JP5998743B2 - アンテナ装置及び携帯電話機 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置及び携帯電話機に関する。

携帯電話機などの電子機器には、高い指向性利得を得るために逆Ｌアンテナなどが使用されることが増えてきている。一方、近年の電子機器の薄型化により、アンテナの高さを低くする要請が強くなってきている。このような要請は逆Ｌアンテナを用いる場合でも同様であり、逆Ｌアンテナの高さを低くすることが望まれている。

従来、電子機器の薄型化の要望にこたえるために、マルチバンド対応のメアンダ状逆Ｆアンテナとアンテナを設置する基板金属のスロットを組み合わせたアンテナ装置が提案されている。また、基板金属にスロットを設け、スロットの開口部の脇から無給電素子を伸ばし、さらに開口部に給電点を設けることで、薄型で広帯域なアンテナ装置が提供されている。

特表２００５−５３１１７７号公報 特開２００４−１２８６６０号公報

しかしながら、逆Ｌアンテナの高さを低くしすぎると、特性インピーダンスの整合状態からかけ離れてしまうおそれがある。このような場合、特性インピーダンスの整合を取るために、コイル又はコンデンサなどの整合素子を使うことが考えられる。しかしながら、整合素子を用いた場合、回路規模が大きくなり、電子機器の薄型化や小型化の妨げとなる。

この点、メアンダ状逆Ｆアンテナとスロットを組み合わせた従来技術を用いた場合、アンテナの設置面積を更に小さくすることができない。また、スロットの開口部の脇から無給電素子を伸ばし、さらに開口部に給電点を設けた従来技術も、アンテナの設置面積を更に小さくすることはできない。

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、省スペースで良好な整合状態が確保できるアンテナ装置及び携帯電話機を提供することを目的とする。

本願の開示するアンテナ装置及び携帯電話機は、一つの態様において、板状又は膜状の導電部材を有する。さらに、スロットは、前記導電部材の端部近傍の縁に開口部を有し、曲がった形状を有するように、前記導電部材に設けられる。また、導体部は、前記スロットが挟む前記導電部材の領域に切込みを有する。また、アンテナは、前記半島部の先端部近傍に配置され、前記導電部材面に対して並行となる。また、給電点は、前記アンテナと前記導体部との間に設けられる。

本願の開示するアンテナ装置及び携帯電話機の一つの態様によれば、逆Ｌアンテナを用いて小型化を図りつつ整合状態が確保できるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係るアンテナ装置の分解斜視図である。 図２は、実施例１と共振周波数及び整合を比較するためのアンテナ装置の分解斜視図である。 図３は、アンテナ装置１０及び実施例１のアンテナ装置の共振周波数を説明するための図である。 図４は、アンテナ装置１０及び実施例１のアンテナ装置のスミスチャートである。 図５Ａは、実施例１に係るアンテナ装置を内蔵した携帯電話機の概観斜視図である。 図５Ｂは、実施例１に係るアンテナ装置を内蔵した携帯電話機の透視斜視図である。 図６Ａは、実施例１に係るアンテナ装置の変形例を示す図である。 図６Ｂは、実施例１に係るアンテナ装置の変形例の他の例を示す図である。 図７Ａは、実施例２に係るアンテナ装置が設けられた基板金属全体の斜視図である。 図７Ｂは、図７Ａのアンテナ装置部分を拡大した図である。 図８は、実施例２に係るアンテナ装置のスミスチャートである。 図９は、実施例２に係るアンテナ装置の共振周波数を表す図である。 図１０は、逆Ｌアンテナを用いた場合のアンテナ装置の一例の図である。 図１１は、フォールデッド逆Ｌアンテナを用いた場合のアンテナ装置の一例の図である。 図１２Ａは、図１０及び図１１で示すアンテナ装置の共振周波数を示す図である。 図１２Ｂは、図１０及び図１１で示すアンテナ装置のスミスチャートである。 図１３は、逆Ｌアンテナを用いた場合のアンテナ装置の他の例の図である。 図１４Ａは、図１３及び図１１で示すアンテナ装置の共振周波数を示す図である。 図１４Ｂは、図１３及び図１１で示すアンテナ装置のスミスチャートである。 図１５は、実施例２の変形例に係るアンテナ装置の斜視図である。 図１６Ａは、図１５のアンテナ装置の共振周波数を表す図である。 図１６Ｂは、図１５のアンテナ装置のスミスチャートである。 図１７Ａは、実施例３に係るアンテナ装置の斜視図である。 図１７Ｂは、実施例３に係るアンテナ装置の透視斜視図である。 図１８は、スロットを設けないアンテナ装置の図である。 図１９Ａは、アンテナ装置４００及びアンテナ装置４１０の共振周波数を表す図である。 図１９Ｂは、アンテナ装置４００及びアンテナ装置４１０のスミスチャートである。 図２０Ａは、実施例３の変形例に係るアンテナ装置の斜視図である。 図２０Ｂは、実施例３の変形例に係るアンテナ装置の透視斜視図である。 図２１Ａは、アンテナ装置４５０の共振周波数を表す図である。 図２１Ｂは、アンテナ装置４５０のスミスチャートである。 図２２は、実施例４に係るアンテナ装置の斜視図である。 図２３は、スロットＬ２及びアンテナＬ１の長さを変化させた場合の共振周波数を示す図である。 図２４は、図２３に対応するスミスチャートである。 図２５は、アンテナ長さとスロットの深さと入力インピーダンスとの関係を表す図である。 図２６は、実施例５に係るアンテナ装置の斜視図である。 図２７は、スロットＬ３を変化させた場合の共振周波数を表す図である。 図２８は、図２７に対応するスミスチャートである。

以下に、本願の開示するアンテナ装置及び携帯電話機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示するアンテナ装置及び携帯電話機が限定されるものではない。

