(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略矩形のグランド電極を有する基板と、給電手段を有し且つ放射電極が誘電体の内側又は外側に形成された給電放射素子と、上記グランド電極と電気的に接続され且つ誘電体の内側又は外側に放射電極を有した第１の無給電放射素子と、上記グランド電極と電気的に接続され且つ誘電体の内側又は外側に放射電極を有した第２の無給電放射素子とを備えたアンテナであって、
上 記給電放射素子は、その放射電極面を上記グランド電極面と略平行にした状態で、且つ上記グランド電極の周囲４辺のうちの所定の１辺に対して近接した状態で、上記グランド電極上に配置され、
上 記第１の無給電放射素子は、その放射電極面を上記グランド電極面と略平行にした状態で、且つ上記所定の１辺に対して近接した状態で上記給電放射素子と並ぶように、上記グランド電極上に配置され、
上 記第２の無給電放射素子は、上記給電放射素子と上記第１の無給電放射素子との両方に対して隣接すると共に、少なくとも１部分が上記所定の１辺からグランド電極の外側へ張り出すように配置されている、
こ とを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
上記第２の無給電放射素子は、上記グランド電極の上記所定の１辺の略中心位置に電気的に接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
上 記第２の無給電放射素子による共振が、上記給電放射素子と第１の無給電放射素子による複共振の周波数の高い側又は低い側に割り当てられて、３共振化される、
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。
【請求項４】
上記第２の無給電放射素子による共振が、上記給電放射素子の高調波と第１の無給電放射素子の高調波による複共振の周波数の高い側又は低い側に割り当てられて、３共振化される、
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。
【請求項５】
上記グランド電極は、基板上に設けられ且つ平面視において略長方形をなす導体パターンでなり、
上記給電放射素子及び上記第１の無給電放射素子は、上記グランド電極の長手方向両端の２短辺のうちの１辺寄りに設けられ、
且 つ上記第２の無給電放射素子は、その略全体が上記１辺から上記グランド電極の外側に張り出すように設けられている、
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。
【請求項６】
上記給電放射素子と上記第１の無給電放射素子と上記第２の無給電放射素子の放射電極のそれぞれを、誘電体基体上又は誘電体基体中に設けてなる、
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。
【請求項７】
上記給電放射素子と上記第１の無給電放射素子と上記第２の無給電放射素子は、上記誘電体基体として熱可塑性樹脂を含んだ誘電体材料を用いて、インサート成形又はアウトサート成形してなる、
ことを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【請求項８】
上記給電放射素子と上記第１の無給電放射素子の放射電極のそれぞれを、誘電体基体上に設けてなり、上記第２の無給電放射素子の放射電極を、上記誘電体基体とは別体の誘電体基体上に設けてなる、
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。
【請求項９】
上記給電放射素子及び上記第１の無給電放射素子は、上記誘電体基体として熱可塑性樹脂を含んだ誘電体材料を用いて、インサート成形又はアウトサート成形してなり、
上記第２の無給電放射素子は、上記別体の誘電体基体として熱可塑性樹脂を含んだ誘電体材料を用いて、インサート成形又はアウトサート成形してなる、
ことを特徴とする請求項８に記載のアンテナ。
【請求項１０】
上記誘電体基体と上記別体の誘電体基体は、互いに嵌め合わされることで組み付け状態が一義的に定まる嵌合構造を備えた、ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のアンテナ。
【請求項１１】
上記放射電極と上記グランド電極との間の電気的接続経路，上記第１の無給電放射素子の放射電極と上記グランド電極との間の電気的接続経路，及び上記第２の無給電放射素子の放射電極と上記グランド電極との間の電気的接続経路のうち少なくともいずれか一の経路の途中に、チップコンデンサ又はチップインダクタのうち少なくともいずれか１を介挿してなる、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のアンテナ。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のアンテナを備える、
こ とを特徴とする携帯無線通信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アンテナ及び携帯無線通信機に関し、特に複共振を行うアンテナ及びそれを備えた携帯無線通信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のアンテナ及び携帯無線通信機の構成としては、例えば特許文献１〜特許文献４に開示されたものがある。
【０００３】
