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WO2019017098A1 - アンテナ結合素子、アンテナ装置および電子機器 - Google Patents

アンテナ結合素子、アンテナ装置および電子機器 Download PDF

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WO2019017098A1
WO2019017098A1 PCT/JP2018/021580 JP2018021580W WO2019017098A1 WO 2019017098 A1 WO2019017098 A1 WO 2019017098A1 JP 2018021580 W JP2018021580 W JP 2018021580W WO 2019017098 A1 WO2019017098 A1 WO 2019017098A1
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WO
WIPO (PCT)
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conductor pattern
coupling element
coil
radiation element
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2018/021580
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
石塚　健一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
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Priority to JP2019530923A priority patent/JP6787492B2/ja
Publication of WO2019017098A1 publication Critical patent/WO2019017098A1/ja
Priority to US16/744,226 priority patent/US11271314B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Priority to US17/586,903 priority patent/US11646495B2/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/307—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way
    • H01Q5/314—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors
    • H01Q5/335—Individual or coupled radiating elements, each element being fed in an unspecified way using frequency dependent circuits or components, e.g. trap circuits or capacitors at the feed, e.g. for impedance matching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/045—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular feeding means
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q1/48—Earthing means; Earth screens; Counterpoises
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
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    • H01Q21/30—Combinations of separate antenna units operating in different wavebands and connected to a common feeder system
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q5/00—Arrangements for simultaneous operation of antennas on two or more different wavebands, e.g. dual-band or multi-band arrangements
    • H01Q5/30—Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378—Combination of fed elements with parasitic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q7/00—Loop antennas with a substantially uniform current distribution around the loop and having a directional radiation pattern in a plane perpendicular to the plane of the loop
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24—Inductive coupling
    • H04B5/26—Inductive coupling using coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B5/00—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/40—Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by components specially adapted for near-field transmission
    • H04B5/43—Antennas

Definitions

  • the present invention relates to an antenna coupling element used in an electronic device provided with an antenna, an antenna device provided with the same, and an electronic device.
  • FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of an antenna apparatus provided with a feed radiation element and a non-feed radiation element mutually magnetically coupled. As described above, in the antenna apparatus including the parasitic radiation element, the feeding radiation element is first fed by the feeding circuit 1, and the parasitic radiation element is magnetically coupled to the feeding radiation element.
  • Patent Document 1 shows an antenna device provided with two radiation elements and a coupling degree adjustment circuit that controls power supply to the two radiation elements.
  • the feed radiation element is often used in the fundamental wave resonant mode and the 3 ⁇ / 4 harmonic resonant mode.
  • the frequency characteristic of the antenna apparatus which added the non-feed radiation element to such a feed radiation element is shown to FIG. 9 (A).
  • the horizontal axis is the frequency
  • the vertical axis is the reflection loss (S11) of the antenna device as viewed from the feeding circuit.
  • resonance points (poles) are generated at frequencies fo, fh and fs.
  • the frequency fo is the fundamental wave ( ⁇ / 4) resonance frequency of the feed radiation element
  • the frequency fh is the harmonic (3 ⁇ / 4) resonance frequency of the feed radiation element.
  • the frequency fs is a resonant frequency of the parasitic radiation element.
  • the frequency fo is a low band, and a wide band having a wide frequency band including the frequency fs and the frequency fh as a high band
  • An antenna device is configured.
  • the feed radiation element resonates at ⁇ / 2 (the electrical length of the antenna is ⁇ / 2).
  • This antiresonance frequency is a frequency between the fundamental wave resonant frequency fo and the harmonic resonant frequency fh.
  • the feed radiation element looks impedance open as viewed from the feed circuit, and no current flows in the feed radiation element.
  • FIG. 9B it is intended to further broaden the bandwidth by lengthening the parasitic radiation element and lowering the resonant frequency of the parasitic radiation element as compared to the case shown in FIG. 9A. It is however, in the example shown in FIG. 9B, the resonant frequency fs of the parasitic radiation element coincides with the antiresonant frequency fa. Under such conditions, the parasitic radiation element does not couple with the feeding radiation element, and the resonance characteristics of the parasitic radiation element do not appear. That is, the band broadening effect can not be obtained by providing the parasitic radiation element.
  • An object of the present invention is to solve the problem of anti-resonance of a feed radiation element so as to effectively use the resonance of a non-feed radiation element, and to widen the band for a wide frequency band, It is in providing an antenna device and electronic equipment which it has.
  • the antenna coupling element of the present invention is A first coil and a second coil coupled to the first coil;
  • the first end of the first coil is a feed circuit connection end
  • the second end of the first coil is a feed radiation element connection end
  • the first end of the second coil is a non-feed radiation element connection end
  • the second end of the second coil is a ground connection end
  • the current flowing to the first coil between the feeding circuit and the first radiating element is independent of whether current is induced to the second coil by the current flowing to the first radiating element. , Flows to the second coil or the second radiation element through the capacitance. Therefore, even if the resonant frequency is the same as or close to the antiresonant frequency, the second radiation element resonates, which contributes to broadening the bandwidth.
  • the antenna coupling element described in (1) above is A plurality of conductor patterns disposed in a plurality of layers stacked via an insulating layer, and a plurality of interlayer connection conductors for interlayer connection of predetermined positions of the plurality of conductor patterns
  • the plurality of conductor patterns include a first conductor pattern, a second conductor pattern, a third conductor pattern, and a fourth conductor pattern disposed in different layers in the order of the stacking direction
  • the plurality of interlayer connection conductors are a first interlayer connection conductor connecting the first conductor pattern and the second conductor pattern, and a second interlayer connection connecting the third conductor pattern and the fourth conductor pattern.
  • the first coil includes the first conductor pattern, the second conductor pattern, and the first interlayer connection conductor. It is preferable that the said 2nd coil is comprised by the said 3rd conductor pattern, the said 4th conductor pattern, and the said 2nd interlayer connection conductor.
  • a capacitance is generated particularly between the second conductor pattern and the third conductor pattern.
  • the current flowing through the first coil between the feed circuit and the first radiating element is determined via the above-mentioned capacitance regardless of whether current is induced in the second coil by the current flowing through the first radiating element. It flows to the second coil or the second radiating element.
  • the second conductor pattern and the third conductor pattern have a conductor pattern length longer than that of the first conductor pattern and the fourth conductor pattern.
  • At least one of the second conductor pattern and the third conductor pattern have a capacitance-forming conductor pattern that faces in the stacking direction and partially forms a capacitance. Thereby, the capacitance generated between the first coil and the second coil can be effectively increased.
  • the third conductor pattern preferably has a lead conductor pattern reaching the end of the insulating layer, and the capacitor forming conductor pattern is preferably a conductor pattern facing the lead conductor pattern and the lead conductor pattern. .
  • the lead conductor pattern originally required can be used as one of the capacitance forming conductor patterns, and the size can be further reduced accordingly.
  • a capacitance is formed between the first coil and the second coil.
  • the current flowing through the first coil effectively flows through the capacitor to the second coil or the second radiation element.
  • the antenna device includes the antenna coupling element according to any one of the above (1) to (6), a first radiating element connected to the first radiating element connection end, and the second radiation. And a second radiation element connected to the element connection end.
