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JP7315694B2 - Antenna device and wireless communication device - Google Patents
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Description

本発明は、アンテナ装置および無線通信装置に関する。 The present invention relates to antenna devices and wireless communication devices.

複数の周波数に共振可能なアンテナ装置が提案されている(例えば、特許文献1-3参照)。 Antenna devices that can resonate at a plurality of frequencies have been proposed (see Patent Documents 1 to 3, for example).

特開2009-111999号公報JP 2009-111999 A 特開2018-148533号公報JP 2018-148533 A 特表2008-503972号公報Japanese Patent Publication No. 2008-503972

アンテナ装置において、共振可能な周波数の追加は無給電素子を追加することで実現していた。しかしながら、共振可能な周波数を追加するたびに無給電素子を追加してしまうと、アンテナ装置の小型化が困難になるとともに、当該アンテナ装置を実装する無線通信装置の小型化も困難となる。 In the antenna device, adding a frequency that can resonate is realized by adding a parasitic element. However, if a parasitic element is added each time a resonant frequency is added, it becomes difficult to miniaturize the antenna device, and it also becomes difficult to miniaturize the wireless communication device in which the antenna device is mounted.

開示の技術の1つの側面は、より小型で複数の周波数に対応するアンテナ装置および当該アンテナ装置を実装した無線通信装置を提供することを目的とする。 An object of one aspect of the disclosed technology is to provide a smaller antenna device that supports multiple frequencies and a wireless communication device that implements the antenna device.

開示の技術の1つの側面は、次のようなアンテナ装置によって例示される。本アンテナ装置は、給電点を有し、接地されたグランド基板と、一端が前記グランド基板の接地された領域と電気的に接続し、前記グランド基板と平行な板状の第1導体素子と、一端が前記給電点と電気的に接続し、前記グランド基板と平行な板状の第2導体素子と、隙間を介して前記第2導体素子と並んで配置される、板状の第3導体素子と、前記第1導体素子の他端と前記第3導体素子とを電気的に接続する接続部と、を備え、前記隙間は、前記給電点から前記第2導体素子を経て前記第3導体素子に至る経路長の4倍の長さを1波長とする電波に対して前記第2導体素子と前記第3導体素子とを容量結合させる。 One aspect of the disclosed technology is exemplified by the following antenna device. a grounded ground substrate having a feeding point; a first plate-shaped conductor element having one end electrically connected to the grounded area of the ground substrate and parallel to the ground substrate; a second plate-shaped conductor element having one end electrically connected to the feeding point and parallel to the ground substrate; a third plate-shaped conductor element arranged in parallel with the second conductor element with a gap; , wherein the gap capacitively couples the second conductor element and the third conductor element with respect to a radio wave whose wavelength is four times the length of a path from the feeding point to the third conductor element via the second conductor element.

開示の技術は、より小型で複数の周波数に対応することができる。 The disclosed technology is smaller and can support multiple frequencies.

