特許 6402154 アンテナ装置及び車載用アンテナ装置

(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】6402154

(24)【登録日】2018年9月14日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】アンテナ装置及び車載用アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20181001BHJP

   H01Q 9/04 20060101ALI20181001BHJP

   H01Q 5/385 20150101ALI20181001BHJP

【ＦＩ】

   H01Q13/08

   H01Q9/04

   H01Q5/385

【請求項の数】8

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-181760(P2016-181760)

(22)【出願日】2016年9月16日

(65)【公開番号】特開2018-46502(P2018-46502A)

(43)【公開日】2018年3月22日

【審査請求日】2017年4月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】田山 博育

(72)【発明者】

【氏名】官 寧

【審査官】 佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１６−５２２６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／１２４４６３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ ５／００− １３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
（１）前記基板の表面上に形成されたグランド層と、（２）前記基板上に起立した放射素子であって、第１の給電線から第１の信号を給電される第１の給電点が前記基板側の端部に設けられた放射素子と、（３）前記表面上の当該放射素子の根本近傍に設けられ、且つ、一部が開いた環状の第１の短絡部であって、前記第１の給電点の近傍において前記放射素子を前記グランド層に短絡する第１の短絡部と、により構成された逆Ｆ型の第１のアンテナと、
（４）前記グランド層と、（５）前記基板の前記表面上に起立した放射素子であって、第２の給電線から第２の信号を給電される第２の給電点が前記基板側の端部に設けられた放射素子と、（６）前記表面上の当該放射素子の根本近傍に設けられ、且つ、一部が開いた環状の第２の短絡部であって、前記第２の給電点の近傍において前記放射素子を前記グランド層に短絡する第２の短絡部と、により構成された逆Ｆ型の第２のアンテナと、を備えたアンテナ装置であって、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは互いに共通する動作帯域を有し、
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間隔は、前記共通する動作帯域の下限周波数に対応する実効波長の８分の１以上８分の３以下であり、
前記グランド層は、前記第２のアンテナの前記根本の近傍から前記第１のアンテナの根本と反対側の方向に伸びた帯状導体と、を含んでいる、
ことを特徴とするアンテナ装置。

【請求項2】

前記第１のアンテナの放射素子を第１の放射素子として、当該第１の放射素子の前記第１の給電点には第１の給電線のホット側導体が接続されており、
前記第１のアンテナは、
その一端部に前記第１の給電線のコールド側導体が接続された、前記第１の放射素子よりも電気長が短い第２の放射素子であって、前記第１の放射素子の一方の側に配置された第２の放射素子と、
前記第１の短絡部を介して前記第１の放射素子に短絡された、前記第１の放射素子よりも電気長が短い第３の放射素子であって、前記第１の放射素子の他方の側に配置された第３の放射素子と、を更に備えており、
前記第２のアンテナの放射素子を第４の放射素子として、当該第４の放射素子の前記第２の給電点には第２の給電線のホット側導体が接続されており、
前記第２のアンテナは、
その一端部に前記第２の給電線のコールド側導体が接続された、前記第４の放射素子よりも電気長が短い第５の放射素子であって、前記第４の放射素子の一方の側に配置された第５の放射素子と、
前記第２の短絡部を介して前記第４の放射素子に短絡された、前記第４の放射素子よりも電気長が短い第６の放射素子であって、前記第４の放射素子の他方の側に配置された第６の放射素子と、を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記基板及び前記第２のアンテナの双方に交わる平面に沿って設けられた第３の短絡部であって、前記第４の放射素子を前記グランド層に短絡する、一部が開いた環状の第３の短絡部を更に備えている、
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記第１のアンテナにおいて、
前記第２の放射素子の電気長と前記第３の放射素子の電気長とは、互いに異なり、
前記第２の放射素子と前記第３の放射素子のうち電気長が長い方の放射素子は、
当該電気長が長い方の放射素子の一端を含む放射素子本体と、
当該放射素子本体の端部であって当該電気長が長い方の放射素子の一端と逆側の端部から、当該電気長が長い方の放射素子の他端に向かって延伸されたサブ放射素子とにより構成されており、且つ、
前記第２のアンテナにおいて、
前記第５の放射素子の電気長と前記第６の放射素子の電気長とは、互いに異なり、
前記第５の放射素子と前記第６の放射素子のうち電気長が長い方の放射素子は、
当該電気長が長い方の放射素子の一端を含む放射素子本体と、
当該放射素子本体の端部であって当該電気長が長い方の放射素子の一端と逆側の端部から、当該電気長が長い方の放射素子の他端に向かって延伸されたサブ放射素子とにより構成されている、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記第２の放射素子の前記第１の放射素子に対向する外縁は、前記第２の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第１の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描き、
前記第３の放射素子の前記第１の放射素子に対向する外縁は、前記第３の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第１の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描き、且つ、
前記第５の放射素子の前記第４の放射素子に対向する外縁は、前記第５の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第４の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描き、
前記第６の放射素子の前記第４の放射素子に対向する外縁は、前記第６の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第４の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描く、
ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記第２の放射素子の前記第１の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第２の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第１の放射素子に次第に近づく曲線を描き、
前記第３の放射素子の前記第１の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第３の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第１の放射素子に次第に近づく曲線を描き、
前記第５の放射素子の前記第４の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第５の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第４の放射素子に次第に近づく曲線を描き、
前記第６の放射素子の前記第４の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第６の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第４の放射素子に次第に近づく曲線を描く、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記グランド層は、前記第１のアンテナの前記根本の近傍を構成する第１の部分と、前記第２のアンテナの前記根本の近傍を構成する第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続するブリッジ部とにより構成されており、前記ブリッジ部は、前記第１のアンテナの根本と第２のアンテナの根本とを通る直線を避けて配線されている、
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

車両の外装パネルを構成する導体板上に搭載される車載用アンテナ装置であって、
請求項１〜７の何れか１項に記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置と前記導体板との間に介在する絶縁体製の底板と、を備え、
前記底板は、（１）前記第１のアンテナの前記根本と前記底板の下面との距離である第１の距離と（２）前記第２のアンテナの前記根本と前記底板の下面との距離である第２の距離との和が前記実効波長の１６分の１以上となるように、前記アンテナ装置を保持する、
ことを特徴とする車載用アンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数のアンテナを備えたアンテナ装置に関する。また、そのようなアンテナ装置を備えた車載用アンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、移動通信の普及に伴い、移動体（例えば自動車など）に移動通信用の送受信両用のアンテナ装置が搭載されることが増えている。送受信両用のアンテナ装置は、共通する動作帯域を有する２つのアンテナを備えている。このようなアンテナ装置は、自動車の見栄えをよくするとともに、移動体の空気抵抗を増大させないために、例えばシャークフィンと呼ばれる背びれ状のハウジングなどに収容される。

【0003】

この背びれ状のハウジングは、自動車のルーフに搭載されるため、搭載可能な位置が限定されている。そのため、背びれ状のハウジングに対しては、コンパクト化の強い要望が寄せられる。それにともない、ハウジングに収容可能なアンテナ装置であって、例えばＬＴＥ（Long Term Evolution）用の周波数帯域において動作可能なアンテナ装置に対しても、コンパクト化の強い要望が寄せられる。

【0004】

特許文献１には、背びれ状のハウジング（シャークフィンアンテナハウジング）の内部に収容可能なアンテナ装置であって、２つのアンテナ（平衡アンテナ及び非平衡アンテナ）を備えたアンテナ装置（車両用再構成可能ＭＩＭＯＳＡアンテナ）が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２０１６−５０４７９９号公報（２０１６年２月１２日公開）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、送受信両用のアンテナ装置においては、共通の又は重複する周波数帯域で動作する送信用のアンテナと受信用のアンテナとを、ひとつの筐体内に収容する必要が生じる。このようなアンテナ装置において筐体のコンパクト化を進めると、送信用のアンテナと受信用のアンテナとが近接して配置されることになる。

