(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１アンテナ及び第２アンテナを備えるアンテナ装置であって、
前記第１アンテナは、一次コイル及び二次コイルで構成される結合素子と、前記一次コイルに接続される第一放射素子と、前記二次コイルに接続される第二放射素子と、当該第二放射素子に接続される位相調整器と、を備え、
前記第２アンテナは第三放射素子を備え、
前記一次コイル側に第１給電回路が接続され、
前記第三放射素子に第２給電回路が接続され、
前記位相調整器は、前記第２アンテナの通信帯域における、前記第一放射素子と前記第二放射素子との信号の位相差が１８０°±４５°の範囲内となるように設けられており、
前記第１アンテナで通信する帯域及び前記第２アンテナで通信する帯域の比帯域幅は共に１０％以上であり、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間の比帯域幅は５％以下である、
アンテナ装置。
【請求項２】
前記一次コイル及び前記二次コイルは単一の素子内に構成される、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第一放射素子、前記第二放射素子又は前記第三放射素子の少なくともいずれかに接続された整合回路を備える、
請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記整合回路は、複数のリアクタンス素子とそれらリアクタンス素子を選択するスイッチとで構成される、
請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記位相調整器は、前記二次コイルと基準電位端との間に接続される、
請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第一放射素子又は前記第三放射素子に結合する無給電放射素子を備える、
請求項１から請求項５のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第一放射素子、前記一次コイルの自己インダクタンス及び前記結合素子の相互インダクタンスにより定まる第１共振周波数と、
前記第二放射素子、前記二次コイルの自己インダクタンス、前記結合素子の相互インダクタンス及び前記位相調整器により定まる第２共振周波数と、
前記第２アンテナにより定まる第３共振周波数と、
を定義したとき、
前記第１共振周波数、前記第２共振周波数及び前記第３共振周波数は５ＧＨｚ帯である、
請求項１から請求項６のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記第１共振周波数及び前記第２共振周波数は携帯電話用通信周波数帯内の周波数であり、前記第３共振周波数は無線ＬＡＮで使用する周波数帯内の周波数である、
請求項７に記載のアンテナ装置。 
【請求項９】
前記第１アンテナは３ＧＰＰ規格の帯域ｎ７９で用いられ、前記第２アンテナはＩＥＥＥ８０２．１１規格の５ＧＨｚ帯で用いられる、
請求項８に記載のアンテナ装置。 
【請求項１０】
前記第１アンテナで通信する帯域において、前記第一放射素子と前記第二放射素子との位相差は１２０°未満である、
請求項９に記載のアンテナ装置。 
【請求項１１】
第１アンテナ及び第２アンテナを備えるアンテナ装置であって、
前記第１アンテナは、一次コイル及び二次コイルで構成される結合素子と、前記一次コイルに接続される第一放射素子と、前記二次コイルに接続される第二放射素子と、当該第二放射素子に接続される位相調整器と、を備え、
前記第２アンテナは第三放射素子を備え、
前記一次コイル側に第１給電回路が接続され、
前記第三放射素子に第２給電回路が接続され、
前記位相調整器は、前記第２アンテナの通信帯域における、前記第一放射素子と前記第二放射素子との信号の位相差が１８０°±４５°の範囲内となるように設けられており、
前記一次コイル及び前記二次コイルは単一の素子内に構成される、
アンテナ装置。
【請求項１２】
第１アンテナ及び第２アンテナを備えるアンテナ装置であって、
前記第１アンテナは、一次コイル及び二次コイルで構成される結合素子と、前記一次コイルに接続される第一放射素子と、前記二次コイルに接続される第二放射素子と、当該第二放射素子に接続される位相調整器と、を備え、
前記第２アンテナは第三放射素子を備え、
前記一次コイル側に第１給電回路が接続され、
前記第三放射素子に第２給電回路が接続され、
前記位相調整器は、前記第２アンテナの通信帯域における、前記第一放射素子と前記第二放射素子との信号の位相差が１８０°±４５°の範囲内となるように設けられており、
前記第一放射素子、前記第二放射素子又は前記第三放射素子の少なくともいずれかに接続された整合回路を備え、
前記整合回路は、複数のリアクタンス素子とそれらリアクタンス素子を選択するスイッチとで構成される、
アンテナ装置。
【請求項１３】
第１アンテナ及び第２アンテナを備えるアンテナ装置であって、
前記第１アンテナは、一次コイル及び二次コイルで構成される結合素子と、前記一次コイルに接続される第一放射素子と、前記二次コイルに接続される第二放射素子と、当該第二放射素子に接続される位相調整器と、を備え、
前記第２アンテナは第三放射素子を備え、
前記一次コイル側に第１給電回路が接続され、
前記第三放射素子に第２給電回路が接続され、
前記位相調整器は、前記第２アンテナの通信帯域における、前記第一放射素子と前記第二放射素子との信号の位相差が１８０°±４５°の範囲内となるように設けられており、
前記位相調整器は、前記二次コイルと基準電位端との間に接続される、
アンテナ装置。
【請求項１４】
第１アンテナ及び第２アンテナを備えるアンテナ装置であって、
前記第１アンテナは、一次コイル及び二次コイルで構成される結合素子と、前記一次コイルに接続される第一放射素子と、前記二次コイルに接続される第二放射素子と、当該第二放射素子に接続される位相調整器と、を備え、
前記第２アンテナは第三放射素子を備え、
前記一次コイル側に第１給電回路が接続され、
前記第三放射素子に第２給電回路が接続され、