図1は、実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an antenna device according to an embodiment. 図2は、実施形態に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す第1の図である。FIG. 2 is a first diagram schematically showing the resonance state of the antenna device according to the embodiment. 図3は、実施形態に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す第2の図である。FIG. 3 is a second diagram schematically showing the resonance state of the antenna device according to the embodiment. 図4は、実施形態に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す第3の図である。FIG. 4 is a third diagram schematically showing the resonance state of the antenna device according to the embodiment. 図5は、実施形態に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す第4の図である。FIG. 5 is a fourth diagram schematically showing the resonance state of the antenna device according to the embodiment. 図6は、実施形態に係るアンテナ装置の反射係数を例示する図である。FIG. 6 is a diagram illustrating reflection coefficients of the antenna device according to the embodiment. 図7は、実施形態に係るアンテナ装置をスマートフォンに実装する構成を例示する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration in which the antenna device according to the embodiment is mounted on a smart phone; 図8は、実装例に係るスマートフォンが実装したアンテナ装置の構成の一例を示す第1の図である。FIG. 8 is a first diagram illustrating an example of a configuration of an antenna device implemented by a smartphone according to an implementation example; 図9は、実装例に係るスマートフォンが実装したアンテナ装置の構成の一例を示す第2の図である。FIG. 9 is a second diagram illustrating an example of the configuration of the antenna device mounted on the smartphone according to the mounting example. 図10は、実装例に係るスマートフォンが実装したアンテナ装置の構成の一例を示す第3の図である。FIG. 10 is a third diagram illustrating an example of the configuration of the antenna device mounted on the smartphone according to the mounting example. 図11は、実装例に係るスマートフォンが実装したアンテナ装置の構成の一例を示す第4の図である。FIG. 11 is a fourth diagram illustrating an example of the configuration of the antenna device mounted on the smartphone according to the mounting example. 図12は、実装例におけるアンテナ装置の反射係数を例示する図である。FIG. 12 is a diagram illustrating reflection coefficients of an antenna device in an implementation example. 図13は、実施形態に係るアンテナをスマートフォンに実装する他の例を示す図である。FIG. 13 is a diagram illustrating another example of mounting the antenna according to the embodiment on a smartphone; 図14は、アンテナ装置の隙間に挿入した整合回路の一例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of a matching circuit inserted in a gap of an antenna device. 図15は、シミュレーションに用いたパラメータを例示する図である。FIG. 15 is a diagram illustrating parameters used in the simulation. 図16は、シミュレーションの結果を例示する図である。FIG. 16 is a diagram illustrating simulation results. 図17は、第1変形例に係るアンテナ装置の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram showing an example of an antenna device according to a first modified example. 図18は、第1変形例に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す第1の図である。FIG. 18 is a first diagram schematically showing the resonance state of the antenna device according to the first modified example. 図19は、第1変形例に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す第2の図である。FIG. 19 is a second diagram schematically showing the resonance state of the antenna device according to the first modified example. 図20は、第1変形例に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す第3の図である。FIG. 20 is a third diagram schematically showing the resonance state of the antenna device according to the first modified example. 図21は、第1変形例に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す第4の図である。FIG. 21 is a fourth diagram schematically showing the resonance state of the antenna device according to the first modified example. 図22は、第1変形例に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す第5の図である。FIG. 22 is a fifth diagram schematically showing the resonance state of the antenna device according to the first modified example. 図23は、第2変形例に係るアンテナ装置の一例を示す図である。FIG. 23 is a diagram showing an example of an antenna device according to a second modified example. 図24は、第2変形例に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す図である。FIG. 24 is a diagram schematically showing the resonance state of the antenna device according to the second modified example. 図25は、第2変形例において、第2導体素子と第3導体素子との間にチップ部品を配置した構成の一例を示す図である。FIG. 25 is a diagram showing an example of a configuration in which a chip component is arranged between the second conductor element and the third conductor element in the second modified example. 図26は、第3変形例に係るアンテナ装置の一例を示す図である。FIG. 26 is a diagram showing an example of an antenna device according to a third modified example. 図27は、第3変形例に係るアンテナ装置において、第2導体素子と第3導体素子とを外した状態を例示する図である。FIG. 27 is a diagram illustrating a state in which the second conductor element and the third conductor element are removed in the antenna device according to the third modification. 図28は、第3変形例において、第1導体素子とグランド基板との間に介在するそれぞれのチップ部品をオープンにした状態と短絡させた状態におけるアンテナ装置の放射効率を例示する図である。FIG. 28 is a diagram illustrating the radiation efficiency of the antenna device in the third modified example when each chip component interposed between the first conductor element and the ground substrate is open and short-circuited.

<実施形態>
以下、実施形態について説明する。以下に示す実施形態の構成は例示であり、開示の技術は実施形態の構成に限定されない。実施形態に係るアンテナ装置は、
給電点を有し、接地されたグランド基板と、
一端が前記グランド基板の接地された領域と電気的に接続し、前記グランド基板と平行な板状の第1導体素子と、
一端が前記給電点と電気的に接続し、前記グランド基板と平行な板状の第2導体素子と、
隙間を介して前記第2導体素子と並んで配置される、板状の第3導体素子と、
前記第1導体素子の他端と前記第3導体素子とを電気的に接続する接続部と、を備え、
前記隙間は、前記給電点から前記第2導体素子を経て前記第3導体素子に至る経路長の4倍の長さを1波長とする電波に対して前記第2導体素子と前記第3導体素子とを容量結合させる。
<Embodiment>
Embodiments will be described below. The configuration of the embodiment shown below is an example, and the disclosed technology is not limited to the configuration of the embodiment. An antenna device according to an embodiment includes:
A ground substrate having a feeding point and grounded;
a plate-shaped first conductor element having one end electrically connected to a grounded area of the ground substrate and parallel to the ground substrate;
a plate-shaped second conductor element having one end electrically connected to the feeding point and parallel to the ground substrate;
a plate-like third conductor element arranged side by side with the second conductor element with a gap therebetween;
a connecting portion that electrically connects the other end of the first conductor element and the third conductor element,
The gap capacitively couples the second conductor element and the third conductor element with respect to an electric wave whose wavelength is four times the length of the path from the feeding point to the third conductor element via the second conductor element.

実施形態に係るアンテナ装置では、第1導体素子とグランド基板とが電気的に接続され、第1導体素子と第3導体素子とが電気的に接続されていることから、グランド基板から第1導体素子を経て第3導体素子に至る経路長の4倍の長さを1波長とする第1電波に対しては、グランド基板から第1導体素子を経て第3導体素子に至るモノポールアンテナとして動作することができる。 In the antenna device according to the embodiment, the first conductor element and the ground substrate are electrically connected, and the first conductor element and the third conductor element are electrically connected. Therefore, for the first radio wave whose wavelength is four times the path length from the ground substrate to the third conductor element via the first conductor element, the antenna device can operate as a monopole antenna from the ground substrate to the third conductor element via the first conductor element.

