特許 7544386 アンテナ装置

(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】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/30 20060101AFI20240827BHJP

   H01Q 5/385 20150101ALI20240827BHJP

   H01Q 1/24 20060101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

H01Q9/30

H01Q5/385

H01Q1/24 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2021144679

(22)【出願日】2021-09-06

(65)【公開番号】P2023037871

(43)【公開日】2023-03-16

【審査請求日】2023-01-11

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000227205

【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】土屋 正登

【審査官】白井 亮

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０２１２３０５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１７５４２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３６８８５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３１２６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ ９／３０

Ｈ０１Ｑ ５／３８５

Ｈ０１Ｑ １／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

給電アンテナと、前記給電アンテナのＺ方向に設けられた無給電素子部と、を備え、
前記無給電素子部は、Ｚ方向に垂直なＸＹ平面に平行に設けられ、導体で構成され、複数のスロットを含む無給電素子を有し、
前記無給電素子は、Ｚ方向から見てＸ方向の逆方向で且つＹ方向の逆方向の部分に切り欠きが有り、
前記複数のスロットのうちの第１スロットは、Ｚ方向と垂直なＸ方向に延び、延びた先でＸ方向及びＺ方向に垂直なＹ方向とは逆方向に延び、
前記複数のスロットのうちの第２スロットは、Ｘ方向に延び、延びた先でＹ方向とは逆方向に延びる、
アンテナ装置であって、
無線信号を生成する無線回路と、
前記無線回路と前記給電アンテナとの接続点である給電点と、
前記無給電素子部と前記給電点との間に設けられ、前記無線信号を空間に放射する前記給電アンテナと、を有する無線装置をさらに備え、
前記給電アンテナは、前記給電点からＺ方向に延び、延びた先でＸ方向に延びる逆Ｌ型アンテナである、
アンテナ装置。

【請求項2】

前記無給電素子部は、前記無給電素子と前記給電アンテナとの間、または、前記無給電素子のＺ方向に設けられた誘電体をさらに有する、
請求項１に記載のアンテナ装置。

【請求項3】

前記複数のスロットのうちの第１スロットの長さは、前記無線信号で使用する第１周波数の半波長の長さであり、
前記複数のスロットのうちの第２スロットの長さは、前記無線信号で使用する第２周波数の半波長の長さである、
請求項１又は２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記給電アンテナと前記給電点との間に設けられ、前記給電アンテナと前記無線回路との間のインピーダンス整合を行うマッチング回路をさらに備える、
請求項１～３のいずれか１つ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、アンテナ装置に関するものであり、特に、広帯域性と無指向性という両方の特性を兼ね備えることが可能なアンテナを有するアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、５Ｇ（5th Generation Mobile Communication System ）の普及により、モバイル端末が対応すべき周波数帯域は増加する傾向にある。例えば、Ｓｕｂ６と呼ばれる６ＧＨｚ（ギガヘルツ）以下の周波数の場合、３．３ＧＨｚ～５ＧＨｚという広い周波数帯域への対応が求められ、広帯域化が必要となってきている。また、キャリアアグリゲーション（ＣＡ：Carrier Aggregation）技術が普及してきており、この技術は複数の周波数帯域を束ねて使用する技術である。従って、モバイル端末はＣＡ技術を使用する場合にも、対応すべき周波数帯域は広帯域化が必要となってきている。また、モバイル端末を電波が反射する屋内等の環境で使用する場合、あらゆる方向からの電波を受信すること、すなわち無指向性が必要となる。従って、モバイル端末には、広帯域性と無指向性という両方の特性を兼ね備えるアンテナが必要である。

【0003】

モバイル無線端末では、基地局の方向やモバイル端末自身の向きは絶えず変化し、電波がどの方向から到来するか分からないため、モバイル端末のアンテナとして無指向性のアンテナを採用するのが一般的である。一方で、モバイル端末は携帯性を重視して薄型となる場合が多く、この場合はモバイル端末の厚みでは十分なアンテナ長を確保することは難しい。例えば、モバイル端末を机上に平置きにした場合、垂直偏波は微弱となる。アンテナにおいて偏波（面）を合わせることは重要であり、無指向性のアンテナであっても偏波が合わなければ受信感度が低下する。すなわち、モバイル無線端末は、水平偏波／垂直偏波の両偏波を得ることが難しい。

