(57)【要約】【課題】消費電力を抑えつつ所望の周波数帯をカバーするアンテナ装置及び情報処理装置を提供する。【解決手段】ノッチアンテナ１０１は、筐体１０上に形成された貫通溝であり、一端が筐体１０の縁で開放されており、他端が閉じている。スロットアンテナ１０２は、筐体１０上のノッチアンテナ１０１に隣接し、ノッチアンテナ１０１の他端における延伸方向に延伸する両端が閉じた貫通溝である。給電点２１は、筐体１０上のスロットアンテナ１０２に対するノッチアンテナ１０１の他端部分と反対側の近傍に配置される。外導体２２は、筐体１０上のノッチアンテナ１０１の他端付近に対するスロットアンテナ１０２と反対側の近傍に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板上に形成された貫通溝であり、一端が前記金属板の縁で開放されており、他端が閉じている第１スリットと、
前記金属板上の前記第１スリットに隣接し、前記第１スリットの前記他端における延伸方向に延伸する、両端が閉じた貫通溝である第２スリットと、
前記金属板上の前記第２スリットに対する前記第１スリットの前記他端部分と反対側の近傍に配置された給電点と、
前記金属板上の前記第１スリットの前記他端付近に対する前記第２スリットと反対側の近傍に配置されたグランドと
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１スリットは第１の周波数を共振させ、
前記第２スリットは前記第１の周波数よりも大きい第２の周波数を共振させる
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】
前記金属板上で前記第２スリットと前記給電点との間に形成された、前記第２スリットの延伸方向に延伸する貫通溝であり、両端が閉じている１つ又は複数のスリットである第３スリットが配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１スリットは、前記第２スリット及び前記給電点を囲むコの字型の溝であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
金属製の筐体と、
筐体上に形成された貫通溝であり、一端が前記筐体の縁で開放されており、他端が閉じている第１スリットと、
前記筐体上の前記第１スリットに隣接し、前記第１スリットの前記他端における延伸方向に延伸する、両端が閉じた貫通溝である第２スリットと、
前記筐体上の前記第２スリットに対する前記第１スリットの前記他端部分と反対側の近傍に配置された給電点と、
前記筐体上の前記第１スリットの前記他端付近に対する前記第２スリットと反対側の近傍に配置されたグランドと
を備えたことを特徴とする情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置及び情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タブレット型ＰＣ（Personal  Computer）やノート型ＰＣといった小型の情報処理装置では、一層の小型化及び薄型化が進んでいる。そのような情報処理装置においては、広いアンテナ領域を確保することが困難になってきている。
【０００３】
情報処理装置において一般的に用いられるアンテナとしては、モノポールアンテナや逆Ｆアンテナといったものがある。これらのアンテナでは十分な通信特性を確保するために、アンテナとグランド（ＧＮＤ：Ground）とが離れた位置に配置される。
【０００４】
また、アンテナは、金属と重なると通信特性が劣化してしまう。そのため、アンテナは、金属カバー、並びに、ディスプレイ及びタッチパネルのアクティブエリアに重ならない領域に配置される。データ通信端末の筐体は、強度確保のため、金属で形成される場合が多い。ただし、そのような金属で形成された筐体においても、金属影響を回避するために、アンテナに重なる部分は樹脂で形成される。
【０００５】
一方、モノポールアンテナや逆Ｆアンテナの他に、金属板上に切れ込みを設けることでアンテナとして使用することが考えられる。これらのアンテナとしては、金属板の縁に開口部を有さない切れ込みを備えたスロットアンテナや、金属板の縁の開口部から延びる切れ込みを備えたノッチアンテナがある。