前記位相調整器は、前記第２アンテナの通信帯域における、前記第一放射素子と前記第二放射素子との信号の位相差が１８０°±４５°の範囲内となるように設けられており、
前記第一放射素子又は前記第三放射素子に結合する無給電放射素子を備える、
アンテナ装置。
【請求項１５】
第１アンテナ及び第２アンテナを備えるアンテナ装置であって、
前記第１アンテナは、一次コイル及び二次コイルで構成される結合素子と、前記一次コイルに接続される第一放射素子と、前記二次コイルに接続される第二放射素子と、当該第二放射素子に接続される位相調整器と、を備え、
前記第２アンテナは第三放射素子を備え、
前記一次コイル側に第１給電回路が接続され、
前記第三放射素子に第２給電回路が接続され、
前記位相調整器は、前記第２アンテナの通信帯域における、前記第一放射素子と前記第二放射素子との信号の位相差が１８０°±４５°の範囲内となるように設けられており、
前記第一放射素子、前記一次コイルの自己インダクタンス及び前記結合素子の相互インダクタンスにより定まる第１共振周波数と、
前記第二放射素子、前記二次コイルの自己インダクタンス、前記結合素子の相互インダクタンス及び前記位相調整器により定まる第２共振周波数と、
前記第２アンテナにより定まる第３共振周波数と、
を定義したとき、
前記第１共振周波数、前記第２共振周波数及び前記第３共振周波数は５ＧＨｚ帯である、
アンテナ装置。
【請求項１６】
前記第１共振周波数及び前記第２共振周波数は携帯電話用通信周波数帯内の周波数であり、前記第３共振周波数は無線ＬＡＮで使用する周波数帯内の周波数である、
請求項１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
前記第１アンテナは３ＧＰＰ規格の帯域ｎ７９で用いられ、前記第２アンテナはＩＥＥＥ８０２．１規格の５ＧＨｚ帯で用いられる、
請求項１６に記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
前記第１アンテナで通信する帯域において、前記第一放射素子と前記第二放射素子との位相差は１２０°未満である、
請求項１７に記載のアンテナ装置。
【請求項１９】
アンテナ装置と当該アンテナ装置に接続される第１給電回路及び第２給電回路とを有する電子機器において、前記アンテナ装置は、第１アンテナ及び第２アンテナを備え、
前記第１アンテナは、一次コイル及び二次コイルで構成される結合素子と、前記一次コイルに接続される第一放射素子と、前記二次コイルに接続される第二放射素子と、当該第二放射素子に接続される位相調整器と、を備え、
前記第２アンテナは第三放射素子を備え、
前記一次コイル側に第１給電回路が接続され、
前記第三放射素子に第２給電回路が接続され、
前記位相調整器は、前記第２アンテナの通信帯域における、前記第一放射素子と前記第二放射素子との信号の位相差が１８０°±４５°の範囲内となるように設けられている、
電子機器。
【請求項２０】
前記第１アンテナの通信帯域における、前記第一放射素子と前記第二放射素子との信号の位相差は１３５°未満である、
請求項１から請求項１９に記載のアンテナ装置。
【請求項２１】
前記第一放射素子は、給電線と短絡線を有する逆Ｆ型アンテナであり、前記一次コイルは前記逆Ｆ型アンテナの前記短絡線と基準電位端との間に接続された、
請求項１から請求項２０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、通信機能を有する電子機器及び、この電子機器に備えられるアンテナ装置に関し、特に、広帯域で使用されるアンテナ装置及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信に用いる通信帯域の広帯域化に伴い、広帯域に亘って通信帯域をカバーする広帯域アンテナ装置が求められている。【０００３】
アンテナ装置を広帯域化する手法の一つとして、給電回路に接続される給電放射素子と、この給電回路から物理的に切り離された無給電放射素子とを備え、無給電放射素子を給電放射素子に電磁界結合させることにより、給電放射素子の特性に無給電放射素子の特性を付与する手法が従来用いられている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１５３６９０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
携帯電話端末の通信用に、昨今は第五世代移動通信システム用の帯域幅の広いシステムが採用されている。その中でも３ＧＨｚ〜６ＧＨｚ帯の周波数帯域が重要視され、その周波数帯に適用されるアンテナ装置が端末内に追加されるようになっている。【０００６】
一方、無線ＬＡＮ規格のＷｉ−Ｆｉ用のアンテナも同様に５ＧＨｚ帯の広い帯域で使用される。【０００７】
第五世代移動通信システムは３ＧＰＰ（Third Generation Partnership Project）によって標準化された無線アクセス技術であるが、３ＧＰＰの指定周波数帯のうち、帯域ｎ７９は４．４ＧＨｚ〜５．０ＧＨｚであるので、無線ＬＡＮで使用される５ＧＨｚ帯に隣接する。そのため、帯域ｎ７９に適用される広帯域アンテナと無線ＬＡＮで使用されるアンテナとは、アンテナアイソレーションが必要となる。【０００８】
また、昨今の携帯電話端末においては、通信帯域幅の拡大と共に、ＭＩＭＯ（multiple-input and multiple-output）の導入などにより、アンテナアイソレーションの必要な多数のアンテナを備える状況が増えてきている。【０００９】
前記給電放射素子及び無給電放射素子を備える広帯域アンテナ装置は、優れた広帯域特性を示すが、その広帯域特性ゆえに、周波数帯域が隣接する他のアンテナとのアイソレーションの確保が困難である。【００１０】
そこで、本発明の目的は、広帯域アンテナと、この広帯域アンテナで使用される周波数帯に隣接する周波数帯用のアンテナとのアイソレーションを確保したアンテナ装置、及びそのアンテナ装置を備える電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本開示の一例としてのアンテナ装置は、
