特開 2024-119573 アンテナ装置及び無線通信装置

(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】P2024119573

(43)【公開日】2024-09-03

(54)【発明の名称】アンテナ装置及び無線通信装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/10 20060101AFI20240827BHJP

   H01Q 19/00 20060101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/10

H01Q19/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023026575

(22)【出願日】2023-02-22

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）総務省 令和４年度から新たに実施する電波資源拡大のための研究開発 令和４年度「周波数資源の有効活用に向けた高精度時刻同期基盤の研究開発」 産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】301022471

【氏名又は名称】国立研究開発法人情報通信研究機構

(74)【代理人】

【識別番号】110002860

【氏名又は名称】弁理士法人秀和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古賀 洋平

(72)【発明者】

【氏名】安田 哲

【テーマコード（参考）】

5J020

5J045

【Ｆターム（参考）】

5J020BC02

5J020BC12

5J020BD04

5J020DA02

5J020DA03

5J045AA02

5J045AA05

5J045NA01

(57)【要約】

【課題】放射する電波の放射角度または受信する電波の到来角度に対する位相の変動を軽減できるアンテナ装置及び無線通信装置を提供する。
【解決手段】貫通孔を有する板状のグランドと、上記貫通孔内に配置され、第１の周波数の電波の半波長に対応する長さを有する板状のアンテナ素子と、上記アンテナ素子が上記電波を放射する放射方向に配置され、上記放射方向視において上記アンテナ素子の上記長さ方向の端部と少なくとも一部が重なるように配置される導波素子と、を備え、上記導波素子は、上記電波の波長の０．１倍から０．３８倍に対応する大きさである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

貫通孔を有する板状のグランドと、
前記貫通孔内に配置され、第１の周波数の電波の半波長に対応する長さを有する板状のアンテナ素子と、
前記アンテナ素子が前記電波を放射する放射方向に配置され、前記放射方向視において前記アンテナ素子の前記長さ方向の端部と少なくとも一部が重なるように配置される導波素子と、を備え、
前記導波素子は、前記電波の波長の０．１倍から０．３８倍に対応する大きさである、
アンテナ装置。

【請求項2】

前記導波素子の中心と、前記アンテナ素子の前記長さ方向の端部とが、前記放射方向視において重なるように、前記導波素子が配置される、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記アンテナ素子は、前記長さ方向の中央に給電点が接続される、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記導波素子は前記放射方向視において矩形に形成されており、
前記導波素子上の前記アンテナ素子を横切る辺の長さが、前記第１の周波数の０．１倍から０．３８倍に対応する長さである、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記導波素子は前記放射方向視において円形に形成されており、
前記導波素子の直径の長さは、前記第１の周波数の０．１倍から０．３８倍に対応する長さである、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記導波素子は矩形枠状に形成されており、
前記導波素子上の前記アンテナ素子を横切る辺の長さが、前記第１の周波数の０．１倍から０．３８倍に対応する長さである、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記導波素子と前記アンテナ素子との距離は、前記波長の０．０９倍以下である、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記導波素子は、第１の導波素子と第２の導波素子とを含み、
前記第１の導波素子と前記第２の導波素子とは、前記アンテナ素子の前記長さ方向に沿って並んで配置される、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記第１の導波素子と前記第２の導波素子との間隔は、前記波長の０．１２倍以上である、
請求項８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、
無線通信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アンテナ装置及び無線通信装置に関する。

【背景技術】

【0002】

無線通信技術が広く利用されていることから、様々な工夫がアンテナに施されている。例えば、無指向性アンテナや自動車の埋め込み型アンテナとして好適な折り返しスロットアンテナが提案されている（例えば、特許文献１－３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－４９８６５号公報

【特許文献2】特開平１１－５５０２５号公報

【特許文献3】特開平６－２８３９２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

複数のアンテナから放射された電波を用いて、当該複数のアンテナを備える装置の空間上の位置を検出する技術が利用されている。このような技術では、複数のアンテナから放射される電波の位相が方位角または仰角に対して一定ではない（位相の変動がある）場合、位置の検出精度が低下する。