図１は、実施例１に係るアンテナ装置の分解斜視図である。図１に示すように、本実施例に係るアンテナ装置は、逆Ｌアンテナ１、基板金属２、基板金属２に設けられた切込みであるスロット３及び給電点４を有している。本実施例では、基板金属２は、板状であり表面が長方形の形状を有している。

スロット３は、基板金属２の端部近傍に切込みの開始位置である開口部３１を有している。さらに、スロット３は、メアンダ状の形状を有している。この開口部３１が「切込口」の一例にあたる。

基板金属２は、スロット３の両脇部分に領域を有する。そして、基板金属２は、スロット３によって仕切られた領域のうち面積が小さい方の領域である半島部２１を有する。この半島部２１が「導体部」の一例にあたる。さらに、半島部２１は、外延部からの切込２２ａ及び２２ｂが設けられている。これにより、半島部２１は、帯状であり、且つメアンダ状の形状となっている。

また、半島部２１の先端部近傍には、給電点４が設けられている。

逆Ｌアンテナ１は、給電点４に接続され、給電点４を介して基板金属２の半島部の先端部近傍に接続されている。本実施例では、逆Ｌアンテナの基板金属２からの高さは３ｍｍである。ただし、逆Ｌアンテナ１のサイズや形状は、自由であり、逆Ｆアンテナなどであってもよい。

距離Ｐは、基板金属２においてスロット３及び半島部２１が占める領域（以下では、「設置領域」と呼ぶ。）の長辺の長さを表しており、本実施例では、距離Ｐは、１７ｍｍである。また、距離Ｑは、設置領域の短辺の長さを表しており、本実施例では、距離Ｑは、６ｍｍである。これにたいして、スロット３及び半島部２１が直線の場合に、本実施例と同じ共振周波数を有するようにするには、設置領域の長辺の長さを２６．４ｍｍにしなければいけない。すなわち、スロット３及び半島部２１をメアンダ状にすることで、設置領域の長辺を短くすることができる。このため、設置領域として長い領域を確保する必要がなくなり、アンテナ装置全体をコンパクトにすることができる。

図２は、実施例１と共振周波数及び整合を比較するためのアンテナ装置の分解斜視図である。図２のアンテナ装置１０は、実施例１と同じ形状のスロット３を有し、且つ半島部２１に切込みを設けない構成となっている。なお、アンテナ装置１０の共振周波数を実施例１の共振周波数と合わせるための微調整はしていないので、その他の値は同じである。

図３は、アンテナ装置１０及び実施例１のアンテナ装置の共振周波数を説明するための図である。図３は、縦軸を反射係数（リターンロス）、横軸を周波数としている。グラフ１０１は、各周波数における実施例１のアンテナ装置の反射係数を表している。また、グラフ１０２は、各周波数におけるアンテナ装置１０の反射係数を表している。実施例１のアンテナ装置による共振周波数は、グラフ１０１のピークであり、２．１４ＧＨｚとなっている。また、アンテナ装置１０の共振周波数は、グラフ１０２のピークであり、２．３４８ＧＨｚとなっている。例えば、携帯電話機における下りの周波数帯域は、２．１１〜２．１７ＧＨｚなどとされている。そのため、実施例１のアンテナ装置を携帯電話機に用いた場合、アンテナ装置１０を用いた場合は共振周波数を低くするためにサイズ拡大が必要となるので、実施例１のアンテナの方がコンパクトになる。

また、図４は、アンテナ装置１０及び実施例１のアンテナ装置のスミスチャートである。図４におけるグラフ１０３が実施例１のアンテナ装置の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ１０４がアンテナ装置１０の各周波数における入力インピーダンスを表している。

グラフ１０３における点１０５が、周波数が２．１４０ＧＨｚのときの入力インピーダンスを表している。そして、点１０５における入力インピーダンスは、実部の値が４８．９Ωであり虚部の値が−０．８３Ωである。また、グラフ１０４における点１０６が、周波数が２．３４８ＧＨｚのときの入力インピーダンスを表している。そして、点１０６における入力インピーダンスは、実部の値が６３．２Ωであり虚部の値が−５．６Ωである。ここで、整合が最も取れた状態がスミスチャートの中心であり、実部が５０Ωであり、虚部が０Ωである。そして、点１０５の方が、点１０６よりもより中心に近いことが分かる。すなわち、実施例１のアンテナ装置は、アンテナ装置１０に比べて整合がとれている。なお、スミスチャートには定抵抗延があり、それぞれの定抵抗円は右端の部分を共有している。以降の説明で、スミスチャートの外側に移動することはより抵抗（インピーダンスの実部）が小さくなることを意味し、内側に移動することはより抵抗が大きくなることを意味する。逆Ｌアンテナを高さ一定のままで長くするとスミスチャートでの位置を外側に移動させることができ、スロットを長くするとスミスチャートでの位置を内側に移動させることができる。ここで、実施例１のアンテナ装置はアンテナ装置１０に比べて、半島部２１の実質的な長さを長く見せることができる。逆Ｌアンテナ１と半島部２１とを加えたものがアンテナの役割を果たすことになるため、半島部２１を長くした実施例１のアンテナ装置はアンテナ装置１０よりもスミスチャートでの位置は外側に移動する。アンテナ装置１０では、スミスチャートでの位置が中心よりも内側にあるので、実施例１のアンテナ装置とすることでスミスチャートでの位置は外側に移動し、整合状態になっている。ここで、アンテナ装置１０について、共振周波数を実施例１のアンテナ装置と合わせるには、サイズ拡大が必要となるので、実施例１のアンテナ装置の方がコンパクトになる。

このように、単にスロット３をメアンダ状にした場合よりも、半島部２１もメアンダ状にした場合の方が、同じ設置領域を有していても共振周波数を低くすることができる。または、同じ共振周波数でもサイズをコンパクトにすることができる。