【0007】

しかしながら、共通の又は重複する周波数帯域で動作する送信用のアンテナと受信用のアンテナとを近接させて配置させた場合、送信用のアンテナが放射した電磁波の影響を受信用のアンテナが受けてしまい、基地局との通信に支障をきたすという課題があった。受信用のアンテナが正しく基地局と通信するためには、送信用のアンテナが放射した電磁波の影響を受信用のアンテナが受けないように互いのアンテナを電気的に孤立させることが求められる。換言すれば、これら２つのアンテナにおけるアイソレーション特性を高めることが求められる。

【0008】

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、共通する動作帯域を有する２つのアンテナを備えたアンテナ装置において、これら２つのアンテナにおけるアイソレーション特性を高めることである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るアンテナ装置は、表面上にグランド層が形成された基板と、前記基板上に起立した第１のアンテナ及び第２のアンテナであって、互いに共通する動作帯域を有する逆Ｆ型の第１のアンテナ及び第２のアンテナと、を備えたアンテナ装置であって、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとの間隔は、前記共通する動作帯域の下限周波数に対応する実効波長の８分の１以上８分の３以下であり、前記グランド層は、（１）前記第１のアンテナの根本を含む領域に設けられ、一部が開いた環状の第１の短絡部と、（２）前記第２のアンテナの根本を含む領域に設けられ、一部が開いた環状の第２の短絡部と、（３）前記第２のアンテナの前記根本の近傍から前記第１のアンテナの根本と反対側の方向に伸びた帯状導体と、を含んでいる。

【0010】

上記のように構成されたアンテナ装置において、第１のアンテナは、第１の短絡部によって短絡された逆Ｆ型アンテナであり、第２のアンテナは、第２の短絡部によって短絡された逆Ｆ型アンテナである。

【0011】

第１の短絡部は、一部が開いた環状の形状を有し、且つ、第１のアンテナが起立する基板の表面上の第１のアンテナの根本を含む領域に設けられている。そのため、第１の短絡部は、第１のアンテナの放射特性において基板の法線に沿った方向の指向性を強めることができる。換言すれば、第１の短絡部は、第１のアンテナの放射特性において第１のアンテナから第２のアンテナに向かう方向の指向性を弱めることができる。

【0012】

第１の短絡部と同様に、第２の短絡部は、第２のアンテナの放射特性において基板の法線に沿った方向の指向性を強めることができる。換言すれば、第２の短絡部は、第２のアンテナの放射特性において第２のアンテナから第１のアンテナに向かう方向の指向性を弱めることができる。

【0013】

また、第２のアンテナの根本の近傍から伸びた帯状導体であって、前記第１のアンテナの根本と反対側の方向に伸びた帯状導体は、第２のアンテナの放射特性において当該方向の指向性を強めることができる。換言すれば、この帯状導体は、第２のアンテナの放射特性において第２のアンテナから第１のアンテナに向かう方向の指向性を弱めることができる。

【0014】

したがって、上記の構成によれば、共通する動作帯域を有する第１及び第２のアンテナを備えたアンテナ装置において、第１及び第２のアンテナにおけるアイソレーション特性を高めることができる。

【0015】

本発明の一態様に係るアンテナ装置において、前記第１のアンテナは、（１）その一端部に第１の給電線のホット側導体が接続された第１の放射素子と、（２）その一端部に前記第１の給電線のコールド側導体が接続された、前記第１の放射素子よりも電気長が短い第２の放射素子であって、前記第１の放射素子の一方の側に配置された第２の放射素子と、（３）前記第１の短絡部を介して前記第１の放射素子に短絡された、前記第１の放射素子よりも電気長が短い第３の放射素子であって、前記第１の放射素子の他方の側に配置された第３の放射素子と、を備えており、前記第２のアンテナは、（４）その一端部に第２の給電線のホット側導体が接続された第４の放射素子と、（５）その一端部に前記第２の給電線のコールド側導体が接続された、前記第４の放射素子よりも電気長が短い第５の放射素子であって、前記第４の放射素子の一方の側に配置された第５の放射素子と、（６）前記第２の短絡部を介して前記第４の放射素子に短絡された、前記第４の放射素子よりも電気長が短い第６の放射素子であって、前記第４の放射素子の他方の側に配置された第６の放射素子と、を備えている、ことが好ましい。

【0016】

上記の構成によれば、第１のアンテナの第２の放射素子及び第３の放射素子は、第１の放射素子を挟み込むように配置されている。したがって、本アンテナ装置は、電気長が異なる複数の放射素子を備えた２つのアンテナをコンパクトに搭載することができる。

【0017】

第２及び第３の放射素子の電気長は、第１の放射素子の電気長よりも短い。すなわち、本アンテナ装置は、第１の放射素子の電気長に対応する共振点と、第２及び第３の放射素子の電気長に対応する共振点とを有する。第１のアンテナにおいて、第１の放射素子の電気長と、第２及び第３の放射素子の電気長とを適宜異ならせることによって、所望の周波数帯域を動作帯域にし得る。

【0018】

更に、第１のアンテナにおいて、第２及び第３の放射素子の各々は、第１の放射素子を挟み込むように配置されている。この構成によれば、第１の放射素子と第２の放射素子との間に生じる容量の値、及び、第１の放射素子と第３の放射素子との間に生じる容量の値を容易に制御できる。したがって、所望の周波数帯域のうち特定の帯域においてＶＳＷＲが低下すること防止し、ＶＳＷＲの谷間が生じることを防止することができる。したがって、第１のアンテナは、所望の周波数帯域を動作帯域にすることができる。

【0019】

また、上記の構成によれば、第２のアンテナは、第１のアンテナと同様に構成されている。すなわち、第４〜第６の放射素子は、第１〜第３の放射素子と同様に構成されている。したがって、第２のアンテナは、第１のアンテナと同様の効果を奏する。

【0020】

以上のように構成された第１及び第２のアンテナを備えた本アンテナ装置は、サイズがコンパクトで、且つ、動作帯域が従来のアンテナより広いアンテナ装置を提供することができる。

【0021】

本発明の一態様に係るアンテナ装置において、前記基板及び前記第２のアンテナの双方に交わる平面に沿って設けられた第３の短絡部であって、前記第２のアンテナを短絡する、一部が開いた環状の第３の短絡部を更に備えている、ことが好ましい。

【0022】

第２のアンテナの別の短絡部として機能する第３の短絡部は、一部が開いた環状の形状を有し、且つ、基板及び第２のアンテナの双方に交わる平面に沿って設けられている。そのため、第３の短絡部は、第２のアンテナが放射する磁力線のパターンを変形させることによって、第１及び第２のアンテナにおけるアイソレーション特性を更に高めることができる。

【0023】

本発明の一態様に係るアンテナ装置において、前記第１のアンテナにおいて、前記第２の放射素子の電気長と前記第３の放射素子の電気長とは、互いに異なり、前記第２の放射素子と前記第３の放射素子のうち電気長が長い方の放射素子は、（１）当該電気長が長い方の放射素子の一端を含む放射素子本体と、（２）当該放射素子本体の端部であって当該電気長が長い方の放射素子の一端と逆側の端部から、当該電気長が長い方の放射素子の他端に向かって延伸されたサブ放射素子とにより構成されており、且つ、前記第２のアンテナにおいて、前記第５の放射素子の電気長と前記第６の放射素子の電気長とは、互いに異なり、前記第５の放射素子と前記第６の放射素子のうち電気長が長い方の放射素子は、（３）当該電気長が長い方の放射素子の一端を含む放射素子本体と、（４）当該放射素子本体の端部であって当該電気長が長い方の放射素子の一端と逆側の端部から、当該電気長が長い方の放射素子の他端に向かって延伸されたサブ放射素子とにより構成されている、ことが好ましい。