特許文献１では、図１５に示すように、単共振のいわゆる板金逆Ｆ型アンテナと呼ばれる１／４λマイクロストリップアンテナ１００の広帯域対応化に関する技術が提案されている。具体的には、アンテナエレメント１０５を設け、直線状の地線１０１ａ又は巻線状の地線１０１ｂを地板（グランド電極）１０２の角部などに付設することによって、帯域幅の拡大を図るというものである。また、給電線１０３とは別に狭い短絡線１０４を設け、その短絡線１０４をショートスタブにして、給電の入力インピーダンスに合わせるための整合回路的役割を担わせる。
【０００４】
また、特許文献２では、図１６に示すように、携帯電話装置２００の筐体２０４の長手方向端部（両端の２短辺のうちの１辺）２０１寄りに第１のアンテナエレメント２０２及び第２のアンテナエレメント２０３を設け、第１のアンテナエレメント２０２に対しては給電し、他方、第２のアンテナエレメント２０３に対しては無給電とすることで、それら両アンテナエレメント２０２，２０３同士で２共振を行わせるという技術が提案されている。
【０００５】
また、特許文献３では、図１７に示すように、給電放射電極３０１と第１の無給電放射電極３０２と第２の無給電放射電極３０３とを、一の誘電体基体３０４上に配設して、それら３つの電極３０１，３０２，３０３で複共振を行うようにした表面実装型アンテナ本体３００が提案されている。この表面実装型アンテナ本体３００では、誘電体基体３０４を無給電放射電極３０２，３０３に接続された電気容量として機能させることで、給電放射電極と無給電放射電極とを電界結合させることにより、複共振状態を実現している。
【０００６】
また、特許文献４では、図１８に示すように、上記の特許文献３の発明に加えて、表面実装型アンテナ本体４００が実装されるグランド電極４０１にグランド抜き部４０２を形成することで、アンテナ全体における指向性の鋭さを維持しつつ、そのアンテナ利得を向上させるという技術が提案されている。グランド抜き部４０２は、グランド電極４０１に貫通孔を穿設してなるものであるから、その周囲がグランド電極４０１の導体で囲まれている。なお、この表面実装型アンテナ本体４００を含むアンテナ全体は、１つの誘電体基体４０２の表面に放射電極４０３と放射電極４０４とを設けてなる複共振アンテナである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８３２３８号公報
【特許文献２】特開２００３−２８３２２５号公報
【特許文献３】特開２００３−８３２６号公報
【特許文献４】特開２００３−３４７８３５号公報
【発明の開示】
【０００８】
しかし、上記した携帯無線通信機では、次のような問題がある。
特許文献１及び２に記載の技術では、基本波と高調波との両方で共に良好な２共振以上の複共振状態を得ることが困難である。
【０００９】
すなわち、アンテナエレメント１０５，２０２，２０３や地線１０１ａ，１０１ｂは誘電体装荷されていないので、それら同士の電磁結合を自在に設定することが困難である。また、地線１０１ａ，１０１ｂと地板１０２との接続位置が地板１０２の角部などに制約されるので、それらの間での十分な電磁結合が得られない場合がある。このため、例えば基本波と高調波とのうちの一方に共振を整合させるように設定すると、他方での共振の整合を得ることが困難になる場合が多い。
【００１０】
また、特に特許文献１に提案された地線１０１ａは、地板１０２の長辺からその外側へと直線上に展開（延伸）した状態で設けられている。このため、この地線１０１ａを有するアンテナを例えば携帯電話装置に組み込んだ場合には、地線１０１ａがその携帯電話装置のボディから横方向に細長く突出した状態となって、ユーザにとっては極めて邪魔なものとなる。また、その携帯電話装置全体の取り回しも煩雑なものとなる。あるいは、巻線状の地線１０１ｂを付設した場合には、直線状の地線１０１ａの場合ほどには邪魔にならない。しかし、それでも地線１０１ｂが地板１０２の外側へと大幅に展開した状態となることには変わりがないので、その地線１０１ｂを有する携帯電話装置の外形寸法の小型化に反することになってしまう。
【００１１】
また、アンテナ全体の薄型化（低背化）を図りつつ広帯域対応（送受信可能な帯域幅を広くとる）を実現することが困難である。すなわち、図１５に示すように、地線１０１ｂ側に電界Ｅが漏れて結合飽和になることを回避しなければならないので、地板１０２と地線１０１ｂとの間の距離をある程度以上に近づけることができない。したがって、そのような距離を確保することに起因して薄型化・小型化が阻害されることとなる。また、広帯域対応を実現するためには、いわゆる逆Ｆの構造に、ある程度以上の厚み（地板１０２からアンテナエレメント１０５までの高さ）が必要となるので、このことも薄型化の阻害要因となる。
【００１２】
また、上記のアンテナを例えば携帯電話装置に用いた場合、通話時などに頭部を近接させるとアンテナ特性が悪影響を受けるという問題がある。すなわち、上記のアンテナは誘電体装荷されていないので、頭部側へ漏れる電界が大きい。このため、このアンテナに高誘電体である頭部が近接すると、アンテナとして本来必要とされる通信に関与する電波の送受信機能が阻害されるおそれがある。
【００１３】
また、地線１０１ａ，１０１ｂやアンテナエレメント２０２，２０３が地板１０２の１辺の端部に接続されているので、その１辺に沿った方向での地板１０２の電位分布に偏寄が生じ誘起電流が発生する。この誘起電流の電圧降下に起因して、頭部側へと漏れる電界が大きくなるため、ユーザが頭部を近接させた場合などに、アンテナ全体として本来必要とされる通信に関与する電波の送受信機能が阻害される。