図５Ａは、実施例１に係るアンテナ装置を内蔵した携帯電話機の概観斜視図である。また、図５Ｂは、実施例１に係るアンテナ装置を内蔵した携帯電話機の透視斜視図である。

実施例１に係るアンテナ装置は、例えば、図５Ａに示すようなスマートフォン１００に内蔵される。実施例１に係るアンテナ装置は、スマートフォン１００に図５Ｂのアンテナ装置１１０に示すように筐体内に内蔵される。スマートフォン１００は、図示しない無線通信部や信号処理部を有している。そして、無線通信部は、アンテナ装置１１０を介して無線信号を受信する。また、無線通信部は、信号処理部から受信した信号をアンテナ装置１１０を介して送出する。信号処理部は、無線通信部から受信した信号に対して処理を施し、操作者に提供する。また、信号処理部は、操作者から入力されたデータに対して処理を施し、無線通信部へ出力する。

ここでは、実施例１に係るアンテナ装置がスマートフォンに内蔵される場合を例に説明しているが、これは他の形状の携帯電話機でもよく、また携帯電話機以外の無線装置でも良い。

（変形例）
図６Ａは、実施例１に係るアンテナ装置の変形例を示す図である。また、図６Ｂは、実施例１に係るアンテナ装置の変形例の他の例を示す図である。

設置領域の長辺を短くするためには、スロットを曲げればよい。また、半島部を長くするには、半島部も曲がった帯状にすればよい。そこで、実施例１に示したようなメアンダ状のスロット及び半島部だけではなく、他の曲がった形状のスロット及び半島部でもよい。

例えば、図６Ａの基板金属１１のように、スロット及び半島部をらせん状にしてもよい。この場合にも、直線のスロットの場合に比べて、同じ共振周波数で設置領域の長辺を短くすることができる。または、同じ設置領域で整合がとれた状態での共振周波数を低くできる。

また、他の例としては、図６Ｂの基板金属１２のように、半島部のみをメアンダ状にしたものでもよい。基板金属１２のように、半島部が長くなればアンテナの実質的な長さを長くすることができるため、スロット及び半島部が直線の場合よりも、整合のとれた状態での共振周波数を低くすることができる。

以上に説明したように、本実施例及び変形例に係るアンテナ装置及び携帯電話機は、基板金属の端部に開口部を有するスロット及びその先端に逆Ｌアンテナを有する半島部を曲げた構造を備えている。これにより、基板金属における設置領域をコンパクトにすることができ、アンテナ装置の省スペース化を図ることができる。さらに、アンテナ装置を用いた携帯電話機などの装置の小型化に寄与することができる。また、同じスロットの状態でも、整合のとれた状態で、より共振周波数を低くすることができる。

図７Ａは、実施例２に係るアンテナ装置が設けられた基板金属全体の斜視図である。また、図７Ｂは、図７Ａのアンテナ装置部分を拡大した図である。

本実施例に係るアンテナ装置は、図７Ａ及び図７Ｂにしめすように、実施例１に係るアンテナ装置における逆Ｌアンテナをフォールデッド逆Ｌアンテナにしたものである。これにより、スミスチャートでの位置はより内側になるので、より短いスロット長で整合状態に調製可能になる。逆Ｌアンテナの場合ではスロットが設置領域の大半を占めるので、フォールデッド逆Ｌアンテナとすることで設置領域を小さくすることができる。

本実施例に係るアンテナ装置も、実施例１と同様に、基板金属２０２の端部付近に開口部を有するスロット２０３が基板金属２０２に設けられている。さらに、スロット２０３の両脇の領域のうち小さい方の基板金属２０２の領域に切込みを入れた、曲がった帯状の半島部２２１が形成されている。そして、スロット２０３及び半島部２２１ともにメアンダ状になっている。

アンテナ２０１は、一端２１１から伸び、その後折り返して他端２１２に戻ってくるフォールデッド逆Ｌアンテナとなっている。そして、アンテナ２０１の一端は給電点２０４を介して半島部２２１の先端付近に設置されている。さらに、アンテナ２０１の他端は、半島部２２１の先端部付近に直接設置されている。

そして、本実施例におけるスロット２０３と半島部２２１とで形成される設置領域は、長辺Ｐ１が１４．３ｍｍ、短辺Ｑ１が４ｍｍである。さらに、アンテナ２０１の基板金属２０２からの高さが３ｍｍである。また、アンテナ２０１における長さＰ２は、１４．５ｍｍ、幅Ｑ２は、４ｍｍである。

図８は、実施例２に係るアンテナ装置のスミスチャートである。グラフ２０５が、本実施例に係るアンテナ装置の入力インピーダンスを表している。グラフ２０５における点２０６が２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスを表しており、実部が５３．８８８７３５Ω、虚部が１．０４６１３０Ωとなっている。すなわち、本実施例に係るアンテナ装置は、２．１４ＧＨｚにおいてほぼスミスチャートの中心に位置している。すなわち、本実施例に係るアンテナ装置は、整合状態が良い。

また、図９は、実施例２に係るアンテナ装置の共振周波数を表す図である。図９は、縦軸を反射係数、横軸を周波数としている。グラフ２０７は、各周波数における実施例２に係るアンテナ装置の反射係数を表している。そして、グラフ２０７におけるピーク２０８が、実施例２に係るアンテナ装置の共振周波数である。実施例２に係るアンテナ装置の共振周波数は、２．１４ＧＨｚとなっている。すなわち、実施例２に係るアンテナ装置の共振周波数は、携帯電話機の周波数帯域の一例である２．１１〜２．１７に含まれる。したがって、実施例２に係るアンテナ装置は、携帯電話機に用いた場合、高感度となる。