【0024】

上記の構成によれば、第１のアンテナの第１〜第３の放射素子及び第２のアンテナの第４〜第６の放射素子は、電気長が長い方の放射素子がサブ放射素子を備えていない場合と比較して、より多くの電気長を有する。そのため、幅広い周波数帯域（例えばＬＴＥ用の周波数帯域）をより細分化するように第１〜第３の放射素子及び第４〜第６の放射素子の電気長を定めることができる。したがって、本アンテナ装置は、幅広い周波数帯域におけるＶＳＷＲをよりフラット化することができる。

【0025】

本発明の一態様に係るアンテナ装置において、（１）前記第２の放射素子の前記第１の放射素子に対向する外縁は、前記第２の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第１の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描き、（２）前記第３の放射素子の前記第１の放射素子に対向する外縁は、前記第３の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第１の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描き、且つ、（３）前記第５の放射素子の前記第４の放射素子に対向する外縁は、前記第５の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第４の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描き、（４）前記第６の放射素子の前記第４の放射素子に対向する外縁は、前記第６の放射素子の他端を含む区間において、当該他端に近づくに従って前記第４の放射素子から次第に遠ざかる曲線を描く、ことが好ましい。

【0026】

上記の構成によれば、動作帯域のうち高周波側の動作帯域に生じ得るＶＳＷＲの谷間（ＶＳＷＲの急激な低下）を抑制することができる。

【0027】

本発明の一態様に係るアンテナ装置において、（１）前記第２の放射素子の前記第１の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第２の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第１の放射素子に次第に近づく曲線を描き、（２）前記第３の放射素子の前記第１の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第３の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第１の放射素子に次第に近づく曲線を描き、（３）前記第５の放射素子の前記第４の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第５の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第４の放射素子に次第に近づく曲線を描き、（４）前記第６の放射素子の前記第４の放射素子に対向する側と反対側の外縁は、前記第６の放射素子の前記一端を含む区間において、当該一端に近づくに従って前記第４の放射素子に次第に近づく曲線を描く、ことが好ましい。

【0028】

本アンテナ装置は、自動車のルーフなどに代表される導体板の上に配置され得る。このような場合に、第２及び第３の放射素子並びに第５及び第６の放射素子が上述のように構成されていることによって、第２及び第５の放射素子と上記導体板との間に生じる容量、及び、第３及び第６の放射素子と上記導体板との間に生じる容量の値を適宜設定することが容易にできる。したがって、本アンテナ装置は、上記導体板上に配置したことに伴うＶＳＷＲの低下を抑制し、幅広い動作帯域におけるＶＳＷＲの平坦化を容易にする。

【0029】

本発明の一態様に係るアンテナ装置において、前記グランド層は、前記第１のアンテナの前記根本の近傍を構成する第１の部分と、前記第２のアンテナの前記根本の近傍を構成する第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分とを接続するブリッジ部とにより構成されており、前記ブリッジ部は、前記第１のアンテナの根本と第２のアンテナの根本とを通る直線を避けて配線されている、ことが好ましい。

【0030】

第１の部分と第２の部分とを接続するブリッジ部は、第１のアンテナと第２のアンテナとのアイソレーション特性を高め得る。しかし、ブリッジ部が第１のアンテナの根本と第２のアンテナの根本とを通る直線を含んで配線されている場合、ブリッジ部は、アイソレーション特性を低下させる。上記の構成によれば、ブリッジ部は、アイソレーション特性を低下させることなく第１の部分と第２の部分とを接続する。

【0031】

本発明の一態様に係る車載用アンテナ装置は、車両の外装パネルを構成する導体板上に搭載される車載用アンテナ装置であって、上述した何れか一態様に係るアンテナ装置と、前記アンテナ装置と前記導体板との間に介在する絶縁体製の底板と、を備え、前記底板は、（１）前記第１のアンテナの前記根本と前記底板の下面との距離である第１の距離と（２）前記第２のアンテナの前記根本と前記底板の下面との距離である第２の距離との和が前記実効波長の１６分の１以上となるように、前記アンテナ装置を保持する、ことが好ましい。

【0032】

上記の構成によれば、第１のアンテナと第２のアンテナとのアイソレーション特性を悪化させることなく本アンテナ装置を導体板上に配置することができる。

【発明の効果】

【0033】

本発明は、共通する動作帯域を有する２つのアンテナを備えたアンテナ装置において、互いのアンテナにおけるアイソレーション特性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施形態に係るアンテナ装置の斜視図である。

【図2】図１に示したアンテナ装置が備えているアンテナの各放射素子、グランド層、及びＵ字型導体の平面図である。

【図3】図１に示したアンテナ装置の実施例が備えている２つのアンテナ、グランド層、及びＵ字型導体の平面図である。

【図4】（ａ）は、図３に示した実施例の放射特性を測定するときの配置を示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に示した実施例の放射特性を測定する測定系のブロック図である。

【図5】（ａ）は、図３に示した実施例が備えているアンテナ（第１のアンテナ）の利得の方位依存性を示すグラフである。（ｂ）は、図３に示した実施例が備えているアンテナ（第２のアンテナ）の利得の方位依存性を示すグラフである。

【図6】図３に示した実施例のＳパラメータＳ１１，Ｓ２１，Ｓ２２の周波数依存性を示すグラフである。

【図7】図３に示した実施例、アンテナ装置の第１の変形例、及びアンテナ装置の第２の変形例のＳパラメータＳ２１の周波数依存性を測定した結果示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0035】

本発明の実施形態に係るアンテナ装置１について、図１〜図２を参照して説明する。図１の（ａ）及び（ｂ）は、アンテナ装置１の斜視図である。図１の（ａ）は、アンテナ装置１が備えている２つのアンテナ１０，２０のうちアンテナ２０の放射素子２１〜２３が紙面手前側を向くようにアンテナ装置１を配置した場合に得られる斜視図である。図１の（ｂ）は、アンテナ１０の放射素子１１〜１３が紙面手前側を向くようにアンテナ装置１を配置した場合に得られる斜視図である。図１の（ｂ）に示した斜視図は、図１の（ａ）に示したアンテナ装置１をｚ軸を中心に１８０°回転させることによって得られる。

【0036】

なお、アンテナ１０及びアンテナ２０の各々は、それぞれに別個の給電線を接続して運用するように設計されている。本実施形態では、アンテナ１０に対して給電線の一態様である同軸ケーブル８０を接続し、アンテナ２０に対して給電線の一態様である同軸ケーブル９０を接続するものとして説明する。図１の（ａ）及び（ｂ）には、同軸ケーブル８０，９０を接続した状態のアンテナ装置１を図示している。

【0037】

図２は、アンテナ装置１が備えている２つのアンテナ１０，２０、グランド層５０、及びＵ字型導体７０の平面図である。なお、図２に挿入した拡大図Ｉ及び拡大図ＩＩの各々は、それぞれ、アンテナ１０の根本を含む領域Ｒ１及びアンテナ２０の根本を含む領域Ｒ２の拡大することによって得られる。また、図２においては、アンテナ１０に接続される同軸ケーブル８０及びアンテナ２０に接続される同軸ケーブル９０を模式的に示している。

【0038】

（アンテナ装置１の構成）
図１の（ａ）に示すように、アンテナ装置１は、アンテナ１０、アンテナ２０、基板４０、グランド層５０、基板６０、及びＵ字型導体７０を備えている。アンテナ１０及びアンテナ２０の各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第１のアンテナ及び第２のアンテナに対応する。

【0039】

（アンテナ１０）
図２に示すように、アンテナ１０は、放射素子１１、放射素子１２、放射素子１３、及び基板１４を備えている。基板１４は、誘電体（本実施形態においてはガラスエポキシ樹脂）によって構成された誘電体基板である。

【0040】

放射素子１１、放射素子１２、及び放射素子１３の各々は、基板１４の一方の表面上に形成された金属製（本実施形態においては銅製）の導体箔により構成されている。放射素子１１、放射素子１２、及び放射素子１３の各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第１の放射素子、第３の放射素子、及び第２の放射素子に対応する。放射素子１２及び放射素子１３は、放射素子１１を挟み込むように配置されている。

