JP5791961B2 - マルチアンテナ装置および通信機器 - Google Patents

Description

この発明は、マルチアンテナ装置および通信機器に関し、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、そのようなマルチアンテナ装置を備えた通信機器に関する。

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、２つのアンテナ素子を備えたＭＩＭＯアンテナ（マルチアンテナ装置）が開示されている。このＭＩＭＯアンテナの各アンテナ素子は、第１放射板と、第２放射板と、第１放射板および第２放射板を互いに電気的に連結可能なＰＩＮダイオードとを含み、ＰＩＮダイオードは、スイッチング制御により、第１放射板および第２放射板を互いに連結する状態、または、第１放射板および第２放射板を互いに分離する状態のいずれかの状態に切り替えられるように構成されている。このように上記特許文献１のＭＩＭＯアンテナは、スイッチング制御により、第１放射板および第２放射板を連結または分離することによって、各アンテナ素子の全長を切り替えて異なるバンド（周波数帯）に対応している。

特開２００８−２９００１号公報

しかしながら、上記特許文献１のＭＩＭＯアンテナ（マルチアンテナ装置）では、スイッチング制御により、各アンテナ素子の全長を切り替えて異なるバンド（周波数帯）に対応可能である一方、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広げる必要があるので、ＭＩＭＯアンテナ（マルチアンテナ装置）を小型化することができない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、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することが可能なマルチアンテナ装置、および、そのようなマルチアンテナ装置を備えた通信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

上記目的を達成するために、本願発明者が鋭意検討した結果、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に、第１周波数帯に対応する周波数で共振する第１無給電素子を設けるとともに、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に第１無給電素子とは別個に、第２周波数帯に対応する周波数で共振する第２無給電素子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、その結果、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することができることを見い出した。なお、上記構成によりアンテナ素子間の相互結合を小さくすることができるという効果は、後述する本願発明者のシミュレーションにより確認済みである。

すなわち、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周波数帯および第２周波数帯に対応する第１アンテナ素子と、第１周波数帯および第２周波数帯に対応する第２アンテナ素子と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に配置され、第１周波数帯に対応する周波数で共振する第１無給電素子と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に第１無給電素子とは別個に配置され、第２周波数帯に対応する周波数で共振する第２無給電素子とを備え、第１無給電素子および第２無給電素子は、少なくとも一方が非接地であり、第１無給電素子および第２無給電素子は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子により対応する周波数帯で出力される電波の波長の略１／２の長さを有する。

上記第１の局面によるマルチアンテナ装置では、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に、第１周波数帯に対応する周波数で共振する第１無給電素子を設けるとともに、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に第１無給電素子とは別個に、第２周波数帯に対応する周波数で共振する第２無給電素子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。また、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の間の相互結合を小さくすることができるので、その分、アンテナ素子間の距離を小さくすることができ、その結果、マルチアンテナ装置を小型化することができる。したがって、このマルチアンテナ装置は、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することができる。

上記第１の局面によるマルチアンテナ装置において、第１無給電素子および第２無給電素子は、共に、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間において、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の両方に電磁界結合可能な位置に配置されている。なお、本願において、電磁界結合とは、静電結合および磁界結合の両方を含む広い概念である。このように構成すれば、第１無給電素子および第２無給電素子の両方を第１アンテナ素子および第２アンテナ素子に電磁界結合させ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。

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、長さは、電気長である。

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アンテナ素子および第２アンテナ素子は、共に、第１周波数帯に対応する第１周波数帯対応部と、第２周波数帯に対応する第２周波数帯対応部とを含み、第２無給電素子は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の第２周波数帯対応部の間で第２周波数帯対応部に対応する領域に配置されている。このように構成すれば、第２無給電素子と第２周波数帯対応部とをより近くに配置することができるので、第２無給電素子と第２周波数帯対応部とを容易に結合させることができる。

この場合、好ましくは、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のそれぞれの第１周波数帯対応部は、共に、高周波電力が供給される給電点に接続される給電接続部分と、給電接続部分に連結され、第２周波数帯対応部に対して給電点が配置される側とは反対側に配置される本体部分とを有し、第２無給電素子は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の第２周波数帯対応部の間で第２周波数帯対応部に対応する領域に配置され、第１無給電素子は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の第１周波数帯対応部の本体部分の間で本体部分に対応する領域に配置されている。このように構成すれば、第２無給電素子と第２周波数帯対応部とをより近くに配置して第２無給電素子と第２周波数帯対応部とを容易に結合させることができるとともに、第１無給電素子と第１周波数帯対応部の本体部分とをより近くに配置して第１無給電素子と第１周波数帯対応部とを容易に結合させることができる。

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アンテナ素子および第２アンテナ素子は、共に、複数の位置で屈曲または湾曲した形状に形成されており、第１無給電素子および第２無給電素子は、共に、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間において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、アンテナ素子および無給電素子の屈曲または湾曲した形状により、アンテナ素子および無給電素子のそれぞれに必要な長さを容易に確保することができるので、アンテナ素子および無給電素子の配置スペースが広がるのを抑制することができ、その結果、マルチアンテナ装置をより小型化することができる。

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アンテナ素子、第２アンテナ素子、第１無給電素子および第２無給電素子は、共に、同一面内に配置されている。このように構成すれば、アンテナ素子および無給電素子の全てが共通の面内に配置されるので、マルチアンテナ装置の構成を簡素化することができる。

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無給電素子は、第１面内に配置されており、第２無給電素子は、第１面内とは異なる第２面内に配置されている。このように構成すれば、第１無給電素子および第２無給電素子を互いに異なる面に分散して配置することができるので、第１無給電素子および第２無給電素子を配置するためのスペースが１つの面内で大きくなり過ぎるのを抑制することができる。また、第１無給電素子および第２無給電素子を互いに異なる面に配置することができるので、機器内構成の配置の自由度の向上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アンテナ素子および第２アンテナ素子は、高周波電力が供給される第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のそれぞれの給電点どうしを結ぶ直線に垂直でかつ給電点間の中点を通る基準直線に対して、互いに略線対称な形状に形成されており、第１無給電素子および第２無給電素子は、共に、基準直線に対して略線対称な形状に形成されている。このように構成すれば、アンテナ素子および無給電素子のそれぞれがバランスよく配置されるので、アンテナ素子間の相互結合を小さくしながら利得のばらつきを抑制することができる。