  • the antenna device of the present invention is A first radiating element, A second radiating element, A first coupling element connected between the first radiation element and the feeding circuit, and a second coupling element inductively coupled to the first coupling element and connected between the second radiation element and the ground A coupling circuit having A capacitance provided between the first coupling element and the second coupling element; At the antiresonance frequency of the first radiation element, current flows from the first coupling element to the second coupling element or the second radiation element via the capacitance.
  • each of the first coupling element and the second coupling element is a coil magnetically coupled to each other, and the capacitor constitutes a coil constituting the first coupling element and the second coupling element.
  • the capacitance is generated between the coil and the coil.
  • the direction of the current flowing from the first coupling element to the second coupling element via the capacitance is the first It is preferable that the magnetic field coupling with the coupling element be in the same direction as the direction of the current flowing to the second coupling element. According to this configuration, the current flowing to the second coupling element due to magnetic field coupling with the first coupling element and the current flowing from the first coupling element to the second coupling element via the capacitance mutually strengthen each other to drive the second radiation element Therefore, the second radiation element effectively broadens the bandwidth.
  • a capacitor may be connected between the connection end of the first radiation element and the connection end of the second radiation element. Thereby, necessary capacitance can be added independently of the configuration of the coupling circuit.
  • An electronic device includes the antenna device according to any one of (7) to (11), a feed circuit connected to the antenna device, and a case for containing the feed circuit. It is preferable that a part or all of the one radiation element and the second radiation element be a part of the housing.
  • the metal casing does not shield it.
  • an antenna coupling element which solves the problem due to the anti-resonance of the first radiation element and can effectively utilize the resonance of the second radiation element, thereby achieving broadening of a wide frequency band.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna coupling element 30 which is an example of the coupling circuit according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded plan view showing conductor patterns formed in each layer of the antenna coupling element 30.
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the antenna coupling element 30 including four coil conductor patterns.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the antenna device 100 including the antenna coupling element 30, the feed radiation element 11, and the non-feed radiation element 12.
  • FIG. 5 is a perspective view of the antenna device 100 according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram showing the frequency characteristics of the antenna device 100.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the main structure of the electronic device 200 according to the second embodiment.
  • FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of a conventional antenna apparatus 100 including a feed radiation element and a non-feed radiation element that are magnetically coupled to each other.
  • FIG. 9 (A) is a diagram showing the frequency characteristic of the conventional antenna apparatus having a parasitic radiation element
  • FIG. 9 (B) is a diagram showing the resonant frequency of the parasitic radiation element from the state shown in FIG. Is a figure which shows the frequency characteristic of an antenna apparatus at the time of making low.
  • FIG. 1 is a perspective view of an antenna coupling element 30 which is an example of the coupling circuit according to the first embodiment
  • FIG. 2 is an exploded plan view showing conductor patterns formed in each layer of the antenna coupling element 30.
  • the antenna coupling element 30 of the present embodiment is a rectangular parallelepiped chip component mounted on a circuit board in an electronic device.
  • FIG. 1 the outer shape of the antenna coupling element 30 and the internal structure thereof are shown separately.
  • the outer shape of the antenna coupling element 30 is represented by a two-dot chain line.
  • a feed circuit connection terminal PF, a feed radiation element connection terminal PA, a ground terminal PG, and a non-feed radiation element connection terminal PS are formed on the outer surface of the antenna coupling element 30.
  • the antenna coupling element 30 includes a first surface MS1 and a second surface MS2 which is a surface opposite to the first surface MS1.
  • the first surface MS1 is a mounting surface, and this surface faces the circuit board.
  • a direction identification mark DDM is given to a second surface MS2 (top surface) which is a surface opposite to the first surface MS1 (mounting surface).
  • the direction identification mark DDM is used to detect the direction of the chip component, for example, when mounting the chip component on the circuit board by the mounting device of the antenna coupling element 30.
  • feed radiation element shown in each embodiment including the present embodiment corresponds to the "first radiation element” according to the present invention
  • non-feed radiation element corresponds to the "second radiation element” according to the present invention It corresponds.
  • a first conductor pattern L11, a second conductor pattern L12, a third conductor pattern L21, and a fourth conductor pattern L22 are formed inside the antenna coupling element 30, a first conductor pattern L11, a second conductor pattern L12, a third conductor pattern L21, and a fourth conductor pattern L22 are formed.
  • the first conductor pattern L11 and the second conductor pattern L12 are connected via the interlayer connection conductor V1.
  • the third conductor pattern L21 and the fourth conductor pattern L22 are connected via the interlayer connection conductor V2.
  • the insulating substrates S11, S12, S21, and S22 on which the respective conductor patterns are formed are shown separately in the stacking direction.
  • the feed circuit connection terminal PF and the feed radiation element connection terminal PA are terminals to which both ends of the primary coil (L1 shown later) are connected, and the feed radiation element connection terminal PA and the ground terminal PG are secondary coils (L2 shown later) Both ends are terminals to be connected.
  • the name of each terminal is a name at the time of applying to the antenna apparatus shown later, the name is used here.
  • Patterns L22 are respectively formed.
  • the insulating base materials S11, S12, and so on are arranged such that the first conductor pattern L11, the second conductor pattern L12, the third conductor pattern L21, and the fourth conductor pattern L22 are arranged in order from the layer closer to the mounting surface.
  • S21 and S22 are stacked.
  • a plurality of insulating bases on which a coil conductor pattern is not formed is stacked below the insulating base S11 and above the insulating base S22.
  • the first end of the first conductor pattern L11 is connected to the feed circuit connection terminal PF, and the second end is connected to the first end of the second conductor pattern L12 via the interlayer connection conductor V1.
  • the second end of the second conductor pattern L12 is connected to the feed radiation element connection terminal PA.
  • the first end of the third conductor pattern L21 is connected to the non-feeding radiation element connection terminal PS, and the second end of the third conductor pattern L21 is a first end of the fourth conductor pattern L22 via the interlayer connection conductor V2. Connected to the end.
  • the second end of the fourth conductor pattern L22 is connected to the ground terminal PG.
  • a capacitor formation conductor pattern C11 is formed on a part of the second conductor pattern L12.
  • a conductor pattern C12 for forming a capacitance is formed on part of the third conductor pattern L21.
  • the capacitance-forming conductor pattern C11 of the second conductor pattern L12 and the capacitance-forming conductor pattern C12 of the third conductor pattern L21 face each other in the stacking direction, and form a capacitance in the facing portion.
  • the capacitance-forming conductor pattern C12 of the third conductor pattern L21 is also a part of the lead-out conductor pattern from one end of the third conductor pattern L21 to the non-feeding radiation element connection terminal PS. That is, the lead-out conductor pattern (capacitance-forming conductor pattern C12) and the conductor pattern (capacitance-forming conductor pattern C11) facing the lead-out conductor pattern are capacitor-forming conductor patterns.
