JP2009033548A - アンテナ装置及び無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ間のアイソレーション特性を改善し、アンテナの放射特性の劣化を抑制する小型のアンテナ装置及び無線機を提供する。
【解決手段】 導体基体１０の一辺に設けられるアンテナ素子２１，２２の間に導電線路３０を配置する。アンテナ素子２１の接続部４１から導電線路３０を経由せずにアンテナ素子２２の接続部４２までの経路を経路Ａとする。また、接続部３１から導電線路３０を経由して接続部４２までの経路を経路Ｂとする。このとき、導電線路３０の素子長を、この経路Ａと経路Ｂの各経路長ａ，ｂの差が、アンテナ素子２１，２２が動作する周波数（以下、動作周波数と称する。）の半波長となるように設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置及び無線機に関する。

近年、携帯電話、無線機などでは、様々な無線システムが１つの機器に搭載されており、いつでもどこでも快適な無線通信が行えるようになっている。一般的に無線システムに割り当てられる無線周波数は、無線システム毎に異なる。そのため、複数の無線システムに対応した無線機には、各無線システムに割り当てられた周波数にあわせて動作するアンテナが複数本搭載されるか、あるいは、複数の周波数に合わせて動作可能な広帯域アンテナが搭載されている。

ところが、無線機の小型化が進み、アンテナを複数本備えた無線機では、アンテナ同士の距離を十分に保つことが難しくなってきている。そのため、アンテナ間のアイソレーション特性が劣化するという問題があった。

この問題に対して、地板に流れる電流を抑制し、アンテナ間のアイソレーション特性を改善する手法が知られている（例えば特許文献１参照。）。

特許文献１に記載されるアンテナ装置では、地板の一辺に配置されたアンテナＡ，Ｂ間に、地板を含めたループ経路長がアンテナの動作周波数の一波長となる線状の無給電素子を設けることで、アンテナＡ，Ｂ間のアイソレーション特性を改善している。

これは、無給電素子に流れる電流と、アンテナＡからアンテナＢへと流れる電流とが、無給電素子の基板との接続部の間で逆相となり、互いに打ち消しあうため、アンテナＡからアンテナＢへと流れる電流を低減することができるためである。
特開２００６−４２１１１公報（第２―６頁、図１）

しかしながら、上述した特許文献１に記載される発明では、地板を含めた無給電素子のループ経路長が動作周波数の１波長であるため、地板を流れる電流が無給電素子に流れ込み、無給電素子が共振するという問題があった。無給電素子が共振するとは、すなわち、無給電素子とアンテナＡ、無給電素子とアンテナＢとがそれぞれ結合することを意味する。従って、アンテナＡ，Ｂも互いに結合してしまう。これが、アンテナＡ，Ｂのアイソレーション特性を劣化させる要因となっていた。

さらに、無給電素子が、共振によって電波を放射するため、アンテナＡ，Ｂの放射特性が劣化するという問題があった。また、ループ経路長が１波長も必要であるため、無給電素子が大きくなり、小型のアンテナ装置実装することが困難であるという問題があった。

そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、アンテナ間のアイソレーション特性を改善し、アンテナの放射特性の劣化を抑制する小型のアンテナ装置及び無線機の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、基板と、接続部を介して前記基板の端部と接続された複数のアンテナ素子と、前記複数のアンテナ素子の隣り合う２つのアンテナ素子の間に設けられ、両端が前記基板の端部に接続された導電線路と、を備え、前記導電線路の両端の距離が前記アンテナ素子の動作周波数の４分の１波長より短く、前記導電線路の素子長が、前記隣り合う２つのアンテナ素子の一方の接続部から前記基板の端部を通って他方の接続部までの第一経路長と、前記一方の接続部から前記導電線路を通って前記他方の接続部までの第二経路長との経路差が前記アンテナ素子の動作周波数の半波長となることを特徴とする。

また、本発明のアンテナ装置は、基板と、接続部を介して前記基板の端部に接続されたアンテナ素子と、前記基板上に配置され信号処理を行う回路部と、前記アンテナ素子と前記回路部との間に設けられ、両端が前記基板の端部に接続された導電線路と、を備え、前記導電線路の両端の距離が前記アンテナ素子の動作周波数の４分の１波長より短く、前記導電線路の素子長は、前記導電線路の前記アンテナ素子とより離れた位置で前記基板に接続された一端から、前記基板の端部を通って前記接続部までの第一経路長と、前記導電線路の前記アンテナ素子とより離れた位置で前記基板に接続された一端から、前記導電線路を通って前記接続部までの第二経路長との経路差が前記アンテナ素子の動作周波数または前記回路部が信号処理を行う信号の周波数の半波長となることを特徴とする。

また、本発明の無線機は、上述したアンテナ装置を備えることを特徴とする。

本発明によると、アンテナ間のアイソレーション特性を改善し、アンテナの放射特性の劣化を抑制する小型のアンテナ装置及び無線機を提供することができる。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。

