本発明は、アンテナ装置に関する。

無線通信用デバイスは、例えば、無線通信機能を有する電子機器である。 具体的には、携帯電話, スマートフォン，ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）,ＰＣ（Personal Computer）,ＧＰＳ（Global Positioning System）端末のような無線端末や、無線通信用カード（例えばＰＣＭＣＩＡカード）のような無線通信アプリケーション機器を含むことができる。

近年、無線通信用デバイスの分野では、複数の無線周波数帯を使用するマルチバンド無線通信用デバイスがある。 無線通信用デバイス、特に無線端末の設計は年々複雑さを増し、デバイス内に配置されるアンテナエレメントは可能な限り小さく且つ軽量にすることが望まれている。

本願に関連する先行技術文献として以下の特許文献１から３がある。

無線通信用デバイス内の限られた空間内では、地板に実装された高周波回路（ＲＦ回路）と内部アンテナとが接近した状態で配置される。 このため、ＲＦ回路と内部アンテナとの効率的なインピーダンスマッチングが行われることが望まれる。

本発明の態様の一つの目的は、複数の帯域に対して適正なインピーダンス整合を図ることが可能なアンテナ装置を提供することにある。

本発明の態様の一つは、給電点と接続される主アンテナ素子と、
前記主アンテナ素子と所定の間隔を空けて配置される、前記給電点との接点を有しない少なくとも１つの寄生アンテナ素子とを含み、
前記寄生アンテナ素子は前記主アンテナ素子よりも小さいサイズを有し、
前記主アンテナ素子及び前記寄生アンテナ素子の夫々は、直角に曲がった少なくとも一つのコーナーを有する平板状に形成されている、アンテナ装置である。

本発明の一態様によれば、複数の帯域に対して適正なインピーダンス整合が可能なアンテナ装置を提供することができる。

図１は、実施形態１に係るアンテナ装置の構成例を示す。

図２は、図１に示したアンテナ装置のＳパラメータ（散乱パラメータ）を示すグラフである。

図３は、図１に示したアンテナ装置のインピーダンスチャートである。

図４は、図１に示したアンテナ装置の１．８ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

図５は、図１に示したアンテナ装置の２．４ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

図６は、実施形態２に係るアンテナ装置の構成例を示す。

図７は、図６に示したアンテナ装置のＳパラメータ（散乱パラメータ）を示すグラフである。

図８は、図６に示したアンテナ装置の１．７ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

図９は、図６に示したアンテナ装置の２．０ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

図１０は、図６に示したアンテナ装置の２．４５ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

図１１は、実施形態３に係るアンテナ装置の構成例を示す。

図１２は、図１１に示したアンテナ装置のＳパラメータ（散乱パラメータ）を示すグラフである。

図１３は、図１１に示したアンテナ装置の１．８ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

図１４は、図１１に示したアンテナ装置の２．４５ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

図１５は、実施形態４に係るアンテナ装置の構成例を示す。

図１６は、図１５に示したアンテナ装置のＳパラメータ（散乱パラメータ）を示すグラフである。

図１７は、図１５に示したアンテナ装置の１．８ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

図１８は、図１５に示したアンテナ装置の２．４５ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。 下記の実施形態の構成は例示であり、本発明は、実施形態の構成に限定されない。

〔実施形態１〕
図１は、実施形態１に係るアンテナ装置の構成例を示す図である。 図１において、アンテナ装置１は、１．８ＧＨｚ帯及び２．４５ＧＨｚ帯での使用が想定されたマルチバンドモノポールアンテナ（Multiband Coupled Monopole Antenna）である。

アンテナ装置１は、アンテナ装置１と給電点２を介して接続されるＲＦ回路（図示せず）などが搭載された基板３の端部から基板３の平面方向に延出する状態で設けられている。 アンテナ装置１は、夫々Ｌ字形の平板状に形成された主アンテナ素子４と、主アンテナ素子４と所定の間隔（距離）を空けて配置された寄生アンテナ素子５とを有している。

