JP7054858B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
本開示は、アンテナ装置に関する。
近年、通信の無線化が進んでおり、一つの電子機器に、無線LAN(Local Area Network)、Bluetooth(登録商標)などの複数の規格に基づくアンテナが搭載され始めている。このような複数の周波数帯域における無線通信を行うためのアンテナとして、一つのアンテナで複数の周波数帯域の信号を送受信できるマルチバンドアンテナが提案されている(例えば、特許文献1など)。
特許文献1に記載されたデュアルバンドアンテナは、直線状部と、ヘリカルコイル状部とを備える。このヘリカルコイル状部は、高い周波数帯域の信号に対しては、チョークコイルとして機能し、低い周波数帯域の信号に対しては、小型化されたアンテナの一部として機能する。これにより特許文献1では、小型で、かつ、周波数に応じて実効的な電気長を異ならせることができるデュアルバンドアンテナを実現しようとしている。
本開示は、互いに異なる周波数帯域で共振する二種類のアンテナを有し、各アンテナにおける指向性を調整できるアンテナ装置を提供する。
本開示の一態様に係るアンテナ装置は、グランドに接続される第1グランド部材と、前記第1グランド部材に接続され、第1周波数帯域で共振する1以上の第1アンテナと、間隙を介して前記第1グランド部材と隣り合う位置に配置され、前記第1グランド部材と異なるグランドに接続される第2グランド部材と、前記第2グランド部材に接続され、前記第1周波数帯域と異なる第2周波数帯域で共振する1以上の第2アンテナと、前記第1グランド部材と、前記第2グランド部材とを接続し、前記第1周波数帯域の信号を減衰させる1以上の第1フィルタと、前記1以上の第1フィルタと異なる位置において前記第1グランド部材と、前記第2グランド部材とを接続し、前記1以上の第1フィルタより、前記第1周波数帯域の信号の減衰が小さい1以上の第2フィルタとを備える。
本開示によれば、互いに異なる周波数帯域で共振する二種類のアンテナを有し、各アンテナにおける指向性を調整できるアンテナ装置を提供できる。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
(実施の形態1)
実施の形態1に係るアンテナ装置について説明する。
実施の形態1に係るアンテナ装置について説明する。
[1-1.構成]
まず、実施の形態1に係るアンテナ装置の構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態に係るアンテナ装置1の構成を示す模式的な平面図である。図1には、アンテナ装置1の基板50の平面視における平面図が示されている。
まず、実施の形態1に係るアンテナ装置の構成について、図1を用いて説明する。図1は、本実施の形態に係るアンテナ装置1の構成を示す模式的な平面図である。図1には、アンテナ装置1の基板50の平面視における平面図が示されている。
アンテナ装置1は、複数の周波数帯域の信号を送受信するアンテナである。本実施の形態では、アンテナ装置1は、第1周波数帯域の信号と、第1周波数帯域と異なる第2周波数帯域の信号とを送受信する。第1周波数帯域及び第2周波数帯域は特に限定されないが、本実施の形態では、第1周波数帯域は、第2周波数帯域より低い周波数帯域である。具体的には、第1周波数帯域及び第2周波数帯域は、それぞれ、2.4GHz帯及び5GHz帯である。これにより、アンテナ装置1を無線LANの規格に基づく2.4GHz帯及び5GHz帯のデュアルバンドアンテナとして利用できる。図1に示されるように、アンテナ装置1は、第1グランド部材15と、第1アンテナ11と、第2グランド部材25と、第2アンテナ21と、第1フィルタ31と、第2フィルタ32とを備える。本実施の形態では、アンテナ装置1は、さらに基板50を備える。
第1グランド部材15は、グランドに接続される導電性部材である。第1グランド部材15の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第1グランド部材15は、膜状の形状を有し、基板50上の所定の領域に配置される。第1グランド部材15として、例えば、基板50上に配置され、パターニングされた銅膜などを用いることができる。
第2グランド部材25は、間隙60を介して第1グランド部材15と隣り合う位置に配置され、第1グランド部材15とは異なるグランドに接続される導電性部材である。第2グランド部材25の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第2グランド部材25は、基板50上の、第1グランド部材15が配置される領域の隣の領域に配置され、膜状の形状を有する。第2グランド部材25として、例えば、基板50上に配置され、パターニングされた銅膜などを用いることができる。間隙60は、第1グランド部材15と第2グランド部材25とを電気的に絶縁する部分である。本実施の形態では、間隙60は、1mm程度の幅を有する空隙である。間隙60の幅は、1mm程度に限定されない。間隙60の幅は、例えば、第1周波数帯域又は第2周波数帯域に対応する波長の1/500以上、1/50以下程度であってもよい。また、間隙60の幅は、第1周波数帯域又は第2周波数帯域に対応する波長の1/200以上であってもよいし、1/100以下であってもよい。
第1アンテナ11は、第1グランド部材15に接続され、第1周波数帯域で共振するアンテナである。本実施の形態では、第1アンテナ11は、2.4GHz帯で共振する逆F型アンテナである。第1アンテナ11は、導電性部材で形成され、本体部11aと、給電部11bと、短絡部11cとを有する。本実施の形態では、第1アンテナ11は、アルミニウム、銅などからなる板金で形成される。本体部11aは、第1グランド部材15から離隔され、第1グランド部材15が配置される基板50の主面に沿って延在する部分である。本実施の形態では、図1に示されるように、本体部11aは、基板50の平面視において矩形状の形状を有する。矩形状の本体部11aの隣り合う二つの辺の電気長の和は、第1周波数帯域に対応する波長の1/4程度である。給電部11bは、第1周波数帯域の信号が供給される部分である。給電部11bは、本体部11aに接続され、かつ、第1グランド部材15と直接接続されない。なお、給電部11bは、本体部11a及び短絡部11cを介して第1グランド部材15と接続される。給電部11bは、例えば、第1グランド部材15及び基板50を貫通し、基板50の裏面(つまり、第1グランド部材15が配置される主面の裏側の主面)において信号が供給される。短絡部11cは、第1グランド部材15と本体部11aとを短絡する部分である。短絡部11cは、本体部11a及び第1グランド部材15に接続される。
第2アンテナ21は、第2グランド部材25に接続され、第1周波数帯域と異なる第2周波数帯域で共振するアンテナである。本実施の形態では、第2アンテナ21は、5GHz帯で共振する逆F型アンテナである。第2アンテナ21は、導電性部材で形成され、本体部21aと、給電部21bと、短絡部21cとを有する。本実施の形態では、第2アンテナ21は、アルミニウム、銅などからなる板金で形成される。本体部21aは、第2グランド部材25から離隔され、第2グランド部材25が配置される基板50の主面に沿って延在する部分である。本実施の形態では、図1に示されるように、本体部21aは、基板50の平面視において矩形状の形状を有する。矩形状の本体部21aの隣り合う二つの辺の電気長の和は、第2周波数帯域に対応する波長の1/4程度である。給電部21bは、第2周波数帯域の信号が供給される部分である。給電部21bは、本体部21aに接続され、かつ、第2グランド部材25と直接接続されない。なお、給電部21bは、本体部21a及び短絡部21cを介して第2グランド部材25と接続される。給電部21bは、例えば、第2グランド部材25及び基板50を貫通し、基板50の裏面(つまり、第2グランド部材25が配置される主面の裏側の主面)において信号が供給される。短絡部21cは、第2グランド部材25と本体部21aとを短絡する部分である。短絡部21cは、本体部21a及び第2グランド部材25に接続される。
基板50は、アンテナ装置1の基台となる電気的に絶縁性の板状部材である。基板50の一方の主面に、第1アンテナ11、第1グランド部材15、第2アンテナ21、第2グランド部材25、第1フィルタ31、及び第2フィルタ32が配置される。本実施の形態では、基板50は、矩形板状の誘電体である。基板50は、例えば、ガラスエポキシ基板である。
第1フィルタ31は、第1グランド部材15と、第2グランド部材25とを接続し、第1周波数帯域の信号を減衰させる周波数フィルタである。本実施の形態では、第1フィルタ31は、第1周波数帯域の信号を第2周波数帯域の信号より大きく減衰させる。第1フィルタ31は、第1アンテナ11からの距離が第1周波数帯域に対応する波長の1/2以下であり、かつ、第2アンテナ21からの距離が第2周波数帯域に対応する波長の1/2以下である位置に配置される。
