7807432 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】2026-01-19

(45)【発行日】2026-01-27

(54)【発明の名称】アンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 13/08 20060101AFI20260120BHJP

【ＦＩ】

H01Q13/08

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023508721

(86)(22)【出願日】2022-01-28

(86)【国際出願番号】 JP2022003304

(87)【国際公開番号】W WO2022201851

(87)【国際公開日】2022-09-29

【審査請求日】2025-01-14

(31)【優先権主張番号】63/165,795

(32)【優先日】2021-03-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】000006758

【氏名又は名称】株式会社ヨコオ

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】野崎 高志

(72)【発明者】

【氏名】寺下 典孝

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特公昭６２－０５９９２２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】独国特許出願公開第１０１４７９２１（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開平０１－２３１４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】T. Simpson，"The theory of top-loaded antennas: Integral equations for the currents"，IEEE Transactions on Antennas and Propagation，1971年，Vol. 19, No. 2，pp. 186 - 190，DOI: 10.1109/TAP.1971.1139900

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｑ １３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

グランド部と、
前記グランド部に対向するとともに開放された開放端部を有する本体部と、前記本体部から前記グランド部の方向に延在し、給電点を有する給電部と、を有するアンテナと、
前記開放端部に対して間隔を空けて位置する第１端部を有する、前記アンテナのインピーダンス調整用の無給電素子と、
を備え、
前記本体部は、平面視において、前記給電部から延伸する第１延伸部と、前記第１延伸部の前記給電部とは異なる部分から屈曲する第２延伸部と、を有する、アンテナ装置。

【請求項2】

前記給電点から前記アンテナを通じて前記開放端部に至るまでの長さは、第１周波数帯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3】

前記長さは、
前記第１周波数帯の波長の略４分の１である、
請求項２に記載のアンテナ装置。

【請求項4】

前記本体部と、前記グランド部との距離は、前記第１周波数帯の波長より短い、請求項２または３に記載のアンテナ装置。

【請求項5】

前記無給電素子は、
前記アンテナの前記第１周波数帯におけるインピーダンスのインダクタンス成分を増加させるように配置される、
請求項２から４の何れか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項6】

前記アンテナに接続され、前記アンテナの前記第１周波数帯におけるインピーダンスのキャパシタンス成分を増加させるコンデンサをさらに備える、
請求項２から５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項7】

前記給電部は、
前記第１周波数帯より高い第２周波数帯に対応するよう、前記本体部との接続部分において、前記給電点の部分より大きな幅を持つ、
請求項２から６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。

【請求項8】

前記アンテナは、
前記第１周波数帯及び前記第２周波数帯のいずれとも異なる第３周波数帯に対応するよう、前記本体部と前記グランド部とを接続する接続部を備える、
請求項７項に記載のアンテナ装置。

【請求項9】

前記グランド部の垂直方向において、前記第１端部の前記グランド部からの第１距離は、前記開放端部の前記グランド部からの第２距離と同じである、
請求項１から８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】

本発明は、アンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、統合アンテナが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１０－８１５００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されている統合アンテナにおける第１電話用アンテナと第２電話用アンテナは、各々の対応する周波数帯域が限られており、広帯域の電波に対応可能になっていない。

【0005】

上記課題に鑑み、本発明の目的の一例は、広い周波数帯域の電波に対応可能なアンテナ装置を実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様は、グランド部と、前記グランド部に対向するとともに開放された開放端部を有する本体部と、前記本体部から前記グランド部の方向に延在し、給電点を有する給電部と、を有するアンテナと、前記開放端部に対して間隔を空けて位置する第１端部を有する、前記アンテナのインピーダンス調整用の無給電素子とを備えるアンテナ装置である。

【0007】

本発明の一態様によれば、広い周波数帯域の電波に対応可能なアンテナ装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態のアンテナ装置１を（ａ）左後方、（ｂ）右前方、（ｃ）右後方から視た斜視図である。

【図2】アンテナ２の概要図であり（ａ）アンテナ２０の長さを対応周波数帯の電波長の２分の１の長さとした場合と（ｂ）アンテナ２０の長さを対応周波数帯の電波長の４分の１の長さとした場合を示す。

【図3】（ａ）無給電素子３０が無い場合と、（ｂ）無給電素子３０がある場合における、アンテナ１０のインピーダンス特性を表すスミスチャートである。

【図4】無給電素子３０が無い場合における、アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図5】無給電素子３０が有る場合における、アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図6】無給電素子３０が有り、コンデンサがアンテナ１０に直列に接続された場合における、アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図7】アンテナ装置１における、周波数に対するＶＳＷＲの関係を示すグラフである。

【図8】（ａ）アンテナ装置１の一例を示す図と、（ｂ）無給電素子３０とアンテナ１０との間隔を変化させた場合における、アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図9】（ａ）アンテナ装置１の一例を示す図と、（ｂ）無給電素子３０の前後長を変化させた場合における、アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図10】（ａ）アンテナ装置１の一例を示す図と、（ｂ）無給電素子３０の前後長を変化させた場合における、アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図11】（ａ）アンテナ装置１の一例を示す図と、（ｂ）無給電素子３０の幅を変化させた場合における、アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図12】（ａ）アンテナ装置１の一例を示す図と、（ｂ）無給電素子３０の幅を変化させた場合における、アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図13】（ａ）アンテナ装置１の一例を示す図と、（ｂ）アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図14】（ａ）アンテナ装置１の一例を示す図と、（ｂ）アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図15】（ａ）アンテナ装置１の一例を示す図と、（ｂ）アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。