主アンテナ素子４は、一端が基板３に設けられた給電点２に接続された帯状の第１の部分４ａと、第１の部分４ａの他端から、当該第１の部分の延出方向と直交する方向に延びる第２の部分４ｂとを有し、第１の部分４ａと第２の部分４ｂとが交わる部分が直角に曲がったコーナー４ｃを形成している。

寄生アンテナ素子５は、給電線を有しない（給電点との接点を有しない）無給電アンテナ素子である。 寄生アンテナ素子５は、主アンテナ素子４より小さいサイズを有し、主アンテナ素子４のコーナー４ｃの内側に配置されている。 寄生アンテナ素子５は、主アンテナ素子４の第１の部分４ａと平行に配置された第１の部分５ａと、第２の部分４ｂと平行に配置され、第１の部分５ａと直交する第２の部分５ｂとを有している。 そして、第１の部分５ａと第２の部分５ｂとが交わる部分が直角に曲がったコーナー５ｃを形成している。

寄生アンテナ素子５は、主アンテナ素子４と同一平面上に、所定のギャップ（間隔）Ｄを設けて配置されている。 主アンテナ素子４と寄生アンテナ素子５との間隔Ｄを調整することで、適正なインピーダンス整合を図ることができる。

なお、図示はしないが、１．８ＧＨｚ帯の放射時において、表面電流密度の最も高い領域が主アンテナ素子４のみに生じるようになっている。 一方、２．４５ＧＨｚ帯の放射時には、表面電流密度の最も高い領域が寄生アンテナ素子５のみに表れるようになっており、表面電流密度の最も高い部分は、寄生アンテナ素子５の第２の部分５ｂに表れる。

主アンテナ素子４及び寄生アンテナ素子５の第１の部分４ａ，５ａ並びに第２の部分４ｂ，５ｂの一部は、基板３を両側から挟む基材６ａ，６ｂによって封止されており、第２の部分４ｂ，５ｂの残りの部分も、基材６ａ，６ｂと接合又は一体形成された基材７ａ，７ｂに６ａで封止されている。 基材６ａ，６ｂ及び基材７ａ，７ｂは、同一の誘電体を用いて形成される。

図２は、アンテナ装置１のシミュレーションによるＳパラメータを示すグラフである。 図２のグラフは、縦軸がＳパラメータ（Ｓ１、１：反射ロス）で、横軸が周波数である。 図２に示すグラフＡが、図１に示したアンテナ装置１を用いた場合のＳパラメータを示す。 図２に示すグラフＢは、比較例として、主アンテナ素子４及び寄生アンテナ素子５を直線状に形成した場合のシミュレーションにおけるＳパラメータを示す。 また、図３は、実施形態１及び比較例のインピーダンスを示すインピーダンスチャートである。

シミュレーションの実施にあたり、実施形態１の主アンテナ素子４の延出方向の長さ（第１の部分４ａ及びコーナー４ｃの長さ）Ｌ１は、１６ｍｍに設定し、延出方向と直交する方向の長さ（コーナー４ｃ及び第２の部分４ｂの長さ）は３０ｍｍに設定した。 一方、寄生アンテナ素子のコーナー５ｃ及び第２の部分５ｂの長さは、２４．２５ｍｍに設定した。 主アンテナ素子４と寄生アンテナ素子５とは０．５ｍｍのギャップを設けて配置されている設定とした。 基材６ａ，６ｂ及び７ａ，７ｂは、厚さ２ｍｍ，比誘電率４．２の誘電体を用いる設定とした。 当該設定は例示であり、主アンテナ素子４及び寄生アンテナ素子５の寸法は適宜設定可能である。

図２のグラフＡによれば、実施形態１のアンテナ装置１は、１．８ＧＨｚ帯と、２．４３ＧＨｚにおいて、Ｓパラメータの振幅（反射ロス）が小さくなっており、これらの二つの帯域で、比較例（グラフＢ）よりも適正な効率（感度）が得られることが分かる。 また、図３に示すように、実施形態１に係るインピーダンスＡは、比較例に係るインピーダンスＢよりも正規化インピーダンス１（５０Ω）に近づいており（図３の１、２を参照）、適正なインピーダンス整合が図られていることが分かる。

