特許 7247614 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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-20

(45)【発行日】2023-03-29

(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 19/02 20060101AFI20230322BHJP

   H01Q 9/30 20060101ALI20230322BHJP

   H01Q 1/24 20060101ALI20230322BHJP

【ＦＩ】

H01Q19/02

H01Q9/30

H01Q1/24 A

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019016158

(22)【出願日】2019-01-31

(65)【公開番号】P2020123918

(43)【公開日】2020-08-13

【審査請求日】2021-10-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000005223

【氏名又は名称】富士通株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】古賀 洋平

(72)【発明者】

【氏名】甲斐 学

(72)【発明者】

【氏名】大平 淳一

【審査官】鈴木 肇

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－１４５３１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１８９４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６１－０４１２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／０２９２３５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０００２５０６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２６３４２１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０４－１７２００１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １／００－２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

グランド電位に保持される第１金属板と、
前記第１金属板の一方の表面側で前記第１金属板から離間して配置されるモノポール型のアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントに対する前記第１金属板とは反対側において、平面視で前記第１金属板と重なる位置に配置される第２金属板と、
前記第１金属板と前記第２金属板とを接続する接続部と、
前記アンテナエレメントが一方の表面に設けられるとともに、内層又は他方の表面に前記第１金属板が設けられる基板と
を含み、
前記接続部は、前記基板の端辺の一部の区間にわたって設けられており、
前記アンテナエレメントは、前記端辺のうち前記接続部が設けられる区間以外の区間内で、前記端辺に沿って設けられる、アンテナ装置。

【請求項2】

グランド電位に保持される第１金属板と、
前記第１金属板の一方の表面側で前記第１金属板から離間して配置されるモノポール型のアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントに対する前記第１金属板とは反対側において、平面視で前記第１金属板と重なる位置に配置される第２金属板と、
前記第１金属板と前記第２金属板とを接続する接続部と、
前記第１金属板を含む回路基板と、
前記回路基板に接続され、前記アンテナエレメントの通信周波数とは異なる周波数帯で通信する通信機が接続されるコネクタと
を含む、アンテナ装置。

【請求項3】

前記接続部は、平面視で前記第２金属板の端辺に設けられ、前記第２金属板の端辺と前記第１金属板とを接続する、請求項１又は２記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記接続部は、前記コネクタよりも前記アンテナエレメントの近くに配置される、請求項２記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記通信機は、平面視で前記アンテナエレメントが配置される矩形状の領域よりも大きい、請求項２又は４記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記回路基板と前記アンテナエレメントの給電部との間を接続する給電線をさらに含む、請求項２、４、及び５のいずれか一項記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記回路基板に設けられる、又は、前記アンテナエレメントの線路に接続される、整合素子をさらに含む、請求項２、４乃至６のいずれか一項記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記アンテナエレメントは、前記回路基板の第１端辺に沿って延在する、請求項２、４乃至７のいずれか一項記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記コネクタは、前記回路基板の前記第１端辺とは反対の第２端辺側に設けられる、請求項８記載のアンテナ装置。

【請求項10】

アンテナ装置と、
前記アンテナ装置を介して通信する通信部と、
前記通信部に接続され、通信制御を行う制御部と
を含む、無線通信装置であって、
前記アンテナ装置は、
グランド電位に保持される第１金属板と、
前記第１金属板の一方の表面側で前記第１金属板から離間して配置されるモノポール型のアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントに対する前記第１金属板とは反対側において、平面視で前記第１金属板と重なる位置に配置される第２金属板と、
前記第１金属板と前記第２金属板とを接続する接続部と、
前記アンテナエレメントが一方の表面に設けられるとともに、内層又は他方の表面に前記第１金属板が設けられる基板と
を有し、
前記接続部は、前記基板の端辺の一部の区間にわたって設けられており、
前記アンテナエレメントは、前記端辺のうち前記接続部が設けられる区間以外の区間内で、前記端辺に沿って設けられる、無線通信装置。