【図16】第２実施形態におけるアンテナ装置１００の分解斜視図である。

【図17】第２実施形態におけるアンテナ装置１００の斜視図であり、（ａ）左前方から視た場合と、（ｂ）右前方から視た場合を示す。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

【0010】

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。各図面に示される同一又は同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。
＝＝第１実施形態＝＝
＜＜アンテナ装置１の概要＞＞
図１及び図２を参照しつつ、本実施形態におけるアンテナ装置１の概要を説明する。

【0011】

アンテナ装置１は、不図示の車両（車輪の付いた乗物）で使用される車両用アンテナ装置である。本実施形態では、アンテナ装置１は、例えば、車両の上面（ルーフ、バックドア含む）や、上面の下方、または、インストルメントパネル内部に装着される。但し、アンテナ装置１は、車両のスポイラーや、オーバーヘッドコンソール等、ルーフやインストルメントパネル内部以外の車両の部位に位置しても良い。また、アンテナ装置１は、車両用以外のアンテナ装置であっても良い。

【0012】

アンテナ装置１は、アンテナ２と、グランド部３と、無給電素子３０と、回路基板５０と、保持部材６０とを有する。アンテナ２は、各々が異なる周波数帯域に対応可能な２つのアンテナとして機能する。これらの２つのアンテナを、以下ではアンテナ１０及びアンテナ２０とする。加えて、アンテナ２は、第３のアンテナとして機能する給電部１２（後述）を備える。

【0013】

以下の説明では、図１に示すようにグランド部３からアンテナ２に向かう方向を上方向とし、その逆の方向を下方向とする。無給電素子３０の上部（後述する第１延伸部３１）が後述するエレメント１１の第２延伸部１１Ｂに向けて延びる方向を前方向とし、その逆の方向を後方向とする。また、上下方向及び前後方向に直交する方向を左右方向とする。

【0014】

なお、図１に示されるように、前後方向を「Ｘ方向」と、左右方向を「Ｙ方向」と、上下方向を「Ｚ方向」と呼ぶことがある。後方向を＋Ｘ方向、左方向を＋Ｙ方向、上方向を＋Ｚ方向と呼ぶことがある。また、左右方向を「横方向」又は「幅方向」と、上下方向を「縦方向」又は「高さ方向」と呼ぶことがある。

【0015】

なお、上述した方向等の定義については、特記した場合を除き、本明細書の他の実施形態においても共通である。
＜グランド部３＞
グランド部３は、アンテナ装置１が有するアンテナ２及び無給電素子３０のグランドとして機能する。但し、グランド部３は、アンテナ２のうち、一部のアンテナのグランドとして機能しても良い。例えば、グランド部３は、アンテナ１０のグランドとして機能し、別のグランド部が、アンテナ２０のグランドとして機能しても良い。

【0016】

また、本実施形態では、グランド部３は、図１に示されるように、一体の金属板（板金）として形成されている。但し、グランド部３は、複数の別体の金属板で構成されても良い。例えば、グランド部３は、アンテナ１０が設けられる金属板と、アンテナ２０が設けられる別の金属板とが、電気的に接続される構成であっても良い。

【0017】

なお、グランド部３は、アンテナ装置１が有するアンテナのグランドとして機能する部材であれば、板状以外で形成されても良い。また、グランド部３は、アンテナ装置１が有するアンテナのグランドとして機能すれば、金属製の部材と、金属製以外の部材とを自由に組み合わせて構成しても良い。例えば、グランド部３は、金属板と、樹脂製の絶縁体とを含む構成であっても良い。また、グランド部３は、プリント基板（ＰＣＢ：Printed-Circuit Board）に導体パターンが形成された一枚の基板で構成されても良い。

【0018】

また、グランド部３は、図１に示すように、上下方向視において、略四辺形の部材で形成されている。以下の説明において、「略四辺形」または「矩形」とは、例えば、正方形や長方形を含む、４つの辺からなる形状をいい、例えば、少なくとも一部の角が辺に対して斜めに切り欠かれていても良いし、少なくとも一部の角に曲線を含んでいても良い。さらに、「略四辺形」「矩形」の形状では、辺の一部に切り欠き（凹部）や出っ張り（凸部）が設けられていても良い。
＜アンテナ１０＞
アンテナ１０は、逆Ｌアンテナを基とした移動通信用の広帯域アンテナである（図１、図２参照）。本実施形態では、アンテナ１０は、例えば、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ用の６９９ＭＨｚ～８９４ＭＨｚ帯（「第１周波数帯」に相当）の電波に対応している。但し、アンテナ１０は、これに限られず、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、５Ｇ用のうち、一部の（例えば、５Ｇ用のみ）周波数帯の電波に対応しても良い。

【0019】

また、アンテナ１０は、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ用以外の周波数帯の電波に対応しても良い。アンテナ１０は、例えば、テレマティクス、Ｖ２Ｘ（Vehicle to Everything：車車間通信、路車間通信）、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等に使用される周波数帯の電波に対応するアンテナであっても良い。なお、Ｗｉ－Ｆｉ及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈは登録商標である。

【0020】

アンテナ１０は、エレメント１１と、給電部１２とを有する。エレメント１１は、給電部１２とともにアンテナ１０の対応する電波の周波数帯で共振するエレメントである。エレメント１１は、図１に示されるように、給電部１２の上端部に接続されている。