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アンテナ素子および第２アンテナ素子は、共に、第３周波数帯に対応しており、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に配置され、第３周波数帯に対応する周波数で共振する第３無給電素子をさらに備える。このように構成すれば、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することが可能なトリプルバンドに対応したマルチアンテナ装置を得ることができる。

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アンテナ素子側および第２アンテナ素子側のそれぞれに、アンテナ素子と高周波電力が供給される給電点との間に配置され、高周波電力の第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数において、インピーダンス整合を図るための整合回路をさらに備える。このように構成すれば、整合回路により、第１周波数帯に対応する周波数および第２周波数帯に対応する周波数においてインピーダンス整合を図ることができるので、マルチアンテナ装置の小型化を図りながら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軽減することができる。

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無給電素子と第２無給電素子とは、重なることがないように互いに離間して配置されている。

この発明の第２の局面による通信機器は、マルチアンテナ装置を備える通信機器であって、マルチアンテナ装置は、第１周波数帯および第２周波数帯に対応する第１アンテナ素子と、第１周波数帯および第２周波数帯に対応する第２アンテナ素子と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に配置され、第１周波数帯に対応する周波数で共振する第１無給電素子と、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に第１無給電素子とは別個に配置され、第２周波数帯に対応する周波数で共振する第２無給電素子とを含み、第１無給電素子および第２無給電素子は、少なくとも一方が非接地であり、第１無給電素子および第２無給電素子は、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子により対応する周波数帯で出力される電波の波長の略１／２の長さを有する。

この発明の第２の局面による通信機器では、上記のように、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に、第１周波数帯に対応する周波数で共振する第１無給電素子を設けるとともに、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子との間に第１無給電素子とは別個に、第２周波数帯に対応する周波数で共振する第２無給電素子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。また、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子の間の相互結合を小さくすることができるので、その分、アンテナ素子間の距離を小さくすることができ、その結果、マルチアンテナ装置を小型化することができる。これにより、そのようなマルチアンテナ装置を備えた通信機器自体の小型化も図ることができる。したがって、この通信機器は、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することができる。特に、携帯電話のように小型化が望まれる通信機器において本発明はより有効である。

本発明の第１および第２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。 比較例によるマルチアンテナ装置を示した平面図である。 比較例によ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２実施形態による携帯電話機のマルチアンテナ装置に用いられるπ型の整合回路を示した概略図である。 本発明の第２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１および第２実施形態の第１変形例によるマルチアンテナ装置の基板の表側を示した平面図である。 本発明の第１および第２実施形態の第１変形例によるマルチアンテナ装置の基板の裏側を示した平面図である。 本発明の第１および第２実施形態の第２変形例による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および第２実施形態の第３変形例によるマルチアンテナ装置を示した平面図である。 本発明の第２実施形態の変形例に用いられるＴ型の整合回路の概略図である。 本発明の第２実施形態の変形例に用いられるＬ型の整合回路の概略図である。 本発明の第１および第２実施形態の第４変形例による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および第２実施形態の第５変形例によるマルチアンテナ装置を示した平面図である。

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、第１実施形態では、本発明のマルチアンテナ装置１０を、通信機器としての携帯電話機１００に適用した例について説明する。

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、表示画面部１と操作部２とを備えている。また、携帯電話機１００の筐体内部には、通信部３とマルチバンド対応のマルチアンテナ装置１０とが設けられている。

表示画面部１は、液晶ディスプレイからなり、画像を表示可能に構成されている。操作部２は、複数のボタンからなり、ユーザの操作を受付可能に構成されている。通信部３は、マルチアンテナ装置１０により送受信される電波を用いて通信を行うように構成されている。

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、１．５ＧＨｚ帯および２．０ＧＨｚ帯の２つの異なるバンド（周波数帯）に対応している。なお、１．５ＧＨｚ帯は、本発明の「第１周波数帯」の一例であり、２．０ＧＨｚ帯は、本発明の「第２周波数帯」の一例である。

マルチアンテナ装置１０は、図２に示すように、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２と、２つのアンテナ素子１１および１２の間に配置される第１無給電素子１３および第２無給電素子１４と、接地面１５とを含んでいる。さらに、マルチアンテナ装置１０は、第１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と、第２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。また、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４は、共に、図示しない基板の表側の表面上に設けられている。すなわち、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４は、同一面内に配置されている。なお、第１給電点１６および第２給電点１７は、本発明の「給電点」の一例である。

第１アンテナ素子１１は、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４のＸ１方向側に配置されるとともに、第２アンテナ素子１２は、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４のＸ２方向側に配置されている。また、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２は、第１給電点１６と第２給電点１７とを結ぶ直線に垂直で、かつ、第１給電点１６および第２給電点１７間の中点を通る基準直線に対して互いに線対称な形状に形成されている。また、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）は、薄板形状を有している。また、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）は、モノポールアンテナである。具体的には、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）は、マルチアンテナ装置１０が対応する１．５ＧＨｚの波長λ１の約１／４の電気長を有する第１周波数帯対応部１１１（１２１）と、２．０ＧＨｚの波長λ２の約１／４の電気長を有する第２周波数帯対応部１１２（１２２）とを含んでいる。なお、１．５ＧＨｚの波長は２００ｍｍであり、２．０ＧＨｚの波長は１５０ｍｍである。また、電気長とは、真空中の１波長ではなく、アンテナを構成する導体上を進む信号の１波長を基準とした長さである。第１周波数帯対応部１１１（１２１）および第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、共に、一方端部が開放されているとともに、他方端部が第１給電点１６（第２給電点１７）を介して接地面１５に接地されている。また、第１周波数帯対応部１１１（１２１）および第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、互いに一体的に形成されている。

第１周波数帯対応部１１１（１２１）は、第１給電点１６（第２給電点１７）に接続される給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）と、給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）に連結される本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）とを有している。第１周波数帯対応部１１１（１２１）の給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）は、第１給電点１６（第２給電点１７）からＹ１方向に延びるように直線形状に形成されている。すなわち、第１アンテナ素子１１の給電接続部分１１１ａと第２アンテナ素子１２の給電接続部分１２１ａとは、互いに平行に配置されている。