【００１４】
また、特に特許文献２に記載の技術では、アンテナエレメント２０２，２０３が地板（図１６では図示省略）の外側に展開されている場合に、地板の静電遮蔽効果が及ばない。特に、アンテナエレメント２０２，２０３が携帯電話装置の上端付近に設けられる場合、その上端付近が、携帯電話装置の使用時にユーザの頭部に対して最も近くなる。このため、高誘電体である頭が近接した場合に、アンテナ全体の動作特性が頭部から悪影響を受けやすくなる。また、地板上にアンテナエレメント２０２，２０３が展開している場合、単共振のアンテナに対しては複共振しているため、帯域幅は優位であるが、複共振を構成する２つの共振それぞれのＱ値が高く、広帯域化に限界がある。
【００１５】
また、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、地板１０２の角部に長く突出した地線１０１ａや、地板１０２上に所定の高さで浮かせて配置されるアンテナエレメント１０５等が、ＣＣＤ撮像素子、フラッシュ素子、液晶表示素子（図示省略）などの付設の邪魔になる。あるいは、携帯電話装置のような無線通信機のボディデザイン上の制約になる。その結果、無線通信機全体としての薄型化・小型化の阻害要因となる。
他方、特許文献３に記載の技術では、アンテナ全体の薄型化・小型化と広帯域対応化とを共に実現することが可能であるが、さらなる広帯域化を図ることが望まれるので、それに対応することが要請される。
【００１６】
また、特許文献４に記載の技術では、グランド抜き部４０２によって、アンテナ全体の指向性の鋭さを維持しつつアンテナ利得を向上させることが可能となるが、グランド抜き部４０２は、周囲をグランド電極４０１で囲まれた高々数ｍｍ程度の大きさの有限な空間（孔）であるため、使用周波数帯によっては、波長に対して有意義な孔に見えず、所望の広帯域化を達成することができない。
【００１７】
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、外形寸法の薄型化・小型化を達成しつつ、さらなる広帯域化を達成したアンテナ及びそれを用いた携帯無線通信機を提供することを目的とする。
【００１８】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係るアンテナは、略矩形のグランド電極を有する基板と、給電手段を有し且つ放射電極が誘電体の内側又は外側に形成された給電放射素子と、グランド電極と電気的に接続され且つ誘電体の内側又は外側に放射電極を有した第１の無給電放射素子と、グランド電極と電気的に接続され且つ誘電体の内側又は外側に放射電極を有した第２の無給電放射素子とを備えたアンテナであって、給電放射素子は、その放射電極面をグランド電極面と略平行にした状態で、且つグランド電極の周囲４辺のうちの所定の１辺に対して近接した状態で、グランド電極上に配置され、第１の無給電放射素子は、その放射電極面をグランド電極面と略平行にした状態で、且つ所定の１辺に対して近接した状態で給電放射素子と並ぶように、グランド電極上に配置され、第２の無給電放射素子は、給電放射素子と第１の無給電放射素子との両方に対して隣接すると共に、少なくとも１部分が所定の１辺からグランド電極の外側へ張り出すように配置されている構成とした。
かかる構成により、グランド電極と給電放射素子と第１の無給電放射素子と第２の無給電放射素子とで、広帯域に亘って整合性の良好な３共振が行われる。
また、給電放射素子と第１及び第２の無給電放射素子の放射電極は、いずれも誘電体装荷されているので、それら３つの電極間の電界結合量を高い自由度で設定することが可能となる。
また、３つの電極素子のうち、給電放射素子と第１の無給電放射素子とはグランド電極上に配置されており、且つ第２の無給電放射素子はグランド電極の外側に配置されているので、それら３つの電極素子は互いに明確に異なった３種類の共振による複共振状態を作り出すこととなる。したがって、例えば基本波と第１高調波と第２高調波のような３帯域を含んだ広帯域に亘って整合性の良好な複共振状態が得られる。これにより、さらなる広帯域化対応が達成される。
また、誘電体装荷された第２の無給電放射素子が、グランド電極上ではなくその外側に張り出した状態で配置されているので、従来のいわゆる逆Ｆ型のアンテナを複共振にする際に必要とされていた地線や、地板からの距離（厚み）を必要とするアンテナエレメント等が不要になり、薄型化・小型化が達成される。また、そのような地線等が不要となることで、グランド電極（地板）の角部等の形状が地線に起因した制約を受けることがなくなる。
【００１９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のアンテナにおいて、第２の無給電放射素子は、グランド電極の所定の１辺の略中心位置に電気的に接続されている構成とした。
かかる構成によれば、第２の無給電放射素子はグランド電極における１辺の略中心位置に電気的に接続されているので、誘起電流が、当該１辺の略中心位置の左右に対称且つ逆相で流れて、互いに打ち消し合う。これにより、例えばユーザが頭部をアンテナに近接させた際にそのアンテナから頭部へと電界が漏れることを抑制することが可能となる。
【００２０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のアンテナにおいて、第２の無給電放射素子による共振が、給電放射素子と第１の無給電放射素子による複共振の周波数の高い側又は低い側に割り当てられて、３共振化される構成とした。