第1周波数帯域の信号を減衰させる第1フィルタ31として、例えば、コンデンサを有するハイパスフィルタを用いることができる。第1フィルタ31は、間隙60を跨いで第1グランド部材15及び第2グランド部材25に接続される。第1フィルタ31の一例を図2Aを用いて説明する。図2Aは、本実施の形態に係る第1フィルタ31の構成例を示す回路図である。図2Aに示されるように、第1フィルタ31は、二つの直列に接続されたコンデンサC1及びC2と、二つのコンデンサC1及びC2の間において線路間に接続されたインダクタLとを有する。例えば、コンデンサC1及びC2の容量は、0.3pFであり、インダクタLのインダクタンスは、5.3nHである。また、コンデンサC1及びC2の容量は、0.36pFであり、インダクタLのインダクタンスは、3nHであってもよい。このような回路構成を有する第1フィルタ31によって、第1周波数帯域の信号を減衰させ、かつ、第2周波数帯域の信号を通過させる周波数フィルタを実現できる。また、第1フィルタ31として、図2Aに示される回路が複数個直列に接続された回路を用いてもよい。なお、第1フィルタ31の構成は、これに限定されない。以下、第1フィルタ31の一般的な回路構成について図2Bを用いて説明する。図2Bは、本実施の形態に係る第1フィルタ31の一般的な構成を示す回路図である。図2Bに示されるように、第1フィルタ31は、直列に接続された二つのコンデンサC1及びC2、並びに、二つのインダクタL1及びL2と、平列に接続されたコンデンサC3及びインダクタL3とを有する。これらの各コンデンサの容量及び各インダクタのインダクタンスを調整することによって、所望の周波数特性を有する第1フィルタ31を実現できる。また、第1フィルタ31として、図2Bに示される回路が複数個直列に接続された回路を用いてもよい。また、第1フィルタ31は、図2A及び図2Bで示されるような回路構成を有する、いわゆるメタマテリアルであってもよい。
第2フィルタ32は、第1フィルタ31と異なる位置において第1グランド部材15と、第2グランド部材25とを接続し、第1フィルタ31より、第1周波数帯域の信号の減衰が小さい周波数フィルタである。本実施の形態では、第2フィルタ32は、第1周波数帯域の信号を通過させる。例えば、第2フィルタにおいては、第1フィルタ31より第1周波数帯域の信号の減衰が、3dB以上小さくてもよい。また、第2フィルタ32において、第2周波数帯域の信号を減衰させてもよい。本実施の形態では、第2フィルタ32は、第2周波数帯域の信号を第1周波数帯域の信号より大きく減衰させる。第2フィルタ32は、第1アンテナ11からの距離が第1周波数帯域に対応する波長の1/2以下であり、かつ、第2アンテナ21からの距離が第2周波数帯域に対応する波長の1/2以下である位置に配置される。
第2周波数帯域の信号を減衰させる第2フィルタ32として、例えば、インダクタを有するローパスフィルタを用いることができる。第2フィルタ32は、間隙60を跨いで第1グランド部材15及び第2グランド部材25に接続される。第2フィルタ32も、一般的には、第1フィルタ31と同様に図2Bに示される回路で表される。本実施の形態に係る第2フィルタ32における回路構成は、必要とされる周波数特性に応じて適宜決定される。また、第2フィルタ32として、図2Bに示される回路が複数個直列に接続された回路を用いてもよい。また、第2フィルタ32は、図2Bで示されるような回路構成を有する、いわゆるメタマテリアルであってもよい。
[1-2.作用及び効果]
次に、本実施の形態に係るアンテナ装置1の作用及び効果について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置1に係る第1アンテナ11及び第2アンテナ21の各々の指向性は、第1アンテナ11及び第2アンテナ21の形状だけでなく、接続されるグランドの形状及び寸法にも依存する。例えば、第1アンテナ11の指向性は、接続される第1グランド部材15の形状及び寸法に依存する。そこで、第1アンテナ11の指向性を調整するために、第1グランド部材15の形状及び寸法を調整することが考えられるが、第1グランド部材15の形状及び寸法の自由度は、例えば、第2グランド部材25などの周囲の部材によって制限され得る。このように、第1アンテナ11の指向性を調整するために、第1グランド部材15の形状及び寸法を自由に調整できない場合がある。
次に、本実施の形態に係るアンテナ装置1の作用及び効果について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置1に係る第1アンテナ11及び第2アンテナ21の各々の指向性は、第1アンテナ11及び第2アンテナ21の形状だけでなく、接続されるグランドの形状及び寸法にも依存する。例えば、第1アンテナ11の指向性は、接続される第1グランド部材15の形状及び寸法に依存する。そこで、第1アンテナ11の指向性を調整するために、第1グランド部材15の形状及び寸法を調整することが考えられるが、第1グランド部材15の形状及び寸法の自由度は、例えば、第2グランド部材25などの周囲の部材によって制限され得る。このように、第1アンテナ11の指向性を調整するために、第1グランド部材15の形状及び寸法を自由に調整できない場合がある。
しかしながら、本実施の形態に係るアンテナ装置1は、第1アンテナ11で共振する第1周波数帯域の信号を通過させる第2フィルタ32を備えるため、第1周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する領域を第1グランド部材15の領域の外にまで拡大できる。つまり、第2フィルタ32によって、第1周波数帯域の信号の少なくとも一部が第2グランド部材25に伝搬し得るため、第1周波数帯域の信号に対して、第2グランド部材25のうち第2フィルタ32の近傍の領域がグランドとして機能する。
また、第1周波数帯域の信号の一部が第1フィルタ31を通過する場合には、第1フィルタ31を介して、第1アンテナ11で共振する第1周波数帯域の信号の少なくとも一部が第2グランド部材25に伝搬し得る。このため、第1周波数帯域の信号に対して、第2グランド部材25のうち第1フィルタ31の近傍の領域もグランドとして機能する。ここで、第2グランド部材25のうち、第1周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する領域の大きさは、第1フィルタ31における第1周波数帯域の信号の減衰の程度によって異なる。このため、第2グランド部材25のうち、第1周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する領域の大きさは、第1フィルタ31の近傍より、第2フィルタ32の近傍の方が大きい。このように、第1フィルタ31及び第2フィルタ32における第1周波数帯域の信号に対する減衰の程度に応じて、第1周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する領域の大きさが変化する。
以上のように、第1フィルタ31及び第2フィルタ32の配置、及び、周波数特性に応じて第1アンテナ11で共振する第1周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する第2グランド部材25の領域が変化する。したがって、第1フィルタ31及び第2フィルタ32の配置及び周波数特性を調整することによって、第1周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する領域の形状及び寸法を調整できる。これにより、第1アンテナ11の指向性を調整することが可能となる。
また、本実施の形態では、第1フィルタ31及び第2フィルタ32の各々は、第1アンテナ11からの距離が第1周波数帯域に対応する波長の1/2以下であるため、上述した効果がより一層顕著となる。
また、以上では、第1アンテナ11の指向性について説明したが、第2アンテナ21の指向性についても第1アンテナ11と同様に、第1フィルタ31及び第2フィルタ32の配置及び周波数特性を調整することで調整できる。例えば、第2フィルタ32は、第2周波数帯域の信号を減衰させ、第1フィルタ31は、第2フィルタ32より、第2周波数帯域の信号の減衰が小さくてもよい。例えば、第1フィルタ31においては、第2フィルタ32より第2周波数帯域の信号の減衰が、3dB以上小さくてもよい。第1フィルタ31において、第2周波数帯域の信号を通過させることで、第2周波数帯域の信号に対して、第1グランド部材15のうち、第1フィルタ31の近傍の領域もグランドとして機能する。第2フィルタ32を第2周波数帯域の信号の一部が通過する場合には、第2周波数帯域の信号の少なくとも一部が第2グランド部材25から第2フィルタ32を介して第1グランド部材15に伝搬し得る。このため、第2周波数帯域の信号に対して、第1グランド部材15のうち第2フィルタ32の近傍の領域もグランドとして機能する。
以上のように、第1フィルタ31及び第2フィルタ32の配置、及び、周波数特性に応じて、第2アンテナ21で共振する第2周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する第1グランド部材15の領域が変化する。したがって、第1フィルタ31及び第2フィルタ32の配置及び周波数特性を調整することによって、第2周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する領域の形状及び寸法を調整できる。これにより、第2アンテナ21の指向性を調整することが可能となる。
