特許 6386436 アンテナ装置、無線通信装置およびアンテナ形成方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6386436

(24)【登録日】2018年8月17日

(45)【発行日】2018年9月5日

(54)【発明の名称】アンテナ装置、無線通信装置およびアンテナ形成方法

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/10 20060101AFI20180827BHJP

   H01Q 7/00 20060101ALI20180827BHJP

【ＦＩ】

   H01Q13/10

   H01Q7/00

【請求項の数】7

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2015-231646(P2015-231646)

(22)【出願日】2015年11月27日

(65)【公開番号】特開2017-98872(P2017-98872A)

(43)【公開日】2017年6月1日

【審査請求日】2017年3月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109313

【弁理士】

【氏名又は名称】机 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100124154

【弁理士】

【氏名又は名称】下坂 直樹

(72)【発明者】

【氏名】土屋 正登

【審査官】 橘 均憲

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２３１２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／１６０９８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−１３１２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／００２８５１５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／１３２５９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−１７９９３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ１／００−２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

信号供給源に接続され当該信号供給源から供給される信号に基づいた電波を放射する等方性あるいは略等方性の指向性を持つアンテナ素子と、
当該アンテナ素子を覆う金属部材と
を備え、
前記アンテナ素子は、多層基板の端縁領域において前記多層基板の互いに異なる層に形成されている複数の導体パターンが積層されている構成を備えるスプリットリング共振器アンテナであり、
前記金属部材には、前記アンテナ素子の電波に応じた電波を外部に放射する開口部であるスロットが前記多層基板の端面における前記アンテナ素子の形成領域に向き合って形成されているアンテナ装置。

【請求項2】

前記スロットにおける開口端縁の周の電気的な長さは、前記アンテナ素子の設定された共振周波数を持つ電波の波長の２分の１あるいはその近傍の長さである請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記アンテナ素子は、前記多層基板である回路基板に形成される構成と成し、
前記スロットの開口形状は、前記アンテナ素子に流れる信号に起因して前記回路基板に流れる誘起電流の通電方向とは異なる方向のスリット部位を有する形状である請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記信号供給源に接続されていないダミーアンテナ素子が前記アンテナ素子と電気的に接続する位置に配置されている請求項１又は請求項２又は請求項３に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記金属部材における前記スロットの形成位置は、アンテナ素子の信号通電に起因して前記金属部材に誘起される電流の密度が高い部分である請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のアンテナ装置。

【請求項6】

請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載のアンテナ装置を備え、
前記アンテナ装置の金属部材は、アンテナ素子および信号供給源を収容する金属筐体である無線通信装置。

【請求項7】

信号供給源に接続され当該信号供給源から供給される信号に基づいた電波を放射する等方性あるいは略等方性の指向性を持ち、かつ、多層基板の端縁領域において前記多層基板の互いに異なる層に形成されている複数の導体パターンが積層されている構成を備えるスプリットリング共振器アンテナであるアンテナ素子を金属部材により覆い、
前記金属部材には、前記アンテナ素子の電波に応じた電波を外部に放射する開口部であるスロットを前記多層基板の端面における前記アンテナ素子の形成領域に向き合って形成するアンテナ形成方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

アンテナは、一般的に、金属（導体）が近くに配置されると、放射特性等のアンテナ特性が劣化する。また、アンテナが金属により覆われた状態（シールドされた状態）になると、アンテナから放射された電波は、金属で遮蔽され当該金属の外部に放射されない。このため、アンテナを収容する筐体として金属筐体を単に利用することができない。

【0003】

特許文献１には、アンテナを収容する金属筐体に絶縁体又は誘電体の電気的な開口部であるスロットが形成されている構成が開示されている。特許文献２には、金属筐体にスロットアンテナを形成した構成が開示されている。特許文献３には、スプリットリング共振器を利用したアンテナ装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１２／１６０９８２号

【特許文献2】国際公開第２００７／０５８２３０号

【特許文献3】特開２０１５−６５６４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

アンテナの放射特性が低下するために、アンテナを収容する筐体として安易に金属筐体を利用することができない。しかし、筐体の耐久性の向上や、デザイン設計の自由度を高めること等を考慮して、金属筐体を利用したいという要求がある。