【0041】

放射素子１１は、低周波側の周波数帯域を動作帯域とする長方形の放射素子である。放射素子１１は、その一端１１ａに給電線のホット側導体を接続するように構成されている。本実施形態では、同軸ケーブル８０のホット側導体である中心導体８１が放射素子１１の一端１１ａに接続されている。したがって、放射素子１１は、ホット側の放射素子である。

【0042】

放射素子１１の電気長は、第１の共振点である６９８ＭＨｚの電磁波に対応するように定められている。放射素子１１の電気長は、放射素子１１の一端１１ａと他端１１ｂとの距離、すなわち放射素子１１の長辺の長さに対応する。

【0043】

放射素子１２，１３の各々は、高周波側の周波数帯域を動作帯域とする放射素子である。放射素子１３は、その一端１３ａに給電線のコールド側導体を接続するように構成されている。本実施形態では、同軸ケーブル８０のコールド側導体である外側導体８２が放射素子１３の一端１３ａに接続されている。また、放射素子１２と放射素子１３とは、後述するグランド層５０の根本部５１２，５１３及びＣ字型導体５１４を介して短絡されている。したがって、放射素子１２，１３は何れもコールド側の放射素子である。

【0044】

放射素子１３の電気長は、第２の共振点である１４２０ＭＨｚ以上の電磁波に対応するように定められている。放射素子１２の電気長は、第３の共振点である２０００ＭＨｚ以上の電磁波に対応するように定められている。したがって、放射素子１２の電気長、及び、放射素子１３の電気長は、放射素子１１の電気長よりも短い。放射素子１２及び１３の各々の電気長は、それぞれ、放射素子１２の外縁１２ｄ及び放射素子１３の外縁１３ｄの長さに対応する。アンテナ１０は、６９８ＭＨｚ以上２６９０ＭＨｚ以下の周波数帯域、いわゆるＬＴＥ用の周波数帯域において用いることを想定している。

【0045】

以上のように、アンテナ１０は、放射素子１１の電気長に対応する第１の共振点と、第２及び第３の放射素子の各々の電気長にそれぞれ対応する第２及び第３の共振点とを有する。第１の共振点を６９８ＭＨｚに設定し、第２の共振点を１４２０ＭＨｚに設定し、第３の共振点を２０００ＭＨｚに設定することによって、アンテナ１０は、所望の周波数帯域である６９８ＭＨｚ以上２６９０ＭＨｚ以下の周波数帯域を動作帯域にすることができる。

【0046】

アンテナ１０において、放射素子１２，１３の各々は、放射素子１１を挟み込むように配置されている。この構成によれば、アンテナ１０は、電気長が異なる３つの放射素子１１〜１３をコンパクトに配置することができる。後述するアンテナ２０についても同様であるので、アンテナ装置１は、アンテナ１０，２０搭載しつつコンパクト化することができる。

【0047】

放射素子１１と放射素子１２との間に生じる容量の値、及び、放射素子１１と放射素子１３との間に生じる容量の値を容易に制御できる。したがって、アンテナ１０は、所望の周波数帯域のうち特定の帯域においてＶＳＷＲが増大するのを防止することができる。したがって、アンテナ１０は、所望の周波数帯域であるＬＴＥ用の周波数帯域の大部分を動作帯域にすることができる。

【0048】

また、放射素子１１と放射素子１２とは、後述するグランド層５０のＵ字型導体５１５を介して短絡されている。したがって、アンテナ１０は、ホット側の放射素子１１とコールド側の放射素子１２，１３とが短絡された逆Ｆ型のアンテナである。

【0049】

なお、図１の（ｂ）を参照して後述するように、アンテナ１０は、基板４０に起立した状態で固定されている。

【0050】

（放射素子１２，１３の形状）
図２に示すように、放射素子１２の外縁は、（１）一端１２ａである端辺と、（２）放射素子１１に対向する外縁１２ｃと、（３）放射素子１１に対向する側と反対側の外縁１２ｄとによって構成されている。外縁１２ｃは、一端１２ａである端辺の放射素子１１側の端部に連なっており、外縁１２ｄは、当該端辺の放射素子１１側と反対側の端部に連なっている。外縁１２ｃと外縁１２ｄとは、放射素子１２の他端１２ｂによって隔てられている。

【0051】

図２に示すように、放射素子１３は、放射素子本体１３ｅとサブ放射素子１３ｆとによって構成されている。放射素子本体１３ｅは、放射素子１３の一端１３ａを含む。サブ放射素子１３ｆは、放射素子本体１３ｅの端部であって一端１３ａと逆側の端部から、放射素子１３の他端１３ｂに向かって延伸されている。

【0052】

このように構成された放射素子１３において、外縁１３ｄの電気長（外縁１３ｄに沿って一端１３ａから他端１３ｂまで測った場合の長さに対応する電気長）は、１４２０ＭＨｚの電磁波に対応するように定められている。一方、外縁１３ｃの電気長（外縁１３ｃに沿って一端１３ａから放射素子本体１３ｅの端部まで測った場合の長さに対応する電気長）は、１８００ＭＨｚの電磁波に対応するように定められている。なお、本実施形態においては、外縁１３ｃの電気長及び外縁１３ｄの電気長のうち短い方、すなわち、外縁１３ｃの電気長を放射素子１３の電気長とする。

【0053】

放射素子１２は、第３の共振点である２０００ＭＨｚを含む１９００ＭＨｚ以上２７００ＭＨｚ以下の周波数帯域の電磁波に対応するように設計されている。具体的には、外縁１２ｃ及び外縁１２ｄの電気長は、２０００ＭＨｚの電磁波に対応するように定められている。外縁１２ｃの電気長及び外縁１２ｄの電気長が異なる場合には、外縁１２ｃの電気長及び外縁１２ｄのうち長い方を放射素子１２の電気長とする。

【0054】

以上のように、アンテナ１０において、放射素子１２の電気長、及び、放射素子１３の電気長は、放射素子１１の電気長よりも短い。また、放射素子１２の電気長は、放射素子１３の電気長よりも短い。

【0055】

この構成によれば、ＬＴＥ用の周波数帯域をより細分化するように放射素子１２，１３の電気長が定められている。したがって、アンテナ１０は、ＬＴＥ用の周波数帯域におけるＶＳＷＲをよりフラット化することができる。

【0056】

また、放射素子１３の外縁は、（１）一端１３ａである端辺と、（２）放射素子１１に対向する外縁１３ｃと、（３）放射素子１１に対向する側と反対側の外縁１３ｄとによって構成されている。外縁１３ｃは、一端１３ａである端辺の放射素子１１側の端部に連なっており、外縁１３ｄは、当該端辺の放射素子１１側と反対側の端部に連なっている。外縁１３ｃと外縁１３ｄとは、放射素子１３の他端１３ｂによって隔てられている。

【0057】

放射素子１２の外縁１２ｃは、他端１２ｂを含む区間において、他端１２ｂに近づくに従って放射素子１１から次第に遠ざかる曲線を描く。

【0058】

同様に、放射素子１３の外縁１３ｃは、他端１３ｂを含む区間において、他端１３ｂに近づくにしたがって放射素子１１から次第に遠ざかる曲線を描く。

【0059】

放射素子１２，１３がこのように構成されていることによって、ＬＴＥ用の周波数帯域のうち高周波側の周波数帯域（２０００ＭＨｚ以上２６９０ＭＨｚ以下）に生じ得る利得の谷間を抑制することができる。

【0060】

（アンテナ１０のインピーダンス）
放射素子１１の一端１１ａを含む所定の長さを有する区間において、放射素子１１と放射素子１２との間隔、及び、放射素子１１と放射素子１３との間隔は、一定である。上述したように放射素子１１は、同軸ケーブル８０の中心導体８１に接続されており、放射素子１２は、同軸ケーブル８０の外側導体８２に接続されており、放射素子１３は、根本部５２２，５２３及びＣ型導体５２４を介して放射素子１２に短絡されている。したがって、放射素子１１と放射素子１２，１３とは、少なくとも上記所定の長さを有する区間において、コプラナー構造を有する。

