(57)【要約】【課題】複数の通信バンドの通信信号に対して適切な特性調整を実現する。【解決手段】アンテナ装置１０は、誘電体基板１００、スロット導体２０、給電導体３０、複数の第１の整合素子４１、４２、および、複数の第２の整合素子５１、５２を備える。スロット導体２０は、誘電体基板１００の表面に形成されている。給電導体３０は、スロット導体２０の開口２００内に形成されている。複数の第１の整合素子４１、４２は、給電導体３０に接続され、スロット導体２０の形状に基づく第１周波数ｆ１を調整する。複数の第２の整合素子５１、５２は、スロット導体２０に接続され、第１周波数ｆ１よりも高周波数でスロット導体の形状に基づく第２周波数ｆ２を調整する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板と、
該誘電体基板の表面に形成されたスロット導体と、
前記スロット導体の開口内に形成された給電導体と、
前記給電導体に接続され、前記スロット導体の形状に基づく第１周波数を調整する第１整合素子と、
前記スロット導体に接続され、前記第１周波数よりも高周波数で前記スロット導体の形状に基づく第２周波数を調整する複数の第２整合素子と、
を備える、アンテナ装置。
【請求項２】
前記開口内に配置され、線状の導体パターンからなるループアンテナ形成用導体と、
前記ループアンテナ形成用導体の第１端と前記給電導体との間、および、前記ループアンテナ形成用導体の第２端と前記スロット導体との間をそれぞれに接続する複数の第３整合素子と、
をさらに備える、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１整合素子は、前記給電導体の第１端と前記スロット導体との間に接続されている、
請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記給電導体は、延びる方向の途中位置において分断されており、
前記分断されている前記給電導体を接続する位置に、前記給電導体の第１端に接続された第１整合素子とは別の第１整合素子がさらに配置されている、
請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記スロット導体は、前記第２周波数の信号の電流最大点となる位置の近傍で分断されており、
前記複数の第２整合素子のそれぞれは、前記分断されている前記スロット導体を接続している、
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通信バンドの通信信号を送受信するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の無線通信装置は、回路基板、回路基板に設けられた金属エリア、およびフィルタを備える。金属エリアにはスロットが設けられている。スロットは、第一中心周波数を有する無線信号を送受信する。フィルタは、スロットの側辺に接続されている。
【０００３】
フィルタが連通状態にある場合、第一中心周波数を有する無線信号を送受信し、フィルタが短絡状態にある場合、第二中心周波数を有する無線信号を送受信する。第一中心周波数は、第二中心周波数よりも低周波数である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−２１７０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の無線通信装置では、第一中心周波数の無線信号に対してフィルタが機能していない。このため、第一中心周波数の無線信号に対する反射特性を適切に調整できない場合がある。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、複数の通信バンドの通信信号に対して適切な特性調整を実現可能なアンテナ装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のアンテナ装置は、誘電体基板、スロット導体、給電導体、第１整合素子、および、第２整合素子を備える。スロット導体は、誘電体基板の表面に形成されている。給電導体は、スロット導体の開口内に形成されている。第１整合素子は、給電導体に接続され、スロット導体の形状に基づく第１周波数を調整する。複数の第２整合素子は、スロット導体に接続され、第１周波数よりも高周波数でスロット導体の形状に基づく第２周波数を調整する。
【０００８】
この構成では、第１整合素子により第１周波数の周波数調整が実現され、第２整合素子により第２周波数の周波数調整が実現される。すなわち、第１整合素子により第１周波数に対する特性調整が実現され、第２整合素子により第２周波数に対する特性調整が実現される。