【0006】

特許文献１には、アンテナを収容する筐体が金属である構成が開示されている。特許文献１の構成では、筐体には、絶縁体又は誘電体の電気的な開口部であるスロットが形成されている。特許文献１では、アンテナはモノポールアンテナであり、スロットは、基板（回路基板）の基板面に形成されたアンテナと向き合う筐体部分に形成されている。このような特許文献１の構成では、筐体内に配置される回路基板の向きと筐体に形成されるスロットの形成位置とに関する制約が厳しい。このために、特許文献１の構成では、筐体のデザインと、放射される電波の強さと、筐体の小型化とについての要求を満足できるアンテナ装置を得ることが難しいという問題がある。

【0007】

本発明は上記課題を解決するために考え出された。すなわち、本発明の主な目的は、アンテナが金属により覆われていても当該アンテナの電波を金属の外部に放射でき、また、アンテナを備える無線通信装置のデザイン設計の自由度を高めることができるアンテナの技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、
信号供給源に接続され当該信号供給源から供給される信号に基づいた電波を放射する等方性あるいは略等方性の指向性を持つアンテナ素子と、
当該アンテナ素子を覆う金属部材と
を備え、
前記金属部材には、前記アンテナ素子の電波に応じた電波を外部に放射する開口部であるスロットが形成されている。

【0009】

また、本発明の無線通信装置は、
本発明のアンテナ装置を備え、
前記アンテナ装置の金属部材は、アンテナ素子および信号供給源を収容する金属筐体である。

【0010】

さらに、本発明のアンテナの形成方法は、
信号供給源に接続され当該信号供給源から供給される信号に基づいた電波を放射する等方性あるいは略等方性の指向性を持つアンテナ素子を金属部材により覆い、
前記金属部材には、前記アンテナ素子の電波に応じた電波を外部に放射する開口部であるスロットを形成する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、アンテナが金属により覆われていても当該アンテナの電波を金属の外部に放射でき、また、アンテナを備える無線通信装置のデザイン設計の自由度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明に係る第１実施形態のアンテナ装置を備えた無線通信装置の外観を模式的に表す斜視図である。

【図2】図１に表されている無線通信装置の模式的な断面図である。

【図3】第１実施形態のアンテナ装置を構成するアンテナ素子を説明する図である。

【図4】アンテナ素子の信号通電に起因して回路基板に誘起される電流の通電方向を表す図である。

【図5】アンテナ素子の信号通電に起因して筐体に誘起される電流の通電方向を説明する図である。

【図6】筐体に収容されていない状態でのアンテナ素子の放射効率の一例を表すグラフである。

【図7】筐体に収容されていない状態でのアンテナ素子のリターンロス特性の一例を表すグラフである。

【図8】第１実施形態におけるアンテナ装置のアンテナ素子の放射効率の一例を表すグラフである。

【図9】第１実施形態におけるアンテナ装置のアンテナ素子のリターンロス特性の一例を表すグラフである。

【図10】金属筐体に収容されている状態でのアンテナ素子の放射効率の一例を表すグラフである。

【図11】金属筐体に収容されている状態でのアンテナ素子のリターンロス特性の一例を表すグラフである。

【図12】本発明に係る第２実施形態のアンテナ装置を備えた無線通信装置を説明する図である。

【図13】ダミーアンテナ素子が設けられている場合と設けられていない場合におけるアンテナ装置の放射効率をそれぞれ表すグラフである。

【図14】シミュレーションで用いた回路基板を説明する図である。

【図15】ダミーアンテナ素子が設けられている場合と設けられていない場合におけるアンテナ装置の指向性をそれぞれ表す図である。

【図16】スロットの形成位置の変化によるアンテナ装置の指向性の変化を表す図である。

【図17】第２実施形態のアンテナ装置におけるダミーアンテナ素子が設けられている場合と設けられていない場合におけるアンテナ装置の指向性をそれぞれ表す図である。

【図18】本発明に係るその他の実施形態を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ説明する。

【0014】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る第１実施形態のアンテナ装置を備えた無線通信装置の外観を簡略化して表す斜視図である。図２（ａ）は、図１におけるＡ−Ａ部分での断面図であり、図２（ｂ）は、図１におけるＢ−Ｂ部分での断面図である。

【0015】

第１実施形態における無線通信装置１は、回路基板（プリント基板）２と、アンテナ素子３と、筐体４とを備えている。回路基板２は、多層基板であり、当該回路基板２には、アンテナ素子３に無線通信用の信号（電流）を供給する信号供給源（高周波回路）６を含む電気回路が形成されている。