【請求項11】

アンテナ装置と、
前記アンテナ装置を介して通信する通信部と、
前記通信部に接続され、通信制御を行う制御部と
を含む、無線通信装置であって、
前記アンテナ装置は、
グランド電位に保持される第１金属板と、
前記第１金属板の一方の表面側で前記第１金属板から離間して配置されるモノポール型のアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントに対する前記第１金属板とは反対側において、平面視で前記第１金属板と重なる位置に配置される第２金属板と、
前記第１金属板と前記第２金属板とを接続する接続部と、
前記第１金属板を含む回路基板と、
前記回路基板に接続され、前記アンテナエレメントの通信周波数とは異なる周波数帯で通信する通信機が接続されるコネクタと
を有する、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】

従来より、空間を介して対向する位置に配置されている２つの導体面と、前記２つの導体面を少なくとも２箇所でそれぞれ接続する複数の接続導体と、前記複数の接続導体のうち少なくとも１つの接続導体に対して近接配置されたアンテナコイルと、を備えるアンテナ装置がある。

【0003】

前記複数の接続導体のうち２つの接続導体と前記２つの導体面とで、開口を有する閉ループが形成されていて、前記アンテナコイルは、前記閉ループの開口面を平面視したときに、前記開口面に重ならない位置で、且つ前記アンテナコイルの電磁誘導により前記接続導体に誘導電流が流れる位置に配置されていることを特徴とする（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１４－１９９８６１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、従来のアンテナ装置は、２つの導体面の少なくとも一方に重なるように別の導電体が配置されると、別の導電体にも電流が流れることによって放射特性が変化し、所望の通信周波数における通信特性が劣化するおそれがある。

【0006】

そこで、導電体の近くに配置されても良好な通信特性が得られるアンテナ装置、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】

【0007】

本発明の実施の形態のアンテナ装置は、グランド電位に保持される第１金属板と、前記第１金属板の一方の表面側で前記第１金属板から離間して配置されるモノポール型のアンテナエレメントと、前記アンテナエレメントに対する前記第１金属板とは反対側において、平面視で前記第１金属板と重なる位置に配置される第２金属板と、前記第１金属板と前記第２金属板とを接続する接続部と、前記アンテナエレメントが一方の表面に設けられるとともに、内層又は他方の表面に前記第１金属板が設けられる基板とを含み、前記接続部は、前記基板の端辺の一部の区間にわたって設けられており、前記アンテナエレメントは、前記端辺のうち前記接続部が設けられる区間以外の区間内で、前記端辺に沿って設けられる。

【発明の効果】

【0008】

導電体の近くに配置されても良好な通信特性が得られるアンテナ装置、及び、無線通信装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態のアンテナ装置１００を含む無線通信装置２００を示す図である。

【図2】アンテナ装置１００の一部を示す図である。

【図3】アンテナ装置１００の一部を示す図である。

【図4】無線通信装置２００に通信機５０を取り付けた状態を示す図である。

【図5】アンテナ装置１００のシミュレーションモデルの各パラメータを示す図である。

【図6】アンテナ装置１００のＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。

【図7】アンテナ装置１００の指向性を示す図である。

【図8】アンテナ装置１００の解析モデルを示す図である。

【図9】アンテナ装置１００の解析モデルを示す図である。

【図10】距離ａと厚さｔを変化させた際のアンテナ装置１００のトータル効率を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明のアンテナ装置、及び、無線通信装置を適用した実施の形態について説明する。

【0011】

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態のアンテナ装置１００を含む無線通信装置２００を示す図である。以下ではＸＹＺ座標系を用いて説明する。また、以下では、説明の便宜上、－Ｚ方向側を下側又は下、＋Ｚ方向側を上側又は上と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。また、平面視とはＸＹ面視をいう。

【0012】

無線通信装置２００は、アンテナ装置１００、通信部２１０、及び制御部２２０を含む。無線通信装置２００は、この他にアンテナ装置１００、通信部２１０、及び制御部２２０を収納する筐体等を含むが、ここでは省略する。

