JP6098811B2 - 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の発明に係るアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、前記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エレメント及び第３エレメントとを備え、前記第１エレメントが、基端側に給電点が設けられていると共に前記グランド面から離間する方向に向けて延在する第１延在部と、前記第１延在部の先端から前記第１延在部に直交する方向に延在する第２延在部と、前記第２延在部の先端から前記第２延在部に直交する方向であって前記グランド面側以外の方向に向けて延在する第３延在部と、前記第３延在部の先端から前記第３延在部に直交する方向に延在する第４延在部と、前記第４延在部の途中に基端が接続され先端がグランド又は前記グランド面に接続される第１グランド接続部とを有し、前記第２エレメントが、前記第４延在部の前記第１グランド接続部の接続部より基端側に先端が接続され前記第３延在部とは逆方向に延在する第５延在部と、前記第５延在部の先端から前記第４延在部に沿って延在する第６延在部とを有し、前記第３エレメントが、前記第４延在部の前記第１グランド接続部の接続部より先端側の途中に基端が接続され前記第３延在部に沿って前記第３延在部の基端側へ向けて延在する第７延在部と、前記第７延在部の先端から前記第４延在部に沿って前記第４延在部の先端側に向けて延在する第８延在部と、前記第８延在部の先端から前記第４延在部に向けて延在する第９延在部とを有していることを特徴とする。

このアンテナ装置では、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上記の第１エレメント、第２エレメント及び第３エレメントを備えているので、各エレメント間やグランド又はグランド面との間の各浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。
特に、第３エレメントが、上記の第７延在部と第８延在部と第９延在部とを有しているので、第２エレメントと第３エレメントとの間に浮遊容量を発生させて容量調整を行うことができる。すなわち、第３エレメントが、容量調整部としても機能する。なお、第３エレメントの開放端（第９延在部の先端部）が第４延在部に向いていることで、第１エレメント及び第２エレメントの開放端と同じ向きにならず、互いに影響し難いため、各エレメントで高いインピーダンスを保持可能である。

第２の発明に係るアンテナ装置は、第１の発明において、前記第２延在部に誘電体アンテナのアンテナ素子が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、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アンテナ素子によってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になり、複共振化の調整が容易になると共に小型化とアンテナ特性の向上とを図ることができる。
また、第２延在部に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることで、第２延在部よりも先端側のエレメント全体を短縮することができ、装置を小型化することができると共にエレメントを高インピーダンスにすることができる。
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。

第３の発明に係るアンテナ装置は、第１又は第２の発明において、前記基板本体が、前記グランド面と前記第１延在部と前記第２延在部と前記第３延在部の基端側を有するグランド側基板と、前記第３延在部の先端側と前記第４延在部と前記第２エレメントと前記第３エレメントとを有するエレメント側基板とに分割され、前記第３延在部の基端側と前記第３延在部の先端側とが、導電性部材を介して電気的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、基板本体が、グランド側基板とエレメント側基板とに分割されているので、グランド面を配するスペースがない場合でも、グランド面側のグランド側基板をエレメント側基板と分離して別途設置することで、装置の設置自由度が大幅に向上し、少ないスペースにも対応することができる。

第４の発明に係るアンテナ装置は、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成された第４エレメントを備え、前記第４エレメントが、前記第５延在部の先端から前記第６延在部と逆方向に延在し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４エレメントが、第５延在部の先端から第６延在部と逆方向に延在しているので、第１エレメントから第３エレメントで主に得られる共振周波数とは別に第４エレメントを主として得られる共振周波数が得られ、少なくとも４つの複共振化が可能になる。

第５の発明に係るアンテナ装置は、第１から第４の発明のいずれかにおいて、前記第６延在部の途中にグランド又は前記グランド面に接続される第２グランド接続部が設けられていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第６延在部の途中にグランド又はグランド面に接続される第２グランド接続部が設けられているので、高周波電流を、第２グランド接続部を介してグランドへ効率的に流すことが可能になる。すなわち、給電点からみて第１グランド接続部と第２グランド接続部とで位相差が発生することで、第１グランド接続部の影響が低減されると共に第２グランド接続部を介してグランドに高周波電流の一部を流すことで第６延在部の先端側に流す高周波電流を調整することができる。
また、第１グランド接続部と第２グランド接続部との間、すなわち第２グランド接続部から第６延在部の基端までと、第５延在部と、第４延在部の基端から第１グランド接続部までとの間で、別の共振周波数を得ることができる。したがって、主に第１エレメントから第３エレメントで得られる３つの共振周波数に加え、主に第１グランド接続部から第２グランド接続部までで共振周波数が得られ、少なくとも４つの複共振化が可能になる。

