JP5645118B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数共振化が可能なアンテナ装置に関する。

従来、通信機器において、アンテナの共振周波数を複共振化するためには、放射電極と誘電体ブロックとを備えたアンテナや、スイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置が提案されている。
例えば、誘電体ブロックによる従来技術としては、特許文献１では、放射電極を樹脂成型体に形成し、さらに誘電体ブロックを接着剤で一体化することで高効率を得る複合アンテナが提案されている。

また、スイッチ，制御電圧源を用いた従来技術として、特許文献２では、第１の放射電極と、第２の放射電極と、第１の放射電極の途中部と第２の放射電極の基端部との間に介設され、第２の放射電極を第１の放射電極と電気的に接続又は切断させるためのスイッチと、を備えるアンテナ装置が提案されている。

特開２０１０−８１０００号公報 特開２０１０−１６６２８７号公報

しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載のような誘電体ブロックによる技術では、放射電極を励振する誘電体ブロックを使用しており、機器毎に誘電体ブロック、放射電極パターン等の設計が必要になり、その設計条件によってアンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。また、放射電極が樹脂成型体の表面に形成されているため、樹脂成型体上に放射電極パターンを設計する必要があり、実装する通信機器やその用途に応じて、アンテナ設計、金型設計が必要になり、大幅なコストの増大を招いてしまう。さらに、誘電体ブロックと樹脂成型体とを接着剤で一体化するので、接着剤のＱ値以外にも接着条件（接着剤の厚み、接着面積等）により、アンテナ性能が劣化したり、不安定要素が増加する不都合がある。
また、特許文献２に記載のようなスイッチ，制御電圧源を用いたアンテナ装置の場合、スイッチで共振周波数の切り替えを行うために、制御電圧源の構成やリアクタンス回路等が必要であり、アンテナ構成が機器毎に複雑化し、設計の自由度が無く、容易なアンテナ調整が困難であるという問題があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、複共振化した各共振周波数のフレキシブルな調整が可能で、用途や機器毎に応じたアンテナ性能を安価かつ容易に確保できると共に小型化や薄型化が可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のアンテナ装置は、絶縁性の基板本体と、該基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン、第１エレメント、第２エレメントおよび第３エレメントとを備え、前記グランドパターンが、基端側にグランドが接続可能とされ一方向に延在し、前記第１エレメントが、前記グランドパターンの基端側近傍に配した基端に給電点が設けられていると共に前記グランドパターンに沿って配した中間部に第１受動素子が接続され該第１受動素子よりも先端側に誘電体アンテナの第１アンテナ素子が設けられて延在し、前記第２エレメントが、前記グランドパターンの基端側に基端が接続されていると共に先端部が前記第１エレメントの前記第１受動素子よりも基端側の前記中間部に接続されて延在し、前記第３エレメントが、前記第１エレメントの前記第１受動素子よりも基端側に基端が接続され第２受動素子が中間に接続されて延在し、前記第１エレメントが、前記第２エレメントとの間の浮遊容量と、前記第３エレメントとの間の浮遊容量と、前記グランドパターンとの間の浮遊容量とを発生可能に、前記第２エレメント、前記第３エレメントおよび前記グランドパターンに対して間隔を空けて延在し、前記グランドパターンが、前記第１エレメントの前記第２エレメントとの接続部に対向する位置から前記第１受動素子に対向する位置までの範囲内に先端を配して延在していることを特徴とする。

このアンテナ装置では、第１エレメントが、第２エレメントとの間の浮遊容量と、第３エレメントとの間の浮遊容量と、グランドパターンとの間の浮遊容量とを発生可能に、第２エレメント、第３エレメントおよびグランドパターンに対して間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子の第１アンテナ素子と各エレメント間の浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。また、第１アンテナ素子および第１，第２受動素子の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、用途や機器、設計条件に応じた２共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。なお、帯域幅は、各エレメントの長さおよび幅と各浮遊容量の設定により調整することが可能である。
また、基板本体の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナである第１アンテナ素子の選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。

