JP5656108B2 - アンテナ装置用基板およびアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数共振化が可能なアンテナ装置用基板およびこれを備えたアンテナ装置に関する。

従来、通信機器において、アンテナの共振周波数を複共振化するためには、放射電極と誘電体ブロックとを備えたアンテナや、スイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置が提案されている。
例えば、誘電体ブロックによる従来技術としては、特許文献１では、放射電極を樹脂成型体に形成し、さらに誘電体ブロックを接着剤で一体化することで高効率を得る複合アンテナが提案されている。

また、スイッチ，制御電圧源を用いた従来技術としては、特許文献２では、第１の放射電極と、第２の放射電極と、第１の放射電極の途中部と第２の放射電極の基端部との間に介設され、第２の放射電極を第１の放射電極と電気的に接続又は切断させるためのスイッチと、を備えるアンテナ装置が提案されている。

特開２０１０−８１０００号公報 特開２０１０−１６６２８７号公報

しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載のような誘電体ブロックによる技術では、放射電極を励振する誘電体ブロックを使用しており、機器毎に誘電体ブロック、放射電極パターン等の設計が必要になり、その設計条件によってアンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。また、放射電極が樹脂成型体の表面に形成されているため、樹脂成型体上に放射電極パターンを設計する必要があり、実装する通信機器やその用途に応じて、アンテナ設計、金型設計が必要になり、大幅なコストの増大を招いてしまう。さらに、誘電体ブロックと樹脂成型体とを接着剤で一体化するので、接着剤のＱ値以外にも接着条件（接着剤の厚み、接着面積等）により、アンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。
また、特許文献２に記載のようなスイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置の場合、スイッチで共振周波数を切り替えを行うために、制御電圧源の構成やリアクタンス回路等が必要であり、アンテナ構成が機器毎に複雑化し、設計の自由度が無く、容易なアンテナ調整が困難であるという問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能で、用途や機器毎に応じたアンテナ性能を安価かつ容易に確保できると共に小型化や薄型化が可能なアンテナ装置用基板およびアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明のアンテナ装置用基板は、絶縁性の基板本体と、該基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面、第１エレメント、第２エレメントおよび第３エレメントと、前記第１エレメントの一部と前記第２エレメントの一部とを接続するショート部とを備え、前記第１エレメントが、基端に給電点が設けられていると共に中間部に第１受動素子が接続可能な第１接続部を有して延在し、前記第２エレメントが、前記グランド面に基端が接続されていると共に先端部に誘電体アンテナの第１アンテナ素子が設けられ第２受動素子が接続可能な第２接続部と該第２接続部よりも前記グランド面側に接続された第４受動素子とを有して延在し、前記第３エレメントが、前記第１エレメントの前記第１接続部よりも基端側に基端が接続され第３受動素子が接続可能な第３接続部を有して延在し、前記ショート部が、前記第１エレメントの前記第１接続部よりも基端側と前記第２エレメントの前記第２接続部から前記第４受動素子までの間とに接続しており、前記第１エレメントが、前記第２エレメントとの間の浮遊容量と、前記第３エレメントとの間の浮遊容量と、前記グランド面との間の浮遊容量とを発生可能に、前記第２エレメント、前記第３エレメントおよび前記グランド面に対して間隔を空けて延在していることを特徴とする。

このアンテナ装置用基板では、第１エレメントが、第１アンテナ素子を有する第２エレメントとの間の浮遊容量と、第３エレメントとの間の浮遊容量と、グランド面との間の浮遊容量とを発生可能に、第２エレメント、第３エレメントおよびグランド面に対して間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子の第１アンテナ素子と各エレメント間の浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化（２共振、３共振）させることができる。また、第１アンテナ素子および第１〜第３接続部へ接続する第１〜第３受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた２共振化または３共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。このように、アンテナ構成上、一つのアンテナ装置用基板で各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。なお、帯域幅は、各エレメントの長さおよび幅と各浮遊容量の設定により調整することが可能である。
また、基板本体の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナである第１アンテナ素子の選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。