第６の発明に係るアンテナ装置は、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成された第５エレメントを備え、前記第５エレメントが、前記第２延在部の途中に基端が接続され前記第３延在部に沿って前記グランド面から離間する方向に延在する第１０延在部と、前記第１０延在部の先端から前記第２延在部に沿って前記第２延在部の基端側に向けて延在する第１１延在部とを有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第５エレメントが、上記の第１０延在部と第１１延在部とを有しているので、主に第１エレメントから第３エレメントで得られる３つの共振周波数とは別の共振周波数を第５エレメントで得ることができる。

第７の発明に係るアンテナ装置は、第１から第６の発明において、前記第２延在部に第１受動素子が接続され、前記第１グランド接続部に第２受動素子が接続されていることを特徴とする。
第７の発明に係るアンテナ装置は、第６の発明において、前記第１１延在部に第３受動素子が接続されていることを特徴とする。
すなわち、これらのアンテナ装置では、第２延在部、第１グランド接続部又は第１１延在部に受動素子が接続されているので、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、設計条件に応じた複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、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。

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によれば、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上記の第１エレメント、第２エレメント及び第３エレメントを備えているので、各エレメント間やグランド又はグランド面との間の各浮遊容量とを効果的に利用することで、少なくとも３つ以上の共振周波数による複共振化させることができる。
特に、第３エレメントが、上記の第７延在部と第８延在部と第９延在部とを有しているので、第２エレメントと第３エレメントの間に浮遊容量を発生させて容量調整を行うことができる。
また、エレメントに接続するアンテナ素子や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、設計条件に応じた複共振化が可能になると共に、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の第１実施形態において、各エレメントの位置関係を示す平面図である。 第１実施形態において、各共振周波数に寄与する主な領域を示す配線図である。 第１実施形態において、アンテナ装置で生じる浮遊容量を示す配線図である。 第１実施形態において、アンテナ素子を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、正面図（ｃ）、底面図（ｄ）及び背面図（ｅ）である。 第１実施形態において、６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。 本発明に係るアンテナ装置の第２実施形態において、各エレメントの位置関係を示す分解平面図である。

以下、本発明に係るアンテナ装置の第１実施形態を、図１から図５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１は、図１及び図２に示すように、絶縁性の基板本体２と、基板本体２の表面にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランド面Ｇ０、第１エレメント３、第２エレメント４、第３エレメント５、第４エレメント６及び第５エレメント７とを備えている。

上記第１エレメント３は、基端側に給電点ＦＰが設けられていると共にグランド面Ｇ０から離間する方向に向けて延在する第１延在部Ｅ１と、第１延在部Ｅ１の先端から第１延在部Ｅ１に直交する方向に延在する第２延在部Ｅ２と、第２延在部Ｅ２の先端から第２延在部Ｅ２に直交する方向であってグランド面Ｇ０側以外の方向に向けて延在する第３延在部Ｅ３と、第３延在部Ｅ３の先端から第３延在部Ｅ３に直交する方向に延在する第４延在部Ｅ４と、第４延在部Ｅ４の途中に基端が接続され先端がグランドＧＮＤ又はグランド面Ｇ０に接続される第１グランド接続部Ｇ１とを有している。

上記第２エレメント４は、第４延在部Ｅ４の第１グランド接続部Ｇ１の接続部より基端側に先端が接続され第３延在部Ｅ３とは逆方向に延在する第５延在部Ｅ５と、第５延在部Ｅ５の先端から第４延在部Ｅ４に沿って延在する第６延在部Ｅ６とを有している。
上記第３エレメント５は、第４延在部Ｅ４の第１グランド接続部Ｇ１の接続部より先端側の途中に基端が接続され第３延在部Ｅ３に沿って第３延在部Ｅ３の基端側へ向けて延在する第７延在部Ｅ７と、第７延在部Ｅ７の先端から第４延在部Ｅ４に沿って第４延在部Ｅ４の先端側に向けて延在する第８延在部Ｅ８と、第８延在部Ｅ８の先端から第４延在部Ｅ４に向けて延在する第９延在部Ｅ９とを有している。
上記第４エレメント６は、第５延在部Ｅ５の先端から第６延在部Ｅ６と逆方向に延在している。