図１乃至図４を用いて、本発明の第１の実施例を説明する。図１は、本実施例に係るアンテナ装置を模式的に示した図である。図１に示すアンテナ装置は、例えば無線通信機能を備える無線機に内蔵される。

図１に示すアンテナ装置は、導体基体（基板）１０、導体基体（基板）１０と接続部４１，４２でそれぞれ電気的に接続されたアンテナ素子２１，２２、両端が導体基体（基板）１０に電気的に接続された導電線路３０を備えている。

導体基体（基板）１０は、導体や誘電体等によって形成される多層基板である。導体基体１０は、板状に限られるものではなく、直方体や立方体であってもよい。例えば、アンテナ素子２１，２２が設けられている辺を有する面が他の面と比して広い面積を有していてもよい。ただし、アンテナ素子２１，２２が設けられている辺を有する面、例えば面Ｆ１は、銅や銀、金などの導電性の高い金属の層で構成される。

アンテナ素子２１，２２は、接続部４１，４２でそれぞれ導体基体１０と電気的に接続されている。アンテナ素子２１，２２は、線状部２１１，２２１を有していればよく、例えば、逆Ｌアンテナや逆Ｆアンテナなどの線状素子アンテナ、一部に板状構造を持つ板状アンテナ素子を用いてもよい。また、アンテナ素子２１，２２は同じ構成でなくてもよく、一方を逆Ｌアンテナ、他方を板状アンテナ素子にするなど異なるアンテナ素子を用いてもよい。なお、アンテナ素子２１，２２は、銅や銀、金などの導電性の高い金属で構成される。

導電線路３０は、導電性の高い金属の線状素子で構成される。例えば、銅線などの線路を用いて構成してもよく、誘電体層（図示せず）の表面にマイクロストリップ線路を構成してもよい。なお、導電線路３０は、アンテナ素子２１，２２の間に設けられており、接続部４３，４４で両端が導体基体１０とそれぞれ電気的に接続されている。

図２を用いて、導電線路３０の詳細を説明する。
アンテナ素子２１の接続部４１から導電線路３０を経由せずにアンテナ素子２２の接続部４２までの経路を経路Ａとする。また、接続部４１から導電線路３０を経由して接続部４２までの経路を経路Ｂとする。導電線路３０の素子長は、この経路Ａと経路Ｂの各経路長ａ，ｂの差が、アンテナ素子２１，２２が動作する周波数（以下、動作周波数と称する。）の半波長となるように設定される。即ち、ｂ−ａ＝λ／２である。ただし、λは、アンテナ素子２１，２２の動作周波数における一波長の長さであり、電波の速度をｖ、動作周波数をｆとすると、λ=ｖ／ｆとなる。

さらに、接続部４３，４４の距離ｃは、動作周波数の４分の１波長より短い。これは、距離ｃが４分の１波長の場合、導電線路３０と導体基体１０とで一波長のループを形成してしまい、共振しやすい構造となってしまうためである。導電線路３０と導体基体１０とで形成する一波長のループが共振すると、アンテナ２１と導電線路３０、アンテナ２２と導電線路３０とがそれぞれ結合し、その結果、アンテナ２１とアンテナ２２が結合してしまうため、アンテナ２１とアンテナ２２間のアイソレーション特性を改善することが難しくなる。また、導体線路３０から電波が放射されてしまう。距離ｃが４分の１波長より長いと、導電線路３０が大きくなってしまい、アンテナ装置の小型化を阻害してしまう。

次に、図１のアンテナ装置の動作原理を説明する。ここでは、アンテナ素子２１に流れる電流が、アンテナ素子２２に流れ込むことを抑制してアイソレーション特性を改善する場合について説明するが、アンテナ素子２２からアンテナ素子２１へと電流が流れる場合でも同様の原理でアイソレーション特性を改善することとができる。

まず、アンテナ素子２１で電波を送信または受信すると、アンテナ素子２１が励振し電流が流れる。アンテナ素子２１に流れる電流の一部は、接続部４１を介して導体基体１０に流れ込む。導体基体１０に流れ込んだ電流は、導電線路３０を経由する経路Ｂを通って接続部４２へと流れるものと、導電線路３０を経由しない線路Ａを通って接続部４２へと流れるものに分かれる。

前述したように、経路Ａと経路Ｂとの経路長差は、動作周波数の半波長であるため、経路Ａを通って接続部４２へと流れる電流と、経路Ｂを通って接続部４２へと流れる電流は、その位相差が接続部４２で１８０度なる。従って、接続部４２に流れ込む電流は、接続部４２で互いに打ち消しあい、アンテナ素子２２に流れ込みにくくなる。

従って、アンテナ素子２１に流れる電流は、アンテナ素子２２へと流れ込みにくくなるため、アンテナ素子２１とアンテナ素子２２との間のアイソレーション特性が改善される。

次に、図３を用いて本実施例に係るアンテナ装置のシミュレーション結果について説明する。図３は、シミュレーションに用いたアンテナ装置を説明するための図である。なお、比較のため、本実施例に係るアンテナ装置に加え、導電線路３０を有していないアンテナ装置、および従来技術に係るアンテナ装置についてもシミュレーションを行った。

