に配置されたアンテナ７０の斜視図である。図５は、図１に記載のアンテナ装置１０の右側から見た右側面図である。
【００１２】
アンテナ装置１０の励振素子２０には高周波電力を供給する電力供給源２２から高周波電力が供給される。この高周波電力には、電波として照射しようとする複数の周波数、例えば１．２ＧＨｚや２．４ＧＨｚや５．０ＧＨｚの周波数が含まれている。高周波電力が励振素子２０に供給されることにより、励振素子２０の周囲に電磁界が発生し、アンテナ３０やアンテナ５０、アンテナ７０に電磁結合によりエネルギーが伝達され、これらのアンテナからそれぞれ電波が放射される。
【００１３】
アンテナ３０やアンテナ５０、アンテナ７０から放射される電磁波の周波数は、励振素子２０に高周波電力を供給する電力供給源２２から見た状態における励振素子２０の回路定数、および励振素子２０と電磁結合により接続されているアンテナ３０の回路定数、あるいは励振素子２０と電磁結合により接続されているアンテナ５０の回路定数、あるいは励振素子２０と電磁結合により接続されているアンテナ７０の回路定数、により定まる。大きな傾向としてはアンテナ３０あるいはアンテナ５０あるいはアンテナ７０をそれぞれ構成する各導体の合計の長さが長くなるほど、照射される電波の周波数が低くなる傾向にある。
【００１４】
しかし、本実施形態では、照射される電波の波長は励振素子２０から見た電磁結合を含めたアンテナ回路定数で定まるため、照射される電波の一波長よりアンテナ３０やアンテナ５０やアンテナ７０がそれぞれ有する各導体の合計の長さを短くすることができる。このことにより、アンテナ３０やアンテナ５０やアンテナ７０にそれぞれ直接高周波電力を供給する場合に比べ、必要とするアンテナ３０やアンテナ５０やアンテナ７０のアンテナ導体の長を大幅に短くすることができる。アンテナ３０やアンテナ５０やアンテナ７０にそれぞれ直接高周波電力を供給する場合には、アンテナ３０やアンテナ５０やアンテナ７０の導体長さの合計を放射する電波の一波長とした場合に、効率よく電波を照射することができる。一方本実施形態では、上述したように作用するので、アンテナ３０やアンテナ５０やアンテナ７０の導体長さを短くすることができる。その結果、アンテナ３０やアンテナ５０やアンテナ７０が必要とするＸ軸およびＹ軸に基づく面積を、上述の高周波電力を直接供給する方式に比べ、四分の一から十分の一程度に減少することができる。
【００１５】
アンテナ３０やアンテナ５０やアンテナ７０は、以下で説明するごとく、それぞれ容量性負荷４６や容量性負荷６６や容量性負荷８６を備えている。これら容量性負荷が装荷されることにより、アンテナ３０やアンテナ５０やアンテナ７０が必要とする上述の面積を少なくすることができる。
【００１６】
２．励振素子２０やアンテナ３０、アンテナ５０、アンテナ７０の説明
２．１  励振素子２０の説明
図３に励振素子２０の斜視図を示す。図５では、励振素子２０とアンテナ５０がＺ軸方向において、同じ位置関係にあるため、アンテナ５０の内側に配置された励振素子２０が、アンテナ５０のアンテナ導体５２の陰になり、現れていない。ここでは励振素子２０は４角形の形状を成す導体で構成されている。励振素子２０に高周波電力が供給されることにより、励振素子２０の導体の周囲に電磁界が発生する。この電磁界により、アンテナ３０やアンテナ５０、アンテナ７０が励振される。励振素子２０はこの実施例では、４角形の形状を成しており、この形状は、アンテナ３０やアンテナ５０、アンテナ７０を励振する上で優れた形状である。しかし励振素子２０は、円形や他の形状であってもアンテナ３０やアンテナ５０、アンテナ７０を励振することができる。
【００１７】
２．２  アンテナ３０の説明