上記第６延在部Ｅ６の途中には、グランドＧＮＤ又はグランド面Ｇ０に接続される第２グランド接続部Ｇ２が設けられている。すなわち、第１グランド接続部Ｇ１及び第２グランド接続部Ｇ２は、基板本体２に設けられたスルーホール（図示略）を介して裏面側に導通され、裏面側で高周波回路のグランドＧＮＤにそれぞれ接続されている。なお、グランド面Ｇ０も高周波回路のグランドＧＮＤに接続されている。

上記第５エレメント７は、第２延在部Ｅ２の途中に基端が接続され第３延在部Ｅ３に沿ってグランド面Ｇ０から離間する方向に延在する第１０延在部Ｅ１０と、第１０延在部Ｅ１０の先端から第２延在部Ｅ２に沿って第２延在部Ｅ２の基端側に向けて延在する第１１延在部Ｅ１１とを有している。
上記第２延在部Ｅ２には、誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが接続されている。すなわち、第１延在部Ｅ１の先端部と第２延在部Ｅ２における第１０延在部Ｅ１０の接続部との間にアンテナ素子ＡＴが接続されている。

上記第２延在部Ｅ２の先端部には、第１受動素子Ｐ１が接続され、第１グランド接続部Ｇ１の途中には、第２受動素子Ｐ２が接続されている。
また、第１１延在部Ｅ１１には、第３受動素子Ｐ３が接続されている。すなわち、第１１延在部Ｅ１１の基端部と第１０延在部Ｅ１０の先端部との間に第３受動素子Ｐ３が接続されている。

このように、グランド面Ｇ０に対向する基板本体２の一辺２ａとグランド面Ｇ０との間には、上記各エレメントが形成され、アンテナ占有領域となっている。
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、ガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板を採用している。

なお、上記給電点ＦＰは、それぞれ高周波回路（図示略）の給電点に接続される。この給電点ＦＰには、例えば高周波回路に接続された同軸ケーブル（図示略）の芯線が接続され、該同軸ケーブルのグランド線は、近傍のグランド面Ｇ０に接続される。また、グランド面Ｇ０の領域には、高周波回路が実装される。
上記各受動素子は、例えばインダクタ、コンデンサ、抵抗又はジャンパー線が採用される。

上記アンテナ素子ＡＴ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４に示すように、セラミックス等の誘電体１２１の表面にＡｇ等の導体パターン１２２が形成されたチップアンテナである。この導体パターン１２２の両端部が、実装用に第２延在部Ｅ２の分断された部分の対向端に接続されることで、アンテナ素子ＡＴが第２延在部Ｅ２の一部とされる。
このアンテナ素子ＡＴは、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン等が異なる素子を選択しても構わない。また、所望の周波数によっては、アンテナ素子ＡＴに使用している誘電体１２１を、磁性体、若しくは誘電体と磁性体とを混合した複合材料としても構わない。

上記第１エレメント３から第５エレメント７は、互いの間の浮遊容量と、グランドＧＮＤ又はグランド面Ｇ０との間の浮遊容量とを発生可能に、互いに間隔を空けて延在している。
すなわち、図３に示すように、第６延在部Ｅ６の第２グランド接続部Ｇ２より基端側と第４延在部Ｅ４との間の浮遊容量Ｃａと、第６延在部Ｅ６の第２グランド接続部Ｇ２より先端側と第４延在部Ｅ４との間の浮遊容量Ｃｂと、第６延在部Ｅ６とグランド面Ｇ０との間の浮遊容量Ｃｃと、第４延在部Ｅ４とグランド面Ｇ０との間の浮遊容量Ｃｄと、第３エレメント５（第８延在部Ｅ８及び第９延在部Ｅ９）と第４延在部Ｅ４との間の浮遊容量Ｃｅと、第３エレメント５（第８延在部Ｅ８及び第９延在部Ｅ９）とグランド面Ｇ０との間の浮遊容量Ｃｆと、第４延在部Ｅ４と第５エレメント７（第１０延在部Ｅ１０及び第１１延在部Ｅ１１）との間の浮遊容量Ｃｇと、アンテナ素子ＡＴとグランド面Ｇ０との間の浮遊容量Ｃｈと、第２延在部Ｅ２とグランド面Ｇ０との間の浮遊容量Ｃｉと、第３延在部Ｅ３とグランド面Ｇ０との間の浮遊容量Ｃｊと、第４エレメント６と第４延在部Ｅ４との間の浮遊容量Ｃｋと、第４エレメント６とグランド面Ｇ０との間の浮遊容量Ｃｌと、第１１延在部Ｅ１１とグランド面Ｇ０との間の浮遊容量Ｃｍと、第１１延在部Ｅ１１と第１延在部Ｅ１との間の浮遊容量Ｃｎとが発生可能である。