また、本発明のアンテナ装置用基板は、前記第１エレメントが、前記グランド面側に設けられた給電点から前記グランド面から離間する方向に延びる第１延在部と、該第１延在部の先端から前記グランド面に沿った方向へ延びる第２延在部と、該第２延在部の先端から前記グランド面に向かって延びる第５延在部と、該第５延在部の先端から前記グランド面に沿って前記第１延在部に向かって延びる第５延在部とを有し、前記第２エレメントの先端側が、前記第３延在部と前記第５延在部との間にこれらに沿って配され、前記ショート部から基端側に延びる第６延在部と、前記ショート部から先端側に延びる第７延在部とを有し、前記第３エレメントが、前記第１延在部から該第１延在部と同方向に延びる第８延在部と、該第８延在部から前記第２延在部に沿って延びる第９延在部とを有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置用基板では、第２エレメントの先端側が、第３延在部と第５延在部との間にこれらに沿って配され、ショート部から基端側に延びる第６延在部と、ショート部から先端側に延びる第７延在部とを有し、第３エレメントが、第１延在部から該第１延在部と同方向に延びる第８延在部と、該第８延在部から第２延在部に沿って延びる第９延在部とを有しているので、第１アンテナ素子と第５延在部との間の浮遊容量と、第１アンテナ素子と第４延在部との間の浮遊容量と、第１アンテナ素子と第３延在部との間の浮遊容量と、第５延在部とグランド面との間の浮遊容量と、第２延在部と第６延在部との間の浮遊容量と、第３エレメントの先端部と第３延在部との間の浮遊容量と、第９延在部と第２延在部との間の浮遊容量と、を発生させることができ、各共振周波数の高い調整自由度を得ることができる。

さらに、本発明のアンテナ装置用基板は、前記ショート部の接続位置が、互いに並んだ前記第２延在部と前記第２エレメントの先端側との延在方向で変更可能になっていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置用基板では、ショート部の接続位置が、互いに並んだ第２延在部と第６延在部との延在方向で変更可能になっているので、ショート部の接続位置を変更することで、第２延在部と第６延在部との長さが変更され、共振周波数を調整することができると共に、第３延在部と第７延在部との間の浮遊容量も調整でき、インピーダンスの調整も可能になる。したがって、ショート部の位置を変更することで、よりフレキシブルに周波数調整が可能になる。

また、本発明のアンテナ装置用基板は、前記第１エレメントが、前記第３延在部に前記第３エレメントの先端部に対向して浮遊容量を発生可能に形成された幅広部を有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置用基板では、第１エレメントが、第３延在部に第３エレメントの先端部に対向して浮遊容量を発生可能に形成された幅広部を有しているので、第３エレメントの先端部と幅広部との間の浮遊容量を容易に設定し易くなると共に、アンテナ全体の実効面積が広くなり、広帯域化、高利得化が得られる。

また、本発明のアンテナ装置用基板は、前記第３エレメントの先端部に、誘電体アンテナの第２アンテナ素子が設けられていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置用基板では、第３エレメントの先端部に、誘電体アンテナの第２アンテナ素子が設けられているので、第２アンテナ素子により第３エレメントの先端部の長さを短縮することができ、全体のアンテナ占有面積をより小さくすることが可能になる。
また、上記幅広部を採用した場合、該幅広部との浮遊容量の影響が受け易くなるため、広帯域化、高利得化が可能となる。

本発明のアンテナ装置は、上記本発明のアンテナ装置用基板を備え、前記第１受動素子、前記第２受動素子および前記第３受動素子が、それぞれ対応する前記第１接続部、前記第２接続部および前記第３接続部に接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、上記本発明のアンテナ装置用基板を備え、第１受動素子、第２受動素子および第３受動素子が、それぞれ対応する第１接続部、第２接続部および第３接続部に接続されているので、第１〜第３受動素子を適宜選択するだけで２共振化または３共振化でき、用途や機器毎に対応した２つまたは３つの共振周波数で通信が可能である。

また、本発明のアンテナ装置は、上記本発明のアンテナ装置用基板を備え、前記第２受動素子が、前記第２接続部に接続され、前記第１受動素子および前記第３受動素子のいずれか一方が、それぞれ対応する前記第１接続部または前記第３接続部に接続されていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第２受動素子が、前記第２接続部に接続され、第１受動素子および第３受動素子のいずれか一方が、それぞれ対応する第１接続部または第３接続部に接続されているので、第１受動素子または第２受動素子を利用しない状態で、２種類の２共振化が可能である。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明のアンテナ装置用基板及びこれを備えたアンテナ装置によれば、第１エレメントが、第１アンテナ素子を有する第２エレメントとの間の浮遊容量と、第３エレメントとの間の浮遊容量と、グランド面との間の浮遊容量とを発生可能にこれらと間隔を空けて延在しているので、複共振化（２共振、３共振）させることができる。また、第１アンテナ素子および第１〜第３接続部へ接続する第１〜第３受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた２共振化または３共振化が可能なアンテナ装置を得ることができると共に、小型化および高性能化が可能になる。
したがって、本発明のアンテナ装置用基板及びこれを備えたアンテナ装置は、多様な用途や機器に対応した複共振化が容易に可能になると共に、省スペース化を図ることができる。