図１や図２に記載のアンテナ３０は、Ｚ軸方向において、アンテナ３０とアンテナ５０とアンテナ７０の中でもっと底部に配置されており、２．４ＧＨｚの電波を発生する。アンテナ３０はアンテナ導体３２とアンテナ導体３４とアンテナ導体３６とアンテナ導体３８とアンテナ導体４０とアンテナ導体４２とアンテナ導体４４を有しており、アンテナ導体４２とアンテナ導体４４の先端部は互いに重なり合い、容量性負荷４６を形成する。アンテナ３０は、アンテナ導体３２とアンテナ導体３４とアンテナ導体３６とアンテナ導体３８とアンテナ導体４０とアンテナ導体４２とアンテナ導体４４、および容量性負荷４６により、Ｘ軸とＹ軸に沿った四角形の面積を有する閉ループを形成している。励振素子２０に供給された高周波電力によりアンテナ３０が形成する閉ループに高周波電力が誘起され、アンテナ３０から所定周波数である２．４ＧＨｚの電波が放射される。
【００１８】
本実施形態ではアンテナ導体４２とアンテナ導体４４の先端部が、Ｚ軸方向において重なり合っている。この重なり構造により、容量性負荷４６が形成される。重なり部の間隔４７はＺ方向においてアンテナ導体４２の位置を変えるためのアンテナ導体３８と同じくＺ方向においてアンテナ導体４４の位置を変えるためのアンテナ導体４０とによって調整される。アンテナ３０の容量性負荷４６の主特性は、重なり部の間隔４７と重なり部の長さ４８とにより、定まる。重なり部の長さ４８はアンテナ導体４２とアンテナ導体４４の長さを変えることにより調整できる。
【００１９】
２．３  アンテナ３０の変形例の説明
本実施形態では、Ｚ軸方向における重なり部の間隔４７をアンテナ導体３８とアンテナ導体４０の長さで調整しているが、構造を簡単にするために、アンテナ導体３８またはアンテナ導体４０のどちらか一方のみを設け、他方を無くしても良い。このようにすることで構造を簡素化でき、生産性を向上することができる。
【００２０】
Ｚ軸方向における重なり部により容量性負荷４６を形成した場合にはＸ軸とＹ軸に沿う面積を小さくできる効果があるが、Ｚ軸方向において異なる配置の数が増加し、生産性の点で課題が多くなる可能性がある。この場合には、Ｘ軸方向に重なりを形成することにより、Ｚ軸方向における異なる配置の数を減らすことができる。例えばアンテナ導体３６の長さをアンテナ導体３２の長さより間隔４７に相当する長さだけ長くすることにより、間隔４７の重なりをＸ軸方向に作ることができる。この場合にはアンテナ３０をＺ軸方向における同一平面上に形成することができる。アンテナ３０を回路基板上に形成する場合に、同一基板面にアンテナ３０を形成することができ、生産性の向上につながる。
【００２１】
もちろん最良の特性を得る上で、Ｘ軸方向に作る重なり間隔とＺ軸方向に作る重なり間隔とが完全に一致するとは限らない。従ってＸ軸方向に重なりを形成する場合には、アンテナ導体３６とアンテナ導体３２との長さの差を適切に調整することが望ましい。またアンテナ導体３６よりアンテナ導体３２を長くして重なりを形成しても良いことは当然である。
【００２２】
２．４  アンテナ５０の説明
図１や図３に記載のアンテナ５０は、Ｚ軸方向において、励振素子２０と同じ位置に配置されており、１．２ＧＨｚの電波を発生する。アンテナ５０はアンテナ導体５２とアンテナ導体５４とアンテナ導体５６とアンテナ導体５８とアンテナ導体６０とアンテナ導体６２とアンテナ導体６４を有しており、アンテナ導体６２とアンテナ導体６４は互いに重なり合い、容量性負荷６６を形成する。アンテナ５０は、上記アンテナ３０と同様、複数のアンテナ導体と容量性負荷６６とにより、閉ループを形成している。励振素子２０に供給された高周波電力によりアンテナ５０が形成する閉ループに高周波電力が誘起され、アンテナ５０から所定の周波数である１．２ＧＨｚの電波が放射される。
【００２３】