主アンテナ素子４は１．８ＧＨｚの放射に使用され、寄生アンテナ素子５は２．４５ＧＨｚの放射に使用される。 図４は、実施形態１のアンテナ装置１の１．８ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示し、図５は、実施形態１のアンテナ装置１の２．４５ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

実施形態１によれば、主アンテナ素子４及び寄生アンテナ５がＬ字形に形成されており、且つ寄生アンテナ５が主アンテナ素子４のコーナー４ｃの内側に配置されているので、各アンテナ素子４，５を直線状に形成する場合に比べてアンテナ素子の専有面積を小さくすることができる。 すなわち、アンテナの小型化を図ることができる。 一方で、アンテナ装置１は、１．８ＧＨｚ帯と２．４５ＧＨｚ帯について適正なインピーダンス整合が図られており、これによって複数の帯域について適正な放射効率を有するマルチバンドアンテナとして使用することができる。

なお、図１の例では、寄生アンテナ素子５は主アンテナ素子４のコーナー４ｃの内側に配置されているが、当該コーナー４ｃの外側において、主アンテナ素子４に沿って配置されるようにしても良い（図６の寄生アンテナ８参照）。

〔実施形態２〕
次に、本発明の実施形態２について説明する。 実施形態２は、実施形態１との共通点を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。 実施形態１と共通する構成要素については、同一の符号を付してある。

図６は、実施形態２に係るアンテナ装置の構成例を示す。 図６に示すように、実施形態２のアンテナ装置１Ａは、主アンテナ素子４と、二つの寄生アンテナ素子５及び８とを有している。 主アンテナ素子４と、寄生アンテナ素子５及び寄生アンテナ素子８との夫々はＬ字形に形成されている。 主アンテナ素子４及び寄生アンテナ素子５に係る構成は、実施形態１とほぼ同様である。

寄生アンテナ８は、主アンテナ４の第１の部分４ａに沿って平行に配置された第１の部分８ａと、主アンテナ４の第２の部分４ｂに沿って平行に配置された第２の部分８ｂとを有し、第１の部分８ａと第２の部分８ｂとが交わる部分が直角に曲がったコーナー８ｃを形成している。 寄生アンテナ８は、主アンテナ４と同一平面上に、主アンテナ４のコーナーの外側に、主アンテナ素子４と寄生アンテナ素子５との距離Ｄに相当する所定のギャップ（間隔）を設けて配置されている。

図７は、図６に示したアンテナ装置１ＡのシミュレーションによるＳパラメータ（散乱パラメータ）を示すグラフである。 図７のグラフの縦軸は反射ロスで横軸は周波数である。 シミュレーションの実施にあたり、実施形態２に係る主アンテナ素子４は実施形態１と同一のサイズ（長さＬ１，Ｌ２）を有する設定とした。 寄生アンテナ素子５の長さＬ３は、実施形態１より短い２３．５ｍｍに設定した。 また、寄生アンテナ素子８の第２の部分８ｂ及びコーナー８ｃの長さＬ４は、３０．２５ｍｍに設定した。 他の条件は実施形態１と同様に設定した。 当該設定は例示であり、主アンテナ素子４及び寄生アンテナ素子５の寸法は適宜設定可能である。

図７に示すように、実施形態２に係るアンテナ装置１Ａによると、１．７ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯、及び２．４５ＧＨｚ帯について振幅（反射ロス）が小さいことが分かる。 従って、実施形態２に係るアンテナ装置１Ａは、１．７ＧＨｚ、２ＧＨｚ、及び２．４５ＧＨｚの３つの帯域について適正なインピーダンス整合が図られたマルチバンドアンテナであることが分かる。

主アンテナ素子４は、１．７ＧＨｚの放射に使用され、寄生アンテナ素子５は、２．４５ＧＨｚの放射に使用され、寄生アンテナ素子８は、２．０ＧＨｚの放射に使用される。 図８は、図６に示したアンテナ装置の１．７ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。 図９は、図６に示したアンテナ装置の２．０ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。 図１０は、図６に示したアンテナ装置の２．４５ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

