特許 6656704 アンテナ装置および携帯端末

(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】6656704

(24)【登録日】2020年2月7日

(45)【発行日】2020年3月4日

(54)【発明の名称】アンテナ装置および携帯端末

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/38 20060101AFI20200220BHJP

   H01Q 1/48 20060101ALI20200220BHJP

【ＦＩ】

   H01Q9/38

   H01Q1/48

【請求項の数】10

【全頁数】47

(21)【出願番号】特願2019-515049(P2019-515049)

(86)(22)【出願日】2017年4月28日

(86)【国際出願番号】JP2017017034

(87)【国際公開番号】WO2018198349

(87)【国際公開日】20181101

【審査請求日】2019年5月17日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】517146725

【氏名又は名称】小島 優

(72)【発明者】

【氏名】小島 優

【審査官】 佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０２７７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６２９２１４３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 欧州特許出願公開第００９５７５３５（ＥＰ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｑ １／４８

Ｈ０１Ｑ ９／３８

Ｈ０１Ｑ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

指向性を有するアンテナ装置であって、
給電部、板状の第１アンテナ素子、および、前記第１アンテナ素子よりも幅が小さく、前記第1アンテナ素子の一辺に前記給電部を介して接続された第２アンテナ素子を有するアンテナ部と、
前記アンテナ部に対向して配置された板状の無給電素子と、を備え、
前記無給電素子は、使用周波数の波長の略１／２以上の長さを有し、
前記第２アンテナ素子は、使用周波数の波長の１／４よりも短い長さを有し、
前記アンテナ部および前記無給電素子は電磁結合できる間隔を有し、
前記アンテナ装置の共振周波数は、前記第１アンテナ素子の長さ、および／または幅により調整され、
前記アンテナ装置の入力インピーダンスは、前記第２アンテナ素子の長さにより調整されるアンテナ装置。

【請求項2】

前記第１アンテナ素子は略方形の形状を有し、
前記第２アンテナ素子は、前記第１アンテナ素子の前記一辺の略中央の位置に接続されている請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記第２アンテナ素子は、前記無給電素子の前記アンテナ部と対向する面と交差する方向に伸長する部分を有する請求項１又は２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記第２アンテナ素子は、前記第１アンテナ素子に対する角度が可変である請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記第１アンテナ素子は、当該第１アンテナ素子の主面のいずれかの辺に突起または切り欠きを有する請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記第１アンテナ素子は、直交する２つの辺を有し、
前記２つの辺のそれぞれに、前記第２アンテナ素子が接続され、
前記第２アンテナ素子のそれぞれと、前記第１アンテナ素子との間に給電部が設けられている請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

給電部、板状の第１アンテナ素子、および、前記第１アンテナ素子よりも幅が小さく、前記第1アンテナ素子の一辺に接続された第２アンテナ素子を有するアンテナ部と、
前記アンテナ部に対向して配置された板状の無給電素子と、を備え、
前記無給電素子は、使用周波数の波長の略１／２以上の長さおよび幅を有し、
前記アンテナ部および前記無給電素子は電磁結合できる間隔を有し、
前記第２アンテナ素子は、一端が前記給電部に接続され、他端が前記第１アンテナ素子の主面の前記給電部が設けられていない辺に接続され、前記一端から前記他端までの間において伝送する信号の位相を３π／２遅延させるアンテナ装置。

【請求項8】

前記第１アンテナ素子の一方の主面に対向して配置された前記無給電素子と、
前記第１アンテナ素子の他方の主面に対向して配置された第２無給電素子と、を備える請求項１から７のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記第１アンテナ素子の主面の形状は、略円形または略正ｎ角形（ただしｎは偶数）である請求項１から８のいずれか一項に記載のアンテナ装置。

【請求項10】

請求項１から９のいずれか一項に記載のアンテナ装置を備える携帯端末。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナ装置および携帯端末に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、通話機能またはデータ通信機能等を有する携帯端末においてアンテナ装置が用いられている。携帯端末は人体に近接して使用される場合があるので、電磁波の人体に与える影響が懸念される。安全性の指標として、単位質量あたりの吸収電力量である比吸収率（ＳＡＲ：Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｒａｔｅ）が適用される。このためアンテナ装置としては、アンテナ利得を向上させつつ、ＳＡＲが低減できることが好ましい。ＳＡＲ低減化の観点では、人体側に放射される電磁波を低減するべく、アンテナの指向性を人体と反対方向にさせる方法が有効である。これに対して、励振素子と対向して板状の無給電素子を設け、励振素子と無給電素子との電磁結合により、無給電素子を反射器および広帯域化素子として動作させる装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特許第４２６３９６１号明細書

【0003】

また、近年ではＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）といった新たな通信サービスの取り組みが行われている。このアンテナ装置は人体や金属物などに取り付けられる場合があるので、人体や金属物などの取り付け部からの影響によるアンテナの性能劣化が懸念される。取り付け部からの影響の低減化においても、取り付け部側に放射される電磁波を低減するべく、アンテナの指向性を取り付け部と反対方向にさせる方法が有効である。

【解決しようとする課題】

【0004】

アンテナ装置は、より小型化可能な構造を有することが好ましい。例えば、身につけて携帯できるウェアラブル端末においては、モバイル性、デザイン性等の観点から端末の小型化が要望される。従って、ウェアラブル端末に用いるアンテナ装置も小型化可能であることが好ましい。

【一般的開示】

【0005】

本発明の第１の態様においては、板状の第１アンテナ素子、および、第１アンテナ素子よりも幅の小さい第２アンテナ素子を有するアンテナ部と、アンテナ部に対向して配置された板状の無給電素子とを備え、無給電素子は、使用周波数の波長の略１／２以上の長さを有し、第２アンテナ素子の長さは、使用周波数の波長の１／４よりも短く、アンテナ部および無給電素子は電磁結合できる間隔を有し、使用周波数で共振するアンテナ装置を提供する。

【0006】

本発明の第２の態様においては、第１の態様のアンテナ装置を備える携帯端末を提供する。

【0007】

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の一つの実施形態に係るアンテナ装置１００の概要を示す斜視図である。

【図2】第１実施例に係るアンテナ装置２００の概要を示す斜視図である。

【図3A】アンテナ装置２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図3B】アンテナ装置２００のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示す図である。

【図3C】アンテナ装置２００のＸＹ面の放射パターンを示す図である。

【図4】アンテナ装置２００において、無給電素子１１０を取り除いたアンテナ部１２０単体の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図5】第２実施例に係るアンテナ装置３００の概要を示す斜視図である。

【図6】第３実施例に係るアンテナ装置４００の概要を示す斜視図である。

【図7A】アンテナ装置３００およびアンテナ装置４００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図7B】アンテナ装置３００およびアンテナ装置４００のＸＹ面の放射パターンを示す図である。

【図8】図２に示したアンテナ装置２００において、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３を変化させた場合の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図9】無給電素子１１０およびアンテナ部１２０との距離Ｄを変化させた場合の、アンテナ装置２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図10】無給電素子１１０の幅Ｗ１および第１アンテナ素子１２１の幅Ｗ２を変化させた場合の、アンテナ装置２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図11】第１アンテナ素子１２１の長さＬ２を変化させた場合の、アンテナ装置２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図12】整合回路の一例を示す図である。

【図13A】アンテナ装置２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図13B】アンテナ装置２００のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図13C】アンテナ装置２００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。

【図14】第４実施例に係るアンテナ装置５００の概要を示す斜視図である。

【図15A】アンテナ装置５００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図15B】アンテナ装置５００のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図15C】アンテナ装置５００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。

【図16】比較例に係るアンテナ装置６００の概要を示す斜視図である。

【図17A】アンテナ装置６００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図17B】アンテナ装置６００のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図17C】アンテナ装置６００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。

【図17D】アンテナ装置６００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。

【図17E】図１７Ｄとは異なる周波数での、アンテナ装置６００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。

【図18】アンテナ装置６００において、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３１およびＬ３２を変化させた場合の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図19】図１８の１２番目の入力インピーダンス特性を示す図である。

【図20】調整を行ったアンテナ装置７００の概要を示す斜視図である。

【図21A】アンテナ装置７００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図21B】アンテナ装置７００のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図21C】アンテナ装置７００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。

【図22】第１アンテナ素子１２１の所定の辺における、給電部１２３および第２アンテナ素子１２２の位置を示す概略図である。

【図23A】ｄ＝０ｍｍの場合の放射パターンを示す図である。

【図23B】ｄ＝５ｍｍ（ｄ＝０．０３λ）の放射パターンを示す図である。

【図23C】ｄ＝１２ｍｍ（ｄ＝０．０８λ）の放射パターンを示す図である。

【図23D】ｄ＝２４．５ｍｍの放射パターンを示す図である。

【図24】第１アンテナ素子１２１の所定の辺における、給電部１２３および第２アンテナ素子１２２の位置を示す概略図である。

【図25A】図２４に示した例においてｄ＝１２ｍｍとした場合の、アンテナ装置の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図25B】図２４に示した例においてｄ＝１２ｍｍとした場合の、アンテナ装置の放射パターンを示す図である。

【図26】第５実施例に係るアンテナ装置８００の概要を示す斜視図である。

【図27A】アンテナ装置８００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図27B】アンテナ装置８００のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図27C】アンテナ装置８００のＸＹ面における放射パターン、および、ＸＺ面における放射パターンを示す図である。

【図28】第６実施例に係るアンテナ装置９００の概要を示す斜視図である。

【図29】本発明の一つの実施形態に係る携帯端末１０００の概要を示す断面図である。

【図30】第７実施例に係るアンテナ装置１２００の概要を示す斜視図である。

【図31】電流Ｉ１および電流Ｉ２を模式的に示す図である。

【図32A】アンテナ装置１２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図32B】アンテナ装置１２００のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図33】アンテナ装置１２００の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面およびＸＺ面の放射パターンを示す図である。

【図34】図３０に示したアンテナ装置１２００において、無給電素子１１０を除去した場合の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図35A】第２アンテナ素子１２２の一例を示す図である。

【図35B】図３５Ａに示した第２アンテナ素子１２２のＺ軸方向の長さＬ３１を変更した場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図35C】図３５Ａに示した第２アンテナ素子１２２のＹ軸方向の長さＬ３２を変更した場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図35D】図３５Ａに示した第２アンテナ素子１２２のＹ軸方向の長さＬ３２を変更した場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図36A】第２アンテナ素子１２２のＹ軸方向の長さＬ３２を１０ｍｍとして、整合回路として１２ｎＨのインダクタを直列に装荷した場合の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図36B】第２アンテナ素子１２２のＹ軸方向の長さＬ３２を１０ｍｍとして、整合回路として１２ｎＨのインダクタを直列に装荷した場合のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図37】第１アンテナ素子１２１のＹＺ面における形状例を示す図である。

【図38A】アンテナ装置１２００において図３７に示したアンテナ部１２０を用いた場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図38B】当該アンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図38C】当該アンテナ装置の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面およびＸＺ面の放射パターンを示す図である。