第１アンテナ及び第２アンテナを備えるアンテナ装置であって、
前記第１アンテナは、一次コイル及び二次コイルで構成される結合素子と、前記一次コイルに接続される第一放射素子と、前記二次コイルに接続される第二放射素子と、当該第二放射素子に接続される位相調整器と、を備え、
前記第２アンテナは第三放射素子を備え、
前記一次コイル側に第１給電回路が接続され、
前記第三放射素子に第２給電回路が接続され、
前記位相調整器は、前記第２アンテナの通信帯域における、前記第一放射素子と前記第二放射素子との信号の位相差が１８０°±４５°の範囲内となるように設けられている、ことを特徴とする。【００１２】
本開示の一例としての電子機器は、
アンテナ装置と当該アンテナ装置に接続される第１給電回路及び第２給電回路とを有する電子機器であって、
前記アンテナ装置は、第１アンテナ及び第２アンテナを備え、
前記第１アンテナは、一次コイル及び二次コイルで構成される結合素子と、前記一次コイルに接続される第一放射素子と、前記二次コイルに接続される第二放射素子と、当該第二放射素子に接続される位相調整器と、を備え、
前記第２アンテナは第三放射素子を備え、
前記一次コイル側に第１給電回路が接続され、
前記第三放射素子に第２給電回路が接続され、
前記位相調整器は、前記第２アンテナの通信帯域における、前記第一放射素子と前記第二放射素子との信号の位相差が１８０°±４５°の範囲内となるように設けられている、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、広帯域特性を有しながらも、互いに隣接する周波数帯で使用される２つのアンテナ間のアイソレーションが確保されたアンテナ装置、及びそれを備える電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は第１の実施形態に係るアンテナ装置１０１の回路図である。
【図２】図２（Ａ）、図２（Ｂ）は、各放射素子の概略形状を含めて表現したアンテナ装置１０１の回路図である。
【図３】図３は結合素子３の内部の構造を示す斜視図である。
【図４】図４は第１の実施形態における第１アンテナ１の利得の周波数特性を示す図である。
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）は、アンテナ装置１０１が備える結合素子３の相互インダクタンスＭの有無による第１アンテナ１の利得の周波数特性を示す図である。
【図６】図６は、第１の実施形態のアンテナ装置における第１アンテナ１と、比較例としてのアンテナにおける第１アンテナの放射効率の周波数特性を示す図である。
【図７】図７は、第一放射素子１１と第二放射素子１２との給電位相差の周波数特性を示す図である。
【図８】図８は第２の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図９】図９は第３の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図１０】図１０は第３の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図１１】図１１は第３の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図１２】図１２は第３の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図１３】図１３は第４の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図１４】図１４は第４の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図１５】図１５は第４の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図１６】図１６は第４の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図１７】図１７は第５の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図１８】図１８は第５の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図１９】図１９は第５の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図２０】図２０は第５の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図２１】図２１は第６の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図２２】図２２は第６の実施形態に係る別のアンテナ装置の回路図である。
【図２３】図２３は第７の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図２４】図２４は、各放射素子の概略形状を含めて表現した、第７の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図２５】図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）は、第８の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図２６】図２６（Ａ）、図２６（Ｂ）、図２６（Ｃ）は、整合回路９１〜９９の構成例を示す図である。
【図２７】図２７は第９の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。
【図２８】図２８は第１０の実施形態に係る電子機器２０１のブロック図である。
【図２９】図２９は比較例としての広帯域アンテナの回路図である。
【図３０】図３０は図２９に示した広帯域アンテナの利得の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明又は理解の容易性を考慮して、実施形態を説明の便宜上、複数の実施形態に分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせは可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。