本発明に係るアンテナ装置用基板及びアンテナ装置の一実施形態において、アンテナ装置用基板およびアンテナ装置を示す平面図である。 本実施形態において、アンテナ装置用基板及びアンテナ装置で生じる浮遊容量を示す配線図である。 本実施形態において、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、正面図（ｃ）および底面図（ｄ）である。 本実施形態において、ショート部の位置変更を示す配線図である。 本実施形態において、３共振化した際のＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を示すグラフである。 本実施形態において、第１受動素子を未使用にして２共振化したアンテナ装置を示す配線図である。 本実施形態において、第３受動素子を未使用にして２共振化したアンテナ装置を示す配線図である。 本実施形態において、アンテナ装置の放射パターンを示すグラフである。 本実施形態の他の例において、アンテナ装置用基板およびアンテナ装置を示す配線図である。

以下、本発明に係るアンテナ装置用基板及びこれを備えたアンテナ装置の一実施形態を、図１から図７を参照しながら説明する。

本実施形態におけるアンテナ装置用基板１は、図１に示すように、絶縁性の基板本体２と、該基板本体２の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面ＧＮＤ、第１エレメント３、第２エレメント４および第３エレメント５と、第１エレメント３の一部と第２エレメント４の一部とを接続するショート部６とを備えている。
上記基板本体２は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。

上記第１エレメント３は、基端に給電点ＦＰが設けられていると共に中間部に第１受動素子Ｐ１が接続可能な第１接続部Ｃ１を有して延在している。なお、上記給電点ＦＰは、基板本体２のグランド面ＧＮＤ側に設けられた高周波回路（図示略）に接続される。
上記第２エレメント４は、グランド面ＧＮＤに基端が接続されていると共に先端部に誘電体アンテナの第１アンテナ素子ＡＴ１が設けられ該第１アンテナ素子ＡＴ１よりも基端側に第２受動素子Ｐ２が接続可能な第２接続部Ｃ２と該第２接続部Ｃ２よりもグランド面側に接続された第４受動素子Ｐ４とを有して延在している。

上記第３エレメント５は、第１エレメント３の第１接続部Ｃ１よりも基端側に基端が接続され先端部に誘電体アンテナの第２アンテナ素子ＡＴ２が設けられていると共に該第２アンテナ素子ＡＴ２よりも基端側に第３受動素子Ｐ３が接続可能な第３接続部Ｃ３を有して延在している。
上記第１アンテナ素子ＡＴ１および第２アンテナ素子ＡＴ２は、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図３に示すように、セラミックス等の誘電体２１の表面にＡｇ等の導体パターン２２が形成されたチップアンテナである。これら第１アンテナ素子ＡＴ１および第２アンテナ素子ＡＴ２は、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン２２等が互い異なる素子を選択しても構わないと共に、同じ素子を選択しても構わない。

上記ショート部６は、第１エレメント３の第１接続部Ｃ１よりも基端側と第２エレメント４の第２接続部Ｃ２から第４受動素子Ｐ４までの間とに接続されている。

上記第１エレメント３は、図２に示すように、グランド面ＧＮＤ側に設けられた給電点ＦＰからグランド面ＧＮＤから離間する方向に延びる第１延在部Ｅ１と、該第１延在部Ｅ１の先端からグランド面ＧＮＤに沿った方向へ延びるショート部６までの第２延在部Ｅ２と、該第２延在部Ｅ２の先端からグランド面ＧＮＤに沿った方向へ延びる第３延在部Ｅ３と、該第３延在部Ｅ３の先端からグランド面ＧＮＤに向かって延びる第４延在部Ｅ４と、該第４延在部Ｅ４の先端からグランド面ＧＮＤに沿って第１延在部Ｅ１に向かって延びる第５延在部Ｅ５とを有している。