【0016】

アンテナ素子３は、信号供給源６に接続され、当該信号供給源６から供給される信号に基づいた電波を放射する構成を備えている。第１実施形態では、アンテナ素子３は、回路基板２の端縁領域に形成されている。また、アンテナ素子３は、スプリットリング共振器アンテナにより構成されている。スプリットリング共振器アンテナは、等方性あるいは略等方性の指向性を持つ。なお、スプリットリング共振器アンテナは、ＳＲＲ（Sprit Ring Resonator）アンテナとも記す。

【0017】

ＳＲＲアンテナにより構成されるアンテナ素子３は、例えば、図３に表されるような複数の導体パターン８を有して構成されている。導体パターン８は、メタマテリアルにより構成され、環状の一部を切った形状を備えている。複数の導体パターン８は、回路基板２の互いに異なる層に、切れている部分（以下、スプリット部と記す）１０の位置を合わせた状態で積層形成されることにより、多層化されている。

【0018】

アンテナ素子３（ＳＲＲアンテナ）の等価回路は、導体パターン８が持つインダクタンス成分（Ｌ）と、スプリット部１０に生じるキャパシタンス成分（Ｃ）とによって、ＬＣ直列共振回路となる。

【0019】

このようなアンテナ素子３は、予め設定されている無線通信用の周波数を共振周波数として持つことができるように、導体パターン８の電気的な長さが設計されている。このため、信号供給源６から無線通信用の周波数を持つ信号が供給されることによって、アンテナ素子３が共振し、この共振によりアンテナ素子３から電波が放射される。なお、ＳＲＲアンテナの構成には様々な構成があり、上記した構成に限定されずに、適宜な構成のＳＲＲアンテナがアンテナ素子３として採用される。

【0020】

筐体４は、回路基板２を収容する筐体であり、金属により構成されている金属部材である。第１実施形態では、筐体４は直方体状である。ここで、説明を容易にするために、筐体４において、回路基板２の端面に向き合う筐体部分を側壁とし、回路基板２の表裏のうちの一方の基板面に向き合う筐体部分を天壁とし、回路基板２の表裏のうちの他方の基板面に向き合う筐体部分を底壁とする。

【0021】

第１実施形態では、筐体４には、スリット（切れ目）状のスロット１２が、側壁から天壁および底壁に向けて伸長形成されている。スロット１２は、アンテナ素子３に最も近い筐体部分に形成されている。つまり、アンテナ素子３に信号（電流）が通電することにより、回路基板２に形成されているグラウンド層には電流が誘起されて流れる。また、筐体４には、グラウンド層の誘起電流に起因した誘起電流が流れる。スロット１２は、筐体４において、その誘起電流の電流密度が高い部分に形成される。

【0022】

図４は、アンテナ素子３の通電による回路基板２の誘起電流を説明する図である。図４の例では、信号供給源６からアンテナ素子３の導体パターン８に信号（電流）が供給されると、導体パターン８には、ａ方向に電流が流れる。この電流通電に起因して、回路基板２には、ｂ方向の誘起電流が、アンテナ素子３が形成されている端縁部分に集中して通電する。

【0023】

図５（ａ）、（ｂ）は、図１におけるＣ−Ｃ部分からアンテナ素子３の形成領域側を見た筐体４の内部および回路基板２を模式的に表す図である。図５（ａ）では、スロット１２が筐体４に形成され、図５（ｂ）では筐体４にスロット１２が形成されていない。アンテナ素子３の通電に起因して回路基板２にｂ方向の電流が誘起されると、その誘起電流に起因して筐体４にも電流が誘起される。図５（ｂ）に表されるように、筐体４にスロット１２が形成されていない場合には、回路基板２における誘起電流の通電方向であるｂ方向とは逆向きのｃ方向の電流が筐体４の側壁に誘起される。これにより、回路基板２における誘起電流に基づいた電波と、筐体４における誘起電流に基づいた電波とが相殺され、電波は放射されない。

【0024】

これに対し、図５（ａ）では、筐体４にスロット１２が形成され、当該スロット１２の長手方向は回路基板２における誘起電流の通電方向ｂに交差する方向である。このような場合には、回路基板２の誘起電流によりスロット１２の開口端縁に沿うｄ方向の誘起電流が通電する。