ここで、図１０〜図１４Ｂを用いて、逆Ｌアンテナを用いた場合とフォールデッド逆Ｌアンテナを用いた場合とのアンテナ装置の比較について説明する。

図１０は、逆Ｌアンテナを用いた場合のアンテナ装置の一例の図である。また、図１１は、フォールデッド逆Ｌアンテナを用いた場合のアンテナ装置の一例の図である。また、図１２Ａは、図１０及び図１１で示すアンテナ装置の共振周波数を示す図である。また、図１２Ｂは、図１０及び図１１で示すアンテナ装置のスミスチャートである。また、図１３は、逆Ｌアンテナを用いた場合のアンテナ装置の他の例の図である。また、図１４Ａは、図１３及び図１１で示すアンテナ装置の共振周波数を示す図である。また、図１４Ｂは、図１３及び図１１で示すアンテナ装置のスミスチャートである。

図１０に示すアンテナ装置２５１におけるスロット２５２は、幅０．５ｍｍであり、長さ２０ｍｍである。また、基板金属２５３は、幅５０ｍｍ（スロット２５２における長さ方向）であり、長さ１００ｍｍ（スロット２５２における幅方向）である。さらに、半島部２５４は、幅３．５ｍｍであり、長さ２０ｍｍである。また、逆Ｌアンテナ２５５は、長さ１６．２ｍｍである。また、図１１に示すアンテナ装置２６１におけるスロット２６２、基板金属２６３及び半島部２６４は、図１０のスロット２５２、基板金属２５３及び半島部２５４と同じサイズである。そして、フォールデッド逆Ｌアンテナ２６５は、直線２６５Ａの長さが２０ｍｍ、直線２６５Ｂの長さが４ｍｍ、直線２６５Ｃの長さが８ｍｍとなっている。すなわち、アンテナの形状以外は、アンテナ装置２５１とアンテナ装置２６１とは同じである。

図１２Ｂにおいて、グラフ２７３がアンテナ装置２５１の各周波数における入力インピーダンスを表しており、グラフ２７４がアンテナ装置２６１の各周波数における入力インピーダンスを表している。そして、グラフ２７３における点２７６は、２．８３ＧＨｚにおける入力インピーダンスであり、実部が５１．８９Ω、虚部が−２．０６Ωである。また、グラフ２７４における点２７５は、２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスであり、実部が４９．３０Ω、虚部が−２．２２Ωである。この場合、図１２Ｂに示すように、アンテナ装置２５１及びアンテナ装置２６１のインピーダンスは、いずれもほぼスミスチャートの中心に位置している。すなわち、この場合、アンテナ装置２５１及びアンテナ装置２６１のいずれも整合状態は良い。

また、図１２Ａにおける、グラフ２７１は、各周波数におけるアンテナ装置２５１の反射係数を表している。また、グラフ２７２は、各周波数におけるアンテナ装置２６１の反射係数を表している。図１２Ａに示すように、アンテナ装置２５１の共振周波数であるグラフ２７１のピークは、２．８３ＧＨｚである。これに対して、アンテナ装置２６１の共振周波数であるグラフ２７２のピークは、２．１４ＧＨｚである。

これに対して、図１３で示すアンテナ装置２８１は、スロット２８２、基板金属２８３及び半島部２８４のサイズは、図１０のアンテナ装置２５１と同様とし、逆Ｌアンテナ２８５の長さを２８．９ｍｍとしている。

図１４Ａにおける、グラフ２９１は、各周波数におけるアンテナ装置２８１の反射係数を表している。また、グラフ２９２は、各周波数におけるアンテナ装置２６１の反射係数を表している。図１４Ａに示すように、アンテナ装置２８１の共振周波数であるグラフ２９１のピーク及びアンテナ装置２６１の共振周波数であるグラフ２９２のピークは、ともに、２．１４ＧＨｚであり、同じ共振周波数となっている。

また、図１４Ｂにおいて、グラフ２９３がアンテナ装置２８１の各周波数における入力インピーダンスを表しており、グラフ２９４がアンテナ装置２６１の各周波数における入力インピーダンスを表している。この場合、グラフ２９３の点２９５に示すように、アンテナ装置２８１の２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスは実部が１０．６６Ωであり、虚部が１４．００Ωである。これに対して、グラフ２９４の点２９６に示すように、アンテナ装置２６１の２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスは実部が４９．３０Ωであり、虚部が−２．２２Ωである。すなわち、アンテナ装置２６１の方がアンテナ装置２８１に比べて整合状態がより良い。

したがって、スロット長を同じ長さにした場合、フォールデッド逆Ｌアンテナ２６５を用いたアンテナ装置２６１の方が、逆Ｌアンテナ２８５を用いたアンテナ装置２８１に比べて、整合が良い状態で共振周波数を低くすることができる。

また、設置面積の短辺を４ｍｍとしてアンテナの高さを３ｍｍとした場合に、共振周波数を２．１４ＧＨｚにしようとすると、逆Ｌアンテナでは、スロット長は、２６．４ｍｍとなる。これに対して、同じ条件をフォールデッド逆Ｌアンテナで満たす場合、スロット長は、２０．０ｍｍとなる。

このように、フォールデッド逆Ｌアンテナを用いた場合、逆Ｌアンテナを用いた場合よりも、スロットを短くすることができる。

以上に説明したように、実施例２のようにフォールデッド逆Ｌアンテナを用いたアンテナ装置は、実施例１の場合よりも、設置領域をコンパクトにすることができ、省スペース化を図ることができる。さらに、アンテナ装置を用いた装置の筐体の小型化や薄型化に寄与することができる。

（変形例）
半島部分やフォールデッド逆Ｌアンテナのサイズや形状は、以上の実施例２で説明したもの以外でもよい。図１５は、実施例２の変形例に係るアンテナ装置の斜視図である。