本実施形態ではアンテナ３０と同様、アンテナ導体６２とアンテナ導体６４の先端部が、Ｚ軸方向において重なり合っている。この重なり構造により、容量性負荷６６が形成される。重なり部の間隔６７はＺ方向においてアンテナ導体６２の位置を変えるためのアンテナ導体５８と同じくＺ方向においてアンテナ導体６４の位置を変えるためのアンテナ導体６０とによって調整される。アンテナ５０の容量性負荷６６の主特性は、重なり部の間隔６７と重なり部の長さ６８とにより、定まる。重なり部の長さ６８はアンテナ導体６２とアンテナ導体６４の長さを変えることにより調整できる。
【００２４】
アンテナ５０と励振素子２０とを同一面に配置しても、悪影響があまり生じない。またアンテナ５０とアンテナ３０とを互いに近接して配置しても、悪影響があまり生じない。例えばアンテナ５０とアンテナ３０とを、Ｚ方向において１ミリメートル以下に接近して配置しても、例えば０．６ミリメートル程度まで接近させて配置しても悪影響がほとんど生じない。
【００２５】
２．５  アンテナ５０の変形例の説明
本実施形態では、Ｚ軸方向における重なり部の間隔６７をアンテナ導体５８とアンテナ導体６０の長さで調整しているが、構造を簡単にするために、アンテナ導体５８またはアンテナ導体６０のどちらか一方のみを設け、他方を無くしても良い。このようにすることで構造を簡素化でき、生産性を向上することができる。
【００２６】
Ｚ軸方向における重なり部により容量性負荷６６を形成した場合には、上述のアンテナ３０の場合と同様、Ｘ軸とＹ軸に沿う面積を小さくできる効果がある。しかしＺ軸方向において異なる配置の数が増加し、生産性の点で課題が生じる可能性がある。この場合には、Ｘ軸方向に重なりを形成することにより、Ｚ軸方向における異なる配置の数を減らすことあるいは無くすことができる。例えばアンテナ導体５６の長さをアンテナ導体５２の長さより間隔６７に相当する長さだけ長くすることにより、間隔６７の重なりをＸ軸方向において作ることができる。この場合にはアンテナ５０をＺ軸方向における同一平面上に形成することができる。アンテナ５０を回路基板上に形成する場合に、同一基板面にアンテナ５０を形成することができ、生産性の向上につながる。
【００２７】
アンテナ装置１０として最良の特性を得る上で、Ｘ軸方向に作る重なり間隔とＺ軸方向に作る重なり間隔とが完全に一致するとは限らない。従ってＸ軸方向に重なりを形成する場合には、アンテナ導体５６とアンテナ導体５２との長さの差を適切に調整することが望ましい。またアンテナ導体５６よりアンテナ導体５２を長くして重なりを形成しても良いことは当然である。
【００２８】
２．６  アンテナ７０の説明
図１や図４に記載のアンテナ７０は、図５に記載の如く、Ｚ軸方向においてアンテナ３０やアンテナ５０から少し離れた位置に配置されており、５．０ＧＨｚの電波を発生する。アンテナ７０の形状は他のアンテナと同様、４角形の形状を成している。アンテナ７０はアンテナ導体７２とアンテナ導体７４とアンテナ導体７６とアンテナ導体７８とアンテナ導体８０とアンテナ導体８２とアンテナ導体８４を有しており、アンテナ導体８２とアンテナ導体８４が互いに重なり合い、容量性負荷８６を形成する。アンテナ７０は、上記アンテナ３０やアンテナ５０と同様、複数のアンテナ導体と容量性負荷８６とにより、閉ループを形成している。励振素子２０に供給された高周波電力によりアンテナ７０が有する閉ループに高周波電力が誘起され、アンテナ７０から所定の周波数である５．０ＧＨｚの電波が放射される。
【００２９】
本実施形態ではアンテナ３０やアンテナ５０と同様、アンテナ導体８２とアンテナ導体８４が、Ｚ軸方向において重なり合っている。この重なり構造により、容量性負荷８６が形成される。重なり部の間隔８７はＺ方向においてアンテナ導体６２の位置を変えるためのアンテナ導体５８と同じくＺ方向においてアンテナ導体６４の位置を変えるためのアンテナ導体６０とによって調整される。アンテナ７０の容量性負荷８６の主特性は、重なり部の間隔８７と重なり部の長さ８８とにより定まる。重なり部の長さ８８はアンテナ導体８２とアンテナ導体８４の長さを変えることにより調整できる。