  • the insulating substrates S11, S12, S21, and S22 are, for example, liquid crystal polymer (LCP) sheets, and the conductor patterns L11, L12, L21, and L22 are, for example, copper foils. It is When the antenna coupling element 30 is formed of a ceramic multilayer substrate, the insulating base materials S11, S12, S21 and S22 are, for example, low temperature co-fired ceramics (LTCC [Low Temperature Co-fired Ceramics)], and the conductor pattern L11, For example, L12, L21, and L22 are formed by printing and forming a copper paste.
  • LCP liquid crystal polymer
  • FIG. 3 is a circuit diagram of the antenna coupling element 30 including the four coil conductor patterns.
  • the second conductor pattern L12 and the first conductor pattern L11 are connected in series to constitute a primary coil L1.
  • the fourth conductor pattern L22 and the third conductor pattern L21 are connected in series to constitute a secondary coil L2.
  • the primary coil L1 corresponds to the "first coil” and the "first coupling element” in the present invention
  • the secondary coil L2 corresponds to the "second coil” and the "second coupling element” in the present invention.
  • the primary coil L1 and the secondary coil L2 are magnetically coupled.
  • a capacitance generated between the primary coil L1 and the secondary coil L2 is represented by a capacitor C10.
  • the conductor patterns L11, L12, L21, L22 overlap over the entire circumference in plan view, and the conductor patterns L11, L12, L21, L22 are closest to each other in the laminating direction (other insulating base And the coupling coefficient between the primary coil L1 and the secondary coil L2 is high.
  • the second conductor pattern L12 and the third conductor pattern L21 have a conductor pattern length longer than that of the first conductor pattern L11 and the fourth conductor pattern L22. Thereby, the area which opposes between the 2nd conductor pattern L12 and the 3rd conductor pattern L21 is large, and the capacity which arises between primary coil L1 and secondary coil L2 can be enlarged effectively.
  • the current path from the feed circuit connection terminal PF to the feed radiation element connection terminal PA is clockwise in plan view in FIG. 2, whereas the current from the non-feed radiation element connection terminal PS to the ground terminal PG is clockwise.
  • the circumferential direction of tracing the path is counterclockwise in plan view in FIG. That is, the two winding directions are opposite to each other.
  • FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the antenna device 100 including the antenna coupling element 30, the feed radiation element 11, and the non-feed radiation element 12. As shown in FIG. In FIG. 4, the capacitor C1 corresponding to the parasitic capacitance generated in the primary coil L1 and the capacitor C2 corresponding to the parasitic capacitance generated in the secondary coil L2 are also illustrated.
  • the parasitic radiation element 12 is equivalently represented as a circuit in which a series circuit of a reactance element and a radiation resistance is connected between the parasitic radiation element connection terminal PS and the ground. Therefore, current flows in the second path under the condition that the series circuit has lower impedance than the secondary coil L2.
  • the current flowing to the primary coil L1 between the feeding circuit 1 and the feeding radiation element 11 flows to the secondary coil L2 or the non-feeding radiation element 12 via the capacitor C10 even if the current does not flow to the feeding radiation element 11. That is, even at the antiresonance frequency of the feed radiation element 11, no current flows through the secondary coil L2, the secondary coil L2 (second coupling) from the primary coil L1 (first coupling element) through the capacitor C10 (capacitance) A current flows in the element) or the parasitic radiation element 12. Therefore, even if the non-feeding radiation element 12 has the same or close resonance frequency as the anti-resonance frequency, the non-feeding radiation element 12 resonates. Therefore, the parasitic radiation element 12 contributes to broadening the bandwidth.
  • the direction of the current (first current) flowing to the secondary coil L2 from the primary coil L1 through the capacitor C10 is the same as the direction of the current (second current) flowing to the secondary coil L2 by magnetic coupling with the primary coil L1. Since the first current and the second current strengthen each other to drive the parasitic radiation element 12 in the direction, the band broadening by the parasitic radiation element 12 is effectively performed.
  • FIG. 1 and FIG. 2 show an example in which the conductor pattern lengths of the primary coil L1 and the secondary coil L2, that is, the number of turns is substantially equal, the lengths (antenna lengths) of the feed radiation element 11 and the non-feed radiation element 12 are shown. It may be determined. For example, in the case of resonating the parasitic radiation element in a frequency band lower than that of the feed radiation element, the parasitic radiation element has a longer antenna length than the feed radiation element. In this case, the secondary coil L2 to which the parasitic radiation element is connected has a conductor pattern length longer than that of the primary coil L1, that is, the number of turns is increased, and the inductance added to the parasitic radiation element is increased. While being effectively lowered, the drivability of the parasitic radiation element can be enhanced.
  • the feed radiation element 11 is a radiation element (first radiation element) directly fed from the feed circuit 1 through the primary coil L1.
  • the non-feed radiation element 12 is a radiation element (second radiation element) indirectly fed from the feed circuit 1 side by magnetic field coupling between the primary coil L1 and the secondary coil L2.
  • the primary coil L1 is composed of two conductor patterns formed in two layers of the laminate
  • the secondary coil L2 is composed of two conductor patterns formed in two layers of the laminate.
  • the present invention is not limited to this structure.
  • the number of turns of the primary coil L1 and the secondary coil L2 is not limited to less than one (less than one turn) as shown in FIG. 1 and FIG. 2, but may be one turn or more.
  • the second embodiment shows an example of the configuration of an antenna device and an electronic device provided with the antenna device.
  • FIG. 5 is a perspective view of the antenna device 100 according to the second embodiment.
  • the antenna device 100 includes a substrate 10, a feed radiation element 11 and a non-feed radiation element 12.
  • the substrate 10 has a ground region 10G in which a ground conductor pattern extending in a plane is formed, and a non-ground region 10N in which a plane ground conductor is not formed.
  • the feed radiation element 11 and the non-feed radiation element 12 are provided in the non-ground region 10 N of the substrate 10.
  • the feed radiation element 11 and the non-feed radiation element 12 show only the conductor pattern portion.
  • the main part of the feed radiation element 11 and the main part of the non-feed radiation element 12 are conductor patterns formed on the outer surface of the dielectric block or the dielectric structural member.
  • the dielectric block on which the main parts of the feed radiation element 11 and the non-feed radiation element 12 are formed is mounted on the substrate 10.
  • the dielectric structure in which the main parts of the feed radiation element 11 and the non-feed radiation element 12 are formed is incorporated as a part of a housing and connected to the conductor pattern of the substrate 10.
  • the feed radiation element 11 is composed of conductor patterns that are refracted at a plurality of locations halfway from the connection end 11C to the open end 11E.
  • the non-feeding radiation element 12 is formed of a conductor pattern which is refracted at a plurality of points halfway from the connection end 12C to the open end 12E.
  • An antenna coupling element (the antenna coupling element 30 shown in FIG. 1) is mounted on the substrate 10.
  • An antenna coupling element 30 is connected to the connection end 11C of the feed radiation element 11 and the connection end 12C of the non-feed radiation element 12.
  • the configuration of the antenna coupling element 30 is as shown in the first embodiment. Accordingly, even at the antiresonance frequency of the feed radiation element 11, no current flows in the secondary coil L2, the secondary coil L2 (second coupling) from the primary coil L1 (first coupling element) through the capacitor C10 (capacitance) A current flows in the element) or the parasitic radiation element 12.