【0004】

この解決手段として、特許文献１には、無給電素子を備えたクレードル（Cradle）としての充電装置を用いた方法が開示されている。しかしながら、この方法は、無給電素子の全長を所望の周波数に合わせる必要があり、効果が得られる周波数帯域が限定されるため広帯域性を得ることは難しい。

【0005】

無給電素子を備えたクレードルを用いた方法は、特許文献２及び特許文献３にも開示されている。特許文献２の［００３９］には、８８０ＭＨｚ（メガヘルツ）と２．１ＧＨｚの２つの周波数帯域で同時に通信性能が改善されることが開示されている。しかしながら、特許文献２は、配線パターンで構成された無給電素子による再放射と偏波の関係については言及していない。

【0006】

特許文献３には、特性（アンテナ利得）の改善の効果が広帯域に及んでいることを開示されている。しかしながら、特許文献３は、指向性のある放射となることを開示し、無指向性は開示していない。従って、特許文献２及び特許文献３に示す方法では、広帯域性と無指向性という両方の特性を兼ね備えるアンテナが必要であるという課題を解決することは難しい。

【0007】

特許文献４には、無給電素子を用いて多周波共振を得る方法が開示されている。具体的には、特許文献４には、同一平面上にＶ字形の給電用スタブと菱形の無給電素子とを配置することにより、多周波共振用マイクロストリップアンテナ（ＭＳＡ：Micro Strip Antenna）を形成することが開示されている。しかしながら、特許文献４に開示されたマイクロストリップアンテナは、指向性アンテナであるため、モバイル端末で使用することは難しい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開２０１７－２１２６８５号公報

【文献】国際公開第２０１１／１４５６９５号

【文献】国際公開第２０１５／１４１１３３号

【文献】特開２００８－１７２６９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上述のとおり、無指向性アンテナを用いて全ての面で水平偏波／垂直偏波を得ることを広帯域で可能とするアンテナ装置を提供することは難しいという課題がある。すなわち、広帯域性と無指向性という両方の特性を兼ね備えることが可能なアンテナを有するアンテナ装置を提供することは難しいという課題がある。

【0010】

本開示の目的は、上述した課題を解決するアンテナ装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示に係るアンテナ装置は、
給電アンテナと、前記給電アンテナのＺ方向に設けられた無給電素子部と、を備え、
前記無給電素子部は、Ｚ方向に垂直なＸＹ平面に平行に設けられ、導体で構成され、複数のスロットを含む無給電素子を有する。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、広帯域性と無指向性という両方の特性を兼ね備えることが可能なアンテナを有するアンテナ装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施の形態１に係るアンテナ装置を例示する模式図である。

【図2】プリント基板の反射損失を例示するグラフである。

【図3A】実施の形態１に係る給電アンテナに高周波電流を印加した時の、給電アンテナと導体層、及び無給電素子に流れる高周波電流を例示する模式図である。

【図3B】実施の形態１に係る給電アンテナに高周波電流を印加した時の、給電アンテナと導体層、及び無給電素子に流れる高周波電流を例示する模式図である。

【図4】プリント基板の放射パターンを例示するグラフである。

【図5】プリント基板の平均利得を例示するグラフである。

【図6】実施の形態１に係るアンテナ装置の放射パターンを例示するグラフである。

【図7】実施の形態１に係るアンテナ装置の平均利得を例示するグラフである。

【図8】無給電素子がスロットを有さない場合のアンテナ装置の平均利得を例示するグラフである。

【図9】実施の形態２に係るアンテナ装置の無給電素子部を例示する模式図である。

【図10A】実施の形態２に係る給電アンテナに高周波電流を印加した時の、給電アンテナと導体層、及び無給電素子に流れる高周波電流を例示する模式図である。

【図10B】実施の形態２に係る給電アンテナに高周波電流を印加した時の、給電アンテナと導体層、及び無給電素子に流れる高周波電流を例示する模式図である。

【図11】実施の形態２に係るアンテナ装置の平均利得を例示するグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面において、同一又は対応する要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明を省略する。