本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）は、給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）の第１給電点１６（第２給電点１７）が設けられる側とは反対側（Ｙ１方向側）の端部に連結されている。また、本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）は、第２周波数帯対応部１１２（１２２）に対して第１給電点１６（第２給電点１７）が配置される側（Ｙ２方向側）とは反対側（Ｙ１方向側）に配置されている。また、本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）は、Ｘ方向（第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２が互いに対向する方向）において複数の位置で折り返しながらＹ１方向に延伸するように構成されている。すなわち、本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）のＸ方向の内側端部（第１無給電素子１３が配置される側の端部）は、給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）の内側端部と面一となるように配置されている。また、本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）の全長は、給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）の全長よりも長くなるように構成されている。

第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、Ｙ方向（第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２が互いに対向する方向に直交する方向）において複数の位置で折り返しながら外側（第２無給電素子１４が配置される側とは反対側）に延伸するように構成されている。すなわち、第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、第１周波数帯対応部１１１（１２１）の給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）の外側に配置されている。また、第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、第１周波数帯対応部１１１（１２１）の本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）のＹ２方向側で本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）に隣接するように配置されている。また、第２周波数帯対応部１１２（１２２）は、第１周波数帯対応部１１１（１２１）の給電接続部分１１１ａ（１２１ａ）と本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）とにより囲まれた領域に配置されている。また、第２周波数帯対応部１１２（１２２）の外側端部は、第１周波数帯対応部１１１（１２１）の本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）の外側端部と面一となるように配置されている。

第１無給電素子１３は、複数の位置で屈曲しており、全体として、略Ｃ字形状に形成されている。また、第１無給電素子１３は、上記基準直線に対して線対称な形状に形成されている。また、第１無給電素子１３は、第１アンテナ素子１１と結合可能な距離を隔てて配置された第１結合部１３１と、第２アンテナ素子１２と結合可能な距離を隔てて配置された第２結合部１３２と、第１結合部１３１および第２結合部１３２を互いに接続する接続部１３３とを有している。また、第１無給電素子１３は、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の間において、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２のＹ１方向側の端部を結ぶ直線と、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２のＹ２方向側の端部を結ぶ直線との間の領域に配置されている。すなわち、第１無給電素子１３は、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２が互いに対向する領域内に配置されている。また、第１無給電素子１３は、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２のそれぞれの本体部分１１１ｂ、１２１ｂの間で本体部分１１１ｂ、１２１ｂに対応する領域に配置されている。また、第１無給電素子１３は、接地面１５に接地されない非接地状態で設けられている。また、第１無給電素子１３は、第１周波数帯対応部１１１（１２１）が対応する１．５ＧＨｚの波長λ１の約１／２の電気長を有している。また、第１無給電素子１３は、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数（１．５ＧＨｚ近傍の周波数）で共振するように構成されている。なお、第１実施形態において、結合とは、静電結合および磁界結合の両方の結合を含む概念の電磁界結合である。

第１結合部１３１および第２結合部１３２は、共に、Ｙ方向に延びる部分とそのＹ２方向側の端部からＸ方向に延びる部分とにより略Ｌ字形状に形成されている。また、第１結合部１３１（第２結合部１３２）は、Ｙ方向に延びる部分が第１アンテナ素子１１の本体部分１１１ｂ（第２アンテナ素子１２の本体部分１２１ｂ）に対向するように配置されている。また、第１結合部１３１（第２結合部１３２）は、Ｙ方向に延びる部分が第１アンテナ素子１１の給電接続部分１１１ａ（第２アンテナ素子１２の給電接続部分１２１ａ）の一部にも対向するように配置されている。

接続部１３３は、第１結合部１３１のＹ１方向側の端部と第２結合部１３２のＹ１方向側の端部とを接続するように構成されている。また、接続部１３３は、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の一方側から他方側に向かって直線状に延びる（Ｘ方向に延びる）ように形成されている。

第２無給電素子１４は、第１無給電素子１３とは別個に設けられている。また、第２無給電素子１４は、複数の位置で屈曲しており、全体として、略Ｃ字形状に形成されている。また、第２無給電素子１４は、上記基準直線に対して線対称な形状に形成されている。また、第２無給電素子１４は、第１アンテナ素子１１と結合可能な距離を隔てて配置された第１結合部１４１と、第２アンテナ素子１２と結合可能な距離を隔てて配置された第２結合部１４２と、第１結合部１４１および第２結合部１４２を互いに接続する接続部１４３とを有している。また、第２無給電素子１４は、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の間において、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２のＹ１方向側の端部を結ぶ直線と、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２のＹ２方向側の端部を結ぶ直線との間の領域に配置されている。すなわち、第２無給電素子１４は、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２が互いに対向する領域内に配置されている。また、第２無給電素子１４は、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２のそれぞれの第２周波数帯対応部１１２、１２２の間で第２周波数帯対応部１１２、１２２に対応する領域に配置されている。また、第２無給電素子１４は、第１無給電素子１３のＹ２方向側で第１無給電素子１３に隣接して配置されている。また、第２無給電素子１４は、接地面１５に接地されない非接地状態で設けられている。また、第２無給電素子１４は、第２周波数帯対応部１１２（１２２）が対応する２．０ＧＨｚの波長λ２の約１／２の電気長を有している。また、第２無給電素子１４は、２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数（２．０ＧＨｚ近傍の周波数）で共振するように構成されている。

第１結合部１４１および第２結合部１４２は、共に、Ｙ方向に延びる部分とそのＹ２方向側の端部からＸ方向に延びる部分とにより略Ｌ字形状に形成されている。また、第１結合部１４１（第２結合部１４２）は、Ｙ方向に延びる部分が第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）に対向するように配置されている。具体的には、第１結合部１４１（第２結合部１４２）は、Ｙ方向に延びる部分が第１アンテナ素子１１の給電接続部分１１１ａ（第２アンテナ素子１２の給電接続部分１２１ａ）に対向するように配置されている。接続部１４３は、第１結合部１４１のＹ１方向側の端部と第２結合部１４２のＹ１方向側の端部とを接続するように構成されている。また、接続部１４３は、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の一方側から他方側に向かって直線状に延びる（Ｘ方向に延びる）ように形成されている。