【0005】

開示の技術の１つの側面は、放射する電波の放射角度または受信する電波の到来角度に対する位相の変動を軽減できるアンテナ装置及び無線通信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】

【0006】

開示の技術の１つの側面は、次のようなアンテナ装置によって例示される。本アンテナ装置は、貫通孔を有する板状のグランドと、上記貫通孔内に配置され、第１の周波数の電波の半波長に対応する長さを有する板状のアンテナ素子と、上記アンテナ素子が上記電波を放射する放射方向に配置され、上記放射方向視において上記アンテナ素子の上記長さ方向の端部と少なくとも一部が重なるように配置される導波素子と、を備え、上記導波素子は、上記電波の波長の０．１倍から０．３８倍に対応する大きさである。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、放射する電波の放射角度または受信する電波の到来角度に対する位相の変動を軽減できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、アンテナ素子をＺ方向視した図である。

【図3】図３は、アンテナ装置をＸ方向視した図である。

【図4】図４は、アンテナ装置をＺ方向視した図である。

【図5】図５は、第１シミュレーションの結果を例示する第１の図である。

【図6】図６は、第１シミュレーションの結果を例示する第２の図である。

【図7】図７は、第１シミュレーションの結果を例示する第３の図である。

【図8】図８は、第１比較例に係るスリーブアンテナの一例を示す図である。

【図9】図９は、第２シミュレーションの結果を例示する第１の図である。

【図10】図１０は、第２シミュレーションの結果を例示する第２の図である。

【図11】図１１は、第２シミュレーションの結果を例示する第３の図である。

【図12】図１２は、第２比較例に係る折り返しスロットアンテナの一例を示す図である。

【図13】図１３は、第３シミュレーションの結果を例示する第１の図である。

【図14】図１４は、第３シミュレーションの結果を例示する第２の図である。

【図15】図１５は、第３シミュレーションの結果を例示する第３の図である。

【図16】図１６は、第４シミュレーションに用いたアンテナ装置の一例を示す図である。

【図17】図１７は、第４シミュレーションの結果を例示する第１の図である。

【図18】図１８は、第４シミュレーションの結果を例示する第２の図である。

【図19】図１９は、第４シミュレーションの結果を例示する第３の図である。

【図20】図２０は、第５シミュレーションの結果を例示する第１の図である。

【図21】図２１は、第５シミュレーションの結果を例示する第２の図である。

【図22】図２２は、第５シミュレーションの結果を例示する第３の図である。

【図23】図２３は、第６シミュレーションの結果を例示する第１の図である。

【図24】図２４は、第６シミュレーションの結果を例示する第２の図である。

【図25】図２５は、第６シミュレーションの結果を例示する第３の図である。

【図26】図２６は、第７シミュレーションの結果を例示する第１の図である。

【図27】図２７は、第７シミュレーションの結果を例示する第２の図である。

【図28】図２８は、第７シミュレーションの結果を例示する第３の図である。

【図29】図２９は、第８シミュレーションによって可視化した電界を模式的に示す第１の図である。

【図30】図３０は、第８シミュレーションによって可視化した電界を模式的に示す第２の図である。

【図31】図３１は、第８シミュレーションによって可視化した電界を模式的に示す第３の図である。

【図32】図３２は、スマートフォンの外観の一例を示す図である。

【図33】図３３は、円形の導波素子を備えるアンテナ装置の一例を示す図である。

【図34】図３４は、矩形枠型の導波素子を備えるアンテナ装置の一例を示す図である。

【図35】図３５は、グランド、アンテナ素子及び導波素子が誘電体基板上に配置されたアンテナ装置の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜実施形態＞
以下、図面を参照して実施形態についてさらに説明する。図１は、実施形態に係るアンテナ装置１の一例を示す斜視図である。アンテナ装置１は、グランド１０、アンテナ素子２０、導波素子３１、３２及び給電点４０を備える。図１において、グランド１０の幅方向をＸ方向、グランド１０の高さ方向をＹ方向、グランド１０から導波素子３１、３２に向かう方向をＺ方向とする。