図３（ａ）は、本実施例に係るアンテナ装置を示す図である。ここでは、アンテナ素子２１，２２それぞれを逆Ｌアンテナとし、アンテナ素子２１，２２の各接続部４１，４２の間の長さを１２分の１波長、導電線路３０のうち、導体基体１０と垂直な部分の長さを４分の１波長、平行な部分の長さを２４分の１波長としている。

図３（ｂ）は、導電線路３０を有していないアンテナ装置を示す図である。導電線路３０を有していないことを除き、各構成は図３（ａ）と同じである。

図３（ｃ）は、従来技術に係るアンテナ装置を示す図である。導電線路２００の導体基体１０と垂直な部分の長さが２４分の１１波長である点を除き、各構成や長さは、図３（ａ）と同じになるようにしている。従って、導電線路２００と導体基体１０とを含むループ経路の長さは１波長となっている。

図４にシミュレーション結果を示す。Ｓ２１は、アンテナ素子２１，２２の結合の強さを表す指標である。Ｓ２１の値が小さいほど、アンテナ素子２１，２２の結合が弱く、アンテナ素子２１，２２間のアイソレーション特性が良いことを示している。

図４からもわかるように、本実施例に係るアンテナ装置は、Ｓ２１が−１２．６ｄＢ、図３（ｂ）に示すアンテナ装置のＳ２１は−６．４ｄＢ、図３（ｃ）に示すアンテナ装置のＳ２１は、−７．４ｄＢである。このように、本実施例に係るアンテナ装置のＳ２１が最も小さく、各アンテナ装置の中で最も結合が弱い。従って、導電線路３０を設けることで、アンテナ素子２１，２２間のアイソレーション特性が改善されていることがわかる。

以上のように、第１の実施例によると、導電線路３０を経由せずにアンテナ素子２１からアンテナ素子２２へと流れる電流の経路Ａと、導電線路３０を経由してアンテナ素子２１からアンテナ素子２２へと流れる電流の経路Ｂとの経路長の差が、動作周波数の半波長とすることで、経路Ａ，Ｂそれぞれを流れる電流が、接続部４１，４２で互いに打ち消しあうため、アンテナ素子２１，２２の間のアイソレーション特性を改善することができる。

また、導電線路３０の接続部４３，４４の間の距離を４分の１波長より短くすることで、導電線路３０からの不要な電波の放射を抑制し、アンテナ素子２１，２２の放射特性の劣化を低減することができる。

さらに、導電線路３０の接続部４３，４４の間の距離が４分の１波長より短いため、導電線路３０が小さくなり、アンテナ装置を小型化することができる。

図５を用いて、本発明の第２の実施例を説明する。図５は、本実施例に係るアンテナ装置を模式的に示した図である。図５に示すアンテナ装置は、導体基体１１、導電線路３１を除いて、図１に示すアンテナ装置の構成、動作原理と同じであるため、同一符号を付し説明を省略する。

図５に示すアンテナ装置の導体基体１１は、アンテナ素子２１，２２の間に切り抜き５０を有している。切り抜き５０は、切り抜き５０の周囲長が、導電線路３１の導体基体１１を含むループ経路Ｄの経路長より長くなるように設ける。

導電線路３１は、切り抜き５０内に配置されており、アンテナ素子２１，２２が設けられた辺Ｅ１と略平行な辺Ｅ２に、導体基体１１との接続部４５，４６を有している。導電線路３１の素子長は、図１に示す導電線路３１と同じである。

以上のように、第２の実施例によれば、導体基体１１に導電線路３１を設けることで、第１の実施例と同様の効果が得られると共に、導電線路３１が、導体基体１１から突出していないため、アンテナ装置をより小型化することができる。

（変形例１）
本実施例では、接続部４５，４６以外で導電線路３１と導体基体１１とが接続しないように切り抜き５０を設けている。

従って、図６の切り抜き５１のように、導体基体１１を、導電線路３１に沿って切り抜いてもよい。この場合、切り抜き５１の面積を小さくすることができるため、導体基体１１の強度を向上させることができる。

また、図示しないが、例えば切り抜き５０，５１の代わりに、アンテナ素子２１，２２を設けた辺Ｅ１に切り込みを設け、線路などで切り込みの開放端を短絡しても図５に示すアンテナ装置と同様の効果を得ることができる。

図７乃至図９を用いて、本発明の第３の実施例を説明する。図７は、本実施例に係るアンテナ装置を模式的に示した図である。

図７に示すアンテナ装置は、導電線路３２がアンテナ素子２１，２２と略垂直に設けられている点を除き、図１に示すアンテナ装置の構成、動作原理と同じであるため、同一符号を付し説明を省略する。