第１給電点１６（第２給電点１７）は、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）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アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）と図示しない給電線とを接続している。

第１実施形態では、上記のように、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２との間に、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数で共振する第１無給電素子１３を設けるとともに、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２との間に第１無給電素子１３とは別個に、２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数で共振する第２無給電素子１４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。また、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の間の相互結合を小さくすることができるので、その分、アンテナ素子間の距離を小さくすることができ、その結果、マルチバンド対応のマルチアンテナ装置１０を小型化することができる。これにより、そのようなマルチバンド対応のマルチアンテナ装置１０を備えた携帯電話機１００自体の小型化も図ることができる。したがって、この携帯電話機１００は、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することができる。特に、第１実施形態の携帯電話機１００のように小型化が望まれる通信機器において本発明はより有効である。なお、上記構成によりアンテナ素子間の相互結合を小さくすることができるという効果は、後述する本願発明者のシミュレーションにより確認済みである。

また、第１実施形態では、上記のように、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４を、共に、非接地で設ける。このように構成すれば、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４を接地面１５に接地させる必要がないので、配線パターン設計の自由度が低下するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１無給電素子１３を、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２により１．５ＧＨｚ帯に対応して出力される電波の波長λ１の略１／２の電気長を有するように構成し、第２無給電素子１４を、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２により２．０ＧＨｚ帯に対応して出力される電波の波長λ２の略１／２の電気長を有するように構成する。このように構成すれば、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数および２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数において、非接地の第１無給電素子１３および第２無給電素子１４を容易に共振させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第２無給電素子１４を、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の第２周波数帯対応部１１２（１２２）の間で第２周波数帯対応部１１２（１２２）に対応する領域に配置する。このように構成すれば、第２無給電素子１４と第２周波数帯対応部１１２（１２２）とをより近くに配置することができるので、第２無給電素子１４と第２周波数帯対応部１１２（１２２）とを容易に結合させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第２無給電素子１４を、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の第２周波数帯対応部１１２、１２２の間で第２周波数帯対応部１１２、１２２に対応する領域に配置するとともに、第１無給電素子１３を、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の第１周波数帯対応部１１１、１２１の本体部分１１１ｂ、１２１ｂの間で本体部分１１１ｂ、１２１ｂに対応する領域に配置する。このように構成すれば、第２無給電素子１４と第２周波数帯対応部１１２（１２２）とをより近くに配置して第２無給電素子１４と第２周波数帯対応部１１２（１２２）とを容易に結合させることができるとともに、第１無給電素子１３と第１周波数帯対応部１１１（１２１）の本体部分１１１ｂ（１２１ｂ）とをより近くに配置して第１無給電素子１３と第１周波数帯対応部１１１（１２１）とを容易に結合させることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２を、共に、複数の位置で屈曲した形状に形成するとともに、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４を、共に、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２との間において複数の位置で屈曲した形状に形成する。このように構成すれば、アンテナ素子および無給電素子の屈曲した形状により、アンテナ素子および無給電素子のそれぞれに必要な長さを容易に確保することができるので、アンテナ素子および無給電素子の配置スペースが広がるのを抑制することができ、その結果、マルチアンテナ装置１０を小型化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４を、共に、同一面内（基板の表側の表面上）に配置する。このように構成すれば、アンテナ素子および無給電素子の全てが共通の面内に配置されるので、マルチアンテナ装置の構成を簡素化することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２を、第１給電点１６と第２給電点１７とを結ぶ直線に垂直で、かつ、第１給電点１６および第２給電点１７間の中点を通る基準直線に対して互いに線対称な形状に形成するとともに、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４を、基準直線に対して線対称な形状に形成する。このように構成すれば、アンテナ素子および無給電素子のそれぞれがバランスよく配置されるので、アンテナ素子間の相互結合を小さくしながら利得のばらつきを抑制することができる。

また、第１実施形態では、第１周波数帯対応部１１１（１２１）および第２周波数帯対応部１１２（１２２）を互いに一体的に形成することによって、スイッチング素子を用いて各アンテナ素子の全長を切り替えることにより第１周波数帯および第２周波数帯に対応する構成とは異なり、スイッチング素子を制御する専用のスイッチング制御部を設ける必要がないので、回路構成が複雑になるのを抑制することができ、その結果、アンテナに必要なスペースを小型化することができる。

次に、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。このシミュレーションでは、図２に示した第１実施形態に対応するマルチバンド対応のマルチアンテナ装置１０と、図３に示した比較例によるマルチアンテナ装置１１０とを比較した。

第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、給電点における離間距離Ｄ１が３３ｍｍになるように第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２を配置した。また、このシミュレーションでは、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４を厚さ１ｍｍのガラスエポキシ基板上に配置し、その基板を真空中に設ける構成にした。また、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４は共に厚さ０ｍｍの導体で構成した。なお、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０は、上記のとおり、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの両方に対応している。

図３に示すように、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、非接地の第１無給電素子１３および第２無給電素子１４を設ける第１実施形態によるマルチアンテナ装置１０とは異なり、２つのアンテナ素子１１および１２の間に無給電素子を設けない構成にした。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０と同様に、給電点における離間距離Ｄ２が３３ｍｍになるように第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２を配置した。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０の他の構成は、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０と同様である。

次に、図４および図５を参照して、比較例によるマルチアンテナ装置１１０および第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４および図５に示すＳパラメータのうちのＳ１１（Ｓ２２）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Ｓ２１（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４および図５では、横軸に周波数をとり、縦軸にＳ１１（Ｓ２２）およびＳ２１（Ｓ１２）の大きさ（単位：ｄＢ）をとっている。

まず、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、図４に示すように、１．５ＧＨｚ付近の共振点は１．４ＧＨｚで、そこのＳ１１（Ｓ２２）が約−２０ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−９ｄＢであった。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、２．０ＧＨｚ付近の共振点は１．９ＧＨｚで、そこのＳ１１（Ｓ２２）が約−１７ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−１３ｄＢであった。これに対して、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、図５に示すように、１．５ＧＨｚ付近の共振点は１．５５ＧＨｚで、そこのＳ１１（Ｓ２２）が約−１３ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−３４ｄＢであった。また、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、２．０ＧＨｚで共振しており、そこのＳ１１（Ｓ２２）が約−１４ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−２７ｄＢであった。なお、比較例によるマルチアンテナ装置１１０と第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０とで共振点がずれているのは、無給電素子とアンテナ素子との間の電磁界結合の有無により生じていると考えられる。