  • FIG. 6 is a diagram showing the frequency characteristics of the antenna device 100.
  • the horizontal axis is the frequency
  • the vertical axis is the reflection loss (S11) of the antenna device 100 as viewed from the feeding circuit 1.
  • resonance points are generated at frequencies fo, fh and fs.
  • the frequency fo is a fundamental wave ( ⁇ / 4) resonant frequency of the feed radiation element 11
  • the frequency fh is a harmonic (3 ⁇ / 4) resonant frequency of the feed radiation element 11.
  • the frequency fs is a resonant frequency of the parasitic radiation element 12.
  • the frequency fs is equal to the antiresonant frequency of the feed radiation element 11.
  • the characteristics shown in FIG. 9B as a conventional example do not show, but the resonance characteristics of the parasitic radiation element 12 appear.
  • a frequency band centered on the frequency fo is used for communication of, for example, 800 MHz band of GSM (registered trademark) and 900 MHz
  • a frequency band centered on the frequency f h is communication of, for example, 1800 MHz band of GSM (registered trademark).
  • the frequency band including the frequencies fs and fh is used for, for example, reception of a GPS signal, communication in bands 11 and 21 of LTE.
  • the parasitic radiation element 12 and the antenna coupling element 30 by connecting the parasitic radiation element 12 and the antenna coupling element 30 while using the conventional antenna elements for communication of 800 MHz band, 900 MHz band and 1800 MHz band of GSM (registered trademark), It can be used as it is for receiving GPS signals, and communicating with LTE bands 11 and 21.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the main structure of the electronic device 200 according to the present embodiment.
  • the electronic device 200 is, for example, a portable electronic device, and includes a conductive case 50 and a bezel 51 made of resin. However, in FIG. 7, one surface of the bezel 51 is opened.
  • the substrate 10 shown in FIG. 5 is housed in a housing.
  • the non-ground region 10N of the substrate 10 shown in FIG. 5 is located at the bezel 51 portion (portion not covered with the metal portion of the housing).
  • the current path is formed using the capacitance generated between the second conductor pattern L12 and the third conductor pattern L21.
  • the feed radiation element connection terminal PA and the non-feed radiation element A capacitor other than the capacitance generated between the second conductor pattern L12 and the third conductor pattern L21 may be formed between the connection terminal PS and the connection terminal PS.
  • an electrode for forming a capacitor (a conductor pattern for forming an electrode capacitance) may be provided.
  • a capacitor electrically connected between the feed radiation element connection terminal PA and the non-feed radiation element connection terminal PS may be mounted on the outside (for example, a circuit board) of the antenna coupling element 30.
  • the antenna apparatus according to the present invention is of course not limited to transmission, but can be used for reception or transmission / reception, and works in the same manner even if transmission / reception is reversed.
  • the “feed circuit” is not limited to a circuit that outputs transmission power, and corresponds to a circuit that receives and amplifies a reception signal at the time of reception.
  • C1, C2 capacitor C10: capacitor C11: capacitance forming conductor pattern
  • C12 capacitance forming conductor pattern (lead-out conductor pattern)