【図39】第１アンテナ素子１２１のＹＺ面における形状例を示す図である。

【図40A】アンテナ装置１２００において図３９に示したアンテナ部１２０を用いた場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図40B】当該アンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図40C】当該アンテナ装置の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面およびＸＺ面の放射パターンを示す図である。

【図41A】第１アンテナ素子１２１のＹＺ面における形状例を示す図である。

【図41B】図４１Ａに示した第１アンテナ素子１２１における電流Ｉ１および電流Ｉ２を模式的に示す図である。

【図42A】アンテナ装置１２００において図４１Ａに示したアンテナ部１２０を用いた場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図42B】当該アンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図42C】当該アンテナ装置の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面およびＸＺ面の放射パターンを示す図である。

【図43】第２アンテナ素子１２２のＹＺ面における形状例を示す図である。

【図44】図４３に示したアンテナ部１２０における電流Ｉを模式的に示す図である。

【図45A】図４３に示したアンテナ部１２０を用いたアンテナ装置１２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図45B】図４３に示したアンテナ部１２０を用いたアンテナ装置１２００に、整合回路として４．５ｎＨのインダクタを直列に装荷した場合の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図45C】図４５Ｂに示したアンテナ装置１２００のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図45D】当該アンテナ装置１２００の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面およびＸＺ面の放射パターンを示す図である。

【図46】アンテナ部１２０の他の構成例を示す図である。

【図47】第８実施例に係るアンテナ装置１３００の概要を示す斜視図である。

【図48】図４７に示したアンテナ部１２０の各部材のサイズを示す上面図である。

【図49A】図４８の例におけるアンテナ装置１３００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図49B】図４８の例におけるアンテナ装置１３００のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図49C】図４８の例におけるアンテナ装置１３００の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面およびＸＺ面の放射パターンを示す図である。

【図50】第９実施例に係るアンテナ装置１４００の概要を示す斜視図である。

【図51】図５０に示したアンテナ部１２０の各部材のサイズを示す上面図である。

【図52A】図５１の例におけるアンテナ装置１４００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図52B】図５１の例におけるアンテナ装置１４００のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図52C】図５１の例におけるアンテナ装置１４００の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面およびＸＺ面の放射パターンを示す図である。

【図53】第１０実施例に係るアンテナ装置１５００の概要を示す斜視図である。

【図54A】図５３の例におけるアンテナ装置１５００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図54B】図５３の例におけるアンテナ装置１５００のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図54C】図５３の例におけるアンテナ装置１５００の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面の放射パターンを示す図である。

【図55】第１０実施例に係るアンテナ装置１６００の概要を示す斜視図である。

【図56A】図５５の例におけるアンテナ装置１６００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図56B】図５５の例におけるアンテナ装置１６００のＶＳＷＲ特性を示す図である。

【図56C】図５５の例におけるアンテナ装置１６００の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面の放射パターンを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお特に明記していない場合、各図において同一の符号を付した構成要素等は、同一の構成および機能を有する。このため、各図に示した構成要素の説明を省略する場合がある。

【0010】

図１は、本発明の一つの実施形態に係るアンテナ装置１００の概要を示す斜視図である。アンテナ装置１００は、アンテナ部１２０および無給電素子１１０を備える。アンテナ部１２０は、いわゆるダイポールアンテナにおける２つのアンテナ素子の形状を変形した変形ダイポールアンテナであってよい。また、アンテナ部１２０は、一方のアンテナ素子が電気的なグランドとして機能するモノポールアンテナであってもよい。

【0011】

無給電素子１１０は、板状の導体であって、アンテナ部１２０に対向して配置される。つまり、アンテナ部１２０の少なくとも一部は、無給電素子１１０と重なる位置に配置される。本例では、アンテナ部１２０の全体が、無給電素子１１０と重なる位置に配置される。一例として無給電素子１１０は、銅板である。

【0012】

無給電素子１１０は、アンテナ部１２０と所定の間隔を有して配置される。当該間隔は、無給電素子１１０およびアンテナ部１２０が電磁結合できるように設定する。

【0013】

無給電素子１１０は、アンテナ装置１００が使用する使用周波数の波長λの略１／２以上の長さを有する。無給電素子１１０は、アンテナ装置を小型化する場合は波長の略１／２の長さでよいが、それ以上の長さを有してもよい。無給電素子１１０は、アンテナ装置１００が取り付けられる物体の金属体であってよい。例えば、自動車に取り付ける場合は、車体のボディの一部等の金属体であってよい。また、形状は方形であっても円形であってもよく、形状は限定されない。アンテナ装置１００が所定の範囲の使用周波数を使用する場合、使用周波数の波長λとは、当該所定の範囲の中央の周波数の波長を指す。また、アンテナ装置１００の送信周波数および受信周波数が異なる場合、使用周波数の波長λとは、送信周波数および受信周波数の中間の周波数の波長を指す。

【0014】

本明細書では、使用周波数の波長を単に波長λと記載する場合がある。使用周波数は、例えば２ＧＨｚである。また、波長λの略１／２とは、例えばλ／２またはλ／２よりもわずかに長い程度を指す。また、波長λの略１／２とは、無給電素子１１０が使用周波数においてアンテナ部１２０と電磁結合し、反射器として機能できる範囲の長さを指してもよい。例えば波長λの略１／２とは、λ／２の１倍以上、１．３倍以下の範囲である。また、各部材の長さまたは幅を波長λを用いて規定する場合、波長λは各部材の比誘電率に応じて定まる波長短縮率を乗じた値を用いてよい。

【0015】

無給電素子１１０が反射器として機能することで、アンテナ装置１００は、無給電素子１１０とは逆側に指向性を有する。このため、携帯端末等において、無給電素子１１０を人体側に配置することで、ＳＡＲを低減することができる。なお、アンテナ部１２０の全体が、無給電素子１１０と重なる位置に配置されることで、無給電素子１１０と逆側への指向性を強めることができる。

【0016】

アンテナ部１２０は、第１アンテナ素子１２１、第２アンテナ素子１２２および給電部１２３を有する。第１アンテナ素子１２１は、板状の導体である。なお板状とは、長さおよび幅が、厚みに比べて十分大きい形状を指す。一例として、長さおよび幅のそれぞれが、厚みの２倍以上である形状を板状としてよい。

【0017】

なお、第１アンテナ素子１２１の長さは、無給電素子１１０の長さよりも短い。第１アンテナ素子１２１の長さは、波長λの１／４より大きくてよい。

【0018】

第２アンテナ素子１２２は、第１アンテナ素子１２１よりも幅が小さい導体である。第２アンテナ素子１２２は、板状であってよく、板状でなくともよい。本例において第２アンテナ素子１２２は線状である。線状とは、幅および厚みが、長さに比べて十分小さい形状を指す。一例として、幅および厚みのそれぞれが、長さの半分以下である形状を線状としてよい。第２アンテナ素子１２２は、第１アンテナ素子１２１と同一材料で形成されてよく、異なる材料で形成されてもよい。例えば第１アンテナ素子１２１および第２アンテナ素子１２２は、所定の誘電体基板上に形成された銅箔である。

【0019】

給電部１２３は、第１アンテナ素子１２１および第２アンテナ素子１２２の間に設けられ、第１アンテナ素子１２１および第２アンテナ素子１２２と電気的に接続される。給電部１２３は、図示しないアンテナの入力インピーダンスを調整する整合回路等を介してアンテナ素子に接続される。

【0020】

第１アンテナ素子１２１、第２アンテナ素子１２２および無給電素子１１０の長さ、幅、間隔等は、無給電素子１１０が反射器として機能し、且つ、アンテナ装置１００の周波数特性が広帯域となるように設定される。例えば、無給電素子１１０およびアンテナ部１２０は、所定の使用周波数で共振するように、各部の長さが定められる。

【0021】

なお、第２アンテナ素子１２２の長さは、波長λの１／４よりも短い。第２アンテナ素子１２２の長さを短くしても、第１アンテナ素子１２１の長さおよび幅等を調整することで、アンテナ部１２０および無給電素子１１０を電磁結合させて、アンテナ装置１００を広帯域化することができる。第２アンテナ素子１２２の長さは、波長λの１／１０以下であってよく、１／２０以下であってもよい。なお、第２アンテナ素子１２２の長さの下限は、波長λの１／５０程度であってよく、１／１００程度であってもよい。

【0022】

第２アンテナ素子１２２を短くすることで、アンテナ装置１００を小型化することができる。一般的に、ダイポールアンテナやモノポールアンテナにおける第２アンテナ素子の長さは、波長λの１／４程度である。図１に示した構成において、無給電素子１１０と対向する範囲からはみ出さない条件で、第２アンテナ素子１２２の長さをλ／４程度にしようとすると、第２アンテナ素子１２２を逆Ｌ形にして、第２アンテナ素子１２２をアンテナ装置１００の幅方向に伸長させなければならない。この場合、アンテナ装置１００の幅は、概ねλ／４より小さくすることが困難である。

【0023】

これに対して、第２アンテナ素子１２２を短くすることで、第２アンテナ素子１２２を幅方向に伸長させなくとも、無給電素子１１０と対向する範囲内で第２アンテナ素子１２２を配置することができる。例えば、図１に示すように、第２アンテナ素子１２２をアンテナ装置１００の長さ方向にだけ伸長させても、無給電素子１１０と対向する範囲内に第２アンテナ素子１２２を配置することができる。このため、アンテナ装置１００の幅を、λ／４よりも大幅に小さくすることが可能になる。

【0024】

また、給電部１２３は、第１アンテナ素子１２１のいずれかの辺に接続される。本例における給電部１２３は、第１アンテナ素子１２１の短辺に接続される。給電部１２３は、第１アンテナ素子１２１の当該辺の中央近傍に接続されることが好ましい。これにより、第１アンテナ素子１２１における幅方向の電流分布は相殺されるので、アンテナ装置１００における不要な交差偏波成分を低減することができ、通信品質を改善することができる。また、交差偏波成分が低減することで、アンテナ装置１００のＦＢ比（前方対後方比）を改善して、ＳＡＲを低減させることができる。また、交差偏波成分が低減することで、放射パターンの周波数依存性を小さくすることができる。

【0025】

（第１実施例）
図２は、第１実施例に係るアンテナ装置２００の概要を示す斜視図である。アンテナ装置２００は、アンテナ装置１００の構成に加えて、誘電体基板１２４を備える。なお、図２に示すＹ軸が各構成要素の幅方向に対応し、Ｚ軸が長さ方向に対応し、Ｘ軸が厚み方向に対応する。また、第１アンテナ素子１２１の長手方向がＺ軸に対応し、短手方向がＹ軸に対応する。