さらに、実施形態に係るアンテナ装置では、第2導体素子と第3導体素子との間に隙間を設ける。隙間の距離は、給電点から第2導体素子を経て第3導体素子に至る経路長の4倍の長さを1波長とする第2電波に対して第2導体素子と第3導体素子とを容量結合させるものである。そのため、実施形態に係るアンテナ装置は、第2電波に対しては、給電点から第2導体素子を経て第3導体素子に至るモノポールアンテナとして動作することができる。実施形態に係るアンテナ装置は、給電点から第2導体素子に至る経路長の4倍の長さを1波長とする第3電波に対しては、給電点から第2導体素子に至るモノポールアンテナとして動作することができる。 Furthermore, in the antenna device according to the embodiment, a gap is provided between the second conductor element and the third conductor element. The distance of the gap capacitively couples the second conductor element and the third conductor element with respect to the second radio wave whose wavelength is four times the length of the path from the feeding point to the third conductor element via the second conductor element. Therefore, the antenna device according to the embodiment can operate as a monopole antenna extending from the feeding point to the third conductor element via the second conductor element with respect to the second radio wave. The antenna device according to the embodiment can operate as a monopole antenna from the feeding point to the second conductor element for the third radio wave whose one wavelength is four times the path length from the feeding point to the second conductor element.

さらに、実施形態に係るアンテナ装置は、給電点から第2導体素子、第3導体素子および第1導体素子を経てグランド基板に至る経路長を1波長とする第4電波に対しては、給電点から第2導体素子、第3導体素子および第1導体素子を経てグランド基板に至るループアンテナとして動作することができる。本実施形態に係るアンテナ装置は、第2導体素子と第3導体素子の2つの無給電素子を有するところ、第1電波から第4電波の4つの周波数の電波に共振可能となる。すなわち、実施形態に係るアンテナ装置は、備えた無給電素子の数よりも多くの周波数で動作可能となるため、複数の周波数に対応しつつアンテナ装置の小型化が容易となる。 Furthermore, the antenna device according to the embodiment can operate as a loop antenna extending from the feeding point to the ground substrate via the second conductor element, the third conductor element, and the first conductor element for the fourth radio wave whose path length is one wavelength from the feeding point to the ground substrate via the second conductor element, the third conductor element, and the first conductor element. Since the antenna device according to this embodiment has two parasitic elements, the second conductor element and the third conductor element, it can resonate with radio waves of four frequencies from the first radio wave to the fourth radio wave. That is, since the antenna device according to the embodiment can operate at more frequencies than the number of provided parasitic elements, the size of the antenna device can be easily reduced while supporting a plurality of frequencies.

実施形態に係るアンテナ装置は、次の特徴を備えてもよい。前記給電点は、前記グランド基板の一方の面に設けられ、前記第1導体素子は、前記グランド基板の他方の面と電気的に接続する。このような特徴を備えることで、本アンテナ装置は、グランド基板の他方の面側に第1導体素子を配置し、グランド基板の一方の面側に第2導体素子と第3導体素子とを配置することができる。 An antenna device according to an embodiment may have the following features. The feeding point is provided on one surface of the ground substrate, and the first conductor element is electrically connected to the other surface of the ground substrate. With such characteristics, the present antenna device can arrange the first conductor element on the other surface side of the ground substrate, and arrange the second conductor element and the third conductor element on one surface side of the ground substrate.

実施形態に係るアンテナ装置は、次の特徴を備えてもよい。前記隙間には、前記給電点から前記第2導体素子を経て前記第3導体素子に至る経路長の4倍の長さを1波長とする電波に対して前記第2導体素子と前記第3導体素子とを容量結合させる整合回路が設けられる。整合回路を用いることで、アンテナ装置をスマートフォン等の無線通信装置に実装する際のアンテナ装置の感度低下を抑制することができる。また、整合回路はコンデンサとインダクタの並列回路であってもよく、チップ部品を含んでもよい。 An antenna device according to an embodiment may have the following features. A matching circuit is provided in the gap for capacitively coupling the second conductor element and the third conductor element with respect to an electric wave whose wavelength is four times the length of a path from the feeding point to the third conductor element via the second conductor element. By using the matching circuit, it is possible to suppress a decrease in sensitivity of the antenna device when the antenna device is mounted on a wireless communication device such as a smart phone. Also, the matching circuit may be a parallel circuit of a capacitor and an inductor, and may include chip components.

本実施形態は、上記したアンテナ装置を実装した無線通信装置であってもよい。無線通信装置は、例えば、スマートフォン、フィーチャーフォン、タブレット型コンピュータ、ウェアラブルコンピュータ等である。また、前記第1導体素子は、無線通信装置の側面を囲む金属製の外装フレームの一部の領域で形成されてもよい。外装フレームの一部の領域で第1導体素子を形成することで、無線通信装置をより小型化することができる。 The present embodiment may be a wireless communication device in which the antenna device described above is mounted. Wireless communication devices are, for example, smartphones, feature phones, tablet computers, wearable computers, and the like. Also, the first conductor element may be formed in a partial area of a metal exterior frame surrounding the side surface of the wireless communication device. By forming the first conductor element in a partial region of the exterior frame, the wireless communication device can be made more compact.

以下、図面を参照して、実施形態についてさらに説明する。図1は、実施形態に係るアンテナ装置の一例を示す図である。図1に例示されるアンテナ装置1は、第1導体素子11、第2導体素子12、第3導体素子13、グランド基板2、第1接続導体31、第2接続導体32を含む。以下、本明細書において、第1導体素子11側を下、第2導体素子12側を上、図1に向かって右方向を右、図1に向かって左方向を左とする。 Embodiments will be further described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an antenna device according to an embodiment. An antenna device 1 illustrated in FIG. Hereinafter, in this specification, the first conductor element 11 side is the bottom, the second conductor element 12 side is the top, the right direction in FIG. 1 is right, and the left direction in FIG. 1 is left.