【００３０】
アンテナ７０は、図５に表れていない励振素子２０に対してＺ軸方向において、２ミリメータ以上の、例えば２．９ミリメータ程度の間隔を設けて配置されている。この理由は、アンテナ７０と励振素子２０とを近接して配置すると、効率が低下する悪影響が生じるためである。このためＺ軸方向で見ると、励振素子２０とアンテナ３０との間隔に比べ、励振素子２０とアンテナ７０との間隔は、大きな値となっている。
【００３１】
２．７  アンテナ７０の変形例の説明
本実施形態では、Ｚ軸方向における重なり部の間隔８７をアンテナ導体７８とアンテナ導体８０の長さで調整しているが、構造を簡単にするために、アンテナ導体７８またはアンテナ導体８０のどちらか一方のみを設け、他方を無くしても良い。このようにすることで構造を簡素化でき、生産性を向上することができる。
【００３２】
Ｚ軸方向における重なり部により容量性負荷８６を形成した場合には、上述のアンテナ３０やアンテナ５０の場合と同様、Ｘ軸とＹ軸に沿うアンテナ７０の占める面積を小さくすることができる効果がある。しかしＺ軸方向において異なる配置の数が増加し、生産性の点で課題が生じる可能性がある。この場合には、Ｘ軸方向に重なりを形成することにより、Ｚ軸方向における異なる配置の数を減らすことあるいは無くすことができる。例えばアンテナ導体７６の長さをアンテナ導体７２の長さより間隔８７に相当する長さだけ長くすることにより、間隔８７の重なりをＸ軸方向において作ることができる。この場合にはアンテナ７０をＺ軸方向における同一平面上に形成することができる。アンテナ７０を回路基板上に形成する場合に、同一基板面にアンテナ７０を形成することができ、生産性の向上につながる。
【００３３】
アンテナ装置１０として最良の特性を得る上で、Ｘ軸方向に作る重なり間隔とＺ軸方向に作る重なり間隔とが完全に一致するとは限らない。従ってＸ軸方向に重なりを形成する場合には、アンテナ導体７６とアンテナ導体７２との長さの差を適切に調整することが望ましい。またアンテナ導体７６よりアンテナ導体７２を長くして重なりを形成しても良い。
【００３４】
２．８  励振素子２０とアンテナ３０とアンテナ５０とアンテナ７０との配置関係
図１や図５に記載の如く、励振素子２０とアンテナ３０とアンテナ５０とアンテナ７０との配置関係は、Ｘ軸方向において、励振素子２０とアンテナ３０とアンテナ５０とアンテナ７０はそれぞれ一方方向（Ｂ方向）に片寄って配置されている。またＹ軸方向において、励振素子２０とアンテナ３０とアンテナ５０とアンテナ７０は、それぞれの中央部がおおむね揃うように配置されている。なお本実施例では励振素子２０とアンテナ３０とアンテナ５０とアンテナ７０のＹ軸方向におけるそれぞれの中心線が一致している。しかし、実際にはＹ軸方向におけるそれぞれの中心線が少しずれていても、それなりの効果が得られる。
【００３５】
本実施例では、アンテナ３０とアンテナ５０とアンテナ７０の容量性負荷４６と容量性負荷６６と容量性負荷８６が、Ｘ軸方向において、それぞれ他方側（Ａ方向）に設けられている。本実施例では、アンテナ３０とアンテナ５０とアンテナ７０の一方側（Ｂ方向）に励振素子２０が設けられ、他方側（Ａ方向）にそれぞれ容量性負荷６６と容量性負荷８６が設けられている。このように配置することでアンテナ３０とアンテナ５０とアンテナ７０からそれぞれ異なる周波数の電波を効率よく放射することができる。
【００３６】