また、第２エレメント４の先端側は、第３延在部Ｅ３と第５延在部Ｅ５との間にこれらに沿って配され、ショート部６から基端側に延びる第６延在部Ｅ６と、ショート部６から先端側に延びる第７延在部Ｅ７とを有している。そして、第７延在部Ｅ７の先端に、上記第１アンテナ素子ＡＴ１が第７延在部Ｅ７の延在方向に長手方向を向けて設けられている。

さらに、第３エレメント５は、第１延在部Ｅ１から該第１延在部Ｅ１と同方向に延びる第８延在部Ｅ８と、該第８延在部Ｅ８から第２延在部Ｅ２に沿って延びる第９延在部Ｅ９とを有している。そして、第９延在部Ｅ９の先端に、上記第２アンテナ素子ＡＴ２が第９延在部Ｅ９の延在方向に長手方向を向けて設けられている。
また、第１エレメント３は、第３延在部Ｅ３に第３エレメント５の先端部、すなわち第２アンテナ素子ＡＴ２に対向して浮遊容量を発生可能に形成された幅広部Ｅ３ａを有している。この幅広部Ｅ３ａは、第２延在部Ｅ２および第３延在部Ｅ３の他の部分に比べて線幅が大きく設定された長方形状とされ、基端側の辺が第２アンテナ素子ＡＴ２の先端側の辺と対向して配されている。

このショート部６の接続位置は、図４に示すように、互いに並んだ第２延在部Ｅ２と第２エレメント４の先端側との延在方向で変更可能になっている。すなわち、第２延在部Ｅ２と第２エレメント４の先端側の延在部とに、複数の電極パッド６ａを延在方向にそれぞれ並べて設け、接続する電極パッド６ａを選択してジャンパー抵抗を電極パッド６ａ間に入れて互いに接続している。
なお、ショート部６による調整が不要な場合、接続位置を予め固定して他のエレメントと同様に、ショート部を金属箔によってパターン形成されたショートパターンとしても構わない。

上記第１エレメント３は、第２エレメント４との間の浮遊容量と、第３エレメント５との間の浮遊容量と、グランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量とを発生可能に、第２エレメント４、第３エレメント５およびグランド面ＧＮＤに対して間隔を空けて延在している。
すなわち、図２に示すように、第１アンテナ素子ＡＴ１と第５延在部Ｅ５との間の浮遊容量Ｃａと、第１アンテナ素子ＡＴ１と第４延在部Ｅ４との間の浮遊容量Ｃｂと、第１アンテナ素子ＡＴ１と第３延在部Ｅ３との間の浮遊容量Ｃｄと、第５延在部Ｅ５とグランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量Ｃｅと、第２延在部Ｅ２と第６延在部Ｅ６との間の浮遊容量Ｃｆと、第２アンテナ素子ＡＴ２（第３エレメント５の先端部）と第３延在部Ｅ３（幅広部Ｅ３ａを含む）との間の浮遊容量Ｃｇと、第９延在部Ｅ９と第２延在部Ｅ２との間の浮遊容量Ｃｈと、が発生可能である。

上記第１受動素子Ｐ１〜第３受動素子Ｐ３および第４受動素子Ｐ４は、例えばインダクタ、コンデンサまたは抵抗が採用される。
本実施形態のアンテナ装置１０は、図１に示すように、上記アンテナ装置用基板１を備え、第１受動素子Ｐ１、第２受動素子Ｐ２および第３受動素子Ｐ３が、それぞれ対応する第１接続部Ｃ１、第２接続部Ｃ２および第３接続部Ｃ３に接続されている。

次に、本実施形態のアンテナ装置における共振周波数について、図５を参照して説明する。

本実施形態のアンテナ装置では、図５に示すように、第１の共振周波数ｆ１、第２の共振周波数ｆ２および第３の共振周波数ｆ３の３つに複共振化される。
上記第１の共振周波数ｆ１は、３つの共振周波数の中で低い周波数帯のものであり、第１エレメント３と第１受動素子Ｐ１と浮遊容量とで決定される。また、上記第２の共振周波数ｆ２は、３つの共振周波数の中で中間の周波数帯のものであり、第１アンテナ素子ＡＴ１と第２受動素子Ｐ２と浮遊容量とで決定される。さらに、上記第３の共振周波数ｆ３は、３つの共振周波数の中で高い周波数帯のものであり、第２アンテナ素子ＡＴ２と第３受動素子Ｐ３と浮遊容量とで決定される。また、各共振周波数に対して、第４受動素子Ｐ４を用いて、グランド面ＧＮＤ側に流れる高周波電流の流れをコントロールすることで、最終的なインピーダンス調整を行う。
以下、これら共振周波数について、より詳しく説明する。