【0061】

アンテナ１０において、放射素子１１と放射素子１２との間隔及び放射素子１１と放射素子１３との間隔、並びに、これら２つの間隔が一定である区間の長さを調整することによって、アンテナ１０のインピーダンスと、同軸ケーブル８０の特性インピーダンス（例えば５０Ω）とを整合させることができる。したがって、アンテナ１０は、同軸ケーブル８０を接続される給電点において生じ得るインピーダンス不整合に起因する反射を抑制することができる。

【0062】

以上のように、アンテナ１０は、インピーダンスを調整することができる。したがって、アンテナ１０は、様々な特性インピーダンスを有する同軸ケーブルに対しても、インピーダンス整合が取れた状態で接続可能である。

【0063】

（アンテナ２０）
アンテナ２０は、上述したアンテナ１０と同一に構成されている。図２に示すように、アンテナ２０は、放射素子２１、放射素子２２、放射素子２３、及び基板２４を備えている。放射素子２１、放射素子２２、及び放射素子２３の各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第４の放射素子、第６の放射素子、及び第５の放射素子に対応する。

【0064】

放射素子２１、放射素子２２、放射素子２３、及び基板２４の各々は、それぞれ、アンテナ１０の放射素子１１、放射素子１２、放射素子１３、及び基板１４に対応する。したがって、ここでは、アンテナ２０の説明を省略する。

【0065】

（グランド層５０）
図２に示すように、グランド層５０は、導電体（本実施形態においては銅）によって構成されている。グランド層５０は、基板４０の表面上に貼り付けられた導体板であってもよいし、基板４０の表面上に形成された導体膜であってもよい。表面上にグランド層５０が形成された基板４０は、プリント回路基板の一態様である。したがって、プリント回路基板の分野で用いられるパターニング技術を適用することにより、グランド層５０は、容易に任意の形状にパターニング可能である。グランド層５０の形状について、以下に説明する。なお、基板４０は、誘電体（本実施形態においてはガラスエポキシ樹脂）によって構成された誘電体基板である。

【0066】

グランド層５０は、第１の部分５１、第２の部分５２、及びブリッジ部５３により構成されている。

【0067】

（第１の部分５１）
第１の部分５１は、第１の根本部５１１、第２の根本部５１２，第３の根本部５１３、Ｃ字型導体５１４、Ｕ字型導体５１５、及び帯状導体５１７により構成されている。

【0068】

根本部５１１には、放射素子１１の一端１１ａが接続（本実施形態では半田付け）されている。根本部５１２には、放射素子１２の一端１２ａが接続（本実施形態では半田付け）されている。根本部５１３には、放射素子１３の一端１３ａが接続（本実施形態では半田付け）されている。根本部５１１〜５１３は、請求の範囲に記載の第１のアンテナの根本に対応する。また、第１の部分５１は、請求の範囲に記載の第１のアンテナの根本の近傍に対応する。

【0069】

なお、根本部５１１は、矩形導体５１１ａ及び矩形導体５１１ｂにより構成されている。矩形導体５１１ａ及び矩形導体５１１ｂの形状については、（アンテナ１０のインピーダンス）の項に後述する。

【0070】

Ｃ字型導体５１４は、Ｃ字型に折り曲げられた帯状導体によって構成されている。Ｃ字型導体５１４の一方の端部は、根本部５１２に連なっており、Ｃ字型導体５１４の他方の端部は、根本部５１３に連なっている。すなわち、Ｃ字型導体５１４は、根本部５１２と根本部５１３とを短絡する導体パターンである。したがって、放射素子１２の一端１２ａと、放射素子１３の一端１３ａとは、根本部５１２、根本部５１３、及びＣ字型導体５１４を介して短絡されている。

【0071】

Ｕ字型導体５１５は、Ｕ字型に折り曲げられた帯状導体によって構成されている。Ｕ字型導体５１５の一方の端部は、根本部５１１に連なっており、Ｕ字型導体５１５の他方の端部は、根本部５１２に連なっている。したがって、放射素子１１の一端１１ａと放射素子１２の一端１２ａとは、根本部５１１、根本部５１２、及びＵ字型導体５１５を介して短絡されている。すなわち、根本部５１１、根本部５１２、及びＵ字型導体５１５は、請求の範囲に記載の第１の短絡部を構成する。

【0072】

帯状導体５１７は、図２に示したＣ字型導体５１４の左上の端部に連なる長方形の導体パターンである。帯状導体５１７とＵ字型導体５１５との間隔は、１０ｍｍ以上であることが好ましい。この構成によれば、Ｕ字型導体５１５から放射される電磁波の利得を高めることができる。

【0073】

（第２の部分５２）
第２の部分５２は、（１）第４の根本部５２１の形状が第１の根本部５１１の形状と異なること、（２）帯状導体５２６を備えていること、を除いて第１の部分５１と同様に構成されている。したがって、第２の部分５２を構成する部材のうち第１の部分５１と共通する部材に関しては、その説明を省略する。

【0074】

図２に示すように、第２の部分５２は、第４の根本部５２１、第５の根本部５２２、第６の根本部５２３、Ｃ字型導体５２４、Ｕ字型導体５２５、帯状導体５２６、及び帯状導体５２７により構成されている。第２の部分５２を構成する第４の根本部５２１、第５の根本部５２２、第６の根本部５２３、Ｃ字型導体５２４、Ｕ字型導体５２５、及び帯状導体５２７の各々は、それぞれ、第１の部分５１を構成する第１の根本部５１１、第２の根本部５１２，第３の根本部５１３、Ｃ字型導体５１４、Ｕ字型導体５１５、及び帯状導体５１７に対応する。したがって、根本部５２１、根本部５２２、及びＵ字型導体５２５は、請求の範囲に記載の第２の短絡部を構成する。

【0075】

根本部５２１は、第１の部分５１の根本部５１１と同様に矩形導体５２１ａ及び矩形導体５２１ｂにより構成されている。根本部５１１と比較して根本部５２１は、矩形導体５２１ｂが矩形導体５２１ａより大きく構成されている点が異なる。これは、矩形導体５２１ｂに対して、Ｕ字型導体７０の端部７１を接続することを用意にするためである。Ｕ字型導体７０については、後述する。

【0076】

帯状導体５２６は、図２に示した、Ｃ字型導体５２４の右上の端部及び帯状導体５１７の右下の端部に連なる長方形の導体パターンである。帯状導体５２６は、アンテナ２０の根本（根本部５２１〜５２３）の近傍である第２の部分５２からアンテナ１０の根本（根本部５１１〜５１３）と反対側の方向に伸びている。

【0077】

（ブリッジ部５３）
ブリッジ部５３は、第１のアンテナ１０の根本（根本部５１１〜５１３）と第２のアンテナ２０の根本（根本部５２１〜５２３）とを通る直線を避けて配線されている。本実施形態において、ブリッジ部５３は、図１に示した座標系におけるｙ軸方向に沿った方向に延伸された帯状導体である。

【0078】

第１の部分５１と第２の部分５２とを接続するブリッジ部５３は、アンテナ１０とアンテナ２０とのアイソレーション特性を高め得る。しかし、ブリッジ部５３がアンテナ１０の根本とアンテナ２０の根本とを通る直線上に配線されている場合、ブリッジ部５３は、アイソレーション特性を低下させる。上記の構成によれば、ブリッジ部５３は、アイソレーション特性を低下させることなく第１の部分５１と第２の部分５２とを接続する。