図１５に示すアンテナ装置は、半島部３２１及びスロット３０３を合せた設置領域の長辺Ｐ３が１１ｍｍ、短辺Ｑ３が４ｍｍである。また、アンテナ３０１の長さＰ４が１５．９ｍｍであり、幅Ｑ４が３．５ｍｍであり、基板金属３０２からの高さが３ｍｍである。さらに、図１５に示すアンテナ装置は、半島部３２１がメアンダ状であり、スロット３０３が、直線のスロットの横方向に数箇所切込みを入れた形状になっている。さらに、図１５に示すアンテナ装置は、給電点３０４を有している。

図１６Ａは、図１５のアンテナ装置の共振周波数を表す図である。また、図１６Ｂは、図１５のアンテナ装置のスミスチャートである。

図１６Ａのグラフ３５１は、図１５のアンテナ装置の各周波数における反射係数を表している。そして、図１５のアンテナ装置の周波数帯域であるグラフ３５１のピークは、２．１４ＧＨｚとなっている。これは、携帯電話機における下りの周波数帯域の一例である、２．１１〜２．１７ＧＨｚに収まっている。すなわち、図１５のアンテナ装置を携帯電話機に用いた場合、高感度となる。

また、図１６Ｂのスミスチャートにおけるグラフ３５２は、図１５のアンテナ装置の各周波数における入力インピーダンスを表している。そして、グラフ３５２上の点３５３が、図１５のアンテナ装置の２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスであり、実部が４８．３２３３８３Ωであり、虚部が０．４１３１０２となっている。これは、スミスチャートのほぼ中心に位置する。したがって、図１５のアンテナ装置は整合状態が良い。

このように、フォールデッド逆Ｌアンテナを用いた場合に、半島部及びスロットの両方がメアンダ状でない形状でも、高感度且つ整合状態が良いアンテナ装置とすることができる。この場合も、フォールデッド逆Ｌアンテナを用いているので、逆Ｌアンテナを用いた場合よりも、設置領域をコンパクトにすることができ、筐体の小型化や薄型化が容易となる。また、スロット長が同じ場合には、整合状態で、より共振周波数を低くすることができ、感度を向上させることができ、逆Ｌアンテナの場合にスミスチャートの外側であったならば、より整合状態に近づけることができる。

図１７Ａは、実施例３に係るアンテナ装置の斜視図である。また、図１７Ｂは、実施例３に係るアンテナ装置の透視斜視図である。

本実施例に係るアンテナ装置は、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、基板４０２の両面にアンテナのパターンを設けた構造を有している。ここで、図１７Ｂに示すアンテナ装置をアンテナ装置４００とする。本実施例のアンテナ装置４００は、フォールデッド逆Ｌアンテナを用いている。

ここで、本実施例では、基板４０２は、プラスチック製の板状の誘電体を金属板で挟んだ構造を有している。この、基板４０２の両側に設けられた金属板が以上の各実施例で説明した基板金属にあたる。そして、基板４０２は、厚さ１ｍｍである。また、基板４０２のプラスチック部分の比誘電率は４．２である。なお、基板金属の位置は、プラスチック表面に限定せず、プラスチックの中でもよい。また、多層基板であってもよい。

そして、基板４０２の一方の金属面を削りだしスロット４０３及び半島部４２１のパターンを形成する。また、半島部４２１の先端部分に給電点４０４を配置する。さらに、給電点４０４に、フォールデッド逆Ｌアンテナ４０１の一端を接続する。そして、フォールデッド逆Ｌアンテナ４０１は、基板４０２の側面に沿って伸び、他方の金属面に達すると曲がり、他方の金属面上においてさらに延びて折れ曲がり、戻ってきて半島部に他端が接触するように金属が削りだされることでフォールデッド逆Ｌアンテナとして形成されている。なお、フォールデッド逆Ｌアンテナの側面部分については、側面でなくてもよく、ビアのようなものであってもよい。

本実施例では、半島部４２１及びスロット４０３が形成する配置領域の長辺が１５．５ｍｍ、短辺が４ｍｍである。また、アンテナ４０１の長さは８ｍｍであり、幅が３．３５ｍｍである。

図１８は、スロットを設けないアンテナ装置の図である。図１８に示すように、アンテナ装置４１０は、金属基板の一方の面にフォールデッド逆Ｌアンテナのパターンを設け、他方の面にはスロットを設けない形状を有している。なお、本実施例では、共振周波数を合わせるため、アンテナ長１７．５ｍｍ、幅３．５ｍｍとしている。

図１９Ａは、アンテナ装置４００及びアンテナ装置４１０の共振周波数を表す図である。また、図１９Ｂは、アンテナ装置４００及びアンテナ装置４１０のスミスチャートである。

図１９Ａのグラフ４４１は、アンテナ装置４１０の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ４４２は、アンテナ装置４００の各周波数における反射係数を表している。そして、アンテナ装置４１０の共振周波数であるグラフ４４１のピークは、２．１４ＧＨｚとなっている。また、アンテナ装置４００の共振周波数であるグラフ４４２のピークは、２．１４ＧＨｚとなっている。すなわち、アンテナ装置４１０とアンテナ装置４２０とは同じ共振周波数を有している。

図１９Ｂのスミスチャートにおけるグラフ４４３は、アンテナ装置４１０の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ４４４は、アンテナ装置４００の各周波数におけるインピーダンスを表している。そして、グラフ４４３上の点４４５が、アンテナ装置４１０の２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスであり、実部が１．５４５Ωであり、虚部が２．７０Ωである。これに対して、グラフ４４４上の点４４６が、アンテナ装置４００の２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスであり、実部が５２．５５Ωであり、虚部が１．８８Ωである。すなわち、アンテナ装置４００のインピーダンスはスミスチャートのほぼ中心に位置しているが、アンテナ装置４１０のインピーダンスはスミスチャートの中心から大きく外れている。したがって、アンテナ装置４００は、アンテナ装置４１０に比べて整合状態が良い。

