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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022125877
(43)【公開日】2022-08-29
(54)【発明の名称】アンテナ
(51)【国際特許分類】
H01Q 5/364 20150101AFI20220822BHJP
H01Q 13/10 20060101ALI20220822BHJP
【ＦＩ】
H01Q5/364
H01Q13/10
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021023702
(22)【出願日】2021-02-17
(71)【出願人】
【識別番号】000000295
【氏名又は名称】沖電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100174104
【弁理士】
【氏名又は名称】奥田 康一
(72)【発明者】
【氏名】神澤 賢吾
【テーマコード（参考）】
5J045
【Ｆターム（参考）】
5J045AA03
5J045DA06
5J045EA07
5J045HA06
5J045LA01
5J045LA04
5J045NA03
(57)【要約】
【課題】小型に構成でき複数の周波数帯に対応し得るようにする。
【解決手段】無線通信装置１のアンテナ３は、アンテナ表面３Ａにアンテナ素子部３１及びグランド部３２を形成すると共に、両者の間に第１スリット４１、第２スリット４２及び第３スリット４３を形成した。これによりアンテナ３は、８３５ＭＨｚ帯に関して第２スリット４２の周囲を共振させ、２ＧＨｚ帯の電気信号に関して第１スリット４１の周囲を共振させることで、何れも定在波アンテナとして機能でき、さらに３．７ＧＨｚ帯に関して全体として進行波アンテナとして機能できる。かくしてアンテナ３は、比較的小型の薄板状に構成しながら、複数の周波数帯において良好な特性を得ることができる。
【選択図】図３
【解決手段】無線通信装置１のアンテナ３は、アンテナ表面３Ａにアンテナ素子部３１及びグランド部３２を形成すると共に、両者の間に第１スリット４１、第２スリット４２及び第３スリット４３を形成した。これによりアンテナ３は、８３５ＭＨｚ帯に関して第２スリット４２の周囲を共振させ、２ＧＨｚ帯の電気信号に関して第１スリット４１の周囲を共振させることで、何れも定在波アンテナとして機能でき、さらに３．７ＧＨｚ帯に関して全体として進行波アンテナとして機能できる。かくしてアンテナ３は、比較的小型の薄板状に構成しながら、複数の周波数帯において良好な特性を得ることができる。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板表面に形成され３本以上のアンテナ素子辺を有するアンテナ素子部と、
前記基板表面において前記アンテナ素子部と電気的に切り離され、前記アンテナ素子部の外周のうち一部分と対向し、前記３本以上のアンテナ素子辺とそれぞれ対向する３本以上のグランド辺を有するグランド部と、
前記基板表面において互いに対向する前記アンテナ素子辺及び前記グランド辺の間に形成され、絶縁性を有する３本以上のスリットと
を具え、
第１の前記スリットを形成する第１の前記アンテナ素子辺及び第１の前記グランド辺は、所定の第１共振周波数において共振し、
前記アンテナ素子部の外周を形成する各辺及び前記グランド部の外周を形成する各辺は、所定の進行周波数帯において共振しない
ことを特徴とするアンテナ。
前記基板表面において前記アンテナ素子部と電気的に切り離され、前記アンテナ素子部の外周のうち一部分と対向し、前記３本以上のアンテナ素子辺とそれぞれ対向する３本以上のグランド辺を有するグランド部と、
前記基板表面において互いに対向する前記アンテナ素子辺及び前記グランド辺の間に形成され、絶縁性を有する３本以上のスリットと
を具え、
第１の前記スリットを形成する第１の前記アンテナ素子辺及び第１の前記グランド辺は、所定の第１共振周波数において共振し、
前記アンテナ素子部の外周を形成する各辺及び前記グランド部の外周を形成する各辺は、所定の進行周波数帯において共振しない
ことを特徴とするアンテナ。
【請求項2】
第２の前記スリットを形成する第２の前記アンテナ素子辺及び第２の前記グランド辺は、前記第１共振周波数と異なる第２共振周波数において共振する
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項3】
第２の前記アンテナ素子辺は、前記アンテナ素子部の前記外周において第１の前記アンテナ素子辺と隣接し、
前記アンテナ素子部は、第１の前記アンテナ素子辺及び第２の前記アンテナ素子辺が接続する箇所の近傍に、給電点が配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
前記アンテナ素子部は、第１の前記アンテナ素子辺及び第２の前記アンテナ素子辺が接続する箇所の近傍に、給電点が配置されている
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ。
【請求項4】
前記アンテナ素子部は、四辺形状であり、
前記グランド部は、前記アンテナ素子部の外周のうち３辺に相当する前記アンテナ素子辺に対し、３本の前記グランド辺をそれぞれ対向させる
ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
前記グランド部は、前記アンテナ素子部の外周のうち３辺に相当する前記アンテナ素子辺に対し、３本の前記グランド辺をそれぞれ対向させる
ことを特徴とする請求項３に記載のアンテナ。
【請求項5】
第３の前記アンテナ素子辺は、前記アンテナ素子部の前記外周において第２の前記アンテナ素子辺と隣接し、
前記グランド部は、第２の前記アンテナ素子辺及び第３の前記アンテナ素子辺が接続する箇所の近傍に、第２の前記スリットを延長するスリット延長溝が形成されている
ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
前記グランド部は、第２の前記アンテナ素子辺及び第３の前記アンテナ素子辺が接続する箇所の近傍に、第２の前記スリットを延長するスリット延長溝が形成されている
ことを特徴とする請求項４に記載のアンテナ。
【請求項6】
前記基板表面の反対面である基板裏面において、前記グランド部を投影した部分を中心に形成され、当該グランド部と電気的に接続された裏面グランド部と
を具えることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
を具えることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はアンテナに関し、例えば複数の周波数帯に対応した小型のアンテナに適用して好適なものである。
【背景技術】
【0002】
従来、スマートフォンやタブレット端末等、種々の電子機器に無線通信機能を組み込み、無線を利用して情報を通信する情報通信機器が広く普及している。このような情報通信機器では、無線による通信を行うために、アンテナを搭載する必要がある。
【0003】
またこれらの情報通信機器では、例えばＩＥＥＥ（Institute of Electrical and Electronics Engineers）８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ａｃ／ａｘのような無線ＬＡＮ（Local Area Network）の規格、或いは５Ｇ（5th Generation、第５世代移動通信システム）と呼ばれる移動通信の規格に準拠した無線通信機能が搭載されている。これらの規格では、周波数に応じた電波の特性や通信容量、或いは他の用途で使用されている周波数との干渉等の観点から、複数の周波数帯が使用されている。このため情報通信機器では、各周波数に対応するための複数のアンテナが必要となる。
【0004】
一方、多くの場合、情報通信機器においては、携帯性の向上、或いは多様な設置場所への対応等の観点から、小型化が要求される。そこで、例えば複数のパッチアンテナを組み合わせることにより、複数の周波数帯に対応しながら小型に構成されたアンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１８－０５６９３７号公報（図１等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上述した情報通信機器では、複数の周波数帯に対応しながら、さらなる小型化が求められる場合がある。
【0007】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型に構成でき複数の周波数帯に対応し得るアンテナを提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
かかる課題を解決するため本発明のアンテナにおいては、基板表面に形成され３本以上のアンテナ素子辺を有するアンテナ素子部と、基板表面においてアンテナ素子部と電気的に切り離され、アンテナ素子部の外周のうち一部分と対向し、３本以上のアンテナ素子辺とそれぞれ対向する３本以上のグランド辺を有するグランド部と、基板表面において互いに対向するアンテナ素子辺及びグランド辺の間に形成され、絶縁性を有する３本以上のスリットとを設け、第１のスリットを形成する第１のアンテナ素子辺及び第１のグランド辺は、所定の第１共振周波数において共振し、アンテナ素子部の外周を形成する各辺及びグランド部の外周を形成する各辺は、所定の進行周波数帯において共振しないようにした。
【0009】
本発明は、第１のスリットを挟むアンテナ素子辺及びグランド辺を第１共振周波数帯において共振させることにより、定在波アンテナとして機能させることができ、且つアンテナ素子部及びグランド部を含む各部分により、進行周波数帯において進行波アンテナとして機能させることができる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、小型に構成でき複数の周波数帯に対応し得るアンテナを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】無線通信装置の全体構成を示す略線図である。
【図2】アンテナの構成を示す略線的断面図である。
【図3】アンテナの構成を示す略線的平面図である。
【図4】各周波数帯の偶数分波長を示す略線図である。
【図5】８３５ＭＨｚ帯における電流密度分布のシミュレーション結果を示す略線図である。