この結果、比較例によるマルチアンテナ装置１１０よりも第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０の方が、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの両方において、２つのアンテナ素子間の相互結合の強さ（大きさ）を意味するＳ２１（Ｓ１２）の値が小さいので、非接地の第１無給電素子１３および第２無給電素子１４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を確認した。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、図４に示すように、Ｓ２１（Ｓ１２）の値が急激に低下する部分（谷部）が１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの間の領域に１つしか生じないのに対して、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、図５に示すように、Ｓ２１（Ｓ１２）の値が急激に低下する部分（谷部）が１．５ＧＨｚの近傍および２．０ＧＨｚの近傍の両方で生じている。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、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚにおいて、Ｓ２１（Ｓ１２）の値が低減されている。なお、Ｓ２１（Ｓ１２）の値が−１０ｄＢ以下であれば、アンテナ素子間の相互結合は微小であると考えられる。

１．５ＧＨｚにおいてＳ２１（Ｓ１２）の値が低減された理由としては、第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０では、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）の第１周波数帯対応部１１１（１２１）において、他方のアンテナ素子を流れる電流に起因する直接的な結合と第１無給電素子１３を流れる電流に起因する間接的な結合とが生じることによって、アンテナ素子間の相互結合が打ち消されたためであると考えられる。また、２．０ＧＨｚにおいてＳ２１（Ｓ１２）の値が低減された理由としては、第１アンテナ素子１１（第２アンテナ素子１２）の第２周波数帯対応部１１２（１２２）において、他方のアンテナ素子を流れる電流に起因する直接的な結合と第２無給電素子１４を流れる電流に起因する間接的な結合とが生じることによって、アンテナ素子間の相互結合が打ち消されたためであると考えられる。

（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態による携帯機器２００（図１参照）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、第１無給電素子１３および第２無給電素子１４が共に略Ｃ字形状に形成された上記第１実施形態と異なり、第１無給電素子２３および第２無給電素子２４を共にＹ方向において折り返しながらＸ方向に延伸するように形成する構成について説明する。なお、第２実施形態では、本発明のマルチアンテナ装置２０を、通信機器としての携帯電話機２００に適用した例について説明する。

本発明の第２実施形態による携帯機器２００（図１参照）のマルチバンド対応のマルチアンテナ装置２０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通信用に構成されている。また、マルチアンテナ装置２０は、１．５ＧＨｚ帯および２．０ＧＨｚ帯の２つの異なるバンド（周波数帯）に対応している。なお、１．５ＧＨｚ帯は、本発明の「第１周波数帯」の一例であり、２．０ＧＨｚ帯は、本発明の「第２周波数帯」の一例である。

マルチアンテナ装置２０は、図６に示すように、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２と、２つのアンテナ素子２１および２２の間に配置される第１無給電素子２３および第２無給電素子２４と、接地面１５とを含んでいる。さらに、マルチアンテナ装置２０は、第１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と、第２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、インピーダンス整合を図るための第１整合回路１８および第２整合回路１９とを含んでいる。また、第１アンテナ素子２１、第２アンテナ素子２２、第１無給電素子２３および第２無給電素子２４は、共に、図示しない基板の表側の表面上に設けられている。なお、第１整合回路１８および第２整合回路１９は、本発明の「整合回路」の一例である。

第１アンテナ素子２１は、第１無給電素子２３および第２無給電素子２４のＸ１方向側に配置されるとともに、第２アンテナ素子２２は、第１無給電素子２３および第２無給電素子２４のＸ２方向側に配置されている。また、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２は、第１給電点１６と第２給電点１７とを結ぶ直線に垂直で、かつ、第１給電点１６および第２給電点１７間の中点を通る基準直線に対して互いに線対称な形状に形成されている。また、第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）は、薄板形状を有している。また、第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）は、モノポールアンテナである。具体的には、第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）は、マルチアンテナ装置２０が対応する１．５ＧＨｚの波長λ１の約１／４の電気長を有する第１周波数帯対応部２１１（２２１）と、２．０ＧＨｚの波長λ２の約１／４の電気長を有する第２周波数帯対応部２１２（２２２）とを含んでいる。第１周波数帯対応部２１１（２２１）および第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、共に、一方端部が開放されているとともに、他方端部が第１給電点１６（第２給電点１７）を介して接地面１５に接地されている。また、第１周波数帯対応部２１１（２２１）および第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、互いに一体的に形成されている。

第１周波数帯対応部２１１（２２１）は、第１給電点１６（第２給電点１７）に接続される給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）と、給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）に連結される本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）とを有している。第１周波数帯対応部２１１（２２１）の給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）は、第１給電点１６（第２給電点１７）からＹ１方向に延びるように直線形状に形成されている。すなわち、第１アンテナ素子２１の給電接続部分２１１ａと第２アンテナ素子２２の給電接続部分２２１ａとは、互いに平行に配置されている。本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）は、給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）の第１給電点１６（第２給電点１７）が設けられる側とは反対側（Ｙ１方向側）の端部に連結されている。また、本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）は、第２周波数帯対応部２１２（２２２）に対して第１給電点１６（第２給電点１７）が配置される側（Ｙ２方向側）とは反対側（Ｙ１方向側）に配置されている。また、本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）は、Ｙ方向において複数の位置で折り返しながら外側（第１無給電素子２３が配置される側とは反対側）に延伸するように構成されている。すなわち、本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）のＸ方向の内側端部（第１無給電素子２３が配置される側の端部）は、給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）の内側端部と面一となるように配置されている。また、本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）の全長は、給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）の全長よりも長くなるように構成されている。