【００１６】
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態に係るアンテナ装置１０１の回路図である。図２（Ａ）、図２（Ｂ）は各放射素子の概略形状を含めて表現したアンテナ装置１０１の回路図である。
【００１７】
アンテナ装置１０１は第１アンテナ１及び第２アンテナ２を備える。このアンテナ装置１０１は、第１アンテナ１の給電部に第１給電回路１０が接続され、第２アンテナ２の給電部に第２給電回路２０が接続されて使用される。
【００１８】
第１アンテナ１は、結合素子３と、位相調整器１３と、第一放射素子１１と、第二放射素子１２と、を備える。結合素子３は、互いに磁界結合する一次コイルＬ１及び二次コイルＬ２で構成される。結合素子３は給電端子ＰＦ、第１放射素子接続端子ＰＡ、第２放射素子接続端子ＰＳ及びグランド端子ＰＧを備える。
【００１９】
一次コイルＬ１は第１給電回路１０と第一放射素子１１との間に直列接続されている。第１給電回路１０は、基準電位端であるグランドと一次コイルＬ１との間に接続される。二次コイルＬ２は位相調整器１３と第二放射素子１２との間に直列接続されている。また、位相調整器１３は、二次コイルＬ２とグランドとの間に接続されている。この位相調整器１３は、グランドと二次コイルＬ２との間の位相差を調整することにより、第一放射素子１１に対する第二放射素子１２の給電位相の差を調整する回路である。
【００２０】
第２アンテナ２は第三放射素子２３を備える。この第三放射素子２３とグランドとの間に第２給電回路２０が接続される。
【００２１】
図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示す例では、第一放射素子１１、第二放射素子１２、及び第三放射素子２３は何れも、１／４波長のモノポールアンテナまたは、それを途中で曲げた逆Ｌ型アンテナである。第１アンテナ１は例えば３ＧＰＰの指定周波数帯のうち、帯域ｎ７９で用いられるアンテナであり、第２アンテナ２は例えばIEEE802.11規格の５ＧＨｚ帯で用いられるＷｉ−Ｆｉ用アンテナである。
【００２２】
図３は結合素子３の内部の構造を示す斜視図である。本実施形態では、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２は単一の素子内に構成されている。この結合素子３は、所定の導体パターンが形成された、複数の絶縁性基材の積層体である。図１において、導体パターンＬ１１，Ｌ１２及びその間を層間接続するビア導体Ｖ１によって、１ターン以上の一次コイルＬ１が構成されている。また、導体パターンＬ２１，Ｌ２２及びその間を層間接続するビア導体Ｖ２によって、１ターン以上の二次コイルＬ２が構成されている。一次コイルＬ１と二次コイルＬ２とは、それぞれのコイル開口が同軸関係にあって、磁界結合する。
【００２３】
第１アンテナ１において、第一放射素子１１、一次コイルＬ１の自己インダクタンス及び結合素子３の相互インダクタンス、により定まる共振周波数を第１共振周波数ｆ１で表し、第二放射素子１２、二次コイルＬ２の自己インダクタンス、結合素子３の相互インダクタンス及び位相調整器１３、により定まる共振周波数を第２共振周波数ｆ２で表す。また、第２アンテナ２により定まる共振周波数を第３共振周波数ｆ３で表す。この３つの共振周波数は、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３の関係にあり、かつ、第１アンテナ１の通信帯域の高域端に第２共振周波数ｆ２が位置する。つまり、第１アンテナ１は、第１共振周波数ｆ１から第２共振周波数ｆ２に亘る広帯域で利得を有するアンテナ特性を示す。第２アンテナ２は第３共振周波数ｆ３を含む周波数帯で利得を有するアンテナ特性を示す。
【００２４】
また、このアンテナ装置１０１は、第２アンテナ２の通信帯域における、第一放射素子１１と第二放射素子１２との信号の位相差は１８０°±４５°の範囲内にある。
【００２５】
ここで先ず、比較例としての広帯域アンテナ及びＷｉ−Ｆｉ用の第２アンテナ２の構成を図２９に示す。この広帯域アンテナは、結合素子３と、第一放射素子１１と、第二放射素子１２とを備える。結合素子３は、互いに磁界結合する一次コイルＬ１及び二次コイルＬ２で構成される。
【００２６】
図３０は、図２９に示した第一放射素子１１及び第二放射素子１２を備える広帯域アンテナと、第三放射素子２３を備えるＷｉ−Ｆｉ用第２アンテナ２とのアンテナ間アイソレーションの周波数特性を示す図である。広帯域アンテナは、帯域ｎ７９で用いられるアンテナであり、４．４ＧＨｚ〜５．０ＧＨｚの広帯域に亘って利得が高いが、IEEE802.11規格の５ＧＨｚ帯（５．１５ＧＨｚ〜５．７２５ＧＨｚ）Ｗｉ−Ｆｉアンテナの周波数帯域にまで亘るため、アイソレーションが悪い。このように、帯域ｎ７９で用いられる広帯域アンテナに、IEEE802.11規格の５ＧＨｚ帯用のアンテナが隣接していると、帯域ｎ７９用アンテナと上記Ｗｉ−Ｆｉアンテナとのアイソレーションが確保されない。
【００２７】
図４は本実施形態における第１アンテナ１と第２アンテナ２とのアンテナ間アイソレーションの周波数特性を示す図である。図４において、特性曲線Ａは本実施形態による第１アンテナ１と第２アンテナ２とのアンテナ間アイソレーションの周波数特性であり、縦軸はＳパラメータのＳ２１、横軸は周波数である。図４において、特性曲線Ｂは図３０に示した比較例としての広帯域アンテナ装置と第２アンテナ２とのアンテナ間アイソレーションの周波数特性である。
【００２８】
本実施形態における第１アンテナ１は、帯域ｎ７９で用いられるアンテナであり、４．４ＧＨｚ〜５．０ＧＨｚの広帯域に亘って−１１ｄＢ以上のアイソレーションが得られている。一方、５ＧＨｚ帯Ｗｉ−Ｆｉの低域端で−２１ｄＢ以下にまで利得が抑制されている。これにより、第１アンテナ１と第２アンテナ２とのアイソレーションが確保される。
【００２９】
