JP2011114737A - マルチアンテナ装置および携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ループアンテナ（ループ状アンテナ）からなるアンテナ素子の相互結合を小さくすることによりマルチアンテナ装置の小型化を図ることが可能なマルチアンテナ装置を提供する。
【解決手段】このマルチアンテナ装置１０は、第１給電点１６からＡ１方向に巻かれる第１ループ状アンテナ素子１１と、第２給電点１７からＡ１方向とは反対のＡ２方向に巻かれる第２ループ状アンテナ素子１２と、第１ループ状アンテナ素子１１の第１給電点１６が配置される側とは反対の端部側と第２ループ状アンテナ素子１２の第２給電点１７が配置される側とは反対の端部側とを互いに接続する接続部１３と、接続部１３と接地面１４との間に配置されるインピーダンス素子１５とを備える。
【選択図】図２

Description

この発明は、マルチアンテナ装置および携帯機器に関し、特に、複数のアンテナ素子を備えたマルチアンテナ装置および携帯機器に関する。

従来、複数のアンテナ素子を備えたマルチアンテナ装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、モノポールアンテナからなる２つのアンテナ素子と、２つのアンテナ素子間の相互結合を小さくするために２つのアンテナ素子の間に配置されたアイソレーション素子とを備えるＭＩＭＯアレーアンテナ（マルチアンテナ装置）が開示されている。このＭＩＭＯアレーアンテナでは、２つのアンテナ素子を互いに対応する電波の波長λの１／２の距離を隔てて配置するとともに、アイソレーション素子を各アンテナ素子からλ／４の距離を隔てた位置に配置することによって、アイソレーション素子を共振させてモノポールアンテナからなるアンテナ素子の相互結合を小さくしている。

また、従来、モノポールアンテナなどの線状アンテナとは特性の異なるループアンテナ（ループ状アンテナ）からなるアンテナ素子が知られている（たとえば、特許文献２参照）。

上記特許文献２には、両端に一対の開放端部を有するループアンテナと、ループアンテナの近傍に配置され、ループアンテナの一対の開放端部の一方に電気的に接続される金属部材とを備える、ループアンテナユニットが開示されている。

特開２００７−９７１６７号公報 特開２００６−９３９７７号公報

上記特許文献１のＭＩＭＯアレーアンテナ（マルチアンテナ装置）では、モノポールアンテナからなるアンテナ素子の相互結合を小さくすることが可能である一方、ループアンテナからなるアンテナ素子の相互結合を小さくする構成については記載されていない。また、ループアンテナは、上記のように、モノポールアンテナなどの線状アンテナとは特性が異なるので、上記特許文献１のモノポールアンテナを前提とする技術を特許文献２に記載したようなループアンテナに適用することはできないと考えられる。

したがって、従来では、ループアンテナによりマルチアンテナ装置を構成した場合に、ループアンテナからなるアンテナ素子間の相互結合を小さくするのが困難であり、その結果、ループアンテナ（ループ状アンテナ）を含むマルチアンテナ装置の小型化を図るのが困難であるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、ループアンテナ（ループ状アンテナ）からなるアンテナ素子の相互結合を小さくすることによりマルチアンテナ装置の小型化を図ることが可能なマルチアンテナ装置および携帯機器を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

この発明の第１の局面によるマルチアンテナ装置は、第１給電点から所定方向に巻かれる第１ループ状アンテナ素子と、第２給電点から所定方向とは反対方向に巻かれる第２ループ状アンテナ素子と、第１ループ状アンテナ素子の第１給電点が配置される側とは反対の端部側と、第２ループ状アンテナ素子の第２給電点が配置される側とは反対の端部側とを互いに接続する接続部と、接続部と接地電位との間に配置されるインピーダンス素子とを備える。ここで、ループ状アンテナ素子とは、完全に閉じたループ（環状）の形状のアンテナ素子のみならず、部分的にループ（環状）の部分を有する形状のアンテナ素子も含む広い概念である。

この発明の第１の局面によるマルチアンテナ装置では、上記のように、第１給電点から所定方向に巻かれる第１ループ状アンテナ素子と、第２給電点から所定方向とは反対方向に巻かれる第２ループ状アンテナ素子とを設けることによって、第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子を流れる電流により第１ループ状アンテナ素子に発生する電圧の方向と、第１ループ状アンテナ素子を流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧の方向とを反対方向にすることができる。また、第１ループ状アンテナ素子の第１給電点が配置される側とは反対の端部側と第２ループ状アンテナ素子の第２給電点が配置される側とは反対の端部側とを互いに接続する接続部と、接続部と接地電位との間に配置されるインピーダンス素子とを設けることによって、第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子を流れる電流により第１ループ状アンテナ素子に発生する電圧の方向と、インピーダンス素子を介して接地電位に流れる電流によりインピーダンス素子に発生する電圧の方向とを同じ方向にすることができる。これにより、第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、インピーダンス素子を介して接地電位に流れる電流によりインピーダンス素子に発生する電圧の方向と、第１ループ状アンテナ素子を流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧の方向とが反対方向になるので、第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧の少なくとも一部がインピーダンス素子に発生する電圧により打ち消される。その結果、第１ループ状アンテナ素子と第２ループ状アンテナ素子との間の相互結合を小さくすることができる。これにより、ループ状アンテナからなるアンテナ素子間の相互結合を小さくするためにアンテナ素子間の距離を大きくする必要がなく、その分、ループ状アンテナを用いたマルチアンテナ装置の小型化を図ることができる。