グランド基板2は、板状に形成される。グランド基板2の表面21および裏面22は接地される。板状に形成されたグランド基板2の裏面22には、給電点221が設けられる。 The ground board 2 is formed in a plate shape. A front surface 21 and a rear surface 22 of the ground substrate 2 are grounded. A feeding point 221 is provided on the rear surface 22 of the ground substrate 2 formed in a plate shape.

第1導体素子11は、金属等の導体を板状に形成し、グランド基板2の表面21側に配置される素子である。第1導体素子11は、グランド基板2に対して平行である。第1導体素子11の一端111は第1接続導体31を介して、グランド基板2の表面21と電気的に接続される。 The first conductor element 11 is an element formed by forming a conductor such as metal into a plate shape and arranged on the surface 21 side of the ground substrate 2 . The first conductor element 11 is parallel to the ground substrate 2 . One end 111 of the first conductor element 11 is electrically connected to the surface 21 of the ground substrate 2 via the first connection conductor 31 .

第2導体素子12は、金属等の導体を板状に形成し、グランド基板2の裏面22側に配置される素子である。第2導体素子12は、グランド基板2に対して平行である。すなわち、図1の例では、第1導体素子11と第2導体素子12とは平行である。第2導体素子12の一端121は、グランド基板2の裏面22に設けられた給電点221と電気的に接続される。 The second conductor element 12 is an element formed by forming a conductor such as metal into a plate shape and arranged on the rear surface 22 side of the ground substrate 2 . The second conductor element 12 is parallel to the ground substrate 2 . That is, in the example of FIG. 1, the first conductor element 11 and the second conductor element 12 are parallel. One end 121 of the second conductor element 12 is electrically connected to a feeding point 221 provided on the rear surface 22 of the ground substrate 2 .

第3導体素子13は、金属等の導体を板状に形成し、グランド基板2の裏面22側に配置される素子である。第3導体素子13は、グランド基板2に対して平行である。すなわち、図1の例では、第1導体素子11と第3導体素子13とは平行である。また、第3導体素子13の長手方向の中心軸と、第2導体素子12の長手方向の中心軸とは略一致する。第3導体素子13の一端131と第2導体素子12の他端122との間には、隙間4が形成される。第3導体素子13は、一端131と他端132との間の接続部分133において、第2接続導体32を介して、第1導体素子11の他端112と電気的に接続される。図1では、第3導体素子13は接続部分133からさらに右方向に突出しているが、第3導体素子13は接続部分133からさらに右方向に突出しなくともよい。すなわち、第3導体素子13において、接続部分133が第3導体素子13の他端132と一致してもよい。 The third conductor element 13 is an element formed by forming a conductor such as metal into a plate shape and arranged on the rear surface 22 side of the ground substrate 2 . The third conductor element 13 is parallel to the ground substrate 2 . That is, in the example of FIG. 1, the first conductor element 11 and the third conductor element 13 are parallel. Further, the longitudinal central axis of the third conductor element 13 and the longitudinal central axis of the second conductor element 12 substantially coincide. A gap 4 is formed between one end 131 of the third conductor element 13 and the other end 122 of the second conductor element 12 . The third conductor element 13 is electrically connected to the other end 112 of the first conductor element 11 via the second connection conductor 32 at the connection portion 133 between the one end 131 and the other end 132 . Although the third conductor element 13 protrudes further to the right from the connection portion 133 in FIG. That is, in the third conductor element 13 , the connecting portion 133 may coincide with the other end 132 of the third conductor element 13 .

ここで、隙間4の距離(第2導体素子12の他端122と第3導体素子13の一端131との間の距離)は、給電点221から第2導体素子12の他端122までの長さの4倍の長さを波長とする電波に対しては第2導体素子12と第3導体素子13とを絶縁する距離である。また、隙間4の距離は、給電点221から第2導体素子12を経て第3導体素子13の他端132までの長さの4倍の長さを波長とする電波に対しては第2導体素子12と第3導体素子13とを容量結合させる距離である。 Here, the distance of the gap 4 (distance between the other end 122 of the second conductor element 12 and the one end 131 of the third conductor element 13) is a distance that insulates the second conductor element 12 and the third conductor element 13 against radio waves having a wavelength four times the length from the feeding point 221 to the other end 122 of the second conductor element 12. Further, the distance of the gap 4 is a distance that capacitively couples the second conductor element 12 and the third conductor element 13 with respect to an electric wave having a wavelength four times longer than the length from the feeding point 221 to the other end 132 of the third conductor element 12 through the second conductor element 12.