導電線路３２は、アンテナ素子２１，２２と略垂直になるように導体基体１０に接続部４３，４４を介して接続されている。その他の構成、例えば導電線路３２の素子長は、図１の導電線路３０と同じである。なお、図７に示すアンテナ装置では、アンテナ素子２１，２２は、導体基体１１の面Ｆ１と平行に配置されているため、面Ｆ１と導電線路３２は、略垂直となっている。

図８に示すアンテナ装置を用いてシミュレーションを行った。図８に示すアンテナ装置は、導電線路３２とアンテナ素子２１，２２が垂直である点を除き、各素子の長さ、配置等は、図３（ａ）に示すアンテナ装置と同じである。

図９に、シミュレーション結果を示す。なお、比較として図３（ｂ）に示すアンテナ装置のシミュレーション結果も図９に示す。本実施例に係るアンテナ装置は、Ｓ２１が−１０．９ｄＢと、図３（ｂ）に示すアンテナ装置より、４．５ｄＢもアイソレーション特性を改善している。

以上のように、第３の実施例によると、導電線路３２を導体基体１０に設けることで、第１の実施例と同様に導電線路３２を有しないアンテナ装置に比べアイソレーション特性を改善することができる。さらに、導電線路３２をアンテナ素子２１，２２と略垂直となるよう配置することで、アンテナ素子２１，２２は、導電線路３２に電流が流れることによって放射される電波の影響を受けにくくなる。従って、アンテナ素子２１，２２の放射特性の劣化をさらに抑制することができる。

図１０及び図１１を用いて、本発明の第４の実施例を説明する。図１０は、本実施例に係るアンテナ装置を模式的に示した図である。図１０に示すアンテナ装置は、導電線路３３の形状を除き、図１に示すアンテナ装置の構成、動作原理と同じであるため同一符号を付し説明を省略する。

導電線路３３は、導体基体１０の面Ｆ１と略垂直に伸びる線状素子３３１，３３２と、面Ｆ１と略平行な線状素子３３３を有している。

線状素子３３１，３３２は、一端がそれぞれ接続部４３，４４で導体基体１０と接続しており、他端が線状素子３３３の両端とそれぞれ接続されている。また、線状素子３３３は、２箇所で略直角に折れ曲がっているコの字形状となっている。

なお、図１０に示すアンテナ装置では、アンテナ素子２１，２２は、面Ｆ１と略平行に配置されているため、アンテナ素子２１，２２と線状素子３３１，３３２は略垂直となっている。

その他の構成、例えば導電線路３３の素子長は、図１に示すアンテナ装置と同じである。

図１１（ａ）に示すアンテナ装置を用いてシミュレーションを行った。図１１（ａ）に示すアンテナ装置は、導電線路３３の形状を除き、各素子の長さ、配置等は、図３（ａ）に示すアンテナ装置と同じである。ここでは、線状素子３３１，３３２の素子長をｈ、線状素子３３３の一部であって、導体基体１０の辺Ｅ１と略垂直な部分の長さをｓとし、このｈとｓの値を変化させてシミュレーションを行った。なお、ｓ＋ｈ＝λ／４（一定）である。

図１１（ｂ）にシミュレーション結果を示す。図１１（ｂ）からわかるように、導電線路３３を設置する前のアンテナ装置（図３（ｂ）参照。）と比較して、図１１（ａ）に示すアンテナ装置は、ｈ≦λ／２０、ｈ≧λ／１０の範囲でＳ２１が低い値となっている。

なお、λ／２０＜ｈ＜λ／１０の範囲で、図１１（ａ）に示すアンテナ装置のＳ２１が図３（ａ）に示すアンテナ装置のＳ２１より高くなっているが、これは、導電線路３３のインピーダンス値が、線路を折り曲げることによって変化するためと考えられる。即ち、λ／２０＜ｈ＜λ／１０の範囲で導電線路３３のインピーダンス値が高くなり、導体基体１０に流れる電流が、導電線路３３に流れ込みにくくなるため、電流が打ち消しあいにくくなるためと考えられる。

以上のように、第４の実施例に係るアンテナ装置は、導電線路３３の線状素子３３１，３３２の素子長ｈをｈ≦λ／２０、ｈ≧λ／１０とすることで、第１の実施例と同様に、アンテナ素子２１，２２間のアイソレーション特性を改善するという効果が得られる。さらに導電線路３３とアンテナ措置２１，２２とが空間的に遠ざけて配置されているので、アンテナ素子２１，２２は、導電線路３３に流れる電流による影響を受けにくくなる。従って、アンテナ素子２１，２２の放射特性の劣化をさらに抑制できる。また、導電線路３３が、導体基体１０から突出していないため、アンテナ装置をより小型化することができる。

（変形例２）
導体線路３３は、接続部４３，４４以外で導体基体１０に接続していなければ形状は任意である。例えば図１２に示すように、線状素子３３３が複数回折れ曲がった形状をしていても良い。