かかる構成により、２つの共振の場合よりもさらに広帯域化、高効率化が可能となる。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項２に記載のアンテナにおいて、第２の無給電放射素子による共振が、給電放射素子の高調波と第１の無給電放射素子の高調波による複共振の周波数の高い側又は低い側に割り当てられて、３共振化される構成とした。
かかる構成により、２つの共振の場合よりもさらに広帯域化、高効率化が可能となる。
【００２２】
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において、グランド電極は、基板上に設けられ且つ平面視において略長方形をなす導体パターンでなり、給電放射素子及び第１の無給電放射素子は、グランド電極の長手方向両端の２短辺のうちの１辺寄りに設けられ、且つ第２の無給電放射素子は、その略全体が１辺からグランド電極の外側に張り出すように設けられている構成とした。
かかる構成により、このアンテナは、例えばボディ形状が長細型の携帯電話装置などに組み込まれるのに適したものとなる。
【００２３】
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において、給電放射素子と第１の無給電放射素子と第２の無給電放射素子の放射電極のそれぞれを、誘電体基体上又は誘電体基体中に設けてなる構成とした。
かかる構成により、給電放射素子と第１の無給電放射素子と第２の無給電放射素子とが誘電体基体と一体になったアンテナ素子を作製することができる。このような一体型のアンテナ素子は、グランド電極上に簡易に実装することが可能である。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項６に記載のアンテナにおいて、給電放射素子と第１の無給電放射素子と第２の無給電放射素子は、誘電体基体として熱可塑性樹脂を含んだ誘電体材料を用いて、インサート成形又はアウトサート成形してなる構成とした。
【００２５】
請求項８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において、給電放射素子と第１の無給電放射素子の放射電極のそれぞれを、誘電体基体上に設けてなり、第２の無給電放射素子の放射電極を、誘電体基体とは別体の誘電体基体上に設けてなる構成とした。
かかる構成により、給電放射素子と第１の無給電放射素子とを一体でグランド電極上に実装し、それに対して第２の無給電放射素子を追加して設けることが可能となる。
【００２６】
請求項９の発明は、請求項８に記載のアンテナにおいて、給電放射素子及び第１の無給電放射素子は、誘電体基体として熱可塑性樹脂を含んだ誘電体材料を用いて、インサート成形又はアウトサート成形してなり、第２の無給電放射素子は、別体の誘電体基体として熱可塑性樹脂を含んだ誘電体材料を用いて、インサート成形又はアウトサート成形してなる構成とした。
【００２７】
請求項１０の発明は、請求項８又は請求項９に記載のアンテナにおいて、誘電体基体と別体の誘電体基体は、互いに嵌め合わされることで組み付け状態が一義的に定まる嵌合構造を備えた構成とする。
【００２８】
請求項１１の発明は、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載のアンテナにおいて、放射電極とグランド電極との間の電気的接続経路，第１の無給電放射素子の放射電極とグランド電極との間の電気的接続経路，及び第２の無給電放射素子の放射電極とグランド電極との間の電気的接続経路のうち少なくともいずれか一の経路の途中に、チップコンデンサ又はチップインダクタのうち少なくともいずれか１を介挿してなる構成とした。
【００２９】
請求項１２の発明に係る携帯無線通信機は、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載のアンテナを備える構成とした。
【００３０】
以上説明したように、請求項１ないし請求項１１の発明によれば、給電放射素子と第１の無給電放射素子と第２の無給電放射素子とが、共に誘電体装荷されてグランド電極上に配置されており、且つ第２の無給電放射素子がグランド電極の１辺からその外部へと張り出して設けられているので、外形寸法の薄型化・小型化を達成しつつ、さらなる広帯域化を達成したアンテナを提供することができるという優れた効果がある。
また、請求項１２の発明によれば、広帯域での良好な通信が可能な薄型且つ小型の携帯無線通信機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】この発明の第１実施例に係るアンテナを示す平面図である。
【図２】この発明の第１実施例に係るアンテナを示す側面図である。
【図３】この発明の第１実施例に係るアンテナを示す斜視図である。
【図４】第２の無給電放射素子５の斜視図である。
【図５】第２の無給電放射素子５をその周面で展開して示す平面図である。
【図６】この発明の第１実施例に係るアンテナにおける共振特性の実験結果を示すグラフ図である。
【図７】アンテナにおける各共振状態を示すグラフ図である。
【図８】基本波部分を拡大して示すグラフ図である。
【図９】高調波部分を拡大して示すグラフ図である。
【図１０】この発明の第２実施例に係るアンテナを示す斜視図である。
【図１１】この発明の第２実施例に係るアンテナの等価回路図である。
【図１２】この発明の第３実施例に係るアンテナを示す斜視図である。