さらに、グランドパターンが、第１エレメントの第２エレメントとの接続部に対向する位置から第１受動素子に対向する位置までの範囲内に先端を配して延在しているので、グランドパターンと第１エレメントとの間に浮遊容量が発生し、グランドパターンが該グランドパターンに沿った方向へ高周波電流の流れを発生させる高周波電流コントロール部として機能することで、広いグランド面を基板本体の表面に形成しなくても、給電点に接続される同軸ケーブル等の引き回しによるアンテナ特性への影響を低減することができる。したがって、広いグランド面が不要となることから基板本体のサイズ（アンテナ占有面積に相当）を小型化することができると共に、接続する同軸ケーブル等の取り回しの影響が低減されることから配線および基板設置における高い自由度を得ることができる。
なお、グランドパターンを、第１エレメントの第２エレメントとの接続部に対向する位置から第１受動素子に対向する位置までの範囲内に先端を配して延在させた理由は、グランドパターンが第１エレメントの第２エレメントとの接続部に対向する位置より短く延在していると、同軸ケーブル等の影響を低減するために必要な第１エレメントとの間の浮遊容量を十分に確保することができないためであり、第１受動素子に対向する位置より長く延在していると、グランドパターンに沿った方向への高周波電流の流れにより、隣接した高インピーダンス部分である第１エレメントの先端部に影響が生じてアンテナ性能が劣化するためである。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１エレメントが、前記グランドパターン側に設けられた給電点から前記グランドパターンから離間する方向に延びる第１延在部と、該第１延在部の先端から前記グランドパターンに沿った方向へ延びる前記第２エレメントとの接続部までの第２延在部と、該第２延在部の先端から前記グランドパターンに沿った方向へ延びる第３延在部と、該第３延在部の先端から前記グランドパターンから離間する方向に延びる第４延在部と、該第４延在部から前記グランドパターンに沿った方向に並べて設置された前記第１受動素子および前記第１アンテナ素子を介して該第１アンテナ素子の先端から前記グランドパターンに向かって延びる第５延在部と、該第５延在部の先端から前記グランドパターンに沿って前記第１延在部に向かって延びる第６延在部とを有し、前記第２エレメントが、前記グランドパターンから離間する方向に延びる第７延在部と、該第７延在部の先端から前記グランドパターンに沿った方向に延びる第８延在部と、該第８延在部の先端から前記グランドパターンから離間する方向に延びて前記第１エレメントとの接続部に達する第９延在部とを有し、前記第３エレメントが、前記第１延在部から該第１延在部と同方向に延びる第１０延在部と、該第１０延在部から前記第２延在部に沿って延びる第１１延在部とを有していることを特徴とする。

すなわち、このアンテナ装置では、第１エレメント〜第３エレメントが上記各延在部を有しているので、第６延在部と第１アンテナ素子との間の浮遊容量と、第６延在部とグランドパターンとの間の浮遊容量と、第８延在部とグランドパターンとの間の浮遊容量と、第８延在部と第２延在部との間の浮遊容量と、第４延在部と第１１延在部の先端との間の浮遊容量と、第３延在部と第１１延在部との間の浮遊容量と、第２延在部と第１１延在部との間の浮遊容量とを発生させることができ、各共振周波数の高い調整自由度を得ることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１エレメントが、前記第３エレメントの先端部に対向して浮遊容量を発生可能に形成された幅広部を有していることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第１エレメントが、第３エレメントの先端部に対向して浮遊容量を発生可能に形成された幅広部を有しているので、第３エレメントの先端部と幅広部との間の浮遊容量を容易に設定し易くなると共に、アンテナ全体の実効面積が広くなり、広帯域化、高利得化が得られる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第３エレメントの先端部に、誘電体アンテナの第２アンテナ素子が設けられていることを特徴とする。
すなわち、このアンテナ装置では、第３エレメントの先端部に、誘電体アンテナの第２アンテナ素子が設けられているので、第２アンテナ素子により第３エレメントの先端部の長さを短縮することができ、全体のアンテナ占有面積をより小さくすることが可能になる。
また、上記幅広部を採用した場合、該幅広部との浮遊容量の影響が受け易くなるため、広帯域化、高利得化が可能となる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明のアンテナ装置によれば、第１エレメントが、第２エレメントとの間の浮遊容量と、第３エレメントとの間の浮遊容量と、グランドパターンとの間の浮遊容量とを発生可能に、第２エレメント、第３エレメントおよびグランドパターンに対して間隔を空けて延在しているので、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、設計条件に応じた２共振化が可能であると共に、小型化および高性能化が可能になる。さらに、グランドパターンが、第１エレメントの第２エレメントとの接続部に対向する位置から第１受動素子に対向する位置までの範囲内に先端を配して延在しているので、グランドパターンが高周波電流コントロール部として機能し、広いグランド面を基板本体の表面に形成しなくても、同軸ケーブル等の引き回しによるアンテナ特性への影響を低減することができる。
したがって、本発明のアンテナ装置は、多様な用途や機器に対応した複共振化が容易に可能になると共に、省スペース化と配線および設置の自由度の向上とを図ることができる。