次に、本実施形態のアンテナ装置１における各共振周波数について、図を参照して説明する。

本実施形態のアンテナ装置１では、図５に示すように、周波数の低い方から、第１の共振周波数ｆ１、第２の共振周波数ｆ２、第３の共振周波数ｆ３、第４の共振周波数ｆ４、第５の共振周波数ｆ５及び第６の共振周波数ｆ６の順に６つの周波数帯に複共振化される。
上記第１の共振周波数ｆ１は、第２エレメント４とアンテナ素子ＡＴ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、第４エレメント６とアンテナ素子ＡＴ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３の共振周波数ｆ３は、第１エレメント３とアンテナ素子ＡＴ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４の共振周波数ｆ４は、第１グランド接続部Ｇ１から第２グランド接続部Ｇ２までとアンテナ素子ＡＴ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５の共振周波数ｆ５は、第３エレメント５とアンテナ素子ＡＴと第１受動素子Ｐ１と浮遊容量とで決定される。さらに、上記第６の共振周波数ｆ６は、第５エレメント７とアンテナ素子ＡＴと浮遊容量とで決定される。

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、第２エレメント４とアンテナ素子ＡＴと第１受動素子Ｐ１と浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊ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のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｂ，Ｃｃ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊの各浮遊容量の設定で行うことができる。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第２受動素子Ｐ２の選択によりグランド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、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第１の共振周波数ｆ１は、主に図２中の二点鎖線Ａ１の部分で調整される。

「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４エレメント６とアンテナ素子ＡＴと第１受動素子Ｐ１と浮遊容量Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊ，Ｃｋ，Ｃｌ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のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊ，Ｃｋ，Ｃｌの各浮遊容量の設定で行うことができる。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第２受動素子Ｐ２の選択によりグランド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、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第２の共振周波数ｆ２は、主に図２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１エレメント３とアンテナ素子ＡＴと第１受動素子Ｐ１と浮遊容量Ｃｂ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊ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のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｂ，Ｃｄ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊの各浮遊容量の設定で行うことができる。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第２受動素子Ｐ２の選択によりグランド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、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第３の共振周波数ｆ３は、主に図２中の一点鎖線Ａ３の部分で調整される。

「第４の共振周波数ｆ４について」
上記第４の共振周波数ｆ４の周波数は、第１グランド接続部Ｇ１から第２グランド接続部Ｇ２までとアンテナ素子ＡＴと第１受動素子Ｐ１と浮遊容量Ｃａ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊにより設定および調整することができる。
また、第４の共振周波数ｆ４のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊの各浮遊容量の設定で行うことができる。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第２受動素子Ｐ２の選択によりグランド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、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第４の共振周波数ｆ４は、主に図２中の破線Ａ４の部分で調整される。

「第５の共振周波数ｆ５について」
上記第５の共振周波数ｆ５の周波数は、第３エレメント５とアンテナ素子ＡＴと第１受動素子Ｐ１と浮遊容量Ｃｂ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊにより設定および調整することができる。
また、第５の共振周波数ｆ５のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｂ，Ｃｅ，Ｃｆ，Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｊの各浮遊容量の設定で行うことができる。
なお、最終的なインピーダンス調整は、第２受動素子Ｐ２の選択によりグランド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、フレキシブルに行うことが可能である。
このように第５の共振周波数ｆ５は、主に図２中の二点鎖線Ａ５の部分で調整される。