上記特性が得られる理由は次のとおりである。既に述べたとおり、第２アンテナ２の通信帯域（５．１５ＧＨｚ〜５．７２５ＧＨｚ）における、第一放射素子１１と第二放射素子１２との信号の位相差は１８０°に近い、１８０°±４５°の範囲内にある。図２（Ｂ）は、特に第２アンテナ２の通信帯域における、第一放射素子１１と第二放射素子１２の開放端間に生じる電位差を表している。第一放射素子１１と第二放射素子１２との給電位相差が１８０°に近い、１８０°±４５°の範囲内にあるとき、このように、第一放射素子１１と第二放射素子１２との電界結合が非常に強く、第一放射素子１１と第二放射素子１２との間でエネルギーの受け渡しが行われてしまう。そのため、空中へのエネルギー放出が抑制される。この結果が図４の特性曲線Ａに表れている。
【００３０】
第１アンテナ１の通信帯域である帯域ｎ７９では、第一放射素子１１と第二放射素子１２との位相差はせいぜい±１３５°未満の範囲内で、好ましくは±１２０°未満、より好ましくは９０°未満、０°に近い範囲が好ましい。そのため、帯域ｎ７９では第一放射素子１１と第二放射素子１２との間で特性曲線Ｂに比べ上記エネルギーの受け渡しが行われず、第１アンテナ１は広帯域アンテナとして作用する。
【００３１】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）はアンテナ装置１０１が備える結合素子３の相互インダクタンスＭの有無による、第１アンテナ１と第２アンテナ２とのアンテナ間アイソレーションの周波数特性を示す図である。図５（Ａ）において、特性曲線Ａは本実施形態における第１アンテナ１の特性であり、特性曲線Ｃは比較例としての第１アンテナ１の特性である。この比較例としての第１アンテナ１においては、その結合素子３の一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との相互インダクタンスＭは０である。
【００３２】
図５（Ａ）に表れているように、結合素子３の一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との相互インダクタンスＭが０であると、第一放射素子１１と第二放射素子１２とは電界結合のみで結合する。この状態では、相互インダクタンスＭが寄与しないので、第２共振周波数ｆ２は相対的に高くなってしまう。
【００３３】
一方、図５（Ｂ）は、上記相互インダクタンスＭが０になることで、上昇する第２共振周波数ｆ２を、他の要素（第二放射素子１２又は二次コイルＬ２）で調整して、アイソレーションを低減させる周波数を一致させた状態を表している。図５（Ｂ）において、特性曲線Ａは本実施形態における第１アンテナ１の特性であり、特性曲線Ｄは上記調整後の比較例の第１アンテナの特性である。
【００３４】
さらに、図６は、第１の実施形態のアンテナ装置における第１アンテナ１と、比較例としてのアンテナにおける第１アンテナの放射効率の周波数特性を示す図である。図６の縦軸は放射効率、横軸は周波数である。ここで、特性曲線Ａは本実施形態における第１アンテナ１の特性であり、特性曲線Ｄは上記調整後の比較例の第１アンテナの特性である。このように、第一放射素子１１と第二放射素子１２とを結合素子３を介して結合させないと、帯域ｎ７９で放射利得が大幅に劣化する。
【００３５】
このように、第一放射素子１１と第二放射素子１２とを結合素子３を介して結合させないと、帯域ｎ７９で高い放射効率が得られない。
【００３６】
図７は、第一放射素子１１と第二放射素子１２との給電位相差の周波数特性を示す図である。図７において、特性曲線Ａは本実施形態における第１アンテナ１の特性であり、特性曲線Ｄは上記調整後の比較例の第１アンテナの特性である。本実施形態に係る第１アンテナ１では、周波数４．４ＧＨｚ〜５．０ＧＨｚに亘って、第一放射素子１１と第二放射素子１２との給電位相差が１３５°未満であるのに対し、比較例としての第１アンテナでは、第一放射素子１１と第二放射素子１２との給電位相差が１３５°〜１８０°の範囲内であって、第一放射素子１１と第二放射素子１２との間に生じる電位差が大きく、空中への放射エネルギーが抑制されることが分かる。本実施形態に係る第１アンテナ１では、帯域ｎ７９において、位相調整器１３と結合素子３の相互インダクタンスとによって、第一放射素子１１と第二放射素子１２との信号の位相差は±１３５°未満であるので、第１アンテナ１の放射効率は高い。
【００３７】
また、本実施形態のアンテナ装置１０１において、第１アンテナ１で通信する帯域及び第２アンテナ２で通信する帯域の比帯域幅は共に１０％以上であり、第１アンテナ１と第２アンテナ２との間の比帯域幅は５％以下である。例えば、帯域ｎ７９では、帯域幅は５．０−４．４＝０．６ＧＨｚであり、その中心周波数は４．７ＧＨｚであるので、比帯域幅＝０．６／４．７＝１２％である。また、IEEE 802.11ac規格の５ＧＨｚ帯のＷｉ−Ｆｉでは、帯域幅は５．７２５−５．１５＝０．５７５ＧＨｚであり、その中心周波数は５．４３７ＧＨｚであるので、比帯域幅＝０．５７５／５．４３７＝１０％である。
【００３８】
また、帯域ｎ７９の高域端と802.11acの低域端との差は５．１５−５．０＝０．１５ＧＨｚであり、両帯域の中心周波数は５．０７５ＧＨｚであるので、両帯域間の比帯域幅は、０．１５／５．０７５＝２．９％である。
【００３９】
このように、第１アンテナ１で通信する帯域及び第２アンテナ２で通信する帯域の比帯域幅は共に１０％以上であり、第１アンテナ１の通信帯域と第２アンテナ２の通信帯域との間の比帯域幅は５％以下であるような、２つの通信帯域が広帯域で、かつ、２つの通信帯域の間が狭帯域である場合でも、アンテナ間アイソレーションが確保できる。
【００４０】
《第２の実施形態》
第２の実施形態では、第一放射素子１１に対する第１給電回路の接続構造が第１の実施形態で示した例とは異なるアンテナ装置について示す。
【００４１】
図８は第２の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。このアンテナ装置１０２は第１アンテナ１及び第２アンテナ２を備える。このアンテナ装置１０２は、第１アンテナ１の給電部に第１給電回路１０が接続され、第２アンテナ２の給電部に第２給電回路２０が接続されて使用される。