また、本実施の形態では、第1フィルタ31及び第2フィルタ32の各々は、第2アンテナ21からの距離が第2周波数帯域に対応する波長の1/2以下であるため、上述した効果がより一層顕著となる。
なお、本実施の形態に係るアンテナ装置1は、第1フィルタ31及び第2フィルタ32の二つのフィルタを備えるが、アンテナ装置1は、互いに異なる位置に配置され、第1グランド部材15と第2グランド部材25とを接続する三つ以上のフィルタを備えてもよい。これにより、より精細に第1アンテナ11及び第2アンテナ21の各々の指向性を調整できる。
(実施の形態2)
実施の形態2に係るアンテナ装置について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置は、主にアンテナの個数及びグランド部材の形状において実施の形態1に係るアンテナ装置1と相違する。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置について、実施の形態1に係るアンテナ装置1との相違点を中心に説明する。
実施の形態2に係るアンテナ装置について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置は、主にアンテナの個数及びグランド部材の形状において実施の形態1に係るアンテナ装置1と相違する。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置について、実施の形態1に係るアンテナ装置1との相違点を中心に説明する。
[2-1.構成]
まず、本実施の形態に係るアンテナ装置の構成について図3を用いて説明する。図3は、本実施の形態に係るアンテナ装置101の構成を示す模式的な平面図である。アンテナ装置101は、実施の形態1に係るアンテナ装置1と同様に、第1周波数帯域の信号と、第1周波数帯域と異なる第2周波数帯域の信号とを送受信する。図3に示されるように、アンテナ装置101は、第1グランド部材115と、二つの第1アンテナ111及び112と、第2グランド部材125と、二つの第2アンテナ121及び122と、二つの第1フィルタ131及び133と、二つの第2フィルタ132及び134とを備える。本実施の形態では、アンテナ装置101は、さらに基板150を備える。
まず、本実施の形態に係るアンテナ装置の構成について図3を用いて説明する。図3は、本実施の形態に係るアンテナ装置101の構成を示す模式的な平面図である。アンテナ装置101は、実施の形態1に係るアンテナ装置1と同様に、第1周波数帯域の信号と、第1周波数帯域と異なる第2周波数帯域の信号とを送受信する。図3に示されるように、アンテナ装置101は、第1グランド部材115と、二つの第1アンテナ111及び112と、第2グランド部材125と、二つの第2アンテナ121及び122と、二つの第1フィルタ131及び133と、二つの第2フィルタ132及び134とを備える。本実施の形態では、アンテナ装置101は、さらに基板150を備える。
第1グランド部材115は、グランドに接続される導電性部材である。本実施の形態では、第1グランド部材115は、環状の形状を有し、かつ、基板150上の第2グランド部材125の周囲の領域に配置される。
第2グランド部材125は、間隙160を介して第1グランド部材115と隣り合う位置に配置され、第1グランド部材115とは異なるグランドに接続される導電性部材である。第2グランド部材125の形状は、特に限定されない。本実施の形態では、第2グランド部材125は、矩形状の形状を有し、基板150上の、第1グランド部材115が配置される領域に囲まれる領域に配置される。間隙160は、第1グランド部材115と第2グランド部材125とを電気的に絶縁する部分である。本実施の形態では、間隙160は、1mm程度の幅を有する空隙である。
第1アンテナ111及び112は、第1グランド部材115に接続され、第1周波数帯域で共振するアンテナである。本実施の形態では、第1アンテナ111及び112は、実施の形態1に係る第1アンテナ11と同様の構成を有する。図3に示されるように、第1アンテナ111及び112は、それぞれ、第2グランド部材125に対して、左側及び右側の位置に配置される。
第2アンテナ121及び122は、第2グランド部材125に接続され、第1周波数帯域と異なる第2周波数帯域で共振するアンテナである。本実施の形態では、第2アンテナ121及び122は、実施の形態1に係る第2アンテナ21と同様の構成を有する。
基板150は、アンテナ装置101の基台となる電気的に絶縁性の板状部材である。基板150の一方の主面に、第1アンテナ111及び112、第1グランド部材115、第2アンテナ121及び122、第2グランド部材125、第1フィルタ131及び133、並びに、第2フィルタ132及び134が配置される。
第1フィルタ131及び133、並びに、第2フィルタ132及び134の各々は、第1グランド部材115と、第2グランド部材125とを接続する周波数フィルタである。第1フィルタ131及び133は、実施の形態1に係る第1フィルタ31と同様の構成を有し、第1周波数帯域の信号を減衰させる。第2フィルタ132及び134は、実施の形態1に係る第2フィルタ32と同様の構成を有し、第1フィルタ131及び133より第1周波数帯域の信号の減衰が小さく、第1周波数帯域の信号を通過させる。第1フィルタ131及び第2フィルタ132は、第1アンテナ111と第2グランド部材125との間に配置される。第1フィルタ133及び第2フィルタ134は、第1アンテナ112と第2グランド部材125との間に配置される。
本実施の形態では、第1フィルタ131及び133、並びに、第2フィルタ132及び134の各々は、二つの第1アンテナ111及び112のいずれかからの距離が第1周波数帯域に対応する波長の1/2以下である位置に配置される。また、第1フィルタ131及び133、並びに、第2フィルタ132及び134の各々は、二つの第2アンテナ121及び122のいずれかからの距離が第2周波数帯域に対応する波長の1/2以下である位置に配置される。
[2-2.作用及び効果]
次に本実施の形態に係るアンテナ装置101の作用及び効果について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置101は、実施の形態1に係るアンテナ装置1と同様に、第1グランド部材115と第2グランド部材125とを接続し、第1周波数帯域の信号を通過させる第2フィルタ132及び134を備える。これにより、第2フィルタ132及び134によって、第1周波数帯域の信号の少なくとも一部が第2グランド部材125に伝搬し得るため、各第1アンテナで共振する第1周波数帯域の信号に対して、第2グランド部材125のうち第2フィルタ132及び134の近傍の領域がグランドとして機能する。
次に本実施の形態に係るアンテナ装置101の作用及び効果について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置101は、実施の形態1に係るアンテナ装置1と同様に、第1グランド部材115と第2グランド部材125とを接続し、第1周波数帯域の信号を通過させる第2フィルタ132及び134を備える。これにより、第2フィルタ132及び134によって、第1周波数帯域の信号の少なくとも一部が第2グランド部材125に伝搬し得るため、各第1アンテナで共振する第1周波数帯域の信号に対して、第2グランド部材125のうち第2フィルタ132及び134の近傍の領域がグランドとして機能する。
また、第1アンテナ111及び112で共振する第1周波数帯域の信号の一部が第1フィルタ131及び133を通過する場合には、第1周波数帯域の信号に対して、第2グランド部材125のうち第1フィルタ131及び133の近傍の領域もグランドとして機能する。
以上のように、第1フィルタ131及び133、並びに、第2フィルタ132及び134の配置及び周波数特性に応じて、第1アンテナ111及び112で共振する第1周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する第2グランド部材125の領域が変化する。したがって、第1フィルタ131及び133、並びに、第2フィルタ132及び134の配置及び周波数特性を調整することによって、第1周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する領域の形状及び寸法を調整できる。これにより、第1アンテナ111及び112の指向性を調整することが可能となる。
また、以上では、第1アンテナ111及び112の指向性について説明したが、第2アンテナ121及び122の指向性についても第1アンテナ111及び112と同様に、第1フィルタ131及び133、並びに、第2フィルタ132及び134の配置及び周波数特性を調整することで調整できる。
(実施の形態3)
実施の形態3に係るアンテナ装置について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置は、主に第1グランド部材と第2グランド部材との間の間隙の構成において実施の形態2に係るアンテナ装置101と相違する。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置について、実施の形態2に係るアンテナ装置101との相違点を中心に説明する。