【0010】

グランド１０、アンテナ素子２０及び導波素子３１、３２は、例えば、板状の金属によって形成される。グランド１０は、例えば、Ｚ方向視（アンテナ素子２０が電波を放射する放射方向視）において矩形に形成される。グランド１０には、グランド１０を厚さ方向（Ｚ方向）に貫く貫通孔１１が形成される。貫通孔１１内には、アンテナ素子２０が配置される。グランド１０は、「グランド」の一例である。貫通孔１１は、「貫通孔」の一例である。

【0011】

アンテナ素子２０は、例えば、Ｚ方向視において長方形に形成される。図２は、アンテ
ナ素子２０をＺ方向視した図である。図２では、グランド１０も例示される。アンテナ素子２０は、Ｙ方向に長手方向を有し、Ｘ方向に短手方向を有する。アンテナ素子２０の長手方向の長さＬ１は、例えば、アンテナ素子２０が放射する電波の周波数の半波長に対応する長さである。アンテナ素子２０は、例えば、長手方向の長さがＬ１の長方形に形成される。アンテナ素子２０は、グランド１０と接触しないように貫通孔１１内に配置される。すなわち、貫通孔１１内において、グランド１０とアンテナ素子２０との間には、隙間が形成される。アンテナ素子２０は、長手方向の中央において給電点４０に接続される。アンテナ素子２０は、給電点４０からの給電を受けて、Ｚ方向に電波を放射する。すなわち、アンテナ素子２０は、給電素子である。アンテナ素子２０が放射する電波は例えば、第５世代移動体通信（５Ｇ）で用いられる電波である。以下、本明細書において、アンテナ素子２０が放射する電波の波長をλとする。アンテナ素子２０は、「アンテナ素子」の一例である。アンテナ素子２０が放射する電波の周波数は、「第１の周波数」の一例である。

【0012】

導波素子３１、３２は、アンテナ素子２０の放射方向に配置される。導波素子３１、３２は、例えば、Ｚ方向視において矩形に形成される。また、導波素子３１、３２は、Ｙ方向に並んで配置される。図３は、アンテナ装置１をＸ方向視した図である。導波素子３１、３２は、グランド１０から距離Ｄ１だけ離れた位置に配置される。すなわち、導波素子３１、３２とグランド１０及びアンテナ素子２０とは、非接触である。また、導波素子３１、３２は互いに非接触である。導波素子３１、３２間の距離は、例えば、４２ｍｍ（０．１２λ）以上である。導波素子３１、３２は、「第１の導波素子」、「第２の導波素子」の一例である。

【0013】

図４は、アンテナ装置１をＺ方向視した図である。図４では、導波素子３１、３２を透視して背後にあるグランド１０及びアンテナ素子２０が見えるようにしている。導波素子３１、３２は、アンテナ素子２０の長手方向の端部２１、２２とＺ方向視において重なるように配置される。導波素子３１、３２は、例えば、Ｚ方向視において一辺の長さがＬ３の正方形に形成される。すなわち、横幅Ｗ３と縦幅Ｌ３とは同一の値となってもよい。なお、導波素子３１、３２は、Ｚ方向視において長方形に形成されてもよい。すなわち、横幅Ｗ３と縦幅Ｌ３とは異なる値となってもよい。また、グランド１０は、一辺の長さＬ２の正方形に形成される。なお、グランド１０は、正方形以外の形状（例えば、長方形）に形成されてもよい。

【0014】

実施形態に係るアンテナ装置１の特性についてシミュレーション（第１シミュレーション）を行ったので、以下図面を参照して説明する。以下に例示する第１シミュレーションでは、グランド１０の一辺の長さＬ２を２００ｍｍ、アンテナ素子２０の長手方向の長さＬ１を１６６ｍｍ、導波素子３１、３２の一辺の長さＬ３を７０ｍｍに設定した。また、グランド１０と導波素子３１、３２との距離Ｄ１を１５ｍｍに設定した。