図2から図5は、実施形態に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す図である。図2では、アンテナ101が共振する状態が例示される。アンテナ101は、第1接続導体31、第1導体素子11、第2接続導体32および第3導体素子13における接続部分133から他端132までを含む。すなわち、アンテナ101は、第1接続導体31、第1導体素子11、第2接続導体32および接続部分133を経て第3導体素子13の他端132までの長さ(図2において点線矢印L1として例示)の4倍の長さを波長とする第1電波で共振する。換言すれば、アンテナ101は、第1電波の1/4波長で共振するモノポールアンテナである。 2 to 5 are diagrams schematically showing resonance states of the antenna device according to the embodiment. FIG. 2 illustrates a state in which the antenna 101 resonates. Antenna 101 includes first connection conductor 31 , first conductor element 11 , second connection conductor 32 and third conductor element 13 from connection portion 133 to other end 132 . That is, the antenna 101 resonates with a first radio wave whose wavelength is four times the length of the first connection conductor 31, the first conductor element 11, the second connection conductor 32, and the connection portion 133 to the other end 132 of the third conductor element 13 (illustrated as a dotted arrow L1 in FIG. 2). In other words, the antenna 101 is a monopole antenna that resonates at the quarter wavelength of the first radio wave.

図3では、アンテナ102が共振する状態が例示される。アンテナ102は、給電点221、第2導体素子12および第3導体素子13を含む。ここで、隙間4の距離は、給電点221から第2導体素子12を経て第3導体素子13の他端132までの長さ(図3において、点線矢印L2として例示)の4倍の長さ以上を波長とする電波に対しては第2導体素子12と第3導体素子13とを容量結合させる距離である。そのため、アンテナ102は、給電点221から、第2導体素子12を経て第3導体素子13の他端132までの長さの4倍の長さを波長とする第2電波で共振する。換言すれば、アンテナ102は、第2電波の1/4波長で共振するモノポールアンテナである。 FIG. 3 illustrates a state in which the antenna 102 resonates. Antenna 102 includes feed point 221 , second conductor element 12 and third conductor element 13 . Here, the distance of the gap 4 is the distance that capacitively couples the second conductor element 12 and the third conductor element 13 with respect to a radio wave having a wavelength that is four times or more the length from the feeding point 221 through the second conductor element 12 to the other end 132 of the third conductor element 13 (illustrated as a dotted arrow L2 in FIG. 3). Therefore, the antenna 102 resonates with the second radio wave whose wavelength is four times the length from the feed point 221 to the other end 132 of the third conductor element 13 via the second conductor element 12 . In other words, the antenna 102 is a monopole antenna that resonates at the quarter wavelength of the second radio wave.

図4では、アンテナ103が共振する状態が例示される。アンテナ103は、給電点221および第2導体素子12を含む。ここで、隙間4の距離は、給電点221から第2導体素子12の他端122までの長さ(図4において、点線矢印L3として例示)の4倍の長さを波長とする電波に対しては第2導体素子12と第3導体素子13とを絶縁する長さである。そのため、アンテナ103は、給電点221から第2導体素子12の他端122に至る長さの4倍の長さを波長とする第3電波で共振する。換言すれば、アンテナ103は、第3電波の1/4波長で共振するモノポールアンテナである。 FIG. 4 illustrates a state in which the antenna 103 resonates. Antenna 103 includes feed point 221 and second conductor element 12 . Here, the distance of the gap 4 is a length that insulates the second conductor element 12 and the third conductor element 13 from the radio wave having a wavelength four times the length from the feeding point 221 to the other end 122 of the second conductor element 12 (illustrated as a dotted arrow L3 in FIG. 4). Therefore, the antenna 103 resonates with the third radio wave whose wavelength is four times the length from the feeding point 221 to the other end 122 of the second conductor element 12 . In other words, the antenna 103 is a monopole antenna that resonates at the quarter wavelength of the third radio wave.

図5では、アンテナ104が共振する状態が例示される。アンテナ104は、給電点221、第2導体素子12、第3導体素子13の一端131から接続部分133、第2接続導体32、第1導体素子11および第1接続導体31を含む。隙間4は、上記の通り、給電点221から第2導体素子12を経て第3導体素子13の他端132までの長さの4倍の長さ以上の波長の電波に対しては、第2導体素子12と第3導体素子13とを容量結合させる距離である。そのため、アンテナ104は、給電点221から、第2導体素子12、第3導体素子13の一端131から接続部分133、第2接続導体32、第1導体素子11および第1接続導体31を経てグランド基板2の表面21に至る長さ(図5において、点線矢印L4として例示)を波長とする第4電波で共振する。ここで、点線矢印L4の矢印が向かい合う位置(例えば、隙間4)がアンテナ104において共振する波形の節(電流の弱い位置)となり、節と節の中間部分(例えば、給電点221)がアンテナ104において共振する波形の腹(強い電流が生じる位置)となる。換言すれば、アンテナ104は、第4電波の1波長で共振するループアンテナである。 FIG. 5 illustrates a state in which the antenna 104 resonates. Antenna 104 includes feeding point 221 , second conductor element 12 , one end 131 of third conductor element 13 to connection portion 133 , second connection conductor 32 , first conductor element 11 and first connection conductor 31 . As described above, the gap 4 is a distance that capacitively couples the second conductor element 12 and the third conductor element 13 with respect to a radio wave having a wavelength that is four times or more the length from the feed point 221 to the other end 132 of the third conductor element 13 via the second conductor element 12. Therefore, the antenna 104 resonates with a fourth radio wave whose wavelength is the length from the feeding point 221 to the first end 131 of the second conductor element 12 and the third conductor element 13, the connection portion 133, the second connection conductor 32, the first conductor element 11, and the first connection conductor 31 to the surface 21 of the ground substrate 2 (illustrated as a dotted arrow L4 in FIG. 5). Here, the position where the arrows of the dotted line arrow L4 face each other (for example, the gap 4) is the node of the waveform that resonates in the antenna 104 (the position where the current is weak), and the intermediate portion between the nodes (for example, the feeding point 221) is the antinode of the waveform that resonates in the antenna 104 (the position where the strong current is generated). In other words, the antenna 104 is a loop antenna that resonates at one wavelength of the fourth radio wave.