本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を示す平面図である。 本実施形態において、アンテナ装置で生じる浮遊容量を示す配線図である。 本実施形態において、第１アンテナ素子を示す斜視図（ａ）、平面図（ｂ）、正面図（ｃ）および底面図（ｄ）である。 本実施形態において、２共振化におけるＶＳＷＲ特性（電圧定在波比）を示すグラフである。 本発明に係るアンテナ装置の実施例において、アンテナ装置の放射パターンを示すグラフである。 本実施形態の他の例において、アンテナ装置を示す配線図である。

以下、本発明に係るアンテナ装置の一実施形態を、図１から図４を参照しながら説明する。

本実施形態におけるアンテナ装置１は、図１に示すように、絶縁性の基板本体２と、該基板本体２の表面にそれぞれ銅箔等の金属箔でパターン形成されたグランドパターンＧＰ、第１エレメント３、第２エレメント４および第３エレメント５とを備えている。
上記基板本体２は、一般的なプリント基板であって、本実施形態では、長方形状のガラスエポキシ樹脂等からなるプリント基板の本体を採用している。

上記グランドパターンＧＰは、基端側にグランドＧＮＤが接続可能とされていると共に基板本体２の一方の長辺側に形成され基板本体２の長辺方向の一方向に延在している。
上記第１エレメント３は、グランドパターンＧＰの基端側近傍に配した基端に給電点ＦＰが設けられていると共にグランドパターンＧＰに沿って配した中間部に第１受動素子Ｐ１が接続され該第１受動素子Ｐ１よりも先端側に誘電体アンテナの第１アンテナ素子ＡＴ１が設けられて延在している。

なお、上記給電点ＦＰは、同軸ケーブル等の給電手段を介して高周波回路（図示略）の給電点に接続される。この給電手段としては、同軸ケーブル、レセプタクル等のコネクタ、接点が板バネ形状を有する接続構造、接点がピンプローブ形状またはピン形状を有する接続構造、ハンダ付け用のランドを用いた接続構造等の種々の構造が採用可能である。
例えば、給電手段として同軸ケーブルを採用する場合、グランドパターンＧＰの基端側に同軸ケーブルのグランド線が接続されると共に、同軸ケーブルの芯線が給電点ＦＰに接続される。

上記第２エレメント４は、グランドパターンＧＰの基端側に基端が第３受動素子Ｐ３を介して接続されていると共に先端部が第１エレメント３の第１受動素子Ｐ１よりも基端側の中間部に接続されて延在している。すなわち、第２エレメント４は、第１エレメント３とグランドパターンＧＰとの間に設けられている。
上記第３エレメント５は、第１エレメント３の第１受動素子Ｐ１よりも基端側に基端が接続され第２受動素子Ｐ２が中間に接続されて延在している。

上記第１アンテナ素子ＡＴ１は、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子であって、例えば図３に示すように、セラミックス等の誘電体２１の表面にＡｇ等の導体パターン２２が形成されたチップアンテナである。この第１アンテナ素子ＡＴ１は、共振周波数等の設定に応じて、その長さ、幅、導体パターン２２等が互い異なる素子を選択しても構わないと共に、同じ素子を選択しても構わない。