【0015】

図５から図７は、第１シミュレーションの結果を例示する図である。図５Ａでは、ＸＹ平面におけるゲインが例示される。図５Ｂでは、ＸＹ平面における位相が例示される。図６Ａでは、ＺＸ平面におけるゲインが例示される。図６Ｂでは、ＺＸ平面における位相が例示される。図７Ａでは、ＹＺ平面におけるゲインが例示される。図７Ｂでは、ＹＺ平面における位相が例示される。

【0016】

－１０ｄＢｉ以上のゲインが得られる範囲を通信可能な領域と仮定し、通信可能な領域における位相差の最大値を検討する。以下、本明細書において、ＸＹ平面、ＺＸ平面及びＹＺ平面の夫々において、通信可能な領域内の最も大きい位相、最も小さい位相の差を位相差とする。ＸＹ平面における位相差は、図５を参照すると、最大で１５度となる。ＺＸ平面における位相差は、図６を参照すると、最大で８度となる。また、ＹＺ平面における
位相差は、図７を参照すると、最大で３度となる。

【0017】

＜第１比較例＞
ここで、比較例について説明する。図８は、第１比較例に係るスリーブアンテナ８００の一例を示す図である。スリーブアンテナ８００は、アンテナ素子８０１、スリーブ８０２、本体８０３及び給電点８４０を備える。本体８０３には、電源や信号処理回路等が収容される。スリーブアンテナ８００では、スリーブ８０２の先端に設けられた給電点８４０に線状のアンテナ素子８０１が接続される。

【0018】

第１比較例に係るスリーブアンテナ８００の特性についてシミュレーション（第２シミュレーション）を行ったので、以下図面を参照して説明する。図９から図１１は、第２シミュレーションの結果を例示する図である。図９Ａでは、ＸＹ平面におけるゲインが例示される。図９Ｂでは、ＸＹ平面における位相が例示される。図１０Ａでは、ＺＸ平面におけるゲインが例示される。図１０Ｂでは、ＺＸ平面における位相が例示される。図１１Ａでは、ＹＺ平面におけるゲインが例示される。図１１Ｂでは、ＹＺ平面における位相が例示される。

【0019】

－１０ｄＢｉ以上のゲインが得られる範囲を通信可能な領域と仮定し、通信可能な領域における位相差の最大値を検討する。ＸＹ平面における位相差は、図９を参照すると、最大で２９度となる。ＺＸ平面における位相差は、図１０を参照すると、最大で５０度となる。また、ＹＺ平面における位相差は、図１１を参照すると、最大で５９度となる。

【0020】

＜第２比較例＞
図１２は、第２比較例に係る折り返しスロットアンテナ９００の一例を示す図である。折り返しスロットアンテナ９００は、グランド９１０、アンテナ素子９２０及びアンテナ素子９２０を備える。グランド９１０には貫通孔９１１が設けられる。アンテナ素子９２０は、貫通孔９１１内に配置され、給電点９４０からの給電を受けて電波を放射する。第２比較例に係る折り返しスロットアンテナ９００は、実施形態に係るアンテナ装置１から導波素子３１、３２を除いたものということができる。

【0021】

第２比較例に係る折り返しスロットアンテナ９００の特性についてシミュレーション（第３シミュレーション）を行ったので、以下図面を参照して説明する。図１３から図１５は、第３シミュレーションの結果を例示する図である。図１３Ａでは、ＸＹ平面におけるゲインが例示される。図１３Ｂでは、ＸＹ平面における位相が例示される。図１４Ａでは、ＺＸ平面におけるゲインが例示される。図１４Ｂでは、ＺＸ平面における位相が例示される。図１５Ａでは、ＹＺ平面におけるゲインが例示される。図１５Ｂでは、ＹＺ平面における位相が例示される。