【0013】

以下では、図１に加えて、図２乃至図４を用いて説明する。図２及び図３は、アンテナ装置１００の一部を示す図である。図４は、無線通信装置２００に通信機５０を取り付けた状態を示す図である。図４では、通信機５０の輪郭を破線で示す。

【0014】

アンテナ装置１００は、回路基板１１０、基板１２０、アンテナエレメント１３０、接続ピン１４０、金属板１５０、接続部１６０、及びコネクタ１７０を含む。図２では、回路基板１１０、コネクタ１７０、通信部２１０、及び制御部２２０を省略する。図３では、さらに金属板１５０及び接続部１６０を省略する。

【0015】

回路基板１１０は、一例として、ＦＲ－４(Flame Retardant type 4)規格の配線基板であり、グランド層１１０Ａと、複数の絶縁層と、複数の配線層とを積層した構造を有する。グランド層１１０Ａと、複数の絶縁層とは、一例として平面視で矩形状である。

【0016】

回路基板１１０は、４つの端辺１１１、１１２、１１３、１１４を有する。端辺１１１は、＋Ｘ方向側でＹ方向に延在しており、端辺１１２は、＋Ｙ方向側でＸ方向に延在しており、端辺１１３は、－Ｙ方向側でＸ方向に延在しており、端辺１１４は、－Ｘ方向でＹ方向に延在している。端辺１１１は第１端辺の一例であり、端辺１１４は第２端辺の一例である。

【0017】

グランド層１１０Ａは、グランド電位に保持される。グランド層１１０Ａは、平面視で回路基板１１０と略同一のサイズを有する。略同一のサイズを有するとは、絶縁層の端辺から微小なオフセットがあるが、実質的に等しいサイズを有することをいう。

【0018】

また、ここでは、一例として、グランド層１１０Ａは、内層にあることとする。なお、グランド層１１０Ａは、回路基板１１０のどの層にあってもよい。グランド層１１０Ａは、第１金属板の一例である。

【0019】

基板１２０は、回路基板１１０と平面視で重なる位置において、回路基板１１０の＋Ｚ方向側に配置される。基板１２０の－Ｚ方向側の表面（下面）にはアンテナエレメント１３０が設けられ、＋Ｚ方向側の表面（上面）には金属板１５０が設けられる。基板１２０は、絶縁体製の板状部材であればよく、一例としてＦＲ－４規格の配線基板を用いることができる。また、基板１２０は、無線通信装置２００の筐体の一部分であってもよい。

【0020】

アンテナエレメント１３０は、モノポール型の逆Ｆ型のアンテナ素子であり、給電部（給電点）１３１、分岐部１３２、折り曲げ部１３３、開放端１３４、折り曲げ部１３５、１３６、接続端１３７を有する。アンテナエレメント１３０は、一例として銅製である。

【0021】

給電部１３１は、給電線２１１を介して通信部２１０に接続されている。給電部１３１には、通信部２１０から給電線２１１を介して給電が行われる。給電部１３１の平面視での位置は、基板１２０の＋Ｘ方向側及び－Ｙ方向側の角部から少し－Ｘ方向側及び＋Ｙ方向側にオフセットした位置である。

【0022】

給電線２１１は、例えば、回路基板１１０に含まれる配線と、回路基板１１０の配線と給電部１３１との間を接続する同軸ケーブルの芯線とで実現される。給電線２１１のうち、回路基板１１０に含まれる配線の部分は、例えば、マイクロストリップラインのようにアンテナエレメント１３０とインピーダンスが整合する特性インピーダンスを有する線路を用いることができる。また、給電部１３１には、給電線２１１とのインピーダンスを整合させるための整合素子を接続してもよい。整合素子としては、コンデンサ及び／又はコイルを用いればよい。

【0023】

アンテナエレメント１３０は、給電部１３１から＋Ｙ方向に延在し、折り曲げ部１３３で－Ｘ方向に折り曲げられて開放端１３４まで延在する線路と、分岐部１３２から－Ｘ方向に延在し、折り曲げ部１３５、１３６で－Ｙ方向、＋Ｘ方向に折り曲げられて接続端１３７まで延在する線路とを有する。