  • DDM ... direction identification mark L1 ... primary coil L11 ... first conductor pattern L12 ... second conductor pattern L2 ... secondary coil L21 ... third conductor pattern L22 ... fourth conductor pattern MS1 ... first surface MS2 ... second surface
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Abstract

アンテナ装置（１００）は、第１放射素子（１１）と、第２放射素子（１２）と、アンテナ結合素子とを備える。アンテナ結合素子は、第１放射素子（１１）と給電回路（１）との間に接続される一次コイル（Ｌ１）、およびこの一次コイル（Ｌ１）に誘導性結合し、第２放射素子（１２）とグランドとの間に接続される二次コイル（Ｌ２）を有する。一次コイル（Ｌ１）と二次コイル（Ｌ２）との間にキャパシタ（Ｃ１０）を設けることで、第１放射素子（１１）の反共振周波数においても、一次コイル（Ｌ１）からキャパシタ（Ｃ１０）を介して、二次コイル（Ｌ２）または第２放射素子（１２）に電流を流す。

Description

アンテナ結合素子、アンテナ装置および電子機器
　本発明は、アンテナを備える電子機器に用いられるアンテナ結合素子、それを備えるアンテナ装置および電子機器に関するものである。
　近年、通信に用いる周波数帯域の広帯域化が進んでいる。また、通信装置を備える電子機器の高集積化に伴って、アンテナを設けるスペースに余裕がなくなり、複数の周波数帯域をカバーするために多数のアンテナを設けることができない状況になっている。これらの事情により、広帯域特性のアンテナの必要性が高まっている。
　アンテナを広帯域化する一つの方法として、給電回路から物理的に切り離された無給電放射素子を給電放射素子に磁界結合させることによって、無給電放射素子の特性を給電放射素子の特性に付加する手法が用いられている。
　図８は、互いに磁界結合する給電放射素子および無給電放射素子を備えるアンテナ装置の等価回路図である。このように、無給電放射素子を備えるアンテナ装置は、先ず、給電放射素子が給電回路１によって給電され、無給電放射素子は、給電放射素子に対して磁界結合する。
　また、例えば、特許文献１には、２つの放射素子と、この２つの放射素子に対する給電を制御する結合度調整回路とを備えたアンテナ装置が示されている。
国際公開第２０１２／１５３６９０号
　アンテナ装置を広帯域化するため、給電放射素子を、基本波共振のモードと３λ／４高調波共振モードとを利用することが多い。このような給電放射素子に無給電放射素子を加えたアンテナ装置の周波数特性を図９（Ａ）に示す。ここで、横軸は周波数、縦軸は給電回路から視たアンテナ装置の反射損失（Ｓ１１）である。図９（Ａ）において、周波数ｆｏ，ｆｈ，ｆｓで共振点（ポール）が生じている。ここで、周波数ｆｏは、給電放射素子の基本波（λ／４）共振周波数であり、周波数ｆｈは、給電放射素子の高調波（３λ／４）共振周波数である。また、周波数ｆｓは無給電放射素子の共振周波数である。
　このように、無給電放射素子の共振周波数ｆｓを給電放射素子の高調波共振周波数ｆｈに近づけることによって、周波数ｆｏをローバンド、周波数ｆｓと周波数ｆｈとを含む広い周波数帯をハイバンドとする広帯域のアンテナ装置が構成される。
　また、給電放射素子は、λ／２で共振する（アンテナの電気長がλ／２となる）反共振のモードも存在する。この反共振周波数は基本波共振周波数ｆｏと、高調波共振周波数ｆｈとの間の周波数である。反共振のモードでは、給電回路から視て給電放射素子はインピーダンス的にオープンにみえ、給電放射素子に電流は流れない。
　しかし、上述の、給電放射素子と無給電放射素子との磁界結合は、給電放射素子に電流が流れることによって生じるものであるから、アンテナ装置が所定の特性を示すためには、給電放射素子に電流が流れることが条件となる。そのため、給電放射素子に電流が流れない上記反共振周波数では磁気結合できない。
　図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示した場合に比べて、無給電放射素子の長さを長くし、無給電放射素子の共振周波数を低くすることによって、さらなる広帯域化を図ろうとしたものである。ところが、この図９（Ｂ）に示す例では、無給電放射素子の共振周波数ｆｓが反共振周波数ｆａと一致している。このような条件であると、無給電放射素子が給電放射素子と結合せず、無給電放射素子の共振特性が現れない。つまり、無給電放射素子を設けることによる広帯域化効果が得られない。
　本発明の目的は、給電放射素子の反共振による問題を解消して、無給電放射素子の共振を有効に利用できるようにし、広い周波数帯について広帯域化を図れるようにしたアンテナ結合素子、それを備えるアンテナ装置および電子機器を提供することにある。
（１）本発明のアンテナ結合素子は、
　第１コイルと、当該第１コイルに結合する第２コイルとを備え、
　前記第１コイルの第１端は給電回路接続端であり、前記第１コイルの第２端は給電放射素子接続端であり、前記第２コイルの第１端は無給電放射素子接続端であり、前記第２コイルの第２端はグランド接続端であり、
　前記給電回路接続端から前記給電放射素子接続端への電流経路を辿る前記第１コイルの周回方向と、前記第２放射素子接続端から前記グランド接続端への電流経路を辿る前記第２コイルの周回方向とは逆の関係であることを特徴とする。
　上記構成によれば、給電回路と第１放射素子との間で第１コイルに流れる電流は、第１放射素子に電流が流れることによって第２コイルに電流が誘導されるか否かに関係なく、上記容量を介して第２コイルまたは第２放射素子に流れる。そのため、共振周波数が反共振周波数と同じまたは近接していても、第２放射素子は共振し、広帯域化に寄与する。
（２）上記（１）に記載のアンテナ結合素子は、
　絶縁層を介して積層された複数の層に配置された複数の導体パターンと、前記複数の導体パターンの所定位置同士を層間接続する複数の層間接続導体と、を有し、
　前記複数の導体パターンは、前記積層の方向の順にそれぞれ異なる層に配置された第１導体パターン、第２導体パターン、第３導体パターンおよび第４導体パターンを含み、
　前記複数の層間接続導体は、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとを層間接続する第１層間接続導体と、前記第３導体パターンと前記第４導体パターンとを層間接続する第２層間接続導体と、を含み、
　前記第１コイルは、前記第１導体パターン、前記第２導体パターンおよび前記第１層間接続導体で構成され、
　前記第２コイルは、前記第３導体パターン、前記第４導体パターンおよび前記第２層間接続導体で構成される、ことが好ましい。
　上記構成によれば、特に第２導体パターンと第３導体パターンとの間に容量が生じる。給電回路と第１放射素子との間で第１コイルに流れる電流は、第１放射素子に電流が流れることによって第２コイルに電流が誘導されるか否かに関係なく、上記容量を介して第２コイルまたは第２放射素子に流れる。
（３）前記第２導体パターンおよび前記第３導体パターンは、前記第１導体パターンおよび前記第４導体パターンに比べて導体パターン長が長い。これにより、第２導体パターンと第３導体パターンとの間で対向する面積が大きくなり、第１コイルと第２コイルとの間に生じる容量を効果的に大きくできる。
（４）前記第２導体パターンと前記第３導体パターンの少なくとも一方は、前記積層の方向で対面して部分的に容量を形成する容量形成用導体パターンを有することが好ましい。これにより、第１コイルと第２コイルとの間に生じる容量を効果的に大きくできる。
（５）前記第３導体パターンは前記絶縁層の端部に達する引出導体パターンを有し、前記容量形成用導体パターンは前記引出導体パターンおよび当該引出導体パターンに対向する導体パターンであることが好ましい。これにより、本来的に必要な引出導体パターンを容量形成用導体パターンの一方に兼用でき、その分、より小型化できる。
（６）前記第１コイルと前記第２コイルとの間に容量が形成されていることが好ましい。これにより、第１コイルに流れる電流は、上記容量を介して第２コイルまたは第２放射素子に効果的に流れる。