図６と図７と図８に記載のグラフはそれぞれ、図１に記載のアンテナ装置１０の入力点での反射特性（リターンロス特性）を示す。具体的には、図６は１．２ＧＨｚ帯の特性、図７は２．４ＧＨｚ帯の特性、図８は５．０ＧＨｚ帯の特性を示している。例えば−１０ｄＢは、供給した電力の１０ｄＢが放射されないで戻されることを表している。即ち９０％が電波として放射され、１０％が戻されることを表している。同様に例えば−２０ｄＢは、供給した電力の２０ｄＢが放射されないで戻されることを表している。即ち９９％が電波として放射され、１％が放射されないで戻されることを表している。なお、図６のグラフにおいて、照射される電波の中心周波数が、１．２ＧＨｚからずれているが、これは実際の計測結果を表したもので、より正確にアンテナ５０のアンテナ導体の長さなどを調整すれば、照射される電波の中心周波数を１．２ＧＨｚに合わせることができる。ここで回路特性を論ずる上で、このずれは特に問題にする必要が無いと考える。
【００３７】
３．アンテナ装置１０のさらなる改善に関する説明
３．１  アンテナ装置１０の比帯域の特性に関する説明
図１から図５に記載のアンテナ装置１０は、図６と図７と図８に記載の如く、良好な特性を有していて、さらに小型で複数の電波を照射できる機能を有している。しかしより良好な特性が得られれば、製品化の観点ではより望ましいことになる。
【００３８】
アンテナ装置１０への供給周波数が中心周波数に対して少し変動した場合にも良好な送信機能を有することが望ましい。中心周波数に対して−６ｄＢとなる周波数の比である、比帯域に着目して以下論ずる。図６と図７と図８に記載の特性は、中心周波数では、リターンロスが−３０ｄＢ程度の良好な特性が得られている。−３０ｄＢはアンテナ装置１０に供給される電力の９９．９％が放射され、０．１％が戻される状態であり、アンテナ特性として非常に良好な特性を示している。中心周波数よりアンテナ装置１０に供給する周波数がずれると、ずれの増加と共にリターンロスが大きくなる。周波数のずれが大きくなり、−６ｄＢの値ではアンテナ装置１０への供給電力の約７５％が電波として放射され、２５パーセントが放射されないで戻る状態を表している。中心周波数よりどの程度供給周波数がずれるとリターンロスが−６ｄＢの状態になるかを調べることにより、送信周波数が中心周波数に対して変動した場合の特性を知ることができる。中心周波数に対するリターンロスが−６ｄＢの状態になる周波数の比である比帯域の特性を用いて以下説明する。
【００３９】
本実施形態におけるアンテナ装置１０の計測結果に基づく１．２ＧＨｚ帯における比帯域は０．８３％である。またアンテナ装置１０の２．４ＧＨｚにおける比帯域は０．８０％、アンテナ装置１０の５．０ＧＨｚにおける比帯域は０．３８％である。５．０ＧＨｚにおける比帯域の値０．３８％はたいへん狭い値である。
【００４０】
３．２  複数周波数用アンテナ装置の比帯域特性の改善策の説明
次に５．０ＧＨｚにおける比帯域の改善策について説明する。なお、説明を簡単にするために先ずアンテナ装置１０が２周波数を発生する構成であるとして、図９に示す構成に基づき、説明する。図９は、アンテナ７０の容量性負荷８６の位置を先の実施形態に対して逆の方向に位置にした構造である。今Ｘ軸の増加の方向をＡ方向とし、Ｘ軸の減少の方向をＢ方向とすると、図１から図５に記載の実施形態では、容量性負荷４６や容量性負荷６６や容量性負荷８６は、アンテナ３０やアンテナ５０やアンテナ７０において、それぞれＡ方向に設けられている。一方図９の実施形態では、アンテナ５０に関しては容量性負荷６６がＡ方向に設けられているのに対して、アンテナ７０に関しては容量性負荷８６がＢ方向に設けている。このような構成とした場合のリターンロス特性を図１０と図１１に示す。図１０は１．２ＧＨｚ帯のリターンロス特性を示し、図１１は５．０ＧＨｚ帯のリターンロス特性を示す。
【００４１】