【００４２】
第１アンテナ１は、結合素子３と、位相調整器１３と、第一放射素子１１と、第二放射素子１２と、を備える。結合素子３は、互いに磁界結合する一次コイルＬ１及び二次コイルＬ２で構成される。
【００４３】
一次コイルＬ１は、第一放射素子１１とグランドとの間に接続されている。第１給電回路１０の一端は、第一放射素子１１に対する一次コイルＬ１の接続部に接続され、他端はグランドに接続される。二次コイルＬ２は位相調整器１３と第二放射素子１２との間に直列接続されている。また、位相調整器１３は、二次コイルＬ２とグランドとの間に接続されている。
【００４４】
このように、一次コイルＬ１と第一放射素子１１との接続箇所（接続範囲）に給電されるように、第１給電回路１０を接続してもよい。
【００４５】
《第３の実施形態》
第３の実施形態では、第一放射素子１１の幾つかの構成例を示す。
【００４６】
図２（Ａ）では、第一放射素子１１をモノポールアンテナ又は逆Ｌ型アンテナで構成した例を示したが、第一放射素子１１はそれに限らない。図９、図１０、図１１、図１２は第３の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。いずれのアンテナ装置も、第１アンテナ１及び第２アンテナ２を備える。第１アンテナ１は、結合素子３と、位相調整器１３と、第一放射素子１１と、第二放射素子１２と、を備える。第２アンテナ２は第三放射素子２３を備える。第一放射素子１１以外の構成は第１の実施形態で示したとおりである。
【００４７】
図９に示す例では、第一放射素子１１は分岐アンテナである。この構成により、第一放射素子１１の共振周波数を二つ又はそれ以上設けることができる。図１０に示す例では、第一放射素子１１はループ型アンテナである。つまり、第一放射素子１１、一次コイルＬ１及び第１給電回路１０で一つのループを構成する。
【００４８】
図１１に示す例では、第一放射素子１１は逆Ｆ型アンテナである。一般に逆Ｆ型アンテナは、横方向に延びる本体部と、その一方端につながる給電線と、本体部の途中につながる短絡線とで構成されるが、この例では、短絡線から給電される。つまり、給電線は接地されていて、短絡線に一次コイルＬ１を介して第１給電回路１０が接続されている。
【００４９】
図１２に示す例でも、第一放射素子１１は逆Ｆ型アンテナである。この例では、給電線に第１給電回路１０が接続されていて、短絡線とグランドとの間に一次コイルＬ１が接続されている。図１２に示すアンテナ装置は、図８に示したアンテナ装置１０２の例示ということもできる。
【００５０】
《第４の実施形態》
第４の実施形態では、第二放射素子１２の幾つかの構成例を示す。
【００５１】
図２（Ａ）では、第二放射素子１２をモノポールアンテナ又は逆Ｌ型アンテナで構成した例を示したが、第二放射素子１２はそれに限らない。図１３、図１４、図１５、図１６は第４の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。いずれのアンテナ装置も、第１アンテナ１及び第２アンテナ２を備える。第１アンテナ１は、結合素子３と、位相調整器１３と、第一放射素子１１と、第二放射素子１２と、を備える。第２アンテナ２は第三放射素子２３を備える。第二放射素子１２以外の構成は第１の実施形態で示したとおりである。
【００５２】
図１３に示す例では、第二放射素子１２は分岐アンテナである。この構成により、第二放射素子１２の共振周波数を二つ又はそれ以上設けることができる。図１４に示す例では、第二放射素子１２はループ型アンテナである。つまり、第二放射素子１２、二次コイルＬ２及び位相調整器１３で一つのループを構成する。
【００５３】
図１５に示す例では、第二放射素子１２は逆Ｆ型アンテナである。この例では、短絡線から給電される。つまり、給電線はグランドに接続されていて、短絡線とグランドとの間に二次コイルＬ２及び位相調整器１３が接続されている。図１６に示す例でも、第二放射素子１２は逆Ｆ型アンテナである。この例では、給電線とグランドとの間に二次コイルＬ２が接続されていて、短絡線とグランドとの間に位相調整器１３が接続されている。
【００５４】
《第５の実施形態》
第５の実施形態では、第三放射素子２３の幾つかの構成例を示す。
【００５５】
図２（Ａ）では、第三放射素子２３をモノポールアンテナ又は逆Ｌ型アンテナで構成した例を示したが、第三放射素子２３はそれに限らない。図１７、図１８、図１９、図２０は第５の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。いずれのアンテナ装置も、第１アンテナ１及び第２アンテナ２を備える。第１アンテナ１は、結合素子３と、位相調整器１３と、第一放射素子１１と、第二放射素子１２と、を備える。第２アンテナ２は第三放射素子２３を備える。第三放射素子２３以外の構成は第１の実施形態で示したとおりである。
【００５６】
図１７に示す例では、第三放射素子２３は分岐アンテナである。この構成により、第三放射素子２３の共振周波数を二つ又はそれ以上設けることができる。図１８に示す例では、第三放射素子２３はループ型アンテナである。つまり、第三放射素子２３及び第２給電回路２０で一つのループを構成する。
【００５７】
図１９に示す例では、第三放射素子２３は逆Ｆ型アンテナである。この例では、短絡線から給電される。つまり、給電線は接地されていて、短絡線とグランドとの間に第２給電回路２０が接続されている。図２０に示す例でも、第三放射素子２３は逆Ｆ型アンテナである。この例では、給電線とグランドとの間に第２給電回路２０が接続されている。
【００５８】
《第６の実施形態》
第６の実施形態では、無給電放射素子を更に備えるアンテナ装置について例示する。
【００５９】