「第６の共振周波数ｆ６について」
上記第６の共振周波数ｆ６の周波数は、第５エレメント７とアンテナ素子ＡＴと浮遊容量Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｍ，Ｃｎにより設定および調整することができる。
また、第６の共振周波数ｆ６のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｇ，Ｃｈ，Ｃｉ，Ｃｍ，Ｃｎ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。
このように第６の共振周波数ｆ６は、主に図２中の一点鎖線Ａ６の部分で調整される。

このように本実施形態のアンテナ装置１では、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上記の第１エレメント３から第３エレメント５を備えているので、各エレメント間やグランドＧＮＤ又はグランド面Ｇ０との間の各浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。
特に、第３エレメント５が、上記の第７延在部Ｅ７と第８延在部Ｅ８と第９延在部Ｅ９とを有しているので、第２エレメント４と第３エレメント５との間に浮遊容量を発生させて容量調整を行うことができる。すなわち、第３エレメント５が、容量調整部としても機能する。なお、第３エレメント５の開放端（第９延在部Ｅ９の先端部）が第４延在部Ｅ４に向いていることで、第１エレメント３及び第２エレメント４の開放端と同じ向きにならず、互いに影響し難いため、各エレメントで高いインピーダンスを保持可能である。

また、第４エレメント６が、第５延在部Ｅ５の先端から第６延在部Ｅ６と逆方向に延在しているので、第１エレメント３から第３エレメント５で得られる共振周波数とは別に第４エレメント６を主として得られる共振周波数が得られる。
さらに、第５エレメント７が、上記の第１０延在部Ｅ１０と第１１延在部Ｅ１１とを有しているので、主に第１エレメント３から第３エレメント５で得られる共振周波数とは別の共振周波数を第５エレメント７で得ることができる。すなわち、第１エレメント３から第５エレメント７によって少なくとも５つの共振周波数が得られる。

また、第６延在部Ｅ６の途中にグランドＧＮＤ又はグランド面Ｇ０に接続される第２グランド接続部Ｇ２が設けられているので、高周波電流を、第２グランド接続部Ｇ２を介してグランドＧＮＤへ効率的に流すことが可能になる。すなわち、給電点ＦＰからみて第１グランド接続部Ｇ１と第２グランド接続部Ｇ２とで位相差が発生することで、第１グランド接続部Ｇ１の影響が低減されると共に第２グランド接続部Ｇ２を介してグランドＧＮＤに高周波電流の一部を流すことで第６延在部Ｅ６の先端側に流す高周波電流を調整することができる。

また、第１グランド接続部Ｇ１と第２グランド接続部Ｇ２との間、すなわち第２グランド接続部Ｇ２から第６延在部Ｅ６の基端までと、第５延在部Ｅ５と、第４延在部Ｅ４の基端から第１グランド接続部Ｇ１までとの間で、別の共振周波数を得ることができる。したがって、主に第１エレメント３から第５エレメント７で得られる５つの共振周波数に加え、主に第１グランド接続部Ｇ１から第２グランド接続部Ｇ２までで共振周波数が得られ、６つの複共振化が可能になる。

また、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アンテナ素子ＡＴによってエレメント長の短縮化及び高インピーダンス化と、浮遊容量の増大とが可能になり、複共振化の調整が容易になると共に小型化とアンテナ特性の向上とを図ることができる。
また、第２延在部Ｅ２に誘電体アンテナのアンテナ素子ＡＴが接続されていることで、第２延在部Ｅ２よりも先端側のエレメント全体を短縮することができ、装置を小型化することができると共にエレメントを高インピーダンスにすることができる。
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、誘電体アンテナであるアンテナ素子ＡＴ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、第２延在部Ｅ２、第１グランド接続部Ｇ１及び第１１延在部Ｅ１１に受動素子Ｐ１〜Ｐ３が接続されているので、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、設計条件に応じた複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、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。

次に、本発明に係るアンテナ装置の第２実施形態について、図６を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、１枚の基板本体２上にグランド面Ｇ０、第１エレメント３、第２エレメント４及び第３エレメント５等の各エレメントが設けられているのに対し、第２実施形態のアンテナ装置２１は、図６に示すように、基板本体が、グランド面Ｇ０と第１延在部Ｅ１と第２延在部Ｅ２と第３延在部Ｅ３の基端側とを有するグランド側基板２Ａと、第３延在部Ｅ３の先端側以降の第１エレメント３と第２エレメント４と第３エレメント５と第４エレメント６とを有するエレメント側基板２Ｂとに分割されている点である。なお、グランド側基板２Ａには、第３延在部Ｅ３の基端部（第２延在部Ｅ２の先端部に相当）のみが形成されている。