【０００９】
また、この発明のアンテナ装置では、次の構成であってもよい。アンテナ装置は、ループアンテナ形成用導体、および、複数の第３整合素子をさらに備える。ループアンテナ形成用導体は、開口内に配置され、線状の導体パターンからなる。第３整合素子は、ループアンテナ形成用導体の第１端と給電導体との間、および、ループアンテナ形成用導体の第２端とスロット導体との間をそれぞれに接続されている。
【００１０】
この構成では、第１周波数および第２周波数とは異なる第３周波数の周波数調整も実現される。そして、第２周波数と第３周波数とを合わせて、第２周波数のみの場合よりも広い周波数帯域での反射損失の低減が実現される。
【００１１】
また、この発明のアンテナ装置では、第１整合素子は、給電導体の第１端とスロット導体との間に接続されていることが好ましい。
【００１２】
この構成では、第１周波数の信号の電流が強い位置に第１整合素子が配置される。したがって、第１整合素子による効果的な周波数調整が実現される。
【００１３】
また、この発明のアンテナ装置では、次の構成であることが好ましい。給電導体は、延びる方向の途中位置において分断されている。アンテナ装置は、給電導体の第１端に接続された第１整合素子とは別の第１整合素子をさらに備えている。給電導体の第１端に接続された第１整合素子とは別の第１整合素子は、分断されている給電導体を接続する位置に配置されている。
【００１４】
この構成では、第１周波数に対して、より適した周波数調整が実現される。
【００１５】
また、この発明のアンテナ装置では、次の構成であることが好ましい。スロット導体は、第２周波数の信号の電流最大点となる位置の近傍で分断されている。複数の第２整合素子のそれぞれは、分断されているスロット導体を接続している。
【００１６】
この構成では、第２整合素子による効果的な周波数調整が実現される。
【発明の効果】
【００１７】
この発明によれば、複数の通信バンドの通信信号に対して適切なインピーダンス整合を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の反射特性を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の反射特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。
【００２０】
図１に示すように、アンテナ装置１０は、スロット導体２０、給電導体３０、接地導体４０、複数の整合素子４１、４２、５１、５２、および、誘電体基板１００を備える。例えば、誘電体基板１００は、互いに直交する第１方向と第２方向を有する平面視して矩形の平板である。
【００２１】
スロット導体２０、給電導体３０、および、接地導体４０は、誘電体基板１００の表面に形成されている。スロット導体２０、給電導体３０、および、接地導体４０は、導電性が高く、パターニングが容易な金属等からなる。
【００２２】
接地導体４０は、誘電体基板１００の一部を残して略全面に形成されている。例えば、接地導体４０は、誘電体基板１００の第２方向における一方端側の所定面積の領域を除いて形成されている。
【００２３】
スロット導体２０は、複数の線状導体２１、２２、２３によって構成されている。線状導体２１は、第１方向に延びる部分と第２方向に延びる２つの部分とを有する。線状導体２１における第２方向に延びる部分の一方は、第１方向に延びる部分の一方端に接続されており、線状導体２１における第２方向に延びる部分の他方は、第１方向に延びる部分の他方端に接続されている。
【００２４】
線状導体２１の第１方向に延びる部分は、誘電体基板１００の第２方向における一方端に沿っており、当該一方端に面一の位置で形成されている。線状導体２１の第２方向に延びる部分のそれぞれは、誘電体基板１００の第１方向における一方端と他方端とにそれぞれ沿っており、当該一方端と他方端と面一の位置で形成されている。
【００２５】
線状導体２２は、誘電体基板１００の第１方向における一方端に沿っており、当該一方端と面一の位置で形成されている。線状導体２２は、線状導体２１と接地導体４０との間に、それぞれに対して離間して形成されている。
【００２６】
線状導体２３は、誘電体基板１００の第１方向における他方端に沿っており、当該他方端と面一の位置で形成されている。線状導体２３は、線状導体２１と接地導体４０との間に、それぞれに対して離間して形成されている。
【００２７】