上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、所定の周波数において、第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子に流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧を打ち消す方向の電圧がインピーダンス素子を介して接地電位に流れる電流により発生するように構成されている。このように構成すれば、容易に、第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子に流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧の少なくとも一部をインピーダンス素子に発生する電圧により打ち消して第１ループ状アンテナ素子と第２ループ状アンテナ素子との間の相互結合を小さくすることができる。

この場合、好ましくは、インピーダンス素子は、所定の周波数において、第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子に流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧と略同じ大きさの電圧がインピーダンス素子を介して接地電位に流れる電流により発生するインピーダンス値を有するように構成されている。このように構成すれば、インピーダンス素子のインピーダンス値を所定の値にするだけの簡易な方法により、第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子に流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧の略全てがインピーダンス素子に発生する電圧により打ち消されるので、第１ループ状アンテナ素子と第２ループ状アンテナ素子との間の相互結合をより小さくすることができる。その結果、ループ状アンテナ素子を用いたマルチアンテナ装置の小型化をより図ることができる。

上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、第１ループ状アンテナ素子および第２ループ状アンテナ素子が略Ｕ字形状に形成されており、略Ｕ字形状の第１ループ状アンテナ素子の一方端部近傍が第１給電点に接続され、略Ｕ字形状の第２ループ状アンテナ素子の一方端部近傍が第２給電点に接続され、第１ループ状アンテナ素子の他方端部近傍と第２ループ状アンテナ素子の他方端部近傍とが互いに接続部により接続されているとともに、接続部にはインピーダンス素子が接続されている。このように構成すれば、簡易な形状からなる略Ｕ字形状のループ状アンテナ素子を用いたマルチアンテナ装置の小型化を図ることができる。

上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、第１給電点は、第２給電点との離間距離が第１ループ状アンテナ素子および第２ループ状アンテナ素子が出力する電波の波長λの１／４未満の大きさになるように配置されている。このように構成すれば、第１ループ状アンテナ素子と第２ループ状アンテナ素子との距離が小さくなるので、ループ状アンテナを用いたマルチアンテナ装置の小型化を図ることができる。

上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、第１ループ状アンテナ素子と第１給電点との間に配置され、所定の周波数において、インピーダンス整合を図りながら第１ループ状アンテナ素子と第２ループ状アンテナ素子との間の相互結合を抑制するための第１整合回路と、第２ループ状アンテナ素子と第２給電点との間に配置され、所定の周波数において、インピーダンス整合を図りながら第１ループ状アンテナ素子と第２ループ状アンテナ素子との間の相互結合を抑制するための第２整合回路とをさらに備える。このように構成すれば、所定の周波数において、第１ループ状アンテナ素子と第２ループ状アンテナ素子との間の相互結合を小さくすることができるとともにインピーダンス整合が図られるので、アンテナ素子を介して伝達されるエネルギの伝達損失をより軽減させることができる。これにより、モノポールアンテナなどの線状アンテナに比べて利得（ゲイン）が大きいループ状アンテナからなるアンテナ素子の利得をより大きくすることができる。

上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、インピーダンス素子はインダクタである。このように構成すれば、インダクタ（コイル）からなる簡易な構成のインピーダンス素子により、容易に、第１ループ状アンテナ素子と第２ループ状アンテナ素子との間の相互結合を小さくすることができる。

上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、好ましくは、第１ループ状アンテナ素子および第２ループ状アンテナ素子は、複数の位置で屈曲または湾曲した形状に形成されている。このように構成すれば、第１ループ状アンテナ素子および第２ループ状アンテナ素子の配置領域が小さい場合にも、屈曲または湾曲した形状により、第１ループ状アンテナ素子および第２ループ状アンテナ素子に必要な長さを確保することができるので、配置する領域を広げる必要がない分、マルチアンテナ装置をより小型化することができる。

この発明の第２の局面による携帯機器は、第１給電点から所定方向に巻かれる第１ループ状アンテナ素子と、第２給電点から所定方向とは反対方向に巻かれる第２ループ状アンテナ素子と、第１ループ状アンテナ素子の第１給電点が配置される側とは反対の端部側と、第２ループ状アンテナ素子の第２給電点が配置される側とは反対の端部側とを互いに接続する接続部と、接続部と接地電位との間に配置されるインピーダンス素子とを含むマルチアンテナ装置を備える。