【0021】

なお、「接続される」とは、物理的に接続されることに限定されず、「電気的に接続される」ことを含む。また、電気的接続とは、導体でつなぐことに限定されず、電子回路、電子部品等でつなぐことを含む。

【0022】

エレメント１１は、水平に延びる板状の部材であり、保持部材６０を介してグランド部３と対向し、上面視で前部においてＬ字型に屈曲した形状を備える。エレメント１１は、第１延伸部１１Ａと、第２延伸部１１Ｂとを有する。

【0023】

第１延伸部１１Ａは、給電部１２から前方に延びるように形成される部位である。また、第１延伸部１１Ａは、グランド部３と上下方向に対向するように形成される。

【0024】

第２延伸部１１Ｂは、第１延伸部１１Ａの前部から右方向に延びる部位である。本実施形態において、第１延伸部１１Ａと第２延伸部１１Ｂとによって、エレメント１１は上面視で右方向に屈曲した形状を形成する。第２延伸部１１Ｂの端部１１Ｃは開放端部を形成し、図１に示すように、無給電素子３０の前方向の端部と間隔を空けて、前後方向に対向する。なお、「端部」とは、図１（ａ）に点線で示すように厳密な端を意味するものではなく、端を含む一定の領域を意味する。

【0025】

給電部１２は、回路基板５０から上方向に延びるように形成された平板上の部材である。給電部１２の下端部には、回路基板５０と電気的に接続された給電点１２Ａが設けられている。

【0026】

給電部１２は、左右方向に視て下方向に円弧を形成した略半円形状を形成する。そのため、給電部１２の上端部は、下端部よりも前後方向の長さ（以下、幅と呼ぶ場合がある）が長い。なお、給電部１２の形状は半円形状に限らず、多角形状など別の形状として、給電部１２の上端部の前後方向の長さを下端部よりも長くしてもよい。

【0027】

給電部１２上端部の前後方向の長さ（左右方向に視た場合の給電部１２の幅）を大きくとることにより、給電部１２は、３．３～５ＧＨｚ周波数帯（「第２周波数帯」に相当）に対応するアンテナとして機能する。

【0028】

給電点１２Ａから端部１１Ｃに至るまでの、アンテナ１０の形状に沿った長さは、６９９ＭＨｚ～８９４ＭＨｚ帯の電波（一例として、中心周波数、図３の例では６９９ＭＨｚ ）の波長の略４分の１に等しい（図２にて番号丸数字１の矢印で示す）。アンテナ１０の長さを対応周波数帯の電波長の略４分の１とすることで、対応周波数帯におけるアンテナ１０の感度を良好することができる。

【0029】

＜アンテナ２０＞
アンテナ２０は、折り曲げモノポールアンテナを基とした移動通信用の広帯域アンテナである（図１、図２参照）。本実施形態では、アンテナ２０は、給電部１２とともに２ＧＨｚ帯（例えば、１７１０～２１７０ＭＨｚ、「第３周波数帯」に相当）の電波に対応している。但し、アンテナ２０は、これに限られず、２ＧＨｚ帯のうち、一部の周波数帯の電波に対応しても良い。

【0030】

また、アンテナ２０は、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、５Ｇ用の周波数帯の電波に対応しても良い。アンテナ２０は、例えば、テレマティクス、Ｖ２Ｘ（Vehicle to Everything：車車間通信、路車間通信）、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等に使用される周波数帯の電波に対応するアンテナであっても良い。さらに、アンテナ２０は、後述するように、ＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）による通信に対応しても良い。

【0031】

アンテナ２０は、エレメント２１を有し、給電部１２をアンテナ１０と共有する。

【0032】

エレメント２１は、平板状の導電性部材であり、給電部１２の上端部から後方向に延びるように形成される。エレメント２１は、第１延伸部２１Ａと第２延伸部２１Ｂとを有する。

【0033】

第１延伸部２１Ａは、給電部１２の上端部から水平、かつ後方向に延びる部位である。第２延伸部２１Ｂは、第１延伸部２１Ａの後端部から下方向に延びる部位である。第２延伸部２１Ｂの下端部は、グランド部３にネジなどの接続具を用いて接続され、電気的にもグランド部３と接続される。なお、第２延伸部２１Ｂとグランド部３との接続には、半田付けや溶着などの方法が用いられても良い。

【0034】

給電点１２Ａからグランド部３との接続部、すなわち給電点１２Ａから短絡端までのアンテナ２０の形状に沿った長さは、２ＧＨｚ帯の電波（一例として、中心周波数）の波長の略２分の１に等しい（図２（ａ）にて番号丸数字３の矢印で示す）。アンテナ２０の長さを対応周波数帯の電波長の２分の１とすることで、対応周波数帯におけるアンテナ２０の感度を良好にすることができる。

【0035】

なお、図２（ｂ）に示すようにアンテナ２０の端部を開放端とすることも可能である。この場合は、アンテナ２０の長さを対応周波数帯の電波（一例として、中心周波数）の波長の略４分の１（図２（ｂ）にて番号丸数字３の矢印で示す）とすることで、対応周波数帯におけるアンテナ２０の感度を良好にできる。なお、図２（ｂ）にて番号丸数字１の矢印で示す対応周波数帯の波長は図２（ａ）と同様である。

【0036】

＜無給電素子３０＞
無給電素子３０は、グランド部３に機械的及び電気的に接続された平板状の導電性部材であり、アンテナ１０のインピーダンスを調整する機能を有する。無給電素子３０は、前後方向に延びる第１延伸部３１と、第１延伸部３１の後端部から下方向に延びる第２延伸部３２とを備える（図１、図２参照）。

