特開 2024-101456 アンテナ装置

(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】P2024101456

(43)【公開日】2024-07-29

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 5/378 20150101AFI20240722BHJP

【ＦＩ】

H01Q5/378

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023005442

(22)【出願日】2023-01-17

(71)【出願人】

【識別番号】322003732

【氏名又は名称】パナソニック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(74)【代理人】

【識別番号】100137235

【弁理士】

【氏名又は名称】寺谷 英作

(74)【代理人】

【識別番号】100131417

【弁理士】

【氏名又は名称】道坂 伸一

(72)【発明者】

【氏名】小島 優

(57)【要約】

【課題】指向性を有し、小型化可能な構造をもつ、デュアルバンドに対応したアンテナ装置を提供する。
【解決手段】アンテナ装置１０ａは、第１周波数及び第１周波数よりも高い第２周波数の２つのバンドの信号を送受信する指向性を有するアンテナ装置であって、板状の第１アンテナ素子１１２、及び、第１アンテナ素子１１２と給電点を介して配置され、第１アンテナ素子１１２よりも幅が小さい第２アンテナ素子１２２を有する放射器１３と、無給電の反射板１４とを備え、第１アンテナ素子１１２には、ｙ軸方向に第１アンテナ素子１１２を部分的に２分する空隙１１２ａが設けられ、第２アンテナ素子１２２は、線状に延びる延出部１２２ａと、延出部１２２ａの先端に接続された渦巻状のパターンコイル部１２２ｂとを含む。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１周波数及び前記第１周波数よりも高い第２周波数の２つのバンドの信号を送受信し、給電部に接続されて用いられる指向性を有するアンテナ装置であって、
第１方向に幅を有し前記第１方向に直交する第２方向に延びる板状の第１アンテナ素子、及び、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る一辺を有する第２アンテナ素子を有する放射器と、
前記放射器に対向する平面に配置され、前記第１方向に幅を有し前記第２方向に延びる板状で、かつ、無給電の反射板とを備え、
前記第１アンテナ素子には、前記第１アンテナ素子に対する平面視で、前記第２方向に前記第１アンテナ素子を部分的に２分する空隙又は切り欠きが設けられ、
前記第２アンテナ素子は、前記給電部に接続される前記第２アンテナ素子の前記一辺から前記第２方向に線状に延びる延出部と、前記延出部の先端に接続された渦巻状のパターンコイル部とを含み、
前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とで前記第１周波数に対する放射器を構成し、
前記空隙又は前記切り欠きによって２分された前記第１アンテナ素子の２つの領域のうち前記給電部に近い領域である内側領域と前記延出部とで前記第２周波数に対する放射器を構成し、
前記反射板の前記第２方向の長さは、前記放射器の前記第２方向の長さよりも長く、
前記放射器と前記反射板とは、電磁結合できる間隔を有する、
アンテナ装置。

【請求項2】

前記空隙又は前記切り欠きは、前記第１アンテナ素子に対する平面視で、前記給電部に接続される前記第１アンテナ素子の前記一辺に向けて開放されたＵ字状又はＬ字状の形状を有する、
請求項１記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記延出部の幅は、前記パターンコイル部の幅よりも大きい、
請求項１記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記延出部は、前記給電部に接続される前記第２アンテナ素子の一辺と前記パターンコイル部とを接続する線状の幹パターン部と、前記幹パターン部から分岐して延びる枝パターン部とを含む、
請求項１記載のアンテナ装置。

【請求項5】

さらに、前記放射器と同一平面上で、かつ、前記放射器に接続されることなく配置される無給電素子であって、前記第１方向に前記無給電素子を見た場合に、少なくとも前記第２アンテナ素子と重なる位置に配置されている無給電素子を備える、
請求項１～４のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、アンテナ装置に関し、特に、指向性を有し、小型化可能な構造をもつ、デュアルバンドに対応したアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、世界中でＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）端末の普及が急速に進んでいる。ＩｏＴ端末用アンテナは、デザイン性やモバイル性の観点から小型化が要望される。また、アンテナ近傍に人体や金属物などがあると、その性能が低下するため、周囲物体に強いことが必要である。周囲の金属物などの影響を低減するためには、単一指向性を有するアンテナが有効である。したがって、ＩｏＴ端末用アンテナは、小型で単一指向性を有することが望ましい。

【0003】

そこで、従来、放射器と対向して無給電の反射板を設け、放射器と反射板との電磁結合により、反射板と逆側への指向性を強めた小型化可能な構造を有するアンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１８／１９８３４９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１のアンテナ装置は、指向性を強めた小型化が可能な構造を有するものの、単一のバンドに対応するアンテナ装置であり、マルチバンドに対応していないという問題がある。

【0006】

そこで、本開示は、指向性を有し、小型化可能な構造をもつ、デュアルバンドに対応したアンテナ装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本開示の一形態に係るアンテナ装置は、第１周波数及び前記第１周波数よりも高い第２周波数の２つのバンドの信号を送受信し、給電部に接続されて用いられる指向性を有するアンテナ装置であって、第１方向に幅を有し前記第１方向に直交する第２方向に延びる板状の第１アンテナ素子、及び、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る一辺を有する第２アンテナ素子を有する放射器と、前記放射器に対向する平面に配置され、前記第１方向に幅を有し前記第２方向に延びる板状で、かつ、無給電の反射板とを備え、前記第１アンテナ素子には、前記第１アンテナ素子に対する平面視で、前記第２方向に前記第１アンテナ素子を部分的に２分する空隙又は切り欠きが設けられ、前記第２アンテナ素子は、前記給電部に接続される前記第２アンテナ素子の前記一辺から前記第２方向に線状に延びる延出部と、前記延出部の先端に接続された渦巻状のパターンコイル部とを含み、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とで前記第１周波数に対する放射器を構成し、前記空隙又は前記切り欠きによって２分された前記第１アンテナ素子の２つの領域のうち前記給電部に近い領域である内側領域と前記延出部とで前記第２周波数に対する放射器を構成し、前記反射板の前記第２方向の長さは、前記放射器の前記第２方向の長さよりも長く、前記放射器と前記反射板とは、電磁結合できる間隔を有する。