【０００６】
さらに、情報処理装置の通信方式として用いられることが多いＷｉＦｉ（Wireless  Fidelity）（登録商標）で使用される周波数帯には、２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚという２つの周波数帯がある。そのため、情報処理装置に搭載されるアンテナは、ＷｉＦｉで使用される２つの周波数帯に対応することが好ましい。
【０００７】
なお、スロットアンテナやノッチアンテナを用いた技術として、コンピュータの導電性フレームにスロットアンテナを設け、スロットの脇に配置した給電点によりスロットを２つの領域に分割し、２つの共振周波数を得る従来技術がある。また、導電性基材上に長さが異なる２つのスロットを配置して、異なる共振周波数を得る従来技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２０１４−５３３４５４号公報
【特許文献２】特開２００４−３３６１８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、アンテナとグランドとを離れた位置に配置したり、アンテナを金属カバーやディスプレイ及びタッチパネルのアクティブエリアに重ならないように配置したりする場合、装置のサイズが大きくなってしまうおそれがある。
【００１０】
そこで、装置のサイズを抑えるために、スロットアンテナやノッチアンテナを金属カバーに設けることが考えられる。しかし、１つのスロットアンテナ又はノッチアンテナを金属カバーに設けたとしても、共振周波数の範囲が狭く、所望の周波数帯に対応することは困難である。
【００１１】
また、スロットの脇に給電点を配置する従来技術を用いても、得られる共振周波数の組み合わせが制限され、所望の周波数帯に対応する共振周波数を得ることは困難である。また、２つのスロットを配置する従来技術を用いても、所望の周波数帯に対応する共振周波数を得るためには、長いスロットを用いることになり、装置のサイズを小さく抑えることが困難である。さらに、単にノッチアンテナとスロットアンテナを金属カバー上に設けた場合、所望の強度の電波を得るために消費電力が大きくなるおそれがある。
【００１２】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、消費電力を抑えつつ所望の周波数帯をカバーするアンテナ装置及び情報処理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】
【００１３】
本願の開示するアンテナ装置及び情報処理装置は、一つの態様において、第１スリットは、金属板上に形成された貫通溝であり、一端が前記金属板の縁で開放されており、他端が閉じている。第２スリットは、前記金属板上の前記第１スリットに隣接し、前記第１スリットの前記他端における延伸方向に延伸する、両端が閉じた貫通溝である。給電点は、前記金属板上の前記第２スリットに対する前記第１スリットの前記他端部分と反対側の近傍に配置される。グランドは、前記金属板上の前記第１スリットの前記他端付近に対する前記第２スリットと反対側の近傍に配置される。
【発明の効果】
【００１４】
本願の開示するアンテナ装置及び情報処理装置の一つの態様によれば、消費電力を抑えつつ所望の周波数帯をカバーすることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施例１に係るノート型ＰＣの平面図である。
【図２】図２は、実施例１に係るアンテナ装置の模式図である。
【図３】図３は、実施例１に係るアンテナ装置の電流の流れを説明するための図である。
【図４】図４は、ノッチアンテナとスロットアンテナとの位置を取り換えた場合の電流の流れを説明するための図である。
【図５】図５は、ノッチアンテナ単体の場合のＶＳＷＲを示す図である。
【図６】図６は、スロットアンテナ単体の場合のＶＳＷＲを示す図である。
【図７】図７は、実施例１に係るアンテナ装置のＶＳＷＲを示す図である。
【図８】図８は、ノッチアンテナとスロットアンテナとの位置を取り換えた場合のＶＳＷＲを示す図である。
【図９】図９は、実施例２に係るアンテナ装置の模式図である。