この発明の第２の局面による携帯機器では、上記のように、第１給電点から所定方向に巻かれる第１ループ状アンテナ素子と、第２給電点から所定方向とは反対方向に巻かれる第２ループ状アンテナ素子とを設けることによって、第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子を流れる電流により第１ループ状アンテナ素子に発生する電圧の方向と、第１ループ状アンテナ素子を流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧の方向とを反対方向にすることができる。また、第１ループ状アンテナ素子の第１給電点が配置される側とは反対の端部側と第２ループ状アンテナ素子の第２給電点が配置される側とは反対の端部側とを互いに接続する接続部と、接続部と接地電位との間に配置されるインピーダンス素子とを設けることによって、第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子を流れる電流により第１ループ状アンテナ素子に発生する電圧の方向と、インピーダンス素子を介して接地電位に流れる電流によりインピーダンス素子に発生する電圧の方向とを同じ方向にすることができる。これにより、第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、インピーダンス素子を介して接地電位に流れる電流によりインピーダンス素子に発生する電圧の方向と、第１ループ状アンテナ素子を流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧の方向とが反対方向になるので、第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧の少なくとも一部がインピーダンス素子に発生する電圧により打ち消される。その結果、第１ループ状アンテナ素子と第２ループ状アンテナ素子との間の相互結合を小さくすることができる。これにより、ループ状アンテナからなるアンテナ素子間の相互結合を小さくするためにアンテナ素子間の距離を大きくする必要がなく、その分、ループ状アンテナを用いたマルチアンテナ装置の小型化を図ることができる。その結果、携帯機器を小型化することができる。

本発明の第１実施形態による携帯電話機の全体構成を示した平面図である。 本発明の第１実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置を示した平面図である。 本発明の第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置のシミュレーションにおけるＳパラメータの特性を示した図である。 本発明の第２実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置を示した平面図である。 本発明の第３実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置を示した平面図である。 本発明の第３実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置の整合回路を示した図である。 本発明の第３実施形態の変形例を示したＴ型の整合回路の概略図である。 本発明の第３実施形態の変形例を示したＬ型の整合回路の概略図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１実施形態による携帯電話機１００の構成について説明する。なお、携帯電話機１００は、本発明の「携帯機器」の一例である。

本発明の第１実施形態による携帯電話機１００は、図１に示すように、正面から見て、略長方形形状を有している。また、携帯電話機１００は、表示画面部１と、番号ボタンなどからなる操作部２と、マイク３と、スピーカ４とを備えている。また、携帯電話機１００の筐体内部には、マルチアンテナ装置１０が設けられている。

マルチアンテナ装置１０は、複数のアンテナ素子を用いて所定の周波数において多重の入出力が可能なＭＩＭＯ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｉｎｐｕｔ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ−Ｏｕｔｐｕｔ）通信用に構成されている。また、マルチアンテナ装置１０は、１．８ＧＨｚ帯に対応している。

マルチアンテナ装置１０は、図２に示すように、給電素子としての第１ループ状アンテナ素子１１および給電素子としての第２ループ状アンテナ素子１２と、２つのアンテナ素子１１および１２を互いに接続する接続部１３と、接地面１４と、接続部１３と接地面１４との間に配置されるインピーダンス素子１５と、第１ループ状アンテナ素子１１に高周波電力を供給するための第１給電点１６および第２ループ状アンテナ素子１２に高周波電力を供給するための第２給電点１７とを含んでいる。

第１ループ状アンテナ素子１１は、第２ループ状アンテナ素子１２のＸ１方向側に隣接するように配置されている。また、第１ループ状アンテナ素子１１は、第１給電点１６からＡ１方向に巻かれるように略Ｕ字形状に形成されている。また、第２ループ状アンテナ素子１２は、第２給電点１７からＡ１方向とは反対のＡ２方向に巻かれるように略Ｕ字形状に形成されている。詳細には、略Ｕ字形状の第１ループ状アンテナ素子１１（第２ループ状アンテナ素子１２）は、第１給電点１６（第２給電点１７）からＹ１方向に延びる第１縦部１１１（１２１）と、第１縦部１１１（１２１）のＹ１方向側の端部からＸ２方向（Ｘ１方向）に延びる横部１１２（１２２）と、横部１１２（１２２）のＸ２方向（Ｘ１方向）側の端部からＹ２方向に延びる第２縦部１１３（１２３）とを有している。また、第１ループ状アンテナ素子１１（第２ループ状アンテナ素子１２）は、第１縦部１１１（１２１）のＹ２方向側の端部が第１給電点１６（第２給電点１７）を介して接地面１４に接地されているとともに、第２縦部１１３（１２３）のＹ２方向側の端部が接続部１３およびインピーダンス素子１５を介して接地面１４に接地されている。また、第１ループ状アンテナ素子１１および第２ループ状アンテナ素子１２は、第２縦部１１３および１２３が互いに対向するように配置されている。