【発明の効果】

【0008】

本開示により、指向性を有し、小型化可能な構造をもつ、デュアルバンドに対応したアンテナ装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１参考例に係る２．４ＧＨｚ帯のアンテナ装置の構造を示す外観図である。

【図2】図２は、第１参考例に係るアンテナ装置のアンテナ特性を示す図である。

【図3】図３は、第２参考例に係る５ＧＨｚ帯のアンテナ装置の構造を示す外観図である。

【図4】図４は、第２参考例に係るアンテナ装置のアンテナ特性を示す図である。

【図5】図５は、実施の形態１に係るアンテナ装置の構造を示す外観図である。

【図6】図６は、実施の形態１に係るアンテナ装置のアンテナ特性を示す図である。

【図7】図７は、実施の形態２に係るアンテナ装置の構造を示す外観図である。

【図8】図８は、実施の形態２に係るアンテナ装置のアンテナ特性を示す図である。

【図9】図９は、実施の形態３に係るアンテナ装置の構造を示す外観図である。

【図10】図１０は、実施の形態３に係るアンテナ装置のアンテナ特性を示す図である。

【図11】図１１は、実施の形態４に係るアンテナ装置の構造を示す外観図である。

【図12】図１２は、実施の形態４に係るアンテナ装置のアンテナ特性を示す図である。

【図13】図１３は、実施の形態１～４に係るアンテナ装置が備える第１アンテナ素子の変形例を示す図である。

【図14】図１４は、実施の形態４に係るアンテナ装置が備える無給電素子の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（参考例に係るアンテナ装置）
本開示の実施の形態を説明する前に、特許文献１に係る技術に基づくアンテナ装置を参考例として説明する。周波数帯は、ＷＬＡＮ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）の２．４ＧＨｚ帯（２４００－２４８３．５ＭＨｚ）、及び、５ＧＨｚ帯（Ｗ５２帯（５１５０－５２５０ＭＨｚ）、Ｗ５３帯（５２５０－５３５０ＭＨｚ）、Ｗ５６帯（５４７０－５７２５ＭＨｚ））である。２．４ＧＨｚ帯のアンテナ装置を第１参考例として、５ＧＨｚ帯のアンテナ装置を第２参考例として、説明する。

【0011】

（第１参考例）
図１は、第１参考例に係る２．４ＧＨｚ帯のアンテナ装置９ａの構造を示す外観図である。より詳しくは、図１の（ａ）～（ｆ）は、それぞれ、アンテナ装置９ａの上面を見た斜視図、上面図、底面図、側面図、上面における寸法図、底面における寸法図である。アンテナ装置９ａは、全体として、長尺状の方形である。幅方向をｘ軸（「第１方向」ともいう）、ｘ軸に直交し、長尺に延びる方向をｙ軸（「第２方向」ともいう）、ｘ軸及びｙ軸に直交する方向をｚ軸と定義する。単に「長さ」と記載した場合には、ｙ軸方向の長さをいう。

【0012】

アンテナ装置９ａは、給電部（図示せず）に接続されて用いられる指向性を有するアンテナであって、ｘ軸方向に幅を有しｙ軸方向に延びる板状の第１アンテナ素子１１０、及び、第１アンテナ素子１１０と同一平面上に配置され、ｘ軸方向に幅を有しｙ軸方向に延びる板状であって、第１アンテナ素子１１０よりも幅が小さく、第１アンテナ素子１１０の一辺１１ａに給電部（図示せず）を介して接続される一辺１２ａを有する第２アンテナ素子１２０を有する放射器１３と、放射器１３に対向する平面に配置され、ｘ軸方向に幅を有しｙ軸方向に延びる板状で、かつ、無給電の反射板１４とを備える。なお、第２アンテナ素子１２０は逆Ｌ形であってよく、その形状はストレートに限定されない。また、第２アンテナ素子１２０は、必ずしも第１アンテナ素子１１０と同一平面上に配置されなくてもよい。

【0013】

ここで、反射板１４は、放射器１３よりも長い長さを有し、第２アンテナ素子１２０は、使用周波数の波長の１／４よりも短い長さを有し、放射器１３と反射板１４とは、電磁結合できる間隔を有する。なお、反射板１４は、反射板として機能する長さであってよく、使用周波数の波長の１／２以上の長さであってもよい。アンテナ装置９ａの共振周波数、特に入力インピーダンスの抵抗成分は、第１アンテナ素子１１０の長さによって調整され、アンテナ装置９ａの入力インピーダンスのリアクタンス成分は、第２アンテナ素子１２０の長さによって調整される。本参考例での使用周波数は、２．４ＧＨｚ帯の略中心周波数２．４５ＧＨｚ（「第１周波数」ともいう）である。

【0014】

なお、各部材の長さ又は幅を使用周波数の波長（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（電気長）を用いてよい。また、板状とは、厚さに比べて長さ又は幅が十分に大きい（例えば、２倍以上の）平板を意味し、平面視の外形は方形に限られず、楕円等の任意の形であってもよい。方形とは、矩形（長方形）を意味する。なお、単に「平面視」と記載した場合には、アンテナ装置に対する平面視を意味する。