【0024】

折り曲げ部１３３の平面視での位置は、基板１２０の＋Ｘ方向側及び＋Ｙ方向側の角部から少し－Ｘ方向側にオフセットした位置であり、Ｘ方向の位置は給電部１３１と等しい。開放端１３４の平面視での位置は、基板１２０の－Ｘ方向側及び＋Ｙ方向側の角部の位置に等しい。折り曲げ部１３６の平面視での位置は、基板１２０の－Ｘ方向側及び－Ｙ方向側の角部の位置に等しい。折り曲げ部１３５の平面視での位置は、折り曲げ部１３６の位置から＋Ｙ方向側にオフセットした位置である。接続端１３７の平面視での位置は、基板１２０の＋Ｘ方向側及び－Ｙ方向側の角部の位置に等しい。

【0025】

給電部１３１から折り曲げ部１３３を経て開放端１３４まで延在する線路の長さは、アンテナエレメント１３０の所定の共振周波数における波長の電気長の１／４に対応する長さに設定される。

【0026】

所定の共振周波数における波長の電気長の１／４に対応する長さとは、厳密に所定の共振周波数における波長の電気長の１／４の長さには限らず、アンテナエレメント１３０を所定の共振周波数で共振する逆Ｆアンテナとして機能させるための調整において、所定の共振周波数における波長の電気長の１／４の長さよりも少し短くされる場合の長さを含む意味である。

【0027】

また、分岐部１３２から折り曲げ部１３５、１３６を経て接続端１３７まで延在する線路（短絡線）は、接続端１３７で接続ピン１４０を介して回路基板１１０のグランド層１１０Ａに接続される。

【0028】

このようなアンテナエレメント１３０は、給電部１３１と折り曲げ部１３３との間の区間が基板１２０の＋Ｘ方向側でＹ方向に延在する端辺１２１に沿って延在しており、折り曲げ部１３３と開放端１３４との間の区間が基板１２０の＋Ｘ方向側でＹ方向に延在する端辺１２２に沿って延在している。また、折り曲げ部１３６と接続端１３７との間の区間が基板１２０の－Ｙ方向側でＸ方向に延在する端辺１２３に沿って延在している。

【0029】

基板１２０と金属板１５０は、平面視でサイズが等しいため、アンテナエレメント１３０は、給電部１３１と折り曲げ部１３３との間の区間が金属板１５０の＋Ｘ方向側でＹ方向に延在する端辺１５１に沿って延在しており、折り曲げ部１３３と開放端１３４との間の区間が金属板１５０の＋Ｘ方向側でＹ方向に延在する端辺１５２に沿って延在している。また、折り曲げ部１３６と接続端１３７との間の区間が金属板１５０の－Ｙ方向側でＸ方向に延在する端辺１５３に沿って延在している。

【0030】

また、基板１２０及び金属板１５０の四辺（端辺１２１～１２４、１５１～１５４）は、回路基板１１０の四辺（４つの端辺）と平行である。このため、アンテナエレメント１３０は、回路基板１１０との関係では、給電部１３１と折り曲げ部１３３との間の区間が端辺１１１に沿って延在しており、折り曲げ部１３３と開放端１３４との間の区間が端辺１１２に沿って延在している。また、折り曲げ部１３６と接続端１３７との間の区間が端辺１１３に沿って延在している。このように、アンテナエレメント１３０は、回路基板１１０の端辺１１１、１１２、１１３に沿って配置されている。端辺１１４の近くに配置されるコネクタ１７０からなるべく離れた位置にアンテナエレメント１３０を配置して、コネクタ１７０及び通信機５０からアンテナエレメント１３０が受ける影響を軽減するためである。

【0031】

接続ピン１４０は、接続端１３７を回路基板１１０のグランド層１１０Ａに接続する導電体製のピンである。接続ピン１４０は、一例として銅又ははんだで作製することができる。