【図１０】図１０は、実施例３に係るアンテナ装置の模式図である。
【図１１】図１１は、ノッチアンテナの開放端が誘電体で塞がれたアンテナ装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に、本願の開示するアンテナ装置及び情報処理装置の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示するアンテナ装置及び情報処理装置が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１７】
図１は、実施例１に係るノート型ＰＣの平面図である。本実施例に係るノート型ＰＣ１は、筐体１０がマグネシウムなどの金属で形成されている。ノート型ＰＣ１は、「情報処理装置」の一例である。
【００１８】
そして、本実施例に係る筐体１０は、図１では左上の端部にノッチアンテナ１０１及びスロットアンテナ１０２を有する。ノッチアンテナ１０１及びスロットアンテナ１０２ともに筐体１０上を形成する金属板を貫通する貫通溝である。筐体１０は、「金属板」の一例である。
【００１９】
ノッチアンテナ１０１は、溝の一方の端部が筐体１０の縁まで届いており、開放端となっている。また、ノッチアンテナ１０１が形成する溝の他方の端部は、筐体１０を形成する金属板上で終端しており、短絡端となっている。本実施例では、ノッチアンテナ１０１は、直線状の形状を有する。ノッチアンテナ１０１は、「第１スリット」の一例である。
【００２０】
スロットアンテナ１０２は、溝の両端部がいずれも筐体１０を形成する金属板上で終端している短絡端となっている。スロットアンテナ１０２は、直線状の形状を有する。そして、スロットアンテナ１０２は、溝が延伸する方向がノッチアンテナ１０１の溝が延伸する方向と並行になるように並べて配置される。スロットアンテナ１０２は、「第２スリット」の一例である。
【００２１】
次に、図２を参照して、本実施例に係るノート型ＰＣ１におけるノッチアンテナ１０１及びスロットアンテナ１０２に対する給電について説明する。図２は、実施例１に係るアンテナ装置の模式図である。図２に示すアンテナ装置１００は、図１の筐体１０におけるノッチアンテナ１０１及びスロットアンテナ１０２を含む領域を切り出したものに対応する。
【００２２】
図２に示すように、本実施例に係るアンテナ装置１００は、同軸ケーブル２０によって給電が行われる。スロットアンテナ１０２のノッチアンテナ１０１と逆側の近傍に、給電点２１が配置される。給電点２１は、筐体１０に接続される。
【００２３】
また、ノッチアンテナ１０１のスロットアンテナ１０２と逆側の近傍に、同軸ケーブル２０のグランドである外導体２２が配置される。外導体２２も、筐体１０に接続される。
【００２４】
給電点２１から出力され外導体２２へ向かう電流により、スロットアンテナ１０２に電界が発生する。これにより、スロットアンテナ１０２は、スリットの長さの２倍の波長（λ）を有する電波に対して共振する。
【００２５】
さらに、給電点２１から出力され外導体２２へ向かう電流により、ノッチアンテナ１０１に電界が発生する。これにより、ノッチアンテナ１０１は、スリットの長さの４倍の波長（λ）を有する電波に対して共振する。
【００２６】
ここで、図２のようにアンテナ装置１００の各サイズを決定する。すなわち、アンテナ装置１００を構成する筐体１０の一部を表す金属板の一辺の長さＬ６が９０ｍｍであり、他方の辺の長さＬ７が９０ｍｍである正方形とする。さらに、ノッチアンテナ１０１の溝の長さＬ１を３０ｍｍとする。また、スロットアンテナ１０２の溝の長さＬ２を２５ｍｍとする。また、ノッチアンテナ１０１の短手方向の長さＬ３、スロットアンテナ１０２の短手方向の長さＬ４及びノッチアンテナ１０１とスロットアンテナ１０２との距離Ｌ５を、それぞれ１ｍｍとする。
【００２７】
この時、ノッチアンテナ１０１は、２．４ＧＨｚの共振周波数を得る。また、スロットアンテナ１０２は、５ＧＨｚの共振周波数を得る。すなわち、アンテナ装置１００は、２．４ＧＨｚ及び５ＧＨｚという、ＷｉＦｉで用いられる２つの周波数で通信することができる。
【００２８】
ここで、図３を参照して、本実施例に係るアンテナ装置１００における電流の流れについてさらに説明する。図３は、実施例１に係るアンテナ装置の電流の流れを説明するための図である。