給電導体３０は、第２方向に沿って延びる線状導体である。給電導体３０は、第１部分３０１と第２部分３０２とを有する。言い換えれば、給電導体３０は、延びる方向の途中で分断されている。第１部分３０１の給電点側端部３１０は、接地導体４０に近接している。具体的には、接地導体４０は、給電導体３０の第１部分３０１の形成位置に凹み（導体非形成部）を有し、第１部分３０１の給電点側端部３１０を含む部分は、この凹みの内側に配置されている。
【００２８】
第２部分３０２のスロット結合側端部３２０は、スロット導体２０の線状導体２１の所定位置に近接している。このスロット結合側端部３２０が、本発明の「給電導体の第１端」に対応する。
【００２９】
第１部分３０１における給電点側端部３１０と反対側の端部と、第２部分３０２におけるスロット結合側端部３２０と反対側の端部とは、離間している。
【００３０】
複数の整合素子４１、４２は、実装型部品である。複数の整合素子４１、４２は、キャパシタである。複数の整合素子４１、４２は、第１整合素子に対応する。整合素子４１は、第２部分３０２のスロット結合側端部３２０と、スロット導体２０とに接続されている。より具体的には、整合素子４１の第１外部電極は、給電導体３０の第２部分３０２のスロット結合側端部３２０付近に接続されている。整合素子４１の第２外部電極は、スロット導体２０の線状導体２１における、スロット結合側端部３２０に近接する位置に接続されている。
【００３１】
整合素子４２は、第１部分３０１と第２部分３０２とに接続されている。より具体的には、整合素子４２の第１外部電極は、第１部分３０１における第２部分３０２に対向する端部の付近に接続されている。整合素子４２の第２外部電極は、第２部分３０２における第１部分３０１に対向する端部の付近に接続されている。
【００３２】
複数の整合素子５１、５２は、実装型部品である。複数の整合素子５１、５２は、インダクタである。複数の整合素子５１、５２は、第２整合素子に対応する。整合素子５１は、線状導体２１と線状導体２２とに接続されている。より具体的には、整合素子５１の第１外部電極は、線状導体２１における線状導体２２に対向する端部の付近に接続されている。整合素子５１の第２外部電極は、線状導体２２における線状導体２１に対向する端部の付近に接続されている。
【００３３】
整合素子５２は、線状導体２１と線状導体２３とに接続されている。より具体的には、整合素子５２の第１外部電極は、線状導体２１における線状導体２３に対向する端部の付近に接続されている。整合素子５２の第２外部電極は、線状導体２３における線状導体２１に対向する端部の付近に接続されている。
【００３４】
アンテナ装置１０の給電点ＦＰは、給電導体３０の第１部分３０１と接地導体４０とが近接する部分である。
【００３５】
このような構成によって、アンテナ装置１０は、スロット導体２０と接地導体４０とによって囲まれる開口２００を有するスロットアンテナとして機能する。
【００３６】
この際、アンテナ装置１０で形成されるスロットアンテナの基本波の共振周波数は、基本的には、開口２００を囲む導体の長さ（開口２００に沿った長さ）によって決まる。すなわち、スロット導体２０の延びる方向の長さ（開口２００に沿った長さ）と、接地導体４０の開口２００に接する部分の長さとの合計の長さによって決まる。なお、より詳細には、スロット導体２０の途中位置に整合素子５１、５２が接続されているので、これら整合素子５１、５２の電気長も、基本波の共振周波数の決定に寄与する。
【００３７】
この構成のスロットアンテナには、給電導体３０を介して給電点ＦＰから通信信号が給電される。通信信号は、第１周波数の信号または第２周波数の信号の少なくとも一方である。第１周波数は第２周波数よりも低周波数である。第１周波数は、スロットの形状によって決まる基本波に基づく周波数である。第２周波数は、スロットの形状によって決まる高調波の周波数に基づく周波数である。
【００３８】
ここで、整合素子４１、４２の素子値（キャパシタンス）を適宜設定することによって、第１周波数を調整することができる。すなわち、整合素子４１、４２を用いずにスロットのみで第１周波数の共振を実現する場合と比較して、当該第１周波数の共振を、より小さな形状のスロットで実現できる。
【００３９】
この際、整合素子４１、４２が実装型部品であるので、基本波に対する整合用（周波数調整用）の領域は、誘電体基板１００の表面に導体パターンを形成して整合素子を実現するよりも、小型化できる。また、整合素子４１、４２が実装型部品であるので、素子値の異なる実装型部品の交換だけで周波数は調整される。したがって、第１周波数の調整は容易且つ確実に実現される。
【００４０】