第１エレメント３は、グランドパターンＧＰ側に設けられた給電点ＦＰからグランドパターンＧＰから離間する方向に延びる第１延在部Ｅ１と、該第１延在部Ｅ１の先端からグランドパターンＧＰに沿った方向へ延びる第２エレメント４との接続部Ｃまでの第２延在部Ｅ２と、該第２延在部Ｅ２の先端からグランドパターンＧＰに沿った方向へ延びる第３延在部Ｅ３と、該第３延在部Ｅ３の先端からグランドパターンＧＰから離間する方向に延びる第４延在部Ｅ４と、該第４延在部Ｅ４からグランドパターンＧＰに沿った方向に並べて設置された第１受動素子Ｐ１および第１アンテナ素子ＡＴ１を介して該第１アンテナ素子ＡＴ１の先端からグランドパターンＧＰに向かって延びる第５延在部Ｅ５と、該第５延在部Ｅ５の先端からグランドパターンＧＰに沿って第１延在部Ｅ１に向かって延びる第６延在部Ｅ６とを有している。

すなわち、グランドパターンＧＰ，第８延在部Ｅ８，第２延在部Ｅ２，第３延在部Ｅ３第６延在部Ｅ６および第１１延在部Ｅ１１は、互いに平行に延在している。また、第１延在部Ｅ１，第４延在部Ｅ４，第５延在部Ｅ５，第７延在部Ｅ７，第９延在部Ｅ９および第１０延在部Ｅ１０は、互いに平行または同一方向に延在している。また、第１エレメント３の上記中間部は、第２延在部Ｅ２および第３延在部Ｅ３である。
なお、第６延在部Ｅ６は、グランドパターンＧＰから離間させて配する。

また、第１エレメント３は、第３エレメント５の先端部に対向して浮遊容量を発生可能に形成された幅広部を有している。すなわち、この幅広部は、第４延在部Ｅ４であって、他の延在部の部分に比べて線幅が大きく設定された長方形状とされ、一辺が第３エレメント５の先端部と対向して配されている。

第２エレメント４は、グランドパターンＧＰから離間する方向に第３受動素子Ｐ３を介して延びる第７延在部Ｅ７と、該第７延在部Ｅ７の先端からグランドパターンＧＰに沿った方向に延びる第８延在部Ｅ８と、該第８延在部Ｅ８の先端からグランドパターンＧＰから離間する方向に延びて第１エレメント３との接続部Ｃに達する第９延在部Ｅ９とを有している。
第３エレメント５は、第１延在部Ｅ１から該第１延在部Ｅ１と同方向に延びる第１０延在部Ｅ１０と、該第１０延在部Ｅ１０から第２延在部Ｅ２に沿って第２受動素子Ｐ２を介して延びる第１１延在部Ｅ１１とを有している。

上記第１エレメント３は、第２エレメント４との間の浮遊容量と、第３エレメント５との間の浮遊容量と、グランドパターンＧＰとの間の浮遊容量とを発生可能に、第２エレメント４、第３エレメント５およびグランドパターンＧＰに対して間隔を空けて延在している。

すなわち、図２に示すように、第６延在部Ｅ６と第１アンテナ素子ＡＴ１との間の浮遊容量Ｃａと、第３延在部Ｅ３とグランドパターンＧＰとの間の浮遊容量Ｃｂと、第８延在部Ｅ８とグランドパターンＧＰとの間の浮遊容量Ｃｄと、第８延在部Ｅ８と第２延在部Ｅ２との間の浮遊容量Ｃｅと、第４延在部Ｅ４と第１１延在部Ｅ１１の先端との間の浮遊容量Ｃｆと、第３延在部Ｅ３と第１１延在部Ｅ１１との間の浮遊容量Ｃｇと、第２延在部Ｅ２と第１１延在部Ｅ１１との間の浮遊容量Ｃｈとが発生可能である。