実施形態２によれば、寄生アンテナ素子８が加わることで、専有面積は実施形態１より大きくなるものの、寄生アンテナ素子８は主アンテナ素子４とコーナー同士（４ｃ、８ｃ）を一致させて主アンテナ素子４の近傍に配置されるので、アンテナ装置１Ａの大型化が抑えられている。 最小限のサイズの拡張で、３つの帯域について適正なインピーダンス整合が図られ、且つ適正な放射効率を有するマルチバンドアンテナを得ることができる。

〔実施形態３〕
次に、本発明の実施形態３について説明する。 実施形態３は、実施形態１との共通点を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。 実施形態１と共通する構成要素については、同一の符号を付してある。

図１１は、実施形態３に係るアンテナ装置１Ｂの構成例を示す。 図１１に示すように、実施形態２のアンテナ装置１Ｂは、主アンテナ素子４と、寄生アンテナ素子５とを有している。 但し、寄生アンテナ素子５は、実施形態１と異なり、主アンテナ素子４とアンテナ平面方向と直交する方向にギャップ（間隔）Ｄ１を設けて平行に配置されている。 主アンテナ素子４と寄生アンテナ素子５とは、コーナー４ｃ，５ｃ同士を一致させて、各第１及び第２の部分が同一方向に延出する状態で配置されている。 図１１では、主アンテナ素子４が基材６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂで挟まれており、寄生アンテナ５は、基材７ａ，７ｂと、図示しない基材７ａ，７ｂに対応する他の基材に挟まれて配置される。 このように実施形態３では、例として、三層の基材でアンテナ素子が基材内部に収容された状態となる。

図１２は、図１１に示したアンテナ装置のＳパラメータ（散乱パラメータ）を示すグラフである。 図１２のグラフの縦軸は反射ロスで横軸は周波数である。 シミュレーションの実施にあたり、実施形態３に係る主アンテナ素子４は、高さ方向の長さＬ１を１６ｍｍとし、水平方向の長さＬ２を２８ｍｍに設定した。 また、寄生アンテナ５の水平方向の長さＬ３は、２５．５ｍｍに設定した。 そして、主アンテナ素子４及び寄生アンテナ素子５は、基材６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂに相当する基材内に封止されている設定とした。 当該設定は例示であり、主アンテナ素子４及び寄生アンテナ素子５の寸法は適宜設定可能である。

図１２に示すように、実施形態３に係るアンテナ装置１Ｂによると、１．８ＧＨｚ帯、及び２．４５ＧＨｚ帯について振幅（反射ロス）が小さいことが分かる。 従って、実施形態３に係るアンテナ装置１Ｂは、１．８ＧＨｚ及び２．４５ＧＨｚの２つの帯域について適正なインピーダンス整合が図られたマルチバンドアンテナであることが分かる。

主アンテナ素子４は、１．８ＧＨｚの放射に使用され、寄生アンテナ素子５は、２．４５ＧＨｚの放射に使用される。 図１３は、図１１に示したアンテナ装置の１．８ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。 図１４は、図１１に示したアンテナ装置の２．４５ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

実施形態３にアンテナ装置１Ｂのように、主アンテナ素子４に対する寄生アンテナ素子５の位置を、同一平面から平行状態に変更されても、実施形態１と同様に、１．８ＧＨｚ及び２．４５ＧＨｚについて適正なインピーダンス整合が図られたマルチバンドアンテナを得ることができる。

なお、主アンテナ素子４の両側に複数の寄生アンテナ５を配置して、三つの帯域について良好な放射効率を有するマルチバンドアンテナ装置を得ることも可能である。

〔実施形態４〕
次に、本発明の実施形態４について説明する。 実施形態４は、実施形態１との共通点を有するので、主として相違点について説明し、共通点については説明を省略する。 実施形態１と共通する構成要素については、同一の符号を付してある。

図１５は、実施形態４に係るアンテナ装置の構成例を示す。 図１５に示すように、実施形態４に係るアンテナ装置１Ｃは、夫々クランク状に形成された主アンテナ素子４Ａと、寄生アンテナ素子５Ａとを備える。