実施の形態3に係るアンテナ装置について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置は、主に第1グランド部材と第2グランド部材との間の間隙の構成において実施の形態2に係るアンテナ装置101と相違する。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置について、実施の形態2に係るアンテナ装置101との相違点を中心に説明する。
[3-1.構成]
まず、本実施の形態に係るアンテナ装置の構成について図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態に係るアンテナ装置101aの構成を示す模式的な平面図である。アンテナ装置101aは、実施の形態2に係るアンテナ装置101と同様に、第1周波数帯域の信号と、第1周波数帯域と異なる第2周波数帯域の信号とを送受信する。図4に示されるように、アンテナ装置101aは、第1グランド部材115と、第1アンテナ111及び112と、第2グランド部材125と、第2アンテナ121及び122と、第1フィルタ131及び133と、第2フィルタ132及び134と、基板150とを備える。本実施の形態に係るアンテナ装置101aは、導通部材171~174をさらに備える。本実施の形態では、第2グランド部材125は、第1グランド部材115の隣に間隙161~164及び導通部材171~174を介して配置される。
まず、本実施の形態に係るアンテナ装置の構成について図4を用いて説明する。図4は、本実施の形態に係るアンテナ装置101aの構成を示す模式的な平面図である。アンテナ装置101aは、実施の形態2に係るアンテナ装置101と同様に、第1周波数帯域の信号と、第1周波数帯域と異なる第2周波数帯域の信号とを送受信する。図4に示されるように、アンテナ装置101aは、第1グランド部材115と、第1アンテナ111及び112と、第2グランド部材125と、第2アンテナ121及び122と、第1フィルタ131及び133と、第2フィルタ132及び134と、基板150とを備える。本実施の形態に係るアンテナ装置101aは、導通部材171~174をさらに備える。本実施の形態では、第2グランド部材125は、第1グランド部材115の隣に間隙161~164及び導通部材171~174を介して配置される。
導通部材171~174は、第1グランド部材115と、第2グランド部材125とを導通させる導電性部材である。これにより、導通部材171~174は、第1グランド部材115と、第2グランド部材125との間の間隙を分断する。導通部材171~174の各々から第1アンテナ111までの距離、及び、導通部材171~174の各々から第1アンテナ112までの距離は、第1周波数帯域に対応する波長の1/2より長い。これにより、導通部材171~174の有無によって、第1アンテナ111及び112の特性が実質的に変化しない。つまり、導通部材171~174の第1アンテナ111及び112に対する影響を無視できる。また、導通部材171~174の各々から第2アンテナ121までの距離、及び、導通部材171~174の各々から第2アンテナ122までの距離は、第2周波数帯域に対応する波長の1/2より長い。これにより、導通部材171~174の有無によって、第2アンテナ121及び122の特性が実質的に変化しない。つまり、導通部材171~174の第2アンテナ121及び122に対する影響を無視できる。導通部材171~174の幅は、特に限定されないが、本実施の形態では、第1周波数帯域及び第2周波数帯域に対応する各波長の1/200程度以下である。
[3-2.作用及び効果]
次に、本実施の形態に係るアンテナ装置101aの作用及び効果について、実施の形態2に係るアンテナ装置101と比較しながら説明する。実施の形態2に係るアンテナ装置101では、第1グランド部材115は、環状の内周縁を有する。ここで、一般にアンテナでは、アンテナを構成する導電性部材の端縁において電流が流れやすいため、この内周縁に沿って電流が流れ得る。このため、この内周縁がアンテナとして機能し、不要な電磁波が発生し得る。同様に、第2グランド部材125の外周縁もアンテナとして機能し、不要な電磁波が発生し得る。これに対して、本実施の形態に係るアンテナ装置101aでは、導通部材171~174によって、第1グランド部材115と第2グランド部材125との間の間隙が四つの間隙161~164に分断される。これに伴い、第1グランド部材115の内周縁及び第2グランド部材125の外周縁も分断される。このため、第1グランド部材115の内周縁及び第2グランド部材125の外周縁において不要な電磁波が発生することを抑制できる。
次に、本実施の形態に係るアンテナ装置101aの作用及び効果について、実施の形態2に係るアンテナ装置101と比較しながら説明する。実施の形態2に係るアンテナ装置101では、第1グランド部材115は、環状の内周縁を有する。ここで、一般にアンテナでは、アンテナを構成する導電性部材の端縁において電流が流れやすいため、この内周縁に沿って電流が流れ得る。このため、この内周縁がアンテナとして機能し、不要な電磁波が発生し得る。同様に、第2グランド部材125の外周縁もアンテナとして機能し、不要な電磁波が発生し得る。これに対して、本実施の形態に係るアンテナ装置101aでは、導通部材171~174によって、第1グランド部材115と第2グランド部材125との間の間隙が四つの間隙161~164に分断される。これに伴い、第1グランド部材115の内周縁及び第2グランド部材125の外周縁も分断される。このため、第1グランド部材115の内周縁及び第2グランド部材125の外周縁において不要な電磁波が発生することを抑制できる。
なお、本実施の形態では、アンテナ装置101aは、四つの導通部材171~174を備えたが、導通部材の個数は、四つに限定されず、一つ以上であればよい。
(実施の形態4)
実施の形態4に係るアンテナ装置について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置は、主に、各アンテナの指向性に影響を与え得る導電性部材をさらに備える点において実施の形態1に係るアンテナ装置1と相違する。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置について、実施の形態1に係るアンテナ装置1との相違点を中心に説明する。
実施の形態4に係るアンテナ装置について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置は、主に、各アンテナの指向性に影響を与え得る導電性部材をさらに備える点において実施の形態1に係るアンテナ装置1と相違する。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置について、実施の形態1に係るアンテナ装置1との相違点を中心に説明する。
[4-1.構成]
まず、本実施の形態に係るアンテナ装置の構成について図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態に係るアンテナ装置201の構成を示す模式的な平面図である。図5に示されるように、アンテナ装置201は、第1グランド部材15と、第1アンテナ11と、第2グランド部材25と、第2アンテナ21と、第1フィルタ231と、第2フィルタ232と、基板250と、周辺回路280とを備える。
まず、本実施の形態に係るアンテナ装置の構成について図5を用いて説明する。図5は、本実施の形態に係るアンテナ装置201の構成を示す模式的な平面図である。図5に示されるように、アンテナ装置201は、第1グランド部材15と、第1アンテナ11と、第2グランド部材25と、第2アンテナ21と、第1フィルタ231と、第2フィルタ232と、基板250と、周辺回路280とを備える。
基板250は、アンテナ装置201の基台となる電気的に絶縁性の板状部材である。実施の形態1に係る基板50と同様に、基板250の一方の主面に、第1アンテナ11、第1グランド部材15、第2アンテナ21、第2グランド部材25、第1フィルタ231、及び第2フィルタ232が配置される。本実施の形態では、基板250の一方の主面には、さらに周辺回路280が配置される。
周辺回路280は、基板250上に配置される回路であり、アンテナ装置201が備える導電性部材の一例である。本実施の形態では、周辺回路280は、第1グランド部材15と隣り合う位置であって、第1アンテナ11に対して、第2グランド部材25の反対側の位置に配置される。言い換えると、周辺回路280と第2グランド部材25との間に第1アンテナ11が配置される。周辺回路280の構成は、特に限定されない。周辺回路280は、例えば、第1アンテナ11及び第2アンテナ21に供給する信号を生成、又は、抽出する回路であってもよいし、第1アンテナ11及び第2アンテナ21によって受信された信号から所定の周波数の信号を抽出する回路などであってもよい。
第1フィルタ231は、実施の形態1に係る第1フィルタ31と同様に、第1グランド部材15と、第2グランド部材25とを接続し、第1周波数帯域の信号を減衰させる周波数フィルタである。本実施の形態では、第1フィルタ231は、第1周波数帯域の信号を第2周波数帯域の信号より大きく減衰させる。第1フィルタ231は、第2周波数帯域の信号を通過させる。