【0025】

また、スロット１２の開口端縁の周の電気的な長さは、予め設定された無線通信用の周波数を持つ電波の波長の２分の１（あるいは略２分の１）となっている。これにより、回路基板２の誘起電流に起因した電流がスロット１２の開口端縁部分に通電することにより、当該スロット１２の開口端縁部分は、無線通信用の周波数で共振し、スロットアンテナとして機能して電波が放射される。

【0026】

なお、スロット１２の幅は、筐体４の強度や筐体４の内部へのごみの入り難さ等を考慮して、適宜設定される。また、スロット１２は、開口端縁の周の電気的な長さや、筐体４の大きさによっては、筐体４の側壁のみに形成される場合もある。このように、スロット１２が形成される筐体４の領域は限定されない。

【0027】

第１実施形態では、アンテナ素子３と、スロット１２が形成されている金属部材である筐体４とによって、アンテナ装置が構成されている。

【0028】

第１実施形態のアンテナ装置および当該アンテナ装置を備えた無線通信装置１は、金属の筐体４にスロット１２を形成することによって、金属の筐体４の内部にアンテナ素子３を収容しても、電波を放射することができる。このことは、発明者らの実験により確認されている。

【0029】

その実験では、筐体４に収容されていない状態と、スロット１２が形成されていない筐体４に収容された状態と、スロット１２が形成されている筐体４に収容された状態とにおけるアンテナ素子３（ＳＲＲアンテナ）についてアンテナ特性を調べた。この実験では、アンテナ特性として、リターンロス特性と放射効率がシミュレーションにより求められた。

【0030】

図６は、筐体４に収容されていない状態のアンテナ素子３の放射効率を表すグラフである。図７は、筐体４に収容されていない状態のアンテナ素子３のリターンロス特性を表すグラフである。図８は、スロット１２が形成されている筐体４に収容された状態のアンテナ素子３の放射効率を表すグラフである。図９は、スロット１２が形成されている筐体４に収容された状態のアンテナ素子３のリターンロス特性を表すグラフである。図１０は、スロット１２が形成されていない筐体４に収容された状態のアンテナ素子３の放射効率を表すグラフである。図１１は、スロット１２が形成されていない筐体４に収容された状態のアンテナ素子３のリターンロス特性を表すグラフである。

【0031】

リターンロス特性とは、アンテナの性能を図る指標の一つである。アンテナにおける給電部（信号供給源から信号を受ける部分）において、アンテナ側のインピーダンスと、信号供給源側のインピーダンスとが近ければ近い程、当該給電部での信号反射が少なく、アンテナとしての性能が向上する。リターンロス特性は、その信号反射に関する特性を表している。リターンロス特性を表すグラフにおいて、リターンロスの値が小さい部分（谷となっている部分）が、アンテナが共振し電波の送受信が行われる周波数帯域である。例えば、アンテナが良好な無線通信を行うためには、アンテナが共振している周波数帯域においてリターンロスが−５ｄＢ（デシベル）以下であることが望ましいとされる。

【0032】

図６と図７に表されているように、筐体４に収容されていない状態のアンテナ素子３は、設定の無線通信用の周波数である２４００ＭHz（メガヘルツ）帯域において、リターンロスが−５ｄＢ（デシベル）以下というアンテナ特性を持つ。また、当該アンテナ素子３は、放射効率が−１ｄＢ付近であるというアンテナ特性を持つ。すなわち、このアンテナ素子３は、筐体４に収容されていない状態では、無線通信に良好なアンテナ特性を持つ。

【0033】

一方、このアンテナ素子３が、スロット１２が形成されていない金属の筐体４に収容されると、図１０と図１１に表されるようなアンテナ特性になってしまう。つまり、無線通信用の２４００ＭHz帯域において、放射効率が−１７５ｄＢ以下であり、リターンロス特性は零に近い値になってしまう。

【0034】

このような事態に対し、第１実施形態で説明したスロット１２を筐体４に設けることにより、アンテナ素子３が筐体４に収容されている状態であっても、アンテナ素子３とスロット１２による第１実施形態のアンテナ装置のアンテナ特性は、良好である。すなわち、無線通信用の２４００ＭHz帯域において、図８に表されるように放射効率は−２ｄＢ付近である。また、図９に表されるようにリターンロス特性は−５ｄＢ以下である。このように、アンテナ素子３とスロット１２により、第１実施形態のアンテナ装置は、筐体４に収容されていないアンテナ素子３と同様の良好なアンテナ特性を得ることができる。