上記第１受動素子Ｐ１〜第３受動素子Ｐ３は、例えばインダクタ、コンデンサまたは抵抗が採用される。

上記グランドパターンＧＰは、第１エレメント３の第２エレメント４との接続部Ｃに対向する位置から第１受動素子Ｐ１に対向する位置までの範囲内に先端を配して延在している。すなわち、図１に示すように、第１エレメント３の第２エレメント４との接続部ＣからグランドパターンＧＰの延在方向に対して垂直に引いた仮想線Ｋ１と交差する位置から第１受動素子Ｐ１からグランドパターンＧＰの延在方向に対して垂直に引いた仮想線Ｋ２と交差する位置までの範囲内に、グランドパターンＧＰの先端が位置するようにグランドパターンＧＰが形成されている。

次に、本実施形態のアンテナ装置における共振周波数について、図４を参照して説明する。

本実施形態のアンテナ装置１では、図４に示すように、第１の共振周波数ｆ１および第２の共振周波数ｆ２の２つに複共振化される。
上記第１の共振周波数ｆ１は、２つの共振周波数のうち低い周波数帯のものであり、第１および第２エレメント３，４の各パターン（各延在部）と第１アンテナ素子ＡＴ１と第１受動素子Ｐ１と浮遊容量とで決定される。また、上記第２の共振周波数ｆ２は、第１および第２アンテナエレメント３，４の各パターン（各延在部）と第２受動素子Ｐ２と浮遊容量とで決定される。また、各共振周波数に対して、第３受動素子Ｐ３を用いて、グランドパターンＧＰ側に流れる高周波電流の流れをコントロールすることで、最終的なインピーダンス調整を行う。
以下、これら共振周波数について、より詳しく説明する。

「第１の共振周波数ｆ１について」
上記第１の共振周波数ｆ１の周波数は、第１アンテナ素子ＡＴ１と、第１延在部Ｅ１〜第７延在部Ｅ７の各長さとにより設定および調整することができる。
また、第１の共振周波数ｆ１の広帯域化は、第３延在部Ｅ３〜第６延在部Ｅ６の各長さおよび各幅により設定することができる。
また、第１の共振周波数ｆ１のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃａ、浮遊容量Ｃｂ、浮遊容量Ｃｄ、浮遊容量Ｃｅの各浮遊容量の設定で行うことができる。

さらに、最終的な周波数調整は、第１受動素子Ｐ１の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
また、最終的なインピーダンス調整は、第３受動素子Ｐ３の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように「各エレメント長の長さ、幅」と「各受動素子」と「第１アンテナ素子ＡＴ１と各エレメント間の浮遊容量」とにより、共振周波数、帯域幅、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第１の共振周波数ｆ１は、主に図１中の破線Ａ１で囲まれた部分で調整される。

「第２の共振周波数ｆ２について」
上記第２の共振周波数ｆ２の周波数は、第１延在部Ｅ１〜第４延在部Ｅ４、第７延在部Ｅ７、第１０延在部Ｅ１０および第１１延在部Ｅ１１の各長さにより設定および調整することができる。
また、第２の共振周波数ｆ２の広帯域化は、第１延在部Ｅ１、第１０延在部Ｅ１０および第１１延在部Ｅ１１との各長さおよび各幅により設定することができる。

また、第２の共振周波数ｆ２のインピーダンス調整は、浮遊容量Ｃｄ、浮遊容量Ｃｅ、浮遊容量Ｃｆ、浮遊容量Ｃｇおよび浮遊容量Ｃｈの各浮遊容量の設定で行うことができる。
さらに、最終的な周波数調整は、第２受動素子Ｐ２の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。

また、最終的なインピーダンス調整は、第３受動素子Ｐ３の選択によりフレキシブルに行うことが可能である。
このように「各エレメントの長さ、幅」と「各受動素子」と「各エレメント間の浮遊容量」とにより、共振周波数、帯域幅、インピーダンスをフレキシブルに調整可能である。すなわち、第２の共振周波数ｆ２は、主に図１中の一点鎖線Ａ２で囲まれた部分で調整される。