第2フィルタ232は、実施の形態1に係る第2フィルタ32と同様に、第1グランド部材15と、第2グランド部材25とを接続し、第1周波数帯域の信号の減衰が、第1フィルタ231より小さい周波数フィルタである。本実施の形態では、第2フィルタ232は、第2周波数帯域の信号を、第1周波数帯域の信号より大きく減衰させる。第2フィルタ232は、第1周波数帯域の信号を通過させる。
[4-2.作用及び効果]
次に、本実施の形態に係るアンテナ装置201の作用及び効果について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置201は、上述したとおり、周辺回路280を備える。周辺回路280には、グランド配線などの多くの導電性部材が含まれるため、アンテナ装置201が備える各アンテナの指向性に影響を与え得る。具体的には、アンテナの指向性が、アンテナから導電性部材へ向かう向きとは逆の向きに偏り得る。図5に示される例では、周辺回路280は、周辺回路280と隣り合う位置に配置される第1アンテナ11の指向性に最も大きい影響を与える。具体的には、周辺回路280が配置されていることで、第1アンテナ11の指向性が、第1アンテナ11から周辺回路280へ向かう向きの逆の向き(つまり、第1アンテナ11から第2グランド部材25へ向かう向き)に偏り得る。
次に、本実施の形態に係るアンテナ装置201の作用及び効果について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置201は、上述したとおり、周辺回路280を備える。周辺回路280には、グランド配線などの多くの導電性部材が含まれるため、アンテナ装置201が備える各アンテナの指向性に影響を与え得る。具体的には、アンテナの指向性が、アンテナから導電性部材へ向かう向きとは逆の向きに偏り得る。図5に示される例では、周辺回路280は、周辺回路280と隣り合う位置に配置される第1アンテナ11の指向性に最も大きい影響を与える。具体的には、周辺回路280が配置されていることで、第1アンテナ11の指向性が、第1アンテナ11から周辺回路280へ向かう向きの逆の向き(つまり、第1アンテナ11から第2グランド部材25へ向かう向き)に偏り得る。
しかしながら、本実施の形態では、少なくとも第2フィルタ232が第1周波数帯域の信号を通過させる。これにより、第1アンテナ11で共振する第1周波数帯域の信号に対して、第2グランド部材25のうち、第2フィルタ232の近傍がグランドとして機能する。このため、あたかも第1グランド部材15が第2グランド部材25が配置される領域に拡大されたかのような効果が得られる。したがって、第1アンテナ11の指向性の第2グランド部材25へ向かう向きへの偏りを抑制することができる。また、アンテナ装置201は、第1フィルタ231及び第2フィルタ232の他に、さらに、第1グランド部材15及び第2グランド部材25を接続し、第1周波数帯域の信号を通過させる周波数フィルタを備えてもよい。これにより、周辺回路280による第1アンテナ11の指向性への影響をより一層抑制することができる。
(実施の形態5)
実施の形態5に係るアンテナ装置について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置は、実施の形態4に係るアンテナ装置201と同様に、各アンテナの指向性に影響を与え得る導電性部材を備える。本実施の形態に係るアンテナ装置は、導電性部材の構成において、実施の形態4に係るアンテナ装置201と相違する。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置について、実施の形態4に係るアンテナ装置201との相違点を中心に説明する。
実施の形態5に係るアンテナ装置について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置は、実施の形態4に係るアンテナ装置201と同様に、各アンテナの指向性に影響を与え得る導電性部材を備える。本実施の形態に係るアンテナ装置は、導電性部材の構成において、実施の形態4に係るアンテナ装置201と相違する。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置について、実施の形態4に係るアンテナ装置201との相違点を中心に説明する。
[5-1.構成]
まず、本実施の形態に係るアンテナ装置の構成について図6及び図7を用いて説明する。図6及び図7は、それぞれ、本実施の形態に係るアンテナ装置201aの構成を示す模式的な平面図及び側面図である。図6及び図7に示されるように本実施の形態に係るアンテナ装置201aは、第1グランド部材15と、第1アンテナ11と、第2グランド部材25と、第2アンテナ21と、第1フィルタ231aと、第2フィルタ232aと、基板250aと、フレーム280aと、支持具285とを備える。
まず、本実施の形態に係るアンテナ装置の構成について図6及び図7を用いて説明する。図6及び図7は、それぞれ、本実施の形態に係るアンテナ装置201aの構成を示す模式的な平面図及び側面図である。図6及び図7に示されるように本実施の形態に係るアンテナ装置201aは、第1グランド部材15と、第1アンテナ11と、第2グランド部材25と、第2アンテナ21と、第1フィルタ231aと、第2フィルタ232aと、基板250aと、フレーム280aと、支持具285とを備える。
基板250aは、アンテナ装置201aの基台となる電気的に絶縁性の板状部材である。実施の形態4に係る基板250と同様に、基板250aの一方の主面に、第1アンテナ11、第1グランド部材15、第2アンテナ21、第2グランド部材25、第1フィルタ231a、及び第2フィルタ232aが配置される。本実施の形態では、基板250aは、図7に示されるように、支持具285を介して、フレーム280a上に配置される。なお、基板250aは、支持具285を介さずに直接フレーム280a上に配置されてもよい。
フレーム280aは、基板250aが固定される構造体であり、アンテナ装置201aが備える導電性部材の一例である。フレーム280aは、壁部281と、台座部282とを備える。フレーム280aは、例えば、アルミニウム、マグネシウムなどの導電性材料で形成される。
壁部281は、台座部282に立設された板状の部分である。図7に示されるように、壁部281の台座部282からの長さは、台座部282から、第1アンテナ11及び第2アンテナ21までの距離より長い。本実施の形態では、壁部281は、第1グランド部材15と隣り合う位置であって、第1アンテナ11に対して、第2グランド部材25の反対側の位置に配置される。言い換えると、壁部281と第2グランド部材25との間に第1アンテナ11が配置される。
台座部282は、基板250aが配置される板状の部分である。本実施の形態では、台座部282は、基板250aの主面より寸法が大きい載置面を有し、当該載置面に基板250aが配置される。
支持具285は、フレーム280aと基板250aとの間に配置される部材である。支持具285は、フレーム280a及び基板250aと接続される。支持具285は、例えば、接着剤などによってフレーム280a及び基板250aと接続されてもよいし、ネジなどによって接続されてもよい。本実施の形態に係るアンテナ装置201aは、四つの円筒状の支持具285を備え、基板250aの四隅にそれぞれ配置される。また、円筒状の支持具285の二つの円形の底面の一方にフレーム280aが接続され、他方に基板250aが接続される。
第1フィルタ231aは、実施の形態4に係る第1フィルタ231と同様に、第1グランド部材15と、第2グランド部材25とを接続し、第1周波数帯域の信号を減衰させる周波数フィルタである。本実施の形態では、第1フィルタ231aは、第1周波数帯域の信号を第2周波数帯域の信号より大きく減衰させる。第1フィルタ231aは、第2周波数帯域の信号を減衰させてもよいし、減衰させなくてもよい。
第2フィルタ232aは、実施の形態4に係る第2フィルタ232と同様に、第1グランド部材15と、第2グランド部材25とを接続し、第1周波数帯域の信号の減衰が、第1フィルタ231aより小さい周波数フィルタである。本実施の形態では、第2フィルタ232aは、第2周波数帯域の信号を減衰させてもよいし、減衰させなくてもよい。
[5-2.作用及び効果]
次に、本実施の形態に係るアンテナ装置201aの作用及び効果について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置201aは、上述したとおり、フレーム280aを備える。フレーム280aは、導電性部材であるため、アンテナ装置201aが備える各アンテナの指向性に影響を与え得る。具体的には、アンテナの指向性が、アンテナから導電性部材へ向かう向きとは逆の向きに偏り得る。図6及び図7に示される例では、フレーム280aは、壁部281と隣り合う位置に配置される第1アンテナ11の指向性に最も大きい影響を与える。具体的には、フレーム280aが配置されていることで、第1アンテナ11の指向性が、第1アンテナ11からフレーム280aへ向かう向きの逆の向き(つまり、第1アンテナ11から第2グランド部材25へ向かう向き)に偏り得る。