【0032】

金属板１５０は、基板１２０の上面（＋Ｚ方向側の表面）に設けられ、平面視で基板１２０と等しいサイズを有する。金属板１５０は、接続部１６０によって回路基板１１０のグランド層１１０Ａに接続され、グランド電位に保持される。金属板１５０は、金属製であればどのような金属であってもよいが、一例として銅製である。金属板１５０は、第２金属板の一例である。

【0033】

接続部１６０は、金属板１５０の－Ｘ方向側でＹ方向に延在する端辺１５４のうち、＋Ｙ方向側の区間に接続されている。接続部１６０は、導電体製であればよく、回路基板１１０のグランド層１１０Ａと金属板１５０とを接続できる部材であればよい。

【0034】

接続部１６０は、コネクタ１７０よりもアンテナエレメント１３０の近くに配置される。アンテナエレメント１３０のうち、接続部１６０に最も近いのは開放端１３４である。このような配置にするのは、アンテナエレメント１３０と接続部１６０を結合させて、金属板１５０にも電流を流すためである。アンテナエレメント１３０と接続部１６０を結合させて金属板１５０にも電流を流せば、コネクタ１７０に通信機５０（図４参照）が装着されても、通信機５０に電流が流れることを抑制できるからである。

【0035】

接続部１６０は、図２に示すように金属層をＸＹ平面に平行な部分とＹＺ平面に平行な部分とに折り曲げた構成であってもよいし、複数の金属ピン等であってもよい。接続部１６０は、一例として銅等の金属製である。

【0036】

コネクタ１７０は、図１に示すように、接続部１６０の－Ｘ方向側に配置され、回路基板１１０のグランド層１１０Ａと配線層とに接続されている。コネクタ１７０の端子１７１は＋Ｚ方向に突出しており、金属板１５０の上側に配置可能な通信機５０のコネクタが接続される。コネクタ１７０は、通信機５０側のコネクタに合わせた規格のコネクタであれば、どのような形式のものであってもよい。通信機５０は、アンテナエレメント１３０が配置される平面視での矩形状の領域（基板１２０の平面視でのサイズと等しい領域）よりも大きい。通信機５０は、アンテナ装置１００とは異なる通信周波数で通信を行う。ここで、アンテナ装置１００の通信周波数とは、アンテナ装置１００の共振周波数と等しい周波数、又は、アンテナ装置１００の共振周波数の前後でアンテナ装置１００が通信可能な周波数帯に含まれる周波数である。

【0037】

通信部２１０は、回路基板１１０の上面に実装され、給電線２１１を介してアンテナエレメント１３０の給電部１３１に接続されるとともに、回路基板１１０の配線を介して制御部２２０に接続されている。通信部２１０は、一例として、ＤＵＰ(Duplexer)、ＬＮＡ(Low Noise Amplifier)／ＰＡ(Power Amplifier)、及び変調／復調器等を含み、アンテナエレメント１３０から送信する送信信号と、アンテナエレメント１３０で受信される受信信号との増幅又はノイズ除去等の信号処理を行う。

【0038】

制御部２２０は、回路基板１１０の上面に実装され、回路基板１１０の配線を介して通信部２１０に接続されている。制御部２２０は、送信信号及び受信信号の入出力制御を行う。

【0039】

図５は、アンテナ装置１００のシミュレーションモデルの各パラメータを示す図である。図５では、グランド層１１０Ａ及びアンテナエレメント１３０を簡略化して１つのブロックとして示す。ポート１は、給電部１３１である。また、図５では、整合回路としてコンデンサ２及びインダクタ３を示す。一例として、コンデンサ２の静電容量は２ｐＦであり、インダクタのインダクタンスは、２．３ｎＨである。コンデンサ２及びインダクタ３は、整合素子の一例である。また、波源１は、給電部１３１（ポート１）に高周波電力を供給する高周波源であり、内部インピーダンスは５０Ωである。