また、第１ループ状アンテナ素子１１（第２ループ状アンテナ素子１２）は、薄板形状を有し、図示しない基板の表面上に設けられている。また、第１ループ状アンテナ素子１１（第２ループ状アンテナ素子１２）は、マルチアンテナ装置１０が対応する１．８ＧＨｚの波長λと略同じ電気長を有している。なお、電気長とは、物理的な長さではなく、信号の遅延時間を基準とした長さである。また、第１ループ状アンテナ素子１１および第２ループ状アンテナ素子１２は、Ｘ方向においてλ／４未満の範囲内に配置されている。すなわち、第１ループ状アンテナ素子１１の最もＸ１方向に配置される第１縦部１１１と第２ループ状アンテナ素子１２の最もＸ２方向に配置される第１縦部１２１との離間距離Ｄ１がλ／４未満である。

接続部１３は、第１ループ状アンテナ素子１１の第１給電点１６が配置される側とは反対側の端部と第２ループ状アンテナ素子１２の第２給電点１７が配置される側とは反対側の端部とを接続している。すなわち、接続部１３は、第１ループ状アンテナ素子１１の第２縦部１１３のＹ２方向側の端部と第２ループ状アンテナ素子１２の第２縦部１２３のＹ２方向側の端部とを接続している。また、接続部１３は、Ｘ方向に延びるように形成されている。また、接続部１３は、インピーダンス素子１５を介して接地面１４に接地されている。また、接続部１３は、第１ループ状アンテナ素子１１（第２ループ状アンテナ素子１２）と同様に、薄板形状を有し、図示しない基板の表面上に設けられている。

インピーダンス素子１５は、接続部１３と接地面１４との間に配置されている。また、インピーダンス素子１５は、インダクタ（コイル）である。また、インピーダンス素子１５は、マルチアンテナ装置１０が対応する１．８ＧＨｚにおいて、第１ループ状アンテナ素子１１（第２ループ状アンテナ素子１２）に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子１１（第２ループ状アンテナ素子１２）に流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子１２（第１ループ状アンテナ素子１１）に誘起される電圧と略同じ大きさの電圧がインピーダンス素子１５を介して接地面１４に流れる電流により発生するインピーダンス値を有するように構成されている。この際、インピーダンス素子１５は、第２ループ状アンテナ素子１２（第１ループ状アンテナ素子１１）に誘起される電圧を打ち消す方向の電圧がインピーダンス素子１５に発生するように構成されている。

第１給電点１６（第２給電点１７）は、第１ループ状アンテナ素子１１（第２ループ状アンテナ素子１２）の第１縦部１１１（１２１）のＹ２方向側の端部に配置されている。また、第１給電点１６（第２給電点１７）は、第１ループ状アンテナ素子１１（第２ループ状アンテナ素子１２）と図示しない給電線とを接続している。また、第１給電点１６は、第２給電点１７との離間距離Ｄ１がλ／４未満になるように配置されている。

第１実施形態では、上記のように、第１給電点１６からＡ１方向に巻かれる第１ループ状アンテナ素子１１と、第２給電点１７からＡ１方向とは反対のＡ２方向に巻かれる第２ループ状アンテナ素子１２とを設けることによって、第１ループ状アンテナ素子１１に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子１１を流れる電流により第１ループ状アンテナ素子１１に発生する電圧の方向と、第１ループ状アンテナ素子１１を流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子１２に誘起される電圧の方向とを反対方向にすることができる。また、第１ループ状アンテナ素子１１の第１給電点１６が配置される側とは反対の端部側と第２ループ状アンテナ素子１２の第２給電点１７が配置される側とは反対の端部側とを互いに接続する接続部１３と、接続部１３と接地面１４との間に配置されるインピーダンス素子１５とを設けることによって、第１ループ状アンテナ素子１１に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子１１を流れる電流により第１ループ状アンテナ素子１１に発生する電圧の方向と、インピーダンス素子１５を介して接地面１４に流れる電流によりインピーダンス素子１５に発生する電圧の方向とを同じ方向にすることができる。これにより、第１ループ状アンテナ素子１１に電流が流れる際に、インピーダンス素子１５を介して接地面１４に流れる電流によりインピーダンス素子１５に発生する電圧の方向と、第１ループ状アンテナ素子１１を流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子１２に誘起される電圧の方向とが反対方向になるので、第２ループ状アンテナ素子１２に誘起される電圧の少なくとも一部がインピーダンス素子１５に発生する電圧により打ち消される。その結果、第１ループ状アンテナ素子１１と第２ループ状アンテナ素子１２との間の相互結合を小さくすることができる。これにより、ループ状アンテナからなるアンテナ素子間の相互結合を小さくするためにアンテナ素子間の距離を大きくする必要がなく、その分、マルチアンテナ装置１０の小型化を図ることができる。その結果、携帯電話機１００を小型化することができる。