【0015】

アンテナ装置９ａの具体的な構造は、以下の通りである。

【0016】

比誘電率εｒ＝４．６のＦＲ－４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｔａｒｄａｎｔ Ｔｙｐｅ ４）の基板１５を用いている。基板１５の外形寸法は、長さＬ５０ｍｍ×幅Ｗ８ｍｍ×厚さｔ１．６ｍｍである。放射器１３（第１アンテナ素子１１０及び第２アンテナ素子１２０）と反射板１４とは、ともに基板１５上の銅箔で形成している。

【0017】

アンテナ装置９ａは、長さｌ１×幅ｗ１の第１アンテナ素子１１０と長さｌ２×幅ｗ２の第２アンテナ素子１２０との間隙ｇに給電部（図示せず）が接続されて構成される放射器１３と、長さｌ３×幅ｗ３の反射板１４とで構成される。基板端（基板１５のｙ軸正方向における端）から第１アンテナ素子１１０までの距離をｄ、また、基板端から０．５ｍｍ（基板１５の両面における四方の端から中心に向かって０．５ｍｍ）の領域は、銅箔パターンの禁止領域である。

【0018】

アンテナ装置９ａの共振周波数については、アンテナ装置９ａの共振周波数、特にインピーダンスの抵抗成分を第１アンテナ素子１１０の長さｌ１で制御し、アンテナ装置９ａのインピーダンスのリアクタンス成分を第２アンテナ素子１２０の長さｌ２で制御することにより、チューニングをおこなうことができる。

【0019】

本参考例に係るアンテナ装置９ａでは、第１アンテナ素子１１０の一辺１１ａの端部１１ｂが第２アンテナ素子１２０の一辺１２ａと対向するように、第２アンテナ素子１２０が配置されている。各寸法は、例えば、Ｌ＝５０ｍｍ、Ｗ＝８ｍｍ、ｔ＝１．６ｍｍ、ｌ１＝２５ｍｍ、ｌ２＝１２ｍｍ、ｌ３＝４９ｍｍ、ｗ１＝７ｍｍ、ｗ２＝０．５ｍｍ、ｗ３＝７ｍｍ、ｇ＝０．５ｍｍ、ｄ＝１８．５ｍｍである。

【0020】

これらの各寸法について、使用周波数（２．４５ＧＨｚ）の波長λ（約１２２ｍｍ、電気長約５７ｍｍ（＝１２２／√４．６））との関係で説明すると、第１アンテナ素子１１０の長さｌ１（＝２５ｍｍ）は、約０．４４（＝２５／５７）λであり、第２アンテナ素子１２０の長さｌ２（＝１２ｍｍ）は、約０．２１（＝１２／５７）λである。

【0021】

なお、給電部（図示せず）から放射器１３への給電は、アンテナ装置９ａの上面側から行われる。給電部（図示せず）と接続される第１アンテナ素子１１０の一辺１１ａと第２アンテナ素子１２０の一辺１２ａとで挟まれた間隙を「給電点」ともいう。

【0022】

図２は、図１に示された第１参考例に係るアンテナ装置９ａのアンテナ特性を示す図である。より詳しくは、図２の（ａ）は、第１参考例に係るアンテナ装置９ａのインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図２の（ｂ）は、第１参考例に係るアンテナ装置９ａのＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）特性を示す。図中の点ｍ１～ｍ３は、それぞれ、２．４ＧＨｚ、２．４５ＧＨｚ、２．５ＧＨｚに対応する。

【0023】

図２から分かるように、第１参考例に係るアンテナ装置９ａは、使用周波数（２．４５ＧＨｚ）において、共振している。

【0024】

（第２参考例）
図３は、第２参考例に係る５ＧＨｚ帯のアンテナ装置９ｂの構造を示す外観図である。より詳しくは、図５の（ａ）～（ｆ）は、それぞれ、アンテナ装置９ｂの上面を見た斜視図、上面図、底面図、側面図、上面における寸法図、底面における寸法図である。アンテナ装置９ｂは、放射器１３（第１アンテナ素子１１１及び第２アンテナ素子１２１）のサイズを除いて、第１参考例に係るアンテナ装置９ａと同じ構成を備える。

【0025】

各寸法は、例えば、Ｌ＝５０ｍｍ、Ｗ＝８ｍｍ、ｔ＝１．６ｍｍ、ｌ１＝１１ｍｍ、ｌ２＝４．２５ｍｍ、ｌ３＝４９ｍｍ、ｗ１＝７ｍｍ、ｗ２＝０．５ｍｍ、ｗ３＝７ｍｍ、ｇ＝０．５ｍｍ、ｄ＝１８．５ｍｍである。本参考例での使用周波数は、５ＧＨｚ帯の略中心周波数５．４ＧＨｚ（「第２周波数」ともいう）である。

【0026】

これらの各寸法について、使用周波数（５．４ＧＨｚ）の波長λ（約５６ｍｍ、電気長約２６ｍｍ（＝５６／√４．６））との関係で説明すると、第１アンテナ素子１１１の長さｌ１（＝１１ｍｍ）は、約０．４２（＝１１／２６）λであり、第２アンテナ素子１２１の長さｌ２（＝４．２５ｍｍ）は、約０．１６（＝４．２５／２６）λである。

【0027】

図４は、図３に示された第２参考例に係るアンテナ装置９ｂのアンテナ特性を示す図である。より詳しくは、図４の（ａ）は、第２参考例に係るアンテナ装置９ｂのインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図４の（ｂ）は、第２参考例に係るアンテナ装置９ｂのＶＳＷＲ特性を示す。図中の点ｍ４～ｍ８は、それぞれ、５．１５ＧＨｚ、５．２５ＧＨｚ、５．３５ＧＨｚ、５．４７ＧＨｚ、５．７２５ＧＨｚに対応する。