【0035】

このように、第１実施形態のアンテナ装置の構成は、アンテナ特性の低下を懸念することなく、アンテナ素子３を金属の筐体４に収容することを可能にする。これにより、アンテナ素子３を収容する筐体４の強度強化や、筐体４のデザイン設計の自由度を高めることができる。

【0036】

また、第１実施形態のアンテナ装置を備えた無線通信装置の構成は、金属の筐体４を採用するので、機械的な強度の心配なく、屋外型の無線通信装置に適用できる。つまり、屋外型の無線通信装置は、屋内型の無線通信装置に比べて、移動や衝突などの衝撃を受ける機会が多く、筐体に対する耐久性が要求される。第１実施形態の無線通信装置は、アンテナ特性の低下を防止しつつ、筐体を金属により構成することができるので、屋外型の無線通信装置に有効である。

【0037】

さらに、第１実施形態では、アンテナ素子３として、ＳＲＲアンテナが採用されている。この構成も、アンテナ特性の低下を防止する効果に寄与する。すなわち、スロット１２の開口端縁から放射される電波を強くするためには、スロット１２の開口端縁に通電する誘起電流の量を多くする必要がある。スロット１２の開口端縁に通電する誘起電流の量を多くするためには、スロット１２が形成されている筐体４の側壁に向き合っている回路基板２の端縁に誘起電流が集中して生じることが望まれる。このことと、筐体４の内部における回路基板２の向きやアンテナ素子３の形成位置などの制約条件と、アンテナの指向性などを考慮すると、逆Ｌ型アンテナよりもＳＲＲアンテナやダイポールアンテナをアンテナ素子３として採用することが好ましい。ただ、ダイポールアンテナは、アンテナ特性の低下を防止するためにグラウンドから離れる必要がある。このために、ダイポールアンテナには、アンテナ設置のための占有領域を広くとる必要があるという条件がある。このため、装置の小型化が図られる場合には、ダイポールアンテナをアンテナ素子３として採用することは適切でない。

【0038】

ＳＲＲアンテナは、小型化が容易なアンテナであり、また、等方性（略等方性も含む）のアンテナである。このことから、装置の小型化およびデザイン性と、アンテナ特性の向上等を考慮すると、アンテナ素子３としてＳＲＲアンテナを採用することは有効である。

【0039】

さらに、第１実施形態では、アンテナ素子３は、信号供給源６が形成されている回路基板２に搭載されている（設けられている）。このため、信号供給源６とアンテナ素子３を接続する接続構成が容易となる。つまり、信号供給源６が形成されている回路基板２と、アンテナ素子３とが別体である場合には、信号供給源６とアンテナ素子３を接続する部品やケーブル等が必要となるが、第１実施形態では、そのような部品やケーブルが不要である。

【0040】

＜第２実施形態＞
以下に、本発明に係る第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態の説明において、第１実施形態の無線通信装置を構成する構成部分と同一名称部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

【0041】

図１２（ａ）は、第２実施形態のアンテナ装置を備えた無線通信装置の外観を簡略化して表す斜視図である。図１２（ｂ）は、図１２（ａ）に表される上方側から見た無線通信装置の模式的な平面図である。第２実施形態のアンテナ装置は、第１実施形態における構成に加えて、ダミーアンテナ素子１５を備えている。ダミーアンテナ素子１５は、アンテナ素子３と同様の構成、つまり、ＳＲＲアンテナの構成を備えている。ただ、アンテナ素子３は信号供給源６に接続されているが、ダミーアンテナ素子１５は信号供給源６に接続されていない。

【0042】

ダミーアンテナ素子１５は、アンテナ素子３と同様の共振周波数を持つことができるように、導体パターン８の電気的な長さが設計されている。また、ダミーアンテナ素子１５は、アンテナ素子３と電気的に接続することができる位置に配設されている。図１２の例では、アンテナ素子３とダミーアンテナ素子１５は、回路基板２の端縁に沿って並設されている。

【0043】

ダミーアンテナ素子１５は、アンテナ素子３と同様の共振周波数を持つことにより、信号供給源６からアンテナ素子３に信号が供給された場合に、アンテナ素子３との電気的な接続により、信号が供給されてアンテナ素子３と同様に共振する。