また、第１実施形態では、１．８ＧＨｚにおいて、第１ループ状アンテナ素子１１に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子１１に流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子１２に誘起される電圧を打ち消す方向の電圧がインピーダンス素子１５を介して接地面１４に流れる電流により発生するように構成することによって、容易に、第１ループ状アンテナ素子１１に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子１１に流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子１２に誘起される電圧の少なくとも一部をインピーダンス素子１５に発生する電圧により打ち消して第１ループ状アンテナ素子１１と第２ループ状アンテナ素子１２との間の相互結合を小さくすることができる。

また、第１実施形態では、１．８ＧＨｚにおいて、第１ループ状アンテナ素子１１に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子１１に流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子１２に誘起される電圧と略同じ大きさの電圧がインピーダンス素子１５を介して接地面１４に流れる電流により発生するインピーダンス値を有するようにインピーダンス素子１５を構成することによって、インピーダンス素子１５のインピーダンス値を所定の値にするだけの簡易な方法により、第１ループ状アンテナ素子１１に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子１１に流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子１２に誘起される電圧の略全てがインピーダンス素子１５に発生する電圧により打ち消されるので、第１ループ状アンテナ素子１１と第２ループ状アンテナ素子１２との間の相互結合をより小さくすることができる。その結果、ループ状アンテナ素子を用いたマルチアンテナ装置１０の小型化をより図ることができる。

また、第１実施形態では、インピーダンス素子１５をインダクタ（コイル）にすることによって、インダクタからなる簡易な構成のインピーダンス素子１５により、容易に、第１ループ状アンテナ素子１１と第２ループ状アンテナ素子１２との間の相互結合を小さくすることができる。

次に、上記した第１実施形態の効果を確認するために行ったシミュレーションの結果について説明する。

図２に示した第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、距離Ｄ１がλ／４未満の３２ｍｍになるように第１ループ状アンテナ素子１１および第２ループ状アンテナ素子１２を配置した。また、第１ループ状アンテナ素子１１の第２縦部１１３と第２ループ状アンテナ素子１２の第２縦部１２３との中心間距離Ｄ２が４ｍｍになるように第１ループ状アンテナ素子１１および第２ループ状アンテナ素子１２を配置した。また、上記第１実施形態では、第１ループ状アンテナ素子１１、第２ループ状アンテナ素子１２および接続部１３を図示しない基板の表面上に設ける構成を示したが、このシミュレーションでは、第１ループ状アンテナ素子１１、第２ループ状アンテナ素子１２および接続部１３を真空中に設ける構成にした。また、二次元に対応したシステムによりシミュレーションを行うため、第１ループ状アンテナ素子１１、第２ループ状アンテナ素子１２および接続部１３を厚さ０ｍｍの導体で構成した。

次に、図３を参照して、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０のＳパラメータの特性について説明する。ここで、図３に示すＳパラメータのうちのＳ１１は、アンテナ素子の反射係数を意味し、ＳパラメータのうちのＳ１２は、２つのアンテナ素子間の相互結合の強さを意味する。また、図３では、横軸に周波数をとり、縦軸にＳ１１およびＳ１２の大きさ（単位：ｄＢ）をとっている。

第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、図３に示すように、マルチアンテナ装置１０が対応する１．８ＧＨｚにおいて、Ｓ１１が約−２４ｄＢであり、Ｓ１２が約−１７．５ｄＢであった。

この結果、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０のＳ１２の値がアンテナ素子間の相互結合が微小であると考えられる−１０ｄＢよりも小さいので、接続部１３により第１ループ状アンテナ素子１１および第２ループ状アンテナ素子１２を互いに接続するとともに接続部１３と接地面１４との間にインピーダンス素子１５を設けることによって、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができることが判明した。

これは、以下の理由によるものと考えられる。すなわち、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、マルチアンテナ装置１０が対応する１．８ＧＨｚにおいて、第１ループ状アンテナ素子１１を流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子１２に誘起される電圧の少なくとも一部がインピーダンス素子１５を介して接地面１４に流れる電流によりインピーダンス素子１５に発生する電圧により打ち消されて第１ループ状アンテナ素子１１と第２ループ状アンテナ素子１２との間の相互結合が小さくなると考えられる。

また、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０は、図３に示すように、マルチアンテナ装置１０が対応する１．８ＧＨｚにおいて、アンテナ素子の反射係数を意味するＳ１１の値が比較的小さい−２４ｄＢであるので、アンテナ素子から効率よく電波を出力することができることが判明した。

（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態による携帯電話機１００のマルチアンテナ装置２０について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１ループ状アンテナ素子２１の第２縦部２１３および第２ループ状アンテナ素子２２の第２縦部２２３が複数の位置で屈曲した形状に形成されているマルチアンテナ装置２０について説明する。