【0022】

－１０ｄＢｉ以上のゲインが得られる範囲を通信可能な領域と仮定し、通信可能な領域における位相差の最大値を検討する。ＸＹ平面における位相差は、図１３を参照すると、最大で１２度となる。ＺＸ平面における位相差は、図１４を参照すると、最大で８度となる。また、ＹＺ平面における位相差は、図１５を参照すると、最大で１８度となる。

【0023】

＜実施形態と比較例の検証＞
第１シミュレーションから第３シミュレーションの結果を検討すると、ＸＹ平面、ＺＸ平面及びＹＺ平面のいずれにおいても、実施形態に係るアンテナ装置１で生じる位相差はスリーブアンテナ８００及び折り返しスロットアンテナ９００よりも小さなものとなる。また、主放射方向となるＺＸ平面及びＹＺ平面における位相差は、スリーブアンテナ８００及び折り返しスロットアンテナ９００と比較してアンテナ装置１では改善されたことが理解できる。すなわち、実施形態に係るアンテナ装置１であれば、主放射方向において位
相差の小さい電波を放射することができる。

【0024】

＜バリエーションの検討＞
ここで、このような特性を有するアンテナ装置１の各サイズや導波素子３１、３２の位置について検討を行ったので、以下に説明する。まず、導波素子３１の位置について検討する第４シミュレーションについて説明する。図１６は、第４シミュレーションに用いたアンテナ装置１Ａの一例を示す図である。アンテナ装置１Ａは、アンテナ装置１から導波素子３２を除いたものである。第４シミュレーションでは、導波素子３１の中心と給電点４０とがＺ方向視において一致する位置から、＋Ｙ方向に１２０ｍｍまで移動させて、位相差を確認した。

【0025】

図１７から図１９は、第４シミュレーションの結果を例示する図である。図１７Ａでは、ＸＹ平面におけるゲインが例示される。図１７Ｂでは、ＸＹ平面における位相が例示される。図１８Ａでは、ＺＸ平面におけるゲインが例示される。図１８Ｂでは、ＺＸ平面における位相が例示される。図１９Ａでは、ＹＺ平面におけるゲインが例示される。図１９Ｂでは、ＹＺ平面における位相が例示される。図１７から図１９では、導波素子３１の移動量０ｍｍ、３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍ、１２０ｍｍの夫々についてゲイン及び位相差が例示される。

【0026】

図１７から図１９を参照すると、導波素子３１の中心と給電点４０とがＺ方向視において重なっている状態（移動量０ｍｍ）の状態よりも、導波素子３１を＋Ｙ方向に移動させた方が、位相差が改善されることが理解できる。すなわち、導波素子３１とアンテナ素子２０の端部２１とがＺ方向視において重なっている状態が位相差の改善において好ましいことが理解できる。さらには、導波素子３１の中心とアンテナ素子２０の端部２１とがＺ方向視において重なっている状態（移動量１２０ｍｍ）が、位相差の改善においてより好ましいことが理解できる。

【0027】

つづいて、導波素子３１、３２とグランド１０との距離Ｄ１（図３参照）について検討する第５シミュレーションについて説明する。第５シミュレーションでは、距離Ｄ１を様々に変更して、ゲインと位相の変動について確認した。図２０から図２２は、第５シミュレーションの結果を例示する図である。図２０Ａでは、ＸＹ平面におけるゲインが例示される。図２０Ｂでは、ＸＹ平面における位相が例示される。図２１Ａでは、ＺＸ平面におけるゲインが例示される。図２１Ｂでは、ＺＸ平面における位相が例示される。図２２Ａでは、ＹＺ平面におけるゲインが例示される。図２１Ｂでは、ＹＺ平面における位相が例示される。図２０から図２２では、距離Ｄ１の５ｍｍ、３０ｍｍ、５５ｍｍ、８０ｍｍ、１０５ｍｍ、１３０ｍｍ、１５５ｍｍ、１８０ｍｍ、２００ｍｍの夫々についてゲイン及び位相が例示される。