【0026】

誘電体基板１２４の表面にアンテナ部１２０が形成される。また、誘電体基板１２４の裏面側に無給電素子１１０が配置される。無給電素子１１０は、誘電体基板１２４の裏面（すなわち、アンテナ部１２０が設けられた面とは逆側の面）とは離間して設けられてよく、裏面上に設けられてもよい。無給電素子１１０が誘電体基板１２４の裏面上に設けられる場合、誘電体基板１２４の厚みが、アンテナ部１２０および無給電素子１１０の間隔Ｄに相当する。なお、誘電体基板１２４の厚さを大きくするにつれて、波長短縮効果により素子長を短くできる。ただし、厚みに応じて誘電体基板１２４の重量は増加する。このようなトレードオフを考慮して誘電体基板１２４の厚みを決定してよい。第１実施例から第５実施例においては、誘電体基板の厚みを０．５ｍｍとしている。

【0027】

また、誘電体基板１２４は、ガラスエポキシ樹脂等で形成された多層回路基板であってもよい。誘電体基板１２４は、内部に気泡を含有していてもよい。多層回路基板には、アンテナ装置２００または携帯端末の無線回路等の電気回路が設けられる。多層回路基板のいずれかの層には、ほぼ全面を覆うグランド層が設けられてよい。ただし、多層回路基板において、第２アンテナ素子１２２が配置される領域と重なる領域には、グランド層等を含む電気回路を配置しない。アンテナ装置２００においては、当該グランド層を、第１アンテナ素子１２１として用いてよい。この場合、第１アンテナ素子１２１は、アンテナ部１２０のグランドとして機能する。従って、アンテナ部１２０は、第１アンテナ素子１２１がグランドとなり、給電部１２３から第２アンテナ素子１２２に給電されるモノポールアンテナとして動作する。ただし、グランドとなる第１アンテナ素子にもアンテナ電流が流れるため、アンテナ部１２０をダイポールアンテナとした場合と同様の機能を果たす。本例によれば、アンテナ装置２００と電気回路を一体化できるので、携帯端末を小型化、薄型化および軽量化することができる。

【0028】

また、無給電素子１１０の長さをＬ１、第１アンテナ素子１２１の長さをＬ２、第２アンテナ素子１２２の長さをＬ３、給電部１２３および第２アンテナ素子１２２の長さの和をＬ４、Ｙ軸における第１アンテナ素子１２１の端部と無給電素子１１０の端部との距離をＬ５、無給電素子１１０の幅をＷ１、第１アンテナ素子１２１の幅をＷ２、第２アンテナ素子１２２の幅をＷ３、第１アンテナ素子１２１と無給電素子１１０との間隔をＤとする。第２アンテナ素子１２２は、第１アンテナ素子１２１の所定の辺の中央から、Ｚ軸方向に伸長している。アンテナ装置２００の各部の長さ等は、周波数２ＧＨｚで共振するように設定される。なお、周波数２ＧＨｚに対応する波長は約１５０ｍｍである。

【0029】

本例においてＬ１＝８５ｍｍ（０．５７λ）、Ｌ２＝６０ｍｍ（０．４λ）、Ｌ３＝２０ｍｍ（０．１３λ）、Ｌ４＝２１ｍｍ（０．１４λ）、Ｌ５＝２３ｍｍ（０．１５λ）、Ｗ１＝Ｗ２＝５０ｍｍ（０．３３λ）、Ｗ３＝１ｍｍ（０．００７λ）、Ｄ＝５ｍｍ（０．０３λ）である。また、誘電体基板１２４の比誘電率を４．４、厚みを０．５ｍｍ（０．００３λ）とする。また、第１アンテナ素子１２１および第２アンテナ素子１２２は銅箔であり、厚みは無視できるほど小さいとする。第１アンテナ素子１２１および第２アンテナ素子１２２は１ｍｍ程度の間隙を有しており、当該間隙に給電部１２３が配置される。なお、インピーダンス整合回路は用いていない。

【0030】

図３Ａは、アンテナ装置２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図３Ｂは、アンテナ装置２００のＶＳＷＲ（電圧定在波比）特性を示す図である。図３Ｃは、アンテナ装置２００の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面の放射パターンを示す図である。図３Ｃにおける放射パターンは、最大値で正規化されている。

【0031】

図２に示した構造により、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、アンテナ部１２０および無給電素子１１０は電磁結合して、中心周波数２ＧＨｚで共振する。また、無給電素子１１０が反射器として動作するので、図３Ｃに示すように、無給電素子１１０側の放射パターン強度（Ｘ軸負側）を、Ｘ軸正側の放射パターン強度に比べて小さくすることができる。このため、ＳＡＲを低減することができる。

【0032】

このように、本実施例によれば、アンテナ部１２０は、無給電素子１１０との電磁結合により所定の周波数で共振する。また、無給電素子１１０は反射器として機能できる。

【0033】

図４は、アンテナ装置２００において、無給電素子１１０を取り除いたアンテナ部１２０単体の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。本例では、アンテナ部１２０が無給電素子１１０と電磁結合しておらず、中心周波数２ＧＨｚで共振しない。

【0034】

（第２実施例）
図５は、第２実施例に係るアンテナ装置３００の概要を示す斜視図である。アンテナ装置３００は、Ｌ４＝１６ｍｍ（すなわち、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３＝１５ｍｍ（０．１λ））とした点以外は、アンテナ装置２００と同様の構造を有する。アンテナ装置３００では、Ｚ軸方向において、第２アンテナ素子１２２の端部が、無給電素子１１０の端部よりも７ｍｍ内側に配置されている。

【0035】

（第３実施例）
図６は、第３実施例に係るアンテナ装置４００の概要を示す斜視図である。アンテナ装置４００は、Ｌ４＝３１ｍｍ（すなわち、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３＝３０ｍｍ（０．２λ））とした点以外は、アンテナ装置３００と同様の構造を有する。アンテナ装置４００では、Ｚ軸方向において、第２アンテナ素子１２２の端部が、無給電素子１１０の端部よりも８ｍｍ外側に突出している。

【0036】

図７Ａは、アンテナ装置３００およびアンテナ装置４００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。周波数２ＧＨｚにおいて更にインピーダンスを整合させる場合、アンテナ装置３００に対しては直列のインダクタを整合回路として装荷し、アンテナ装置４００に対しては直列のコンデンサを整合回路として装荷すればよい。

【0037】

図７Ｂは、アンテナ装置３００およびアンテナ装置４００の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面の放射パターンを示す図である。図７Ｂにおける放射パターンは、それぞれの放射パターンの最大値で正規化されている。第２アンテナ素子１２２の長さを小さくしたアンテナ装置３００は、アンテナ装置４００よりも小型であり、且つ、図７Ｂに示すようにＦＢ比を改善することができる。

【0038】

図８は、図２に示したアンテナ装置２００において、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３を変化させた場合の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。本例では、周波数１．９２ＧＨｚから２．１７ＧＨｚまでの範囲における入力インピーダンス特性を示している。また、Ｌ３を５０ｍｍ、４５ｍｍ、４０ｍｍ、３０ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍ、７．５ｍｍ、５ｍｍと変化させた。

【0039】

図８に示すように、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３を変化させることで、入力インピーダンス特性の軌跡において結び目状のキンクが現れることがわかる。一般には、ダイポールアンテナやモノポールアンテナにおける第２アンテナ素子の長さはλ／４（３７．５ｍｍ）程度であるが、この場合の入力インピーダンス特性は、スミスチャートの右上の領域に形成される。

【0040】

一方で、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３をλ／４から徐々に小さくしていくと、キンクが小さくなり広帯域化できることを見出した。アンテナ装置２００においては、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３をλ／４より小さくすることで、アンテナ装置２００を小型化し、且つ、広帯域化する。第２アンテナ素子１２２の長さＬ３は、１５ｍｍ（０．１λ）以下であってよく、７．５ｍｍ（０．０５λ）以下であってもよい。第２アンテナ素子１２２の長さＬ３の下限は、５ｍｍ（０．０３λ）程度であってよく、５ｍｍより小さくてもよい。

【0041】

また、キンクの形状は、無給電素子１１０およびアンテナ部１２０との距離Ｄ、第１アンテナ素子１２１の幅Ｗ２、第１アンテナ素子１２１の長さＬ２等によって更に調整することができる。

【0042】

図９は、無給電素子１１０およびアンテナ部１２０との距離Ｄを変化させた場合の、アンテナ装置２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。本例では、Ｄを５ｍｍ、４ｍｍ、３ｍｍと変化させた。なお、Ｌ１＝８５ｍｍ、Ｌ２＝６０．５ｍｍ、Ｌ３＝６．５ｍｍ、Ｌ４＝７．５ｍｍ、Ｗ１＝Ｗ２＝５０ｍｍ、Ｗ３＝１ｍｍである。また、アンテナ部１２０は、Ｚ軸方向において無給電素子１１０の中央に配置される。

【0043】

図９に示すように、距離Ｄが小さくなる、すなわち、アンテナ部１２０と無給電素子１１０の結合度が大きくなるほど、キンクは大きくなる。

【0044】

図１０は、無給電素子１１０の幅Ｗ１および第１アンテナ素子１２１の幅Ｗ２を変化させた場合の、アンテナ装置２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。本例では、Ｗ１＝Ｗ２を、３０ｍｍ、４０ｍｍ、５０ｍｍと変化させた。なお、Ｌ１＝８５ｍｍ、Ｌ２＝６０．５ｍｍ、Ｌ３＝６．５ｍｍ、Ｌ４＝７．５ｍｍ、Ｗ３＝１ｍｍ、Ｄ＝５ｍｍである。また、アンテナ部１２０は、Ｚ軸方向において無給電素子１１０の中央に配置される。

【0045】

図１０に示すように、Ｗ１およびＷ２が大きくなるほどキンクが小さくなる。すなわち、Ｗ１およびＷ２が大きくなるほど広帯域化することができる。ただし、Ｗ１およびＷ２を小さくしても、それほどキンクは大きくならない。また、図９に示したように、無給電素子１１０およびアンテナ部１２０との距離Ｄを大きくすることで、Ｗ１およびＷ２を小さくしたことによる狭帯域化を補償することもできる。従って、Ｗ１およびＷ２を小さくしてアンテナ装置２００を小型化しても、アンテナ装置２００の広帯域化を維持することができる。

【0046】

図１１は、第１アンテナ素子１２１の長さＬ２を変化させた場合の、アンテナ装置２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。本例では、Ｌ２を６２．５ｍｍ、６０．５ｍｍと変化させた。図１１における実線はＬ２＝６２．５ｍｍにおける入力インピーダンス特性を示し、点線はＬ２＝６０．５ｍｍにおける入力インピーダンス特性を示す。なお、Ｌ１＝８５ｍｍ、Ｌ３＝６．５ｍｍ、Ｌ４＝７．５ｍｍ、Ｗ１＝Ｗ２＝５０ｍｍ、Ｗ３＝１ｍｍ、Ｄ＝５ｍｍである。また、アンテナ部１２０は、Ｚ軸方向において無給電素子１１０の中央に配置される。

【0047】

図１１に示すように、Ｌ２が変化するとキンクが回転する。すなわち、アンテナ装置２００の共振周波数が変化する。このように、無給電素子１１０およびアンテナ部１２０との距離Ｄ、第１アンテナ素子１２１の幅Ｗ２、第１アンテナ素子１２１の長さＬ２等によってアンテナ装置２００の入力インピーダンス特性を調整することができる。また、整合回路を用いることで、キンクの位置をスミスチャートの中央近傍に移動させ、インピーダンスを整合させることができる。