図２１は第６の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。このアンテナ装置は、第１アンテナ１及び第２アンテナ２を備える。第１アンテナ１は、結合素子３と、位相調整器１３と、第一放射素子１１と、第二放射素子１２と、無給電放射素子１４とを備える。第２アンテナ２は第三放射素子２３を備える。無給電放射素子１４以外の構成は図１５に示したとおりである。無給電放射素子１４は第一放射素子１１と電界結合して、第１アンテナ１の一部として作用する。本実施形態では、第１アンテナ１が、１／２波長で共振するグランド接地型の無給電放射素子１４を備える例を示したが、これに限らず、無給電放射素子１４が、１波長で共振するグランド非接地型の放射素子であってもよい。また、グランド接地型の無給電素子においては、無給電放射素子１４とグランドとの間にリアクタンス素子を設けることによって無給電放射素子１４の共振周波数を調整してもよい。この無給電放射素子１４の共振周波数は第一放射素子１１による共振周波数（前記ｆ１）及び第二放射素子１２による共振周波数（前記ｆ２）とは異なり、第１アンテナ１の広帯域化に寄与する。
【００６０】
図２２は第６の実施形態に係る別のアンテナ装置の回路図である。このアンテナ装置も、第１アンテナ１及び第２アンテナ２を備える。第１アンテナ１は、結合素子３と、位相調整器１３と、第一放射素子１１と、第二放射素子１２と、を備える。第２アンテナ２は第三放射素子２３と無給電放射素子２４とを備える。無給電放射素子２４以外の構成は第１の実施形態で示したとおりである。無給電放射素子２４は第三放射素子２３と電界結合して、第２アンテナ２の一部として作用する。この無給電放射素子２４の共振周波数は第三放射素子２３による共振周波数（前記ｆ３）とは異なり、第２アンテナ２の広帯域化に寄与する。
【００６１】
《第７の実施形態》
第７の実施形態では、位相調整器１３の接続位置がこれまでに示した例とは異なるアンテナ装置について例示する。
【００６２】
図２３は第７の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。図２４は、各放射素子の概略形状を含めて表現した、第７の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。このアンテナ装置は、第１アンテナ１及び第２アンテナ２を備える。第１アンテナ１は、結合素子３と、位相調整器１３と、第一放射素子１１と、第二放射素子１２とを備える。第２アンテナ２は第三放射素子２３を備える。位相調整器１３は第二放射素子１２と二次コイルＬ２との間に接続されていて、位相調整器１３とグランドとの間に二次コイルＬ２が接続されている。その他の構成は第１の実施形態で示したとおりである。
【００６３】
位相調整器１３はリアクタンス素子で構成されるが、電流強度の高い位置に設ける方が位相調整作用が高い。一般に、先端開放の放射素子では、グランド端が電流強度最大となるので、これまでに示した例のように、二次コイルＬ２とグランドとの間に位相調整器１３を設けることが好ましい。
【００６４】
しかし、本実施形態のように、二次コイルＬ２より第二放射素子１２側に位相調整器１３を設けてもよい。特に、図２４に示した例のように、第二放射素子１２がループアンテナである場合、第二放射素子１２と二次コイルＬ２との間でも電流強度が高いので、その位相調整器１３は効果的に作用する。
【００６５】
《第８の実施形態》
第８の実施形態では、整合回路を備えるアンテナ装置について例示する、
図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）は、第８の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。図２５（Ａ）に示すアンテナ装置は、第１アンテナ１及び第２アンテナ２を備え、第１アンテナ１は、整合回路９１，９２，９４，９５，９６を備え、第２アンテナ２は、整合回路９９を備える。図２５（Ｂ）に示すアンテナ装置は、第１アンテナ１及び第２アンテナ２を備え、第１アンテナ１は、整合回路９１〜９８を備え、第２アンテナ２は、整合回路９９を備える。
【００６６】
図２６（Ａ）、図２６（Ｂ）、図２６（Ｃ）は、上記整合回路９１〜９９の構成例である。つまり、シリーズに接続される場合は、図２６（Ａ）に示すように、キャパシタＣ、インダクタＬ又はショート、のいずれかであり、グランドへシャントに接続される場合は、図２６（Ｂ）に示すように、キャパシタＣ又はインダクタＬを介してグランドへシャント接続されるか、グランドへのシャント接続は無い。また、これらを組み合わせてもよい。例えば図２６（Ｃ）に示すように、シリーズにインダクタＬ、シャントにキャパシタＣを接続する。
【００６７】
図２５（Ａ）において、整合回路９１は一次コイルＬ１と第一放射素子１１との間に接続されていて、整合回路９２は二次コイルＬ２と第二放射素子１２との間に接続されている。整合回路９４は一次コイルＬ１と第１給電回路１０との間に接続されていて、整合回路９５は二次コイルＬ２と位相調整器１３との間に接続されている。整合回路９６は一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との間に接続されている。
【００６８】
図２５（Ａ）において、整合回路９１は一次コイルＬ１と第一放射素子１１との間の整合をはかる。整合回路９２は二次コイルＬ２と第二放射素子１２との間の整合をはかる。整合回路９４は一次コイルＬ１と第１給電回路１０との間の整合をはかる。整合回路９５は二次コイルＬ２と位相調整器１３との間の整合をはかる。整合回路９６は一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との整合をはかる。第２アンテナの整合回路９９は、第三放射素子２３と第２給電回路２０との整合をはかる。
【００６９】
図２５（Ｂ）において、整合回路９１は一次コイルＬ１と第一放射素子１１との間の整合をはかる。整合回路９２は二次コイルＬ２と第二放射素子１２との間の整合をはかる。整合回路９５は二次コイルＬ２と位相調整器１３との間の整合をはかる。整合回路９６は一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との整合をはかる。整合回路９７は整合回路９１，９３，９４と共に、第１給電回路１０と一次コイルＬ１との間の整合をはかる。整合回路９８は、整合回路９２，９５と共に、二次コイルＬ２と第二放射素子１２との間の整合をはかる。第２アンテナの整合回路９９は、第三放射素子２３と第２給電回路２０との整合をはかる。