【0015】

［実施の形態１］
＜構成＞
図１は、実施の形態１に係るアンテナ装置を例示する模式図である。

【0016】

図１に示すように、実施の形態１に係るアンテナ装置１０は、給電アンテナ１０５（無線装置１００ｔ）と、給電アンテナ１０５（無線装置１００ｔ）のＺ方向に設けられた無給電素子部１１０と、を備える。

【0017】

無線装置１００ｔは、プリント基板１００と、プリント基板１００を覆う筐体（図示せず）と、を有する。プリント基板１００は、誘電体層１０１と導体層１０２と無線回路（図示せず）と給電点１０３とマッチング回路１０４と給電アンテナ１０５とを有する。無線回路はプリント基板１００に搭載される。無線装置１００ｔは、例えば、モバイル端末、タブレット端末、及びスマートフォン等のいずれかであってもよい。プリント基板を、単に、基板と称することもある。

【0018】

誘電体層１０１は誘電体で形成され、導体層１０２は導体で形成される。誘電体層１０１と導体層１０２のそれぞれは、単層または多層で形成される。

【0019】

給電点１０３は、無線信号を生成する無線回路（図示せず）と給電アンテナ１０５との接続点である。

【0020】

給電アンテナ１０５は、無給電素子部１１０と給電点１０３との間に設けられ、無線信号を空間に放射する。給電アンテナ１０５は、給電点１０３（マッチング回路１０４があればマッチング回路１０４）からＺ方向に延び、延びた先でＸ方向に延びる逆Ｌ型アンテナである。具体的には、給電アンテナ１０５は、マッチング回路１０４からＺ方向に伸びた終端部分１０５ａとＸ方向に９０度曲がり誘電体層１０１の縁に沿って伸びる先端部分１０５ｂとからなる逆Ｌ型のパターンアンテナであり、導体層１０２に設けられる。

【0021】

マッチング回路１０４は、給電アンテナ１０５と給電点１０３との間に設けられ、給電アンテナ１０５と無線回路との間のインピーダンス整合を行う。インピーダンス整合は、一般的には、５０Ω（オーム）に整合させる。

【0022】

無給電素子部１１０は、誘電体１１１と無給電素子１１２とを有する。無給電素子部１１０は、プリント基板１００と直交するＸＹ平面（Ｚ方向に垂直な平面）を含む位置に設けられる。図１に示す例では、プリント基板１００はＸＺ平面に設けられ、無給電素子部１１０はＸＹ平面に設けられる。また、無給電素子部１１０は給電アンテナ１０５の先端部分１０５ｂと無給電素子１１２の１辺が並行するように配置する。

【0023】

このように配置する理由は、給電アンテナ１０５と無給電素子１１２との間の空間結合を強くして、無給電素子１１２に誘起される高周波電流を大きくするためである。給電アンテナ１０５の先端部分１０５ｂと無給電素子１１２との間の距離を大きくすると空間結合は弱くなる。このため、無給電素子１１２は給電アンテナ１０５の近傍に配置されることが望ましい。例えば、それらの間の距離は所望周波数（使用する周波数）の１０分の１波長程度以下とするのが望ましい。無給電素子１１２と給電アンテナ１０５との間の距離は、無線信号で使用する周波数の波長の０．１１倍以下としてもよい。使用する周波数として、５ＧＨｚまでを考えた場合に１０分の１波長は６ｍｍであるので、図１に示す給電アンテナ１０５の先端部分１０５ｂと無給電素子１１２との間の距離は、水平方向（Ｚ軸方向）に６ｍｍである。

【0024】

無給電素子部１１０は、無線装置１００ｔのＺ方向に設けられることに代えて、無線装置１００ｔの筐体の内側の面であって給電アンテナ１０５と対向する面に設けられてもよい。

【0025】

無給電素子部１１０の誘電体１１１と無給電素子１１２について、誘電体１１１を筐体で構成し、無給電素子１１２を導電性テープで構成してもよい。また、誘電体１１１をプリント基板の誘電体層で構成し、無給電素子１１２を当該プリント基板の導体層で構成してもよい。無給電素子を無給電アンテナと称することもある。

【0026】

モバイル端末（無線装置１００ｔ）のクレードルとしての充電器の内部に無給電アンテナ（無給電素子１１２）を設けて無給電素子部１１０として動作させてもよい。

【0027】

なお、無給電素子部１１０は、無線装置１００ｔの外部に存在し、例えばクレードル（Cradle）の内部にあるものとして説明したが、これには限定されない。無給電素子部１１０は、無線装置１００ｔの内部にあってもよい。