なお、アンテナ装置１０は、２つの整合素子４１、４２を備えているが、整合素子４１と整合素子４２とのいずれか一方を少なくとも備えていればよい。この場合、整合素子が省略された部分は、導体パターン間の容量性結合で置き換えられる。または、省略された部分は導体パターンによって接続されていればよい。
【００４１】
この際、アンテナ装置１０は、整合素子４１を備えていることが好ましい。給電導体３０とスロット導体２０との近接部は、基本波の電流最大点である。したがって、この電流最大点に整合素子４１を配置することによって、他の位置に整合素子を配置するよりも周波数の調整に対して効果的に寄与する。これにより、スロットの形状によって決まる基本波と第１周波数との周波数差を大きくでき、第１周波数が効果的に調整される。
【００４２】
なお、アンテナ装置１０は、整合素子４１、４２のいずれか一方のみを備えるよりも、整合素子４１、４２の両方を備えることが好ましい。これにより、基本波の周波数に基づいて第１周波数を高精度に調整できる。具体的には、整合素子４１によって、周波数を大きく変化させることができ、整合素子４２によって、周波数の微調整を行うことができる。これにより、第１周波数が効果的且つ高精度に調整される。
【００４３】
このようなアンテナ装置１０では、基本波の整数倍の周波数も共振周波数となる。アンテナ装置１０は、この基本波の整数倍周波数からなる高調波の共振周波数を用いて第２周波数を設定している。
【００４４】
整合素子５１および整合素子５２は、スロット導体２０の延びる方向の途中位置に配置されている。これにより、アンテナ装置１０は、整合素子５１、５２の素子値に応じて高調波の共振周波数をシフトさせ、所望の周波数からなる第２周波数を実現できる。具体的には、整合素子５１、５２がインダクタであることによって、第２周波数は、元となる高調波の周波数よりも高周波数側にシフトする。
【００４５】
さらに、アンテナ装置１０では、整合素子５１および整合素子５２は、高調波の信号の電流最大点となる位置の近傍に配置されている。言い換えれば、スロット導体２０の分断部分である、線状導体２１と線状導体２２とが近接する位置、および、線状導体２１と線状導体２３とが近接する位置は、高調波の信号の電流最大点となる位置の近傍に配置されている。なお、望ましくは、整合素子５１および整合素子５２は、高調波の信号の電流最大点となる位置を含むように配置されている。例えば、図１の例であれば、整合素子５１および整合素子５２は、基本波の２倍高調波の電流最大点となる位置を含むように配置されている。そして、整合素子５１、５２の素子値は、適宜設定されている。
【００４６】
これにより、アンテナ装置１０は、第２周波数を適切且つ効果的に調整できる。また、整合素子５１、５２が実装型部品であるので、第２周波数の調整用の領域は、誘電体基板１００の表面に導体パターンを形成して整合素子を実現するよりも、小型化できる。
【００４７】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の反射特性を示すグラフである。図２において、ｆ１は、基本波に基づく第１周波数であり、ｆ２は高調波に基づく第２周波数である。図２において、実線は、本願発明の構成の反射特性を示し、破線は、比較構成の反射特性を示す。比較構成は、本願発明の整合素子５１，５２を備えていない構成である。
【００４８】
図２に示すように、比較構成では、高調波に基づく第２周波数で損失が大きい。しかしながら、本願構成では、基本波に基づく第１周波数ｆ１と、高調波に基づく第２周波数との両方で、反射損失を低下させることができる。
【００４９】
したがって、アンテナ装置１０は、第１周波数の通信信号と第２周波数の通信信号との両方に対して整合を取ることができる。これにより、アンテナ装置１０は、第１周波数の通信信号と第２周波数の通信信号との送受信を低損失で実現できる。すなわち、アンテナ装置１０は、複数の通信バンドの通信信号に対して適切な特性調整を実現できる。さらに、アンテナ装置１０は、このような特性調整を実現しながら、上述のように、小型化が可能になる。
【００５０】
次に、第２の実施形態に係るアンテナ装置について、図を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の平面図である。図４は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の反射特性を示すグラフである。
【００５１】