【００７０】
《第９の実施形態》
第９の実施形態では、第８の実施形態で示した整合回路とは構成が異なる整合回路を備えるアンテナ装置について例示する。
【００７１】
図２７は第９の実施形態に係るアンテナ装置の回路図である。このアンテナ装置は第１アンテナ１、第２アンテナ２を備え、一次コイルＬ１と第一放射素子１１との接続部とグランドとの間に整合回路９０が接続されている。この整合回路９０以外の構成は、第１の実施形態などで示したとおりである。
【００７２】
整合回路９０は、複数のリアクタンス素子Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３とそれらを選択するスイッチＳＷで構成されている。このように、複数のリアクタンス素子とそれらリアクタンス素子を選択するスイッチとで整合回路９０を構成すれば、スイッチＳＷの選択によって、一次コイルＬ１と第一放射素子１１との接続部と、グランドへシャント接続するリアクタンスを切り替えることができ、所定の周波数帯域に応じて、より最適なインピーダンス整合をとることができる。
【００７３】
図２７に示した例では、一次コイルＬ１と第一放射素子１１との接続部に接続した整合回路９０を例示したが、図２５（Ａ）、図２５（Ｂ）に示したような、他の箇所に接続する整合回路についても同様に適用できる。
【００７４】
《第１０の実施形態》
第１０の実施形態では、以上に示したアンテナ装置を備える電子機器について例示する。
【００７５】
図２８は第１０の実施形態に係る電子機器２０１のブロック図である。この電子機器２０１は例えば携帯電話端末であり、アンテナ装置１０１、ＲＦモジュール７１，７２、送信回路６１，６２，受信回路８１，８２及びベースバンド回路５０を備えている。アンテナ装置１０１は結合素子３と第一放射素子１１、第二放射素子１２及び第三放射素子２３を備えている。ＲＦモジュール７１は、携帯電話用通信信号の送信信号と受信信号の切替を行う回路である。送信回路６１は携帯電話用送信回路であり、受信回路８１は携帯電話用受信回路である。また、ＲＦモジュール７２は、無線ＬＡＮ用信号の送信信号と受信信号の切替を行う回路である。送信回路６２は無線ＬＡＮ用送信回路であり、受信回路８２は無線ＬＡＮ用受信回路である。
【００７６】
最後に、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。当業者によって適宜変形及び変更が可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変形及び変更が含まれる。
【００７７】
例えば、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２は単一の素子内に形成されたコイルであることに限らず、それぞれコイルとして作用する個別の要素であってもよい。
【００７８】
また、以上に示した実施形態では、無給電放射素子が、１／２波長で共振するグランド接地型の放射素子である例を示したが、これに限らず、無給電放射素子は１波長で共振するグランド非接地型の放射素子であってもよい。また、各々の放射素子には、インピーダンスや共振周波数等を調整するため、少なくとも１つのリアクタンス素子で構成される調整回路が付加されてもよい。
【００７９】
また、［課題を解決するための手段］で記載した、「第二放射素子に接続される位相調整器」の「接続」とは、位相調整器１３が第二放射素子１２に直接的に接続される「接続」に限らず、例えば、第二放射素子１２と位相調整器１３との間に二次コイルＬ２が接続されているような、間接的な「接続」を含む表現である。同様に、「一次コイルに接続される第一放射素子」の「接続」とは、第一放射素子１１に一次コイルＬ１が直接的に接続される「接続」に限らず、第一放射素子１１と一次コイルＬ１との間に整合回路等の他の素子や回路が接続されるような、間接的な「接続」を含む表現である。「二次コイルに接続される第二放射素子」についても同様である。つまり、この「接続」は、第二放射素子１２に二次コイルＬ２が直接的に接続される「接続」に限らず、第二放射素子１２と二次コイルＬ２との間に位相調整器１３や整合回路等の他の素子や回路が接続されるような、間接的な「接続」を含む。
【符号の説明】
【００８０】
Ｌ１…一次コイル
Ｌ２…二次コイル
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２…導体パターン
ＳＷ…スイッチ
Ｖ１，Ｖ２…ビア導体
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３…リアクタンス素子
１…第１アンテナ
２…第２アンテナ
３…結合素子
１０…第１給電回路
１１…第一放射素子
１２…第二放射素子
１３…位相調整器
１４…無給電放射素子
２０…第２給電回路
２３…第三放射素子
２４…無給電放射素子
５０…ベースバンド回路
６１，６２，…送信回路
７１，７２…ＲＦモジュール
８１，８２…受信回路
９０〜９９…整合回路
１０１，１０２…アンテナ装置
２０１…電子機器
【要約】
アンテナ装置（１０１）は第１アンテナ（１）及び第２アンテナ（２）を備える。第１アンテナ（１）は、結合素子（３）と、位相調整器（１３）と、第一放射素子（１１）と、第二放射素子（１２）と、を備える。そして、位相調整器（１３）は、第２アンテナ（２）の通信帯域における、第一放射素子（１１）と第二放射素子（１２）との信号の位相差が１８０°±４５°となるように設けられている。この構成により、広帯域アンテナと、この広帯域アンテナで使用される周波数帯に隣接する周波数帯用のアンテナとのアイソレーションを確保したアンテナ装置（１０１）、及びそのアンテナ装置（１０１）を備える電子機器を得る。【図１】
0006950852.tif 000002
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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