【0028】

誘電体１１１は、Ｚ方向に垂直なＸＹ平面に平行な誘電体である。図１では、誘電体１１１は無給電素子１１２と給電アンテナ１０５との間に設けられているが、これには限定されず、誘電体１１１は無給電素子１１２のＺ方向に設けられてもよい。誘電体１１１は、無給電素子１１２と給電アンテナ１０５との間、または、無給電素子１１２のＺ方向に設けられる。

【0029】

無給電素子１１２は、Ｚ方向に垂直なＸＹ平面に平行に設けられ、導体で構成され、複数のスロットを含む。複数のスロットは、第１スロット１１３と第２スロット１１４を含む（無給電素子１１２には、第１スロット１１３と第２スロット１１４が設けられる）。無給電素子１１２の材料は、表面抵抗率の低い導体、例えば金、銀、銅、及びアルミニウムの少なくともいずれか含む材料であることが望ましい。

【0030】

複数のスロットのうちの第１スロット１１３と第２スロット１１４の部分は、導体が存在しない部分である。第１スロット１１３と第２スロット１１４のそれぞれは、先端（一方の端）が無給電素子１１２の１辺に近づくように中央付近で屈曲した形状をしている。すなわち、第１スロット１１３は、Ｚ方向と垂直なＸ方向に延び、延びた先でＸ方向及びＺ方向に垂直なＹ方向に延びる。第２スロット１１４は、Ｘ方向に延び、延びた先でＹ方向に延びる。第１スロット１１３の長さは、第２スロット１１４の長さよりも長い。無給電素子１１２の図１に示す各寸法は、例えば、ａ＝ｂ＝２９．５ｍｍ（ミリメートル）、ｃ＝ｄ＝２０ｍｍ、ｅ＝ｆ＝１２ｍｍ、スロット幅ｗ＝４ｍｍである。

【0031】

第１スロット１１３のＸ方向の長さは、第２スロット１１４のＸ方向の長さよりも長い。第１スロット１１３のＹ方向の長さは、第２スロット１１４のＹ方向の長さよりも長い。

【0032】

第１スロット１１３の長さは、無線信号で使用する第１周波数の半波長の長さである。第２スロット１１４の長さは、無線信号で使用する第２周波数の半波長の長さである。

【0033】

図２は、プリント基板の反射損失を例示するグラフである。
図２の横軸は周波数を示し、縦軸は反射損失を示す。
図２は、図１に示すアンテナ装置１０において、無線装置１００ｔ（プリント基板１００）のみの構成とした場合、すなわち、無給電素子部１１０が存在しない場合の、給電点１０３からみた給電アンテナ１０５の反射損失を示す。反射損失をリターンロス（ＲＬ：Return Loss）または反射率と称することもある。

【0034】

反射損失は、アンテナの特性を示す指標の１つであり、「１０×Ｌｏｇ_１０（反射パワー÷入射パワー）」という計算式で求められる。反射パワーは入力パワー以下なので、反射損失の符号はマイナスとなり、単位はｄＢ（デシベル）である。反射損失の値が小さいほど入射パワーが反射されずに空中へ放射されたことを示す。一般的に、－５ｄＢ以下であればアンテナとして十分に機能する。

【0035】

図２に示すように、反射損失は、２．５ＧＨｚ～５ＧＨｚの周波数帯域で、－１０ｄＢ以下である。従って、給電アンテナ１０５は、２．５ＧＨｚ～５ＧＨｚで十分に機能するアンテナと言える。

【0036】

＜動作＞
図３Ａは、実施の形態１に係る給電アンテナに高周波電流を印加した時の、給電アンテナと導体層、及び無給電素子に流れる高周波電流を例示する模式図である。
図３Ｂは、実施の形態１に係る給電アンテナに高周波電流を印加した時の、給電アンテナと導体層、及び無給電素子に流れる高周波電流を例示する模式図である。

【0037】

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、給電アンテナ１０５に高周波電流を印加すると、給電アンテナ１０５とその周辺の導体層１０２に高周波電流が流れて（実線の矢印で示す）、給電アンテナ１０５の近傍に配置された無給電素子１１２にも高周波電流が誘起される。