【0044】

図１３は、放射効率を表すグラフである。図１３における鎖線Ｎは、ダミーアンテナ素子１５が備えられておらずアンテナ素子３が単独で共振している場合におけるアンテナ素子３の放射効率を表している。また、実線Ｍは、ダミーアンテナ素子１５が備えられアンテナ素子３に加えてダミーアンテナ素子１５も共振している場合におけるアンテナ素子３とダミーアンテナ素子１５による放射効率を表している。なお、図１３における放射効率は、アンテナ素子３とダミーアンテナ素子１５が筐体４内に収容されていない状態での放射効率である。

【0045】

図１３に表されているように、ダミーアンテナ素子１５が備えられアンテナ素子３およびダミーアンテナ素子１５が共振する構成は、ダミーアンテナ素子１５の共振によって、アンテナ素子３が単独で共振する場合によりも放射効率を向上させることができる。

【0046】

第２実施形態では、筐体４に形成するスロット１２の形成位置に関する条件が第１実施形態と異なっている。すなわち、第１実施形態では、スロット１２は、筐体４において、アンテナ素子３に最も近い側壁部分（アンテナ素子３の信号通電に起因した誘起電流の密度が高い部分）に形成されている。これに代えて、第２実施形態では、スロット１２の形成位置は、筐体側壁における誘起電流の密度が高い部分に限定されない。

【0047】

アンテナ素子３とスロット１２の位置関係は電波の指向性に関与する。ここで、スロット１２の形成位置の変化による電波の指向性の変化を具体例を利用して説明する。図１５〜図１７に表されるグラフは、それぞれ、回路基板２の基板面に平行な面内における電波の指向性を表すグラフであり、互いに条件が異なっている。

【0048】

つまり、図１５は、回路基板２が筐体４に収容されていない状態での電波の指向性を表す。図１５における実線Ｌaは、回路基板２にアンテナ素子３とダミーアンテナ素子１５が形成されている場合の電波の指向性を表している。点線Ｌbは、回路基板２にアンテナ素子３が形成されている（ダミーアンテナ素子１５が形成されていない）場合の電波の指向性を表している。

【0049】

図１６は、アンテナ素子３を備えた（ダミーアンテナ素子１５を備えていない）回路基板２が筐体４に収容されている状態での電波の指向性を表す。図１６における実線Ｌcは、スロット１２が筐体４における図１６の実線に表されているような位置に形成されている場合の電波の指向性を表す。点線Ｌdは、スロット１２が筐体４における図１６の点線に表されているような位置に形成されている場合の電波の指向性を表している。

【0050】

図１７は、回路基板２が収容されている筐体４における図１７の実線に表されている位置にスロット１２が形成されている状態での電波の指向性を表す。図１７における実線Ｌeは、回路基板２にアンテナ素子３とダミーアンテナ素子１５が形成されている場合の電波の指向性を表す。点線Ｌfは、回路基板２にアンテナ素子３が形成されている（ダミーアンテナ素子１５が形成されていない）場合の電波の指向性を表している。

【0051】

なお、図１５〜図１７に表される指向性に関与する回路基板２は、図１４に表されるような回路基板である。例えば、図１４における回路基板２の幅Ｈaは８０mm（ミリメートル）である。アンテナ素子３から回路基板２の側端縁までの間隔Ｈbは３０mmであり、アンテナ素子３とダミーアンテナ素子１５のそれぞれの幅Ｈcは１５mmであり、アンテナ素子３とダミーアンテナ素子１５との間隔Ｈdは１０mmである。

【0052】

図１５と図１７に表されているように、アンテナ素子３が形成されている回路基板２にダミーアンテナ素子１５が形成される場合と、ダミーアンテナ素子１５が形成されていない場合との指向性に大きな変化は見られない。これに対して、図１６に表されるように、筐体４に形成されるスロット１２の形成位置が変化することにより、指向性が変化する。

【0053】

なお、回路基板２に形成されているアンテナ素子３（ＳＲＲアンテナ）に基づいた電波の指向性は、図１５〜図１７に表される例に限定されず、回路基板２に形成されている回路や回路部品等の影響に応じた指向性となるものである。