（７）本発明のアンテナ装置は、上記（１）から（６）のいずれかに記載のアンテナ結合素子と、前記第１放射素子接続端に接続された第１放射素子と、前記第２放射素子接続端に接続された第２放射素子と、を備える。
　上記構成により、第２放射素子の共振周波数が反共振周波数と一致する場合でも、第２放射素子の共振特性が現れて、広帯域化されたアンテナ装置が得られる。
（８）また、本発明のアンテナ装置は、
　第１放射素子と、
　第２放射素子と、
　前記第１放射素子と給電回路との間に接続される第１結合素子、および当該第１結合素子に誘導性結合し、前記第２放射素子とグランドとの間に接続される第２結合素子を有する結合回路と、
　前記第１結合素子と前記第２結合素子との間に設けられる容量と、を備え、
　前記第１放射素子の反共振周波数において、前記第１結合素子から前記容量を介して、前記第２結合素子または前記第２放射素子に電流が流れることを特徴とする。
　上記構成により、第２放射素子の共振周波数が反共振周波数と一致する場合でも、第２放射素子の共振特性が現れて、広帯域化されたアンテナ装置が得られる。
（９）上記（８）において、前記第１結合素子および前記第２結合素子それぞれは互いに磁界結合するコイルであり、前記容量は前記第１結合素子を構成するコイルと前記第２結合素子を構成するコイルとの間に発生する容量であることが好ましい。これにより、第１結合素子と第２結合素子との誘導結合構造および容量の付与を簡素な構成で実現できる。
（１０）上記（８）（９）において、前記第１放射素子の反共振周波数において、前記第１結合素子から前記容量を介して、前記第２結合素子に流れる電流の方向は、前記第１結合素子との磁界結合により前記第２結合素子に流れる電流の方向と同方向であることが好ましい。この構成により、第１結合素子との磁界結合により第２結合素子に流れる電流と、第１結合素子から容量を介して第２結合素子に流れる電流とが互いに強め合って第２放射素子が駆動されるので、第２放射素子による広帯域化が効果的になされる。
（１１）上記（８）～（１０）において、前記第１放射素子の接続端と前記第２放射素子の接続端との間にキャパシタが接続された構成であってもよい。これにより、結合回路の構成とは独立して、必要なキャパシタンスを付加できる。
（１２）本発明の電子機器は、上記（７）～（１１）に記載のアンテナ装置と、当該アンテナ装置に接続される給電回路と、当該給電回路を収める筐体と、を備え、前記第１放射素子および前記第２放射素子の一部または全部は前記筐体の一部であることが好ましい。
　上記構成により、放射素子専用の導電性部材や導体パターンを設ける必要がなく、小型化できる。また、金属筐体を備える電子機器においても、金属筐体で遮蔽されることがない。
　本発明によれば、第１放射素子の反共振による問題を解消して、第２放射素子の共振を有効に利用できるようにし、広い周波数帯について広帯域化を図れるようにしたアンテナ結合素子、それを備えるアンテナ装置および電子機器が得られる。
図１は第１の実施形態に係る結合回路の一例であるアンテナ結合素子３０の斜視図である。 図２はアンテナ結合素子３０の各層に形成されている導体パターンを示す分解平面図である。 図３は、４つのコイル導体パターンを含むアンテナ結合素子３０の回路図である。 図４は、アンテナ結合素子３０、給電放射素子１１および無給電放射素子１２で構成されるアンテナ装置１００の等価回路図である。 図５は第２の実施形態に係るアンテナ装置１００の斜視図である。 図６はアンテナ装置１００の周波数特性を示す図である。 図７は第２の実施形態に係る電子機器２００の主要構造を示す斜視図である。 図８は、従来の、互いに磁界結合する給電放射素子および無給電放射素子を備えるアンテナ装置１００の等価回路図である。 図９（Ａ）従来の、無給電放射素子を備えるアンテナ装置の周波数特性を示す図であり、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）に示した状態から、無給電放射素子の共振周波数を低くした場合のアンテナ装置の周波数特性を示す図である。
《第１の実施形態》
　図１は第１の実施形態に係る結合回路の一例であるアンテナ結合素子３０の斜視図であり、図２はアンテナ結合素子３０の各層に形成されている導体パターンを示す分解平面図である。
　本実施形態のアンテナ結合素子３０は電子機器内の回路基板に実装される、直方体状のチップ部品である。図１においては、アンテナ結合素子３０の外形とその内部の構造とを分離して図示している。アンテナ結合素子３０の外形は二点鎖線で表している。アンテナ結合素子３０の外面には、給電回路接続端子ＰＦ、給電放射素子接続端子ＰＡ、グランド端子ＰＧ、および無給電放射素子接続端子ＰＳが形成されている。また、アンテナ結合素子３０は第１面ＭＳ１と当該第１面ＭＳ１とは反対側の面である第２面ＭＳ２とを備える。本実施形態では、第１面ＭＳ１が実装面であり、この面が回路基板に対向する。第１面ＭＳ１（実装面）とは反対側の面である第２面ＭＳ２（天面）には方向識別マークＤＤＭが付与されている。この方向識別マークＤＤＭは、例えばアンテナ結合素子３０を実装機でチップ部品を回路基板へ実装する際に、チップ部品の方向を検出するために利用される。
　なお、本実施形態を含む各実施形態で示す「給電放射素子」は本発明に係る「第１放射素子」に対応し、「無給電放射素子」は本発明に係る「第２放射素子」に対応する。
　アンテナ結合素子３０の内部には、第１導体パターンＬ１１、第２導体パターンＬ１２、第３導体パターンＬ２１、第４導体パターンＬ２２が形成されている。第１導体パターンＬ１１と第２導体パターンＬ１２とは層間接続導体Ｖ１を介して接続されている。第３導体パターンＬ２１と第４導体パターンＬ２２とは層間接続導体Ｖ２を介して接続されている。なお、図１においては、上記各導体パターンが形成された絶縁基材Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２を積層方向に分離して表している。
　給電回路接続端子ＰＦおよび給電放射素子接続端子ＰＡは一次コイル（後に示すＬ１）の両端が接続される端子であり、給電放射素子接続端子ＰＡおよびグランド端子ＰＧは二次コイル（後に示すＬ２）の両端が接続される端子である。各端子の名称は、後に示すアンテナ装置に適用した場合の名称であるが、ここでは、その名称を用いる。
　図２に表れているように、絶縁基材Ｓ１１に第１導体パターンＬ１１、絶縁基材Ｓ１２に第２導体パターンＬ１２、絶縁基材Ｓ２１に第３導体パターンＬ２１、絶縁基材Ｓ２２に第４導体パターンＬ２２、がそれぞれ形成されている。これらコイル導体パターンは、実装面に近い層から順に第１導体パターンＬ１１、第２導体パターンＬ１２、第３導体パターンＬ２１、第４導体パターンＬ２２が配置されるように、絶縁基材Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２が積層されている。なお、図２では、コイル導体パターンが形成されている絶縁基材について表している。本実施形態のアンテナ結合素子３０は、絶縁基材Ｓ１１より下方、絶縁基材Ｓ２２より上方のそれぞれに、コイル導体パターンが形成されていない複数の絶縁基材が積層されている。
　第１導体パターンＬ１１の第１端は給電回路接続端子ＰＦに接続されていて、第２端は層間接続導体Ｖ１を介して第２導体パターンＬ１２の第１端に接続されている。第２導体パターンＬ１２の第２端は給電放射素子接続端子ＰＡに接続されている。また、第３導体パターンＬ２１の第１端は無給電放射素子接続端子ＰＳに接続されていて、第３導体パターンＬ２１の第２端は層間接続導体Ｖ２を介して第４導体パターンＬ２２の第１端に接続されている。第４導体パターンＬ２２の第２端はグランド端子ＰＧに接続されている。
　第２導体パターンＬ１２の一部には容量形成用導体パターンＣ１１が形成されている。また、第３導体パターンＬ２１の一部には容量形成用導体パターンＣ１２が形成されている。第２導体パターンＬ１２の容量形成用導体パターンＣ１１と第３導体パターンＬ２１の容量形成用導体パターンＣ１２とは、積層方向で対面して、その対面部分に容量を形成する。
　上記第３導体パターンＬ２１の容量形成用導体パターンＣ１２は、第３導体パターンＬ２１の一端から無給電放射素子接続端子ＰＳへの引出導体パターンの一部でもある。つまり、引出導体パターン（容量形成用導体パターンＣ１２は）および当該引出導体パターンに対向する導体パターン（容量形成用導体パターンＣ１１）は容量形成用導体パターンである。