【図6】２ＧＨｚ帯における電流密度分布のシミュレーション結果を示す略線図である。
【図7】３．７ＧＨｚ帯における電流密度分布のシミュレーション結果を示す略線図である。
【図8】ＶＳＷＲの測定結果を示す略線図である。
【図9】リターンロスの測定結果を示す略線図である。
【図10】他の実施の形態によるアンテナの構成を示す略線的平面図である。
【図11】他の実施の形態によるアンテナの構成を示す略線的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について、図面を用いて説明する。
【0013】
［１．無線通信装置の構成］
図１に示すように、本実施の形態による無線通信装置１は、メイン基板２及びアンテナ３が接続ケーブル４により接続された構成となっている。この無線通信装置１は、例えばＩｏＴ（Internet of Things）ルータと呼ばれる通信機器であり、５Ｇの規格に準拠した無線通信機能を有し、また種々の電子機器（ＩｏＴ機器とも呼ばれる）と有線又は無線により接続され、種々の情報を送受信し得るようになっている。
図１に示すように、本実施の形態による無線通信装置１は、メイン基板２及びアンテナ３が接続ケーブル４により接続された構成となっている。この無線通信装置１は、例えばＩｏＴ（Internet of Things）ルータと呼ばれる通信機器であり、５Ｇの規格に準拠した無線通信機能を有し、また種々の電子機器（ＩｏＴ機器とも呼ばれる）と有線又は無線により接続され、種々の情報を送受信し得るようになっている。
【0014】
メイン基板２は、回路基板であり、種々の情報処理を行う情報処理回路１１や、高周波信号に関する処理を行う高周波回路１２等が設けられている。高周波回路１２は、情報処理回路１１及び接続ケーブル４と接続されており、変調処理や復調処理等を行う。因みに高周波回路１２における接続ケーブル４との接続箇所には、例えばＳＭＡ（Sub Miniature Type A）等の規格に準拠した同軸コネクタ１３が設けられている。
【0015】
例えば高周波回路１２は、情報処理回路１１から情報が供給されると、この情報に変調処理を施すことにより高周波信号を生成し、これを接続ケーブル４に供給する。また高周波回路１２は、例えば接続ケーブル４から高周波信号が供給されると、この高周波信号に復調処理を施すことにより情報を取り出し、これを情報処理回路１１に供給する。
【0016】
接続ケーブル４は、例えば同軸ケーブルであり、一方の端部がメイン基板２の高周波回路１２と接続され、他方の端部がアンテナ３に接続される。接続ケーブル４の両端には、それぞれの接続先に対応した同軸コネクタが設けられている。
【0017】
［２．アンテナの構成］
次に、アンテナ３の構成について説明する。アンテナ３は、全体として長方形の板状に構成されており、その厚さ方向に関して、電気的な特性が異なる複数の層が積層された構造となっている。このアンテナ３は、例えばＮＥＭＡ（National Electrical Manufacturers Association）／ＡＮＳＩ（American National Standards Institute）規格のＦＲ－４に準拠したガラスエポキシ基板（すなわちプリント基板）である。
次に、アンテナ３の構成について説明する。アンテナ３は、全体として長方形の板状に構成されており、その厚さ方向に関して、電気的な特性が異なる複数の層が積層された構造となっている。このアンテナ３は、例えばＮＥＭＡ（National Electrical Manufacturers Association）／ＡＮＳＩ（American National Standards Institute）規格のＦＲ－４に準拠したガラスエポキシ基板（すなわちプリント基板）である。
【0018】
具体的にアンテナ３は、図２に模式的な断面図を示すように、中央の基材層２０と、表面（以下これをアンテナ表面３Ａ又は基板表面と呼ぶ）側の第１導電層２１と、その反対面である裏面（以下これをアンテナ裏面３Ｂ又は基板裏面と呼ぶ）側の第２導電層２２とにより構成されている。基材層２０は、いわゆるガラスエポキシ樹脂であり、ガラス繊維にエポキシ樹脂を含侵させて熱硬化させることにより、板状に構成されている。この基材層２０は、電気的な性質として、非導電性若しくは絶縁性を有している。
【0019】
第１導電層２１及び第２導電層２２は、基材層２０のアンテナ表面３Ａ側及びアンテナ裏面３Ｂ側にそれぞれ設けられており、導電性を有する金属等の材料（例えば銅）により比較的薄い層状に形成されている。またアンテナ３におけるアンテナ表面３Ａ側、すなわち第１導電層２１における所定箇所には、接続ケーブル４（図１）と接続するためのコネクタ２５が設けられている。さらにアンテナ３には、基材層２０を貫通するビア２８が適宜設けられており、第１導電層２１の一部と第２導電層２２の一部とを電気的に接続している（詳しくは後述する）。
【0020】
図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アンテナ表面３Ａ及びアンテナ裏面３Ｂには、第１導電層２１及び第２導電層２２がそれぞれ部分的に除去されることにより、所定の回路パターンが形成されている。因みに図３（Ａ）は、アンテナ表面３Ａを上方から見た状態を表している。一方、図３（Ｂ）は、アンテナ裏面３Ｂを下方から見た状態を左右反転させており、該アンテナ裏面３Ｂをアンテナ表面３Ａ側から透視した場合に相当する。また図３（Ａ）では、第１導電層２１が存在する部分に斜線を付しており、該第１導電層２１が存在せずに基材層２０が露出している部分を白色（無地）としている。図３（Ｂ）も同様である。