【0048】

図１２は、整合回路の一例を示す図である。整合は、例えば、第１アンテナ素子１２１をアンテナ部１２０のグランドとして機能させ、第２アンテナ素子１２２と給電部１２３との間に直列インダクタ１３１および並列インダクタ１３２を装荷して取得する。インダクタはチップ部品であってよく、ミアンダまたはパターンコイル等のように基板上にパターンで構成してもよい。

【0049】

図１３Ａは、アンテナ装置２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図１３Ｂは、アンテナ装置２００のＶＳＷＲ特性を示す図である。図１３Ｃは、アンテナ装置２００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。

【0050】

図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃの例では、図８から図１２に示した手法を用いて、３ＧＰＰ（Ｔｈｉｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ Ｐｒｏｊｅｃｔ）で規格化されたＵＭＴＳ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ）Ｂａｎｄ１（Ｔｘ：１．９２−１．９８ＧＨｚ、Ｒｘ：２．１１−２．１７ＧＨｚ）においてアンテナ装置２００をチューニングした。なお、Ｌ１＝８５ｍｍ、Ｌ２＝６０．６ｍｍ、Ｌ３＝６．５ｍｍ、Ｌ４＝７．５ｍｍ、Ｗ１＝Ｗ２＝５０ｍｍ、Ｗ３＝１ｍｍ、Ｄ＝５ｍｍ、直列インダクタ１３１のインダクタンスは１７．３ｎＨ、並列インダクタ１３２のインダクタンスは２２ｎＨである。なお、図１３Ｃにおける実線は送信（Ｔｘ）の中心周波数１．９５ＧＨｚにおける放射パターン、点線は受信（Ｒｘ）の中心周波数２．１４ＧＨｚにおける放射パターンである。ただし、周波数１．９５ＧＨｚの最大値で正規化している。

【0051】

図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、アンテナ装置２００は、ＵＭＴＳ Ｂａｎｄ１で共振できている。また、図１３Ｃに示すように、アンテナ装置２００の送信（Ｔｘ）および受信（Ｒｘ）の放射パターンは同等である。つまり、アンテナ装置２００の放射パターンは、使用周波数に依存しない。

【0052】

このように、アンテナ装置２００によれば、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３を小さくして装置の小型化を可能にしつつ、広帯域化を図ることができる。また、ＦＢ比が大きいので、ＳＡＲを低減することができる。

【0053】

（第４実施例）
図１４は、第４実施例に係るアンテナ装置５００の概要を示す斜視図である。本例のアンテナ装置５００は、第１から第３実施例に係るアンテナ装置に比べて、無給電素子１１０の幅Ｗ１および第１アンテナ素子１２１の幅Ｗ２が小さい。具体的には、Ｗ１＝Ｗ２＝３０ｍｍ（０．２λ）である。また、Ｌ１＝８５ｍｍ、Ｌ２＝６１．３ｍｍ、Ｌ３＝５ｍｍ、Ｌ４＝６ｍｍ、Ｌ５＝１５ｍｍ、Ｗ３＝１ｍｍ、Ｄ＝５ｍｍである。また、直列インダクタ１３１のインダクタンスは１８．５ｎＨ、並列インダクタ１３２のインダクタタンスは４７ｎＨである。

【0054】

図１５Ａは、アンテナ装置５００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図１５Ｂは、アンテナ装置５００のＶＳＷＲ特性を示す図である。図１５Ｃは、アンテナ装置５００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。図１５Ｃにおける実線は送信（Ｔｘ）の中心周波数１．９５ＧＨｚにおける放射パターン、点線は受信（Ｒｘ）の中心周波数２．１４ＧＨｚにおける放射パターンである。ただし、周波数１．９５ＧＨｚの最大値で正規化している。

【0055】

図１５Ａおよび図１５Ｂに示すように、アンテナ装置５００は、ＵＭＴＳ Ｂａｎｄ１で共振できている。また、図１３Ａおよび図１３Ｂに示したアンテナ装置２００に比べてわずかにＶＳＷＲ特性が劣化（狭帯域化）しているが、ほとんど影響がない。また、図９に示したように、アンテナ部１２０と無給電素子１１０との間隔Ｄを広げることで、ＶＳＷＲ特性の劣化を補償することもできる。従って、アンテナ装置５００によれば、装置を小型化しつつ、広帯域化することができる。

【0056】

（比較例）
図１６は、比較例に係るアンテナ装置６００の概要を示す斜視図である。アンテナ装置６００は、アンテナ部１２０および無給電素子１１０を備える。ただし、第２アンテナ素子１２２は逆Ｌ形を有しており、長さＬ３１＋Ｌ３２は波長λの１／４よりも大きい。アンテナ装置６００の幅は、少なくとも長さＬ３２を必要とするので、アンテナ装置６００は小型化することが困難である。

【0057】

また、給電部１２３は、第１アンテナ素子１２１の所定の辺の端部に接続されている。第２アンテナ素子１２２は、給電部１２３からＺ軸方向に伸長した後に、Ｙ軸方向に伸長する。このような形状では、幅方向の電流成分が発生するため、アンテナ装置６００の交差偏波成分が増大してしまう。

【0058】

本例ではＬ１＝８５ｍｍ、Ｌ２＝６０．５ｍｍ、Ｌ３１＝９．５ｍｍ、Ｌ３２＝４１ｍｍ、Ｌ４＝１０．５ｍｍ、Ｌ５＝１７．５ｍｍ、Ｗ１＝Ｗ２＝５０ｍｍ、Ｗ３＝１ｍｍ、Ｄ＝５ｍｍである。また、整合回路として、５．５ｐＦのコンデンサを直列に装荷している。なお、アンテナ装置６００は、特許文献１に係るアンテナ装置に対応する。

【0059】

図１７Ａは、アンテナ装置６００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図１７Ｂは、アンテナ装置６００のＶＳＷＲ特性を示す図である。アンテナ装置６００は、広帯域化は可能であるが、上述したように小型化が困難である。

【0060】

図１７Ｃは、アンテナ装置６００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。ただし、実線は周波数１．９５ＧＨｚの放射パターンを示し、点線は周波数２．１４ＧＨｚの放射パターンを示す。それぞれの放射パターンは、周波数１．９５ＧＨｚの最大値で正規化している。

【0061】

アンテナ装置６００は、交差偏波成分が増大するので放射パターンが周波数に応じて大きく変化する。このため、アンテナ装置６００は、周波数１．９５ＧＨｚと周波数２．１４ＧＨｚとで放射パターンが変化してしまう。

【0062】

図１７Ｄは、周波数１．９５ＧＨｚでの、アンテナ装置６００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。図１７Ｅは、周波数２．１４ＧＨｚでの、アンテナ装置６００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。ただし、実線は主偏波成分（Ｅθ）を示し、点線は交差偏波成分（ＥΦ）を示す。それぞれの放射パターンは周波数１．９５ＧＨｚの最大値で正規化している。

【0063】

図１７Ｄおよび図１７Ｅに示すように、アンテナ装置６００においては、主偏波成分だけでなく、不要な交差偏波成分も生じている。一方で、アンテナ装置１００から５００によれば、交差偏波成分が生じない。このため、通信品質を改善することができる。また、図１３Ｃに示すようにＦＢ比も改善されるため、ＳＡＲを低減することができる。

【0064】

なお、図１３Ｃに示した放射パターンと、図１７Ｃに示した放射パターンを比較すると、図１３Ｃに係るアンテナ装置２００は、図１７Ｃに係るアンテナ装置６００よりもＦＢ比が改善していることがわかる。具体的には、周波数１．９５ＧＨｚにおいて２ｄＢ改善し、周波数２．１４ＧＨｚにおいて５ｄＢ改善している。これは、人体装着時のアンテナ特性改善およびＳＡＲ低減につながる。さらに、図１３Ｃに係るアンテナ装置２００は、周波数１．９５ＧＨｚおよび周波数２．１４ＧＨｚにおける放射パターンがほぼ同等であり、放射パターンが周波数に依存しない。

【0065】

図１８は、アンテナ装置６００において、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３１およびＬ３２を変化させた場合の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図１８においては、Ｌ３１およびＬ３２を下記のように変化させた。なお、下記における「ｎ番目」は、図１８における丸数字のｎで示される入力インピーダンス特性に対応する。
１番目 Ｌ３１：９．５ｍｍ Ｌ３２：５０ｍｍ
２番目 Ｌ３１：９．５ｍｍ Ｌ３２：４５ｍｍ
３番目 Ｌ３１：９．５ｍｍ Ｌ３２：４０ｍｍ
４番目 Ｌ３１：９．５ｍｍ Ｌ３２：３５ｍｍ
５番目 Ｌ３１：９．５ｍｍ Ｌ３２：３０ｍｍ
６番目 Ｌ３１：９．５ｍｍ Ｌ３２：２５ｍｍ
７番目 Ｌ３１：９．５ｍｍ Ｌ３２：２０ｍｍ
８番目 Ｌ３１：９．５ｍｍ Ｌ３２：１５ｍｍ
９番目 Ｌ３１：９．５ｍｍ Ｌ３２：１０ｍｍ
１０番目 Ｌ３１：９．５ｍｍ Ｌ３２：５ｍｍ
１１番目 Ｌ３１：９．５ｍｍ Ｌ３２：１ｍｍ
１２番目 Ｌ３１：７．０ｍｍ Ｌ３２：１ｍｍ
１３番目 Ｌ３１：４．５ｍｍ Ｌ３２：１ｍｍ

【0066】

アンテナ装置６００においては、Ｌ３１：９．５ｍｍ、Ｌ３２：４１ｍｍなので、図１８における２番目および３番目の入力インピーダンス特性の間の位置に、キンク形状の入力インピーダンス特性が生じる。そして、整合回路を用いてインピーダンスを整合させている。この場合、アンテナ装置６００の幅は、少なくとも長さＬ３２を必要とする。従って、アンテナ装置６００を小型化することが困難である。

【0067】

一方で、図１８に示すように、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３１＋Ｌ３２を短くしても、スミスチャートの右下の領域で、インピーダンス特性の軌跡がキンク状になることを見出した。そして、図９から図１１に示したように、第１アンテナ素子１２１の長さＬ２等を調整することで、所望の形状のキンクを形成することができる。このため、第２アンテナ素子１２２を短くしてアンテナ装置を小型しつつ、広帯域化することができる。一例として、図１８の１２番目の入力インピーダンス特性に対応するアンテナ装置６００において、インピーダンスを整合させる方法を説明する。

【0068】

図１９は、図１８の１２番目の入力インピーダンス特性を示す図である。当該アンテナ装置６００において、１４．２ｎＨの直列インダクタ１３１と、３５ｎＨの並列インダクタ１３２を装荷する。更に、第１アンテナ素子１２１の長さを６１ｍｍに調整する。