第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、Ｙ方向において複数の位置で折り返しながら外側（第２無給電素子２４が配置される側とは反対側）に延伸するように構成されている。すなわち、第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。また、第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、第１周波数帯対応部２１１（２２１）の給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）の外側に配置されている。また、第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、第１周波数帯対応部２１１（２２１）の本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）のＹ２方向側で本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）に隣接するように配置されている。また、第２周波数帯対応部２１２（２２２）は、第１周波数帯対応部２１１（２２１）の給電接続部分２１１ａ（２２１ａ）と本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）とにより囲まれた領域に配置されている。また、第２周波数帯対応部２１２（２２２）の外側端部は、第１周波数帯対応部２１１（２２１）の本体部分２１１ｂ（２２１ｂ）の外側端部と面一となるように配置されている。

第１無給電素子２３は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。具体的には、第１無給電素子２３は、Ｙ方向において複数の位置で折り返しながらＸ方向（第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２が互いに対向する方向）に延伸するように形成されている。また、第１無給電素子２３は、上記基準直線に対して線対称な形状に形成されている。また、第１無給電素子２３は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２の両方に結合可能な距離を隔てて配置されている。また、第１無給電素子２３は、両端部がそれぞれ第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２に対向している。具体的には、第１無給電素子２３の両端部は、それぞれ、第１アンテナ素子２１の給電接続部分２１１ａおよび第２アンテナ素子２２の給電接続部分２２１ａに対向している。また、第１無給電素子２３は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２の間において、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２のＹ１方向側の端部を結ぶ直線と、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２のＹ２方向側の端部を結ぶ直線との間の領域に配置されている。すなわち、第１無給電素子２３は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２が互いに対向する領域内に配置されている。また、第１無給電素子２３は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２のそれぞれの本体部分２１１ｂ、２２１ｂの間で本体部分２１１ｂ、２２１ｂに対応する領域に配置されている。また、第１無給電素子２３は、接地面１５に接地されない非接地状態で設けられている。また、第１無給電素子２３は、第１周波数帯対応部２１１（２２１）が対応する１．５ＧＨｚの波長λ１の約１／２の電気長を有している。また、第１無給電素子２３は、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数（１．５ＧＨｚ近傍の周波数）で共振するように構成されている。なお、第２実施形態において、結合とは、静電結合および磁界結合の両方の結合を含む概念の電磁界結合である。

第２無給電素子２４は、第１無給電素子２３とは別個に設けられている。また、第２無給電素子２４は、複数の位置で屈曲した形状に形成されている。具体的には、第２無給電素子２４は、Ｙ方向において複数の位置で折り返しながらＸ方向（第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２が互いに対向する方向）に延伸するように形成されている。また、第２無給電素子２４は、上記基準直線に対して線対称な形状に形成されている。また、第２無給電素子２４は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２の両方に結合可能な距離を隔てて配置されている。また、第２無給電素子２４の両端部は、Ｙ方向に延びるように形成されており、それぞれ、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２に対向している。具体的には、第２無給電素子２４の両端部は、それぞれ、第１アンテナ素子２１の給電接続部分２１１ａおよび第２アンテナ素子２２の給電接続部分２２１ａに対向している。また、第２無給電素子２４は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２の間において、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２のＹ１方向側の端部を結ぶ直線と、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２のＹ２方向側の端部を結ぶ直線との間の領域に配置されている。すなわち、第２無給電素子２４は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２が互いに対向する領域内に配置されている。また、第２無給電素子２４は、第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２のそれぞれの第２周波数帯対応部２１２、２２２の間で第２周波数帯対応部２１２、２２２に対応する領域に配置されている。また、第２無給電素子２４は、第１無給電素子２３のＹ２方向側で第１無給電素子２３に隣接して配置されている。また、第２無給電素子２４は、接地面１５に接地されない非接地状態で設けられている。また、第２無給電素子２４は、第２周波数帯対応部２１２（２２２）が対応する２．０ＧＨｚの波長λ２の約１／２の電気長を有している。また、第２無給電素子２４は、２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数（２．０ＧＨｚ近傍の周波数）で共振するように構成されている。

第１整合回路１８（第２整合回路１９）は、第１アンテナ素子２１（第２アンテナ素子２２）と第１給電点１６（第２給電点１７）との間に配置されている。また、第１整合回路１８（第２整合回路１９）は、マルチアンテナ装置２０が対応する１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚにおいて、インピーダンス整合を図るように構成されている。具体的には、図７に示すように、第１整合回路１８（第２整合回路１９）は、インダクタ（コイル）およびキャパシタ（コンデンサ）により構成されたπ型の整合回路（πマッチ）により構成されている。

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アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２との間に、１．５ＧＨｚ帯に対応する周波数で共振する第１無給電素子２３を設けるとともに、第１アンテナ素子２１と第２アンテナ素子２２との間に第１無給電素子２３とは別個に、２．０ＧＨｚ帯に対応する周波数で共振する第２無給電素子２４を設けることによって、上記第１実施形態と同様に、アンテナ素子間の相互結合を小さくすることができ、その結果、アンテナ素子間の距離を小さくしてマルチバンド対応のマルチアンテナ装置２０を小型化することができる。すなわち、第１無給電素子２３および第２無給電素子２４を共にＹ方向において折り返しながらＸ方向（第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２が互いに対向する方向）に延伸するように形成した第２実施形態の構成でも、上記第１実施形態と同様に、アンテナ素子間の距離を小さくしてマルチバンド対応のマルチアンテナ装置２０を小型化することができる。なお、上記構成によりアンテナ素子間の相互結合を小さくすることができるという効果は、後述する本願発明者のシミュレーションにより確認済みである。

また、第２実施形態では、上記のように、第１アンテナ素子２１と第１給電点１６との間に、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚにおいてインピーダンス整合を図るための第１整合回路１８を設けるとともに、第２アンテナ素子２２と第２給電点１７との間に、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚにおいてインピーダンス整合を図るための第２整合回路１９を設ける。このように構成すれば、第１整合回路１８（第２整合回路１９）により、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚにおいてインピーダンス整合を図ることができるので、マルチアンテナ装置２０の小型化を図りながら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軽減することができる。

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。

次に、第２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。このシミュレーションでは、図６に示した第２実施形態に対応するマルチバンド対応のマルチアンテナ装置２０と、図３に示した比較例によるマルチアンテナ装置１１０とを比較した。

第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０では、給電点における離間距離Ｄ３が２３ｍｍになるように第１アンテナ素子２１および第２アンテナ素子２２を配置した。なお、第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０は、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの両方に対応している。また、第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０の他の構成は、上記第１実施形態に対応するマルチアンテナ装置１０と同様である。