【図１３】この発明の第４実施例に係るアンテナにおける嵌合構造を示す斜視図である。
【図１４】この発明の第４実施例に係るアンテナにおける嵌合構造のバリエーションの一例を示す斜視図である。
【図１５】従来の逆Ｆ型アンテナの概要構成の一例を示す図である。
【図１６】第１のアンテナエレメント及び第２のアンテナエレメントを長手方向端部に備えた従来の携帯電話装置の一例を示す図である。
【図１７】３共振型の表面実装型アンテナ本体を示す図である。
【図１８】表面実装型アンテナ本体が実装されるグランド電極にグランド抜き部を形成してなるアンテナ装置を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【実施例１】
【００３３】
図１は、この発明の第１実施例に係るアンテナを示す平面図であり、図２はその側面図であり、図３はその斜視図である。
【００３４】
図１に示すように、この実施例のアンテナ１は、グランド電極２と、給電放射素子３と、第１の無給電放射素子４と、第２の無給電放射素子５とを備えている。
【００３５】
グランド電極２は、図２に示すように、平面視において外形がほぼ長方形の金属薄板や金属箔のような導体からなり、基板６上に設けられている。このグランド電極２は、いわゆる地板として機能する。
【００３６】
図１に示すように、給電放射素子３は、概形が扁平な直方体状の表面実装型素子であり、給電放射素子３は、その一側面（これを接合用側面９と呼ぶ）をグランド電極２の所定の１辺２ａに対してほぼ平行に近接させた状態でグランド電極２上に配置されている。
この給電放射素子３は、図３に示すように、誘電体基体７と放射電極８とからなる。誘電体基体７は、誘電体材料を例えば射出成形してなるものである。放射電極８は、誘電体基体７の表面に設けられた金属薄板又は金属箔などの導体からなるものである。放射電極８は、図１に示すように、切り込み８ａを有した約１巻のアンテナパターンである。したがって、放射電極８の面はグランド電極２の面に平行な状態になっている。この放射電極８は、誘電体基体７で誘電装荷された電磁波放射電極であり、図示しない外部の信号供給源等に接続されて能動的に電波を発振する。すなわち、図示しない給電手段によって放射電極８に直接給電される。
【００３７】
第１の無給電放射素子４は、概形が扁平な直方体状の素子であり、その一側面（これを接合用側面１１と呼ぶ）をグランド電極２の１辺２ａに対してほぼ平行に近接させた状態で、給電放射素子３と並んでグランド電極２上に配置されている。
この第１の無給電放射素子４は、図２及び図３に示すように、誘電体基体７と放射電極１０とからなる。誘電体基体７は、上記の給電放射素子３と共用されている。したがって、この放射電極１０の面も放射電極８と同様に、グランド電極２の面と平行になっている。放射電極１０は、誘電体基体７の上に、上記の放射電極８と所定の間隔を隔てて隣り合うように設けられ、そして、グランド電極２に接続されている。この放射電極１０も、図１に示すように、上記給電放射素子３の放射電極８と同様に、切り込み１０ａを有した約１巻のアンテナパターンである。
【００３８】
第２の無給電放射素子５は、概形が扁平且つ細長い受動的アンテナ素子で、誘電体基体１２と放射電極１３とからなる。そして、第２の無給電放射素子５は、給電放射素子３と第１の無給電放射素子４の両方に対して隣接するように配置されている。
すなわち、図３にも示すように、この第２の無給電放射素子５の接合用側面１５が、給電放射素子３の接合用側面９と第１の無給電放射素子４の接合用側面１１との両方にほぼ平行して貼り合わされて、第２の無給電放射素子５のほぼ全体がグランド電極２の１辺２ａから外側へと張り出した状態になっている。
【００３９】
図４は、第２の無給電放射素子５の斜視図であり、図５は、第２の無給電放射素子５をその周面で展開して示す平面図である。
誘電体基体１２は、図３に示すように、上記の誘電体基体７とは別体であり、平面形状は異なるが、その厚さは誘電体基体７と同等である。この誘電体基体１２は、グランド電極２の１辺２ａ方向に長い直方体をなし、その表面に放射電極１３を有している。したがって、この放射電極１３の面も放射電極８，１０と同様に、グランド電極２の面と平行になっている。
具体的には、図４に示すように、誘電体基体１２の接合用側面１５に放射電極１３の端部１３ａが配置され、放射電極１３が、この端部１３ａから誘電体基体１２の天面１２ｂに至り、天面１２ｂの周縁部に沿ってループした後、接合用側面１５の図左側部に戻る。すなわち、図５に示すように、放射電極１３の両端部１３ａ，１３ｃが誘電体基体１２の接合用側面１５に位置し、ループ部１３ｂが天面１２ｂに位置するように、放射電極１３が誘電体基体１２に形成されている。さらに、図３に示すように、この第２の無給電放射素子５では、給電放射素子３及び第１の無給電放射素子４との貼り合わせ時において、放射電極１３の端部１３ａがグランド電極２の１辺２ａの中心位置２ｂに接続するように設定されている。
【００４０】
上述のように、給電放射素子３と第１の無給電放射素子４は、一の誘電体基体７上に放射電極８と放射電極１０とが所定の距離を隔て隣設した一体型の表面実装型素子である。また、第２の無給電放射素子５は、上記の誘電体基体７とは別体の誘電体基体１２上に放射電極１３を設けることで形成されており、第２の無給電放射素子５は、上記の給電放射素子３及び第１の無給電放射素子４とは独立した別個の電極素子である。したがって、第２の無給電放射素子５は、給電放射素子３及び第１の無給電放射素子４をグランド電極２の上に実装した後に、第２の無給電放射素子５を接合用側面９，１１に貼り合わせることで、第２の無給電放射素子５を設置することが可能である。かかる設置によって、放射電極１３の面がグランド電極２の面と平行な状態になる。