第２実施形態による携帯電話機１００のマルチアンテナ装置２０は、図４に示すように、給電素子としての第１ループ状アンテナ素子２１および給電素子としての第２ループ状アンテナ素子２２と、２つのアンテナ素子２１および２２を互いに接続する接続部２３と、接地面１４と、接続部２３と接地面１４との間に配置されるインピーダンス素子１５と、第１ループ状アンテナ素子２１に高周波電力を供給するための第１給電点１６および第２ループ状アンテナ素子２２に高周波電力を供給するための第２給電点１７とを含んでいる。

第１ループ状アンテナ素子２１は、第２ループ状アンテナ素子２２のＸ１方向側に隣接するように配置されている。また、第１ループ状アンテナ素子２１は、第１給電点１６からＡ１方向に巻かれるように略Ｕ字形状に形成されている。また、第２ループ状アンテナ素子２２は、第２給電点１７からＡ１方向とは反対のＡ２方向に巻かれるように略Ｕ字形状に形成されている。詳細には、第１ループ状アンテナ素子２１（第２ループ状アンテナ素子２２）は、第１給電点１６（第２給電点１７）からＹ１方向に延びる第１縦部２１１（２２１）と、第１縦部２１１（２２１）のＹ１方向側の端部からＸ２方向（Ｘ１方向）に延びる横部２１２（２２２）と、横部２１２（２２２）のＸ２方向（Ｘ１方向）側の端部と接続部２３のＸ１方向（Ｘ２方向）側の端部とを互いに接続する第２縦部２１３（２２３）とを有している。

ここで、第２実施形態では、第２縦部２１３（２２３）は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、上記第１実施形態とは異なり、第２縦部２１３（２２３）のＹ１方向側の端部は、Ｙ２方向側の端部に対してＸ２方向（Ｘ１方向）にずれた位置に配置されている。また、第１ループ状アンテナ素子２１（第２ループ状アンテナ素子２２）は、第１縦部２１１（２２１）のＹ２方向側の端部が第１給電点１６（第２給電点１７）を介して接地面１４に接地されているとともに、第２縦部２１３（２２３）のＹ２方向側の端部が接続部２３およびインピーダンス素子１５を介して接地面１４に接地されている。また、第１ループ状アンテナ素子２１および第２ループ状アンテナ素子２２は、第２縦部２１３および２２３が互いに対向するように配置されている。

また、第１ループ状アンテナ素子２１（第２ループ状アンテナ素子２２）は、薄板形状を有し、図示しない基板の表面上に設けられている。また、第１ループ状アンテナ素子２１（第２ループ状アンテナ素子２２）は、マルチアンテナ装置２０が対応する１．８ＧＨｚの波長λと略同じ電気長を有している。また、第１ループ状アンテナ素子２１および第２ループ状アンテナ素子２２は、Ｘ方向においてλ／４未満の範囲内に配置されている。すなわち、第１ループ状アンテナ素子２１の最もＸ１方向に配置される第１縦部２１１と第２ループ状アンテナ素子２２の最もＸ２方向に配置される第１縦部２２１との離間距離Ｄ３がλ／４未満である。

接続部２３は、第１ループ状アンテナ素子２１の第２縦部２１３のＹ２方向側の端部と第２ループ状アンテナ素子２２の第２縦部２２３のＹ２方向側の端部とを接続している。また、接続部２３は、Ｘ方向に延びるように形成されている。また、接続部２３は、インピーダンス素子１５を介して接地面１４に接地されている。また、接続部２３は、第１ループ状アンテナ素子２１（第２ループ状アンテナ素子２２）と同様に、薄板形状を有し、図示しない基板の表面上に設けられている。

なお、第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第２実施形態では、上記のように、第１ループ状アンテナ素子２１の第２縦部２１３および第２ループ状アンテナ素子２２の第２縦部２２３を複数の位置で屈曲した形状に形成することによって、第１ループ状アンテナ素子２１および第２ループ状アンテナ素子２２の配置領域が小さい場合にも、屈曲した形状により、第１ループ状アンテナ素子２１および第２ループ状アンテナ素子２２に必要な長さを確保することができるので、配置する領域を広げる必要がない分、マルチアンテナ装置２０を小型化することができる。

なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、図５を参照して、本発明の第３実施形態による携帯電話機１００のマルチアンテナ装置３０について説明する。この第３実施形態では、上記第１実施形態と異なり、第１ループ状アンテナ素子１１と第１給電点１６との間に配置される第１整合回路３１と、第２ループ状アンテナ素子１２と第２給電点１７との間に配置される第２整合回路３２とを含むマルチアンテナ装置３０について説明する。

第３実施形態による携帯電話機１００のマルチアンテナ装置３０は、図５に示すように、第１ループ状アンテナ素子１１と第１給電点１６との間に配置される第１整合回路３１と、第２ループ状アンテナ素子１２と第２給電点１７との間に配置される第２整合回路３２とを含んでいる。