【0069】

図２０は、上述した調整を行ったアンテナ装置７００の概要を示す斜視図である。図２１Ａは、アンテナ装置７００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図２１Ｂは、アンテナ装置７００のＶＳＷＲ特性を示す図である。図２１Ｃは、アンテナ装置７００のＸＹ面における放射パターンを示す図である。図２１Ｃにおける実線は周波数１．９５ＧＨｚにおける放射パターンを示し、点線は周波数２．１４ＧＨｚにおける放射パターンを示す。図２１Ａおよび図２１Ｂに示すように、上記の調整により、アンテナ装置７００が広帯域化できたことがわかる。ただし、図２１Ｃに示すように、幅方向電流成分による交差偏波が放射されるため、放射パターンが周波数に応じて変化している。次に、第２アンテナ素子１２２および給電部１２３の位置を調整する。

【0070】

図２２は、第１アンテナ素子１２１の所定の辺における、給電部１２３および第２アンテナ素子１２２の位置を示す概略図である。第１アンテナ素子１２１の当該辺の中央から、給電部１２３の中央までの距離をｄとする。ｄを０ｍｍ、５ｍｍ、１２ｍｍ、２４．５ｍｍに変化させて、アンテナ装置の主偏波成分および交差偏波成分の周波数１．９５ＧＨｚにおける放射パターンを取得した。なお、第１アンテナ素子１２１の当該辺の長さは５０ｍｍである。また、給電部１２３の素子幅は１ｍｍである。従って、ｄ＝２４．５ｍｍの場合、給電部１２３は第１アンテナ素子１２１の当該辺の端部に接続される。また、ｄ＝０ｍｍの場合、給電部１２３は第１アンテナ素子１２１の当該辺の中央に接続される。
図２３Ａから図２３Ｄは、周波数１．９５ＧＨｚにおけるＸＹ面の放射パターンを示す図である。ただし、実線は主偏波成分（Ｅθ）を示し、点線は交差偏波成分（ＥΦ）を示す。それぞれの放射パターンは主偏波成分（Ｅθ）の最大値で正規化している。

【0071】

図２３Ａは、ｄ＝０ｍｍの場合の放射パターンを示す図である。この場合、第２アンテナ素子１２２が、第１アンテナ素子１２１の当該辺の中央に接続されるので、交差偏波成分（ＥΦ）は生じない。

【0072】

図２３Ｂは、ｄ＝５ｍｍ（ｄ＝０．０３λ）の放射パターンを示す図である。この場合、交差偏波成分（ＥΦ）がわずかに生じている。図２３Ｃは、ｄ＝１２ｍｍ（ｄ＝０．０８λ）の放射パターンを示す図である。この場合、交差偏波成分（ＥΦ）が更に大きくなる。図２３Ｄは、ｄ＝２４．５ｍｍの放射パターンを示す図である。この場合、交差偏波成分（ＥΦ）が更に大きくなり、一部の方向においては主偏波成分（Ｅθ）よりも大きくなっている。

【0073】

図２３Ａから図２３Ｄに示すように、ｄが１２ｍｍ（０．０８λ）以下であれば、主偏波成分（Ｅθ）に対する交差偏波成分（ＥΦ）が−２０ｄＢ以下に抑制されている。このため、アンテナ装置の特性はそれほど劣化しない。給電部１２３および第２アンテナ素子１２２は、第１アンテナ素子１２１の当該辺の中央からの距離ｄが、使用周波数の波長λの０．０８倍以内の位置で、当該辺に給電部１２３を介して接続されていることが好ましい。

【0074】

また、給電部１２３および第２アンテナ素子１２２は、第１アンテナ素子１２１の当該辺の端部よりも、当該辺の中央に近い位置で、当該辺に給電部１２３を介して接続されていてもよい。例えば、上述した例では、０ｍｍ≦ｄ≦１２ｍｍの範囲であってよい。

【0075】

また、距離ｄは、５ｍｍ（０．０３λ）以下であることがより好ましい。これにより、交差偏波成分を更に抑制できる。また、距離ｄは０ｍｍであることが最も好ましい。これにより、交差偏波成分を除去することができる。

【0076】

図２４は、第１アンテナ素子１２１の所定の辺における、給電部１２３および第２アンテナ素子１２２の位置を示す概略図である。ただし、本例の第２アンテナ素子１２２は、逆Ｌ形を有する。また、第２アンテナ素子１２２の、Ｚ軸方向に伸長する部分の長さＬ３１は７ｍｍであり、Ｙ軸方向に伸長する部分の長さＬ３２は１８ｍｍである。

【0077】

図２５Ａは、図２４に示した例においてｄ＝１２ｍｍとした場合の、アンテナ装置の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図２５Ｂは、図２４に示した例においてｄ＝１２ｍｍとした場合の、アンテナ装置の周波数１．９５ＧＨｚにおけるＸＹ面の放射パターンを示す図である。ただし、実線は主偏波成分（Ｅθ）を示し、点線は交差偏波成分（ＥΦ）を示す。放射パターンは、主偏波成分（Ｅθ）の最大値で正規化している。

【0078】

図２５Ａに示すように、本例においても周波数１．９５ＧＨｚで共振することが確認できた。また、図２５Ｂに示すように、本例においても、主偏波成分（Ｅθ）に対する交差偏波成分（ＥΦ）が−２０ｄＢ以下に抑制できていることが確認できた。つまり、距離ｄを１２ｍｍ以下とすることで、第２アンテナ素子１２２の形状によらず、交差偏波成分を十分抑制できることが確認できた。

【0079】

（第５実施例）
図２６は、第５実施例に係るアンテナ装置８００の概要を示す斜視図である。アンテナ装置８００は、第１から第４実施例に係るいずれかのアンテナ装置の構成に対して、第２アンテナ素子１２２の伸長方向が異なる。他の構造は、第１から第４実施例に係るいずれかのアンテナ装置と同様であってよい。ただし、ＵＭＴＳ Ｂａｎｄ１でアンテナ装置８００が共振するように各構成要素の長さ等を調整している。一例として、Ｌ１＝８５ｍｍ、Ｌ２＝６１．６ｍｍ、Ｌ３＝１１ｍｍ、Ｌ４＝２ｍｍ、Ｌ５＝１３ｍｍ、Ｗ１＝Ｗ２＝５０ｍｍ、Ｗ３＝１ｍｍ、Ｄ＝５ｍｍ、直列インダクタ１３１のインダクタンスは１２．２ｎＨ、並列インダクタ１３２のインダクタンスは８８ｎＨである。

【0080】

本例の第２アンテナ素子１２２は、無給電素子１１０と対向する面と垂直な方向に伸長する部分を有する。図２６の例では、第２アンテナ素子１２２は、給電部１２３からＸ方向に伸長して設けられる。本例の第２アンテナ素子１２２は、直径１ｍｍの銅線である。

【0081】

図２７Ａは、アンテナ装置８００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図２７Ｂは、アンテナ装置８００のＶＳＷＲ特性を示す図である。図２７Ｃは、アンテナ装置８００のＸＹ面における放射パターン、および、ＸＺ面における放射パターンを示す図である。ただし、実線はＸＹ面における放射パターンを示し、点線はＸＺ面における放射パターンを示す。放射パターンはＸＹ面における放射パターンの最大値で正規化している。

【0082】

図２７Ａおよび図２７Ｂに示すように、アンテナ装置８００は、ＵＭＴＳ Ｂａｎｄ１で共振している。また、図２７Ｃに示すように、無給電素子１１０は反射器として機能している。また、アンテナ装置８００は、無給電素子１１０に垂直な方向においても放射パターンを有することができる。

【0083】

なお、第２アンテナ素子１２２の、第１アンテナ素子１２１に対する角度は、可変であってよい。つまり、第２アンテナ素子１２２は、給電部１２３との接続点を支点として、任意の方向に向けることができる。このような構成により、所望の平面における偏波成分を生じさせることができる。

【0084】

なお、第２アンテナ素子１２２は、第１アンテナ素子１２１の面と垂直に伸長する部分と、第１アンテナ素子１２１の長手と平行な方向に伸長する部分の両方を有していてもよい。第２アンテナ素子１２２は、給電部１２３からＸ方向に伸長した後に、Ｚ方向に伸長してよく、給電部１２３からＺ方向に伸長した後に、Ｘ方向に伸長してもよい。

【0085】

（第６実施例）
図２８は、第６実施例に係るアンテナ装置９００の概要を示す斜視図である。アンテナ装置９００は、第１から第５実施例に係るいずれかのアンテナ装置の構成に対して、第２アンテナ素子１２２の形状が異なる。他の構造は、第１から第５実施例に係るいずれかのアンテナ装置と同様であってよい。

【0086】

第１から第４実施例に係るアンテナ装置における第２アンテナ素子１２２は、第１アンテナ素子１２１との接続点（つまり、給電部１２３）から、第１アンテナ素子１２１の長手と平行な方向に伸長する部分を有する。本例のアンテナ装置９００は、第１アンテナ素子１２１の長手と平行な方向（Ｚ軸方向）に伸長した後、更に、第１アンテナ素子１２１の短手と平行な方向（Ｙ軸方向）に伸長する部分を有する。ただし、第２アンテナ素子１２２の総長さは、λ／４より短い。

【0087】

また、第５実施例に係るアンテナ装置における第２アンテナ素子１２２は、第１アンテナ素子１２１の面と垂直な方向に伸長する部分を有する。本例のアンテナ装置９００は、第１アンテナ素子１２１の面と垂直な方向（Ｘ軸方向）に伸長した後、更に、第１アンテナ素子１２１の短手と平行な方向（Ｙ軸方向）に伸長する部分を有する。本例においても第２アンテナ素子１２２の総長さは、λ／４より短い。

【0088】

なお、第２アンテナ素子１２２は、Ｚ軸方向に伸長する部分の端部から、Ｙ軸正方向に伸長する部分と、Ｙ軸負方向に伸長する部分とを有する。Ｙ軸正方向に伸長する部分と、Ｙ軸負方向に伸長する部分の長さは同一であることが好ましい。このような構成により、比較的に長い第２アンテナ素子１２２を設けつつ、小型のアンテナ装置９００を提供できる。また、交差偏波成分も抑制できる。なお、第２アンテナ素子１２２は分岐させたＴ形としたが、これ以外にもループ形、折り返し形、ボータイ形、その他の多様な形状をとることができる。

【0089】

図２９は、本発明の一つの実施形態に係る携帯端末１０００の概要を示す断面図である。携帯端末１０００は、第１から第１１実施例に係るいずれかのアンテナ装置１１００と、筐体１００２とを備える。筐体１００２は、アンテナ装置１１００を収納する。アンテナ装置１１００は、筐体１００２内部において、無線回路等の電気回路と電気的に接続されている。

【0090】

また、筐体１００２は、表面１００４および裏面１００６を有する。表面１００４は、携帯端末１０００の使用時に使用者と対向すべき面である。例えば表面１００４には、音声通話用のスピーカ、または、情報を表示する表示装置等が設けられる。