【0028】

図４から分かるように、第２参考例に係るアンテナ装置９ｂは、使用周波数（５．４ＧＨｚ）において、共振している。

【0029】

このように、第１参考例に係るアンテナ装置９ａ及び第２参考例に係るアンテナ装置９ｂは、反射板１４が設けられることで、周囲の金属物などの影響を低減させることが可能な指向性を有し、かつ、小型化された構造を有する。

【0030】

（実施の形態に係るアンテナ装置）
以下では、第１参考例に係る２．４ＧＨｚ帯のアンテナ装置９ａ及び第２参考例に係る５ＧＨｚ帯のアンテナ装置９ｂの両方の機能を併せ持つデュアルバンドに対応した実施の形態に係るアンテナ装置を説明する。

【0031】

以下、本開示の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示す。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。また、用語の意味、及び、ｘｙｚ軸等については、第１参考例に係るアンテナ装置９ａ及び第２参考例に係るアンテナ装置９ｂの説明と同じである。「上」、「下」、「左」、「右」は、図示された状態における相対的な位置関係を示す。

【0032】

いずれの実施の形態も、第１参考例に係るアンテナ装置９ａ及び第２参考例に係るアンテナ装置９ｂをベースとし、改良点を有する。以下、その改良点を中心に説明する。

【0033】

（実施の形態１）
まず、本開示の実施の形態１に係るアンテナ装置について説明する。

【0034】

図５は、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａの構造を示す外観図である。より詳しくは、図５の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、アンテナ装置１０ａの上面図及び底面図である。アンテナ装置１０ａは、第１周波数（ここでは、２．４５ＧＨｚ）及び第１周波数よりも高い第２周波数（ここでは、５．４ＧＨｚ）の２つのバンド（ここでは、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯）の信号を送受信し、給電部に接続されて用いられる指向性を有するアンテナ装置である。アンテナ装置１０ａは、図１に示される第１参考例に係るアンテナ装置９ａをベースとし、放射器１３が、第１周波数及び第２周波数で共振するための特徴的な第１アンテナ素子１１２及び第２アンテナ素子１２２で構成される。

【0035】

第１アンテナ素子１１２には、第１アンテナ素子１１２に対する平面視で、ｙ軸方向に第１アンテナ素子１１２を部分的に２分する空隙１１２ａが設けられている。ここで、「部分的に２分する」とは、第１アンテナ素子１１２がｙ軸方向に２分される箇所と、ｙ軸方向に２分されない箇所があることを意味する。空隙１１２ａは、本実施の形態では、第１アンテナ素子１１２に対する平面視で、給電部に接続される第１アンテナ素子１１２の一辺１１ａに向けて開放された、角があるＵ字状の形状を有する。

【0036】

第２アンテナ素子１２２は、給電部に接続される第２アンテナ素子１２２の一辺１２ａからｙ軸方向に線状に延びる延出部１２２ａと、延出部１２２ａの先端に接続された渦巻状のパターンコイル部１２２ｂとを含む。延出部１２２ａ及びパターンコイル部１２２ｂは、基板１５上の銅箔パターンで形成している。パターンコイル部１２２ｂは、５ＧＨｚ帯の電流に対して大きなインダクタンスをもつチョークコイルとして作用する、つまり、２．４ＧＨｚ帯の電流を流し、５ＧＨｚ帯の電流を遮断する。

【0037】

第１アンテナ素子１１２と第２アンテナ素子１２２（つまり、延出部１２２ａ及びパターンコイル部１２２ｂ）とで第１周波数に対する放射器を構成している。また、空隙１１２ａによって２分された第１アンテナ素子１１２の２つの領域（外側領域１１２ｂ及び内側領域１１２ｃ）のうち給電部に近い領域である内側領域１１２ｃと延出部１２２ａとで第２周波数に対する放射器を構成している。

【0038】

具体的な寸法については、図５に示されるように、第１アンテナ素子１１２の長さが２０ｍｍ、幅が７ｍｍ、第１アンテナ素子１１２の一辺１１ａから３ｍｍ離れて形成された空隙１１２ａの幅が０．２５ｍｍ、空隙１１２ａと第１アンテナ素子１１２の長辺との間隔が０．５ｍｍ、第１アンテナ素子１１２の内側領域１１２ｃの長さが１０．２５ｍｍである。

【0039】

また、第１アンテナ素子１１２と第２アンテナ素子１２２との間隙（つまり、給電部（図示せず）用の間隙）が０．５ｍｍ、延出部１２２ａの長さが３．５ｍｍ、幅が０．２５ｍｍ、パターンコイル部１２２ｂのｙ軸方向の長さが３．５ｍｍ、線幅が０．２５ｍｍ、渦巻における間隔が０．２５ｍｍである。本実施の形態では、延出部１２２ａの幅及びパターンコイル部１２２ｂの線幅は、同一の０．２５ｍｍである。

【0040】

第１アンテナ素子１１２の内側領域１１２ｃの長さ及び第２アンテナ素子１２２の延出部１２２ａの長さについて、第２周波数（５．４ＧＨｚ）の波長λ（約５６ｍｍ、電気長約２６ｍｍ（＝５６／√４．６））との関係で説明すると、第１アンテナ素子１１２の内側領域１１２ｃの長さ１０．２５ｍｍは、約０．３９（＝１０．２５／２６）λであり、第２アンテナ素子１２２の延出部１２２ａの長さ３．５ｍｍは、約０．１３（＝３．５／２６）λである。このように、第２周波数（５．４ＧＨｚ）に対する第２アンテナ素子１２２の延出部１２２ａの長さは、波長の１／４よりも短い。