【0021】
アンテナ３は、長辺の長さＬＢＸが例えば８０～１２０［ｍｍ］程度であり、短辺の長さＬＢＹが例えば３０～５０［ｍｍ］程度となっている。以下では、アンテナ３の長手方向（図２における左右方向）をＸ方向とも呼び、該アンテナ３の短手方向（図２における上下方向）をＹ方向とも呼ぶ。
【0022】
アンテナ表面３Ａには、大きく分けて、アンテナ素子部３１、グランド部３２、第１スリット４１、第２スリット４２及び第３スリット４３が設けられている。このうちアンテナ素子部３１及びグランド部３２は、第１導電層２１により構成された部分である。一方、第１スリット４１、第２スリット４２及び第３スリット４３（以下これらをまとめてスリット４０とも呼ぶ）は、第１導電層２１が局所的に除去されることにより、非導電性の基材層２０が露出した部分となっている。
【0023】
アンテナ素子部３１は、全体として、アンテナ３の外形よりも一回り小さく、Ｘ方向を長手方向とし、Ｙ方向を短手方向とする長方形状に構成されている。このアンテナ素子部３１は、アンテナ表面３Ａにおいて、Ｘ方向に関する中央付近であり、且つＹ方向に関して上端に当接する位置に配置されている。すなわちアンテナ素子部３１は、一方の長辺（図における上辺）がアンテナ３の上辺に重なる一方、双方の短辺がアンテナ３の短辺から離れるように配置されている。
【0024】
説明の都合上、以下では、アンテナ素子部３１の上辺を非対向アンテナ素子辺ＳＡ０と呼ぶ。また以下では、アンテナ素子部３１の左辺、下辺及び右辺をそれぞれ第１アンテナ素子辺ＳＡ１、第２アンテナ素子辺ＳＡ２及び第３アンテナ素子辺ＳＡ３と呼ぶ。
【0025】
またアンテナ素子部３１の左下側、すなわち第１アンテナ素子辺ＳＡ１及び第２アンテナ素子辺ＳＡ２が接続される箇所の近傍には、該第１アンテナ素子辺ＳＡ１よりも左方向に突出したアンテナ素子突出部３１Ｐが形成されている。このアンテナ素子突出部３１Ｐは、コネクタ２５（図２）の内部導体部分、すなわち接続ケーブル４（図１）の内部導体（いわゆる芯線）と接続される部分に対し、電気的に接続されている。換言すれば、アンテナ３では、アンテナ素子突出部３１Ｐの左端近傍が給電点となっている。
【0026】
グランド部３２は、全体として、その外形がアンテナ表面３Ａの外形と概ね一致するような長方形状であるものの、上辺における中央付近の２／３程度の範囲が下方へ大きく長方形状に窪むことにより、グランド中央凹部３２Ｄが形成されている。このグランド中央凹部３２Ｄ内には、該グランド部３２との間にある程度の間隔を隔てるようにして、上述したアンテナ素子部３１が配置されている。
【0027】
換言すれば、グランド部３２は、アンテナ表面３Ａのうちアンテナ素子部３１及びその近傍を除いた残りの部分を占めている。また他の観点から見れば、アンテナ表面３Ａでは、アンテナ素子部３１の左側から下側を経て右側に至る広い範囲において、該アンテナ素子部３１との間にある程度の間隔を隔てながら、該アンテナ素子部３１の周囲を囲むようにして、グランド部３２が設けられている。
【0028】
グランド中央凹部３２Ｄの左辺である第１グランド辺ＳＧ１は、第１スリット４１を挟んでアンテナ素子部３１の第１アンテナ素子辺ＳＡ１と対向しており、且つ該第１アンテナ素子辺ＳＡ１とほぼ平行となっている。
【0029】
グランド中央凹部３２Ｄの下辺である第２グランド辺ＳＧ２は、第２スリット４２を挟んでアンテナ素子部３１の第２アンテナ素子辺ＳＡ２と対向しており、且つ該第２アンテナ素子辺ＳＡ２とほぼ平行となっている。
【0030】
グランド中央凹部３２Ｄの右辺である第３グランド辺ＳＧ３は、第３スリット４３を挟んで第３アンテナ素子辺ＳＡ３と対向しており、且つ該第３アンテナ素子辺ＳＡ３とほぼ平行となっている。
【0031】
また第１グランド辺ＳＧ１の下端近傍、すなわち第２グランド辺ＳＧ２の左端よりもやや上側には、アンテナ素子突出部３１Ｐとの間に間隔を空けるようにして、グランド左下凹部３２ＤＬが形成されている。因みにグランド部３２は、このグランド左下凹部３２ＤＬの近傍において、コネクタ２５（図２）の外部導体部分、すなわち接続ケーブル４の外部導体（いわゆるシールド）と接続される部分に対し、電気的に接続されている。
【0032】
さらに第３グランド辺ＳＧ３の下端近傍、すなわち第２グランド辺ＳＧ２の右端には、第３グランド辺ＳＧ３よりも右側へ突出するようにして、グランド右下凹部３２ＤＲが形成されている。換言すれば、第２スリット４２は、第３スリット４３との接続箇所からさらに右方向へ延長されたような、すなわち第３グランド辺ＳＧ３よりも右側へ進行し、グランド右下凹部３２ＤＲをグランド部３２内にやや食い込ませたような形状となっている。説明の都合上、以下ではグランド右下凹部３２ＤＲをスリット延長溝とも呼ぶ。
【0033】
アンテナ裏面３Ｂ（図３（Ｂ））には、第２導電層２２（図２）の一部が除去されることにより、裏面グランド部３４が形成されている。裏面グランド部３４は、アンテナ表面３Ａのグランド部３２をアンテナ裏面３Ｂに投影したような範囲に設けられており、図中に黒点により示すビア２８により、該グランド部３２と電気的に接続されている。