【0091】

アンテナ装置１１００は、無給電素子１１０が表面１００４側となるように配置される。これにより、携帯端末１０００の使用時に、使用者側に放射される電磁波を低減することができ、ＳＡＲを改善することができる。

【0092】

なお、第１から第１０実施例に係るアンテナ装置は、携帯端末またはウェアラブル端末に好適に適用できるが、用途はこれに限定されない。本アンテナ装置は、ＦＢ比の高い指向性を有するので、例えば、後方への放射を必要としない壁または天井、もしくは自動車または産業機器等に取り付ける場合にも有効である。また、本アンテナ装置を床面等に配置して天頂方向に電磁波を放射、または機体に配置して上空から地上に向けて電磁波を放射する用途にも有効である。また、ＩＣチップを搭載し、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）向けアンテナとしても適用できる。取り付け部が金属物の場合は特に有効である。更に、本アンテナ装置は高いＦＢ比を有するので、人体等に装着したときの整合ずれが少ないというメリットもある。

【0093】

（第７実施例）
図３０は、第７実施例に係るアンテナ装置１２００の概要を示す斜視図である。第１実施例から第５実施例に係るアンテナ装置が直線偏波に対応する装置であるのに対して、第７実施例に係るアンテナ装置１２００は円偏波に対応する装置である。なお、第６実施例は直線偏波とともに円偏波に対応してよい。アンテナ装置１２００は、第１実施例から第６実施例に係るいずれかのアンテナ装置に対して、無給電素子１１０および第１アンテナ素子１２１の形状が異なる。第２アンテナ素子１２２の形状は、第１実施例から第６実施例に係る第２アンテナ素子１２２と同様であってよい。また、使用周波数も第１実施例から第６実施例に係るアンテナ装置と同様である。

【0094】

本例の無給電素子１１０は、長さ（Ｚ軸方向）および幅（Ｙ軸方向）のいずれも、使用周波数の波長λの略１／２以上である。一例として、無給電素子１１０の長さおよび幅は同一であるが、これに限定されない。アンテナ装置を小型化する場合は波長の略１／２の長さでよいが、それ以上の長さを有してもよい。また、形状は方形であっても円形であってもよく、形状は限定されない。

【0095】

本例の第１アンテナ素子１２１は板状の導体であり、長さ方向に加え、幅方向も共振する長さに調整する。第１アンテナ素子１２１の長さおよび幅は、無給電素子１１０の長さおよび幅よりも短い。第１アンテナ素子１２１の長さおよび幅は、波長λの１／４より大きくてよい。第１アンテナ素子１２１の形状は、略円形または略正ｎ角形（ただしｎは４以上の偶数）であってよい。円形における長さおよび幅は、直径を指す。正ｎ角形における長さおよび幅は、対向して平行に設けられた２つの辺の距離を指す。本例の第１アンテナ素子１２１の形状は、略正方形である。また、一例として、ＹＺ面において、第１アンテナ素子１２１の中心位置は、無給電素子１１０の中心位置と一致させているが、これに限定されない。

【0096】

略円形または略正ｎ角形とは、厳密な円形および正ｎ角形に加え、Ｚ軸方向の長さと、Ｙ軸方向の幅に所定範囲内の差異を有するものも含む。本例では、当該差異は±１０％以下である。本例の第１アンテナ素子１２１は、Ｚ軸方向の長さがＹ軸方向の長さよりも５％程度長い。

【0097】

図３０に示すように、第１アンテナ素子１２１の対角から給電を行い、第１アンテナ素子１２１の長さと幅を調整すると位相差がπ／２で互いに直交する電流Ｉ１と電流Ｉ２が、第１アンテナ素子１２１の長さ方向および幅方向に流れるようになる。

【0098】

図３１は、電流Ｉ１と電流Ｉ２を模式的に示す図である。電流Ｉ１と電流Ｉ２に対応するそれぞれの共振周波数を周波数ｆ１、周波数ｆ２とすると、周波数ｆ１から周波数ｆ２までの中心周波数ｆ０を中心として円偏波が放射される。周波数ｆ１と周波数ｆ２が近接していれば周波数ｆ０において良好な軸比となる。なお、第１アンテナ素子１２１のもう一方の対角から給電を行うと円偏波の旋回方向を逆転させることができる。

【0099】

図３２Ａは、アンテナ装置１２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図３２Ｂは、アンテナ装置１２００のＶＳＷＲ特性を示す図である。図３３は、アンテナ装置１２００の周波数２ＧＨｚにおける放射パターンを示す図である。ただし、実線はＸＹ面のＥθ成分、点線はＸＺ面のＥθ成分を示す。放射パターンは最大値で正規化している。

【0100】

図３０に示した例においては、無給電素子１１０は、Ｚ軸方向およびＹ軸方向の長さが共に８５ｍｍである正方形である。第１アンテナ素子１２１は、Ｚ軸方向の長さが６１ｍｍ、Ｙ軸方向の長さが５８ｍｍの略正方形である。誘電体基板１２４は、Ｚ軸方向の長さが６４ｍｍ、Ｙ軸方向の長さが５８ｍｍの長方形である。誘電体基板１２４の基板厚は１ｍｍであり、比誘電率は４．３である。

【0101】

誘電体基板１２４の表面に形成されるアンテナ部１２０と、無給電素子１１０との距離は５ｍｍである。本例の第２アンテナ素子１２２は、給電部１２３からＺ軸方向に２ｍｍ伸長してからＹ軸方向に２５ｍｍ伸長する逆Ｌ形を有する。

【0102】

このような構造により、図３２Ａおよび図３２Ｂに示すように、アンテナ部１２０および無給電素子１１０は電磁結合して、中心周波数２ＧＨｚで共振する。また、図３３に示すように、当該アンテナ装置が円偏波アンテナとして機能することがわかる 。さらに無給電素子１１０が反射器として動作するので、無給電素子１１０側の放射パターン強度、すなわち図３０のＸ軸負側の放射パターン強度を、Ｘ軸正側の放射パターン強度に比べて小さくすることができる。このため、ＳＡＲを低減することができる。

【0103】

図３４は、図３０に示したアンテナ装置１２００において、無給電素子１１０を除去した場合の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。アンテナ部１２０が無給電素子１１０と電磁結合しておらず、スミスチャートの中心から離れている。

【0104】

図３５Ａは、第２アンテナ素子１２２の一例を示す図である。第２アンテナ素子１２２は、図３０に示した例と同様に、Ｚ軸方向に伸長する部分と、Ｙ軸方向に伸長する部分とを有する。Ｚ軸方向に伸長する部分の長さをＬ３１とし、Ｙ軸方向に伸長する部分の長さをＬ３２とする。

【0105】

図３５Ｂは、図３５Ａに示した第２アンテナ素子１２２のＺ軸方向の長さＬ３１を変更した場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。本例においてＹ軸方向の長さＬ３２は２５ｍｍで固定している。図３５Ｂでは、Ｌ３１＝１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍの例を示している。図３５Ｂに示すように、第２アンテナ素子１２２のＺ軸方向の長さＬ３１を変更することで、入力インピーダンスの抵抗分を調整できる。

【0106】

図３５Ｃは、図３５Ａに示した第２アンテナ素子１２２のＹ軸方向の長さＬ３２を変更した場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。本例においてＺ軸方向の長さＬ３１は２ｍｍで固定している。図３５Ｃでは、Ｌ３２＝３０ｍｍ、２５ｍｍ、２０ｍｍの例を示している。図３５Ｃに示すように、第２アンテナ素子１２２のＹ軸方向の長さＬ３２を変更することで、入力インピーダンスのリアクタンス分を調整できる。

【0107】

図３５Ｄは、図３５Ａに示した第２アンテナ素子１２２のＹ軸方向の長さＬ３２を変更した場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。本例においてＺ軸方向の長さＬ３１は２ｍｍで固定している。図３５Ｄでは、Ｌ３２＝２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍ、１０ｍｍの例を示している。

【0108】

図３５Ｃおよび図３５Ｄに示すように、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３２を短くしていくと、スミスチャートの右下の領域で、入力インピーダンス特性の軌跡がキンク状になる。このため、第２アンテナ素子１２２の長さＬ３２を小さくすることで、アンテナ装置１２００が広帯域化する。

【0109】

また、図３５Ｃに示すように、同一の長さＬ３２における入力インピーダンス特性の軌跡において、周波数が高い方でリアクタンス分が小さくなっている。このため、整合回路として直列のインダクタを装荷することで、アンテナ装置１２００を広帯域化できる。なお、インダクタはチップ部品であってよく、ミアンダまたはパターンコイル等のように基板上にパターンで構成してもよい。

【0110】

図３６Ａは、第２アンテナ素子１２２のＹ軸方向の長さＬ３２を１０ｍｍとして、整合回路として１２ｎＨのインダクタを直列に装荷した場合の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図３６Ａにおいては、比較例として図３０に示したアンテナ装置１２００の入力インピーダンス特性を点線で示している。

【0111】

図３６Ｂは、第２アンテナ素子１２２のＹ軸方向の長さＬ３２を１０ｍｍとして、整合回路として１２ｎＨのインダクタを直列に装荷した場合のＶＳＷＲ特性を示す図である。図３６Ｂにおいては、比較例として図３０に示したアンテナ装置１２００の入力インピーダンス特性を点線で示している。図３６Ａおよび図３６Ｂに示すように、第２アンテナ素子１２２の長さを調整し、適切な整合回路を装荷することで、アンテナ装置１２００を更に広帯域化できる。

【0112】

図３７は、第１アンテナ素子１２１のＹＺ面における形状例を示す図である。第１アンテナ素子１２１の形状以外は、図３０に示したアンテナ装置１２００と同一である。ただし、第１アンテナ素子１２１の形状を変更したことに伴い、前述の手法により、第２アンテナ素子１２２のＺ軸方向の長さＬ３１とＹ軸方向の長さＬ３２を調整している。なお、第１アンテナ素子１２１のもう一方の対角から給電を行うと円偏波の旋回方向を逆転させることができる。

【0113】

本例の第１アンテナ素子１２１は、主面（本例ではＹＺ面）のいずれかの辺において切り欠き１４０を有する。切り欠き１４０は、矩形であってよく、三角形であってよく、楕円形であってよく、他の形状であってもよい。

【0114】

切り欠き１４０は、第１アンテナ素子１２１において位相差がπ／２で互いに直交する２つの励振モードが生じる程度の大きさを有する。切り欠き１４０は、第１アンテナ素子１２１のいずれかの辺の中央に設けられてよい。切り欠き１４０のＹ軸方向およびＺ軸方向における大きさは、第１アンテナ素子１２１のＹ軸方向およびＺ軸方向における大きさの１／５以下であってよく、１／１０以下であってもよい。

【0115】

本例の第１アンテナ素子１２１は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の長さがともに５８．５ｍｍである。本例の切り欠き１４０は、第１アンテナ素子１２１のＺ軸方向に平行な辺の中央に設けられ、Ｙ軸方向における長さが９ｍｍであり、Ｚ軸方向における長さが５ｍｍである。なお、一例として第１アンテナ素子１２１のＹ軸方向およびＺ軸方向の長さは同一としたが、これに限定されない。切り欠き１４０の大きさを調整すれば、互いに直交する２つの励振モードを生じさせることができる。