第１整合回路３１（第２整合回路３２）は、マルチアンテナ装置３０が対応する１．８ＧＨｚにおいて、インピーダンス整合（マッチング）を図ることによってエネルギの伝達損失を軽減させる機能を有している。また、第１整合回路３１（第２整合回路３２）は、マルチアンテナ装置３０が対応する１．８ＧＨｚにおいて、インピーダンス整合（マッチング）を図りながらアンテナ素子間の相互結合を抑制するために設けられている。具体的には、第１整合回路３１（第２整合回路３２）のインピーダンス値を調整することによって、容易に、２つのアンテナ素子間の相互結合の強さを意味するＳ１２の最小値を所望の周波数の近傍に位置させることができる。また、第１整合回路３１（第２整合回路３２）は、図６に示すように、インダクタ（コイル）により構成されたπ型回路（πマッチ）からなる。

なお、第３実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

第３実施形態では、上記のように、第１ループ状アンテナ素子１１と第１給電点１６との間に配置され、１．８ＧＨｚにおいて、インピーダンス整合を図りながら第１ループ状アンテナ素子１１と第２ループ状アンテナ素子１２との間の相互結合を抑制するための第１整合回路３１と、第２ループ状アンテナ素子１２と第２給電点１７との間に配置され、１．８ＧＨｚにおいて、インピーダンス整合を図りながら第１ループ状アンテナ素子１１と第２ループ状アンテナ素子１２との間の相互結合を抑制するための第２整合回路３２とを設けることによって、１．８ＧＨｚにおいて、第１ループ状アンテナ素子１１と第２ループ状アンテナ素子１２との間の相互結合を小さくすることができるとともにインピーダンス整合が図られるので、アンテナ素子を介して伝達されるエネルギの伝達損失をより軽減させることができる。これにより、モノポールアンテナなどの線状アンテナに比べて利得（ゲイン）が大きいループ状アンテナからなるアンテナ素子の利得をより大きくすることができる。

なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、マルチアンテナ装置を備える携帯機器の一例として、携帯電話機を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、マルチアンテナ装置を備えるＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）や小型のノートパソコンなど携帯電話機以外の携帯機器にも適用可能である。また、マルチアンテナ装置を備える機器であれば、携帯機器以外にも本発明は適用可能である。

また、上記第１〜第３実施形態では、マルチアンテナ装置の一例として、ＭＩＭＯ通信用のマルチアンテナ装置を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、ダイバシティなどＭＩＭＯ以外の形式に対応するマルチアンテナ装置であってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、マルチアンテナ装置を１．８ＧＨｚ帯に対応するように構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、１．８ＧＨｚ帯以外の周波数に対応するように構成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、接続部により第１ループ状アンテナ素子の第１給電点が配置される側とは反対の端部と第２ループ状アンテナ素子の第２給電点が配置される側とは反対の端部とを接続する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、接続部により第１ループ状アンテナ素子の第１給電点が配置される側とは反対の端部側と第２ループ状アンテナ素子の第２給電点が配置される側とは反対の端部側とを接続する構成であれば、第１ループ状アンテナ素子および第２ループ状アンテナ素子の端部以外の部分を接続する構成であってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、インピーダンス素子がインダクタ（コイル）である構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、インピーダンス素子がキャパシタ（コンデンサ）である構成であってもよいし、インピーダンス素子がインダクタ（コイル）およびキャパシタ（コンデンサ）の両方を含む構成であってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、第１ループ状アンテナ素子（第２ループ状アンテナ素子）に電流が流れる際に、第１ループ状アンテナ素子（第２ループ状アンテナ素子）に流れる電流に起因して第２ループ状アンテナ素子（第１ループ状アンテナ素子）に誘起される電圧と略同じ大きさの電圧がインピーダンス素子を介して接地面に流れる電流により発生するインピーダンス値を有するようにインピーダンス素子を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２ループ状アンテナ素子（第１ループ状アンテナ素子）に誘起される電圧を打ち消す方向の電圧がインピーダンス素子を介して接地面に流れる電流により発生するように構成されていれば、インピーダンス素子を介して接地面に流れる電流により発生する電圧の大きさを調整する必要はない。

また、上記第１〜第３実施形態では、マルチアンテナ装置に２つのアンテナ素子を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数のアンテナ素子であれば、３つ以上のアンテナ素子を設ける構成であってもよい。

また、上記第３実施形態では、インダクタ（コイル）により構成されたπ型回路（πマッチ）からなる第１整合回路（第２整合回路）を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、図７に示すようなインダクタ（コイル）により構成されたＴ型回路（Ｔマッチ）や、図８に示すようなインダクタ（コイル）により構成されたＬ型回路（Ｌマッチ）などπ型回路以外の形状からなる第１整合回路（第２整合回路）を設ける構成であってもよい。また、π型回路やＴ型回路、Ｌ型回路などを、インダクタ（コイル）またはキャパシタ（コンデンサ）の一方のみにより構成してもよいし、インダクタ（コイル）およびキャパシタ（コンデンサ）の両方により構成してもよい。