また、給電放射素子３及び第１の無給電放射素子４は、射出成形用の金型（図示省略）内の所定位置に放射電極８と放射電極１０とを予め配置しておき、一の誘電体基体７の形成材料として熱可塑性樹脂を含んだ誘電体材料を用いてインサート成形することで形成することができる。あるいは、アウトサート成形によっても形成することも可能である。
また、上記の第２の無給電放射素子５も同様に、射出成形用の金型内の所定位置に放射電極１３を予め配置しておき、誘電体基体１２の形成材料として熱可塑性樹脂を含んだ誘電体材料を用いてインサート成形することで、形成することができる。あるいはアウトサート成形によっても形成することができる。
【００４１】
次に、この実施例のアンテナ１が示す作用及び効果について説明する。
図６は、この実施例のアンテナにおいて、第２の無給電放射素子を装着した場合と除去した場合とでの共振特性を確認した実験結果を示すグラフ図である。
【００４２】
図１に示すアンテナ１において、信号が外部の信号供給源等から放射電極８に供給されると、電磁波が放射電極８から能動的に発振される。その電磁波によって、放射電極１０と放射電極１３とがそれぞれ受動的に共振状態となる。これにより、放射電極８と放射電極１０と放射電極１３とで３共振状態が生じる。
このとき、第１の無給電放射素子４がグランド電極２上に配置され、第２の無給電放射素子５がグランド電極２の外側に配置されており、且つこれらの平面形状及び外形寸法も異なっているので、互いに共振周波数帯が明確に異なったものとなる。しかも、放射電極８と放射電極１０と放射電極１３は、いずれも誘電体装荷されているので、それぞれ所望の共振周波数帯域で共振する。
【００４３】
かかる点を確認するために、実験を行ったところ、図６の曲線Ａに示すように、明確に異なった３つの周波数帯域４１，４２，４３にそれぞれ共振周波数の明確なピークを有する３共振状態が実現された。
【００４４】
以下、この実験について具体的に述べる。
この実験では、アンテナ１において、第２の無給電放射素子５を装着した場合と除去した場合とでの共振特性を確認する実験を行った。
具体的には、グランド電極２の寸法を、幅Ｗ＝４０ｍｍ，長さＬ＝１６５ｍｍとした。また、誘電体基体７（図２又は図３参照）の寸法（つまり給電放射素子３と無給電放射素子４とを合わせた寸法とほぼ同じ）を、幅ｂ＝２６ｍｍ，長さａ＝２３ｍｍ，厚さＤ＝３ｍｍとした。また、誘電体基体１２の寸法（つまり第２の無給電放射素子の寸法とほぼ同じ）を、長さｗ＝３２ｍｍ，幅ｃ＝５ｍｍ，厚さＤ＝３ｍｍとした。誘電体基体７及び誘電体基体１２は、誘電率が６．４の誘電体材料を用いた。
【００４５】
かかる条件下で、給電放射素子３と第１の無給電放射素子４と第２の無給電放射素子５とによる共振実験を行った。すると、図６の曲線Ａに示すように、約８２５ＭＨｚにピークが存在する第１の共振周波数帯域４１と、約８９０ＭＨｚにピークが存在する第２の共振周波数帯域４２と、約９６０ＭＨｚにピークが存在する第３の共振周波数帯域４３という異なった３種類の共振周波数帯を含んだ整合性の良好な３共振状態が生じることが確認された。すなわち、この実施例のアンテナ１によれば、基本波に置いて、第１の共振周波数帯域４１と第２の共振周波数帯域４２と第３の共振周波数帯域４３とを含む約８００ＭＨｚから１０００ＭＨｚまでの広帯域に亘って整合性の良好な複共振状態が実現できた。
他方、第２の無給電放射素子５を取り外して、給電放射素子３と第１の無給電放射素子４とで共振状態を得る実験を行った。すると、図６の曲線Ｂに示すように、第３の共振周波数帯域４３では明確なピークを有する共振が生じたが、第１の共振周波数帯域４１では共振は殆ど全く消失し、第２の共振周波数帯域４２でも共振は著しく鈍化した。
【００４６】
上記の実験結果から、このアンテナ１では、第２の無給電放射素子５をグランド電極２の外側に備えたことによって、第１の共振周波数帯域４１と第２の共振周波数帯域４２と第３の共振周波数帯域４３とで明確なピークを有する整合性の良好な複共振が生じることが確認された。
【００４７】
ここで、給電放射素子３と第１の無給電放射素子４と第２の無給電放射素子５とを用いたアンテナで広帯域な複共振が可能であることについて考察する。
図７は、アンテナにおける各共振状態を示すグラフ図であり、図８は、基本波部分を拡大して示すグラフ図であり、図９は、高調波部分を拡大して示すグラフ図である。
第１の比較例として、第１の無給電放射素子４を除いたアンテナ本体、すなわちグランド電極２上に配置された給電放射素子３による単共振にして、グランド電極２外部に配置されている第２の無給電放射素子５との整合をとり、基本波における複共振を実現した。すると、図７及び図８の二点鎖線で示す曲線Ｓ０２の基本波部分Ｂに見られるように、基本波において複共振状態を得ることができた。しかしながら、図８及び図９の曲線Ｓ０２の高調波部分Ｈに見られるように、高調波では、満足な共振状態を得ることができなかった。
【００４８】
また、第２の比較例として、グランド上に配置された給電放射素子３と第１の無給電放射素子４とによって複共振（２共振）を行った。すると、図７ないし図９の破線で示す曲線Ｓ０１の基本波部分Ｂ及び高調波部分Ｈに見られるように、基本波及び高調波双方で良好な複共振状態を得た。しかしながら、給電放射素子３と第１の無給電放射素子４とが共にグランド電極２上に配置されていることから、複共振を構成する２つの共振のそれぞれのＱ値が高い。このため、かかる複共振では、広帯域化に限界がある。