【0054】

第２実施形態では、スロット１２は、アンテナに要求される指向性や、筐体４のデザインや回路基板２に搭載されている部品の配置などを考慮した適宜な筐体位置に形成される。

【0055】

第２実施形態では、スロット１２の形成位置は、上述したように、アンテナ素子３の信号通電に起因した誘起電流の密度が高い筐体部分に限定されない。このため、スロット１２が、アンテナ素子３の信号通電に起因した誘起電流の密度が高い筐体部分に形成されない場合には、スロット１２がその誘起電流の密度が高い筐体部分に形成される場合に比べて、放射効率が低下する虞がある。しかし、第２実施形態では、アンテナ素子３と同様に共振するダミーアンテナ素子１５を設けることにより、スロット１２の形成位置に起因した放射効率の低下を抑制することができる。換言すれば、アンテナ素子３とダミーアンテナ素子１５とスロット１２による第２実施形態のアンテナ装置の構成は、放射効率の低下を防止しつつ、電波の指向性を制御することが可能となる。

【0056】

なお、この第２実施形態で説明したようにダミーアンテナ素子１５が備えられている場合において、スロット１２の形成位置が、第１実施形態と同様に、アンテナ素子３の信号通電に起因した誘起電流の密度が高い筐体部分であってもよい。この場合には、第１実施形態よりも放射効率を高めることができる。

【0057】

第２実施形態の構成は、第１実施形態と同様に、アンテナ特性の低下を懸念することなく、アンテナ素子３を金属の筐体４に収容できるので、無線通信装置のデザイン設計の自由度を高めることができる。特に、第２実施形態では、スロット１２の形成位置に対する制約を第１実施形態より緩くしてもアンテナ特性の低下を防止できるので、無線通信装置のデザイン設計の自由度を第１実施形態よりも高めることができる。

【0058】

＜その他の実施形態＞
なお、本発明は第１と第２の実施形態に限定されず、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１と第２の実施形態では、筐体４は直方体状であるが、筐体４は直方体状に限定されず、様々な形態を採り得る。

【0059】

さらに、第１と第２の実施形態では、筐体４において、アンテナ素子３に最も近い部位が回路基板２の端面に向き合う筐体側壁であることから、スロット１２は、筐体４の側壁に形成されている。これに代えて、例えば、アンテナ素子３に最も近い筐体部位が筐体４の天壁である場合には、スロット１２は、筐体４の天壁に形成される。このように、スロット１２の形成位置は、筐体４におけるアンテナ素子３の配置位置や、筐体４の形状に応じて定まるものであり、筐体４の側壁に限定されない。また、スロット１２の開口形状は、図１等の形状に限定されない。ただ、スロット１２は、筐体４に誘起される誘起電流と異なる方向のスリットの長さが短くなると、アンテナ特性が悪くなる。このことを考慮すると、スロット１２の開口形状は、筐体４に誘起される誘起電流と異なる方向に伸びるスリット部位を少なくとも有する形状とすることが好ましいと考えられる。

【0060】

さらに、第１と第２の実施形態では、アンテナ素子３はＳＲＲアンテナであるが、アンテナ素子３は、ＳＲＲアンテナ以外の等方性アンテナであってもよい。

【0061】

さらに、第１と第２の実施形態では、アンテナ素子３は金属の筐体４に収容されることにより、筐体４である金属部材により覆われる構成である。これに代えて、例えば、図１８に表されるように、アンテナ素子３は、筐体４とは別の金属部材１８により覆われる構成であってもよい。このように金属部材１８に覆われたアンテナ素子３は、例えば、樹脂材料により構成される筐体に収容される。

【0062】

アンテナ素子３が金属部材１８に覆われる場合には、金属部材１８にスロット２０が形成される。スロット２０は、スロット１２と同様に、開口端縁の周の長さがアンテナ素子３の共振周波数を持つ電波の波長の２分の１となるように設計される。また、スロット２０は、金属部材１８におけるアンテナ素子３に起因した誘起電流の密度が高い部分に形成される。あるいは、そのように誘起電流の密度が高い部分からずれた金属部材１８の部分にスロット２０が形成される場合には、金属部材１８の内部に、第２実施形態で述べたようなダミーアンテナ素子を形成することが望ましい。

【0063】

第１と第２の実施形態では、スロット１２は、アンテナ素子３の通電に起因して回路基板２（グラウンド）に誘起される電流の通電方向と直交あるいは略直交する方向に伸長形成された開口部である。これに代えて、スロット１２は、回路基板２の誘起電流の通電方向とは異なる方向であれば、回路基板２の誘起電流の通電方向と直交以外の方向に伸長形成された開口部であってもよい。

【符号の説明】

【0064】

１ 無線通信装置
２ 回路基板
３ アンテナ素子
４ 筐体
６ 信号供給源
１２，２０ スロット
１５ ダミーアンテナ素子
１８ 金属部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】