測定結果によれば、図１０に示す１．２ＧＨｚ帯の比帯域は０．７９％であり、５．０ＧＨｚ帯の比帯域は３．２６％である。アンテナ５０の容量性負荷８６の位置をＡ方向から逆方向であるＢ方向に変えることにより、５．０ＧＨｚ帯の比帯域が０．３８％から３．２６％に大幅に改善される。なお、図１０の特性の中心周波数が１．２ＧＨｚからずれているが、これは先にも述べたようにアンテナ５０のアンテナ導体の長さなどを調整することにより、対処することができ、今論じている観点に対して、問題視する必要がない。
【００４２】
３．３  複数のアンテナの容量性負荷の位置を互いに逆にすることによる効果の説明
図９に示すように、複数の周波数の電波を放射するために複数のアンテナであるアンテナ５０とアンテナ７０を備えるアンテナ装置１０において、Ｘ軸の増加の方向であるＡ方向に、アンテナ５０の容量性負荷６６を配置し、Ｘ軸の減少の方向であるＢ方向にアンテナ７０の容量性負荷８６を配置すると、上述の通り、アンテナ７０の比帯域を大幅に改善できる効果を得ることができる。
【００４３】
さらに検討の結果、アンテナ７０を励振素子２０により接近させて配置できる効果があることが分かった。図１に示す実施例では、アンテナ７０の容量性負荷８６とアンテナ５０の容量性負荷６６は、何れも同じ方向であるＡ方向（Ｘ軸の増加の方向）に配置されている。この場合にはアンテナ７０と励振素子２０を非常に近接して配置すると、アンテナの特性が悪くなる問題があった。アンテナ７０と励振素子２０の大きさが近いためにこのような問題が生じるものと思われる。このため図５に記載のごとく、Ｚ軸においてアンテナ５０と同じ位置に存在する励振素子２０に対して、アンテナ７０は２．９ミリメータ程度の距離をおいて配置されている。しかし図９に記載の構成では、励振素子２０に非常に近い形状であるアンテナ７０を１ミリメータ程度あるいはそれ以下にさらに近接させて０．６ミリ程度まで近づけても特性がほとんど劣化しない効果を奏する。このようにすることでアンテナ装置の小型化がより可能となる。また例えば配線基板の一方の面に励振素子２０やアンテナ５０を配置し、他方の面にアンテナ７０を配置することが可能となる。
【００４４】
３．４  ３周波数の用アンテナ装置の比帯域特性の改善策の説明
図１２は、３種類の周波数の電波を発生するために設けられた３個のアンテナの組合せとそれぞれの比帯域について説明する説明図である。上記３種類の周波数は、図１などですでに記載した１．２ＧＨｚ帯グループと２．４ＧＨｚ帯グループと５．０ＧＨｚ帯グループである。図１などを用いて説明した如く、１．２ＧＨｚ帯グループの電波はアンテナ５０から照射される。また２．４ＧＨｚ帯グループの電波はアンテナ３０から照射される。５．０ＧＨｚ帯グループの電波はアンテナ７０から照射される。図１で説明した構成は、図１２に記載の組合せ１に該当し、励振素子２０はＢ方向（Ｘ軸の減少側、すなわち負側）に配置されており、アンテナ５０とアンテナ３０とアンテナ７０の容量性負荷６６と容量性負荷４６と容量性負荷８６はそれぞれＡ方向（Ｘ軸の増加側）に配置されている。この場合のアンテナ５０の比帯域は０．８２８％、アンテナ３０の比帯域は０．８００％、アンテナ７０の比帯域は０．３８０％であった。
【００４５】
次に組合せ２に記載のごとく、アンテナ７０の容量性負荷８６の位置をＡ方向からＢ方向に変えると、アンテナ５０の比帯域は０．９１０％、アンテナ３０の比帯域は０．８５７％、アンテナ７０の比帯域は３．１５７％であった。また組合せ３に示す如く、アンテナ５０の容量性負荷６６とアンテナ７０の容量性負荷８６とをＡ方向からＢ方向に変えると、アンテナ５０の比帯域は０．５７４％、アンテナ３０の比帯域は１．３６４％、アンテナ７０の比帯域は３．２８２％であった。さらに組合せ４に示す如く、アンテナ５０の容量性負荷６６をＡ方向からＢ方向に変えると、アンテナ５０の比帯域は０．５７７％、アンテナ３０の比帯域は１．３６５％、アンテナ７０の比帯域は０．５４０％であった。
【００４６】