【0116】

図３８Ａは、アンテナ装置１２００において図３７に示したアンテナ部１２０を用いた場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図３８Ｂは、当該アンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図である。図３８Ｃは、当該アンテナ装置の周波数２ＧＨｚにおける放射パターンを示す図である。ただし、実線はＸＹ面のＥθ成分、点線はＸＺ面のＥθ成分を示す。放射パターンは最大値で正規化している。

【0117】

図３８Ａおよび図３８Ｂに示すように、第１アンテナ素子１２１に切り欠き１４０を設けても、２ＧＨｚで共振していることがわかる。また、図３８Ｃに示すように、当該アンテナ装置が円偏波アンテナとして機能することがわかる。さらに無給電素子１１０が反射器として動作するので、無給電素子１１０側の放射パターン強度、すなわち図３０のＸ軸負側の放射パターン強度を、Ｘ軸正側の放射パターン強度に比べて小さくすることができる。このため、ＳＡＲを低減することができる。

【0118】

図３９は、第１アンテナ素子１２１のＹＺ面における形状例を示す図である。第１アンテナ素子１２１の形状以外は、図３０に示したアンテナ装置１２００と同一である。ただし、第１アンテナ素子１２１の形状を変更したことに伴い、前述の手法により、第２アンテナ素子１２２のＺ軸方向の長さＬ３１とＹ軸方向の長さＬ３２を調整している。なお、第１アンテナ素子１２１のもう一方の対角から給電を行うと円偏波の旋回方向を逆転させることができる。

【0119】

本例の第１アンテナ素子１２１は、主面（本例ではＹＺ面）のいずれかの辺において突起１５０を有する。突起１５０は、矩形であってよく、三角形であってよく、楕円形であってよく、他の形状であってもよい。

【0120】

突起１５０は、第１アンテナ素子１２１において位相差がπ／２で互いに直交する２つの励振モードが生じる程度の大きさを有する。突起１５０は、第１アンテナ素子１２１のいずれかの辺の中央に設けられてよい。突起１５０のＹ軸方向およびＺ軸方向における大きさは、第１アンテナ素子１２１のＹ軸方向およびＺ軸方向における大きさの１／５以下であってよく、１／１０以下であってもよい。

【0121】

本例の第１アンテナ素子１２１は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の長さがともに５８．５ｍｍである。本例の突起１５０は、第１アンテナ素子１２１のＹ軸方向に平行な辺の中央に設けられ、Ｙ軸方向における長さが５ｍｍであり、Ｚ軸方向における長さが９．５ｍｍである。なお、一例として第１アンテナ素子１２１のＹ軸方向およびＺ軸方向の長さは同一としたが、これに限定されない。突起１５０の大きさを調整すれば、互いに直交する２つの励振モードを生じさせることができる。

【0122】

図４０Ａは、アンテナ装置１２００において図３９に示したアンテナ部１２０を用いた場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図４０Ｂは、当該アンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図である。図４０Ｃは、当該アンテナ装置の周波数２ＧＨｚにおける放射パターンを示す図である。ただし、実線はＸＹ面のＥθ成分、点線はＸＺ面のＥθ成分を示す。放射パターンは最大値で正規化している。

【0123】

図４０Ａおよび図４０Ｂに示すように、第１アンテナ素子１２１に突起１５０を設けても、２ＧＨｚで共振していることがわかる。また、図４０Ｃに示すように、当該アンテナ装置が円偏波アンテナとして機能することがわかる。さらに無給電素子１１０が反射器として動作するので、無給電素子１１０側の放射パターン強度、すなわち図３０のＸ軸負側の放射パターン強度を、Ｘ軸正側の放射パターン強度に比べて小さくすることができる。このため、ＳＡＲを低減することができる。

【0124】

図４１Ａは、第１アンテナ素子１２１のＹＺ面における形状例を示す図である。第１アンテナ素子１２１の形状以外は、図３０に示したアンテナ装置１２００と同一である。ただし、第１アンテナ素子１２１の形状を変更したことに伴い、前述の手法により第２アンテナ素子１２２のＺ軸方向の長さＬ３１とＹ軸方向の長さＬ３２を調整している。また、給電部１２３の位置を調整している。

【0125】

本例の第１アンテナ素子１２１は、主面（本例ではＹＺ面）のいずれかの辺において複数の切り欠き１６０を有する。切り欠き１６０の個数は偶数であってよい。一組の切り欠き１６０は、第１アンテナ素子１２１の主面において対向する位置に設けられる。本例の切り欠き１６０は、第１アンテナ素子１２１の対向する２つの頂点に設けられる。切り欠き１６０は、矩形であってよく、三角形であってよく、楕円形であってよく、他の形状であってもよい。なお、切り欠き１６０は、第１アンテナ素子１２１のもう一方の対向する２つの頂点に設けると円偏波の旋回方向を逆転させることができる。

【0126】

本例では、給電部１２３は、第１アンテナ素子１２１のいずれかの辺の中央に配置される。第１アンテナ素子１２１の中央から給電を行い、第１アンテナ素子１２１の長さ、幅および切り欠きの大きさを調整すれば、互いに直交する２つの励振モードを生じさせることができる。

【0127】

切り欠き１６０のＹ軸方向およびＺ軸方向における大きさは、第１アンテナ素子１２１のＹ軸方向およびＺ軸方向における大きさの１／５以下であってよく、１／１０以下であってもよい。

【0128】

本例の第１アンテナ素子１２１は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の長さがともに６３．５ｍｍである。本例の切り欠き１６０は、Ｙ軸方向およびＺ軸方向における長さがともに１１ｍｍの直角三角形である。なお、一例として第１アンテナ素子１２１のＹ軸方向およびＺ軸方向の長さは同一としたが、これに限定されない。切り欠き１６０の大きさを調整すれば、互いに直交する２つの励振モードを生じさせることができる。

【0129】

なお、本例の第２アンテナ素子１２２は、Ｚ軸方向の長さが５ｍｍ、Ｙ軸方向の長さが２６ｍｍの逆Ｌ形を有する。他の例の第２アンテナ素子１２２は、図２８に示した第２アンテナ素子１２２と同様にＴ形を有してもよい。この場合においても、前述した逆Ｌ形と同様の手法によりＺ軸方向に伸長する部分の長さとＹ軸方向に伸長する部分の長さ調整すればよい。給電部１２３が第２アンテナ素子１２２の辺の中点に設けられる場合、第２アンテナ素子１２２がＴ形を有することで、アンテナ部１２０の左右対称性を向上させることができる。なお、第１実施例から第６実施例に係るアンテナ装置において第２アンテナ素子１２２を逆Ｌ形またはＴ形とする場合にも本手法が適用できる。

【0130】

図４１Ｂは、図４１Ａに示した第１アンテナ素子１２１における電流Ｉ１と電流Ｉ２を模式的に示す図である。本例では、第１アンテナ素子１２１の対角線上に電流Ｉ１および電流Ｉ２が流れている。

【0131】

図４２Ａは、アンテナ装置１２００において図４１Ａに示したアンテナ部１２０を用いた場合の、入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図４２Ｂは、当該アンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図である。図４２Ｃは、当該アンテナ装置の周波数２ＧＨｚにおける放射パターンを示す図である。ただし、実線はＸＹ面のＥθ成分、点線はＸＺ面のＥθ成分を示す。放射パターンは最大値で正規化している。

【0132】

図４２Ａおよび図４２Ｂに示すように、第１アンテナ素子１２１に切り欠き１６０を設けても、２ＧＨｚで共振していることがわかる。また、図４２Ｃに示すように、当該アンテナ装置が円偏波アンテナとして機能することがわかる。さらに無給電素子１１０が反射器として動作するので、無給電素子１１０側の放射パターン強度、すなわち図３０のＸ軸負側の放射パターン強度を、Ｘ軸正側の放射パターン強度に比べて小さくすることができる。このため、ＳＡＲを低減することができる。

【0133】

図４３は、第２アンテナ素子１２２のＹＺ面における形状例を示す図である。第２アンテナ素子１２２の形状以外は、図３０に示したアンテナ装置１２００と同一である。

【0134】

第２アンテナ素子１２２は、一端が給電部１２３に接続され、他端が第１アンテナ素子１２１の主面の給電部１２３が設けられていない辺に接続される。第２アンテナ素子１２２の他端は、第１アンテナ素子１２１の主面において給電部１２３が設けられた辺と垂直な辺に接続されてよい。本例の給電部１２３は、第１アンテナ素子１２１の主面のＹ軸方向と平行な辺の中央に配置され、第２アンテナ素子１２２の他端は、第１アンテナ素子１２１の主面のＺ軸方向と平行な辺の中央に接続される。

【0135】

第２アンテナ素子１２２は、給電部１２３に接続される一端から、第１アンテナ素子１２１に接続される他端までの間において、伝送する信号の位相を３π／２遅延させる。

【0136】

第２アンテナ素子１２２は、所定の軸に対して線対称の形状を有してよい。本例の第２アンテナ素子１２２は、Ｚ軸およびＹ軸の中間の対称軸に対して線対称の形状を有する。本例の第２アンテナ素子１２２の部分１７７は、給電部１２３と対称な位置に設けられる。

【0137】

部分１７１は、給電部１２３からＹ軸方向に伸長する。部分１７６は、部分１７７からＺ軸方向に伸長する。部分１７１および部分１７６は対称な位置に設けられており、同一の長さを有する。

【0138】

部分１７２は、部分１７１の端部からＺ軸方向に伸長する。部分１７５は、部分１７６の端部からＹ軸方向に伸長する。部分１７２および部分１７５は対称な位置に設けられており、同一の長さを有する。

【0139】

部分１７３は、部分１７２の端部からＹ軸方向に伸長する。部分１７４は、部分１７５の端部からＺ軸方向に伸長する。部分１７３および部分１７４は対称な位置に設けられており、同一の長さを有する。部分１７３および部分１７４の端部どうしが接続される。これにより、第２アンテナ素子１２２が形成される。

【0140】

図４４は、図４３に示したアンテナ部１２０において位相差がπ／２で互いに直交する電流Ｉを模式的に示す図である。電流Ｉに対応する共振周波数を周波数ｆとすると、周波数ｆにおいて円偏波が放射される。

【0141】

図４５Ａは、図４３に示したアンテナ部１２０を用いたアンテナ装置１２００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図４５Ｂは、図４３に示したアンテナ部１２０を用いたアンテナ装置１２００に、整合回路として４．５ｎＨのインダクタを直列に装荷した場合の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図４５Ａおよび図４５Ｂに示すように、当該アンテナ装置においても、整合回路を用いて入力インピーダンス特性が調整できる。なお、インダクタはチップ部品であってよく、ミアンダまたはパターンコイル等のように基板上にパターンで構成してもよい。