なお、アンテナサイズ（本実施形態では、基板本体２のサイズにほぼ相当）は大きい方がアンテナ特性として望ましく、他の構成は、以下の条件に設定することが好ましい。
すなわち、アンテナサイズの幅（本実施形態では、基板本体２の短辺長さにほぼ同じであって、グランドパターンＧＰから第１０延在部Ｅ１０の先端までの距離）は、各エレメントの幅及び浮遊容量の調整の関係で、広い方が望ましい。
また、アンテナサイズの長さ（本実施形態では、基板本体２の長辺長さにほぼ同じであって、第２延在部Ｅ２の外縁から第５延在部Ｅ５の外縁までの距離）は、各エレメントの長さ及び浮遊容量の調整の関係で、長い方が望ましい。

また、第６延在部Ｅ６の幅は、広い方が望ましい。また、第４延在部Ｅ４の長さは長い方が望ましいと共に、第４延在部Ｅ４の幅は広い方が望ましい。また、第１１延在部Ｅ１１の長さは長い方が望ましい。さらに、給電点ＦＰに同軸ケーブルを接続する場合は、同軸ケーブルの長さが所望の共振周波数の波長に対して４分の１以上の長さであることが望ましい。なお、この長さが確保できない場合には、同軸ケーブルを最短で接続することが好ましい。

このように本実施形態のアンテナ装置１では、第１エレメント３が、第２エレメント４との間の浮遊容量と、第３エレメント５との間の浮遊容量と、グランドパターンＧＰとの間の浮遊容量とを発生可能に、第２エレメント４、第３エレメント５およびグランドパターンＧＰに対して間隔を空けて延在しているので、所望の共振周波数に自己共振しないローディング素子の第１アンテナ素子ＡＴ１と各エレメント間の浮遊容量とを効果的に利用することで、複共振化させることができる。

また、第１アンテナ素子ＡＴ１および第１，第２受動素子Ｐ１，Ｐ２の選択によって、各共振周波数をフレキシブルに調整可能であり、用途や機器、設計条件に応じた２共振化が可能なアンテナ装置を得ることができる。なお、帯域幅は、各エレメントの長さおよび幅と各浮遊容量の設定により調整することが可能である。

また、基板本体２の平面内で設計が可能であり、従来の誘電体ブロックや樹脂成型体等を使用する場合に比べて薄型化が可能であると共に、誘電体アンテナである第１アンテナ素子ＡＴ１の選択によって、小型化および高性能化が可能になる。また、金型、設計変更等によるコストが必要なく、低コストを実現することができる。

さらに、グランドパターンＧＰと第１エレメント３との間に浮遊容量が発生し、グランドパターンＧＰが該グランドパターンＧＰに沿った方向へ高周波電流の流れを発生させる高周波電流コントロール部として機能することで、広いグランド面を基板本体２の表面に形成しなくても、給電点ＦＰに接続される同軸ケーブル等の引き回しによるアンテナ特性への影響を低減することができる。

例えば、高周波電流コントロール部となるグランドパターンＧＰが無い場合、アンテナ装置からの高周波電流が第１延在部Ｅ１の延在方向と逆方向のみに流れてしまい、同軸ケーブルの引き回し方によってアンテナ性能が大きく左右されてしまう。また、給電手段として同軸ケーブル以外を採用した場合においても、高周波電流が第１延在部Ｅ１の延在方向と逆方向のみに流れてしまい、アンテナ性能が回路側基板の大きさや形状等に影響される割合が大きくなってしまう。

これに対して、高周波電流コントロール部となるグランドパターンＧＰが有る場合、第２延在部Ｅ２の延在方向への高周波電流の流れが発生し、同軸ケーブルの引き回しの影響が低減される。また、回路側基板の影響も低減され、回路側基板が無い場合においても複共振化された状態を得ることができる。
このように広いグランド面が不要となることから基板本体２のサイズ（アンテナ占有面積に相当）を小型化することができると共に、接続する同軸ケーブル等の取り回しの影響が低減されることから配線および基板設置における高い自由度を得ることができる。