　アンテナ結合素子３０を樹脂多層基板で構成する場合、上記絶縁基材Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２は例えば液晶ポリマー（LCP）シートであり、導体パターンＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は例えば銅箔をパターンニングしたものである。また、アンテナ結合素子３０をセラミック多層基板で構成する場合、上記絶縁基材Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２は例えば低温同時焼成セラミックス（LTCC［Low Temperature Co-fired Ceramics］）であり、導体パターンＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は例えば銅ペーストを印刷形成したものである。
　図３は、上記４つのコイル導体パターンを含むアンテナ結合素子３０の回路図である。第２導体パターンＬ１２と第１導体パターンＬ１１は直列接続されて一次コイルＬ１を構成している。同様に、第４導体パターンＬ２２と第３導体パターンＬ２１は直列接続されて二次コイルＬ２を構成している。一次コイルＬ１は本発明における「第１コイル」および「第１結合素子」に相当し、二次コイルＬ２は本発明における「第２コイル」および「第２結合素子」に相当する。一次コイルＬ１と二次コイルＬ２は磁界結合する。また、図３では、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との間に生じる容量をキャパシタＣ１０で表している。
　上記構成により、各導体パターンＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は平面視で全周に亘って重なり、各導体パターンＬ１１，Ｌ１２，Ｌ２１，Ｌ２２は積層方向に最も近接している（他の絶縁基材を介さないで積層方向に隣接している）ので、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との結合係数が高い。また、第２導体パターンＬ１２および第３導体パターンＬ２１は、第１導体パターンＬ１１および第４導体パターンＬ２２に比べて導体パターン長が長い。これにより、第２導体パターンＬ１２と第３導体パターンＬ２１との間で対向する面積が大きく、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との間に生じる容量を効果的に大きくできる。
　給電回路接続端子ＰＦから給電放射素子接続端子ＰＡへの電流経路を辿る周回方向は、図２における平面視で右回りであるのに対し、無給電放射素子接続端子ＰＳからグランド端子ＰＧへの電流経路を辿る周回方向は、図２における平面視で左回りである。つまり、両周回方向は逆の関係である。
　図４は、アンテナ結合素子３０、給電放射素子１１および無給電放射素子１２で構成されるアンテナ装置１００の等価回路図である。この図４では、一次コイルＬ１に生じる寄生容量に相当するキャパシタＣ１、および二次コイルＬ２に生じる寄生容量に相当するキャパシタＣ２も図示している。
　給電回路１から一次コイルＬ１を介して給電放射素子１１へ給電されると、一次コイルＬ１と二次コイルＬ２の磁界結合（誘導性結合）により、二次コイルＬ２に破線矢印で示す電流が流れる。一方、実線矢印で示すように、給電回路１→一次コイルＬ１→キャパシタＣ１０→二次コイルＬ２の経路（第１経路）、または、給電回路１→一次コイルＬ１→キャパシタＣ１０→無給電放射素子１２の経路（第２経路）でも電流が流れる。
　無給電放射素子１２は、リアクタンス素子と放射抵抗との直列回路が、無給電放射素子接続端子ＰＳとグランドとの間に接続された回路として等価的に表される。そのため、上記直列回路が二次コイルＬ２より低インピーダンスとなる条件では、上記第２経路に電流が流れる。
　給電回路１と給電放射素子１１との間で一次コイルＬ１に流れる電流は、給電放射素子１１に電流が流れずとも、キャパシタＣ１０を介して二次コイルＬ２または無給電放射素子１２に流れる。つまり、二次コイルＬ２に電流が流れない、給電放射素子１１の反共振周波数においても、一次コイルＬ１（第１結合素子）からキャパシタＣ１０（容量）を介して、二次コイルＬ２（第２結合素子）または無給電放射素子１２に電流が流れる。そのため、無給電放射素子１２は共振周波数が反共振周波数と同じまたは近接していても、無給電放射素子１２は共振する。したがって、無給電放射素子１２は広帯域化に寄与する。
　一次コイルＬ１からキャパシタＣ１０を介して、二次コイルＬ２に流れる電流（第１電流）の方向は、一次コイルＬ１との磁界結合により二次コイルＬ２に流れる電流（第２電流）の方向と同方向であると、第１電流と、第２電流とが互いに強め合って、無給電放射素子１２が駆動されるので、無給電放射素子１２による広帯域化が効果的になされる。
　図１、図２では一次コイルＬ１と二次コイルＬ２の導体パターン長、すなわちターン数がほぼ等しい例を示したが、給電放射素子１１と無給電放射素子１２の長さ（アンテナ長）に応じて定めてもよい。例えば、無給電放射素子を給電放射素子よりも低い周波数帯域で共振させるような場合、無給電放射素子は給電放射素子よりもアンテナ長を長くすることになる。この場合、無給電放射素子が接続される二次コイルＬ２を一次コイルＬ１より導体パターン長を長く、すなわちターン数を大きくして、無給電放射素子に付加するインダクタンスを大きくしてその共振周波数を効果的に低くするとともに、無給電放射素子の駆動能力を高めることができる。
　上述のとおり、給電放射素子１１は一次コイルL１を介して直接的に給電回路１から給電される放射素子（第１放射素子）である。また、無給電放射素子１２は一次コイルＬ１と二次コイルＬ２との磁界結合により、給電回路１側から間接的に給電される放射素子（第２放射素子）である。
　なお、図１、図２では、積層体の二層に形成された二つの導体パターンで一次コイルＬ１が構成され、積層体の二層に形成された二つの導体パターンで二次コイルＬ２が構成される例を示したが、本発明はこの構造に限らない。また、一次コイルＬ１および二次コイルＬ２のターン数は、図１、図２に示したような１未満（１ターンに満たない）ものに限らず、１ターン以上であってもよい。
《第２の実施形態》
　第２の実施形態では、アンテナ装置およびそれを備える電子機器の構成例を示す。
　図５は第２の実施形態に係るアンテナ装置１００の斜視図である。このアンテナ装置１００は、基板１０、給電放射素子１１および無給電放射素子１２を備える。基板１０は、面状に拡がるグランド導体パターンが形成されたグランド領域１０Ｇと、面状のグランド導体が形成されていない非グランド領域１０Ｎを有する。
　給電放射素子１１および無給電放射素子１２は基板１０の非グランド領域１０Ｎに設けられている。図５においては、給電放射素子１１および無給電放射素子１２は導体パターン部分のみを示している。
　給電放射素子１１の主要部および無給電放射素子１２の主要部は誘電体ブロックまたは誘電体の構造部材の外面に形成された導体パターンである。このように給電放射素子１１および無給電放射素子１２の主要部が形成された誘電体ブロックは基板１０に実装される。また、給電放射素子１１および無給電放射素子１２の主要部が形成された誘電体構造体は筐体の一部として組み込まれて、基板１０の導体パターンに接続される。
　給電放射素子１１は、その接続端１１Ｃから開放端１１Ｅまで、途中複数箇所で屈折した導体パターンで構成されている。同様に、無給電放射素子１２は、その接続端１２Ｃから開放端１２Ｅまで、途中複数箇所で屈折した導体パターンで構成されている。
　基板１０にはアンテナ結合素子（図１に示したアンテナ結合素子３０）が実装されている。給電放射素子１１の接続端１１Ｃおよび無給電放射素子１２の接続端１２Ｃにはアンテナ結合素子３０が接続される。このアンテナ結合素子３０の構成は第１の実施形態で示したとおりである。したがって、二次コイルＬ２に電流が流れない、給電放射素子１１の反共振周波数においても、一次コイルＬ１（第１結合素子）からキャパシタＣ１０（容量）を介して、二次コイルＬ２（第２結合素子）または無給電放射素子１２に電流が流れる。