図１２に示すアンテナ装置では、線状素子３３３が４回折れ曲がり、導体線路３３が凹形状となっている。

図１２のアンテナ装置を用いてシミュレーションを行った。線状素子３３３の辺Ｅ１と平行な部分の長さの合計は、（１／７２×３）＝２４分の１波長である。また、辺Ｅ１と垂直な部分の長さは、ｈ＝５０分の１波長、ｓ＝５０分の８波長、ｔ＝１００分の９波長であり、その合計ｈ＋ｓ＋ｔは、４分の１波長となる。その他の構成は、図１に示すアンテナ装置と同じである。

シミュレーション結果、図１２に示すアンテナ装置のＳ２１は、−１０．９ｄＢであった。これは、図３（ｂ）に示すアンテナ装置のＳ２１（−６．４ｄＢ）と比較して、４．５ｄＢも小さくなっている。

このように、導体線路３３の形状を変化させても第４の実施例と同様の効果が得られる。さらに、導体線路３３の大きさを小さくすることができるため、アンテナ装置を小型化できる。なお、本変形例は、第１乃至第３の実施例に示すアンテナ装置に適応してもよい。

（変形例３）
また、図１３に示す変形例３に係るアンテナ装置は、導電線路３３と導体基体１０の間に誘電体層６０を備えている。このように、誘電体層６０を導体基体１０上に設け、誘電体層の表面に導電線路３３を配置することで、導電線路３３の素子長を短くすることができる。さらに誘電体層６０が、導電線路３３を支えるように配置されているため、導電線路３３が誘電体層６０に固定され、アンテナ装置に衝撃などが加わっても導電線路３３の形状が変化しにくくなる。

（変形例４）
図１４に示す変形例４に係るアンテナ装置は、アンテナ素子２１，２２が導体基体１０の面Ｆ２の一辺Ｅ３に配置されている。また導電線路３３は、面Ｆ２の辺Ｅ３と平行な一辺Ｅ４に配置されている。それ以外の構成は、図１０に示すアンテナ装置と同じである。

なお、導体基体１０の辺Ｅ３，Ｅ４は電気的に導通している。これは、例えば、面Ｆ２を、図１に示す面Ｆ１と同様に導電性の金属層で構成してもよく、また、面Ｆ１と平行な面Ｆ３と、面Ｆ１とをスルーホールなどを用いて導通させてもよい。

このように、アンテナ素子２１，２２と、導電線路３３とを同一平面Ｆ２の異なる辺Ｅ３，Ｅ４に設けることで、アンテナ素子２１，２２と導電線路３３との距離を広げることができる。さらに、導体基体１０が導電線路３３から放射される電波を遮蔽する。このため、アンテナ素子２１，２２が、導電線路３３に流れる電流による影響を受けにくくなり、アンテナ素子２１，２２の放射特性の劣化をさらに抑制できる。

図１５を用いて、本発明の第５の実施例を説明する。図１５は、本実施例に係るアンテナ装置を模式的に示した図である。本実施例では、複数の周波数の信号を送受信可能なアンテナ装置について説明する。ここでは、アンテナ素子２３，２４が広帯域アンテナ素子の場合について説明する。

図１５に示すアンテナ装置は、導電線路３４の途中に切替回路７０を設け、制御回路８０で切替回路７０を制御する点を除き、図１０に示すアンテナ装置の構成、動作原理と同じであるため、同一符号を付し説明を省略する。

導電線路３４は、一端が導体基体１０と接続され、他端が切替回路７０に接続される線状素子３４１，３４２を有している。

切替回路７０は、短絡素子７１と、素子長の異なるコイル状素子７２，７３と、各素子７１〜７３を切り替えるスイッチＳＷ１，ＳＷ２を有している。スイッチＳＷ１，ＳＷ２を切り替えることで、線状素子３４１，３４２の各素子は、短絡素子７１、コイル状素子７２，７３のいずれかを介して接続されることになる。

制御回路８０は、切替回路７０のスイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御して、線状素子３４１，３４２と接続する素子７１〜７３を切り替える。制御回路８０は、無線回路（図示せず）から、信号の送受信に使用する周波数を取得（以下、取得周波数と称する。）する。次に、アンテナ素子２３の接続部４３から導電線路３４を経由せずにアンテナ素子２４の接続部４４までの経路とアンテナ素子２３の接続部４３から導電線路３４を経由してアンテナ素子２４の接続部４４までの経路との経路差が取得周波数の半波長となるよう、制御回路８０は、素子７１〜７３を選択する。次に、制御回路８０は、選択した素子が線状素子３４１，３４２と接続されるようにスイッチＳＷ１，Ｓｗ２を制御する。

以上のように、第５の実施例によると、導体基体１０に導電線路３４を設けることで、第４の実施例と同様の効果が得られるとともに、アンテナ装置が異なる周波数の信号を送受信する場合でも、使用する周波数にあわせてアンテナ素子２３，２４のアイソレーション特性を改善し、放射効率の劣化を抑制することができる。従って、第５の実施例に係るアンテナ装置を、複数の周波数帯域を使用する無線機に搭載することが可能となる。