このように、基板金属の両面にアンテナ、スロット及び半島部のパターンを形成したアンテナ装置においても、曲がった帯状のスロット及び半島部を設けた方が、スロットや半島を設けない場合に比べて、共振周波数を低くし且つ整合状態をよくすることができる。

すなわち、実施例３のように基板金属の両面にアンテナ、スロット及び半島部のパターンを形成したアンテナ装置においても、共振周波数を低くすると共に整合状態をよくすることができる。また、実施例１の場合よりも、設置領域をコンパクトにすることができ、筐体の小型化や薄型化が容易となる。そして、基板金属の両面のパターンとすることで、例えば携帯電話機に用いた場合の部品数を減らすことができる。なお、多層基板や、金属が誘電体で覆われている状態でも利用できる。さらに、携帯電話機の薄型化や小型化に寄与することができる。

ここで、以上の実施例３では、半島部がメアンダ状であり、スロットの形状が直線のスロットの横に切込みを入れた形状である場合で説明したが、半島部及びスロットの形状はこれに限らない。例えば、実施例１で示した半島部及びスロットのいずれもがメアンダ状でもよく、また、半島部とスロットがらせん状になっていてもよい。

また、以上の実施例３では、アンテナをフォールデッド逆Ｌアンテナを用いた場合で説明したが、このアンテナは逆Ｌアンテナでもよい。そこで以下に実施例３に係る変形例を説明する。

（変形例）
図２０Ａは、実施例３の変形例に係るアンテナ装置の斜視図である。また、図２０Ｂは、実施例３の変形例に係るアンテナ装置の透視斜視図である。

本変形例に係るアンテナ装置も、図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、基板４５２の両面にアンテナのパターンを設けた構造を有している。以下では、図２０Ｂで表されるアンテナ装置をアンテナ装置４５０と呼ぶ。

ここで、本変形例では、基板４５２は、５０×５０×１ｍｍの形状を有している。また、基板４５２は、プラスチック製の板状の誘電体を金属板で挟んだ構造を有しており、プラスチック部分の比誘電率が４．２である。

そして、基板４５２の一方の金属面を削りだしスロット４５３及び半島部４５５のパターンを形成する。また、半島部４５５の先端部分に給電点４５４を配置する。さらに、給電点４５４に、逆Ｌアンテナ４５１の一端を接続する。そして、逆Ｌアンテナ４５１は、基板４５２の側面に沿って伸び、他方の金属面に達すると曲がり、他方の金属面上を延びるように他方の金属面を削りだすことで逆Ｌアンテナとして形成されている。

図２１Ａは、アンテナ装置４５０の共振周波数を表す図である。また、図２１Ｂは、アンテナ装置４５０のスミスチャートである。

図２１Ａのグラフ４６１は、アンテナ装置４５０の各周波数における反射係数を表している。そして、アンテナ装置４５０の共振周波数であるグラフ４６１のピークは、２．０８８ＧＨｚとなっている。これは、携帯電話機で用いられる共振周波数としては十分な値である。すなわち、図２０のアンテナ装置を携帯電話機に用いた場合、アンテナ装置は高感度となる。

また、図２１Ｂのスミスチャートにおけるグラフ４６２は、アンテナ装置４５０の各周波数における入力インピーダンスを表している。そして、グラフ４６２上の点４６３が、２．０８８ＧＨｚにおけるインピーダンスであり、実部が５０．２７７１６６Ωであり、虚部が−１．７２５３５３Ωとなっている。これは、スミスチャートのほぼ中心に位置する。したがって、アンテナ装置４５０は整合状態が良い。

したがって、本変形例のように基板金属の両面にアンテナ、スロット及び半島部のパターンを形成したアンテナ装置においても、共振周波数を低くすると共に整合状態をよくすることができる。そして、実施例１の場合よりも、設置領域をコンパクトにすることができ、筐体の小型化や薄型化が容易となる。そして、基板金属の両面のパターンとすることで、例えば携帯電話機に用いた場合の部品数を減らすことができる。なお、多層基板や、金属が誘電体で覆われている状態でも利用できる。さらに、携帯電話機の薄型化や小型化に寄与することができる。

次に、図２２を参照して、実施例４に係るアンテナ装置について説明する。図２２は、実施例４に係るアンテナ装置の一例の斜視図である。

アンテナ装置５００は、基板金属５０２上に直線のスロット５０３が設けられている。本実施例では、基板金属５０２は、長さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍである。また、スロット５０３の基板金属５０２の端部からの距離Ｓ５は、３ｍｍである。また、スロット５０３の幅Ｓ６は、０．５ｍｍである。さらに、スロット５０３の長さをＬ２とする。

また、基板金属５０２のスロット５０３によって分けられた領域の小さい方の領域である半島部の先端部から距離λ／１０（λは共振周波数の波長を表す。）以内に給電点５０４が設けられている。例えば、共振周波数が２．１４ＧＨｚの場合、λ＝１４０ｍｍである。本実施例では、給電点５０４は、半島部の先端で且つ基板金属５０２の端部からの距離Ｓ３が１．５ｍｍ、スロット５０３までの距離Ｓ４が１．５ｍｍの位置に配置されている。

また、逆Ｌアンテナ５０１は、給電点５０４を介して基板金属５０２に接続している。本実施例では、逆Ｌアンテナ５０１の基板金属５０２からの高さＳ１は、３ｍｍである。また、逆Ｌアンテナ５０１の幅Ｓ２は、０．５ｍｍである。さらに、逆Ｌアンテナ５０１の長さをＬ１とする。