【００４９】
上記第１及び第２の比較例の結果から、単共振の場合には、高調波に問題が生じるものの、グランド電極２外の第２の無給電放射素子５を用いることで広帯域化が可能であることと、そして、グランド電極２上の給電放射素子３と第１の無給電放射素子４とによる複共振の場合には、帯域の広さに問題があるものの、基本波と高調波の双方において良好な複共振状態を得ることができることとが判明した。したがって、これらを組み合わせ、給電放射素子３と第１の無給電放射素子４と第２の無給電放射素子５とでアンテナを構成することで、各場合の利点が重畳され、欠点が解消するものと考察できる。
そこで、給電放射素子３と第１の無給電放射素子４とをグランド電極２上に配置すると共に、第２の無給電放射素子５をグランド電極２外に配置して、３共振を行った。すると、図７ないし図９の実線で示す曲線Ｓ０１２の基本波部分Ｂ及び高調波部分Ｈに見られるように、基本波及び高調波双方で、良好な３共振状態を得ると共に広い帯域をも得ることができた。この実施例のアンテナは、かかる考察下においてなされたものである。したがって、この実施例のアンテナを用いることで、図７の曲線Ｓ０１２に示すように、ＧＳＭ８５０／９００／１８００１９００／ＵＭＴＳ（８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚと１７１０ＭＨｚ〜２１７０ＭＨｚの帯域を使用）、ＣＤＭＡ８００（８３２ＭＨｚ〜９２５ＭＨｚの帯域を使用）、ＰＤＣ８００（８１０ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの帯域を使用）の全ての規格に対応した通信機を実現することができることとなる。
【００５０】
ところで、この実施例のアンテナ１では、図２及び図３に示すように、放射電極８と放射電極１０と放射電極１３とが、いずれも誘電体装荷されており、良好な複共振状態を作り出すことができるので、給電放射素子３と第１の無給電放射素子４と第２の無給電放射素子５とを、例えば従来の一般的な逆Ｆ型アンテナの場合のような厚み（地板に対してアンテナエレメントを浮かせて配置する高さ）にしなくても広帯域化が可能である。その結果、アンテナ１全体の薄型化が可能となる。この実施例のアンテナ１の場合、給電放射素子３、第１の無給電放射素子４、第２の無給電放射素子５の厚さＤは、いずれも約３ｍｍであり、グランド電極２及び基板６の厚さを含めてもアンテナ１全体が薄型になっている。
【００５１】
また、例えば誘電体装荷されていない逆Ｆ型アンテナの場合には、頭部側へ漏れる電界が大きいので、ユーザが頭部を近接させた際に、通信性能を大きく劣化させるおそれがあった。しかし、このアンテナ１では、上記のように放射電極８、放射電極１０、放射電極１３が全て誘電体装荷されているので、例えば電界がグランド電極２の１辺２ａからユーザの頭部へ漏れ出ることを、誘電体基体７，１２によって軽減することができる。
また、放射電極１３をグランド電極２の１辺２ａの中心位置２ｂに接続しているので、図３に示すように、誘起電流ＩａとＩｂとが１辺２ａに沿って逆向きに流れて打ち消し合う。これにより、ユーザが頭部を近接させた際に、グランド電極２の周囲４辺等から頭部へ漏れ出す電界を低減ないしは解消することができる。
あるいは、第２の無給電放射素子５は、誘電体基体１２に誘電体装荷されているので、その平面的な外形寸法を小さくすることができる。したがって、この第２の無給電放射素子５をグランド電極２の外側へと張り出すように設けても、その張り出し量を小さくすることができる。この実施例のアンテナ１では、第２の無給電放射素子５の外形を偏平且つ細長くして、その張り出しの大きさｃを５ｍｍ以下に設定している。その結果、アンテナ１全体の小型化を達成する。
【００５２】
また、第２の無給電放射素子５を、その長手方向がグランド電極２の１辺２ａ内に収まるように配置して複共振を行うようにしているので、従来提案されていたような地線やアンテナエレメント等を地板（グランド電極２）の角部などに設けなくとも済むこととなる。したがって、この実施例のアンテナ１では、グランド電極２の四隅（角部）の形状が地線の設置に起因した制約を受けなくなり、その全体的な形状設計上の自由度や、基板６上にＣＣＤ撮像素子（図示省略）等を実装する場合の実装設計上の自由度が高くなる。
【００５３】
以上のように、この実施例のアンテナ１によれば、外形寸法の薄型化・小型化を達成しつつ、さらなる広帯域化を達成することができる。
【実施例２】
【００５４】
図１０は、この発明の第２実施例に係るアンテナを示す斜視図であり、図１１は、その電気回路的構成を示す等価回路図である。この第２実施例では、第１実施例と同様の構成部位については同一の符号を付して説明する。
【００５５】
この実施例のアンテナでは、図１０に示すように、その接合用側面９，１１をグランド電極２の１辺２ａから若干内側へとオフセットさせた状態で、給電放射素子３及び第１の無給電放射素子４がグランド電極２上に設けられている。このようにオフセットしたことで得られたグランド電極２上の若干のスペースＳに、チップコンデンサ２２、チップコイル（チップインダクタ）２３，２４が実装されている。
【００５６】
チップコンデンサ２２は、放射電極１０に連なる接続配線２５とグランド電極２との間に介挿されている。チップコイル２３は、放射電極８に連なる接続配線２６とグランド電極２との間に介挿されている。また、チップコイル２４は、放射電極１３の端部１３ａとグランド電極２との間に介挿されている。したがって、この実施例のアンテナ２１は、等価回路的には、図１１に示すような構成となる。