本実施形態に係るアンテナ装置１０Ａは、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０に対して、ループアンテナ形成用導体６０、および、複数の整合素子７１、７２を追加した点で異なる。アンテナ装置１０Ａの他の構成は、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０と同じであり、同じ箇所の説明は、省略する。
【００５２】
図３に示すように、アンテナ装置１０Ａは、アンテナ装置１０の構成を備えるとともに、ループアンテナ形成用導体６０および、複数の整合素子７１、７２を備える。なお、整合素子５１Ａは、第１の実施形態に係る整合素子５１と素子値が異なり、整合素子５２Ａは、第１の実施形態に係る整合素子５１と素子値が異なる。これらは、後述の第２周波数ｆ２Ａおよび第３周波数ｆ３Ａに基づいて適宜設定されている。
【００５３】
アンテナ装置１０Ａの給電導体３０は、誘電体基板１００の第２方向において、線状導体２２よりも線状導体２３に近い位置に配置されている。これに伴い、給電点ＦＰも、誘電体基板１００の第２方向において、線状導体２２よりも線状導体２３に近い位置に配置されている。
【００５４】
ループアンテナ形成用導体６０は、線状導体であり、開口２００における、給電導体３０と線状導体２３との間に、形成されている。ループアンテナ形成用導体６０は、第２方向に沿って延びる形状である。言い換えれば、ループアンテナ形成用導体６０は、給電導体３０および線状導体２３の延びる方向に対して直交する方向に延びる形状である。
【００５５】
ループアンテナ形成用導体６０の第１端は、整合素子７１を介して、給電導体３０の第１部分３０１に接続されている。ループアンテナ形成用導体６０の第２端は、整合素子７２を介して、スロット導体２０の線状導体２１に接続されている。
【００５６】
この構成により、給電導体３０の第１部分３０１、ループアンテナ形成用導体６０、スロット導体２０の線状導体２１の一部、線状導体２３、接地導体４０の一部、複数の整合素子７１、７２、５２Ａからなるループアンテナが実現される。このループアンテナは、これらの構成要素の素子値に応じた共振周波数を有する。このループアンテナの共振周波数は、第３周波数ｆ３Ａ（図４参照）である。第３周波数ｆ３Ａは、第１周波数ｆ１よりも高周波数であって、第１周波数ｆ１よりも第２周波数ｆ２Ａに近い周波数である。
【００５７】
複数の整合素子７１、７２は、実装型部品である。複数の整合素子７１、７２は、インダクタである。複数の整合素子７１、７２は、第３整合素子に対応する。
【００５８】
このような構成にすることによって、アンテナ装置１０Ａは、図４に示すように、第１周波数よりも高周波数の周波数領域に、第２周波数ｆ２Ａと第３周波数ｆ３Ａとを含み、所定の反射損失以下の周波数帯域からなる周波数帯域幅ＷｆＨの通信帯域を実現できる。そして、アンテナ装置１０Ａの構成では、追加のループアンテナは、スロットアンテナの領域内にあるので、アンテナ装置１０Ａの形状を大きくすることなく、第２周波数ｆ２Ａと第３周波数ｆ３Ａとを含む広い周波数の通信帯域を実現できる。
【００５９】
なお、上述の各実施形態において、整合素子５１、５２、５１Ａ、５２Ａは、インダクタであることが好ましい。これにより、所望とする高調波の共振周波数を得るためのスロットの形状を小さくでき、アンテナ装置を効果的に小型化できる。
【００６０】
また、上述の各実施形態では、給電導体３０に接続する整合素子の数は２つであるが、３つ以上であってもよい。この場合も、少なくとも、給電導体３０とスロット導体２０とを接続する整合素子４１を備えることが好ましい。
【００６１】
また、上述の各実施形態では、整合素子５１、５１Ａ、５２、５２Ａを、電流最大点に配置する態様を示したが、スロット導体２０の延びる方向における他の位置に配置することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０、１０Ａ：アンテナ装置
２０：スロット導体
２１、２２、２３：線状導体
３０：給電導体
４０：接地導体
４１、４２、５１，５２、５１Ａ、５２Ａ、７１、７２：整合素子
６０：ループアンテナ形成用導体
１００：誘電体基板
２００：開口
３０１：給電導体３０の第１部分
３０２：給電導体３０の第２部分
３１０：給電点側端部
３２０：スロット結合側端部
ＦＰ：給電点
【図１】
2017225015.tif 000003
【図２】
2017225015.tif 000004
【図３】
2017225015.tif 000005
【図４】
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