ここで、図２３は、スロット及びアンテナの長さを変化させた場合の共振周波数を示す図である。そして、グラフ５１１ａは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（０，３０．８０）の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ５１２ａは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（５，３０．３３）の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ５１３ａは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（１０，２９．５２）の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ５１４ａは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（１５，２８．３３）の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ５１５ａは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（２０，２６．４２）の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ５１６ａは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（２５，２２．４１）の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ５１７ａは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（２８，１６．８０）の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ５１８ａは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（３０，１０．１２）の場合の各周波数における反射係数を表している。

図２３に示すように、グラフ５１１ａ〜５１８ａのいずれもピークは２．１４ＧＨｚである。すなわち、（Ｌ２，Ｌ１）＝（０，３０．８０）、（５，３０．３３）、（１０，２９．５２）、（１５，２８．３３）、（２０，２６．４２）、（２５，２２．４１）、（２８，１６．８０）、（３０，１０．１２）いずれの場合も共振周波数は同じである。

図２４は、図２３におけるスロット及びアンテナの長さを変化させた場合に対応するスミスチャートである。すなわち、グラフ５１１ｂは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（０，３０．８０）の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ５１２ｂは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（５，３０．３３）の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ５１３ｂは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（１０，２９．５２）の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ５１４ｂは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（１５，２８．３３）の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ５１５ｂは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（２０，２６．４２）の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ５１６ｂは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（２５，２２．４１）の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ５１７ｂは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（２８，１６．８０）の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ５１８ｂは、（Ｌ２，Ｌ１）＝（３０，１０．１２）の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。

そして、グラフ５１１ｂの２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスは、実部が６．６９６２５９Ω、虚部が−０．３６９１２３Ωである。また、グラフ５１２ｂの２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスは、実部が６．８５４８８０Ω、虚部が０．０２０８４１Ωである。また、グラフ５１３ｂの２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスは実部が６．６９９８０１６Ω、虚部が０．１５０９３７Ωである。また、グラフ５１４ｂの２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスは、実部が８．１３２５６１Ω、虚部が−０．１７０００８Ωである。また、グラフ５１５ｂの２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスは、実部が１１．０７１７６９Ω、虚部が−０．３０９６３８Ωである。また、グラフ５１６ｂの２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスは、実部が２０．６４４３５２Ω、虚部が−０．１０３２９３Ωである。また、グラフ５１７ｂの２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスは、実部が５０．０６９０７５Ω、虚部が−０．７１７３６６Ωである。また、グラフ５１８ｂの２．１４ＧＨｚにおける入力インピーダンスは、実部が１５３．５２６０９２Ω、虚部が−０．３８３７２７Ωである。

図２５は、アンテナ長さとスロットの深さと入力インピーダンスとの関係を表す図である。図２５は、紙面に向かって左側の縦軸を長さとしている。また、紙面に向かって右側の縦軸を入力インピーダンスの実部としている。さらに、横軸をスロットの深さとしている。グラフ５２１は、アンテナ長を表している。また、グラフ５２２は、スロットの深さにアンテナ長を加えた長さを表している。そして、グラフ５２３が入力インピーダンスの実部を表している。

図２５で示すように、スロットの長さがλ／１０（≒１４ｍｍ）から入力インピーダンスの実部が大きく上昇し始めている。すなわち、スロットの長さをλ／１０以上とすることで、入力インピーダンスの実部を増加させることができる。

また、元々の放射抵抗（入力インピーダンスの実部）が低い場合、整合を取るためにスロット深さをより長くする必要がある。すなわち、アンテナ装置が有する放射抵抗によって、用いるスロットの深さが異なるものであり、スロットの長がλ／１０であっても十分に整合を取ることができる場合もある。

すなわち、図２２におけるアンテナ装置５００のような、基板金属の端部付近に開口を有する直線のスロットを有し、半島部の先端付近に逆Ｌアンテナを設けたアンテナ装置では、スロットの長さをλ／１０以上の適切な値にすることが好ましい。

以上に説明したように、基板金属の端部付近に開口を有する直線のスロットを有し、半島部の先端付近に逆Ｌアンテナを設けたアンテナ装置において、スロット長さをλ／１０以上の適切な値にすることで、良い整合状態を確保できる。

次に、図２６を参照して、実施例５に係るアンテナ装置について説明する。図２６は、実施例５に係るアンテナ装置の斜視図である。

アンテナ装置６００は、基板金属６０２の端部付近に開口部を有するスロット６０３を有している。スロット６０３は直線である。そして、設置領域の短辺Ｑ５は、４．０ｍｍである。また、設置領域の長辺、言い換えればスロット長さをＬ３とする。

また、アンテナ６０１は、フォールデッド逆Ｌアンテナである。そして、アンテナ６０１の一端は給電点６０４を介して基板金属６０２に接続している。また、長さＰ６は、１７．５ｍｍであり、幅Ｑ６は、３．５ｍｍである。また、アンテナ６０１の基板金属６０２からの高さは１．０ｍｍである。

図２７は、Ｌ３を変化させた場合の共振周波数を表す図である。グラフ６１１ａは、Ｌ＝０の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ６１２ａは、Ｌ＝５の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ６１３ａは、Ｌ＝１０の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ６１４ａは、Ｌ＝１５の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ６１５ａは、Ｌ＝２０の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ６１６ａは、Ｌ＝２５の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ６１７ａは、Ｌ＝３０の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ６１８ａは、Ｌ＝３５の場合の各周波数における反射係数を表している。また、グラフ６１９ａは、Ｌ＝４０の場合の各周波数における反射係数を表している。

図２８は、図２７におけるＬ３を変化させた場合に対応するスミスチャートである。すなわち、グラフ６１１ｂは、Ｌ３＝０の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ６１２ｂは、Ｌ３＝５の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ６１３ｂは、Ｌ３＝１０の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ６１４ｂは、Ｌ３＝１５の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ６１５ｂは、Ｌ３＝２０の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ６１６ｂは、Ｌ３＝２５の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ６１７ｂは、Ｌ３＝３０の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ６１８ｂは、Ｌ３＝３５の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。また、グラフ６１９ｂは、Ｌ３＝４０の場合の各周波数における入力インピーダンスを表している。各グラフ上の点が、図２７で求まるそれぞれのスロット長に対応した共振周波数における入力インピーダンスを表している。