なお、本実施例では、アンテナ素子２３，２４が広帯域アンテナ素子の場合について説明したが、アンテナ素子２３，２４がそれぞれ異なる周波数の信号を送受信する場合も同様である。この場合は、送受信に使用するアンテナ素子の動作周波数に合わせて切替回路７０を制御する。

（変形例５）
図１６に示すように、切替回路７０は、導電線路３４の途中に複数配置することもできる。その他の構成、動作原理は、図１５に示すアンテナ装置と同じである。

切替回路７０を複数備えることで、より広い周波数帯域の信号に対応することが可能となる。また、素子７１〜７３の選択の幅が広がるため、導電線路３４の素子長の微調整が可能となる。

本実施例および変形例５では、図１０に示すアンテナ装置に切替回路７０を設置する例を示したが、他のアンテナ装置に適用してもよい。例えば、図１３に示すように、導体基体１０と導電線路３３との間に誘電体層６０を備えるアンテナ装置に切替回路７０を設けることで、導体基体１０と電気的に接続せずに切替回路７０を設けることができる。

次に、図１７を用いて本発明の第６の実施例を説明する。図１７は、本実施例に係るアンテナ装置を模式的に示した図である。本実施例に係るアンテナ装置では、コイル状素子７２，７３の代わりにコンデンサを用いて導電線路３３の電気的素子長を変化させている。したがって、図１７に示すアンテナ装置は、コンデンサ７５〜７７を有する切替回路７４を備えている点、アンテナ素子２３，２４が広帯域アンテナ素子である点を除き、図１０に示すアンテナ装置の構成、動作原理と同じであるため、同一符号を付し説明を省略する。

切替回路７４は、容量値の異なる複数のコンデンサ７５〜７７と、各コンデンサ７５〜７７と導電線路３３との接続を切り替えるスイッチＳＷ３を有している。スイッチＳＷ３は、一端が導電線路３３に接続されており、他端がコンデンサ７５〜７７のいずれかの一端に接続される。コンデンサ７５〜７７の他端は、導体基体１０に接続されている。すなわち、切替回路７４のスイッチＳＷ３を切り替えることで、導電線路３３は、コンデンサ７５〜７７のいずれかを介して導体基体１０に接続されることになる。

制御回路８１は、切替回路７４のスイッチＳＷ３を制御して、導電線路３３と導体基体１０とに接続されるコンデンサ７５〜７７を切り替える。制御回路８１は、無線回路（図示せず）から、信号の送受信に使用する周波数を取得する。次に、アンテナ素子２３の接続部４３から導電線路３４を経由せずにアンテナ素子２４の接続部４４までの経路とアンテナ素子２３の接続部４３から導電線路３４を経由してアンテナ素子２４の接続部４４までの経路との経路差が取得周波数の半波長となるように、コンデンサ７５〜７７を選択する。次に、制御回路８１は、選択したコンデンサが導電線路３３と導体基体１０とに接続されるように、スイッチＳＷ３を制御する。

制御回路８１の制御によって、導電線路３３に接続されるコンデンサ７５〜７７が切り替わると、導電線路３３のインピーダンス値が変化する。これによって、導電線路２３３の電気的素子長が変化する。

以上のように、第６の実施例によると、導電線路３３を導体基体１０に設けることで、第４の実施例と同様の効果が得られるとともに、取得周波数に応じてコンデンサ７５〜７７を切り替えることで、導電線路３３の電気的素子長を変化させることができ、異なる周波数の信号を送受信する場合も、アンテナ素子２３，２４のアイソレーション特性を改善し、放射効率の劣化を抑制することができる。

（変形例６）
図１８に示すように、切替回路７８として、容量値の異なるコンデンサ７５〜７７の代わりに可変容量素子７９を用いてもよい。この場合、可変容量素子７９は、一端が導体基体１０に接続され、他端がスイッチＳＷ４を介して導電線路３３に接続される。

制御回路８２は、無線回路（図示せず）から信号の送受信に使用する周波数を取得すると、次に、アンテナ素子２３の接続部４３から導電線路３４を経由せずにアンテナ素子２４の接続部４４までの経路とアンテナ素子２３の接続部４３から導電線路３４を経由してアンテナ素子２４の接続部４４までの経路との経路差が取得周波数の半波長となるよう、まずスイッチＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦを制御する。

スイッチＳＷ４をＯＦＦとした場合は、そこで処理を終了するが、ＯＮとした場合、制御回路８２は、上述した経路差が取得周波数の半波長となるよう、可変容量素子７９のインピーダンス値を制御する。

このように、複数のコンデンサ７５〜７７の代わりに可変容量素子７９を用いても、図１７に示すアンテナ装置と同様の効果が得られる。また、可変容量素子７９を用いることで、回路規模を削減し、導電線路３３の電気的素子長の微調整を可能とすることができる。

ここでは、図１０に示すアンテナ装置に切替回路７４，７８を設置する例を示したが、他のアンテナ装置に切替回路７４，７８を設置しても良い。また、変形例５と同様に、切替回路７４，７８を複数設置しても良い。