「第１の共振周波数ｆ１について」
上記第１の共振周波数ｆ１の周波数は、幅広部Ｅ３ａを含む第３延在部Ｅ３、第４延在部Ｅ４、第５延在部Ｅ５の各長さとショート部６の位置とにより設定および調整することができる。
また、第１の共振周波数ｆ１の広帯域化は、幅広部Ｅ３ａを含む第３延在部Ｅ３、第４延在部Ｅ４、第５延在部Ｅ５の各長さおよび各幅により設定することができる。

また、第１の共振周波数ｆ１のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ、浮遊容量Ｃｂ、浮遊容量Ｃｄ、浮遊容量Ｃｅおよび浮遊容量Ｃｆの各浮遊容量の設定で行うことができる。

さらに、最終的な周波数調整は、第１受動素子Ｐ１の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
また、最終的なインピーダンス調整は、第４受動素子Ｐ４の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように「各エレメント長の長さ、幅」と「各受動素子」と「第１アンテナ素子ＡＴ１と各エレメント間の浮遊容量」とにより、共振周波数、帯域幅、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第１の共振周波数ｆ１は、主に図１中の破線Ａ１の部分で調整される。

なお、ショート部６の位置調整により、第２延在部Ｅ２と第６延在部Ｅ６との長さを調整することで、共振周波数を調整することができる。また、ショート部６の位置調整により、浮遊容量Ｃｆを調整することで、インピーダンスを調整することができる。

「第２の共振周波数ｆ２について」
上記第２の共振周波数ｆ２の周波数は、第１アンテナ素子ＡＴ１と、ショート部６より先端側の第２エレメント４と、ショート部６の位置と、により設定および調整することができる。
また、第２の共振周波数ｆ２の広帯域化は、第６延在部Ｅ６と第２延在部Ｅ２との各長さおよび各幅により設定することができる。

また、第２の共振周波数ｆ２のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ、浮遊容量Ｃｂ、浮遊容量Ｃｄ、浮遊容量Ｃｅおよび浮遊容量Ｃｆの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第２受動素子Ｐ２の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。

また、最終的なインピーダンス調整は、第４受動素子Ｐ４の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように「第１アンテナ素子ＡＴ１」と「各受動素子」と「第１アンテナ素子ＡＴ１と各エレメント間の浮遊容量」とにより、共振周波数、帯域幅、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第２の共振周波数ｆ２は、主に図１中の一点鎖線Ａ２の部分で調整される。

「第３の共振周波数ｆ３について」
上記第３の共振周波数ｆ３の周波数は、第２アンテナ素子ＡＴ２と、第３エレメント５と、ショート部６の位置と、により設定および調整することができる。
また、第３の共振周波数ｆ３の広帯域化は、第３エレメント５の長さおよび幅と、浮遊容量Ｃｇと、により設定することができる。

また、第３の共振周波数ｆ３のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｆ、浮遊容量Ｃｇ、および浮遊容量Ｃｈの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第３受動素子Ｐ３の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。

また、最終的なインピーダンス調整は、第４受動素子Ｐ４の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように「第２アンテナ素子ＡＴ２」と「各受動素子」と「第２アンテナ素子ＡＴ２と各エレメント間の浮遊容量」とにより、共振周波数、帯域幅、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第３の共振周波数ｆ３は、主に図１中の二点鎖線Ａ３の部分で調整される。

なお、基板本体２上におけるアンテナ占有領域（アンテナ装置１０に許された設置領域）Ａ４は大きい方がアンテナ特性として望ましく、他の構成は、以下の条件に設定することが好ましい。
すなわち、グランド面ＧＮＤからアンテナ装置用基板１の上端（第９延在部）までの距離は長く設定することが浮遊容量の関係で望ましい。
また、アンテナサイズの幅（第８延在部Ｅ８の外縁から第４延在部Ｅ４の外縁までの距離）は、広い方が浮遊容量の関係で望ましい。