【0037】

第１延伸部３１は、上面視で略矩形に形成された部位である。第１延伸部３１は、前後方向に延び、保持部材６０を介してグランド部３と上下方向に対向する。第１延伸部３１のグランド部３からの距離（上下方向高さ）は、アンテナ１０の対応周波数帯（６９９ＭＨｚ～８９４ＭＨｚ）の波長よりも短く、また、第１延伸部１１Ａ、第２延伸部１１Ｂ及び第１延伸部２１Ａのグランド部３からの距離とほぼ等しい。図１に示すように、第１延伸部３１の前端部は、端部１１Ｃと前後方向において対向する。

【0038】

なお、第１延伸部３１のグランド部３からの距離（図２（ａ）のＤ１）は第１延伸部１１Ａ及び第２延伸部１１Ｂのグランド部３からの距離（図２（ａ）のＤ２）と必ずしも等しくする必要はない。したがって、第１延伸部３１の前端部が、第２延伸部１１Ｂの端部よりも下方向または上方向に位置してもよい。

【0039】

第２延伸部３２は、左右方向視で矩形に形成された部位であり、上下に延びて第１延伸部３１の後端部とグランド部３とを接続する。第２延伸部３２の下端部は、グランド部３にネジなどの接続具を用いて接続されるが、電気的にもグランド部３と接続される。この第１延伸部３１の前端部から短絡端までの第１延伸部３１と第２延伸部３２の形状に沿った長さを図２（ａ）、（ｂ）の矢印丸数字２で示している。なお、第２延伸部３２とグランド部３との接続には、半田付けや溶着などの方法が用いられても良い。

【0040】

なお、第１延伸部１１Ａ、第２延伸部１１Ｂ及び第１延伸部２１Ａの延びる方向、また、第１延伸部３１の延びる方向は、グランド部３の面に対して平行な方向に限られず、グランド部３の面に対して平行な方向から所定の角度で傾斜する方向でも良い。第１延伸部１１Ａ及び第２延伸部１１Ｂ（エレメント１１）並びに第１延伸部２１Ａは、本開示における「本体部」に相当する。

【0041】

＜回路基板５０＞
回路基板５０は、グランド部３の上面に取り付けられた矩形の部材であり、給電点１２Ａと電気的に接続される。回路基板５０には、コンデンサ（不図示）が備えられ、給電点１２Ａを介してアンテナ１０、２０と直列に接続される。コンデンサの容量は、アンテナ１０の特性に応じて適当に設定される。

【0042】

＜保持部材６０＞
保持部材６０は、樹脂等の絶縁体によって形成された部材であり、アンテナ１０、２０及び無給電素子３０を支持する機能を有する。詳細には、保持部材６０は、その上面にアンテナ１０、２０及び無給電素子３０を載置し、アンテナ１０、２０及び無給電素子３０の形状を維持する。また保持部材６０は、第１延伸部１１Ａ、第２延伸部１１Ｂ及び第１延伸部２１Ａを、グランド部３からの距離が一定となるように支持する。

【0043】

また、保持部材６０は、アンテナ１０のエレメント１１の第１延伸部１１Ａと無給電素子３０の第１延伸部３１の各々と対向する平面上に上端がＬ字状の係止部６１を２つずつ設けている。それら係止部６１は、アンテナ１０のエレメント１１の第１延伸部１１Ａの孔部１１Ｄと無給電素子３０の第１延伸部３１に形成された孔部３１Ａに挿入され、前後方向にスライドされることでエレメント１１を保持する。このようにすることで、保持部材６０に対するアンテナ１０のエレメント１１と無給電素子３０との位置決めが容易となり、さらに、アンテナ１０（２０）のエレメント１１（２１）と無給電素子３０との間隔が一定に保たれて安定したアンテナ性能を維持できる。

【0044】

なお、保持部材６０の縁部付近にリブを設けて、当該保持部材６０に対してアンテナ１０（２０）のエレメント１１（２１）や無給電素子３０を位置決めするようにしてもよい。

【0045】

当然、このような係止部６１や孔（切欠き）を設けず、一体成形や溶着・溶接、ネジ留めによりアンテナ１０（２０）のエレメント１１（エレメント２１）を保持部材６０に固定して保持するようにしてもよい。なお、その場合、一体成形や溶着・溶接するための設備やネジ留めするための治具等が必要となる。一方、係止部６１と孔（切欠き）により保持する場合、そのような設備や治具が不要となるため組立が容易に行えるという利点がある。

【0046】

＜無給電素子３０の配置＞
以下に説明するように、アンテナ１０のインピーダンス特性は、無給電素子３０のサイズまたは位置によって調整される。

【0047】

無給電素子３０が無い状態におけるアンテナ１０のインピーダンス特性を図３（ａ）及び図４に示す。図３（ａ）は、アンテナ１０のインピーダンスを５０Ω（オーム）で正規化したスミスチャート上に点線のグラフで示したものであり、グラフの始点と終点は、６００ＭＨｚと１０００ＭＨｚである。また、グラフ上の番号１、２のマーカは、アンテナ１０の対応周波数帯の最小値（６９９ＭＨｚ）と最大値（８９４ＭＨｚ）に対応する。図４は、図３（ａ）のうち、アンテナ１０の対応周波数帯における分布だけを実線として表示したものである。