【0079】

（アンテナ１０のインピーダンス）
上述したように、アンテナ１０は、放射素子１１と放射素子１２との間隔、及び、放射素子１１と放射素子１３との間隔、並びに、所定の長さを有する区間の長さを調整することによってインピーダンスを調整することができる。アンテナ１０は、上記のインピーダンス調整に加えて、以下の方法を用いてインピーダンス調整を実施することができる。

【0080】

図２に示すように、根本部５１１は、矩形導体５１１ａ及び矩形導体５１１ｂにより構成されている。矩形導体５１１ｂのサイズ及び根本部５１３のサイズを変化させることによって、（１）根本部５１１と根本部５１３との間隔、及び、（２）互いに対向する部分の長さを変化させることができる。また、矩形導体５１１ａのサイズ及び根本部５１２のサイズを変化させることによって、（１）根本部５１１と根本部５１２との間隔、及び、（２）互いに対向する部分の長さを変化させることができる。

【0081】

換言すれば、アンテナ１０は、矩形導体５１１ｂのサイズ及び根本部５１３のサイズを調整すること、及び、矩形導体５１１ａのサイズ及び根本部５１２のサイズを調整することによって、自信のインピーダンスが所望の値になるように調整することができる。したがって、アンテナ１０は、自身のインピーダンスと、同軸ケーブル８０の特性インピーダンス（例えば５０Ω）とを容易に整合させることができる。したがって、アンテナ１０は、給電点において生じ得るインピーダンスの不整合に起因する反射を容易に抑制することができる。

【0082】

（アンテナ１０，２０の配置）
図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、アンテナ１０及びアンテナ２０の各々は、基板４０上に起立した状態で固定されている。より詳しくは、アンテナ１０の基板１４は、その表面が図１に図示した座標系におけるｙｚ平面に沿う（本実施形態においては平行）ように、且つ、その一方の表面（放射素子１１〜１３が形成されている側の表面）がｘ軸正方向を向くように配置されている。また、アンテナ２０の基板２４は、その表面がｙｚ平面に沿う（本実施形態においては平行）ように、且つ、その一方の表面（放射素子２１〜２３が形成されている側の表面）がｘ軸負方向を向くように配置されている。

【0083】

基板４０上におけるアンテナ１０は、図２に示した領域Ｒ３に固定される。上述したように、放射素子１１の一端１１ａは、根本部５１１の矩形導体５１１ａに対して接続（本実施形態では半田付け）されており、放射素子１２の一端１２ａは、根本部５１２に対して接続（本実施形態では半田付け）されており、放射素子１３の一端１３ａは、根本部５１３に対して接続（本実施形態では半田付け）されている。半田付けに用いられる半田は、一端１１ａ，１２ａ，１３ａの各々と、根本部５１１，５１２，５１３の各々とを導通させるための導電部材であると同時に、アンテナ１０を基板４０上に起立した状態で固定する固定部材でもある。

【0084】

基板４０上におけるアンテナ２０は、図２に示した領域Ｒ４に固定される。放射素子２１の一端２１ａは、根本部５２１の矩形導体５２１ａに対して接続（本実施形態では半田付け）されており、放射素子２２の一端２２ａは、根本部５１２に対して接続（本実施形態では半田付け）されており、放射素子１３の一端１３ａは、根本部５１３に対して接続（本実施形態では半田付け）されている。半田付けに用いられる半田は、一端２１ａ，２２ａ，２３ａの各々と、根本部５２１，５２２，５２３の各々とを導通させるための導電部材であると同時に、アンテナ２０を基板４０上に起立した状態で固定する固定部材でもある。

【0085】

本実施形態において、放射素子１１の中心軸と放射素子２１の中心軸との間隔を第１のアンテナと第２のアンテナとの間隔Ｌ_ｇａｐと定義する（図１の（ａ）参照）。図１の（ａ）においては、放射素子１１の中心軸及び放射素子１２の中心軸の各々を二点鎖線で示している。

【0086】

間隔Ｌ_ｇａｐは、アンテナ１０とアンテナ２０とのアイソレーション特性を向上させるために、アンテナ１０，２０に共通する動作帯域の下限周波数である６９８ＭＨｚに対応する実効波長λ_ｇの８分の１以上８分の３以下となるように定められている。

【0087】

周波数が６９８ＭＨｚである電磁波の真空中における波長λ_０は、λ_０＝４３０ｍｍである。基板４０の比誘電率ε_０がε_０＝４．４であり、且つ、基板４０の厚さが１．６ｍｍである場合、実効波長λ_ｇは、λ_ｇ＝２１５ｍｍである。したがって、実効波長λ_ｇの８分の１は２６．９ｍｍ（有効数字３桁の場合）であり、実効波長λ_ｇの８分の３は、８０．６ｍｍ（有効数字３桁の場合）である。本実施形態では、間隔Ｌ_ｇａｐとして８０ｍｍを採用している。

【0088】

（第３の短絡部）
図２に示したＵ字型導体７０は、請求の範囲に記載の第３の短絡部の一部を構成する。Ｕ字型導体７０は、金属（本実施形態においては銅）製の導体箔により構成されており、誘電体製である基板６０の一方の表面に形成されている。Ｕ字型導体７０及び基板６０は、基板４０及びアンテナ２０の双方と交わるように（本実施形態においては直交するように）、基板４０の表面上に固定されている。

【0089】

Ｕ字型導体７０は、Ｕ字型に折り曲げられた帯状導体によって構成されている。Ｕ字型導体７０の一方の端部である端部７１は、上述した根本部５２１の矩形導体５２１ｂに接続（本実施形態においては半田付け）されており、Ｕ字型導体７０の他方の端部である端部７２は、Ｃ字型導体５２４に接続（本実施形態においては半田付け）されている。

【0090】

したがって、放射素子２１の一端２１ａと放射素子２３の一端２３ａとは、根本部５２１、根本部５２３、及びＣ字型導体５２４を介して短絡されている。したがって、根本部５２１、根本部５２３、Ｃ字型導体５２４、及びＵ字型導体７０は、請求の範囲に記載の第３の短絡部を構成する。

【0091】

なお、図１では、このように構成されたアンテナ装置１において、（１）基板４０の表面に沿う平面の法線に沿った方向であって、基板４０のうら面（グランド層５０が形成されていない側の表面）からおもて面（グランド層が形成されている側の表面）へ向かう方向をｚ軸正方向と規定し、（２）基板４０の表面に沿う平面において、アンテナ１０の基板１４の表面及びアンテナ２０の基板２４の表面に沿った方向であって、アンテナ２０からアンテナ１０へ向かう方向をｙ軸正方向と規定し、（２）基板４０の表面に沿う平面内において、ｙ軸に直交する方向であって、ｙ軸正方向及びｚ軸正方向と共に右手系を構成する方向をｘ軸正方向と規定する。

【0092】

また、ｚ軸正方向が天頂方向に沿うようにアンテナ装置１を空間中に配置したものとして説明した。しかし、アンテナ装置１を運用する場合にアンテナ装置１を空間中に配置する方向は、これに限定されるものではなく、任意に定めることができる。

【0093】

（アンテナ装置１の効果）
以上のように、アンテナ装置１において、アンテナ１０は、放射素子１１と放射素子１３とが第１の短絡部（根本部５１１〜５１３及びＵ字型導体５１５）によって短絡された逆Ｆ型アンテナであり、アンテナ２０は、第２の短絡部（根本部５２１〜５２３及びＵ字型導体５２５）によって短絡された逆Ｆ型アンテナである。アンテナ装置１において、間隔Ｌ_ｇａｐは、実効波長λ_ｇの８分の１以上８分の３以下となるように定められている。

【0094】

第１の短絡部は、一部（根本部５１１と根本部５１２との間）が開いた（離間した）環状の形状を有し、且つ、アンテナ１０が起立する基板４０の表面上のアンテナ１０の根本を含む領域に設けられている。そのため、第１の短絡部は、アンテナ１０の放射特性において基板４０の法線に沿った方向（図１に図示した座標系におけるｚ軸方向）の指向性を強めることができる。換言すれば、第１の短絡部は、アンテナ１０の放射特性において第１のアンテナから第２のアンテナに向かう方向（ｙ軸負方向）の指向性を弱めることができる。