次に、本実施の形態に係るアンテナ装置201aの作用及び効果について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置201aは、上述したとおり、フレーム280aを備える。フレーム280aは、導電性部材であるため、アンテナ装置201aが備える各アンテナの指向性に影響を与え得る。具体的には、アンテナの指向性が、アンテナから導電性部材へ向かう向きとは逆の向きに偏り得る。図6及び図7に示される例では、フレーム280aは、壁部281と隣り合う位置に配置される第1アンテナ11の指向性に最も大きい影響を与える。具体的には、フレーム280aが配置されていることで、第1アンテナ11の指向性が、第1アンテナ11からフレーム280aへ向かう向きの逆の向き(つまり、第1アンテナ11から第2グランド部材25へ向かう向き)に偏り得る。
しかしながら、本実施の形態では、少なくとも第2フィルタ232aが第1周波数帯域の信号を通過させる。これにより、第1アンテナ11で共振する第1周波数帯域の信号に対して、第2グランド部材25のうち、第2フィルタ232aの近傍がグランドとして機能する。このため、あたかも第1グランド部材15が第2グランド部材25が配置される領域に拡大されたかのような効果を得られる。したがって、第1アンテナ11の指向性の第2グランド部材25へ向かう向きへの偏りを抑制することができる。また、アンテナ装置201aは、第1フィルタ231a及び第2フィルタ232aの他に、さらに、第1グランド部材15及び第2グランド部材25を接続し、第1周波数帯域の信号を通過させる周波数フィルタを備えてもよい。これにより、フレーム280aによる第1アンテナ11の指向性への影響をより一層抑制することができる。
(実施の形態6)
実施の形態6に係るアンテナ装置について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置は、主に、アンテナ及びフィルタの各々の個数及び配置において、実施の形態2に係るアンテナ装置101などと相違する。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置について、実施の形態2に係るアンテナ装置101との相違点を中心に説明する。
実施の形態6に係るアンテナ装置について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置は、主に、アンテナ及びフィルタの各々の個数及び配置において、実施の形態2に係るアンテナ装置101などと相違する。以下、本実施の形態に係るアンテナ装置について、実施の形態2に係るアンテナ装置101との相違点を中心に説明する。
[6-1.構成]
まず、本実施の形態に係るアンテナ装置の構成について図8~図10を用いて説明する。図8は、本実施の形態に係るアンテナ装置301の構成を示す模式的な斜視図である。図9は、本実施の形態に係るアンテナ装置301の第1層部302aの構成を示す模式的な平面図である。図9においては、第1層部302aに含まれる基板350aの主面の平面視における平面図が示されている。図10は、本実施の形態に係るアンテナ装置301の第2層部302bの構成を示す模式的な平面図である。図10においては、第2層部302bに含まれる基板350bの主面の平面視における平面図が示されている。
まず、本実施の形態に係るアンテナ装置の構成について図8~図10を用いて説明する。図8は、本実施の形態に係るアンテナ装置301の構成を示す模式的な斜視図である。図9は、本実施の形態に係るアンテナ装置301の第1層部302aの構成を示す模式的な平面図である。図9においては、第1層部302aに含まれる基板350aの主面の平面視における平面図が示されている。図10は、本実施の形態に係るアンテナ装置301の第2層部302bの構成を示す模式的な平面図である。図10においては、第2層部302bに含まれる基板350bの主面の平面視における平面図が示されている。
図8に示すように、本実施の形態に係るアンテナ装置301は、第1層部302aと、第1層部302aから離隔して配置される第2層部302bとを備える。本実施の形態では、第2層部302bは、第1層部302aに含まれる基板350aの主面に対して、第2層部302bに含まれる基板350bの主面が平行となるように配置される。なお、図示しないが、第1層部302aと第2層部302bとの間には、第1層部302aと第2層部302bとの相対的な位置を固定するための電気的に絶縁性のスペーサなどが配置されてもよい。
図9に示されるように、第1層部302aは、第1グランド部材315と、第1アンテナ311~314と、第2グランド部材329aと、第2アンテナ321~325と、第1フィルタ331a、333a、334a、及び335aと、第2フィルタ331b、333b、334b、及び335bと、第3フィルタ332aと、第4フィルタ332bと、基板350aとを含む。
第1グランド部材315は、グランドに接続される導電性部材である。本実施の形態では、第1グランド部材315は、環状の形状を有し、基板350a上の第2グランド部材329aの周囲の領域に配置される。第1グランド部材315は、外周縁及び内周縁の形状が、それぞれ、四角形状及び五角形状である。
第1アンテナ311~314の各々は、第1グランド部材315に接続され、第1周波数帯域で共振するアンテナである。本実施の形態では、第1アンテナ311~314は、実施の形態1に係る第1アンテナ11と同様の構成を有する。図8及び図9に示されるように、第1アンテナ311~314の各々は、第1グランド部材315の四角形状の外周縁の各頂点付近に配置される。各第1アンテナから最も近い他の第1アンテナまでの距離は、第1周波数帯域に対応する波長の約1/2である。つまり、第1アンテナ311と第1アンテナ312との間の距離、第1アンテナ312と第1アンテナ313との間の距離、第1アンテナ313と第1アンテナ314との間の距離、及び第1アンテナ314と第1アンテナ311との間の距離は、第1周波数帯域に対応する波長の約1/2である。
第2グランド部材329aは、間隙360を介して第1グランド部材315と隣り合う位置に配置され、第1グランド部材315とは異なるグランドに接続される導電性部材である。本実施の形態では、第2グランド部材329aの形状は、五角形状であり、基板350a上の、第1グランド部材315が配置される領域に囲まれる領域に配置される。間隙360は、第1グランド部材315と第2グランド部材329aとの間の領域である。本実施の形態では、間隙360は、1mm程度の幅を有する。
第2アンテナ321~325の各々は、第2グランド部材329aに接続され、第2周波数帯域で共振するアンテナである。本実施の形態では、第2アンテナ321~325は、実施の形態1に係る第2アンテナ21と同様の構成を有する。図8及び図9に示されるように、第2アンテナ321~325の各々は、五角形状の第2グランド部材329aの各頂点付近に配置される。各第2アンテナから最も近い他の第2アンテナまでの距離は、第2周波数帯域に対応する波長の約1/2である。つまり、第2アンテナ321と第2アンテナ322との間の距離、第2アンテナ322と第2アンテナ323との間の距離、第2アンテナ323と第2アンテナ324との間の距離、第2アンテナ324と第2アンテナ325との間の距離、及び第2アンテナ325と第2アンテナ321との間の距離は、第2周波数帯域に対応する波長の約1/2である。
基板350aは、アンテナ装置301の第1層部302aの基台となる電気的に絶縁性の板状部材である。基板350aの一方の主面に、第1アンテナ311~314、第1グランド部材315、第2アンテナ321~325、第2グランド部材329a、第1フィルタ331a、333a、334a、及び335a、第2フィルタ331b、333b、334b、及び335b、第3フィルタ332a、並びに第4フィルタ332bが配置される。
第1フィルタ331a、333a、334a、及び335a、第2フィルタ331b、333b、334b、及び335b、第3フィルタ332a、並びに第4フィルタ332bの各々は、第1グランド部材315と、第2グランド部材329aとを接続する周波数フィルタである。第1フィルタ331a、333a、334a、及び335aは、実施の形態1に係る第1フィルタ31と同様の構成を有し、第1周波数帯域の信号を減衰させる。第2フィルタ331b、333b、334b、及び335bは、実施の形態1に係る第2フィルタ32と同様の構成を有し、第1フィルタ331a、333a、334a、及び335aより第1周波数帯域の信号の減衰が小さく、第1周波数帯域の信号を通過させる。本実施の形態では、第3フィルタ332aは、第2周波数帯域の信号を減衰させる。第4フィルタ332bは、第3フィルタ332aより第2周波数帯域の信号の減衰が小さく、第2周波数帯域の信号を通過させる。
本実施の形態では、第1層部302aに配置される各フィルタは、四つの第1アンテナ311~314のいずれかからの距離が第1周波数帯域に対応する波長の1/2以下である位置に配置される。また、各フィルタは、五つの第2アンテナ321~325のいずれかからの距離が第2周波数帯域に対応する波長の1/2以下である位置に配置される。