【0038】

無給電素子１１２に誘起された高周波電流は、スロット長が２分の１波長（半波長）となる周波数で共振し、スロット部分に集中して流れる（点線の矢印で示す）。第１スロット１１３の長さは４０ｍｍ（＝ｃ＋ｄ）であり、第２スロット１１４の長さは２４ｍｍ（＝ｅ＋ｆ）である。このため、本来のスロットの共振周波数は３．８ＧＨｚと６ＧＨｚ程度となる。しかしながら、無給電素子１１２が誘電体１１１と接していることで波長短縮の影響を受け、誘電体１１１の比誘電率が３の場合、第１スロット１１３は２．８ＧＨｚ、第２スロット１１４は４．２ＧＨｚ程度で共振する。

【0039】

図３Ａは、２．８ＧＨｚにおける高周波電流を例示する模式図（簡易イメージ図）である。２．８ＧＨｚでは、第１スロット１１３に高周波電流が集中する。この時、第１スロット１１３の先端部分の電流が大となる２分の１波長の電流分布が２つ生じる。そして、高周波電流の強い先端部分を無給電素子１１２の縁に配置することで、無給電素子１１２の縁に第１スロット１１３の先端の電流と同じ向きの高周波電流が誘引される。その結果、Ｚ方向の逆方向の位置から見て、無給電素子１１２の上辺と左辺、及び、右辺と下辺に、第１スロット１１３の先端部分に近い箇所の電流が大となる実線で示す２分の１波長の高周波電流が発生する。この高周波電流はＹ方向の電流を含むので、ＸＺ平面の垂直偏波に寄与する。

【0040】

図３Ｂは、４．２ＧＨｚにおける高周波電流を例示する模式図（簡易イメージ図）である。４．２ＧＨｚでは、第２スロット１１４に高周波電流が集中する。この時、２．８ＧＨｚと同様に、第２スロット１１４の先端部分の電流が大となる２分の１波長の電流分布が２つ生じる。そして、第２スロット１１４の先端部分の高周波電流により、Ｚ方向の逆方向の位置から見て、無給電素子１１２の左辺、及び、下辺に実線で示す２分の１波長の電流分布が生じる。ただし、４．２ＧＨｚの場合は２．８ＧＨｚとは異なり、無給電素子１１２の上辺と右辺にも一点鎖線で示す２分の１波長の高周波電流が生じる。実線と一点鎖線で示す高周波電流は逆相であるが、第２スロット１１４の先端に近い実線で示す電流の方が、電流が強くなるため相殺されず、実線の高周波電流が放射に寄与し、ＸＺ平面の垂直偏波を得ることができる。

【0041】

＜効果＞
図４は、プリント基板の放射パターンを例示するグラフである。
図４は、図１に示すアンテナ装置１０において、無線装置１００ｔ（プリント基板１００）のみの構成とした場合、すなわち、無給電素子部１１０が存在しない場合の、給電アンテナ１０５の２．８ＧＨｚにおける３面（ＸＺ平面／ＹＺ平面／ＸＹ平面）の放射パターンを示す。

【0042】

図４に示すように、水平偏波（Horizontal）はＸＺ平面、ＹＺ平面、及びＸＹ平面の各面でも得られているが、垂直偏波（Vertical）はＸＺ平面では得られていない。

【0043】

図５は、プリント基板の平均利得を例示するグラフである。
図５は、図４に示すＸＺ平面での垂直偏波の平均利得を例示するグラフである。
図５の横軸は周波数を示し、縦軸は平均利得を示す。平均利得は、アンテナの絶対利得を示すために、単位をｄＢｉ（デービーアイ）とした。

【0044】

図５に示すように、プリント基板の平均利得は、２．５ＧＨｚ～５ＧＨｚの周波数で、－４０ｄＢｉ程度であり、非常に低い。

【0045】

図６は、実施の形態１に係るアンテナ装置の放射パターンを例示するグラフである。
図６は、図１に示すアンテナ装置１０において、２．８ＧＨｚにおける３面（ＸＺ平面／ＹＺ平面／ＸＹ平面）の放射パターンを示す。