また、グランド面ＧＮＤから第５延在部Ｅ５までの距離は、長い方が望ましい。
また、パターンとして調整し易いことから、第４延在部Ｅ４の幅は、広い方が望ましいと共に、幅広部Ｅ３ａの長さおよび幅は、長く又は広い方が望ましい。
また、第６延在部Ｅ６および第７延在部Ｅ７の長さおよび幅は、長くまたは広い方が望ましい。
なお、基板本体２の第１延在部Ｅ１に沿った方向のサイズは、使用する波長の４分の１程度の長さであることが望ましい。

本実施形態のアンテナ装置１０では、アンテナ周辺の影響（周辺部品、人体等）を考慮して共振周波数を入れ替えることが可能である。すなわち、第１アンテナ素子ＡＴ１側の方が第１エレメント３〜第３エレメント５の浮遊容量の影響を受け、アンテナ周辺の影響を受け難いのに対し、第２アンテナ素子ＡＴ２側の方がアンテナ全体の外周に設計されるため、アンテナ周辺の影響を受け易い。

この点を考慮して、用途に応じ、第１アンテナ素子ＡＴ１、第２アンテナ素子ＡＴ２および各受動素子の選択および設定を変更して、第２の共振周波数ｆ２の調整箇所と第３の共振周波数ｆ３の調整箇所とをフレキシブルに変更することが可能である。すなわち、第２の共振周波数ｆ２を調整する一点鎖線Ａ２の部分と、第３の共振周波数ｆ３を調整する二点鎖線Ａ３の部分と、を入れ替えて設定することで、一点鎖線Ａ２の部分で第３の共振周波数ｆ３を調整し、二点鎖線Ａ３の部分で第２の共振周波数ｆ２を調整することも可能である。

また、本実施形態のアンテナ装置用基板１およびアンテナ装置１０では、上述した３共振化だけでなく、２共振化も可能である。例えば、同一機種に本実施形態のアンテナ装置１０を用いて、現段階では２共振で使用し、将来的には３共振で使用したい場合等が挙げられる。その場合でも、アンテナ装置用基板１をそのままに２共振化および３共振化が可能となる。

上記２共振化の方法としては、図６に示すように、第１受動素子Ｐ１を未使用にする方法と、図７に示すように、第３受動素子Ｐ３を未使用にする方法との２種類の対応方法がある。その場合の周波数帯は、上述したように個別に調整可能なため、所望の周波数帯にフレキシブルに設計可能である。

このように本実施形態のアンテナ装置用基板１およびアンテナ装置１０では、第１エレメント３が、第１アンテナ素子ＡＴ１を有する第２エレメント４との間の浮遊容量と、第２アンテナ素子ＡＴ２を有する第３エレメント５との間の浮遊容量と、グランド面ＧＮＤとの間の浮遊容量とを発生可能にこれらと間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子の各アンテナ素子と各エレメント間の浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化（２共振、３共振）させることができる。

また、第１アンテナ素子ＡＴ１および第２アンテナ素子ＡＴ２および第１〜第３接続部Ｃ１〜Ｃ３へ接続する第１〜第３受動素子Ｐ１〜Ｐ３の選択（定数変更等）によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた２共振化または３共振化が可能なアンテナ装置１０を得ることができる。このように、アンテナ構成上、一つのアンテナ装置用基板１で各共振周波数をフレキシブルに調整できるため、共振周波数の入れ替えが可能になり、用途や機器に応じて受動素子等による調整箇所を変更可能になっている。

また、基板本体２の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、第１アンテナ素子ＡＴ１および第２アンテナ素子ＡＴ２の２つのアンテナ素子の選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。

さらに、ショート部６の接続位置が、互いに並んだ第２延在部Ｅ２と第６延在部Ｅ６との延在方向で変更可能になっているので、ショート部６の接続位置を変更することで、第２延在部Ｅ２と第６延在部Ｅ６との長さが変更され、共振周波数を調整することができると共に、第３延在部Ｅ３と第７延在部Ｅ７との間の浮遊容量も調整でき、インピーダンスの調整も可能になる。したがって、ショート部６の位置を変更することで、よりフレキシブルに周波数調整が可能になる。