図8及び図10に示されるように、第2層部302bは、第3グランド部材329bと、第3アンテナ326~328と、基板350bとを含む。
第3グランド部材329bは、第1グランド部材315とは異なるグランドに接続される導電性部材である。第3グランド部材329bは、例えば、第2グランド部材329aと同一のグランドに接続されてもよい。本実施の形態では、第3グランド部材329bの形状は、六角形状であり、基板350b上に配置される。第3グランド部材329bは、第2グランド部材329aとは異なる平面上に配置される。本実施の形態では、第3グランド部材329bは、第2グランド部材329aに沿って配置される。
第3アンテナ326~328の各々は、第3グランド部材329bに接続され、第2周波数帯域で共振するアンテナである。本実施の形態では、第3アンテナ326~328は、実施の形態1に係る第2アンテナ21と同様の構成を有する。第3アンテナ326~328の各々は、他の第3アンテナまでの距離が、第2周波数帯域に対応する波長の約1/2となるように配置される。つまり、第3アンテナ326と第3アンテナ327との間の距離、第3アンテナ327と第3アンテナ328との間の距離、第3アンテナ328と第3アンテナ326との間の距離は、第2周波数帯域に対応する波長の約1/2である。また、第3アンテナ326と第1層部302aの第2アンテナ321及び322との間の距離、第3アンテナ327と第1層部302aの第2アンテナ322及び323との間の距離、第3アンテナ328と第1層部302aの第2アンテナ324及び325との間の距離も、第2周波数帯域に対応する波長の約1/2である。
基板350bは、アンテナ装置301の第2層部302bの基台となる電気的に絶縁性の板状部材である。基板350bの一方の主面に、第3アンテナ326~328、第3グランド部材329bが配置される。
[6-2.作用及び効果]
次に、本実施の形態に係るアンテナ装置301の作用及び効果について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置301は、実施の形態1に係るアンテナ装置1と同様に、第1グランド部材315と第2グランド部材329aとを接続し、第1周波数帯域の信号を通過させる第2フィルタ331b、333b、334b、及び335bを備える。これにより、各第2フィルタによって、第1周波数帯域の信号の少なくとも一部が第2グランド部材329aに伝搬し得るため、各第1アンテナで共振する第1周波数帯域の信号に対して、第2グランド部材329aのうち各第2フィルタの近傍の領域がグランドとして機能する。
次に、本実施の形態に係るアンテナ装置301の作用及び効果について説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置301は、実施の形態1に係るアンテナ装置1と同様に、第1グランド部材315と第2グランド部材329aとを接続し、第1周波数帯域の信号を通過させる第2フィルタ331b、333b、334b、及び335bを備える。これにより、各第2フィルタによって、第1周波数帯域の信号の少なくとも一部が第2グランド部材329aに伝搬し得るため、各第1アンテナで共振する第1周波数帯域の信号に対して、第2グランド部材329aのうち各第2フィルタの近傍の領域がグランドとして機能する。
また、各第1アンテナで共振する第1周波数帯域の信号の一部が各第1フィルタを通過する場合には、各第1アンテナで共振する第1周波数帯域の信号に対して、第2グランド部材329aのうち各第1フィルタの近傍の領域もグランドとして機能する。
以上のように、第1層部302aの各フィルタの配置及び周波数特性に応じて各第1アンテナで共振する第1周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する第2グランド部材329aの領域が変化する。したがって、各フィルタの配置及び周波数特性を調整することによって、第1周波数帯域の信号に対してグランドとして機能する領域の形状及び寸法を調整できる。これにより、各第1アンテナの指向性を調整することが可能となる。特に、本実施の形態に係るアンテナ装置301のように、第2層部302bを備える場合には、第2層部302bに含まれる第3グランド部材329bなどが、各第1アンテナの指向性に影響を与え得る。このようなアンテナ装置301においても、各フィルタの配置及び周波数特性を調整することで、当該影響を抑制するように、各第1アンテナの指向性を調整できる。
また、以上では、各第1アンテナの指向性について説明したが、第1層部302aに含まれる各第2アンテナの指向性についても各第1アンテナと同様に、各フィルタの配置及び周波数特性を調整することで調整できる。特に、本実施の形態に係るアンテナ装置301では、第1層部302aに配置された各第2アンテナの指向性への、第2層部302bの影響が大きい。このようなアンテナ装置301においても、各フィルタの配置及び周波数特性を調整することで、当該影響を抑制するように、各第2アンテナの指向性を調整できる。
また、アンテナ装置301は、第1周波数帯域で共振する4個の第1アンテナ311~314を備えるため、第1周波数帯域の信号における4x4MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output)に適用できる。また、アンテナ装置301は、8個の第2周波数帯域で共振するアンテナ(第2アンテナ321~325及び第3アンテナ326~328)を備えるため、第2周波数帯域の信号における8x8MIMOに適用できる。
[6-3.変形例]
次に、本実施の形態の変形例に係るアンテナ装置について説明する。実施の形態6に係るアンテナ装置301では、第2グランド部材329aの形状は、五角形状であったが、第2グランド部材329aの形状は、これに限定されない。以下、本変形例に係るアンテナ装置として、第2グランド部材329aの形状が五角形でない例について説明する。
次に、本実施の形態の変形例に係るアンテナ装置について説明する。実施の形態6に係るアンテナ装置301では、第2グランド部材329aの形状は、五角形状であったが、第2グランド部材329aの形状は、これに限定されない。以下、本変形例に係るアンテナ装置として、第2グランド部材329aの形状が五角形でない例について説明する。
本変形例に係るアンテナ装置においては、第2グランド部材329aの形状が、第1アンテナの個数と同じ個数の辺を有する四角形状である。
また、本変形例に係るアンテナ装置では、第1グランド部材315の内周縁の形状は、第2グランド部材329aの形状と同様に四角形状である。
この場合、各第1アンテナは、第1グランド部材315の四角形状の内周縁の各辺の中央付近に対向する位置に配置されてもよい。
また、本変形例において、間隙360の形状も実施の形態6に係るアンテナ装置301と異なってもよい。以下、本変形例に係るアンテナ装置の間隙360について、図11を用いて説明する。図11は、本変形例に係るアンテナ装置の間隙360の構成を示す模式的な平面図である。図11には、四角形状の間隙360のうち一辺だけが示されている。
図11に示されるように、本変形例に係るアンテナ装置は、実施の形態3に係るアンテナ装置101aと同様に導通部材370を備える。本変形例では、四つの導通部材370が、それぞれ、四角形状の第2グランド部材329aの四つの頂点に対応する位置に配置されている。つまり、四角形状の間隙360の各頂点において、導通部材370によって、第1グランド部材315と第2グランド部材329aとが導通している。これにより、本変形例に係るアンテナ装置においても、実施の形態3に係るアンテナ装置101aと同様の効果が奏される。
また、本変形例に係るアンテナ装置のように、第1グランド部材315と第2グランド部材329aとが導通部材370によって導通している場合には、アンテナ装置は、第1フィルタ及び第2フィルタを備えなくてもよい。
また、本変形例では、図11に示されるように、第1グランド部材315は、内周縁において、第2グランド部材329aへ向かって突出する複数の第1凸部315cを有する。図11に示される例では、複数の第1凸部315cは、等間隔で配置され、同一の長さを有する。また、第2グランド部材329aは、外周縁において、第1グランド部材315へ向かって突出する複数の第2凸部329acを有する。図11に示される例では、複数の第2凸部329acは、等間隔で配置され、同一の長さを有する。つまり、第1グランド部材315の内周縁、及び、第2グランド部材329aの外周縁の各々の形状は、櫛形である。
複数の第1凸部315c及び複数の第2凸部329acは、互い違いに配置されている。言い換えると、隣り合う二つの第1凸部315cの間に一つの第2凸部329acが配置され、隣り合う二つの第2凸部329acの間に一つの第1凸部315cが配置される。第1グランド部材315の複数の第1凸部315c及び第2グランド部材329aの複数の第2凸部329acにより、第1周波数帯域の信号の一部が、第1グランド部材315から第2グランド部材329aへ伝搬でき、第2周波数帯域の信号の一部が、第2グランド部材329aから第1グランド部材315へ伝搬できる。このため、複数の第1凸部315c及び複数の第2凸部329acの形状及び寸法を調整することで、第1周波数帯域の信号に対して、第2グランド部材329aのうちグランドとして機能する領域を調整でき、第2周波数帯域の信号に対して、第1グランド部材315のうちグランドとして機能する領域を調整できる。したがって、各アンテナの指向性を調整することができる。