【0028】

図２０から図２２を参照すると、導波素子３１、３２は、距離Ｄ１が小さいほど位相差を改善する効果は高いことが理解できる。距離Ｄ１は、例えば、３０ｍｍ以下（０．０９λ以下）が好ましく、５ｍｍ（０．０１５λ）以下がより好ましい。

【0029】

つづいて、導波素子３１、３２の横幅Ｗ３（図４参照）について検討する第６シミュレーションについて説明する。第６シミュレーションでは、導波素子３１、３２の横幅Ｗ３を様々に変更して、ゲインと位相差の変動について確認した。なお、第６シミュレーションでは、縦幅Ｌ３は７０ｍｍ、距離Ｄ１は１５ｍｍに設定した。

【0030】

図２３から図２５は、第６シミュレーションの結果を例示する図である。図２３Ａでは、ＸＹ平面におけるゲインが例示される。図２３Ｂでは、ＸＹ平面における位相が例示される。図２４Ａでは、ＺＸ平面におけるゲインが例示される。図２４Ｂでは、ＺＸ平面に
おける位相が例示される。図２５Ａでは、ＹＺ平面におけるゲインが例示される。図２５Ｂでは、ＹＺ平面における位相が例示される。図２３から図２５では、横幅Ｗ３の５ｍｍ、２０ｍｍ、３５ｍｍ、５０ｍｍ、６５ｍｍ、８０ｍｍ、９５ｍｍ、１１０ｍｍ、１２５ｍｍ、１４０ｍｍの夫々についてゲイン及び位相が例示される。

【0031】

図２３から図２５を参照すると、位相差の改善を考慮すると、横幅Ｗ３は５０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下が好ましいと考えられる。換言すれば、アンテナ素子２０の長手方向を横切る横幅Ｗ３は、０．１λ以上０．３８λ以下に対応する長さが好ましいと考えられる。また、位相差の改善には、横幅Ｗ３は７０ｍｍ前後がより好ましいと考えられる。

【0032】

つづいて、導波素子３１、３２の縦幅Ｌ３３（図４参照）について検討する第７シミュレーションについて説明する。第７シミュレーションでは、導波素子３１、３２の縦幅Ｌ３を様々に変更して、ゲインと位相の変動について確認した。なお、第７シミュレーションでは、横幅Ｗ３は７０ｍｍ、距離Ｄ１は１５ｍｍに設定した。

【0033】

図２６から図２８は、第７シミュレーションの結果を例示する図である。図２６Ａでは、ＸＹ平面におけるゲインが例示される。図２６Ｂでは、ＸＹ平面における位相が例示される。図２７Ａでは、ＺＸ平面におけるゲインが例示される。図２７Ｂでは、ＺＸ平面における位相差が例示される。図２８Ａでは、ＹＺ平面におけるゲインが例示される。図２８Ｂでは、ＹＺ平面における位相差が例示される。図２６から図２８では、縦幅Ｌ３の２０ｍｍ、３５ｍｍ、５０ｍｍ、６５ｍｍ、８０ｍｍ、９５ｍｍ、１１０ｍｍ、１２５ｍｍ、１４０ｍｍの夫々についてゲイン及び位相差が例示される。

【0034】

図２６から図２８を参照すると、位相差の改善を考慮すると、縦幅Ｌ３は３５ｍｍ（０．１λ）以上、９５ｍｍ（０．３８λ）以下が好ましいと考えられる。また、位相差の改善には、縦幅Ｌ３は７０ｍｍ前後がより好ましいと考えられる。

【0035】

つづいて、アンテナ装置１によって放射される電界を可視化する第８シミュレーションについて説明する。第８シミュレーションでは、縦幅Ｌ３を７０ｍｍに設定したアンテナ装置１、縦幅Ｌ３を１４０ｍｍに設定したアンテナ装置１、第２比較例に係る折り返しスロットアンテナ９００の夫々について電界を可視化した。