また、上記第２実施形態では、第１ループ状アンテナ素子（第２ループ状アンテナ素子）の第２縦部を複数の位置で屈曲した形状に形成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１ループ状アンテナ素子（第２ループ状アンテナ素子）の第２縦部を複数の位置で湾曲した形状に形成する構成であってもよい。また、本発明では、第１ループ状アンテナ素子（第２ループ状アンテナ素子）の第２縦部以外の第１縦部および横部を複数の位置で屈曲または湾曲した形状に形成する構成であってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、接続部をＸ方向に延びるように形成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、接続部を所定の位置で屈曲または湾曲した形状に形成する構成であってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、第１ループ状アンテナ（第２ループ状アンテナ）を部分的にループ（環状）の部分を有する形状（完全に閉じていない形状）に形成する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１ループ状アンテナ（第２ループ状アンテナ）を完全に閉じたループ（環状）の形状に形成する構成であってもよい。

１０、２０、３０ マルチアンテナ装置
１１、２１ 第１ループ状アンテナ素子
１２、２２ 第２ループ状アンテナ素子
１３、２３ 接続部
１５ インピーダンス素子
１６ 第１給電点
１７ 第２給電点
３１ 第１整合回路
３２ 第２整合回路
１００ 携帯電話機（携帯機器）

Claims (9)

1. 第１給電点から所定方向に巻かれる第１ループ状アンテナ素子と、
   第２給電点から前記所定方向とは反対方向に巻かれる第２ループ状アンテナ素子と、
   前記第１ループ状アンテナ素子の前記第１給電点が配置される側とは反対の端部側と、前記第２ループ状アンテナ素子の前記第２給電点が配置される側とは反対の端部側とを互いに接続する接続部と、
   前記接続部と接地電位との間に配置されるインピーダンス素子とを備える、マルチアンテナ装置。
2. 所定の周波数において、前記第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、前記第１ループ状アンテナ素子に流れる電流に起因して前記第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧を打ち消す方向の電圧が前記インピーダンス素子を介して前記接地電位に流れる電流により発生するように構成されている、請求項１に記載のマルチアンテナ装置。
3. 前記インピーダンス素子は、前記所定の周波数において、前記第１ループ状アンテナ素子に電流が流れる際に、前記第１ループ状アンテナ素子に流れる電流に起因して前記第２ループ状アンテナ素子に誘起される電圧と略同じ大きさの電圧が前記インピーダンス素子を介して前記接地電位に流れる電流により発生するインピーダンス値を有するように構成されている、請求項２に記載のマルチアンテナ装置。
4. 前記第１ループ状アンテナ素子および前記第２ループ状アンテナ素子が略Ｕ字形状に形成されており、
   前記略Ｕ字形状の前記第１ループ状アンテナ素子の一方端部近傍が前記第１給電点に接続され、
   前記略Ｕ字形状の前記第２ループ状アンテナ素子の一方端部近傍が前記第２給電点に接続され、
   前記第１ループ状アンテナ素子の他方端部近傍と前記第２ループ状アンテナ素子の他方端部近傍とが互いに前記接続部により接続されているとともに、前記接続部には前記インピーダンス素子が接続されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
5. 前記第１給電点は、前記第２給電点との離間距離が前記第１ループ状アンテナ素子および前記第２ループ状アンテナ素子が出力する電波の波長λの１／４未満の大きさになるように配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
6. 前記第１ループ状アンテナ素子と前記第１給電点との間に配置され、所定の周波数において、インピーダンス整合を図りながら前記第１ループ状アンテナ素子と前記第２ループ状アンテナ素子との間の相互結合を抑制するための第１整合回路と、
   前記第２ループ状アンテナ素子と前記第２給電点との間に配置され、所定の周波数において、インピーダンス整合を図りながら前記第１ループ状アンテナ素子と前記第２ループ状アンテナ素子との間の相互結合を抑制するための第２整合回路とをさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
7. 前記インピーダンス素子は、インダクタである、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
8. 前記第１ループ状アンテナ素子および前記第２ループ状アンテナ素子は、複数の位置で屈曲または湾曲した形状に形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
9. 第１給電点から所定方向に巻かれる第１ループ状アンテナ素子と、
   第２給電点から前記所定方向とは反対方向に巻かれる第２ループ状アンテナ素子と、
   前記第１ループ状アンテナ素子の前記第１給電点が配置される側とは反対の端部側と、前記第２ループ状アンテナ素子の前記第２給電点が配置される側とは反対の端部側とを互いに接続する接続部と、
   前記接続部と接地電位との間に配置されるインピーダンス素子とを含むマルチアンテナ装置
   を備える、携帯機器。

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