【００２９】
給電点２１から出力された電流は、経路２０１及び２０２のように進む。すなわち、電流は、スロットアンテナ１０２の周囲を流れる。これにより、スロットアンテナ１０２に電界３０１が発生する。そして、電界３０１の発生により、スロットアンテナ１０２は共振する。
【００３０】
また、スロットアンテナ１０２の周囲を通過した電流は、経路２０３のように進み外導体２２へ到達する。経路２０３によってスロットアンテナ１０２とノッチアンテナ１０１との間に電流がながれる。さらに、経路２０３によって、ノッチアンテナ１０１のスロットアンテナ１０２とは逆側の領域に電流が流れる。すなわち、電流は、ノッチアンテナ１０１の周囲を流れる。これにより、ノッチアンテナ１０１に電界３０２が発生する。そして、電界３０２の発生により、スロットアンテナ１０２は共振する。
【００３１】
これに対して、ノッチアンテナ１０１とスロットアンテナ１０２との位置を取り換えた場合を考える。図４は、ノッチアンテナとスロットアンテナとの位置を取り換えた場合の電流の流れを説明するための図である。
【００３２】
ノッチアンテナ１０１とスロットアンテナ１０２との位置を取り換えた場合、給電点２１は、図４に示すようにノッチアンテナ１０１のスロットアンテナ１０２とは逆側の近傍に配置される。また、外導体２２は、スロットアンテナ１０２のノッチアンテナ１０１とは逆側の近傍に配置される。
【００３３】
この場合、給電点２１から出力された電流は、経路２１２のように進む。この場合、ノッチアンテナ１０１の開放端によって、図４の経路２１１は途切れている。そのため、給電点２１から出力された電流は、経路２１１のように流れることが困難である。
【００３４】
この時、経路２１２の流れにより、ノッチアンテナ１０１の周囲には電流が流れるため、ノッチアンテナ１０１には、電界３１１が発生する。そして、電界３１１の発生により、ノッチアンテナ１０１は共振する。
【００３５】
これに対して、経路２１１のように電流が流れないため、ノッチアンテナ１０１とスロットアンテナ１０２との間に電流が流れない。すなわち、スロットアンテナ１０２に電界３１２が発生しない。そのため、スロットアンテナ１０２は、共振しない。
【００３６】
したがって、ノッチアンテナ１０１とスロットアンテナ１０２との位置を図４のような配置にした場合、アンテナ装置は、ノッチアンテナ１０１の共振周波数の通信のみに対応する。
【００３７】
すなわち、本実施例に係るアンテナ装置１００のように、給電点２１、スロットアンテナ１０２、ノッチアンテナ１０１、外導体２２の順に並べることで、アンテナ装置１００は、ＷｉＦｉで使用される２つの周波数帯を用いた通信を行うことができる。
【００３８】
次に、図５〜７を参照して、本実施例に係るアンテナ装置１００を用いた場合と他の条件でのＶＳＷＲ（Voltage  Standing  Wave  Ratio）の比較について説明する。図５は、ノッチアンテナ単体の場合のＶＳＷＲを示す図である。図６は、スロットアンテナ単体の場合のＶＳＷＲを示す図である。図７は、実施例１に係るアンテナ装置のＶＳＷＲを示す図である。図８は、ノッチアンテナとスロットアンテナとの位置を取り換えた場合のＶＳＷＲを示す図である。図５〜８は、いずれも縦軸でＶＳＷＲを表し、横軸で周波数を表す。
【００３９】
図７は、図２に示す構成のアンテナ装置１００を用いてシミュレーションを行った結果である。また、図５は、図２に示すアンテナ装置１００からスロットアンテナ１０２を取り除いたアンテナ装置を用いてシミュレーションを行った結果である。また、図６は、図２に示すアンテナ装置１００からノッチアンテナ１０１を取り除いたアンテナ装置を用いてシミュレーションを行った結果である。また、図８は、図２に示すアンテナ装置１００のノッチアンテナ１０１とスロットアンテナ１０２との位置を取り換えたアンテナ装置を用いてシミュレーションを行った結果である。
【００４０】
図５に示すように、ノッチアンテナ１０１単体の場合、２．４ＧＨｚ付近でＶＳＷＲが最小となり特性が良好である。すなわち、ノッチアンテナ１０１単体のアンテナ装置は、２．４ＧＨｚ付近のみを使用周波数とすることができる。
【００４１】