図6は、実施形態に係るアンテナ装置の反射係数を例示する図である。図6では、縦軸が反射係数(|S1、1|)を例示し、横軸が周波数を例示する。図6に例示するように、アンテナ装置1では、第1電波の周波数f1、第2電波の周波数f2、第3電波の周波数f3、第3電波の周波数f4において、好適なアンテナ性能を発揮することが理解できる。 FIG. 6 is a diagram illustrating reflection coefficients of the antenna device according to the embodiment. In FIG. 6, the vertical axis exemplifies the reflection coefficient (|S1, 1|), and the horizontal axis exemplifies the frequency. As illustrated in FIG. 6, it can be understood that the antenna device 1 exhibits suitable antenna performance at the frequency f1 of the first radio wave, the frequency f2 of the second radio wave, the frequency f3 of the third radio wave, and the frequency f4 of the third radio wave.

<実施形態の作用効果>
実施形態に係るアンテナ装置1では、第2導体素子12と第3導体素子13との間に隙間4を設ける。隙間4の距離は、アンテナ103のアンテナ長の4倍の長さを波長とする電波に対しては第2導体素子12と第3導体素子13とを絶縁し、アンテナ102のアンテナ長の4倍の長さを波長とする電波に対しては第2導体素子12と第3導体素子13とを容量結合させる距離に設定される。このような構成を有するアンテナ装置1は、第1電波、第2電波、第3電波および第4電波の4つの周波数に対して共振可能となる。従来のアンテナ装置では、共振可能な周波数を増やすごとに無給電素子を増やすことになるため、4つの周波数に共振可能とするには、例えば、1つの給電素子と3つの無給電素子を設けることになる。本実施形態によれば、1つの給電素子(第2導体素子12)と2つの無給電素子(第1導体素子11、第3導体素子13)で4つの周波数に共振可能とすることができる。すなわち、本実施形態によれば、従来よりも少ない素子数でより多くの周波数に対して共振可能なアンテナ装置を実現することができる。すなわち、本実施形態に係るアンテナ装置1は、より小型で複数の周波数に共振可能なアンテナを実現することができる。
<Action and effect of the embodiment>
In the antenna device 1 according to the embodiment, the gap 4 is provided between the second conductor element 12 and the third conductor element 13 . The distance of the gap 4 is set to a distance that insulates the second conductor element 12 and the third conductor element 13 against radio waves having a wavelength four times the antenna length of the antenna 103, and capacitively couples the second conductor element 12 and the third conductor element 13 against radio waves having a wavelength four times the antenna length of the antenna 102. The antenna device 1 having such a configuration can resonate with four frequencies of a first radio wave, a second radio wave, a third radio wave, and a fourth radio wave. In a conventional antenna device, the number of parasitic elements is increased as the frequency at which resonance is possible is increased. Therefore, in order to be able to resonate at four frequencies, for example, one feeding element and three parasitic elements are provided. According to this embodiment, one feeding element (second conductor element 12) and two parasitic elements (first conductor element 11 and third conductor element 13) can resonate at four frequencies. That is, according to this embodiment, it is possible to realize an antenna device that can resonate at a greater number of frequencies with a smaller number of elements than the conventional one. That is, the antenna device 1 according to this embodiment can realize a smaller antenna that can resonate at a plurality of frequencies.

<実装例>
実施形態に係るアンテナ装置1は、様々な機器に搭載可能である。図7は、実施形態に係るアンテナ装置をスマートフォンに実装する構成を例示する図である。図7では、スマートフォン500の前面側のカバーを開けた状態が例示される。スマートフォン500は板状に形成され、所定の厚みを有する。板状に形成されるスマートフォン500の側面は、金属フレーム51が囲んでいる。金属フレーム51に囲まれる領域内には、各種の電子部品を実装するベース基板3が設けられる。ベース基板3の金属フレーム51と面する側面は、例えば、接地されている。
<Example of implementation>
The antenna device 1 according to the embodiment can be mounted on various devices. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration in which the antenna device according to the embodiment is mounted on a smart phone; FIG. 7 illustrates a state in which the cover on the front side of smartphone 500 is opened. Smartphone 500 is formed in a plate shape and has a predetermined thickness. A metal frame 51 surrounds the side surface of the smartphone 500 formed in a plate shape. A base substrate 3 on which various electronic components are mounted is provided in a region surrounded by the metal frame 51 . The side surface of the base substrate 3 facing the metal frame 51 is grounded, for example.