そして、図２８に示すように、スロット長が１０ｍｍ以上のときに整合状態が良くなっている。さらに詳しくは、スロット長が１５〜２０ｍｍの間において、より適切な整合状態となっている。

この場合、２．９ＧＨｚにおいて、λ≒１０３．４５ｍｍであることを用いて規格化すると、スロット長がおおよそλ／１０を超えると、入力インピーダンスの実部が大きくなり始める。さらに、スロット長がおおよそ（３／２０）λ〜（１／５）λにおいてより適切な整合状態となる。

したがって、基板金属の端部付近に開口部を有する直線のスロットを基板金属に設け、半島の先端付近にフォールデッド逆Ｌアンテナを設置したアンテナ装置では、スロットの長さをλ／１０以上の適切な値にすることで、良い整合状態を確保できる。

以上の各実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

（付記１）基板と、
前記基板の端部近傍の縁に切込口を有し、曲がった形状を有するように、前記基板に設けられたスロットと、
前記スロットが挟む前記基板の領域に切込みを有する導体部と、
前記導体部の先端部近傍に配置され、前記基板面に対して並行となるアンテナと
を備えることを特徴とするアンテナ装置。

（付記２）前記アンテナと前記導体部との間に給電点が設けられていることを特徴とする付記１に記載のアンテナ装置。

（付記３）前記導体部は、前記スロットを挟む前記基板の２つの領域のうち面積が小さい領域に切込みを入れることで形成されることを特徴とする付記１又は付記２に記載のアンテナ装置。

（付記４）前記スロットは、メアンダ状であることを特徴とする付記１〜３のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記５）前記導体部は、メアンダ状であることを特徴とする付記１〜４のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記６）前記アンテナは、フォールデッド逆Ｌアンテナであることを特徴とする付記１〜５のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記７）板状の誘電体をさらに有し、
前記基板は、前記誘電体の一方の面に配置され、
前記アンテナは前記基板に接続した点から延出し、さらに前記誘電体の他方の面上に接するように延出している、
または、ビアなどで基板と前記アンテナを接続している、
または、それらの全体が誘電体で覆われている
ことを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載のアンテナ装置。

（付記８）前記逆Ｌアンテナは、前記金属基板に接続した２つの点から延出し、さらに前記誘電体の他方の面上に接するように延出して交わっているフォールデッド逆Ｌアンテナであることを特徴とする付記７に記載のアンテナ装置。

（付記９）基板と、
前記基板の端部近傍の縁に切込口を有し、曲がった形状を有するように、前記基板に設けられたスロットと、
前記スロットが挟む前記基板の領域に切込みを有する導体部と、
前記導体部の先端部近傍に配置され、前記基板面に対して並行となるアンテナと
を有するアンテナ部と、
前記アンテナ部を介して無線信号を送受信する無線通信部と、
前記無線通信部で受信した信号及び前記無線通信部から送信する信号を処理する信号処理部と
を備えたことを特徴とする携帯電話機。

（付記１０）基板と、
前記基板の端部近傍の縁に切込口を有し、共振周波数の波長の１０分の１以上の長さを有するように、前記基板に設けられたスロットと、
前記スロットが挟む前記基板の領域の先端付近から共振周波数の波長の１０分の１以内の距離に配置された給電点と、
前記給電点を介して前記基板に接続され、前記基板面に対して並行となるアンテナと
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。

（付記１１）基板と、
前記基板の端部近傍の縁に切込口を有するように前記基板に設けられた共振周波数の波長の１０分の１以上の長さを有するスロットと、
前記スロットが挟む前記基板の領域の先端付近に配置されたフォールデッド逆Ｌアンテナと
を備えたことを特徴とするアンテナ装置。

１ 逆Ｌアンテナ
２ 基板金属
３ スロット
４ 給電点
２１ 半島部
２２ａ、２２ｂ 切込
３１ 開口部

Claims (7)

1. 板状又は膜状の導電部材と、
   前記導電部材の端部近傍の縁に切込口を有し、曲がった形状を有するように、前記導電部材に設けられたスロットと、
   前記導電部材の一部であり、前記スロットが挟む前記導電部材の領域に切込みを有する導体部と、
   前記導体部の先端部近傍に配置され、前記導電部材面に対して並行となるアンテナと、
   前記アンテナと前記導体部との間に設けられた給電点と
   を備えることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記導体部は、前記スロットを挟む前記導電部材の２つの領域のうち面積が小さい領域に切込みを入れることで形成されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記スロットは、メアンダ状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記導体部は、メアンダ状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
5. 前記アンテナは、フォールデッド逆Ｌアンテナであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
6. 板状の誘電体をさらに有し、
   前記導電部材は、前記誘電体の一方の面に配置され、
   前記アンテナは前記導電部材に接続した点から延出し、さらに前記誘電体の他方の面上に接するように延出している
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のアンテナ装置。
7. 板状又は膜状の導電部材と、
   前記導電部材の端部近傍の縁に切込口を有し、曲がった形状を有するように、前記導電部材に設けられたスロットと、
   前記スロットが挟む前記導電部材の領域に切込みを有する導体部と、
   前記導体部の先端部近傍に配置され、前記導電部材面に対して並行となるアンテナと、
   前記アンテナと前記導体部との間に設けられた給電点と
   を有するアンテナ部と、
   前記アンテナ部を介して無線信号を送受信する無線通信部と、
   前記無線通信部で受信した信号及び前記無線通信部から送信する信号を処理する信号処理部と
   を備えたことを特徴とする携帯電話機。

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