また、図６に示すように、スロットアンテナ１０２単体の場合、５ＧＨｚ付近でＶＳＷＲが最小となり特性が良好である。すなわち、スロットアンテナ１０２単体のアンテナ装置は、５ＧＨｚ付近のみを使用周波数とすることができる。
【００４２】
このように、ノッチアンテナ１０１又はスロットアンテナ１０２のいずれか一方だけを有するアンテナ装置は、ＷｉＦｉで使用される２つの周波数帯の内のいずれか一方を用いた通信のみに対応する。
【００４３】
これに対して、図７に示すように、本実施例に係るアンテナ装置１００は、２．４ＧＨｚ付近及び５ＧＨｚ付近でＶＳＷＲが低くなっており特性が良好である。すなわち、本実施例に係るアンテナ装置１００は、２．４ＧＨｚ付近及び５ＧＨｚ付近の両方を使用周波数とすることができる。したがって、本実施例に係るアンテナ装置１００は、ＷｉＦｉで使用される２つの周波数帯の双方を用いた通信に対応できる。
【００４４】
一方、図８に示すように、ノッチアンテナ１０１とスロットアンテナ１０２とを入れ替えた場合、２．４ＧＨｚ付近でＶＳＲＷは十分に下がっており特性が良好であるが、５ＧＨｚ付近では下がっておらず特性が劣化している。すなわち、ノッチアンテナ１０１とスロットアンテナ１０２とを入れ替えたアンテナ装置は、２．４ＧＨｚ付近のみを使用周波数とすることができる。したがって、本実施例に係るアンテナ装置１００のようにノッチアンテナ１０１、スロットアンテナ１０２、給電点２１及び外導体２２を配置しなければ、ＷｉＦｉで使用される２つの周波数帯の双方を用いた通信に対応することは困難であることが分かる。
【００４５】
また、以上の説明では、マグネシウムで構成される筐体１０を例に説明したが、導電率が良い金属であれば、アンテナ装置１００の金属板として他の金属を用いてもよい。例えば、銅（Ｃｕ）などを用いることもできる。
【００４６】
以上に説明したように、本実施例に係るアンテナ装置は、ノッチアンテナとスロットアンテナとを組み合わせて２つの周波数帯を用いて通信を行うことができ、所望の共振周波数を得ることができる。また、低い周波数に共振するアンテナとしてノッチアンテナを使用することで、スリットの長さを短くすることができ、アンテナを小型化することができる。
【００４７】
本実施例に係るアンテナ装置では、ノッチアンテナの開放端によって電流の流れが遮られることが無いため、ノッチアンテナ及びスロットアンテナの双方に電流が流れやすい。そのため、小さい給電量で所望の強度の電波を出力することができ、消費電力を抑えることができる。
【実施例２】
【００４８】
図９は、実施例２に係るアンテナ装置の模式図である。本実施例に係るアンテナ装置１００は、ノッチアンテナ１０１が屈曲した形状を有することが実施例１と異なる。以下の説明では、実施例１と同じ機能を有する各部については説明を省略する。
【００４９】
本実施例に係るノッチアンテナ１０１は、スロットアンテナ１０２と並行に短絡端１１１からスリットが延び、金属板内で屈曲して逆方向に進んで筐体１０の端部まで延び開放端１１２を形成する。
【００５０】
すなわち、ノッチアンテナ１０１は、スロットアンテナ１０２における溝の一端を囲むコの字型の形状を有し、コの字の一端が開放端１１２となり、コの字の他端が短絡端１１１となる。
【００５１】
ノッチアンテナ１０１がこのような形状を有する場合でも、給電点２１から出力された電流は、開放端１１２に遮られることなく、スロットアンテナ１０２及びノッチアンテナ１０１の双方に流れ、それぞれに電界を発生させる。すなわち、本実施例に係るアンテナ装置１００も、４ＧＨｚ付近及び５ＧＨｚ付近の両方を使用周波数とすることができる。したがって、本実施例に係るアンテナ装置１００は、ＷｉＦｉで使用される２つの周波数帯の双方を用いた通信に対応できる。
【００５２】
以上に説明したように、本実施例に係るアンテナ装置は、ノッチアンテナを屈曲させてコの字型の形状にしている。これにより、本実施例に係るアンテナ装置は、よりサイズを小さくすることができる。
【００５３】
また、本実施例では、ノッチアンテナ１０１をコの字型にしたが、短絡端１１１から延びる辺がスロットアンテナ１０２と並行であり、ノッチアンテナ１０１とスロットアンテナ１０２との間に開放端１１２へ繋がるスリットが無ければ、ノッチアンテナ１０１は他の形状でもよい。