なお、アンテナサイズが小さく、グランドパターンＧＰの長さを十分に確保できない場合、直列に抵抗、インダクタまたはコンデンサ等の受動素子をグランドパターンＧＰに追加することで、高周波電流のコントロール機能を調整することが可能である。

また、第１エレメント３〜第３エレメント５が上記各延在部を有しているので、第６延在部Ｅ６と第１アンテナ素子ＡＴ１との間の浮遊容量Ｃａと、第６延在部Ｅ６とグランドパターンＧＰとの間の浮遊容量Ｃｂと、第８延在部Ｅ８とグランドパターンＧＰとの間の浮遊容量Ｃｄと、第８延在部Ｅ８と第２延在部Ｅ２との間の浮遊容量Ｃｅと、第４延在部Ｅ４と第１１延在部Ｅ１１の先端との間の浮遊容量Ｃｆと、第３延在部Ｅ３と第１１延在部Ｅ１１との間の浮遊容量Ｃｇと、第２延在部Ｅ２と第１１延在部Ｅ１１との間の浮遊容量Ｃｈとを発生させることができ、各共振周波数の高い調整自由度を得ることができる。

また、第１エレメント３が、第３エレメント５の先端部に対向して浮遊容量を発生可能に形成された幅広部（第４延在部Ｅ４）を有しているので、第３エレメント５の先端部と幅広部との間の浮遊容量を容易に設定し易くなると共に、アンテナ全体の実効面積が広くなり、広帯域化、高利得化が得られる。

したがって、本実施形態のアンテナ装置１では、第１アンテナ素子ＡＴ１、第１，第２受動素子Ｐ１，Ｐ２を適宜選択するだけで２共振化でき、用途や機器毎に対応した２つの共振周波数で通信が可能である。

次に、本実施形態のアンテナ装置を実際に作製した実施例において、各共振周波数での放射パターンについて測定した結果を、図５を参照して説明する。

なお、第１延在部Ｅ１の延在方向をＸ方向とし、第２延在部Ｅ２の延在方向の逆方向をＹ方向とし、基板本体２の表面に対する垂直方向をＺ方向とした。この際のＹＺ面に対する垂直偏波を測定した。
また、各受動素子は、第１受動素子Ｐ１：１２ｎＨ、第２受動素子Ｐ２：１．２ｎＨ、第３受動素子Ｐ３：１８ｎＨのいずれもインダクタを使用した。

図５の（ａ）は、９００ＭＨｚ帯域の第１の共振周波数ｆ１における放射パターンであり、第１の共振周波数ｆ１：９２３ＭＨｚ、ＶＳＷＲ：１．１１、帯域幅（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ≦３）：８９．２ＭＨｚであった。
また、図５の（ｂ）は、１８００ＭＨｚ帯域の第２の共振周波数ｆ２における放射パターンであり、第２の共振周波数ｆ２：１７８６ＭＨｚ、ＶＳＷＲ：１．１０、帯域幅（Ｖ．Ｓ．Ｗ．Ｒ≦３）：１９２．６ＭＨｚであった。
これら放射パターンからわかるように、９００ＭＨｚ帯については、ほぼ無指向性のアンテナ特性が得られ、１８００ＭＨｚ帯については、９０度方向に指向性があるアンテナ特性が得られる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、アンテナ占有面積が小さい場合には、上記各エレメントを基板本体の表面だけでなく、裏面または多層基板の内層にパターン形成しても構わない。

また、上記実施形態の他の例として、図６に示すように、誘電体アンテナである第２アンテナ素子ＡＴ２を用いて、第２エレメント４の第１１延在部Ｅ１１を短く延在させたアンテナ装置３０としても構わない。すなわち、このアンテナ装置３０では、第２アンテナ素子ＡＴ２を第２エレメント４の第１１延在部Ｅ１１に接続することで、第１１延在部Ｅ１１の先端部の長さを短縮することができ、アンテナ占有面積が狭い場合に好適である。また、アンテナ装置３０では、第２アンテナ素子ＡＴ２の採用により浮遊容量Ｃｆを大きく得ることができる。