【0041】

第１アンテナ素子１１２の長さ及び反射板１４の長さについて、第１周波数（２．４５ＧＨｚ）の波長λ（約１２２ｍｍ、電気長約５７ｍｍ（＝１２２／√４．６））との関係で説明すると、第１アンテナ素子１１２の長さ２０ｍｍは、約０．３５（＝２０／５７）λであり、反射板１４の長さ４９ｍｍは、約０．８６（＝４９／５７）λである。パターンコイル部１２２ｂは延出部１２２ａの先端に接続されるが、反射板１４は放射器１３よりも長い長さを有する。また、第１周波数（２．４５ＧＨｚ）に対する第２アンテナ素子１２２は、５ＧＨｚ帯で波長の１／４よりも短い素子（つまり、延出部１２２ａ）の先端に、２．４ＧＨｚ帯の電流を通し、かつ、５ＧＨｚ帯の電流を遮断するパターンコイル１２２ｂが接続されたもので構成される。

【0042】

図６は、図５に示された実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａのアンテナ特性を示す図である。より詳しくは、図６の（ａ）は、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａの２．４ＧＨｚ帯でのインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図６の（ｂ）は、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａの２．４ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲ特性を示し、図６の（ｃ）は、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａの５ＧＨｚ帯でのインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図６の（ｄ）は、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａの５ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲ特性を示す。

【0043】

図６から分かるように、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａは、第１周波数（２．４５ＧＨｚ）及び第２周波数（５．４ＧＨｚ）において、共振している。

【0044】

これらから分かるように、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａは、第１参考例に係る単一バンド対応のアンテナ装置９ａと略同じサイズの小型化された指向性を有するアンテナ装置でありながら、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯のデュアルバンドに対応したアンテナ装置になっている。

【0045】

以上のように、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ａは第１周波数及び第１周波数よりも高い第２周波数の２つのバンドの信号を送受信し、給電部に接続されて用いられる指向性を有するアンテナ装置であって、ｘ軸方向に幅を有しｘ軸方向に直交するｙ軸方向に延びる板状の第１アンテナ素子１１２、及び、第１アンテナ素子１１２と同一平面上に配置され、第１アンテナ素子１１２よりも幅が小さく、第１アンテナ素子１１２の一辺１１ａに給電部を介して接続される一辺１２ａを有する第２アンテナ素子１２２を有する放射器１３と、放射器１３に対向する平面に配置され、ｘ軸方向に幅を有しｙ軸方向に延びる板状で、かつ、無給電の反射板１４とを備え、第１アンテナ素子１１２には、第１アンテナ素子１１２に対する平面視で、ｙ軸方向に第１アンテナ素子１１２を部分的に２分する空隙１１２ａが設けられ、第２アンテナ素子１２２は、給電部に接続される第２アンテナ素子１２２の一辺１２ａからｙ軸方向に線状に延びる延出部１２２ａと、延出部１２２ａの先端に接続された渦巻状のパターンコイル部１２２ｂとを含み、第１アンテナ素子１１２と第２アンテナ素子１２２とで第１周波数に対する放射器を構成し、空隙１１２ａによって２分された第１アンテナ素子１１２の２つの領域（外側領域１１２ｂ及び内側領域１１２ｃ）のうち給電部に近い領域である内側領域１１２ｃと延出部１２２ａとで第２周波数に対する放射器を構成し、反射板１４のｙ軸方向の長さは、放射器１３のｙ軸方向の長さよりも長く、放射器１３と反射板１４とは、電磁結合できる間隔を有する。

【0046】

これにより、第１アンテナ素子１１２には空隙１１２ａが形成され、一方、第２アンテナ素子１２２が延出部１２２ａとパターンコイル部１２２ｂとで構成されるので、第１参考例に係る単一バンド対応のアンテナ装置９ａと略同じサイズの小型化と指向性を維持したまま、デュアルバンドに対応したアンテナ装置が実現される。

【0047】

また、空隙１１２ａは、第１アンテナ素子１１２に対する平面視で、給電部に接続される第１アンテナ素子１１２の一辺１１ａに向けて開放されたＵ字状の形状を有する。これにより、第１アンテナ素子１１２が２つの領域（外側領域１１２ｂ及び内側領域１１２ｃ）に２分され、容易に、第１アンテナ素子１１２がデュアルバンドに対応した構成に加工され得る。

【0048】

なお、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ａでは、第２アンテナ素子１２２は、第１アンテナ素子１１２の一辺１１ａの端部１１ｂに対向する位置に設けられたが、この位置に限られず、第１アンテナ素子１１２の一辺１１ａのｘ軸方向における基端、中央、先端等のいずれに対向する位置に設けられてもよい。

【0049】

また、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ａでは、第１アンテナ素子１１２を部分的に２分する空隙１１２ａが設けられたが、空隙１１２ａに代えて、図１３を用いて後述するような切り欠きが設けられてもよい。

【0050】

また、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ａでは、第２アンテナ素子１２２の延出部１２２ａは、ｙ軸方向に直線状に延びたが、これに限られず、Ｓ字状に延びてもよいし、Ｌ字状に延びてもよい。つまり、延出部１２２ａの形状は限定されない。この場合、延出部１２２ａの長さとして、延出部１２２ａの全長を用いて、アンテナ装置１０ａが第１周波数及び第２周波数で共振するようにチューニングすればよい。

【0051】

（実施の形態２）
次に、本開示の実施の形態２に係るアンテナ装置について説明する。

【0052】

図７は、実施の形態２に係るアンテナ装置１０ｂの構造を示す外観図である。より詳しくは、図７は、アンテナ装置１０ｂの上面図である。アンテナ装置１０ｂは、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａの変形例に相当し、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａと比べ、第２アンテナ素子１２３を構成する延出部１２３ａの幅が大きい点が異なる。以下、実施の形態１と同一の構成については同一の符号を付し、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