【0048】

図示の様に、アンテナ１０のインピーダンスは、スミスチャート上で等抵抗円（実線で図示）に沿うように分布している。本実施形態では無給電素子３０を設置することにより、アンテナ１０のインピーダンスを、スミスチャートの実数軸上方に分布するよう調整する。詳細は後述するが、インピーダンスマッチングを実施して、６９９ＭＨｚから８９４ＭＨｚにおいて一定のインピーダンス（例えば５０オーム）に調整するには、インピーダンスがスミスチャート上で上半面に入っていることが好ましいためである。

【0049】

無給電素子３０を設置した場合における、アンテナ１０のインピーダンス特性を図３（ｂ）及び図５に示す。図３（ｂ）には、インピーダンス特性（点線）と、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）３．５の分布（実線）が示される。インピーダンス特性の範囲、正規化の方法は図３（ａ）と同じである。図５は、図３（ｂ）のうち、アンテナ１０の対応周波数帯における分布だけを表示したものである。図示の通り、アンテナ１０のインピーダンスは、スミスチャートの実数軸の上方に大部分が分布する。図４と図５を比較すると、インピーダンスの分布形状が変化するとともに、図４の点線矢印で示すように網掛範囲内またはその近傍に移動している。また、図３（ｂ）におけるインピーダンスの分布形状は図３（ａ）と異なり、曲率の大きな円弧を形成し、スミスチャート上で一定の範囲内に収まっている。

【0050】

図６は、無給電素子３０がある状態で、さらに３．５ｐＦのコンデンサをアンテナ１０に直列付加した場合の、アンテナ１０のインピーダンス特性を示すスミスチャートである。コンデンサによってインピーダンスのキャパシタンス成分が増加し、図３（ｂ）に「直列Ｃ」の矢印で示す様に、インピーダンスのグラフは、下方にスライドする。この結果、図３（ｂ）及び図６に示すように、インピーダンスは実数軸上の１．０値（５０Ω）を中心にして、ＶＳＷＲ３．５付近で円弧状に分布し、一定の範囲内に収まっている。

【0051】

また、図７で示すように、３．５ｐＦのコンデンサを付加したアンテナ１０のＶＳＷＲは、６９９ＭＨｚ～８９４ＭＨｚの周波数帯において３．５以下に収まる。このように無給電素子３０は、アンテナ１０のインピーダンス特性の調整に寄与し、広帯域に亘って良好なＶＳＷＲ特性を発揮する。なお、３．５
ｐＦのコンデンサは、図１（ａ）に示す回路基板５０に設けられ、図２における給電点１２Ａを介して、アンテナ１０のインピーダンス特性の調整に寄与する電流が供給される。

【0052】

上述の様に無給電素子３０は、その位置や形状によって、アンテナ１０のインピーダンス特性を調整することが可能である。したがって、アンテナ１０のインピーダンス特性を設計条件等に合ったものとするために、無給電素子３０は、図１などで示す位置及び形状以外にも様々な形状または位置を採ることが可能である。以下では、無給電素子３０の位置及び形状とアンテナ１０のインピーダンス特性との関係について説明する。

【0053】

（無給電素子３０とアンテナ１０との間隔）
一例として、無給電素子３０とアンテナ１０との間隔を変更することによって、アンテナ１０のインピーダンス特性を調整することが可能である。第１延伸部３１の前端部と第２延伸部１１Ｂの端部との間隔に対するアンテナ１０の構成と、そのアンテナ１０（コンデンサ接続無し）のインピーダンスの関係を図８に示す。

【0054】

図８（ａ）に示すアンテナ装置１のアンテナ１０の構成では、第１延伸部３１の前端部と第２延伸部１１Ｂの端部との間隔（間隔ｄ）は、１ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲で１ｍｍずつ変更されている。無給電素子３０の形状は維持したまま、前後にずらすことによって間隔ｄは変更されている。

【0055】

図８（ｂ）のスミスチャートに示すように、間隔ｄを調整することによってアンテナ１０のインピーダンスの分布が変化することが分かる。間隔ｄを拡げると、アンテナ１０の無給電素子３０との間の寄生容量が小さくなってインダクタ成分が大きくなり、広帯域にわたり、スミスチャートの上に移動する。このようにインピーダンスの分布を変化させることにより、インピーダンスをスミスチャート上で実数軸の上方、好ましくは、図４の網掛部のような一定の範囲内に収まるように分布させることが可能となる。

【0056】

（無給電素子３０の長さ）
また、一例として、無給電素子３０の長さを変更することによって、アンテナ１０のインピーダンス特性を調整することが可能である。図９（ａ）及び図１０（ａ）では、第１延伸部３１の前後方向の長さを示す構成、及びその第１延伸部３１の長さに対するアンテナ１０（コンデンサ接続無し）のインピーダンスの関係を示している。図９（ ａ） 及び図１０（ａ）において、第１延伸部３１の長さＬは、４７ｍｍ以上８２ｍｍ以下の範囲で、５ｍｍずつ変更している。第１延伸部３１の前端部と、端部１１Ｃとの間隔は１ｍｍとして維持した。なお、図９（ａ） では、無給電素子３０の第１延伸部３１の前後方向の長さＬは、それと対向するように配置されたアンテナ１０の第１延伸部１１Ａの前後方向の長さより長くし、図１０（ａ ）では、それと対向するように配置されたアンテナ１０の第１延伸部１１Ａの前後方向の長さより短くしている。