【0095】

第１の短絡部と同様に、第２の短絡部は、アンテナ２０の放射特性において基板４０の法線に沿った方向（図１に図示した座標系におけるｚ軸方向）の指向性を強めることができる。換言すれば、第２の短絡部は、アンテナ２０の放射特性においてアンテナ２０からアンテナ１０に向かう方向（図１に図示した座標系におけるｙ軸正方向）の指向性を弱めることができる。

【0096】

また、アンテナ２０の根本の近傍から伸びた帯状導体５２６であって、アンテナ１０の根本と反対側の方向（図１に図示した座標系におけるｙ軸負方向）に伸びた帯状導体５２６は、アンテナ２０の放射特性においてｙ軸負方向の指向性を強めることができる。換言すれば、この帯状導体５２６は、アンテナ２０の放射特性においてアンテナ２０からアンテナに１０向かう方向（図１に図示した座標系におけるｙ軸正方向）の指向性を弱めることができる。

【0097】

したがって、アンテナ装置１は、共通する動作帯域を有するアンテナ１０，２０を備えたアンテナ装置において、アンテナ１０とアンテナ２０とにおけるアイソレーション特性を高めることができる。

【0098】

第３の短絡部を構成するＵ字型導体７０は、一部が開いた凡そ環状の形状を有し、且つ、基板４０及びアンテナ２０の双方に交わる平面（図１に図示した座標系におけるｚｘ平面）に沿って設けられている。そのため、Ｕ字型導体７０を含む第３の短絡部は、アンテナ２０が放射する磁力線のパターンを変形させることによって、アンテナ１０とアンテナ２０とにおけるアイソレーション特性、特に５００ＭＨｚから１０００ＭＨｚまでの周波数帯域におけるアイソレーション特性を更に高めることができる。

【0099】

なお、本実施形態に係るアンテナ装置１から第３の短絡部を省略したアンテナ装置も本発明の範疇に含まれる。第３の短絡部を省略することによって、５００ＭＨｚから１０００ＭＨｚまでの周波数帯域におけるアンテナ１０とアンテナ２０とにおけるアイソレーション特性が悪化するものの、実用上問題のないアイソレーション特性を得ることができる。

【0100】

〔アンテナ装置１の搭載例〕
アンテナ装置１は、自動車や電車などに代表される移動体の外装パネルに好適に搭載することができる。ここでは、自動車の外装パネルの一部を構成するルーフ上にアンテナ装置１を搭載する場合を例に説明する。図４の（ａ）は、アンテナ装置１の放射特性を測定するときの配置を示す斜視図である。図４に示した導体板２００は、５００ｍｍ×５００ｍｍのアルミ板である。本搭載例においては、アンテナ装置１を自動車のルーフに搭載することを模している。

【0101】

自動車のルーフが鋼板やアルミ板などの導体板により構成されている場合に、アンテナ装置１をルーフに近接させて配置することによってアンテナ１０とアンテナ２０とのアイソレーション特性が悪化することを本発明の発明者らは見出した。これは、送信側のアンテナ（例えばアンテナ１０）が放射した電磁波を受信側のアンテナ（例えばアンテナ２０）は、ルーフを介して受信するためである。

【0102】

したがって、アンテナ装置１のグランド層５０とルーフとの間の距離を十分に確保することによって、このアイソレーション特性の悪化を抑制することができる。しかし、自動車に搭載する車載用アンテナ装置においては、コンパクト化が強く望まれている。車載用アンテナ装置が大きくなることに伴い、自動車の美観を損ねる、自動車の燃費を悪化させる、などの不都合が生じるためである。

【0103】

本搭載例においては、アンテナ装置１と導体板２００との間に絶縁体製の底板１１０を介在させることによって、アンテナ装置１のグランド層５０とルーフとの間の距離を確保している。以下において、アンテナ装置１と底板１１０とを備えたものを車載用アンテナ装置１００と称する。

【0104】

底板１１０の形状は、（１）アンテナ１０の前記根本（根本部５１１〜５１３）と底板１１０の下面との距離である第１の距離と（２）アンテナ２０の根本（根本部５２１〜５２３）と底板１１０の下面との距離である第２の距離との和が実効波長λ_ｇの１６分の１以上となるように、前記アンテナ装置を保持するように構成されていることが好ましい。

【0105】

たとえば、底板１１０の厚さ（図４に図示したｚ軸方向に沿った長さ）が均一である場合、その厚さを実効波長λ_ｇの３２分の１以上とすることによって、上記の要件を満たすことができる。

【0106】

上記の構成によれば、アンテナ装置１を導体板上に搭載する場合に、アンテナ装置１の高さ（図４に図示したｚ軸方向に沿った長さ）を抑えつつ、アンテナ１０とアンテナ２０とのアイソレーション特性の悪化を抑制することができる。

【0107】

以上のように、アンテナ装置１は、自動車や電車などに代表される車両の外装パネルに搭載する車載用アンテナ装置として好適に利用することができる。

【0108】

〔実施例〕
図３は、図１に示したアンテナ装置１の第１の実施例が備えているアンテナ１０，２０、グランド層５０、及びＵ字型導体７０の平面図である。アンテナ１０とアンテナ２０とは同一の構成であるため、図３ではまとめて図示している。

【0109】

本実施例のアンテナ装置１が備えているアンテナ１０，２０、グランド層５０、及びＵ字型導体７０の各々は、図３に示した形状にパターニングされている。なお、基板１４，２４，４０，６０の比誘電率ε_０は、ε_０＝４．４であり、基板４０の厚さは、１．６ｍｍである。この場合、アンテナ１０，２０の動作帯域の下限周波数（６９８ＭＨｚ）に対応する実効波長λ_ｇは、λ_ｇ＝２１５ｍｍである。

【0110】

本変形例のアンテナ装置１において、アンテナ１０とアンテナ２０との間隔Ｌ_ｇａｐとしてＬ_ｇａｐ＝８０ｍｍを採用した。８０ｍｍは、実効波長λ_ｇの８分の３に対応する。また、本実施形態において、帯状導体５２６の長さは、根本部５２３の根本部５２１側の端部から帯状導体５２６の先端までの長さが４４．５ｍｍ（実効波長λｇの２０．７％）となるように定めた。

【0111】

本実施例のアンテナ装置１を用いて、アンテナ１０，２０の放射特性、及び、アンテナ１０とアンテナ２０とにおけるアイソレーション特性を測定した。図４の（ａ）は、この測定を実施するときに用いた構成の斜視図であり、図４の（ｂ）は、この測定に用いた測定系のブロック図である。

【0112】

図４の（ａ）に示すように、アンテナ装置１は、絶縁体製の底板１１０を介して、アルミニウム合金製の導体板２００の中央に配置されている。導体板２００のサイズは、縦×横が５００ｍｍ×５００ｍｍである。ここでは、アンテナ装置１を自動車のルーフ上に搭載することを想定しており、導体板２００は、自動車のルーフを模したものである。

【0113】

アンテナ１０においては、放射素子１１の一端１１ａに同軸ケーブル８０の中心導体８１が半田付けされ、放射素子１２の一端１２ａに同軸ケーブル８０の外側導体８２が半田付けされている。アンテナ２０においては、放射素子２１の一端２１ａに同軸ケーブル９０の中心導体９１が半田付けされ、放射素子２２の一端２２ａに同軸ケーブル９０の外側導体９２が半田付けされている。

【0114】

同軸ケーブル８０のアンテナ１０側と逆側の端部は、ネットワークアナライザの第１のポートであるポートＰ１に接続されている。また、同軸ケーブル９０のアンテナ２０側と逆側の端部は、ネットワークアナライザの第２のポートであるポートＰ２に接続されている。