【0040】

また、シミュレーションモデルでは、グランド層１１０Ａは、Ｘ方向及びＹ方向に無限に延在するものであることを条件にした。また、グランド層１１０Ａ、アンテナエレメント１３０等の導体は、銅製であることにした。このようなシミュレーションモデルを用いて、アンテナ装置１００の放射特性を求めるために電磁界シミュレーションを行った。

【0041】

図６は、アンテナ装置１００のＳ１１パラメータの周波数特性を示す図である。横軸は周波数であり、アンテナ装置１００の共振周波数ｆ０に対して－４５ＭＨｚから＋５５ＭＨｚまでの範囲を示す。縦軸はＳ１１パラメータであり、最も上の目盛りが０ｄＢであり、０ｄＢ以下は数値を示さずに等間隔の目盛りのみを示す。

【0042】

実線で示す特性は、コネクタ１７０に通信機５０が装着されていない条件で取得したものである。また、破線で示す特性は、コネクタ１７０に通信機５０が装着されている条件で取得したものである。

【0043】

コネクタ１７０に通信機５０が装着されている条件では、金属板１５０の＋Ｚ方向側に銅製の金属板を配置した。通信機５０としての金属板は、回路基板１１０と等しいサイズを有することとした。通信機５０は、グランド層及びその他の金属部材を含むため、このような条件の金属板で代用した。

【0044】

図６に実線で示すように、コネクタ１７０に通信機５０が装着されていない条件では、共振周波数ｆ０を中心として、十分に良好な通信を行えるほどに反射係数が低いことが確認できた。また、破線で示すように、コネクタ１７０に通信機５０が装着されている条件では、共振周波数ｆ０を中心として、十分に良好な通信を行えるほどに反射係数が低く、実線で示す特性よりも反射係数が低いことが確認できた。

【0045】

実線で示す特性でも、十分に良好な通信を行えるレベルであるため、アンテナ装置１００は、金属板１５０の＋Ｚ方向側に金属板が配置されても、良好な通信特性が得られることを確認できた。

【0046】

図７は、アンテナ装置１００の指向性を示す図である。図７（Ａ）にはコネクタ１７０に通信機５０が装着されていない条件で取得した指向性を示し、図７（Ｂ）には、コネクタ１７０に通信機５０が装着されている条件で取得した指向性を示す。また、図７（Ａ）、（Ｂ）には、ＹＺ平面における指向性を示す。ＹＺ平面はアンテナエレメント１３０の所謂水平面であるため、図７（Ａ）、（Ｂ）に示す指向性は、水平面における指向性である。

【0047】

図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、アンテナ装置１００は、コネクタ１７０に通信機５０が装着されていなくても、コネクタ１７０に通信機５０が装着されていても、略同様の指向性を示し、ともに水平面において無指向性が得られることが分かった。すなわち、アンテナ装置１００は、金属板１５０の上側に通信機５０が配置されても指向性への影響が非常に少ないことが分かった。

【0048】

図８及び図９は、アンテナ装置１００の解析モデルを示す図である。図８及び図９に示す解析モデルのアンテナ装置１００のコネクタ１７０には、通信機５０のグランド層に相当する金属板５１が接続されている。

【0049】

また、図９に示すように、基板１２０の厚さをｔ、アンテナエレメント１３０とグランド層１１０ＡとのＺ方向の距離（間隔）をａとした。

【0050】

距離Ｌを固定して、距離ａと厚さｔを変化させたところ、図１０に示すような結果を得た。図１０は、距離ａと厚さｔを変化させた際のトータル効率（アンテナエレメント１３０のインピーダンスが完全に整合している状態での放射効率）を示す図である。ここでは、距離ａ、厚さｔ、及び放射効率を、それぞれ、Ａ、Ｔ、Ｅという規格化した値で示す。

【0051】

図１０に示すように、厚さｔが厚くなるほど放射効率が向上し、厚くなるほど向上する幅は小さくなることが分かった。また、距離ａが大きい方が放射効率が向上することが分かった。すなわち、距離ａと厚さｔが大きいほど放射効率が向上することが分かった。