すなわち、放射電極８は、チップコイル２３が接続されることで、そのインダクタンスによって共振特性に関して所望の整合をとることが可能となっている。また、放射電極１０は、チップコンデンサ２２が接続されることで、また放射電極１３は、チップコイル２４が接続されることで、各々の共振特性に関して所望の整合をとることが可能となっている。
【００５７】
この実施例がこのような構成をとることにより、放射電極８，放射電極１０，放射電極１３の形状や寸法、もしくは誘電体基体７，１２の材質等を変更しなくとも、チップコンデンサ２２，チップコイル２３，チップコイル２４の特性を変更することで、給電放射素子３，第１の無給電放射素子４，第２の無給電放射素子５のそれぞれに関して、所望の共振特性を簡易且つ精確に得ることができる。
その他の構成，作用及び効果は第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例３】
【００５８】
図１２は、この発明の第３実施例に係るアンテナを示す斜視図である。この第３実施例では、第１実施例と同様の構成部位については同一の符号を付して説明する。
【００５９】
この実施例のアンテナでは、図１２に示すように、給電放射素子３，第１の無給電放射素子４，第２の無給電放射素子５を一体化して、１個の表面実装型アンテナ素子３２を形成している。
すなわち、１つの誘電体基体７′の上面に、給電放射素子３，第１の無給電放射素子４，第２の無給電放射素子５をそれぞれ配設することによって、表面実装型アンテナ素子３２を構成した。
【００６０】
そして、この表面実装型アンテナ素子３２は、第２の無給電放射素子５のほぼ全体が１辺２ａから張り出すと共に給電放射素子３と第１の無給電放射素子４とがグランド電極２の上に乗るように、基板６上に実装されている。
【００６１】
このように、給電放射素子３，第１の無給電放射素子４，第２の無給電放射素子５を一の表面実装型アンテナ素子３２として一体化することにより、基板６（グランド電極２）上への実装を簡易化することができる。
その他の構成，作用及び効果は第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例４】
【００６２】
図１３は、この発明の第４実施例に係るアンテナにおける嵌合構造を示す斜視図である。この第４実施例では、第１実施例と同様の構成部位については同一の符号を付して説明する。
【００６３】
図１３に示すように、この実施例では、給電放射素子３及び第１の無給電放射素子４に、嵌合用凹部４１ａ，４１ｂを設け、第２の無給電放射素子５に、嵌合用凸部４２ａ，４２ｂを設けている。すなわち、嵌合構造４０は、嵌合用凹部４１ａ，４１ｂと嵌合用凸部４２ａ，４２ｂとからなる。
【００６４】
具体的には、嵌合用凹部４１ａ，４１ｂを誘電体基体７の接合用側面９，１１に設け、嵌合用凸部４２ａ，４２ｂを第２の無給電放射素子５の接合用側面１５に設けている。これにより、嵌合用凸部４２ａ，４２ｂを嵌合用凹部４１ａ，４１ｂに嵌め込むことで、第２の無給電放射素子５を給電放射素子３及び第１の無給電放射素子４の所定位置に所定の姿勢で接合することができる。
【００６５】
ここでさらに、嵌合用凹部４１ａ及び嵌合用凸部４２ａの嵌合形状と、嵌合用凹部４１ｂ及び嵌合用凸部４２ｂの嵌合形状とを、互いに異なったものとすることが好ましい。これにより、第２の無給電放射素子５の給電放射素子３及び第１の無給電放射素子４に対する接合状態が一義的に定まって、例えば嵌合用凹部４１ａと嵌合用凸部４２ｂとが嵌合されなくなるので、第２の無給電放射素子５が左右逆転した状態で接合される事態を防ぐことができる。
【００６６】
また、嵌合構造には、図１４に示すようなバリエーションが可能である。すなわち、嵌合構造を、係止爪４３ａ，４３ｂをそれぞれ備えた嵌合用凸部４２ａ，４２ｂと、その係止爪４３ａ，４３ｂに係合される嵌合用凹部４４ａ，４４ｂとで構成することもできる。
その他の構成，作用及び効果は第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００６７】
上記の各実施例のアンテナは、例えば携帯電話機のような薄型化・小型化が要請されると共にさらなる広帯域対応化が要請される携帯無線通信機に内蔵されるアンテナとして好適に利用可能である。
【００６８】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更及び変形が可能である。
例えば、上記実施例では、給電放射素子３と第１及び第２の無給電放射素子４，５の放射電極８，１０，１３を誘電体基体７，１２の表面に形成したが、放射電極８，１０，１３をグランド電極２と平行にした状態で誘電体基体７，１２の内側（内部）に形成しても良い。
また、上記実施例では、給電放射素子３と第１及び第２の無給電放射素子４，５との外形形状をそれぞれ直方体状に設定したが、これに限るものでなく、多角柱や円柱など、立体形状であれば形状は任意である。
また、上記実施例では、給電手段によって放射電極８に直接給電するように設定したが、電磁結合を通じて非接触で放射電極８に給電可能な給電手段を用いても良い。
【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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