【0053】

本実施の形態では、第２アンテナ素子１２３を構成する延出部１２３ａは、実施の形態１における第２アンテナ素子１２２を構成する延出部１２２ａに比べ、長さが同じ（つまり、３．５ｍｍ）であるが、幅が大きい（つまり、実施の形態１では０．２５ｍｍ、実施の形態２では０．５ｍｍ）。言い換えると、本実施の形態では、第２アンテナ素子１２３において、延出部１２３ａの幅は、パターンコイル部１２２ｂの幅よりも大きい。これにより、図８で後述するように、より好適にデュアルバンドに対応したチューニングができる。

【0054】

なお、第２アンテナ素子１２３のパターンコイル部１２２ｂについては、面積を小さくできるメリットを生かすために、実施の形態１と同じ線幅０．２５ｍｍ及び間隔０．２５ｍｍが採用されている。

【0055】

図８は、図７に示された実施の形態２に係るアンテナ装置１０ｂのアンテナ特性を示す図である。より詳しくは、図８の（ａ）は、実施の形態２に係るアンテナ装置１０ｂの２．４ＧＨｚ帯でのインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図８の（ｂ）は、実施の形態２に係るアンテナ装置１０ｂの２．４ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲ特性を示し、図８の（ｃ）は、実施の形態２に係るアンテナ装置１０ｂの５ＧＨｚ帯でのインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図８の（ｄ）は、実施の形態２に係るアンテナ装置１０ｂの５ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲ特性を示す。

【0056】

図８から分かるように、実施の形態２に係るアンテナ装置１０ｂは、第１周波数（２．４５ＧＨｚ）及び第２周波数（５．４ＧＨｚ）において、共振している。

【0057】

図６の（ｂ）と図８の（ｂ）、及び図６の（ｄ）と図８の（ｄ）とを比較して分かるように、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ｂは、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲが略３以下となり、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａに比べ、帯域幅が広くなっている。

【0058】

以上のように、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ｂは、第２アンテナ素子１２３において、延出部１２３ａの幅は、パターンコイル部１２２ｂの幅よりも大きい。これにより、延出部１２３ａの幅とパターンコイル部１２２ｂの幅とを同一にする場合に比べ、より好適にデュアルバンドに対応したチューニングをすることが可能になる。

【0059】

なお、本実施の形態では、第２アンテナ素子１２３の延出部１２３ａの幅を調整することで、デュアルバンドに対応したチューニングをしたが、これに代えて、あるいは、これに加えて、延出部１２３ａの長さを調整することで、デュアルバンドに対応したチューニングをしてもよい。

【0060】

（実施の形態３）
次に、本開示の実施の形態３に係るアンテナ装置について説明する。

【0061】

図９は、実施の形態３に係るアンテナ装置１０ｃの構造を示す外観図である。より詳しくは、図９の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、アンテナ装置１０ｃの上面図及び底面図である。アンテナ装置１０ｃは、実施の形態２に係るアンテナ装置１０ｂの変形例に相当し、実施の形態２に係るアンテナ装置１０ｂと比べ、第２アンテナ素子１２４を構成する延出部１２４ａの形状が異なる。以下、実施の形態２と同一の構成については同一の符号を付し、実施の形態２との相違点を中心に説明する。

【0062】

本実施の形態では、第２アンテナ素子１２４を構成する延出部１２４ａは、給電部（図示せず）に接続される第２アンテナ素子１２４の一辺１２ａとパターンコイル部１２２ｂとを接続する線状の幹パターン部１２４ｂと、幹パターン部１２４ｂから分岐して延びる枝パターン部１２４ｃとで構成される。

【0063】

幹パターン部１２４ｂは、長さが２．２５ｍｍ、幅が０．５ｍｍである。枝パターン部１２４ｃは、幹パターン部１２４ｂからｘ軸方向に線状に延び、線幅が０．２５ｍｍである。

【0064】

第１アンテナ素子１１２及び第２アンテナ素子１２４における延出部１２４ａとパターンコイル部１２２ｂにより、第１周波数に対する放射器を構成する。また、空隙１１２ａによって２分された第１アンテナ素子１１２の２つの領域（外側領域１１２ｂ及び内側領域１１２ｃ）のうち給電部に近い領域である内側領域１１２ｃ、及び、第２アンテナ素子１２４における延出部１２４ａ（つまり、幹パターン部１２４ｂと枝パターン部１２４ｃ）により、第２周波数に対する放射器を構成する。

【0065】

第２アンテナ素子１２４を構成する延出部１２４ａは、２．４ＧＨｚ帯のチューニング及び５ＧＨｚ帯のチューニングに用いられるが、本実施の形態のように、幹パターン部１２４ｂと枝パターン部１２４ｃとで構成することで、２．４ＧＨｚ帯と５ＧＨｚ帯とを別々にチューニングでき、設計し易いというメリットがある。例えば、パターンコイル部１２２ｂに接続される幹パターン部１２４ｂの長さ及び幅の調整によって２．４ＧＨｚ帯のチューニングをし、その後、枝パターン部１２４ｃの線長及び線幅の調整によって５ＧＨｚ帯のチューニングをすることができる。

【0066】

なお、第２アンテナ素子１２４のパターンコイル部１２２ｂについては、面積を小さくできるメリットを生かすために、実施の形態２と同じ線幅０．２５ｍｍ及び間隔０．２５ｍｍが採用されている。

【0067】

図１０は、図９に示された実施の形態３に係るアンテナ装置１０ｃのアンテナ特性を示す図である。より詳しくは、図１０の（ａ）は、実施の形態３に係るアンテナ装置１０ｃの２．４ＧＨｚ帯でのインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図１０の（ｂ）は、実施の形態３に係るアンテナ装置１０ｃの２．４ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲ特性を示し、図１０の（ｃ）は、実施の形態３に係るアンテナ装置１０ｃの５ＧＨｚ帯でのインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図１０の（ｄ）は、実施の形態３に係るアンテナ装置１０ｃの５ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲ特性を示す。