【0034】
ところでアンテナ３は、８３５ＭＨｚ帯（８１４～９６０［ＭＨｚ］）、２ＧＨｚ帯（１７１０～２１７０［ＭＨｚ］）、及び３．７ＧＨｚ帯（３．６～４．９［ＧＨｚ］）といった３種類の周波数帯の電波に対応し得るように設計されている。説明の都合上、以下では、８３５ＭＨｚ帯及び２ＧＨｚ帯をそれぞれ第１共振周波数帯及び第２共振周波数帯とも呼ぶ。また以下では、３．７ＧＨｚ帯を進行周波数帯とも呼ぶ。
【0035】
図４は、８３５ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯及び３．７ＧＨｚ帯それぞれにおける波長を記号λにより表記し、λ／２、λ／４及びλ／６（以下これらを偶数分波長と呼ぶ）の値を表形式にまとめたものである。
【0036】
アンテナ表面３Ａ（図３（Ａ））において、アンテナ素子部３１におけるＸ方向に沿った長辺の長さＬＡＸ、すなわち第２アンテナ素子辺ＳＡ２の長さは、８３５ＭＨｚ帯のλ／６よりもやや短くなっている。ただし、この長さＬＡＸにアンテナ素子突出部３１ＰにおけるＸ方向の長さを加えた値は、８３５ＭＨｚ帯のλ／６に近い値となっている。また、グランド部３２における第２グランド辺ＳＧ２の長さは、８３５ＭＨｚ帯のλ／６とほぼ同等であり、厳密には僅かに短い値となっている。
【0037】
さらにアンテナ表面３Ａにおいて、アンテナ素子部３１におけるＹ方向に沿った長辺の長さＬＡＹ、すなわち第１アンテナ素子辺ＳＡ１の長さは、２ＧＨｚ帯のλ／６よりも僅かに短くなっている。また、グランド部３２における第１グランド辺ＳＧ１の長さ、すなわちグランド中央凹部３２Ｄの左辺におけるグランド左下凹部３２ＤＬを除いた部分の長さは、２ＧＨｚ帯のλ／６とほぼ同等であり、厳密には僅かに短い値となっている。
【0038】
一方、アンテナ表面３Ａにおいて、第１アンテナ素子辺ＳＡ１、第２アンテナ素子辺ＳＡ２及び第３アンテナ素子辺ＳＡ３の長さ、並びに第１グランド辺ＳＧ１、第２グランド辺ＳＧ２及び第３グランド辺ＳＧ３の長さは、３．７ＧＨｚ帯におけるλ／２、λ／４及びλ／６の何れとも異なる値となっている。
【0039】
また、第１スリット４１のスリット間隔である長さＬＳ１及び第２スリット４２のスリット間隔である長さＬＳ２は、互いにほぼ同等の長さとなっている。一方、第３スリット４３のスリット間隔である長さＬＳ３は、長さＬＳ１及びＬＳ２よりもやや大きく（長く）なっている。
【0040】
［３．アンテナの特性］
次に、アンテナ３の特性について説明する。まず、アンテナ３に８３５ＭＨｚ帯の電気信号を供給した場合における電流密度分布のシミュレーション結果を図５に示す。この図５では、色の濃さが電流密度の高さを表しており、黒色に近い部分において電流密度が高く、白色に近い部分おいて電流密度が低いことを表している。
次に、アンテナ３の特性について説明する。まず、アンテナ３に８３５ＭＨｚ帯の電気信号を供給した場合における電流密度分布のシミュレーション結果を図５に示す。この図５では、色の濃さが電流密度の高さを表しており、黒色に近い部分において電流密度が高く、白色に近い部分おいて電流密度が低いことを表している。
【0041】
この図５から、アンテナ３は、８３５ＭＨｚ帯の電気信号に関し、第２スリット４２を挟んだ第２アンテナ素子辺ＳＡ２及び第２グランド辺ＳＧ２の近傍に、比較的大きい電流が分布していることが分かる。このことは、アンテナ３が、第２スリット４２の近傍、すなわち第２アンテナ素子辺ＳＡ２及び第２グランド辺ＳＧ２の近傍において、８３５ＭＨｚ帯の電気信号や電磁波に対して共振することを表している。
【0042】
【0043】
この図６から、アンテナ３は、２ＧＨｚ帯の電気信号に関し、第１スリット４１を挟んだ第１アンテナ素子辺ＳＡ１及び第１グランド辺ＳＧ１の近傍に、比較的大きい電流が分布していることが分かる。このことは、アンテナ３が、第１スリット４１の近傍、すなわち第１アンテナ素子辺ＳＡ１及び第１グランド辺ＳＧ１の近傍において、２ＧＨｚ帯の電気信号や電磁波に対して共振することを表している。
【0044】
【0045】
この図７から、アンテナ３は、３．７ＧＨｚ帯の電気信号に関し、アンテナ素子部３１を囲む各辺、並びにグランド部３２を囲む各辺の何れにおいても、１つの辺の範囲内において電流密度が高い部分と低い部分とがある程度の周期性を持って分布しており、電流密度が一様に高い辺が存在しない。このことは、アンテナ３が、３．７ＧＨｚ帯の電気信号に対して共振しないことを表している。
【0046】
次に、所定の測定装置を用いて、アンテナ３のＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）を測定した結果を図８に示す。図８は、横軸が周波数を表しており、縦軸がＶＳＷＲを表している。この図８では、ＶＳＷＲの値が小さいほど、アンテナとしての性能が良好であることを表している。
【0047】
図８において、８３５ＭＨｚ帯に関するＶＳＷＲの値は、８１４［ＭＨｚ］で値２．０４、９６０［ＭＨｚ］で値２．１０であり、８１４～９６０［ＭＨｚ］の範囲内で概ね値２以下となっている。
【0048】