また、第２実施形態では、第３延在部Ｅ３の基端側と第３延在部Ｅ３の先端側とが、導電性部材２２を介して電気的に接続されている。すなわち、エレメント側基板２Ｂの第３延在部Ｅ３の先端側に設けられた第１グランド側接続点Ｓ１ａと、グランド側基板２Ａの第３延在部Ｅ３の基端側（第２延在部Ｅ２の先端部に相当）に設けられた第１エレメント側接続点Ｓ１ｂとが、板バネやＦＰＣ等の導電性部材２２で接続されている。このように導電性部材２２が、第３延在部Ｅ３の一部として機能する。

また、第２グランド接続部Ｇ２に設けられた第２エレメント側接続点Ｓ２ａと、グランド面Ｇ０に設けられた第２グランド側接続点Ｓ２ｂとが、同様に導電性部材２２を介して電気的に接続されている。さらに、第１グランド接続部Ｇ１に設けられた第３エレメント側接続点Ｓ３ａと、第２延在部Ｅ２とグランド面Ｇ０との間の接続用パターンＥ２１に設けられた第３グランド側接続点Ｓ３ｂとが、同様に導電性部材２２を介して電気的に接続されている。なお、接続用パターンＥ２１は、第３グランド側接続点Ｓ３ｂを設けるために銅箔等の金属箔でグランド側基板２Ｂにパターン形成したものである。

上記接続用パターンＥ２１とグランド面Ｇ０とは、第２受動素子Ｐ２で接続されている。このように、第２グランド接続部Ｇ２は、第３エレメント側接続点Ｓ３ａと第３グランド側接続点Ｓ３ｂと接続用パターンＥ２１と第２受動素子Ｐ２とを介してグランド面Ｇ０に接続されている。
また、第１グランド接続部Ｇ１は、第２エレメント側接続点Ｓ２ａと第２グランド側接続点Ｓ２ｂとを介してグランド面Ｇ０に接続されている。

上記グランド側基板２Ａは、導電性部材２２で接続された状態で、グランド側基板２Ａ上に対向するように設置可能である。すなわち、導電性部材２２を介してアンテナ装置２１を折り返した状態とすることが可能である。これによって、同一平面上にそれぞれ設置した場合よりも平面上の占有面積を小さくすることができる。

上記グランド側基板２Ａは例えばプリント基板で形成され、エレメント側基板２Ｂは例えばＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）で形成されている。
このように第２実施形態のアンテナ装置２１では、基板本体が、グランド側基板２Ａとエレメント側基板２Ｂとに分割されているので、グランド面Ｇ０を配するスペースがない場合でも、グランド面Ｇ０側のグランド側基板２Ａをエレメント側基板２Ｂと分離して別途設置することで、装置の設置自由度が大幅に向上し、少ないスペースにも対応することができる。

次に、上記第１実施形態のアンテナ装置を実際に作製した実施例について、ＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を測定した結果を、図５を参照して説明する。

なお、これらの測定においては、各受動素子は以下のものを用いた。
第１受動素子Ｐ１：Ｌ＝１．５ｎＨのインダクタ
第２受動素子Ｐ２：Ｌ＝２．７ｎＨのインダクタ
第３受動素子Ｐ３：Ｃ＝０．５ｐＦのコンデンサ

この測定結果からわかるように、以下の表１に示すように、第１〜第６の共振周波数ｆ１〜ｆ６のいずれも良好な特性が得られている。
なお、表１において、第１の共振周波数ｆ１の周波数帯は１５７５ＭＨｚ、第２の共振周波数ｆ２の周波数帯は２５００ＭＨｚ、第３の共振周波数ｆ３の周波数帯は２８００ＭＨｚ、第４の共振周波数ｆ４の周波数帯は３８００ＭＨｚ、第５の共振周波数ｆ５の周波数帯は５２００ＭＨｚ、第６の共振周波数ｆ６の周波数帯は５７００ＭＨｚである。

なお、本発明は上記各実施形態及び実施例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、上述したように、第２延在部にアンテナ素子を設けていることが好ましいが、が、第４延在部、第６延在部、第１１延在部や第３エレメントにアンテナ素子を設けてエレメントの短縮化を行い、装置全体の小型化を図っても構わない。