【0046】

図６に示すように、アンテナ装置１０の放射パターンは、図４に示すプリント基板の放射パターンの場合とは異なり、ＸＺ平面に垂直偏波が発生している。

【0047】

図７は、実施の形態１に係るアンテナ装置の平均利得を例示するグラフである。
図７は、図１に示すアンテナ装置１０において、２．５ＧＨｚ～５ＧＨｚでＸＺ平面の垂直偏波の平均利得を示す。
図７の横軸は周波数を示し、縦軸は平均利得を示す。

【0048】

図７に示すように、アンテナ装置１０の平均利得は、図５に示すプリント基板１００のみの場合の平均利得と比べて、全ての周波数でＸＺ平面の垂直偏波の平均利得の値が増加している。

【0049】

図８は、無給電素子がスロットを有さない場合のアンテナ装置の平均利得を例示するグラフである。
図８は、図１に示すアンテナ装置１０において、無給電素子１１２が第１スロット１１３と第２スロット１１４を有さない場合の、２．５ＧＨｚ～５ＧＨｚでＸＺ平面の垂直偏波の平均利得を示す。

【0050】

図８に示すように、無給電素子がスロットを有さない場合のアンテナ装置の平均利得は、図５に示すプリント基板１００のみの場合の平均利得と比べて、全ての周波数で、ＸＺ平面の垂直偏波の平均利得は増加する。しかしながら、図７に示すアンテナ装置１０の場合の平均利得と比べて、２．８ＧＨｚ付近では６ｄＢ以上の差がある。この差は、距離に換算すると２倍に相当する。

【0051】

単純に、無給電素子１１２を給電アンテナ１０５の近傍に配置しただけでは、必要とされる特性（無指向性の放射パターンと所定の利得以上の平均利得）を得ることができなかった。しかしながら、図６及び図７に示すように、実施の形態１に係るアンテナ装置１０の構成とすることによって、全ての面（ＸＺ平面／ＹＺ平面／ＸＹ平面）で水平偏波及び垂直偏波で必要とされる放射パターンと平均利得を広帯域性で得ることができるようになった。

【0052】

その結果、実施の形態１によれば、広帯域性と無指向性という両方の特性を兼ね備えることが可能なアンテナを有するアンテナ装置を提供することができる。これにより、実施の形態１のアンテナ装置１０を、３Ｇ／４Ｇ／５Ｇ／Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信機器のアンテナとして使用することができる。

【0053】

なお、無給電素子１１２の周囲の長さを、使用する周波数帯域の下限周波数の１波長よりも長くしてもよい。

【0054】

また、第１スロット１１３または第２スロット１１４の長さを、使用する周波数帯域のうちから選択した所定の周波数の２分の１波長の長さにしてもよい。

【0055】

また、給電アンテナ１０５の先端部分１０５ｂと無給電素子１１２の１辺が並行となるように配置してもよい。

【0056】

ここで、実施の形態１に係るアンテナ装置１０の特徴を以下に記載する。
アンテナ装置１０は、給電アンテナ１０５を実装する薄型の無線装置１００ｔと、給電アンテナ１０５の近傍、且つ垂直となる位置に配置した第１スロット１１３と第２スロット１１４を有する無給電素子１１２により構成される。そして、給電アンテナ１０５と無給電素子１１２が空間結合することにより、給電アンテナ１０５のみでは微弱なＹ方向（無線装置１００ｔの厚み方向）に流れる高周波電流によって生じる電波を、複数の周波数帯域で強くすることで広帯域化することを特徴とする。

【0057】

また、実施の形態１に係るアンテナ装置１０の別の観点からみた特徴を以下に記載する。
・アンテナ装置１０は、使用する周波数がＦ０［ＧＨｚ］～Ｆ１［ＧＨｚ］である無指向性の給電アンテナ１０５の近傍に、周囲の長さを周波数Ｆ０の１波長以上に合わせた無給電素子１１２を、給電アンテナ１０５と異なる面を有するように配置する。
・無給電素子１１２には屈曲した単一、または、複数のスロットを設ける。
・スロットの長さ（スロット長）は、Ｆ０～Ｆ１の範囲内の周波数の２分の１波長とする。
これにより、給電アンテナ１０５に高周波電流を印加すると、無給電素子１１２のスロットに高周波電流が流れ、当該高周波電流により無給電素子１１２の縁に高周波電流が誘引され、電波が空間に放射される。そして、給電アンテナ１０５と無給電素子１１２からの放射により、水平偏波と垂直偏波を多面的、且つ広帯域にわたり得ることができる。
なお、無給電素子１１２の周囲の長さを抑えるため、および、スロットで電流が強い先端部分を無給電素子１１２の縁に近づけて、無給電素子１１２の縁に電流を誘引するために、スロットを屈曲させる。
［実施の形態２］
＜構成＞
図９は、実施の形態２に係るアンテナ装置の無給電素子部を例示する模式図である。