【0057】

図９（ｂ）及び図１０（ｂ）のスミスチャートに示すように、第１延伸部３１の前後方向の長さを調整することによってアンテナ１０のインピーダンスの分布が変化することが分かる。このように、インピーダンスをスミスチャート上で実数軸の上方、好ましくは、図４の網掛部のように一定の範囲近傍、または範囲内に収まるように分布させることが可能となる。

【0058】

（無給電素子３０の幅）
無給電素子３０の幅を変更することによっても、アンテナ１０のインピーダンス特性を調整することが可能である。図１１（ａ）及び図１２（ａ）では、第１延伸部３１の幅を示す構成、及びその幅、すなわち左右方向の長さに対するアンテナ１０（コンデンサ接続無し）のインピーダンスの関係を示している。図１１（ａ）及び図１２（ａ）において、第１延伸部３１の幅Ｗは、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲で、５ｍｍずつ変更されている。第１延伸部３１の前端部と、端部１１Ｃとの間隔は１ｍｍとし、前後方向の長さは６７ｍｍとした。図１１（ａ）では、無給電素子３０の第１延伸部３１の幅Ｗは、図１で示す第１延伸部３１の幅より狭くし、図１２（ａ）では、図１で示す第１延伸部３１の幅より広くしている。

【0059】

図１１（ｂ）及び図１２（ｂ）のスミスチャートに示すように、第１延伸部３１の幅を変えることによってアンテナ１０のインピーダンスの分布が変化することが分かる。このように、インピーダンスをスミスチャート上で実数軸の上方、好ましくは、図４の網掛部のように一定の範囲近傍、または範囲内に分布させることが可能となる。

【0060】

（無給電素子３０のバリエーション）
上記考慮のもとで設計された無給電素子３０の例を、第１延伸部３１の幅、長さ、及び第２延伸部１１Ｂの端部との間隔を示して、図１３～図１５に表す。各図に示す例のいずれにおいても、アンテナ１０のインピーダンスは、概ねスミスチャートの実数軸上方に分布している。このように第１延伸部３１の幅、長さ、及び端部１１Ｃとの間隔には様々なバリエーションが存在し、インピーダンスの調整に寄与することが分かる。

【0061】

＝＝第２実施形態＝＝
第２実施形態によるアンテナ装置１００を図１６及び図１７に示す。

【0062】

アンテナ装置１００は、グランド部１０３と、アンテナ１０２（アンテナ１１０及びアンテナ１２０）と、無給電素子１３０と、回路基板１５０と、アンテナ１０２を保持する保持部材（不図示）と、これらの部材を上から覆う筐体１０１を備える。また、アンテナ装置１００には、回路基板１５０上に載置された平板状のパッチアンテナ１７０（ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）に使用される）、折曲げられた棒状の２つのWi-Fi/Bluetoothアンテナ１４０（２．４／５ＧＨｚ帯に対応）、及び、折り曲げられた板状の２つのＳｕｂ６アンテナ１７５（６ＧＨｚ未満の周波数帯に対応）が備わる。なお、Wi-Fi/Bluetoothアンテナ１４０は、棒状に限ることなく、板状や導体板を打ち抜いて形成する、または、ＰＣＢ に導体パターンを形成するようにしてもよい。加えて、アンテナ装置１００には、回路基板１５０から上方向に延びる棒状のＶ２Ｘモノポールアンテナ１８０、及び、無給電素子１９２と放射素子１９１とを有するＶ２Ｘアンテナ１９０が備わる。

【0063】

回路基板１５０に配置されたパッチアンテナ１７０は、回路基板１５０の略中央に配置されている。また、Ｖ２Ｘモノポールアンテナ１８０とＶ２Ｘアンテナ１９０の放射素子１９１は、パッチアンテナ１７０を挟んで、左右方向に当該パッチアンテナ１７０の略中心を通る線上に配置されている。そして、Ｖ２Ｘアンテナ１９０における放射素子１９１の前後方向の両側には無給電素子１９２が所定の間隔を空けて配置されている。図１６ではパッチアンテナ１７０に対して左方向側のＶ２Ｘアンテナ１９０のみに無給電素子を配置しているが、右方向側のＶ２Ｘモノポールアンテナ１８０に対して無給電素子を配置してもよい。

【0064】

なお、Ｖ２Ｘアンテナ１９０は前方向に指向特性を有し、Ｖ２Ｘモノポールアンテナ１８０は右方向に指向特性を有する。アンテナ装置１００は、特に左方向のＶ２Ｘアンテナ１９０に無給電素子１９２を持たせることで、左方向への指向性の利得を向上させることができる。

【0065】

２つのWi-Fi/Bluetoothアンテナ１４０の各々は、パッチアンテナ１７０を挟んで左右方向に離れた位置において、当該パッチアンテナ１７０の略中心を通る線上に配置されている。さらに、２つのWi-Fi/Bluetoothアンテナ１４０の各々は、前後方向において、アンテナ１２０と無給電素子１３０との間に配置され、干渉を抑えた配置となると共に小型化がなされている。

【0066】

パッチアンテナ１７０は、２点給電方式や４点給電方式など、様々な給電方式による円偏波信号を受信可能とする衛星測位システムのアンテナに適用されるものである。パッチアンテナ構造としても積層型アンテナや多共振アンテナ、さらに無給電素子を付加するなど、衛星波信号に対応したアンテナであれば良い。

【0067】

アンテナ装置１００は、アンテナ１１０と、アンテナ１２０と、無給電素子１３０と、保持部材（不図示）とを、左部と右部において、それぞれ１つずつ備える。これらの部材は、左右で略対称に配置される。以下では、左方向に配置されたアンテナ１１０、アンテナ１２０、及び無給電素子１３０について図１７を用いて主に説明する。右方向に配置されたアンテナ１１０、アンテナ１２０、及び無給電素子１３０は、左方向と同様の構成を持つため、説明を省略する。