また図８において、２ＧＨｚ帯に関するＶＳＷＲの値は、１７１０［ＭＨｚ］で値１．０９、２１７０［ＭＨｚ］で値１．３０であり、１７１０～２１７０［ＭＨｚ］の範囲内で概ね２以下となっている。
【0049】
さらに図８において、３．７ＧＨｚ帯に関するＶＳＷＲの値は、３．６［ＧＨｚ］で値１．９９、４．９［ＧＨｚ］で値１．８０であり、３．６～４．９［ＧＨｚ］の範囲内で概ね２以下である。
【0050】
このようにアンテナ３は、８３５ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯及び３．７ＧＨｚ帯の何れにおいても、ＶＳＷＲの値が概ね値２以下であり、これらの周波数帯においてアンテナとしての性質が良好であることが判明した。
【0051】
【0052】
図９において、８３５ＭＨｚ帯に関するリターンロスの値は、８１４［ＭＨｚ］で－９．２９［ｄＢ］、９６０［ＭＨｚ］で－８．９９［ｄＢ］であり、８１４～９６０［ＭＨｚ］の範囲内で概ね－９［ｄＢ］以下となっている。
【0053】
また図９において、２ＧＨｚ帯に関するリターンロスの値は、１７１０［ＭＨｚ］で－２７．０１［ｄＢ］、２１７０［ＭＨｚ］で－１７．７０［ｄＢ］であり、１７１０～２１７０［ＭＨｚ］の範囲内で概ね－９［ｄＢ］以下となっている。
【0054】
さらに図９において、３．７ＧＨｚ帯に関するリターンロスの値は、３．６［ＧＨｚ］で－９．５７［ｄＢ］、４．９［ＧＨｚ］で－１０．８７［ｄＢ］であり、３．６～４．９［ＧＨｚ］の範囲内で概ね－９［ｄＢ］以下である。
【0055】
このようにアンテナ３は、８３５ＭＨｚ帯、２ＧＨｚ帯及び３．７ＧＨｚ帯の何れにおいても、リターンロスの値が概ね－９［ｄＢ］以下であり、これらの周波数帯においてアンテナとしての性質が良好であることが判明した。
【0056】
［４．効果等］
以上の構成において、本実施の形態による無線通信装置１のアンテナ３は、アンテナ表面３Ａの第１導電層２１における一部を除去し、アンテナ素子部３１及びグランド部３２を形成すると共に、両者の間に第１スリット４１、第２スリット４２及び第３スリット４３を形成した（図２及び図３（Ａ））。またアンテナ３は、アンテナ裏面３Ｂの第２導電層２２における一部を除去し、裏面グランド部３４を形成した（図２及び図３（Ｂ））。
以上の構成において、本実施の形態による無線通信装置１のアンテナ３は、アンテナ表面３Ａの第１導電層２１における一部を除去し、アンテナ素子部３１及びグランド部３２を形成すると共に、両者の間に第１スリット４１、第２スリット４２及び第３スリット４３を形成した（図２及び図３（Ａ））。またアンテナ３は、アンテナ裏面３Ｂの第２導電層２２における一部を除去し、裏面グランド部３４を形成した（図２及び図３（Ｂ））。
【0057】
アンテナ３は、第２スリット４２の両側に位置する第２アンテナ素子辺ＳＡ２及び第２グランド辺ＳＧ２の長さを、何れも８３５ＭＨｚ帯のλ／６に近い値とした。またアンテナ３は、第１スリット４１の両側に位置する第１アンテナ素子辺ＳＡ１及び第１グランド辺ＳＧ１の長さを、何れも２ＧＨｚ帯のλ／６に近い値とした（図３及び図４）。
【0058】
このためアンテナ３は、８３５ＭＨｚ帯の電気信号に関し、第２アンテナ素子辺ＳＡ２及び第２グランド辺ＳＧ２の近傍において、電流密度を高めて共振させること、すなわち第２スリット４２の周囲を定在波アンテナとして機能させることができる（図５）。これは、アンテナ３が、８３５ＭＨｚ帯において、ＶＳＷＲが概ね値２以下であり、またリターンロスが概ね－９［ｄＢ］以下であることにも表れている（図８及び図９）。
【0059】
またアンテナ３は、２ＧＨｚ帯の電気信号に関し、第１アンテナ素子辺ＳＡ１及び第１グランド辺ＳＧ１の近傍において、電流密度を高めて共振させること、すなわち第１スリット４１の周囲を定在波アンテナとして機能させることができる（図６）。これは、アンテナ３に関し、２ＧＨｚ帯において、ＶＳＷＲが概ね値２以下であり、またリターンロスが概ね－９［ｄＢ］以下であることにも表れている（図８及び図９）。
【0060】
さらにアンテナ３は、アンテナ素子部３１における各辺の長さ、及びグランド部３２における各辺の長さを、３．７ＧＨｚ帯におけるλ／２、λ／４及びλ／６の何れとも異なる値とした。このためアンテナ３は、３．７ＧＨｚ帯の電気信号に関し、特定の部分を共振させることが無い。しかしながらアンテナ３は、アンテナ素子部３１及びグランド部３２における各辺に沿って電流密度の高い部分を周期的に出現させ、全体として進行波アンテナとして機能することができる（図７）。これは、アンテナ３に関し、３．７ＧＨｚ帯において、ＶＳＷＲが概ね値２以下であり、またリターンロスが概ね－９［ｄＢ］以下であることにも表れている（図８及び図９）。
【0061】
このようにアンテナ３は、８３５ＭＨｚ帯及び２ＧＨｚ帯といった異なる２つの周波数帯に関してそれぞれ定在波アンテナとして機能でき、これに加えて両周波数帯と異なる３．７ＧＨｚ帯において進行波アンテナとして機能できる。
【0062】
すなわちアンテナ３は、特許文献１に示した構成のアンテナと比較して、全体として小型且つ薄板状に構成しながら、異なる３つの周波数帯において、それぞれ良好な特性を得ることができる。
【0063】
ところで、共振アンテナ及び進行波アンテナを組み合わせた構成のアンテナとして、特許文献２に記載されているような構成のアンテナが知られている。