次に、図４および図８を参照して、比較例によるマルチアンテナ装置１１０および第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０のＳパラメータの特性について説明する。

まず、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、１．５ＧＨｚ付近の共振点は１．４ＧＨｚで、そこのＳ１１（Ｓ２２）が約−２０ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−９ｄＢであった。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、２．０ＧＨｚ付近の共振点は１．９ＧＨｚで、そこのＳ１１（Ｓ２２）が約−１７ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−１３ｄＢであった。これに対して、第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０では、図８に示すように、１．５ＧＨｚにおいて、Ｓ１１（Ｓ２２）が約−１０ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−１８ｄＢであった。また、第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０では、２．０ＧＨｚにおいて、Ｓ１１（Ｓ２２）が約−１３ｄＢであり、Ｓ２１（Ｓ１２）が約−１６ｄＢであった。なお、比較例によるマルチアンテナ装置１１０と第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０とで共振点がずれているのは、無給電素子とアンテナ素子との間の電磁界結合の有無により生じていると考えられる。

この結果、比較例によるマルチアンテナ装置１１０よりも第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０の方が、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの両方において、２つのアンテナ素子間の相互結合の強さ（大きさ）を意味するＳ２１（Ｓ１２）の値が小さいので、非接地の第１無給電素子２３および第２無給電素子２４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を確認した。また、比較例によるマルチアンテナ装置１１０では、図４に示すように、Ｓ２１（Ｓ１２）の値が急激に低下する部分（谷部）が１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚの間の領域に１つしか生じないのに対して、第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０では、上記第１実施形態のマルチアンテナ装置１０と同様に、Ｓ２１（Ｓ１２）の値が急激に低下する部分（谷部）が１．５ＧＨｚの近傍および２．０ＧＨｚの近傍の両方で生じている。すなわち、第２実施形態に対応するマルチアンテナ装置２０では、１．５ＧＨｚおよび２．０ＧＨｚにおいて、Ｓ２１（Ｓ１２）の値が低減されている。

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および第２実施形態では、本発明のマルチアンテナ装置を携帯電話機に適用する例について説明したが、本発明はこれに限られない。たとえば、本発明のマルチアンテナ装置を、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）やノートパソコン、無線ルータなど携帯電話機以外の通信機器に適用してもよい。

また、上記第１および第２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および第２実施形態では、第１アンテナ素子、第２アンテナ素子、第１無給電素子および第２無給電素子を共に基板の表側の表面上（同一平面内）に設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、図９および図１０に示すように、第２無給電素子３４だけを、基板の裏側の表面上に設けてもよい。すなわち、第２無給電素子３４を、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２および第１無給電素子１３とは異なる面に設けてもよい。この場合、基板の表側の表面は、本発明の「第１面」の一例であり、基板の裏側の表面は、本発明の「第２面」の一例である。このように構成すれば、第１無給電素子１３および第２無給電素子３４を互いに異なる面に分散して配置することができるので、第１無給電素子１３および第２無給電素子３４を配置するためのスペースが１つの面内で大きくなり過ぎるのを抑制することができる。また、第１無給電素子１３および第２無給電素子３４を互いに異なる面に配置することができるので、機器内構成の配置の自由度の向上を図ることができる。また、本発明では、アンテナ素子と無給電素子とを互いに異なる面に設けてもよいし、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とを互いに異なる面に設けてもよい。また、本発明では、アンテナ素子と無給電素子とを互いに別個の基板に設ける構成であってもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１無給電素子を、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のそれぞれの本体部分の間で本体部分に対応する領域に配置するとともに、第２無給電素子を、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のそれぞれの第２周波数帯対応部の間で第２周波数帯対応部に対応する領域に配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第２無給電素子を、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のそれぞれの本体部分の間で本体部分に対応する領域に配置し、第１無給電素子を、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子のそれぞれの第２周波数帯対応部の間で第２周波数帯対応部に対応する領域に配置してもよい。また、本発明では、図１１に示すように、第１無給電素子４３の内側に第２無給電素子４４を配置してもよいし、第２無給電素子の内側に第１無給電素子を配置してもよい。この場合、外側に配置された無給電素子は、第１アンテナ素子に対向する部分および第２アンテナ素子に対向する部分を有している。

また、上記第１および第２実施形態では、第１周波数帯対応部の本体部分と第２周波数帯対応部とを互いにＹ方向に隣接するように配置するとともに、第１無給電素子と第２無給電素子とを互いにＹ方向に隣接するように配置する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１周波数帯対応部の本体部分と第２周波数帯対応部とを互いにＸ方向に隣接するように配置するとともに、第１無給電素子と第２無給電素子とを互いにＸ方向に隣接するように配置してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、マルチアンテナ装置を１．５ＧＨｚ帯および２．０ＧＨｚ帯の異なる２つの周波数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、１．５ＧＨｚ帯および２．０ＧＨｚ帯以外の２つの周波数帯に対応するように構成してもよい。また、本発明では、３つ以上の周波数帯に対応するように構成してもよい。

たとえば、本発明のマルチアンテナ装置を第１周波数帯、第２周波数帯および第３周波数帯の３つの周波数帯に対応するように構成する場合、図１２に示すように、第１アンテナ素子５１および第２アンテナ素子５２の間に、第１周波数帯に対応する周波数で共振する第１無給電素子５３と、第２周波数帯に対応する周波数で共振する第２無給電素子５４と、第３周波数帯に対応する周波数で共振する第３無給電素子５５とを互いに別個に設ける。また、第１無給電素子５３、第２無給電素子５４および第３無給電素子５５は、共に、第１アンテナ素子に対向する部分および第２アンテナ素子に対向する部分を有している。このように構成すれば、アンテナ素子間の距離を小さくして小型化することが可能なトリプルバンドに対応したマルチアンテナ装置を得ることができる。

また、上記第１および第２実施形態では、第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）の一例として、モノポールアンテナからなる第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ダイポールアンテナなどモノポールアンテナ以外の第１アンテナ素子（第２アンテナ素子）であってもよい。