【0115】

以上のような構成を用いて、アンテナ装置１におけるアンテナ１０，２０の放射特性、及び、アンテナ１０とアンテナ２０とのアイソレーション特性を測定した。

【0116】

図５の（ａ）は、本実施例のアンテナ装置１が備えているアンテナ１０の利得の方位依存性を示すグラフである。図５の（ｂ）は、本実施例のアンテナ装置１が備えているアンテナ２０の利得の方位依存性を示すグラフである。図５には、アンテナ１０，２０の利得の代表的なものとして、６９８ＭＨｚ、１４２７ＭＨｚ、及び２６９０ＭＨｚにおける利得を示す。なお、図４の（ａ）に示した配置との対応を分かりやすくするために、図５には、ｘｙ座標軸もあわせて明記した。

【0117】

図５の（ａ）を参照すれば、６９８ＭＨｚにおけるアンテナ１０の利得は、円形状、すなわち等方的であることが分かった。

【0118】

それに対して、１４２７ＭＨｚにおけるアンテナ１０の利得は、６９８ＭＨｚにおける利得と比較して、（１）９０°（ｙ軸負方向）を中心とする０°から１８０°の方向に対して低いものの、（２）２７０°（ｙ軸正方向）を中心とする１８０°から３６０°の方向に対して高いことが分かった。その結果、１４２７ＭＨｚにおけるアンテナ１０の平均利得は、６９８ＭＨｚにおけるアンテナ１０の平均利得と同程度であることが分かった。なお、平均利得は、全方向（０°から３６０°の方向）の利得と平均することによって得られる。

【0119】

２６９０ＭＨｚにおけるアンテナ１０の利得は、１４２７ＭＨｚにおけるアンテナ１０の利得と同様の傾向を示すことが分かった。すなわち、２６９０ＭＨｚにおけるアンテナ１０の平均利得は、６９８ＭＨｚにおけるアンテナ１０の平均利得と同程度であることが分かった。

【0120】

図５の（ｂ）を参照すれば、６９８ＭＨｚにおけるアンテナ２０の利得は、円形状、すなわち等方的であることが分かった。

【0121】

それに対して、１４２７ＭＨｚにおけるアンテナ２０の利得は、６９８ＭＨｚにおける利得と比較して、（１）２７０°（ｙ軸正方向）を中心とする１８０°から３６０°の方向に対して低いものの、（２）９０°（ｙ軸負方向）を中心とする０°から１８０°の方向に対して高いことが分かった。その結果、１４２７ＭＨｚにおけるアンテナ２０の平均利得は、６９８ＭＨｚにおけるアンテナ２０の平均利得と同程度であることが分かった。

【0122】

２６９０ＭＨｚにおけるアンテナ２０の利得は、１４２７ＭＨｚにおけるアンテナ２０の利得と同様の傾向を示すことが分かった。すなわち、２６９０ＭＨｚにおけるアンテナ２０の平均利得は、６９８ＭＨｚにおけるアンテナ２０の平均利得と同程度であることが分かった。

【0123】

以上のように、アンテナ装置１は、アンテナ１０とアンテナ２０とを近接して配置する構成を採用している。しかし、アンテナ装置１は、６９８ＭＨｚ、１４２７ＭＨｚ及び２６９０ＭＨｚの何れの周波数においても、アンテナ１０の平均利得及びアンテナ２０の平均利得の双方に実用上問題となる平均利得の低下を生じさせないことが分かった。

【0124】

図６は、本実施例のアンテナ装置１のＳパラメータＳ１１，Ｓ２１，Ｓ２２の周波数依存性を示すグラフである。なお、ＳパラメータＳ１２は、ＳパラメータＳ２１と同じ周波数依存性を示すことから図６には図示していない。

【0125】

図６のＳパラメータＳ１１，Ｓ２２を参照すれば、アンテナ装置１が備えているアンテナ１０，２０の各々は、ＬＴＥ用の周波数帯域の大部分において実用上問題とならないＶＳＷＲを示すことが分かった。

【0126】

また、図６を参照すれば、ＬＴＥ用の周波数帯域のうち１２００ＭＨｚ以上１３００ＭＨｚ以下を除いた周波数帯域において、ＳパラメータＳ２１がよく抑制されていることがわかった。したがって、アンテナ装置１において、アンテナ１０とアンテナ２０との間におけるアイソレーション特性は、高いことが分かった。特に、５００ＭＨｚ以上１０５０ＭＨｚ以下の周波数帯域、１５００ＭＨｚ以上１６００ＭＨｚ以下の周波数帯域、１７３０ＭＨｚ以上２２５０ＭＨｚ以下の周波数帯域、及び２５００ＭＨｚ以上３０００ＭＨｚ以下の周波数帯域の各々においては、ＳパラメータＳ２１が−２０ｄＢを下回ることが分かった。したがって、これらの周波数帯域においては、アンテナ１０とアンテナ２０との間におけるアイソレーション特性が特に高いことが分かった。

【0127】

〔変形例〕
本発明の実施例のアンテナ装置１の変形例として、アンテナ１０とアンテナ２０の間隔Ｌ_ｇａｐを変化させたアンテナ装置を作成した。本発明の第１の変形例のアンテナ装置１は、本発明の実施例のアンテナ装置１における間隔Ｌ_ｇａｐをＬ_ｇａｐ＝８０ｍｍからＬ_ｇａｐ＝９０ｍｍに変更することによって得られた。本発明の第２の変形例のアンテナ装置１は、本発明の実施例のアンテナ装置１における間隔Ｌ_ｇａｐをＬ_ｇａｐ＝８０ｍｍからＬ_ｇａｐ＝１００ｍｍに変更することによって得られた。

【0128】

図７は、本発明の実施例、第１の変形例、及び第２の変形例のＳパラメータＳ２１の周波数依存性を測定した結果を示すグラフである。

【0129】

図７の（ａ）を参照してＬ_ｇａｐ＝８０ｍｍ，９０ｍｍ，１００ｍｍである各アンテナ装置１についてＳパラメータＳ２１を比較した場合、Ｌ_ｇａｐ＝８０ｍｍであるアンテナ装置１のＳパラメータＳ２１が最もバランスが取れていることが分かった。なぜなら、Ｌ_ｇａｐ＝９０ｍｍであるアンテナ装置１においては、（１）２０００ＭＨｚ近傍（およそ１９００ＭＨｚから２１００ＭＨｚ）の周波数帯域におけるＳパラメータＳ２１が悪化しており、（２）Ｌ_ｇａｐ＝１００ｍｍであるアンテナ装置１においては、１５００ＭＨｚ近傍（およそ１４００ＭＨｚから１７００ＭＨｚ）の周波数帯域におけるＳパラメータＳ２１が悪化しているためである。

【0130】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0131】

１ アンテナ装置
１０，２０ アンテナ（第１のアンテナ、第２のアンテナ）
１１，１３，１２，２１，２３，２２ 放射素子（第１〜第６の放射素子）
１３ｅ，２３ｅ 放射素子本体
１３ｆ，２３ｆ サブ放射素子
１４，２４ 基板（請求の範囲に記載の基板）
４０ 基板
５０ グランド層
５１，５２ 第１及び第２の部分
５１１，５２１ 第１及び第４の根本部（第１及び第２の短絡部の一部）
５１２，５２２ 第２及び第５の根本部（第１及び第２の短絡部の一部）
５１３，５２３ 第３及び第６の根本部
５１４，５２４ Ｃ字型導体
５１５，５２５ Ｕ字型導体（第１の及び第２の短絡部の一部）
５２６ 帯状導体（請求の範囲に記載の帯状導体）
５１７，５２７ 帯状導体
５３ ブリッジ部
６０ 基板
７０ Ｕ字型導体（第３の短絡部の一部）
８０，９０ 同軸ケーブル（給電線）
８１，９１ 中心導体（ホット側導体）
８２，９２ 外側導体（コールド側導体）
１００ 車載用アンテナ装置
１１０ 底板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】