【0064】
【特許文献2】米国特許第０９２５７７４７号公報（図１等）
【0065】
特許文献２のアンテナは、ビバルディ－モノポールアンテナとも呼ばれており、棒状のモノポールアンテナでなり定在波アンテナとして機能する部分と、スロット幅が徐々に拡大していくテーパースロット構造でなり進行波アンテナとして機能する部分とを有している。
【0066】
一方、本実施の形態によるアンテナ３は、第１スリット４１の両側部分及び第２スリット４２の両側部分において、すなわちモノポールアンテナとは異なる構造の部分において共振させ、定在波アンテナとして機能させている。またアンテナ３は、スロット幅が徐々に拡大するようなテーパースロット構造を有しておらず、図７に示したように、アンテナ素子部３１及びグランド部３２を含む全体が進行波アンテナとして機能している。
【0067】
このことから、アンテナ３は、周知のビバルディ－モノポールアンテナとは全く異なる動作原理により、複数の周波数帯において、定在波アンテナ及び進行波アンテナとして機能していると考えられる。
【0068】
以上の構成によれば、本実施の形態による無線通信装置１のアンテナ３は、アンテナ表面３Ａにアンテナ素子部３１及びグランド部３２を形成すると共に、両者の間に第１スリット４１、第２スリット４２及び第３スリット４３を形成した。これによりアンテナ３は、８３５ＭＨｚ帯に関して第２スリット４２の周囲を共振させ、２ＧＨｚ帯の電気信号に関して第１スリット４１の周囲を共振させることで、何れも定在波アンテナとして機能でき、さらに３．７ＧＨｚ帯に関して全体として進行波アンテナとして機能できる。かくしてアンテナ３は、比較的小型の薄板状に構成しながら、複数の周波数帯において良好な特性を得ることができる。
【0069】
［５．他の実施の形態］
なお上述した実施の形態においては、アンテナ素子部３１を長方形状とし、第１スリット４１及び第３スリット４３をほぼＹ方向に沿った構成とし、且つ第２スリット４２をほぼＸ方向に沿った構成とする場合について述べた（図３）。しかし本発明はこれに限らず、例えば第３スリット４３をＹ方向に対して所定角度傾斜させることによりアンテナ素子部３１を台形状とする等、該アンテナ素子部３１を種々の四辺形状としても良い。或いは、アンテナ素子部３１を六角形状や八角形状等のような種々の多角形状としても良い。さらにこれらの場合、少なくとも一部の辺を直線状では無く曲線状としても良い。何れの場合においても、アンテナ素子部３１を囲む辺の一部がスリットを挟んでグランド部３２と対向しており、残りの辺が該グランド部３２と対向しない構成であれば良い。
なお上述した実施の形態においては、アンテナ素子部３１を長方形状とし、第１スリット４１及び第３スリット４３をほぼＹ方向に沿った構成とし、且つ第２スリット４２をほぼＸ方向に沿った構成とする場合について述べた（図３）。しかし本発明はこれに限らず、例えば第３スリット４３をＹ方向に対して所定角度傾斜させることによりアンテナ素子部３１を台形状とする等、該アンテナ素子部３１を種々の四辺形状としても良い。或いは、アンテナ素子部３１を六角形状や八角形状等のような種々の多角形状としても良い。さらにこれらの場合、少なくとも一部の辺を直線状では無く曲線状としても良い。何れの場合においても、アンテナ素子部３１を囲む辺の一部がスリットを挟んでグランド部３２と対向しており、残りの辺が該グランド部３２と対向しない構成であれば良い。
【0070】
また上述した実施の形態においては、グランド部３２のグランド中央凹部３２Ｄにおける右下部分に、グランド右下凹部３２ＤＲを形成する場合について述べた（図３）。しかし本発明はこれに限らず、例えばグランド右下凹部３２ＤＲを省略し、第２スリット４２の右端と第３スリット４３の左端とを接続させるようにしても良い。
【0071】
さらに上述した実施の形態においては、アンテナ素子部３１における第１アンテナ素子辺ＳＡ１及び第２アンテナ素子辺ＳＡ２が接続される箇所の近傍にアンテナ素子突出部３１Ｐを設け、その左端近傍をアンテナ３の給電点とする場合について述べた（図３）。しかし本発明はこれに限らず、他の箇所に給電点を設けても良い。特に、グランド部３２の領域内に給電点を設ける場合、グランド左下凹部３２ＤＬのように凹んだ部分と、アンテナ素子突出部３１Ｐのようにアンテナ素子部３１から突出した部分とを設ければ良い。
【0072】
さらに上述した実施の形態においては、第１スリット４１のスリット間隔である長さＬＳ１と第２スリット４２のスリット間隔である長さＬＳ２とを、互いにほぼ同等の長さとする場合について述べた（図３）。しかし本発明はこれに限らず、例えば長さＬＳ１と長さＬＳ２とを互いに相違させても良い。
【0073】
さらに上述した実施の形態においては、第３スリット４３のスリット間隔である長さＬＳ３を、長さＬＳ１及び長さＬＳ２よりも大きく（長く）する場合について述べた（図３）。しかし本発明はこれに限らず、長さＬＳ３を、長さＬＳ１及び長さＬＳ２と同等としても良く、或いは長さＬＳ１及び長さＬＳ２よりも小さく（短く）しても良い。
【0074】