また、上述したようにアンテナ素子を接続してエレメントの一部とすることが好ましいが、アンテナ素子を接続せずに、銅箔等の金属箔のみで延在した第２延在部でも構わない。この際、高インピーダンス化するために、第２延在部の少なくとも一部を他の部分よりも幅狭の細いパターンにしたり、ジグザグに折り返しながら全体として一定方向に延在するミアンダパターンとしたりすることが好ましい。
さらに、基板サイズに余裕がある場合には、上記エレメントの一部を、線状若しくは板状の金属を折り返した形状のパターンに置き換えても構わない。また、同一の基板本体の表裏面に対してスルーホールを用いて、螺旋状などの形状に旋回させたパターンにしても構わない。

１…アンテナ装置、２…基板本体、２Ａ…グランド側基板、２Ｂ…エレメント側基板、３…第１エレメント、４…第２エレメント、５…第３エレメント、６…第４エレメント、７…第５エレメント、２２…導電性部材、ＡＴ…アンテナ素子、Ｅ１…第１延在部、Ｅ２…第２延在部、Ｅ３…第３延在部、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、Ｅ１０…第１０延在部、Ｅ１１…第１１延在部、Ｇ０…グランド面、Ｇ１…第１グランド接続部、Ｇ２…第２グランド接続部、ＧＮＤ…グランド、Ｐ１…第１受動素子、Ｐ２…第２受動素子、Ｐ３…第３受動素子、ＦＰ…給電点

Claims (8)

1. 絶縁性の基板本体と、前記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エレメント及び第３エレメントとを備え、
   前記第１エレメントが、基端側に給電点が設けられていると共に前記グランド面から離間する方向に向けて延在する第１延在部と、前記第１延在部の先端から前記第１延在部に直交する方向に延在する第２延在部と、前記第２延在部の先端から前記第２延在部に直交する方向であって前記グランド面側以外の方向に向けて延在する第３延在部と、前記第３延在部の先端から前記第３延在部に直交する方向に延在する第４延在部と、前記第４延在部の途中に基端が接続され先端がグランド又は前記グランド面に接続される第１グランド接続部とを有し、
   前記第２エレメントが、前記第４延在部の前記第１グランド接続部の接続部より基端側に先端が接続され前記第３延在部とは逆方向に延在する第５延在部と、前記第５延在部の先端から前記第４延在部に沿って延在する第６延在部とを有し、
   前記第３エレメントが、前記第４延在部の前記第１グランド接続部の接続部より先端側の途中に基端が接続され前記第３延在部に沿って前記第３延在部の基端側へ向けて延在する第７延在部と、前記第７延在部の先端から前記第４延在部に沿って前記第４延在部の先端側に向けて延在する第８延在部と、前記第８延在部の先端から前記第４延在部に向けて延在する第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。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記第２延在部に誘電体アンテナのアンテナ素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１又は２に記載のアンテナ装置において、
   前記基板本体が、前記グランド面と前記第１延在部と前記第２延在部と前記第３延在部の基端側を有するグランド側基板と、
   前記第３延在部の先端側と前記第４延在部と前記第２エレメントと前記第３エレメントとを有するエレメント側基板とに分割され、
   前記第３延在部の基端側と前記第３延在部の先端側とが、導電性部材を介して電気的に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
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において、
   前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成された第４エレメントを備え、
   前記第４エレメントが、前記第５延在部の先端から前記第６延在部と逆方向に延在していることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第６延在部の途中にグランド又は前記グランド面に接続される第２グランド接続部が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
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において、
   前記基板本体の表面に金属箔でパターン形成された第５エレメントを備え、
   前記第５エレメントが、前記第２延在部の途中に基端が接続され前記第３延在部に沿って前記グランド面から離間する方向に延在する第１０延在部と、前記第１０延在部の先端から前記第２延在部に沿って前記第２延在部の基端側に向けて延在する第１１延在部とを有していることを特徴とするアンテナ装置。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第２延在部に第１受動素子が接続され、
   前記第１グランド接続部に第２受動素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
8. 請求項６に記載のアンテナ装置において、
   前記第１１延在部に第３受動素子が接続されていることを特徴とするアンテナ装置。