したがって、小型化を重要視した設計では、上記他の例のアンテナ装置３０が好適である。
なお、さらに第１延在部Ｅ１および第２延在部Ｅ２の部分の代わりに、別のアンテナ素子を使用することで、さらなる小型化を図ることも可能である。

１，３０…アンテナ装置、２…基板本体、３…第１エレメント、４…第２エレメント、５…第３エレメント、ＡＴ１…第１アンテナ素子、ＡＴ２…第２アンテナ素子、Ｅ１…第１延在部、Ｅ２…第２延在部、Ｅ３…第３延在部、Ｅ４…第４延在部、Ｅ５…第５延在部、Ｅ６…第６延在部、Ｅ７…第７延在部、Ｅ８…第８延在部、Ｅ９…第９延在部、Ｅ１０…第１０延在部、Ｅ１１…第１１延在部、ＧＰ…グランドパターン、Ｐ１…第１受動素子、Ｐ２…第２受動素子、Ｐ３…第３受動素子、ＦＰ…給電点

Claims (4)

1. 絶縁性の基板本体と、
   該基板本体にそれぞれ金属箔でパターン形成されたグランドパターン、第１エレメント、第２エレメントおよび第３エレメントとを備え、
   前記グランドパターンが、基端側にグランドが接続可能とされ一方向に延在し、
   前記第１エレメントが、前記グランドパターンの基端側近傍に配した基端に給電点が設けられていると共に前記グランドパターンに沿って配した中間部に第１受動素子が接続され該第１受動素子よりも先端側に誘電体アンテナの第１アンテナ素子が設けられて延在し、
   前記第２エレメントが、前記グランドパターンの基端側に基端が接続されていると共に先端部が前記第１エレメントの前記第１受動素子よりも基端側の前記中間部に接続されて延在し、
   前記第３エレメントが、前記第１エレメントの前記第１受動素子よりも基端側に基端が接続され第２受動素子が中間に接続されて延在し、
   前記第１エレメントが、前記第２エレメントとの間の浮遊容量と、前記第３エレメントとの間の浮遊容量と、前記グランドパターンとの間の浮遊容量とを発生可能に、前記第２エレメント、前記第３エレメントおよび前記グランドパターンに対して間隔を空けて延在し、
   前記グランドパターンが、前記第１エレメントの前記第２エレメントとの接続部に対向する位置から前記第１受動素子に対向する位置までの範囲内に先端を配して延在していることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記第１エレメントが、前記グランドパターン側に設けられた給電点から前記グランドパターンから離間する方向に延びる第１延在部と、該第１延在部の先端から前記グランドパターンに沿った方向へ延びる前記第２エレメントとの接続部までの第２延在部と、該第２延在部の先端から前記グランドパターンに沿った方向へ延びる第３延在部と、該第３延在部の先端から前記グランドパターンから離間する方向に延びる第４延在部と、該第４延在部から前記グランドパターンに沿った方向に並べて設置された前記第１受動素子および前記第１アンテナ素子を介して該第１アンテナ素子の先端から前記グランドパターンに向かって延びる第５延在部と、該第５延在部の先端から前記グランドパターンに沿って前記第１延在部に向かって延びる第６延在部とを有し、
   前記第２エレメントが、前記グランドパターンから離間する方向に延びる第７延在部と、該第７延在部の先端から前記グランドパターンに沿った方向に延びる第８延在部と、該第８延在部の先端から前記グランドパターンから離間する方向に延びて前記第１エレメントとの接続部に達する第９延在部とを有し、
   前記第３エレメントが、前記第１延在部から該第１延在部と同方向に延びる第１０延在部と、該第１０延在部から前記第２延在部に沿って延びる第１１延在部とを有していることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１または２に記載のアンテナ装置において、
   前記第１エレメントが、前記第３エレメントの先端部に対向して浮遊容量を発生可能に形成された幅広部を有していることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   前記第３エレメントの先端部に、誘電体アンテナの第２アンテナ素子が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。