　図６はアンテナ装置１００の周波数特性を示す図である。ここで、横軸は周波数、縦軸は給電回路１から視たアンテナ装置１００の反射損失（Ｓ１１）である。図６において、周波数ｆｏ，ｆｈ，ｆｓで共振点が生じている。ここで、周波数ｆｏは、給電放射素子１１の基本波（λ／４）共振周波数であり、周波数ｆｈは、給電放射素子１１の高調波（３λ／４）共振周波数である。また、周波数ｆｓは無給電放射素子１２の共振周波数である。この例では、周波数ｆｓは給電放射素子１１の反共振周波数と等しい。しかし、従来例として図９（Ｂ）に示したような特性とはならず、無給電放射素子１２の共振特性が現れている。
　図６において、周波数ｆｏを中心とする周波数帯は例えばＧＳＭ（登録商標）の８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚの通信に用いられ、周波数ｆｈを中心としる周波数帯は例えばＧＳＭ（登録商標）の１８００ＭＨｚ帯の通信に用いられる。そして、周波数ｆｓ，ｆｈを含む周波数帯は例えばＧＰＳ信号の受信、ＬＴＥのバンド１１、バンド２１の通信に用いられる。本実施形態によれば、ＧＳＭ（登録商標）の８００ＭＨｚ帯，９００ＭＨｚ帯，１８００ＭＨｚ帯の通信用の従来のアンテナ素子を用いながらも、無給電放射素子１２およびアンテナ結合素子３０を接続することで、ＧＰＳ信号の受信、ＬＴＥのバンド１１、バンド２１の通信のためにそのまま利用できるようになる。
　図７は本実施形態に係る電子機器２００の主要構造を示す斜視図である。この電子機器２００は例えば携帯電子機器であり、導電性の筐体５０および樹脂製のベゼル５１を備える。但し、この図７ではベゼル５１の一面を開口させて描いている。図５に示した基板１０は筐体内に収められている。このベゼル５１部分（筐体の金属部で覆われない部分）に、図５に示した基板１０の非グランド領域１０Ｎが位置する。
　図１～図４に示した例では、第２導体パターンＬ１２と第３導体パターンＬ２１との間に生じる容量を利用して電流経路を形成したが、給電放射素子接続端子ＰＡと無給電放射素子接続端子ＰＳとの間に、第２導体パターンＬ１２と第３導体パターンＬ２１との間に生じる容量以外のキャパシタを形成してもよい。例えば、キャパシタ形成用の電極（電極容量形成用導体パターン）を設けてもよい。また、アンテナ結合素子３０の外部（例えば回路基板）に、給電放射素子接続端子ＰＡと無給電放射素子接続端子ＰＳとの間に電気的に接続されるキャパシタを実装してもよい。
　なお、本発明におけるアンテナ装置は、当然ながら送信用に限らず、受信用または送受信用に用いることができ、送受が逆の関係であっても同様に作用する。「給電回路」は送信電力を出力する回路に限る意味を持つものではなく、受信時には受信信号を入力して増幅する回路に相当する。
　最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形および変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。
Ｃ１，Ｃ２…キャパシタ
Ｃ１０…キャパシタ
Ｃ１１…容量形成用導体パターン
Ｃ１２…容量形成用導体パターン（引出導体パターン）
ＤＤＭ…方向識別マーク
Ｌ１…一次コイル
Ｌ１１…第１導体パターン
Ｌ１２…第２導体パターン
Ｌ２…二次コイル
Ｌ２１…第３導体パターン
Ｌ２２…第４導体パターン
ＭＳ１…第１面
ＭＳ２…第２面
ＰＡ…給電放射素子接続端子
ＰＦ…給電回路接続端子
ＰＧ…グランド端子
ＰＳ…無給電放射素子接続端子
Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ２１，Ｓ２２…絶縁基材
Ｖ１，Ｖ２…層間接続導体
１…給電回路
１０…基板
１０Ｇ…グランド領域
１０Ｎ…非グランド領域
１１…給電放射素子
１１Ｃ…給電放射素子の接続端
１１Ｅ…給電放射素子の開放端
１２…無給電放射素子
１２Ｃ…無給電放射素子の接続端
１２Ｅ…無給電放射素子の開放端
３０…アンテナ結合素子
５０…筐体
５１…ベゼル
１００…アンテナ装置
２００…電子機器

Claims (12)

  1. 　第１コイルと、当該第１コイルに結合する第２コイルとを備え、
    　前記第１コイルの第１端は給電回路接続端であり、前記第１コイルの第２端は第１放射素子接続端であり、前記第２コイルの第１端は第２放射素子接続端であり、前記第２コイルの第２端はグランド接続端であり、
    　前記給電回路接続端から前記第１放射素子接続端への電流経路を辿る前記第１コイルの周回方向と、前記第２放射素子接続端から前記グランド接続端への電流経路を辿る前記第２コイルの周回方向とは逆の関係である、アンテナ結合素子。
  2. 　絶縁層を介して積層された複数の層に配置された複数の導体パターンと、前記複数の導体パターンの所定位置同士を層間接続する複数の層間接続導体と、を有し、
    　前記複数の導体パターンは、前記積層の方向の順にそれぞれ異なる層に配置された第１導体パターン、第２導体パターン、第３導体パターンおよび第４導体パターンを含み、
    　前記複数の層間接続導体は、前記第１導体パターンと前記第２導体パターンとを層間接続する第１層間接続導体と、前記第３導体パターンと前記第４導体パターンとを層間接続する第２層間接続導体と、を含み、
    　前記第１コイルは、前記第１導体パターン、前記第２導体パターンおよび前記第１層間接続導体で構成され、
    　前記第２コイルは、前記第３導体パターン、前記第４導体パターンおよび前記第２層間接続導体で構成される、
    　請求項１に記載のアンテナ結合素子。
  3. 　前記第２導体パターンおよび前記第３導体パターンは、前記第１導体パターンおよび前記第４導体パターンに比べて導体パターン長が長い、請求項２に記載のアンテナ結合素子。
  4. 　前記第２導体パターンと前記第３導体パターンの少なくとも一方は、前記積層の方向で対面して部分的に容量を形成する容量形成用導体パターンを有する請求項２または３に記載のアンテナ結合素子。
  5. 　前記第３導体パターンは前記絶縁層の端部に達する引出導体パターンを有し、前記容量形成用導体パターンは前記引出導体パターンおよび当該引出導体パターンに対向する導体パターンである、請求項４に記載のアンテナ結合素子。
  6. 　前記第１コイルと前記第２コイルとの間に容量が形成されている、請求項１から５のいずれかに記載のアンテナ結合素子。
  7. 　請求項１から６のいずれかに記載のアンテナ結合素子と、
    　前記第１放射素子接続端に接続された第１放射素子と、
    　前記第２放射素子接続端に接続された第２放射素子と、
    　を備える、アンテナ装置。
  8. 　第１放射素子と、
    　第２放射素子と、
    　前記第１放射素子と給電回路との間に接続される第１結合素子、および当該第１結合素子に誘導性結合し、前記第２放射素子とグランドとの間に接続される第２結合素子を有する結合回路と、
    　前記第１結合素子と前記第２結合素子との間に設けられる容量と、を備え、
    　前記第１放射素子の反共振周波数において、前記第１結合素子から前記容量を介して、前記第２結合素子または前記第２放射素子に電流が流れることを特徴とする、アンテナ装置。
  9. 　前記第１結合素子および前記第２結合素子それぞれは互いに磁界結合するコイルであり、
    　前記容量は前記第１結合素子を構成するコイルと前記第２結合素子を構成するコイルとの間に発生する容量である、請求項８に記載のアンテナ装置。
  10. 　前記第１放射素子の反共振周波数において、前記第１結合素子から前記容量を介して、前記第２結合素子に流れる電流の方向は、前記第１結合素子との磁界結合により前記第２結合素子に流れる電流の方向と同方向である、請求項８または９に記載のアンテナ装置。
  11. 　前記第１放射素子の接続端と前記第２放射素子の接続端との間に接続されたキャパシタを備える、請求項８から１０のいずれかに記載のアンテナ装置。
  12. 　請求項７から１１のいずれかに記載のアンテナ装置と、当該アンテナ装置に接続される給電回路と、当該給電回路を収める筐体と、を備え、
    　前記第１放射素子および前記第２放射素子の一部または全部は前記筐体の一部である、電子機器。
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