図１２に示す如く、図１を用いて説明した組合せ１ではアンテナ５０とアンテナ３０とにおいて０．８％以上の比帯域が得られる。次にアンテナ７０の容量性負荷８６の配置をＡ方向からＢ方向に変えた組合せ２においては、組合せ１に比べアンテナ５０とアンテナ３０とアンテナ７０の比帯域は何れも増大する。特にアンテナ７０の比帯域が大幅に増大する。組合せ３に示す如き構成にすると、アンテナ７０の比帯域だけでなく、アンテナ３０の比帯域も大きく増大する。また組合せ４では、アンテナ３０の比帯域が大幅に増大する。
【００４７】
３．５  複数アンテナの内の少なくとも１つのアンテナの容量性負荷の位置を変えることによる効果について
図９を使用して説明したように、２つのアンテナであるアンテナ５０とアンテナ７０の容量性負荷をそれぞれ異なる方向に配置した場合に、アンテナ７０の比帯域が大幅に改善された。図１２の組合せ２に示すように、３つのアンテナにおいても、アンテナ７０の容量性負荷８６を他のアンテナの容量性負荷である容量性負荷６６や容量性負荷４６と反対方向に配置すると、アンテナ７０の比帯域が大幅に改善される。そればかりかアンテナ５０の比帯域も改善される。
【００４８】
３つ以上のアンテナを有する計測値について、具体的には示していないが、図９や図１２に基づく説明から推測できるように、さらにアンテナが増加した場合であっても、その中のアンテナの少なくとも１つのアンテナについて、その容量性負荷の位置を他のアンテナの容量性負荷の位置に対して反対方向に配置することにより、比帯域が改善される。アンテナをどのように使用するかは、実際の製品の設計事項により異なるが、アンテナの形状だけでなく、アンテナの容量性負荷の位置をＡ方向にするかＢ方向にするか、選択することにより、製品により適切なアンテナ装置１０を得ることができる。
【００４９】
図９の構成や図１２で説明する構成でアンテナ７０の容量性負荷８６がＢ方向に配置されている場合には、アンテナ７０と励振素子２０とのＺ軸方向の距離を０．６ミリメータにしている。一方図１に示す構成のようにアンテナ７０の容量性負荷８６がＡ方向に設けられている場合は、アンテナ７０と励振素子２０とのＺ軸方向における距離が約２．９ミリメータである。このようにアンテナ５０の容量性負荷８６の方向をＢ方向とすることで、アンテナ７０を励振素子２０に近接させたことによる生じる特性の悪化を大幅に抑制できる効果がある。
【００５０】
４．アンテナの比帯域が改善される背景について
図１３は、図１に記載の構成および図１２の組合せ３の構成における、アンテナ７０の入力インピーダンスＸｉｎおよび入力抵抗Ｒｉｎの周波数に対する変化を示したグラフである。図１２の組合せ３の構成のようにアンテナ７０の容量性負荷８６の位置をＡ方向からＢ方向に変えることにより、周波数に対する入力インピーダンスＸｉｎおよび入力抵抗Ｒｉｎの変化が非常に緩やかになる。このグラフはアンテナ７０についてであるが、容量性負荷の位置を選択的に変えた場合にこのような現象がその背景に有って、比帯域が改善されるのではないかと推測できる。
【００５１】
なお、上述の実施例では、各アンテナの容量性負荷をＸ軸方向に沿ったＡ方向あるいはＢ方向としている。Ｘ軸とは異なるＹ方向に設けた場合についても検討しているが、現時点では、好ましい結果が得られていない。
【符号の説明】
【００５２】
１０・・・アンテナ装置、２０・・・励振素子、２２・・・電力供給源、３０・・・アンテナ、４６・・・容量性負荷、４７・・・間隔、４８・・・長さ、５０・・・アンテナ、６６・・・容量性負荷、６７・・・間隔、６８・・・長さ、７０・・・アンテナ、８７・・・間隔、８８・・・長さ。
【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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