以上のように、第1グランド部材315の内周縁の形状、及び、第2グランド部材329aの形状は、五角形に限定されず、五角形以外の多角形でもよいし、楕円形などの多角形以外の形状であってもよい。また、第1グランド部材315の内周縁の形状、及び、第2グランド部材329aの形状は、多角形であって、第1アンテナと同じ個数の頂点(又は辺)を有してもよい。
なお、本変形例に係るアンテナ装置は、四つの導通部材370を備えたが、導通部材370の個数は、1以上であればよい。
また、実施の形態6に係るアンテナ装置301の構成と、本変形例に係るアンテナ装置の構成とを適宜組み合わせてもよい。例えば、実施の形態6に係るアンテナ装置301が、導通部材370を備えてもよい。また、実施の形態6に係るアンテナ装置301の第1グランド部材315は、その内周縁において、複数の第1凸部315cを有してもよいし、第2グランド部材329aは、その外周縁において、複数の第2凸部329acを有してもよい。また、実施の形態6に係るアンテナ装置301の第1グランド部材315は、各フィルタを備えなくてもよい。また、本変形例に係る第1グランド部材315は、複数の第1凸部315cを備えなくてもよいし、第2グランド部材329aは、複数の第2凸部329acを備えなくてもよい。また、本変形例に係るアンテナ装置は、導通部材370を備えなくてもよいし、実施の形態6に係る各フィルタと同様のフィルタを備えてもよい。
(変形例など)
以上、本開示のアンテナ装置について、各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記各実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれてもよい。
以上、本開示のアンテナ装置について、各実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記各実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を上記各実施の形態に施したものも、本開示の範囲内に含まれてもよい。
例えば、上記各実施の形態では、第1周波数帯域は、第2周波数帯域より低い周波数帯域であったが、第1周波数帯域は、第2周波数帯域より高い周波数帯域であってもよい。
また、上記各実施の形態では、第1グランド部材及び第2グランド部材として、銅膜を用いたが、銅膜以外の導電性部材を用いてもよい。第1グランド部材及び第2グランド部材として、例えば、銅又はアルミニウムからなる板金などを用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、第1アンテナ及び第2アンテナとして、板金を用いたが、板金以外の導電性部材を用いてもよい。第1アンテナ及び第2アンテナとして、例えば、絶縁性基板上に形成された銅膜などの導電膜を用いてもよい。
また、上記各実施の形態では、第1グランド部材と第2グランド部材との間の間隙は、いずれも空隙であったが、間隙の構成は第1グランド部材と第2グランド部材とを電気的に絶縁できれば特に限定されない。例えば、間隙には、絶縁性材料が充填されていてもよい。
また、上記各実施の形態では、第1グランド部材と第2グランド部材との間の間隙の幅は一定であったが、一定でなくてもよい。例えば、第1フィルタ及び第2フィルタが配置される箇所において、各フィルタの寸法に合わせて間隙の幅を変更してもよい。
また、上記各実施の形態において、各グランド部材の形状は適宜変更されてもよい。例えば、各グランド部材の内部にスリット状の絶縁領域(つまり、グランド部材を構成しない領域)が配置されてもよい。このような絶縁領域を各アンテナの周囲に配置することで、各アンテナの指向性を調整できる。
その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態なども本開示に含まれる。
例えば、実施の形態2、3及び6に係る各アンテナ装置が、実施の形態4に係る周辺回路280、又は、実施の形態5に係るフレーム280aを備えてもよい。
本開示のアンテナ装置は、複数の周波数帯域の信号を送受信でき、かつ、アンテナの指向性を調整できるアンテナ装置として、例えば、無線LANルータなどに利用できる。
1、101、101a、201、201a、301 アンテナ装置
11、111、112、311、312、313、314 第1アンテナ
11a、21a 本体部
11b、21b 給電部
11c、21c 短絡部
15、115、315 第1グランド部材
21、121、122、321、322、323、324、325 第2アンテナ
25、125、329a 第2グランド部材
31、131、133、231、231a、331a、333a、334a 第1フィルタ
32、132、134、232、232a、331b、333b、334b 第2フィルタ
50、150、250、250a、350a、350b 基板
60、160、161、162、163、164、360 間隙
171、172、173、174、370 導通部材
280 周辺回路
280a フレーム
281 壁部
282 台座部
285 支持具
302a 第1層部
302b 第2層部
315c 第1凸部
329ac 第2凸部
332a 第3フィルタ
332b 第4フィルタ
326、327、328 第3アンテナ
329b 第3グランド部材
C1、C2、C3 コンデンサ
L、L1、L2、L3 インダクタ
11、111、112、311、312、313、314 第1アンテナ
11a、21a 本体部
11b、21b 給電部
11c、21c 短絡部
15、115、315 第1グランド部材
21、121、122、321、322、323、324、325 第2アンテナ
25、125、329a 第2グランド部材
31、131、133、231、231a、331a、333a、334a 第1フィルタ
32、132、134、232、232a、331b、333b、334b 第2フィルタ
50、150、250、250a、350a、350b 基板
60、160、161、162、163、164、360 間隙
171、172、173、174、370 導通部材
280 周辺回路
280a フレーム
281 壁部
282 台座部
285 支持具
302a 第1層部
302b 第2層部
315c 第1凸部
329ac 第2凸部
332a 第3フィルタ
332b 第4フィルタ
326、327、328 第3アンテナ
329b 第3グランド部材
C1、C2、C3 コンデンサ
L、L1、L2、L3 インダクタ
Claims (6)
- グランドに接続される第1グランド部材と、
前記第1グランド部材に接続され、第1周波数帯域で共振する1以上の第1アンテナと、
間隙を介して前記第1グランド部材と隣り合う位置に配置され、前記第1グランド部材と異なるグランドに接続される第2グランド部材と、
前記第2グランド部材に接続され、前記第1周波数帯域と異なる第2周波数帯域で共振する1以上の第2アンテナと、
前記第1グランド部材と、前記第2グランド部材とを接続し、前記第1周波数帯域の信号を減衰させる1以上の第1フィルタと、
前記1以上の第1フィルタと異なる位置において前記第1グランド部材と、前記第2グランド部材とを接続し、前記1以上の第1フィルタより、前記第1周波数帯域の信号の減衰が小さい1以上の第2フィルタとを備える
アンテナ装置。 - 前記1以上の第1フィルタ及び前記1以上の第2フィルタの各々は、前記1以上の第1アンテナのいずれかからの距離が前記第1周波数帯域に対応する波長の1/2以下である位置に配置される
請求項1に記載のアンテナ装置。 - 前記1以上の第1フィルタ及び前記1以上の第2フィルタの各々は、前記1以上の第2アンテナのいずれかからの距離が前記第2周波数帯域に対応する波長の1/2以下である位置に配置される
請求項1又は2に記載のアンテナ装置。 - 前記1以上の第2フィルタにおいては、前記1以上の第1フィルタより前記第1周波数帯域の信号の減衰が、3dB以上小さい
請求項1~3のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記第1グランド部材と隣り合う位置に配置される導電性部材をさらに備え、
前記導電性部材と、前記第2グランド部材との間に、前記1以上の第1アンテナのいずれかが配置される
請求項1~4のいずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記第1グランド部材は、環状の形状を有し、かつ、前記第2グランド部材の周囲の領域に配置され、
前記アンテナ装置は、前記間隙を分断する導通部材をさらに備える
請求項1~5のいずれか1項に記載のアンテナ装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020031911 | 2020-02-27 | ||
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