【0068】

グランド部１０３は、水平に延びる矩形の部材であり、グランド部３と同様の機能を有する。すなわち、グランド部１０３は、アンテナ装置１００が有するアンテナ１１０及びアンテナ１２０、無給電素子１３０のグランドとして機能する。グランド部１０３は、グランド部３と同様、アンテナ１１０と、アンテナ１２０との共通のグランドとして機能する。グランド部１０３は、図１６に示されるように、一体の金属板（板金）として形成されている。但し、グランド部１０３は、複数の別体の金属板で構成されても良い。

【0069】

アンテナ１１０は、アンテナ１０と同様の機能を備えた、逆Ｌアンテナを基とした移動通信用の広帯域アンテナである。また、アンテナ１１０は、エレメント１１１と、給電部１１２とを有する。

【0070】

エレメント１１１は、水平に延びる板状の部材である。エレメント１１１は、給電部１１２から後方向に延びるように形成され、グランド部１０３と上下に対向する。エレメント１１１の後端部には、開放端である端部１１１Ｃが形成され、無給電素子１３０と前後方向に対向する。

【0071】

給電部１１２は、回路基板１５０上面から上方向に延びるように形成される。給電部１１２は下端部において回路基板１５０と接触し、さらに電気的に接続される給電点１１２Ａを有する。なお、給電部１１２の上端部（エレメント１１１側）は、前後方向の幅が下端部（回路基板１５０側）よりも長い形状になっている。

【0072】

図１７（ｂ）に矢印（丸数字１）で示すように、給電点１１２Ａから端部１１１Ｃまで、アンテナ１１０の形状に沿った長さは、６９９ＭＨｚ～８９４ＭＨｚ帯の電波の４分の１波長に等しい。アンテナ１１０の長さを対応周波数帯の波長の４分の１とすることで、対応周波数帯におけるアンテナ１１０の感度を良好にすることができる。

【0073】

アンテナ１２０は、折り曲げモノポールアンテナを基とした移動通信用の広帯域アンテナである。アンテナ１２０は、アンテナ２０と同様に、２ＧＨｚ帯（例えば、１７１０～２１７０ＭＨｚ）の電波に対応している。また、アンテナ１２０は、ＧＳＭ、ＵＭＴＳ、ＬＴＥ、５Ｇ用の周波数帯の電波に対応しても良い。アンテナ１２０は、例えば、テレマティクス、Ｖ２Ｘ（Vehicle to Everything：車車間通信、路車間通信）、Ｗｉ－Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等に使用される周波数帯の電波に対応するアンテナであっても良い。

【0074】

アンテナ１２０は、エレメント１２１を有し、給電部１１２をアンテナ１１０と共有する。

【0075】

エレメント１２１は、平板状の導電性部材であり、給電部１１２の上端部から右方向に延びるように形成される（図１７（ｂ））。エレメント１２１は、第１延伸部１２１Ａと第２延伸部１２１Ｂとを有する。

【0076】

第１延伸部１２１Ａは、給電部１１２の上端部から右方に延びる部位である。第２延伸部１２１Ｂは、第１延伸部１２１Ａの右端部から下方に延びる部位である。第２延伸部１２１Ｂの下端部は、グランド部１０３に機械的及び電気的に接続される。なお、第２延伸部１２１Ｂとグランド部１０３との接続には、ネジなど接合具を介しての接合方法や、半田付けや溶着などの方法が用いられる。

【0077】

図１７（ｂ）に矢印（丸数字３）で示すように、給電点１１２Ａから第２延伸部１２１Ｂの下端部まで、アンテナ１２０の形状に沿った電気長は、２ＧＨｚ帯の電波（例えば、中心周波数の電波）の略２分の１波長に等しい。アンテナ１２０の電気長を対応周波数帯の電波の２分の１波長とすることで、対応周波数帯におけるアンテナ１２０の感度を良好にすることができる。

【0078】

無給電素子１３０は、グランド部１０３に機械的及び電気的に接続された平板状の導電性部材であり、無給電素子３０と同様、アンテナ１１０のインピーダンスを調整する機能を有する（図１７（ａ））。無給電素子１３０は、左右方向及び前後方向に延びる第１延伸部１３１と、第１延伸部１３１の右端部から下方に延びる第２延伸部１３２とを備える。

【0079】

第１延伸部１３１は、上面視でＬ字に屈曲するように形成された部位である。第１延伸部１３１は、上下方向においてグランド部１０３と対向する。第１延伸部１３１のグランド部１０３からの高さは、エレメント１１１のグランド部１０３からの高さとほぼ等しい。

【0080】

第１延伸部１３１は、第２延伸部１３２の上端部から左方向に延び、左端部において前方に屈曲する。第１延伸部１３１の前端部は開放端を形成し、エレメント１１１の端部１１１Ｃと間隔を空けて対向する。

【0081】

第２延伸部１３２は、前後方向視で矩形に形成された部位であり、上下に延びて第１延伸部１３１の右端部とグランド部１０３とを接続する。第２延伸部１３２の下端部は、ネジなどの接続具を用いて機械的及び電気的にグランド部１０３と接続される。なお、第２延伸部１３２とグランド部１０３との接続には、ネジなど接合具を介しての接合方法や、半田付けや溶着などの方法が用いられる。