また、第１エレメント３が、第３延在部Ｅ３に第３エレメント５の先端部（第２アンテナ素子ＡＴ２）に対向して浮遊容量を発生可能に形成された幅広部Ｅ３ａを有しているので、第３エレメント５の先端部と幅広部Ｅ３ａとの間の浮遊容量を容易に設定し易くなると共に、アンテナ全体の実効面積が広くなり、広帯域化、高利得化が得られる。

したがって、本実施形態のアンテナ装置１０では、上記アンテナ装置用基板１を備え、第１受動素子Ｐ１、第２受動素子Ｐ２および第３受動素子Ｐ３が、それぞれ対応する第１接続部Ｃ１、第２接続部Ｃ２および第３接続部Ｃ３に接続されているので、第１〜第３受動素子Ｐ１〜Ｐ３を適宜選択するだけで２共振化または３共振化でき、用途や機器毎に対応した２つまたは３つの共振周波数で通信が可能である。

また、第２受動素子Ｐ２が、第２接続部Ｃ２に接続され、第１受動素子Ｐ１および第３受動素子Ｐ３のいずれか一方が、それぞれ対応する第１接続部Ｃ１または第３接続部Ｃ３に接続されることで、第１受動素子Ｐ１または第２受動素子Ｐ２を利用しない状態で、２種類の２共振化が可能である。

次に、本実施形態のアンテナ装置用基板およびこれを備えたアンテナ装置を実際に作製した実施例について、各共振周波数での放射パターンについて測定した結果を、図８を参照して説明する。
なお、第１延在部Ｅ１の延在方向をＸ方向とし、第２延在部Ｅ２の延在方向の逆方向をＹ方向とし、グランド面ＧＮＤに対する垂直方向をＺ方向とした。この際のＹＺ面に対する垂直偏波を測定した。
また、各受動素子は、第１受動素子Ｐ１：２．０ｎＨ、第２受動素子Ｐ２：２．２ｎＨ、第３受動素子Ｐ３：１．５ｎＨ、第４受動素子Ｐ４：５．６ｎＨのいずれもインダクタを使用した。

図８の（ａ）は、８００ＭＨｚ帯域の第１の共振周波数ｆ１における放射パターンであり、第１の共振周波数ｆ１：８７８ＭＨｚ、ＶＳＷＲ：１．１８、帯域幅（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ≦３）：８９ＭＨｚであった。
また、図８の（ｂ）は、１５７５ＭＨｚ帯域の第２の共振周波数ｆ２における放射パターンであり、第２の共振周波数ｆ２：１５７１ＭＨｚ、ＶＳＷＲ：２．５２、帯域幅（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ≦３）：３２ＭＨｚであった。
さらに、図８の（ｃ）は、２０００ＭＨｚ帯域の第３の共振周波数ｆ３における放射パターンであり、第３の共振周波数ｆ３：２０５４ＭＨｚ、帯域幅（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ≦３）：２３５ＭＨｚであった。
これら放射パターンからわかるように、８００ＭＨｚ帯、１５７５ＭＨｚ帯については、ほぼ無指向性のアンテナ特性が得られ、２０００ＭＨｚ帯については、９０度方向に指向性があるアンテナ特性が得られる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、アンテナ占有面積が小さい場合には、上記各エレメントを基板本体の表面だけでなく、裏面または多層基板の内層にパターン形成しても構わない。

また、上記実施形態の他の例として、図９に示すように、第２アンテナ素子ＡＴ２を用いずに、第３エレメント３５をより長く延在させたアンテナ装置用基板３１およびこれを用いたアンテナ装置３０としても構わない。図１に示す上述したアンテナ装置用基板１およびアンテナ装置１０は、第２アンテナ素子ＡＴ２を第３エレメント５に接続することで、第３エレメント５の先端部の長さを短縮することができ、アンテナ占有面積が狭い場合に好適である。また、アンテナ装置用基板１およびアンテナ装置１０では、第２アンテナ素子ＡＴ２の採用により浮遊容量Ｃｇを大きく得ることができる。これに対して、アンテナ占有面積を広く確保可能な場合には、図９に示す上記実施形態の他の例のように、第２アンテナ素子ＡＴ２を用いずに第３エレメント３５を長く延ばすことで、所望のアンテナ性能を得ることができる。

これにより、上記実施形態の他の例では、アンテナ素子の部材点数が削減され、より安価に構成することが可能になる。したがって、さらなる小型化を重要視した設計では、上述したアンテナ装置用基板１およびアンテナ装置１０が好適であり、さらなる低コスト化を重要視した設計では、他の例であるアンテナ装置用基板３１およびアンテナ装置３０が好適である。