主アンテナ素子４Ａは、直角に曲がったコーナー４ｃを形成する第１の部分４ａ及び第２の部分４ｂを有し、さらに、第２の部分４ｂに対してコーナー４ｃと逆方向に直角に曲がる第２コーナー４ｅを形成する第３の部分４ｄを備えている。

寄生アンテナ素子５Ａは、主アンテナ素子４Ａと同一平面上に配置され、主アンテナ素子４と同様に、直角に曲がったコーナー５ｃを形成する第１の部分５ａ及び第２の部分５ｂを有し、さらに、第２の部分５ｂに対してコーナー５ｃと逆方向に直角に曲がる第２コーナー５ｅを形成する第３の部分５ｄを備えている。

寄生アンテナ素子５Ａは、コーナー５ｃをコーナー４ｃと一致させ、且つ第２コーナー５ｅを第２コーナー４ｅと一致させた状態で、且つ第１の部分、第２の部分、及び第３の部分が夫々平行となる状態で、主アンテナ素子４に沿って、所定のギャップ（間隔）Ｄを設けて配置されている。 さらに、図１５の例では、第３の部分４ｄ及び５ｄは、基材７ａ，７ｂと同一の誘電体を用いた基材９ａ，９ｂに挟まれて、当該基材内に収容されている。

図１６は、図１５に示したアンテナ装置のＳパラメータ（散乱パラメータ）を示すグラフである。 図１６のグラフは、縦軸が反射ロスで横軸が周波数である。 図１６には、実施形態４に係るアンテナ装置１ＣのＳパラメータ（反射ロス）を示すグラフＣと、比較例として実施形態１に係るアンテナ装置１のＳパラメータ（反射ロス）を示すグラフＡとが示されている。

グラフＣとグラフＡとの対比において、それぞれ１．８ＧＨｚ及び２．４５ＧＨｚに対して良好な反射ロスを有する。 また、アンテナ装置１Ｃは、１．８ＧＨｚについて、アンテナ装置１より小さい反射ロスを有する。 このように、実施形態４に係るアンテナ装置１Ｃは、１．８ＧＨｚ及び２．４５ＧＨｚの２つの帯域について適正なインピーダンス整合が図られたマルチバンドアンテナであることが分かる。

主アンテナ素子４は、１．８ＧＨｚの放射に使用され、寄生アンテナ素子５は、２．４５ＧＨｚの放射に使用される。 図１７は、図１５に示したアンテナ装置の１．８ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。 図１８は、図１５に示したアンテナ装置の２．４５ＧＨｚ帯に係る放射パターンを示す。

実施形態４によれば、主アンテナ素子４、寄生アンテナ素子５が二つのコーナーを有するクランク状に形成されている場合でも、二つの帯域について適正なインピーダンス整合の図られたマルチバンドアンテナとして使用することができる。

なお、実施形態４では、寄生アンテナ素子５は、主アンテナ素子の内側に配置されていたが、外側に配置されていても良い。 また、主アンテナ素子４と同一平面上に、実施形態２のように、二つのクランク状の寄生アンテナを設けることもできる。

また、寄生アンテナ素子５を主アンテナ素子に対して平行に配置することもできる。 さらに、主アンテナ素子４Ａの両側に、クランク状の寄生アンテナ素子を配置することもできる。 さらに、二以上の寄生アンテナ素子を用意し、一つは主アンテナ素子と同一平面上に配置し、他の一つは主アンテナ素子と平行に配置することも可能である。 このとき、一方の寄生アンテナがＬ字形で、他方の寄生アンテナがクランク状であっても良い。 以上のような、実施形態１から４の構成要素の組み合わせは、本発明の目的を逸脱しない範囲で可能であり、上述した組み合わせは、本発明の態様に含まれる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ・・・アンテナ装置２・・・給電点３・・・基板４，４Ａ・・・主アンテナ素子４ａ，５ａ，８ａ・・・第１の部分４ｂ，５ｂ，８ｂ・・・第２の部分４ｃ，５ｃ，８ｃ・・・コーナー５，５Ａ，８・・・寄生アンテナ素子６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，９ａ，９ｂ・・・基材