（変形例７）
また、図１９に示すように、図１０に示すアンテナ装置に、切替回路７０，７４を併設しても良い。この場合、取得周波数に合わせて導電線路３４の物理的、電気的素子長を変化させることができる。

図２０を用いて、本発明の第７の実施例を説明する。図２０に示すアンテナ装置は、アンテナ素子２２の代わりに信号処理回路９０を備えている点を除き、図１に示すアンテナ装置の構成、動作原理と同じであるため、同一符号を付し説明を省略する。

信号処理回路９０は、例えば無線機、ＣＰＵ、ディスプレイのドライバ、テレビの受信機などアンテナ素子２１の近くに配置されるものである。

このように、アンテナ素子２１の近くに信号処理回路９０を設けると、信号処理回路９０から導体基体１０に電流が流れ出し、導体基体１０の辺に沿って強い電流が流れる。この電流が、アンテナ素子２１へと流れ込むことで、アンテナ素子２１の放射特性が劣化してしまう。そこで、本実施例に示すアンテナ装置では、アンテナ素子２１と信号処理回路９０との間に導電線路３０を設け、図１に示すアンテナ装置と同様の動作原理によって、導体基体１０に流れる電流を打ち消しあうようにする。

ただし、信号処理回路９０から流れ出す電流は、具体的に信号処理回路９０のどこから流れ出すのかは不明である。しかしながら、導電線路４０を経由せずアンテナ素子２１と接続部４４とを結ぶ経路Ａ’の長さと、導電線路３０を経由してアンテナ素子２１と接続部４４とを結ぶ経路Ｂ’の長さとの経路差が、アンテナ素子２１の動作周波数の半波長となるように、導電線路３０の素子長を設定することで、導体基体１０に流れる電流がアンテナ素子２１に流れ込みにくくすることができる。これは、信号処理回路９０から流れ出た電流が、１つの経路を通って接続部４４に流れ込むためである。

なお、信号処理回路９０から流れ出す電流の周波数がアンテナ素子２１の動作に悪影響を与える場合は、経路Ａ’，Ｂ’の経路差がこの周波数の半波長となるようにしてもよい。

以上のように、第７の実施例によれば、信号処理回路９０とアンテナ素子２１との間のアイソレーション特性を改善し、アンテナ素子２１の放射特性の劣化を低減することができる。

次に、図２１を用いて本発明の第８の実施例を説明する。図２１に示すように、本実施例では、図１７に示すアンテナ装置を無線機に搭載した例を示している。

本実施例に係る無線機は、図１７に示すアンテナ装置と、アンテナ２３，２４と給電線３５，３６を介して接続される無線回路９１を有している。

無線機が、信号を送信する場合について説明する。
まず、無線機９１が無線信号を生成する。制御回路８１は、無線回路９１から無線信号を送信する場合に使用する周波数を取得する。

次に、制御回路８１は、アンテナ素子２３の接続部４３から導電線路３４を経由せずにアンテナ素子２４の接続部４４までの経路とアンテナ素子２３の接続部４３から導電線路３４を経由してアンテナ素子２４の接続部４４までの経路との経路差が取得周波数の半波長となるよう切替回路７４を制御する。無線回路９１は、アンテナ素子２３，２４を介して無線信号を送信する。

一方、無線機が信号を受信する場合、制御回路８１は、無線回路９１から無線信号を受信する場合に使用する周波数を取得する。制御回路８１は、アンテナ素子２３の接続部４３から導電線路３４を経由せずにアンテナ素子２４の接続部４４までの経路とアンテナ素子２３の接続部４３から導電線路３４を経由してアンテナ素子２４の接続部４４までの経路との経路差が取得周波数の半波長となるよう切り替え回路７４を制御する。無線回路９１は、アンテナ素子２３，２４を介して無線信号を受信し、受信した無線信号に対して信号処理を行う。

以上のように、第８の実施例によれば、無線機に図１７のアンテナ装置を搭載することによって、アンテナ素子２３，２４のアイソレーション特性を改善し、放射特性の劣化を抑制することができる。従って、本実施例に係る無線機は、良好に信号の送受信を行うことができる。

ここでは、図１７のアンテナ装置を無線機に搭載する場合について説明したが、他のアンテナ装置を無線機に搭載しても同様の効果が得られる。

なお、上述したアンテナ装置は、アンテナ素子の数が２本であるが、アンテナ素子の数はこれに限られず、２本以上であってもよい。この場合、それぞれのアンテナ素子間に導電線路を設けることで、導電線路を挟んで隣り合うアンテナ素子同士のアイソレーション特性を改善し、放射特性の劣化を抑制できる。