【0068】

図１０から分かるように、実施の形態３に係るアンテナ装置１０ｃは、第１周波数（２．４５ＧＨｚ）及び第２周波数（５．４ＧＨｚ）において、共振している。

【0069】

図６の（ｂ）と図１０の（ｂ）、及び図６の（ｄ）と図１０の（ｄ）とを比較して分かるように、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ｃは、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲが３以下となり、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａに比べ、帯域幅が広くなっている。

【0070】

以上のように、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ｃは、第２アンテナ素子１２４において、延出部１２４ａは、給電部（図示せず）に接続される第２アンテナ素子１２４の一辺１２ａとパターンコイル部１２２ｂとを接続する線状の幹パターン部１２４ｂと、幹パターン部１２４ｂから分岐して延びる枝パターン部１２４ｃとを含む。これにより、第１周波数と第２周波数とで共振するように２つのバンドに対して別々にチューニングでき、設計し易いというメリットがある。

【0071】

なお、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ｃは、実施の形態２に係るアンテナ装置１０ｂの延出部１２２ａに枝パターン部１２４ｃを追加した構成を備えたが、このような組み合わせに限られず、実施の形態１に係るアンテナ装置１０ａの延出部１２３ａに枝パターン部１２４ｃを追加した構成を備えてもよい。

【0072】

（実施の形態４）
次に、本開示の実施の形態４に係るアンテナ装置について説明する。

【0073】

図１１は、実施の形態４に係るアンテナ装置１０ｄの構造を示す外観図である。より詳しくは、図１１の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、アンテナ装置１０ｄの上面図及び底面図である。アンテナ装置１０ｄは、実施の形態３に係るアンテナ装置１０ｃの変形例に相当し、実施の形態３に係るアンテナ装置１０ｃと比べ、構成要素として、放射器１３と同一平面上に無給電素子１２５が追加された構成を備える。なお、寸法については、第１アンテナ素子１１２の内側領域１１２ｃの長さが９ｍｍ、第２アンテナ素子１２４の延出部１２４ａを構成する幹パターン部１２４ｂの長さが１．５ｍｍである点で、実施の形態３と異なる。以下、実施の形態３との相違点を中心に説明する。

【0074】

無給電素子１２５は、基板１５上の銅箔で形成され、第１アンテナ素子１１２の一辺１１ａと０．５ｍｍの間隔を空けて配置され、ｘ軸方向に無給電素子１２５を見た場合に、少なくとも第２アンテナ素子１２４と重なる位置に配置されている。

【0075】

無給電素子１２５には、無給電素子１２５に対する平面視で、ｙ軸方向に無給電素子１２５を部分的に２分（外側領域１２５ｂ及び内側領域１２５ｃに２分）する切り欠き１２５ａが設けられている。切り欠き１２５ａは、幅が０．２５ｍｍで、無給電素子１２５の上辺に開口を有し、第２アンテナ素子１２４を囲うように、Ｌ字を左右反転した形状を有する。無給電素子１２５の内側領域１２５ｃのｙ軸方向の長さは、９ｍｍである。

【0076】

第１アンテナ素子１１２の内側領域１１２ｃの長さ９ｍｍ、及び、無給電素子１２５の内側領域１２５ｃのｙ軸方向の長さ９ｍｍは、第２周波数（５．４ＧＨｚ）の波長λ（約５６ｍｍ、電気長約２６ｍｍ（＝５６／√４．６））との関係で説明すると、いずれも、約０．３５（＝９／２６）λである。

【0077】

図１２は、図１１に示された実施の形態４に係るアンテナ装置１０ｄのアンテナ特性を示す図である。より詳しくは、図１２の（ａ）は、実施の形態４に係るアンテナ装置１０ｄの２．４ＧＨｚ帯でのインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図１２の（ｂ）は、実施の形態４に係るアンテナ装置１０ｄの２．４ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲ特性を示し、図１２の（ｃ）は、実施の形態４に係るアンテナ装置１０ｄの５ＧＨｚ帯でのインピーダンス特性を示すスミスチャートであり、図１２の（ｄ）は、実施の形態４に係るアンテナ装置１０ｄの５ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲ特性を示す。

【0078】

図１２から分かるように、実施の形態４に係るアンテナ装置１０ｄは、第１周波数（２．４５ＧＨｚ）及び第２周波数（５．４ＧＨｚ）において、共振している。
図１０の（ｂ）と図１２の（ｂ）、及び図１０の（ｄ）と図１２の（ｄ）とを比較して分かるように、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ｄは、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯でのＶＳＷＲが略２以下となり、実施の形態３に係るアンテナ装置１０ｃに比べ、帯域幅が広くなっている。これは、無給電素子１２５が追加された効果である。

【0079】

以上のように、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ｄは、放射器１３と同一平面上で、かつ、放射器１３に接続されることなく配置される無給電素子であって、ｘ軸方向に無給電素子１２５を見た場合に、少なくとも第２アンテナ素子１２４と重なる位置に配置されている無給電素子１２５を備える。これにより、第２周波数のバンドが広帯域化される。

【0080】

なお、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ｄは、実施の形態３に係るアンテナ装置１０ｃに無給電素子１２５が追加された構成を備えたが、このような組み合わせに限られず、実施の形態１又は２に係るアンテナ装置に無給電素子１２５が追加された構成を備えてもよい。

【0081】

なお、本実施の形態に係るアンテナ装置１０ｄでは、無給電素子１２５を部分的に２分する切り欠き１２５ａが設けられたが、切り欠き１２５ａに代えて、図１４を用いて後述するような空隙が設けられてもよい。