【実施例３】
【００５４】
図１０は、実施例３に係るアンテナ装置の模式図である。本実施例に係るアンテナ装置１００は、ノッチアンテナ１０１と給電点２１との間に、複数のスロットアンテナ１０２及び１０３を配置したことが実施例１と異なる。以下の説明では、実施例１と同じ機能を有する各部については説明を省略する。
【００５５】
本実施例に係るアンテナ装置１００は、スロットアンテナ１０２と給電点２１との間に、スロットアンテナ１０２に平行にスロットアンテナ１０３を配置する。
【００５６】
スロットアンテナ１０３は、スロットアンテナ１０２とは異なる長さを有する。すなわち、スロットアンテナ１０３の共振周波数はスロットアンテナ１０２と異なる。また、スロットアンテナ１０３の共振周波数は、ノッチアンテナ１０１の共振周波数とも異なるように設計されている。
【００５７】
そして、スロットアンテナ１０３は、開放端を有さない。そのため、給電点２１から出力された電流は、開放端に遮られることなく、スロットアンテナ１０２及び１０３の周囲を流れることができる。したがって、スロットアンテナ１０２及び１０３、並びに、ノッチアンテナ１０１の何れにも電界が発生する。
【００５８】
すなわち、本実施例に係るアンテナ装置１００は、スロットアンテナ１０２及び１０３、並びに、ノッチアンテナ１０１のそれぞれの共振周波数で通信を行うことができる。このスロットアンテナ１０３が、「第３スリット」の一例である。
【００５９】
以上に説明したように、本実施例に係るアンテナ装置は、３つの周波数帯を用いた通信に対応することができる。
【００６０】
また、本実施例では、２つのスロットアンテナを設けたが、給電点とノッチアンテナとの間に設けるのであれば、スロットアンテナの数に特に制限はない。その場合、設けたスロットアンテナの数に応じて、アンテナ装置の共振周波数が増加する。
【００６１】
さらに、本実施例では、直線状のノッチアンテナを用いたが、実施例２で説明した屈曲させた形状を有するノッチアンテナを用いてもよい。その場合、ノッチアンテナの開放端へ繋がるスリットは、給電点とスロットアンテナとの間以外の場所を通るように配置される。
【００６２】
さらに、以上の各実施例では、同軸ケーブルを用いて給電を行う場合で説明したが、給電方法はこれに限らない。例えば、セミジットケーブルやマイクロストリップラインなどの特性インピーダンスを制御できるものであれば、給電に用いることができる。
【００６３】
また、以上の各実施例では、ノッチアンテナ１０１の開放端は、物理的に開放されているが、この開放端は電気的に開放されていればよい。例えば、図１１に示すように、アンテナ装置１００に設けられるノッチアンテナ１０１は、開放端の部分がアンテナ特性を劣化させる金属以外の誘電体１１３で物理的に塞がれていてもよい。図１１は、ノッチアンテナの開放端が誘電体で塞がれたアンテナ装置の模式図である。誘電体１１３としては、例えばＡＢＳ（Acrylonitrile  Butadiene  Styrene）樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニデン樹脂などの樹脂材料を用いることができる。すなわち、ノッチアンテナ１０１は、開放端を誘電体１１３で塞ぎ、物理的にはスロットアンテナ１０２と同様の形状としてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  ノート型ＰＣ
１０  筐体
２０  同軸ケーブル
２１  給電点
２２  外導体
１０１  ノッチアンテナ
１０２  スロットアンテナ
【図１】
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【図２】
2017073628.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】
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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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