なお、本発明は上記実施例そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施例にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の第１の実施例に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の第１の実施例に係る導電線路３３の詳細な構成を示す図。 本発明の第１の実施例に係るシミュレーションに使用したアンテナ装置の構成を説明する図。 本発明の第１の実施例に係るシミュレーション結果を示す図。 本発明の第２の実施例に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の変形例１に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の第３の実施例に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の第３の実施例に係るシミュレーションに使用したアンテナ装置の構成を説明する図。 本発明の第３の実施例に係るシミュレーション結果を示す図。 本発明の第４の実施例に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の第４の実施例に係るシミュレーション結果を示す図。 本発明の変形例２に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の変形例３に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の変形例４に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の第５の実施例に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の変形例５に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の第６の実施例に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の変形例６に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の変形例７に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の第７の実施例に係るアンテナ装置の構成を示す図。 本発明の第８の実施例に係るアンテナ装置の構成を示す図。

符号の説明

１０，１１・・・導体基体
２１，２２，２３，２４・・・アンテナ素子
３０，３１，３２，３３，３４・・・導電線路
４１，４２，４３，４４，４５，４６・・・接続部
５０，５１・・・切り抜き
６０・・・誘電体層
７０，７４，７８・・・切替回路
８０，８１，８２・・・制御回路
９０・・・信号処理回路
９１・・・無線回路

Claims (11)

1. 基板と、
   接続部を介して前記基板の端部と接続された複数のアンテナ素子と、
   前記複数のアンテナ素子の隣り合う２つのアンテナ素子の間に設けられ、両端が前記基板の端部に接続された導電線路と、を備え、
   前記導電線路の両端の距離が前記アンテナ素子の動作周波数の４分の１波長より短く、
   前記隣り合う２つのアンテナ素子の一方の接続部から前記基板の端部を通って他方の接続部までの第一経路長と、前記一方の接続部から前記導電線路を通って前記他方の接続部までの第二経路長との経路差が前記動作周波数の半波長となる
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記基板は、切り抜きを有しており、前記導電線路は、前記切り抜き内に配置されることを特徴とする請求項１に記載するアンテナ装置。
3. 前記アンテナ素子は、線状部を有するアンテナ素子であり、前記導電線路は、前記線状部と略垂直になるよう配置されることを特徴とする請求項１に記載するアンテナ装置。
4. 前記導電線路は、
   各一端が前記基板の端部に接続され、前記基板の面と略垂直な２つの第一導電線と、
   両端が前記第一導電線の各他端とそれぞれ接続され、前記基板の面と略平行な第二導電線を有しており、
   前記第一導電線の素子長が、前記動作周波数の２０分の１波長より短くかつ１０分の１波長より長い
   ことを特徴とする請求項１に記載するアンテナ装置。
5. 前記基板長に配置される誘電体層をさらに備え、前記導電線路は、前記誘電体層の表面に配置されることを特徴とする請求項４に記載するアンテナ装置。
6. 前記導電線路の電気的素子長を切り替える切替手段と、
   前記アンテナ素子を介して送受信する信号に応じて前記切替手段を制御する制御手段と、をさらに有し、
   前記制御手段は、
   前記第一経路長と前記第二経路長との差が、前記信号の周波数の波長の半波長となるよう前記導電線路の電気的素子長を切り替えるよう前記切替手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
7. 前記導電線路は、一端が前記基板の端部に接続され、他端が前記切替手段に接続された２つの第三導電線を有しており、
   前記切替手段は、電気的素子長がそれぞれ異なる複数の線状素子と、前記制御手段の制御に基づいて、前記複数の線状素子の中の１つの両端と前記２つの第三導電線の各他端とをそれぞれ接続するスイッチと、を備える
   ことを特徴とする請求項６に記載するアンテナ装置。
8. 前記切替手段は、各一端が前記基板に接続され、容量値がそれぞれ異なる複数の容量素子と、前記制御手段の制御に基づいて、前記複数の容量素子の中の１つと前記導電線路とを接続する請求項６に記載するアンテナ装置。
9. 前記切替手段は、一端が前記基板に接続された可変容量素子と、前記制御手段の制御に基づいて、前記可変容量素子と前記導電線路との接続／切断を切り替えるスイッチとを備え、前記制御手段は、前記スイッチの接続／切断および前記可変容量素子の容量値を制御することによって前記導電線路の電気的素子長を変化させることを特徴とする請求項６に記載するアンテナ装置。
10. 基板と、
    接続部を介して前記基板の端部に接続されたアンテナ素子と、
    前記基板上に配置され信号処理を行う回路部と、
    前記アンテナ素子と前記回路部との間に設けられ、両端が前記基板の端部に接続された導電線路と、を備え、
    前記導電線路の両端の距離が前記アンテナ素子の動作周波数の４分の１波長より短く、
    前記導電線路の前記アンテナ素子とより離れた位置で前記基板に接続された一端から、前記基板の端部を通って前記接続部までの第一経路長と、前記導電線路の前記アンテナ素子とより離れた位置で前記基板に接続された一端から、前記導電線路を通って前記接続部までの第二経路長との経路差が前記動作周波数または前記回路部が信号処理を行う信号の周波数の半波長となる
    ことを特徴とするアンテナ装置。
11. 請求項１乃至請求項１０に記載するアンテナ装置を備えることを特徴とする無線機。

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