【0142】

図４５Ｃは、図４５Ｂに示したアンテナ装置１２００のＶＳＷＲ特性を示す図である。図４５Ｄは、当該アンテナ装置１２００の周波数２ＧＨｚにおける放射パターンを示す図である。ただし、実線はＸＹ面のＥθ成分、点線はＸＺ面のＥθ成分を示す。放射パターンは最大値で正規化している。

【0143】

図４５Ｂおよび図４５Ｃに示すように、第２アンテナ素子１２２を伝送する信号を３π／２遅延させる形状としても、２ＧＨｚで共振していることがわかる。また、図４５Ｄに示すように、当該アンテナ装置が円偏波アンテナとして機能することがわかる。さらに無給電素子１１０が反射器として動作するので、無給電素子１１０側の放射パターン強度、すなわち図３０のＸ軸負側の放射パターン強度を、Ｘ軸正側の放射パターン強度に比べて小さくすることができる。このため、ＳＡＲを低減することができる。なお、図４３の例の第２アンテナ素子１２２は、第１アンテナ素子１２１において給電部１２３が配置された辺から時計回りに隣接する辺まで設けられたが、他の例では、第１アンテナ素子１２１において給電部１２３が配置された辺から反時計回りに隣接する辺まで設けられていてもよい。この場合、図４４に示したＹ軸方向に流れる電流Ｉの方向が反転する。このため、円偏波の旋回方向を逆転させることができる。

【0144】

図４６は、アンテナ部１２０の他の構成例を示す図である。本例の第１アンテナ素子１２１は、図４３の例における第１アンテナ素子１２１と同様の形状を有する。本例のアンテナ部１２０は、２つの給電部１２３−１および給電部１２３−２と、２つの第２アンテナ素子１２２−１および第２アンテナ素子１２２−２とを有する。

【0145】

給電部１２３−１は、第１アンテナ素子１２１のいずれかの辺の中点に設けられる。第２アンテナ素子１２２−１は、給電部１２３−１に接続される。第２アンテナ素子１２２−１は、図４６に示すように直線状であってよく、逆Ｌ形であってよく、Ｔ形であってもよく、その形状は限定されない。

【0146】

給電部１２３−２は、第１アンテナ素子１２１の辺のうち、給電部１２３−１が設けられた辺とは直交する辺の中点に設けられる。給電部１２３−２が印加する信号は、給電部１２３−１が印加する信号に対して位相がπ／２進んでいる。第２アンテナ素子１２２−２は、給電部１２３−２に接続される。第２アンテナ素子１２２−２は、第２アンテナ素子１２２−１と同一の形状およびサイズを有する。

【0147】

このような構成によっても、図４４に示したように、直交する２つの励振モードを生成することができる。なお、図４６の例の給電部１２３−３および第２アンテナ素子１２２−２は、第１アンテナ素子１２１において給電部１２３−１および第２アンテナ素子１２２−１が配置された辺に対して反時計回りに隣接する辺に設けられたが、他の例では、第１アンテナ素子１２１において給電部１２３−１および第２アンテナ素子１２２−１が配置された辺に対して時計回りに隣接する辺に設けられていてもよい。もしくは、給電部１２３−２が印加する信号は、給電部１２３−１が印加する信号に対して位相がπ／２遅延していてもよい。この場合、図４４に示した電流Ｉの方向が反転する。このため、円偏波の旋回方向を逆転させることができる。

【0148】

（第８実施例）
図４７は、第８実施例に係るアンテナ装置１３００の概要を示す斜視図である。第８実施例に係るアンテナ装置１３００は円偏波に対応する装置である。アンテナ装置１３００は、第７実施例に係るアンテナ装置１２００に対して、無給電素子１１２を更に備える。本例において、無給電素子１１０は、第１アンテナ素子１２１の一方の主面に対向して配置された第１の無給電素子であり、無給電素子１１２は、第１アンテナ素子１２１の他方の主面に対向して配置された第２の無給電素子である。

【0149】

ＹＺ面において、無給電素子１１２は、無給電素子１１０より小さくてよく、第１アンテナ素子１２１より小さくてもよい。またＹＺ面において、無給電素子１１２の重心位置と、第１アンテナ素子１２１の重心位置は一致してよい。

【0150】

ＹＺ面において無給電素子１１２は、第１アンテナ素子１２１と相似形状を有してよい。つまり無給電素子１１２は、略円形または略正ｎ角形であってよい。第１アンテナ素子１２１が突起または切り欠きを有する場合、無給電素子１１２も突起または切り欠きを有してよい。本例の第１アンテナ素子１２１は、図４１Ａに示した例と同様に切り欠き１６０を有する。無給電素子１１２は、切り欠き１６０と対向する位置に、切り欠き１１４を有する。切り欠き１１４は、切り欠き１６０と相似形であってよい。無給電素子１１２には、突起または切り欠きが無くともよい。

【0151】

無給電素子１１２と第１アンテナ素子１２１との距離は、第１アンテナ素子１２１と無給電素子１１０との距離と同一であってよい。本例の当該距離は５ｍｍである。

【0152】

図４８は、図４７に示したアンテナ部１２０の各部材のサイズを示す上面図である。図４８においては誘電体基板１２４を省略している。図４８に示すサイズにより、無給電素子１１０、第１アンテナ素子１２１および無給電素子１１２を電磁結合して、更なる広帯域化ができた。

【0153】

図４９Ａは、図４８の例におけるアンテナ装置１３００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図４９Ｂは、図４８の例におけるアンテナ装置１３００のＶＳＷＲ特性を示す図である。図４９Ｃは、図４８の例におけるアンテナ装置１３００の周波数２ＧＨｚにおける放射パターンを示す図である。ただし、実線はＸＹ面のＥθ成分、点線はＸＺ面のＥθ成分を示す。放射パターンは最大値で正規化している。

【0154】

図４９Ａおよび図４９Ｂに示すように、無給電素子１１２を設けることで、図４２Ａおよび図４２Ｂに示した例よりもアンテナ装置が広帯域化されていることがわかる。また、図４９Ｃに示すように、当該アンテナ装置が円偏波アンテナとして機能することがわかる。

【0155】

（第９実施例）
図５０は、第９実施例に係るアンテナ装置１４００の概要を示す斜視図である。第９実施例に係るアンテナ装置１４００は円偏波に対応する装置である。アンテナ装置１４００は、第８実施例に係るアンテナ装置１３００に対して、無給電素子１１２の形状が異なる。本例では、第１アンテナ素子１２１には切り欠き１６０が設けられているが、無給電素子１１２には対応する切り欠きが設けられていない。

【0156】

図５１は、図５０に示したアンテナ部１２０の各部材のサイズを示す上面図である。図５１においては誘電体基板１２４を省略している。図５１に示すサイズにより、無給電素子１１０、第１アンテナ素子１２１および無給電素子１１２を電磁結合して、更なる広帯域化ができた。

【0157】

図５２Ａは、図５１の例におけるアンテナ装置１４００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図５２Ｂは、図５１の例におけるアンテナ装置１４００のＶＳＷＲ特性を示す図である。図５２Ｃは、図５１の例におけるアンテナ装置１４００の周波数２ＧＨｚにおける放射パターンを示す図である。ただし、実線はＸＹ面のＥθ成分、点線はＸＺ面のＥθ成分を示す。放射パターンは最大値で正規化している。

【0158】

図５２Ａおよび図５２Ｂに示すように、無給電素子１１２を設けることで、図４２Ａおよび図４２Ｂに示した例よりもアンテナ装置が広帯域化されていることがわかる。また、図５２Ｃに示すように、当該アンテナ装置が円偏波アンテナとして機能することがわかる。なお、無給電素子１１２は、第９実施例以外の実施例に適用してもよい。

【0159】

（第１０実施例）
図５３は、アンテナ装置１５００の概要を示す斜視図である。アンテナ装置１５００は直線偏波に対応する装置である。アンテナ装置１５００においては、誘電体基板１２４の厚みは１ｍｍであり、比誘電率は４．３である。図８から図１１に示した手法を用いて。周波数２ＧＨｚにおいて、アンテナ装置１５００をチューニングした。

【0160】

図５４Ａは、図５３の例におけるアンテナ装置１５００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図５４Ｂは、図５３の例におけるアンテナ装置１５００のＶＳＷＲ特性を示す図である。図５４Ｃは、図５３の例におけるアンテナ装置１５００の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面の放射パターンを示す図である。ただし、放射パターンは最大値で正規化している。

【0161】

図５５は、第１０実施例に係るアンテナ装置１６００の概要を示す斜視図である。第１０実施例に係るアンテナ装置１６００は直線偏波に対応する装置である。アンテナ装置１６００は、アンテナ装置１５００の構成に対して、無給電素子１１２を更に備える。また本例では、整合回路を用いずに、各部材のサイズを調整して整合を取得している。無給電素子１１２は、アンテナ部１２０よりも小さくてよい。

【0162】

図５６Ａは、図５５の例におけるアンテナ装置１６００の入力インピーダンス特性を示すスミスチャートである。図５６Ｂは、図５５の例におけるアンテナ装置１６００のＶＳＷＲ特性を示す図である。図５６Ｃは、図５５の例におけるアンテナ装置１６００の周波数２ＧＨｚにおけるＸＹ面の放射パターンを示す図である。ただし、放射パターンは最大値で正規化している。図５６Ａおよび図５６Ｂに示すように、無給電素子１１２を設けることにより、図５４Ａおよび図５４Ｂと比較して広帯域化されていることがわかる。

【0163】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

【符号の説明】

【0164】

１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００、１１００、１２００、１３００、１４００、１５００、１６００・・・アンテナ装置、１１０・・・無給電素子、１１２・・・無給電素子、１１４・・・切り欠き、１２０・・・アンテナ部、１２１・・・第１アンテナ素子、１２２・・・第２アンテナ素子、１２３・・・給電部、１２４・・・誘電体基板、１３１・・・直列インダクタ、１３２・・・並列インダクタ、１４０・・・切り欠き、１５０・・・突起、１６０・・・切り欠き、１７１、１７２、１７３、１７４、１７５、１７６、１７７・・・部分、１０００・・・携帯端末、１００２・・・筐体、１００４・・・表面、１００６・・・裏面

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13A】

【図13B】

【図13C】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図15C】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図17C】

【図17D】

【図17E】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21A】

【図21B】

【図21C】

【図22】

【図23A】

【図23B】

【図23C】

【図23D】

【図24】

【図25A】

【図25B】

【図26】

【図27A】

【図27B】

【図27C】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32A】

【図32B】

【図33】

【図34】

【図35A】

【図35B】

【図35C】

【図35D】

【図36A】

【図36B】

【図37】

【図38A】

【図38B】

【図38C】

【図39】

【図40A】

【図40B】

【図40C】

【図41A】

【図41B】

【図42A】

【図42B】

【図42C】

【図43】

【図44】

【図45A】

【図45B】

【図45C】

【図45D】

【図46】

【図47】

【図48】

【図49A】

【図49B】

【図49C】

【図50】

【図51】

【図52A】

【図52B】

【図52C】

【図53】

【図54A】

【図54B】

【図54C】

【図55】

【図56A】

【図56B】

【図56C】