【0058】

図９に示すように、実施の形態２に係る無給電素子部２１０は、実施の形態１に係る無給電素子部１１０と比べて、スロットの向きが異なる。

【0059】

無給電素子部２１０は、誘電体２１１と導体の無給電素子２１２とを有する。無給電素子２１２は、４隅のうちの１つを切り欠いた形状をしている。無給電素子２１２は、第１スロット２１３と第２スロット２１４とを有する。第１スロット２１３と第２スロット２１４のそれぞれは、先端が無給電素子２１２の異なる辺の縁に近づくように屈曲した形状をしている。すなわち、無給電素子２１２は、Ｚ方向から見てＸ方向の逆方向で且つＹ方向の逆方向の部分に切り欠きが有る。第１スロット２１３は、Ｚ方向と垂直なＸ方向に延び、延びた先でＸ方向及びＺ方向に垂直なＹ方向とは逆方向に延びる。第２スロット２１４は、Ｘ方向に延び、延びた先でＹ方向とは逆方向に延びる。第１スロット２１３の長さは、第２スロット２１４の長さよりも長い。図９に示す無給電素子２１２の各寸法は、ａ＝ｂ＝２９ｍｍ、ｃ＝ｄ＝２３ｍｍ、ｅ＝ｆ＝１７ｍｍ、ｇ＝ｈ＝１４ｍｍである。また、給電アンテナ２０５と、無給電素子２１２との間の距離は、Ｚ方向に６ｍｍである。

【0060】

図１０Ａは、実施の形態２に係る給電アンテナに高周波電流を印加した時の、給電アンテナと導体層、及び無給電素子に流れる高周波電流を例示する模式図である。
図１０Ａは、２．８ＧＨｚの場合である。
図１０Ｂは、実施の形態２に係る給電アンテナに高周波電流を印加した時の、給電アンテナと導体層、及び無給電素子に流れる高周波電流を例示する模式図である。
図１０Ｂは、３．８ＧＨｚの場合である。

【0061】

図１０Ａに示すように、無給電素子２１２の動作は、図３Ａに示した無給電素子１１２の動作と同様である。図１０Ｂに示すように、無給電素子２１２の動作は、図３Ｂに示した無給電素子１１２の動作と同様である。第１スロット２１３の長さによって共振周波数が決まり、その共振周波数では第１スロット２１３に高周波電流が集中する。第２スロット２１４の長さによって共振周波数が決まり、その共振周波数では第２スロット２１４に高周波電流が集中する。第１スロット２１３及び第２スロット２１４のそれぞれの先端部分の強い電流の流れにより、無給電素子２１２の縁に２分の１波長（半波長）の高周波電流が誘引される。

【0062】

図１１は、実施の形態２に係るアンテナ装置の平均利得を例示するグラフである。
図１１は、図９に示す無給電素子２１２において、２．５ＧＨｚ～５ＧＨｚでＸＺ平面の垂直偏波の平均利得を示す。

【0063】

図１１に示すように、広帯域でＸＺ平面の垂直偏波が得られている。このように、実施の形態２に係るアンテナ装置２０では、無給電素子２１２の各寸法や切り欠きによって、効果の生じる周波数帯域を調整することができる。

【0064】

以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

【0065】

尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0066】

１０、２０：アンテナ装置
１００ｔ：無線装置
１００：プリント基板
１０１：誘電体層
１０２、２０２：導体層
１０３：給電点
１０４：マッチング回路
１０５、２０５：給電アンテナ
１０５ａ：終端部分
１０５ｂ：先端部分
１１０、２１０：無給電素子部
１１１、２１１：誘電体
１１２、２１２：無給電素子
１１３、２１３：第１スロット
１１４、２１４：第２スロット

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10A】

【図10B】

【図11】