スマートフォン500は、Central Processing Unit(CPU)やメモリ等を備える可搬型の無線通信装置である。スマートフォン500では、アンテナ装置1は、例えば、楕円R1で囲まれる領域内に設けられる。図8から図11は、実装例に係るスマートフォンが実装したアンテナ装置の構成の一例を示す図である。図8はスマートフォン500の前面側のカバーを開けた状態が例示される。図9は、第2導体素子12、第3導体素子13および、Laser Direct Structuring(LDS)用基板53を取り外した状態が例示される。図10は図8のA-A線断面図であり、図11は図8のB-B線断面図である。 Smartphone 500 is a portable wireless communication device that includes a central processing unit (CPU), memory, and the like. In smartphone 500, antenna device 1 is provided, for example, within an area surrounded by ellipse R1. 8 to 11 are diagrams illustrating an example of the configuration of the antenna device mounted on the smartphone according to the mounting example. FIG. 8 illustrates a state in which the front cover of the smartphone 500 is opened. FIG. 9 illustrates a state in which the second conductor element 12, the third conductor element 13, and the substrate 53 for Laser Direct Structuring (LDS) are removed. 10 is a sectional view taken along the line A--A of FIG. 8, and FIG. 11 is a sectional view taken along the line BB of FIG.

図8に例示するように、スマートフォン500に実装されたアンテナ装置1では、第1導体素子11として金属フレーム51の一部の領域が用いられる。金属フレーム51において、第1導体素子11として用いる領域と他の領域との間は、例えば、スリット51aが設けられることで、互いに絶縁される。第2導体素子12と第3導体素子13は、LDS用基板53上にLDSによって薄い板状に形成されている。また、図9に例示するように、グランド基板2上には給電点221が設けられる。 As illustrated in FIG. 8 , in the antenna device 1 mounted on the smartphone 500 , a partial area of the metal frame 51 is used as the first conductor element 11 . In the metal frame 51, the area used as the first conductor element 11 and other areas are insulated from each other by, for example, providing a slit 51a. The second conductor element 12 and the third conductor element 13 are formed in a thin plate shape by LDS on the LDS substrate 53 . Further, as illustrated in FIG. 9, a feeding point 221 is provided on the ground substrate 2 .

図10に例示するように、グランド基板2は、例えば、ベース基板3上に設けられる。グランド基板2は、ベース基板3と電気的に接続されることで接地される。グランド基板2とベース基板3は、接地を共有していれば、一体として形成されてもよいし、別部材として形成されてもよい。LDS用基板53は、グランド基板2とベース基板3とは別に、グランド基板2に対して平行に設けられる。 As illustrated in FIG. 10, the ground substrate 2 is provided on the base substrate 3, for example. The ground substrate 2 is grounded by being electrically connected to the base substrate 3 . The ground substrate 2 and the base substrate 3 may be formed integrally or may be formed as separate members as long as they share grounding. The LDS substrate 53 is provided parallel to the ground substrate 2 separately from the ground substrate 2 and the base substrate 3 .

図11に例示するように、第2接続導体32と第3導体素子13とは、LDS用基板53に設けられたビア54を介して接続される。金属フレーム51の一部の領域を第1導体素子11として利用するため、図8では、第1導体素子11と第2導体素子12や第3導体素子13とは、左右方向に並べて配置される。スマートフォン500では、第1導体素子11として、金属フレーム51が用いることで、スマートフォン500におけるアンテナ装置1の部品点数を削減することができる。 As illustrated in FIG. 11 , the second connection conductor 32 and the third conductor element 13 are connected via vias 54 provided in the LDS substrate 53 . Since a part of the metal frame 51 is used as the first conductor element 11, the first conductor element 11, the second conductor element 12, and the third conductor element 13 are arranged side by side in the horizontal direction in FIG. In smartphone 500 , by using metal frame 51 as first conductor element 11 , the number of parts of antenna device 1 in smartphone 500 can be reduced.

図12は、実装例におけるアンテナ装置の反射係数を例示する図である。図12では、縦軸が反射係数(|S1、1|)を例示し、横軸が周波数を例示する。図12に例示するように、スマートフォン500に実装したアンテナ装置1では、1.5GHz(図中、三角数字1)、2.4GHz(図中、三角数字2)、3.5GHz(図中、三角数字3)、5.5GHz(図中、三角数字4)において、好適なアンテナ性能を発揮することが理解できる。 FIG. 12 is a diagram illustrating reflection coefficients of an antenna device in an implementation example. In FIG. 12, the vertical axis exemplifies the reflection coefficient (|S1, 1|), and the horizontal axis exemplifies the frequency. As illustrated in FIG. 12 , the antenna device 1 mounted on the smartphone 500 exhibits preferable antenna performance at 1.5 GHz (triangular number 1 in the figure), 2.4 GHz (triangular number 2 in the figure), 3.5 GHz (triangular number 3 in the figure), and 5.5 GHz (triangular number 4 in the figure).