また、上記第２実施形態では、本発明の整合回路の一例として、π型の整合回路（πマッチ）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、インピーダンス整合を図るためにＴ型の整合回路（Ｔマッチ）（図１３参照）を設けてもよいし、Ｌ型の整合回路（Ｌマッチ）（図１４参照）を設けてもよい。また、π型の整合回路やＴ型の整合回路、Ｌ型の整合回路は、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、インダクタおよびキャパシタの両方により構成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１アンテナ素子、第２アンテナ素子、第１無給電素子および第２無給電素子を、共に、屈曲した形状に形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１アンテナ素子、第２アンテナ素子、第１無給電素子および第２無給電素子を湾曲した形状に形成してもよいし、屈曲および湾曲を組み合わせた形状に形成してもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、第１無給電素子および第２無給電素子を、共に、非接地に形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１無給電素子および第２無給電素子の一方を非接地にし、他方を接地するようにしてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、各アンテナ素子の第１周波数帯対応部および第２周波数帯対応部を互いに一体的に形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、図１５および図１６に示すように、アンテナ素子にスイッチング素子を設けることにより、アンテナ素子の全長を切り替えて第１周波数帯および第２周波数帯に対応するように構成してもよい。また、図１５および図１６の全ての無給電素子は、一方のアンテナ素子（他方のアンテナ素子）側の部分が一方のアンテナ素子（他方のアンテナ素子）に対向するように配置されている。

１０、２０ マルチアンテナ装置
１１、２１、５１ 第１アンテナ素子
１２、２２、５２ 第２アンテナ素子
１３、２３、４３、５３ 第１無給電素子
１４、２４、３４、４４、５４ 第２無給電素子
１６ 第１給電点（給電点）
１７ 第２給電点（給電点）
１８ 第１整合回路（整合回路）
１９ 第２整合回路（整合回路）
５５ 第３無給電素子
１００、２００ 携帯電話機（通信機器）
１１１、１２１、２１１、２２１ 第１周波数帯対応部
１１１ａ、１２１ａ、２１１ａ、２２１ａ 給電接続部分
１１１ｂ、１２１ｂ、２１１ｂ、２２１ｂ 本体部分
１１２、１２２、２１２、２２２ 第２周波数帯対応部

Claims (13)

1. 第１周波数帯および第２周波数帯に対応する第１アンテナ素子と、
   前記第１周波数帯および前記第２周波数帯に対応する第２アンテナ素子と、
   前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との間に配置され、前記第１周波数帯に対応する周波数で共振する第１無給電素子と、
   前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との間に前記第１無給電素子とは別個に配置され、前記第２周波数帯に対応する周波数で共振する第２無給電素子とを備え、
   前記第１無給電素子および前記第２無給電素子は、少なくとも一方が非接地であり、
   前記第１無給電素子および前記第２無給電素子は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子により対応する周波数帯で出力される電波の波長の略１／２の長さを有する、マルチアンテナ装置。
2. 前記第１無給電素子および前記第２無給電素子は、共に、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子の両方に電磁界結合可能な位置に配置されている、請求項１に記載のマルチアンテナ装置。
3. 前記長さは、電気長である、請求項１または２に記載のマルチアンテナ装置。
4. 前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子は、共に、前記第１周波数帯に対応する第１周波数帯対応部と、前記第２周波数帯に対応する第２周波数帯対応部とを含み、
   前記第２無給電素子は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子の前記第２周波数帯対応部の間で前記第２周波数帯対応部に対応する領域に配置されている、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アンテナ素子および前記第２アンテナ素子のそれぞれの第１周波数帯対応部は、共に、高周波電力が供給される給電点に接続される給電接続部分と、前記給電接続部分に連結され、前記第２周波数帯対応部に対して前記給電点が配置される側とは反対側に配置される本体部分とを有し、
   前記第２無給電素子は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子の前記第２周波数帯対応部の間で前記第２周波数帯対応部に対応する領域に配置され、
   前記第１無給電素子は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子の前記第１周波数帯対応部の本体部分の間で前記本体部分に対応する領域に配置されている、請求項４に記載のマルチアンテナ装置。
6. 前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子は、共に、複数の位置で屈曲または湾曲した形状に形成されており、
   前記第１無給電素子および前記第２無給電素子は、共に、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との間において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１〜５のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
7. 前記第１アンテナ素子、前記第２アンテナ素子、前記第１無給電素子および前記第２無給電素子は、共に、同一面内に配置されている、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無給電素子は、第１面内に配置されており、
   前記第２無給電素子は、前記第１面内とは異なる第２面内に配置されている、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。
9. 前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子は、高周波電力が供給される前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子のそれぞれの給電点どうしを結ぶ直線に垂直でかつ前記給電点間の中点を通る基準直線に対して、互いに略線対称な形状に形成されており、
   前記第１無給電素子および前記第２無給電素子は、共に、前記基準直線に対して略線対称な形状に形成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
10. 前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子は、共に、第３周波数帯に対応しており、
    前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との間に配置され、前記第３周波数帯に対応する周波数で共振する第３無給電素子をさらに備える、請求項１〜９のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
11. 前記第１アンテナ素子側および前記第２アンテナ素子側のそれぞれに、アンテナ素子と高周波電力が供給される給電点との間に配置され、高周波電力の前記第１周波数帯に対応する周波数および前記第２周波数帯に対応する周波数において、インピーダンス整合を図るための整合回路をさらに備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
12. 前記第１無給電素子と前記第２無給電素子とは、重なることがないように互いに離間して配置されている、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマルチアンテナ装置。
13. マルチアンテナ装置を備える通信機器であって、
    前記マルチアンテナ装置は、
    第１周波数帯および第２周波数帯に対応する第１アンテナ素子と、
    前記第１周波数帯および前記第２周波数帯に対応する第２アンテナ素子と、
    前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との間に配置され、前記第１周波数帯に対応する周波数で共振する第１無給電素子と、
    前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子との間に前記第１無給電素子とは別個に配置され、前記第２周波数帯に対応する周波数で共振する第２無給電素子とを含み、
    前記第１無給電素子および前記第２無給電素子は、少なくとも一方が非接地であり、
    前記第１無給電素子および前記第２無給電素子は、前記第１アンテナ素子および前記第２アンテナ素子により対応する周波数帯で出力される電波の波長の略１／２の長さを有する、通信機器。

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