【0052】

放射効率は、距離ａが３．３５Ａで、厚さｔが６．４Ｔのときに、約－１．５Ｅという最も高い値が得られた。

【0053】

以上のように、アンテナ装置１００は、アンテナエレメント１３０の＋Ｚ方向側（グランド層１１０Ａとは反対側）に、グランド電位に保持される金属板１５０を設けることにより、金属板１５０の＋Ｚ方向側（上側）に金属板５１（図８参照）が配置されても通信特性が劣化せず、良好な通信特性を得ることができた。金属板５１は、電磁界シミュレーションにおいて、通信機５０を模したものである。

【0054】

したがって、導電体の近くに配置されても良好な通信特性が得られるアンテナ装置１００、及び、無線通信装置２００を提供することができる。

【0055】

このため、無線通信装置２００と通信機５０とを含む電子機器は、アンテナ装置１００を含む無線通信装置２００で良好な通信状態で通信を行うことができるとともに、通信機５０で通信を行うことができる。

【0056】

アンテナ装置１００では、アンテナエレメント１３０に対して通信機５０が配置される可能性がある空間は、＋Ｚ方向側（上側）であり、通信機５０の有無によらずに良好な通信特性を得るために、ここでは一例として、金属板１５０が平面視でアンテナエレメント１３０の全体に重なるようにしている。

【0057】

また、アンテナエレメント１３０は、グランド層１１０Ａと金属板１５０とを接続する接続部１６０に対しては、平面視で接続部１６０と重ならない位置にあり、給電部１３１は、平面視で接続部１６０とは基板１２０の矩形形状における対角に位置するように配置されている。

【0058】

このような金属板１５０及び接続部１６０との位置関係の制約の下で、アンテナエレメント１３０は、基板１２０及び金属板の端辺に沿って配置されている。

【0059】

このような配置により、アンテナエレメント１３０は、金属板１５０の下側に配置されていても、金属板１５０によって遮られる空間は最小限に抑えられており、金属板１５０に遮られることなく放射できる空間が確保されている。

【0060】

このため、アンテナ装置１００は、水平面での良好な放射効率（図７参照）を得ることができる。

【0061】

金属板１５０をアンテナエレメント１３０の＋Ｚ方向側に設けることによって、コネクタ１７０への通信機５０の接続の有無（アンテナエレメント１３０の＋Ｚ方向側における通信機５０の有無）によらずに良好な通信特性が得られるのは、次のような理由による。アンテナエレメント１３０が放射する際に金属板１５０にも電流が流れることにより、コネクタ１７０に通信機５０が装着されても通信機５０に電流が流れることを遮ってくれるからである。このような原理は、シミュレーションにおいて、通信機５０を模した金属板５１に電流が殆ど流れないことから確認できている。

【0062】

従って、接続部１６０は、コネクタ１７０よりもアンテナエレメント１３０に近い側に配置することが望ましい。接続部１６０とアンテナエレメント１３０の結合が強くなる配置にすることによって、コネクタ１７０に通信機５０が接続されても、通信機５０に電流が流れることを抑制することができる。この結果、通信機の有無によらずに、アンテナ装置１００は良好な通信特性を得ることができる。

【0063】

なお、以上では、アンテナエレメント１３０が逆Ｆ型である形態について説明したが、アンテナエレメント１３０は、逆Ｌ型又はメアンダ型等のモノポール型のアンテナエレメントであってもよい。逆Ｌ型又はメアンダ型にする場合は、接続ピン１４０は不要になる。

【0064】

また、アンテナエレメント１３０が逆Ｌ型又はメアンダ型である場合に、図１乃至図３に示す給電部１３１に金属ピンを接続してもよい。この場合には、給電部は金属ピンの回路基板１１０側の端部になる。このように金属ピンに設けられる給電部を回路基板１１０の上面の近傍に配置し、コンデンサ又はコイルのような整合素子を回路基板１１０に実装してもよい。この場合には、金属ピンもアンテナエレメント１３０の一部になるため、モノポール型のアンテナエレメントとしての長さは、金属ピンの給電部からの長さとして設定すればよい。