【0036】

図２９は、第８シミュレーションによって可視化した電界を模式的に示す第１の図である。図２９では、縦幅Ｌ３を７０ｍｍに設定したアンテナ装置１について、アンテナ素子２０が放射する電波の電界を可視化した。図２９の電界Ｅ１は、電界の全体を模式的に示す図である。電界Ｅ２は、電界Ｅ１においてθ＝０度方向の領域を拡大した図である。電界Ｅ３は、電界Ｅ１においてθ＝９０度方向の領域を拡大した図である。電界Ｅ２及び電界Ｅ３には、給電点４０から１メートル離れた位置を示す曲線も例示される。

【0037】

図３０は、第８シミュレーションによって可視化した電界を模式的に示す第２の図である。図３０では、縦幅Ｌ３を１４０ｍｍに設定したアンテナ装置１について、アンテナ素子２０が放射する電波の電界を可視化した。図３０の電界Ｅ１１は、電界の全体を模式的に示す図である。電界Ｅ１２は、電界Ｅ１１においてθ＝０度方向の領域を拡大した図である。電界Ｅ１３は、電界Ｅ１１においてθ＝９０度方向の領域を拡大した図である。電界Ｅ１２及び電界Ｅ１３には、給電点４０から１メートル離れた位置を示す曲線も例示される。

【0038】

図３１は、第８シミュレーションによって可視化した電界を模式的に示す第３の図である。図３１では、第２比較例に係る折り返しスロットアンテナ９００について、アンテナ素子９２０が放射する電波の電界を可視化した。図３１の電界Ｅ２１は、電界の全体を模
式的に示す図である。電界Ｅ２２は、電界Ｅ２１においてθ＝０度方向の領域を拡大した図である。電界Ｅ２３は、電界Ｅ２１においてθ＝９０度方向の領域を拡大した図である。電界Ｅ２２及び電界Ｅ２３には、給電点４０から１メートル離れた位置を示す曲線も例示される。

【0039】

図２９から図３１を比較すると、縦幅Ｌ３を７０ｍｍに設定したアンテナ装置１をシミュレーションした図２９では、「θ＝０度」及び「θ＝９０度」のいずれにおいても、「１ｍライン」が電界の谷に収まっている。一方、縦幅Ｌ３を１４０ｍｍに設定したアンテナ装置１をシミュレーションした図３０及び折り返しスロットアンテナ９００をシミュレーションした図３１では、「θ＝９０度」では「１ｍライン」が電界の谷に収まっている一方で、「θ＝０度」では「１ｍライン」が電界の谷から外れている。すなわち、縦幅Ｌ３を７０ｍｍに設定したアンテナ装置１は、縦幅Ｌ３を７０ｍｍに設定したアンテナ装置１及び折り返しスロットアンテナ９００よりも位相差を軽減できているということができる。これは、導波素子３１、３２によって電波の放射タイミングが調整された結果、電界の谷の位置をずらすことができるため、「θ＝０度」及び「θ＝９０度」の位相差が軽減したものと考えられる。

【0040】

以上説明したアンテナ装置１は、例えば、スマートフォンに実装させることができる。図３２は、スマートフォン１００の外観の一例を示す図である。図３２では、外観視できないアンテナ装置１は点線で例示される。スマートフォン１００は、筐体１１０内に３つのアンテナ装置１を備える。なお、図３２ではスマートフォン１００が例示されたが、アンテナ装置１はスマートフォン１００以外の無線通信装置に実装されてもよい。スマートフォン１００以外の無線通信装置としては、例えば、ノートブック型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、ウェアラブル端末、基地局、ドローン、フィーチャーフォン等を挙げることができる。

【0041】

＜実施形態の作用効果＞
本実施形態では、アンテナ装置１の貫通孔１１内にアンテナ素子２０が配置され、アンテナ素子２０の電波放射方向に導波素子３１、３２が配置される。導波素子３１、３２が配置されることで、電波の放射タイミングが調整され、放射方向による位相差を軽減できる。このような効果は、アンテナ装置１による電波の放射に限定されず、アンテナ装置１による電波の受信においても同様である。