１，３１…アンテナ装置用基板、２…基板本体、３…第１エレメント、４…第２エレメント、５，３５…第３エレメント、６…ショート部、１０，３０…アンテナ装置、ＡＴ１…第１アンテナ素子、ＡＴ２…第２アンテナ素子、Ｃ１…第１接続部、Ｃ２…第２接続部、Ｃ３…第３接続部、Ｅ１…第１延在部、Ｅ２…第２延在部、Ｅ３…第３延在部、Ｅ３ａ…幅広部、Ｅ４…第４延在部、Ｅ５…第５延在部、Ｅ６…第６延在部、Ｅ７…第７延在部、Ｅ８…第８延在部、Ｅ９…第９延在部、ＧＮＤ…グランド面、Ｐ１…第１受動素子、Ｐ２…第２受動素子、Ｐ３…第３受動素子、Ｐ４…第４受動素子、ＦＰ…給電点

Claims (7)

1. 絶縁性の基板本体と、
   該基板本体の表面にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランド面、第１エレメント、第２エレメントおよび第３エレメントと、前記第１エレメントの一部と前記第２エレメントの一部とを接続するショート部とを備え、
   前記第１エレメントが、基端に給電点が設けられていると共に中間部に第１受動素子が接続可能な第１接続部を有して延在し、
   前記第２エレメントが、前記グランド面に基端が接続されていると共に先端部に誘電体アンテナの第１アンテナ素子が設けられ第２受動素子が接続可能な第２接続部と該第２接続部よりも前記グランド面側に接続された第４受動素子とを有して延在し、
   前記第３エレメントが、前記第１エレメントの前記第１接続部よりも基端側に基端が接続され第３受動素子が接続可能な第３接続部を有して延在し、
   前記ショート部が、前記第１エレメントの前記第１接続部よりも基端側と前記第２エレメントの前記第２接続部から前記第４受動素子までの間とに接続しており、
   前記第１エレメントが、前記第２エレメントとの間の浮遊容量と、前記第３エレメントとの間の浮遊容量と、前記グランド面との間の浮遊容量とを発生可能に、前記第２エレメント、前記第３エレメントおよび前記グランド面に対して間隔を空けて延在していることを特徴とするアンテナ装置用基板。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置用基板において、
   前記第１エレメントが、前記グランド面側に設けられた給電点から前記グランド面から離間する方向に延びる第１延在部と、該第１延在部の先端から前記グランド面に沿った方向へ延びる前記ショート部までの第２延在部と、該第２延在部の先端から前記グランド面に沿った方向へ延びる第３延在部と、該第３延在部の先端から前記グランド面に向かって延びる第４延在部と、該第４延在部の先端から前記グランド面に沿って前記第１延在部に向かって延びる第５延在部とを有し、
   前記第２エレメントの先端側が、前記第３延在部と前記第５延在部との間にこれらに沿って配され、前記ショート部から基端側に延びる第６延在部と、前記ショート部から先端側に延びる第７延在部とを有し、
   前記第３エレメントが、前記第１延在部から該第１延在部と同方向に延びる第８延在部と、該第８延在部から前記第２延在部に沿って延びる第９延在部とを有していることを特徴とするアンテナ装置用基板。
3. 請求項１または２に記載のアンテナ装置用基板において、
   前記ショート部の接続位置が、互いに並んだ前記第２延在部と前記第２エレメントの先端側との延在方向で変更可能になっていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置用基板において、
   前記第１エレメントが、前記第３延在部に前記第３エレメントの先端部に対向して浮遊容量を発生可能に形成された幅広部を有していることを特徴とするアンテナ装置用基板。
5. 請求項１から４に記載のアンテナ装置用基板において、
   前記第３エレメントの先端部に、誘電体アンテナの第２アンテナ素子が設けられていることを特徴とするアンテナ装置用基板。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置用基板を備え、
   前記第１受動素子、前記第２受動素子および前記第３受動素子が、それぞれ対応する前記第１接続部、前記第２接続部および前記第３接続部に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
7. 請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置用基板を備え、
   前記第２受動素子が、前記第２接続部に接続され、
   前記第１受動素子および前記第３受動素子のいずれか一方が、それぞれ対応する前記第１接続部または前記第３接続部に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。