【0065】

また、通信部２１０および制御部２２０が回路基板１１０に配置されていてもよい。

【0066】

また、以上では、接続部１６０が金属板１５０の－Ｘ方向側でＹ方向に延在する端辺１５４のうち、＋Ｙ方向側の区間に接続されている形態について説明したが、接続部１６０は、端辺１５４のＹ方向における中央部に接続されていてもよい。

【0067】

また、以上では、アンテナエレメント１３０が基板１２０及び金属板１５０の端辺１２１、１５１、１２２、１５２に沿って配置される形態について説明したが、アンテナ装置１００の良好な通信特性が得られるのであれば、アンテナエレメント１３０の配置は上述のような配置に限られない。

【0068】

以上、本発明の例示的な実施の形態のアンテナ装置、及び、無線通信装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
グランド電位に保持される第１金属板と、
前記第１金属板の一方の表面側で前記第１金属板から離間して配置されるモノポール型のアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントに対する前記第１金属板とは反対側において、平面視で前記第１金属板と重なる位置に配置される第２金属板と、
前記第１金属板と前記第２金属板とを接続する接続部と
を含む、アンテナ装置。
（付記２）
前記接続部は、平面視で前記第２金属板の端辺に設けられ、前記第２金属板の端辺と前記第１金属板とを接続する、付記１記載のアンテナ装置。
（付記３）
前記アンテナエレメントが一方の表面に設けられるとともに、内層又は他方の表面に前記第１金属板が設けられる基板をさらに含む、付記１又は２記載のアンテナ装置。
（付記４）
前記接続部は、前記基板の端辺の一部の区間にわたって設けられており、
前記アンテナエレメントは、前記端辺のうち前記接続部が設けられる区間以外の区間内で、前記端辺に沿って設けられる、付記３記載のアンテナ装置。
（付記５）
前記第１金属板を含む回路基板と、
前記回路基板に接続され、前記アンテナエレメントの通信周波数とは異なる周波数帯で通信する通信機が接続されるコネクタと
をさらに含む、付記１乃至４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記６）
前記接続部は、前記コネクタよりも前記アンテナエレメントの近くに配置される、付記５記載のアンテナ装置。
（付記７）
前記通信機は、平面視で前記アンテナエレメントが配置される矩形状の領域よりも大きい、付記５又は６記載のアンテナ装置。
（付記８）
前記回路基板と前記アンテナエレメントの給電部との間を接続する給電線をさらに含む、付記５乃至７のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記９）
前記回路基板に設けられる、又は、前記アンテナエレメントの線路に接続される、整合素子をさらに含む、付記５乃至８のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１０）
前記アンテナエレメントは、前記回路基板の第１端辺に沿って延在する、付記５乃至９のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１１）
前記コネクタは、前記回路基板の前記第１端辺とは反対の第２端辺側に設けられる、付記１０記載のアンテナ装置。
（付記１２）
前記アンテナエレメントは、逆Ｆ型、逆Ｌ型、又はメアンダ型である、付記１乃至１０のいずれか一項記載のアンテナ装置。
（付記１３）
アンテナ装置と、
前記アンテナ装置を介して通信する通信部と、
前記通信部に接続され、通信制御を行う制御部と
を含む、無線通信装置であって、
前記アンテナ装置は、
グランド電位に保持される第１金属板と、
前記第１金属板の一方の表面側で前記第１金属板から離間して配置されるモノポール型のアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントに対する前記第１金属板とは反対側において、平面視で前記第１金属板と重なる位置に配置される第２金属板と、
前記第１金属板と前記第２金属板とを接続する接続部と
を有する、無線通信装置。

【符号の説明】

【0069】

１００ アンテナ装置
１１０ 回路基板
１１０Ａ グランド層
１２０ 基板
１３０ アンテナエレメント
１３１ 給電点
１４０ 接続ピン
１５０ 金属板
１６０ 接続部
１７０ コネクタ
２００ 無線通信装置
２１０ 通信部
２２０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】