【0042】

本実施形態に係るアンテナ装置１であれば、位相差が軽減されるため、スマートフォン１００の３つのアンテナ装置１から放射された電波を用いて、スマートフォン１００の空間上の位置を検出する際に、位置の検出精度を高めることができる。例えば、縦幅Ｌ３を７０ｍｍに設定したアンテナ装置１を用いることで、位置の検出精度は±１ｃｍ程度とすることができる。

【0043】

＜変形例＞
以上説明した実施形態では、導波素子３１、３２は矩形であったが、導波素子３１、３２の形状は矩形に限定されない。図３３は、円形の導波素子３１Ａ、３２Ａを備えるアンテナ装置１Ａの一例を示す図である。また、図３４は、矩形枠型の導波素子３１Ｂ、３２Ｂを備えるアンテナ装置１Ｂの一例を示す図である。図３３及び図３４に例示されるように、導波素子３１、３２は、様々な形状を採用できる。なお、円形の導波素子３１Ａ、３２Ａの直径は、例えば、横幅Ｗ３と同様に、５０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下（０．１λ以上０．３８λ以下）が好ましいと考えられる。また、矩形枠型の導波素子３１Ｂ、３２Ｂのアンテナ素子２０の長手方向を横切る横幅Ｗ４の長さは、例えば、横幅Ｗ３と同様に、５０ｍｍ以上、８０ｍｍ以下（０．１λ以上０．３８λ以下）が好ましいと考えられる。

【0044】

また、アンテナ装置１のグランド１０、アンテナ素子２０及び導波素子３１、３２には、例えば、電子部品が実装されてもよい。グランド１０、アンテナ素子２０及び導波素子３１、３２に電子部品が実装されることで、例えば、アンテナ装置１がスマートフォン１００に実装される際に、筐体１１０内のスペースを有効に活用できる。

【0045】

また、グランド１０、アンテナ素子２０及び導波素子３１、３２は、誘電体基板上に配置されてもよい。図３５は、グランド１０、アンテナ素子２０及び導波素子３１、３２が誘電体基板Ｂ１、Ｂ２上に配置されたアンテナ装置１Ｃの一例を示す図である。図３５では、誘電体基板Ｂ１上にグランド１０が配置され、グランド１０の上に誘電体基板Ｂ２が配置され、誘電体基板Ｂ２上に導波素子３１、３２が配置される。このような構成となることで、アンテナ素子２０が放射する電波の波長は、誘電体基板Ｂ１、Ｂ２の誘電率の影響を受けた実効波長となる。

【0046】

また、給電点４０には、コンデンサ、インダクタ、スイッチ等が配置されてもよい。コンデンサ、インダクタ、スイッチ等が配置されることで、アンテナ素子２０の共振周波数が調整されたり、整合が容易にとれたりする。

【0047】

実施形態に係るアンテナ装置１は、２つの導波素子３１、３２を備えたが、アンテナ装置１が備える導波素子はひとつでもよいし、３つ以上であってもよい。

【0048】

以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせることができる。

【符号の説明】

【0049】

１・・アンテナ装置
１Ａ・・アンテナ装置
１Ｂ・・アンテナ装置
１Ｃ・・アンテナ装置
１０・・グランド
１１・・貫通孔
２０・・アンテナ素子
２１・・端部
２２・・端部
３１・・導波素子
３２・・導波素子
４０・・給電点
１００・・スマートフォン
１１０・・筐体
８００・・スリーブアンテナ
８０１・・アンテナ素子
８０２・・スリーブ
８０３・・本体
８４０・・給電点
９００・・折り返しスロットアンテナ
９１０・・グランド
９１１・・貫通孔
９２０・・アンテナ素子
９４０・・給電点
Ｂ１・・誘電体基板
Ｂ２・・誘電体基板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】