【0082】

（その他の実施の形態）
上記実施の形態１～４の変形例を、その他の実施の形態として、説明する。

【0083】

図１３は、実施の形態１～４に係るアンテナ装置が備える第１アンテナ素子１１２の変形例を示す図である。なお、図１３の（ａ）は、参考として、実施の形態１～４のアンテナ装置が備える第１アンテナ素子１１２を示している。

【0084】

図１３の（ｂ）は、外側領域１１３ｂと内側領域１１３ｃとに２分する空隙１１３ａが形成された変形例に係る第１アンテナ素子１１３を示している。空隙１１３ａは、第１アンテナ素子１１３に対する平面視で、給電部（図示せず）に接続される第１アンテナ素子１１３の一辺１１ａに向けて開放された、丸みをもつＵ字状の形状を有する。

【0085】

図１３の（ｃ）は、外側領域１１４ｂと内側領域１１４ｃとに２分する空隙１１４ａが形成された変形例に係る第１アンテナ素子１１４を示している。空隙１１４ａは、第１アンテナ素子１１４に対する平面視で、給電部（図示せず）に接続される第１アンテナ素子１１４の一辺１１ａに向けて開放され徐々に広がる、角があるＵ字状の形状を有する。

【0086】

図１３の（ｄ）は、外側領域１１５ｂと内側領域１１５ｃとに２分する空隙１１５ａが形成された変形例に係る第１アンテナ素子１１５を示している。空隙１１５ａは、第１アンテナ素子１１５に対する平面視で、給電部（図示せず）に接続される第１アンテナ素子１１５の一辺１１ａに向けて開放され徐々に狭まる、角があるＵ字状の形状を有する。

【0087】

図１３の（ｅ）は、外側領域１１６ｂと内側領域１１６ｃとに２分する切り欠き１１６ａが形成された変形例に係る第１アンテナ素子１１６を示している。切り欠き１１６ａは、第１アンテナ素子１１６に対する平面視で、第１アンテナ素子１１６の下辺に開口を有し、上下に反転したＬ字状の形状を有する。

【0088】

図１３の（ｆ）は、外側領域１１７ｂと内側領域１１７ｃとに２分する切り欠き１１７ａが形成された変形例に係る第１アンテナ素子１１７を示している。切り欠き１１７ａは、第１アンテナ素子１１７に対する平面視で、第１アンテナ素子１１７の上辺に開口を有し、Ｌ字状の形状を有する。

【0089】

図１３の（ｇ）は、外側領域１１８ｂと内側領域１１８ｃとに２分する２つの切り欠き１１８ａが形成された変形例に係る第１アンテナ素子１１８を示している。２つの切り欠き１１８ａは、第１アンテナ素子１１８に対する平面視で、それぞれ、第１アンテナ素子１１８の上辺に開口を有するＬ字状の形状を有する切り欠き、及び、第１アンテナ素子１１８の下辺に開口を有する上下に反転したＬ字状の形状を有する切り欠きである。

【0090】

図１４は、実施の形態４に係るアンテナ装置１０ｄが備える無給電素子１２５の変形例を示す図である。なお、図１４の（ａ）は、参考として、実施の形態４のアンテナ装置１０ｄが備える無給電素子１２５を示している。

【0091】

図１４の（ｂ）は、外側領域１２６ｂと内側領域１２６ｃとに２分する空隙１２６ａが形成された変形例に係る無給電素子１２６を示している。空隙１２６ａは、無給電素子１２６に対する平面視で、第２アンテナ素子１２４を囲うように、第２アンテナ素子１２４に向けて開放された角があるＵ字状の形状を有する。

【0092】

以上、本開示に係るアンテナ装置について、実施の形態１～４及びその他の実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を各実施の形態に施したものや、各実施の形態における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲内に含まれる。

【0093】

例えば、上記実施の形態では、２．４ＧＨｚ帯及び５ＧＨｚ帯のデュアルバンドに対応したアンテナ装置を説明したが、このようなバンドに限られず、他のバンドを含むデュアルバンドに対応したアンテナ装置であってもよい。

【0094】

また、上記実施の形態に係るアンテナ装置では、一枚の基板１５の上面に放射器１３及び無給電素子１２５が形成され、下面に反射板１４が形成されたが、このような一枚基板の構成に限られず、放射器１３及び無給電素子１２５と反射板１４とが電磁結合できる間隔を有するという制約を実現するために、異なる基板の一方に放射器１３と無給電素子とが形成され、他方に反射板１４が形成されてもよい。また、反射板は薄い金属板から形成されてもよい。

【符号の説明】

【0095】

９ａ、９ｂ、１０ａ～１０ｄ アンテナ装置
１１０、１１１、１１２～１１８ 第１アンテナ素子
１１ａ 第１アンテナ素子の一辺
１１ｂ 第１アンテナ素子の一辺の端部
１１２ａ～１１５ａ、１２６ａ 空隙
１１６ａ～１１８ａ、１２５ａ 切り欠き
１１２ｂ～１１８ｂ 第１アンテナ素子の外側領域
１１２ｃ～１１８ｃ 第１アンテナ素子の内側領域
１２０、１２１、１２２、１２３、１２４ 第２アンテナ素子
１２ａ 第２アンテナ素子の一辺
１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ 延出部
１２２ｂ パターンコイル部
１２４ｂ 幹パターン部
１２４ｃ 枝パターン部
１３ 放射器
１４ 反射板
１５ 基板
１２５、１２６ 無給電素子
１２５ｂ、１２６ｂ 無給電素子の外側領域
１２５ｃ、１２６ｃ 無給電素子の内側領域

【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】