さらに上述した実施の形態においては、第３アンテナ素子辺ＳＡ３の長さと第３グランド辺ＳＧ３の長さとをほぼ同等とし、アンテナ素子部３１の上辺（すなわち非対向アンテナ素子辺ＳＡ０）とグランド部３２における右側の上辺とをＸ方向に沿った一直線上に配置する場合について述べた（図３）。しかし本発明はこれに限らず、例えば第３グランド辺ＳＧ３の長さを第３アンテナ素子辺ＳＡ３の長さよりも短くし、アンテナ素子部３１の上辺とグランド部３２における右側の上辺とを、Ｙ方向にずれた状態となるように配置しても良い。
【0075】
さらに上述した実施の形態においては、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示したように、アンテナ表面３Ａにおいて第３スリット４３よりも右側の部分を、グランド部３２が比較的広くなるように形成し、グランド右下凹部３２ＤＲをＸ方向にやや長く形成し、アンテナ裏面３Ｂにおいて裏面グランド部３４をこれと対応するように形成する場合について述べた。しかし本発明はこれに限らず、例えば図３（Ａ）及び（Ｂ）と対応する図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アンテナ表面２０３Ａにおいて第３スリット４３よりも右側の部分を、グランド部２３２がやや狭くなり、グランド左下凹部２３２ＤＬをやや短くするように形成し、アンテナ裏面２０３Ｂにおいて裏面グランド部２３４をこれと対応するように形成しても良い。或いは、例えば図３（Ａ）及び（Ｂ）と対応する図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、アンテナ表面３０３Ａにおいて第３スリット４３よりも右側の部分を、グランド部３３２がさらに狭くなり、グランド右下凹部３３２ＤＲをさらに短くするように形成し、アンテナ裏面３０３Ｂにおいて裏面グランド部３３４をこれと対応するように形成しても良い。
【0076】
さらに上述した実施の形態においては、アンテナ裏面３Ｂにグランド部３２を投影したような形状の裏面グランド部３４を設け、該裏面グランド部３４とグランド部３２とをビア２８により電気的に接続させる場合について述べた（図２及び図３）。しかし本発明はこれに限らず、例えば裏面グランド部３４をグランド部３２とは異なる種々の形状としても良く、或いは該裏面グランド部３４とグランド部３２とを電気的に分離しても良く、さらには該裏面グランド部３４を省略しても良い。
【0077】
さらに上述した実施の形態においては、８３５ＭＨｚ帯及び２ＧＨｚ帯といった２つの周波数帯において、それぞれアンテナ３を共振させる場合、すなわち定在波アンテナとして機能させる場合について述べた（図５及び図６）。しかし本発明はこれに限らず、例えば何れか一方の周波数帯のみにおいてアンテナ３を共振させ、定在波アンテナとして機能させても良い。具体的には、例えば第２アンテナ素子辺ＳＡ２及び第２グランド辺ＳＧ２の長さを、８３５ＭＨｚ帯のλ／６やλ／４等から外れた値とすることにより、該８３５ＭＨｚ帯において共振しないようにすれば良い。
【0078】
さらに上述した実施の形態においては、アンテナ３を８３５ＭＨｚ帯及び２ＧＨｚ帯において共振させて定在波アンテナとして機能させ、３．７ＧＨｚ帯において共振させること無く進行波アンテナとして機能させる場合について述べた（図５～図７）。しかし本発明はこれに限らず、アンテナ３を他の種々の周波数帯において定在波アンテナとして機能させ、且つ他の種々の周波数帯において進行波アンテナとして機能させるようにしてもよい。
【0079】
さらに上述した実施の形態においては、アンテナ３をＮＥＭＡ／ＡＮＳＩ規格のＦＲ－４に準拠したガラスエポキシ基板により構成する場合について述べた。しかし本発明はこれに限らず、他の種々の基板によりアンテナ３を構成しても良い。
【0080】
さらに本発明は、上述した各実施の形態及び他の実施の形態に限定されるものではない。すなわち本発明は、上述した各実施の形態と上述した他の実施の形態の一部又は全部を任意に組み合わせた実施の形態や、一部を抽出した実施の形態にもその適用範囲が及ぶものである。
【0081】
さらに上述した実施の形態においては、アンテナ素子部としてのアンテナ素子部３１と、グランド部としてのグランド部３２と、スリットとしての第１スリット４１、第２スリット４２及び第３スリット４３とによってアンテナとしてのアンテナ３を構成する場合について述べた。しかし本発明はこれに限らず、その他種々の構成でなるアンテナ素子部と、グランド部と、スリットとによってアンテナを構成しても良い。
【産業上の利用可能性】
【0082】
本発明は、例えば５Ｇ等の通信規格に対応した無線通信機器のアンテナで利用できる。
【符号の説明】
【0083】
１……無線通信装置、３……アンテナ、３Ａ……アンテナ表面、３Ｂ……アンテナ裏面、４……接続ケーブル、２０……基材層、２１……第１導電層、２２……第２導電層、３１……アンテナ素子部、３１Ｐ……アンテナ素子突出部、３２……グランド部、３２Ｄ……グランド中央凹部、３２ＤＬ……グランド左下凹部、３２ＤＲ……グランド右下凹部、３４……裏面グランド部、４１……第１スリット、４２……第２スリット、４３……第３スリット、ＳＡ０……非対向アンテナ素子辺、ＳＡ１……第１アンテナ素子辺、ＳＡ２……第２アンテナ素子辺、ＳＡ３……第３アンテナ素子辺、ＳＧ１……第１グランド辺、ＳＧ２……第２グランド辺、ＳＧ３……第３グランド辺。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】