【0082】

回路基板１５０は、グランド部１０３の上方に配置された矩形の部材であり、給電点１１２Ａと電気的に接続される。回路基板１５０には、コンデンサ（不図示）が備えられ、給電点１１２Ａを介してアンテナ１１０、１２０と直列に接続される。

【0083】

上記のような構成においても、第１実施形態と同様に、アンテナ１１０のインピーダンス特性は、無給電素子１３０の形状に沿った長さ（図１７（ａ）において矢印丸数字２として示す）、幅またはアンテナ１０との間隔によって調整される。このような調整によって無給電素子１３０が設計された結果、アンテナ１１０は、所望のインピーダンス特性を発揮する。加えて、アンテナ１１０は、回路基板１５０にあるコンデンサとの接続によって、対応周波数帯において良好なＶＳＷＲ特性を発揮できる。

【0084】

＜効果＞
上記の各実施形態において、アンテナ装置１、１００は、グランド部３、１０３と、アンテナ２、１０２と、無給電素子３０、１３０とを有する。アンテナ２、１０２は、グランド部３、１０３に対向するとともに開放された開放端部を有するエレメント１１、１１１（「本体部」に相当）と、エレメント１１、１１１からグランド部３、１０３の方向に延在し、給電点１２Ａ、１１２Ａを有する給電部１２、１１２と、を有する。無給電素子３０、１３０は、エレメント１１、１１１の開放端部に対して間隔を空けて位置する第１端部を有し、アンテナ１０、１１０のインピーダンス調整に用いられる。

【0085】

上記構成によれば、無給電素子３０、１３０を設けることによってアンテナ１０、１１０のインピーダンス特性を調整し、アンテナ１０、１１０の性能を広帯域に亘って良好にできる。

【0086】

上記構成に加えて、給電点１２Ａ、１１２Ａからアンテナ１０、１１０を通じて開放端部に至るまでの長さは、アンテナ１０、１１０の対応周波数帯に対応する長さである。

【0087】

このような構成とすることで、対応周波数帯の電波を良好に送受信できる。

【0088】

上記構成に加えて、エレメント１１、１１１と、グランド部３、１０３との距離は、アンテナ１０、１１０の対応周波数帯の波長より短い。

【0089】

上記のように構成することによって、アンテナ装置１、１００を低背化し、すなわち上下高さを抑えて小型化することができる。小型化の実現には、無給電素子３０、１３０が寄与している。詳細に述べると、図３及び図７に示すように、無給電素子３０、１３０によってアンテナ１０、１１０のインピーダンスが調整され、広帯域に亘ってＶＳＷＲ特性を向上させることができる。そのため、上記実施形態ではエレメント１１、１１１を低い位置に配置し、装置全体の小型化を実現している。小型化の実現により、アンテナ装置１、１００は、狭い空間内に配置することができる。

【0090】

上記構成に加えて、無給電素子３０、１３０は、対応周波数帯のインピーダンスのインダクタンス成分を増加させるように配置される。

【0091】

上記のように構成することにより、図５のように、スミスチャート上の上方へインピーダンスを分布させ、コンデンサなどの素子を用いたインピーダンス調整（図６）を容易にすることができる。対応周波数帯のインピーダンスがスミスチャート上において実数軸の上方に位置すれば、コンデンサを用いてコンダクタンス成分を増加させることによって、インピーダンスの分布をスミスチャート上で下方へスライドさせ、インピーダンス調整を容易にすることができる。

【0092】

上記各実施形態では、対応周波数帯のインピーダンスのキャパシタンス成分を増加させるコンデンサをアンテナ１０、１１０に接続させることにより、インピーダンスがスミスチャート上で５０Ωを中心とした一定の範囲内に収まるように調整される（図６）。これにより、良好なＶＳＷＲ特性を得ることができる。

【0093】

給電部１２は、エレメント１１との接続部分において、給電点１２Ａより大きな幅（前後長）を持つ。そのため、対応周波数帯より高い周波数帯に対応し、広い帯域に亘って高い性能を得られる。

【0094】

アンテナ２、１０２は、第１延伸部２１Ａ、１２１Ａ（「本体部」に相当）とグランド部３、１０３とを接続する第２延伸部２１Ｂ、１２１Ｂ（「接続部」に相当）を備える。

【0095】

この構成によりアンテナ２、１０２は、アンテナ１０、１１０の対応周波数帯及び給電部１２の対応周波数帯のいずれとも異なる周波数帯に対応するアンテナ２０、１２０の機能を有する。

【0096】

第２延伸部１１Ｂの端部のグランド部３からの上下方向における距離Ｄ２（「第１距離」に相当）は、第１延伸部３１の前端部のグランド部３からの上下方向における距離Ｄ１（「第２距離」に相当）と同じである。また、エレメント１１１の前端部のグランド部１０３からの上下方向における距離は、第１延伸部１３１の前端部のグランド部１０３からの上下方向における距離と同じである。

【0097】

このようにエレメント１１、１１１の端部と、これに対向する無給電素子１３０、１３０の端部を同じ高さに揃えて面一とすることにより、アンテナ装置１、１００を低背化、すなわち上下方向高さを抑え、小型化することができる。

【符号の説明】

【0098】

１、１００ アンテナ装置
２、１０２ アンテナ
３、１０３ グランド部
１２、１１２ 給電部
１２Ａ、１１２Ａ 給電点
３０、１３０ 無給電素子
５０ 回路基板
６０ 保持部材

【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】