なお、上記実装例では、スマートフォン500の側面を囲む金属フレーム51を第1導体素子11としても利用したが、スマートフォン500にアンテナ装置1を実装する際には、金属フレーム51をアンテナとして利用しなくともよい。図13は、実施形態に係るアンテナをスマートフォンに実装する他の例を示す図である。図13は、実施形態に係るアンテナをスマートフォンに実装する他の例の構成を-Y方向から見た図の一例である。図13では、スマートフォン500の前面側(+Z側)に第2導体素子12が設けられ、後面側(-Z側)に第1導体素子11が設けられる。すなわち、第1導体素子11と第2導体素子12や第3導体素子13とは、厚み方向に並べられている。このような構成とすることで、スマートフォン500の金属フレーム51内にアンテナ装置1を収容することができる。 In the mounting example described above, the metal frame 51 surrounding the sides of the smartphone 500 is also used as the first conductor element 11. However, when mounting the antenna device 1 on the smartphone 500, the metal frame 51 may not be used as an antenna. FIG. 13 is a diagram illustrating another example of mounting the antenna according to the embodiment on a smartphone; FIG. 13 is an example of a diagram of the configuration of another example in which the antenna according to the embodiment is mounted on a smartphone, viewed from the -Y direction. In FIG. 13, the second conductor element 12 is provided on the front side (+Z side) of the smartphone 500, and the first conductor element 11 is provided on the rear side (−Z side). That is, the first conductor element 11, the second conductor element 12, and the third conductor element 13 are arranged in the thickness direction. With such a configuration, the antenna device 1 can be accommodated within the metal frame 51 of the smartphone 500 .

<整合回路>
アンテナ装置1をスマートフォン500に実装する場合、アンテナ装置1をスマートフォン500内に固定するために、例えば、第3導体素子13にねじ穴が設けられ、ねじによってアンテナ装置1がスマートフォン500に固定される。ねじ穴が設けられると、アンテナ装置1の感度が低下することが考えられる。そこで、第2導体素子12と第3導体素子13との間の隙間4に整合回路を設けることで、アンテナ装置1の感度の低下を抑制することについて検討する。
<Matching circuit>
When mounting the antenna device 1 on the smartphone 500 , for example, a screw hole is provided in the third conductor element 13 to fix the antenna device 1 in the smartphone 500 , and the antenna device 1 is fixed to the smartphone 500 with a screw. If the screw holes are provided, it is conceivable that the sensitivity of the antenna device 1 is lowered. In view of this, consideration will be given to suppressing the decrease in sensitivity of the antenna device 1 by providing a matching circuit in the gap 4 between the second conductor element 12 and the third conductor element 13 .

図14は、アンテナ装置の隙間に挿入した整合回路の一例を示す図である。図14に例示される整合回路800は、一端が第2導体素子12の他端122に接続され、他端が第3導体素子13の一端131に接続される。整合回路800では、第2導体素子12の他端122側から第3導体素子13の一端131に向かって順に、コンデンサC0、インダクタL1とコンデンサC1とを含む並列回路、インダクタL2とコンデンサC2とを含む並列回路、が直列に接続される。 FIG. 14 is a diagram showing an example of a matching circuit inserted in a gap of an antenna device. A matching circuit 800 illustrated in FIG. 14 has one end connected to the other end 122 of the second conductor element 12 and the other end connected to one end 131 of the third conductor element 13 . In the matching circuit 800, a capacitor C0, a parallel circuit including an inductor L1 and a capacitor C1, and a parallel circuit including an inductor L2 and a capacitor C2 are connected in series from the other end 122 of the second conductor element 12 toward one end 131 of the third conductor element 13.

整合回路800の効果を検証するため、シミュレーションを行ったので説明する。本シミュレーションでは、縦横それぞれ150mmの銅板をグランド基板2として使用する。第2導体素子12の長さを10mm、第3導体素子13の長さを30mmとする。第2導体素子12と第1導体素子11との距離、および、第3導体素子13と第1導体素子11との距離を、5mmとする。第2導体素子12と第3導体素子13との間の隙間4の距離を変化させるとともに、整合回路800のコンデンサC0、C1、C2の静電容量や、インダクタL1、L2のインダクタンスを変化させた。 In order to verify the effect of the matching circuit 800, a simulation was performed and will be described. In this simulation, a copper plate with a length and width of 150 mm is used as the ground substrate 2 . The length of the second conductor element 12 is assumed to be 10 mm, and the length of the third conductor element 13 is assumed to be 30 mm. Let the distance between the second conductor element 12 and the first conductor element 11 and the distance between the third conductor element 13 and the first conductor element 11 be 5 mm. The distance of the gap 4 between the second conductor element 12 and the third conductor element 13 was changed, and the capacitance of the capacitors C0, C1 and C2 and the inductance of the inductors L1 and L2 of the matching circuit 800 were changed.

図15は、シミュレーションに用いたパラメータを例示する図である。図15において、「隙間」は隙間4の距離(単位はmm)を示す。「C0」は、コンデンサC0の静電容量(単位はpF)を示す。「L1」は、インダクタL1のインダクタンス(単位はnH)を示す。「C1」」は、コンデンサC1の静電容量(単位はpF)を示す。「L2」は、インダクタL2のインダクタンス(単位はnH)を示す。「C2」は、コンデンサC2の静電容量(単位はpF)を示す。「番号」は、各パラメータの組を一意に識別する番号である。 FIG. 15 is a diagram illustrating parameters used in the simulation. In FIG. 15, "gap" indicates the distance of the gap 4 (unit: mm). "C0" indicates the capacitance (unit: pF) of the capacitor C0. "L1" indicates the inductance (unit: nH) of inductor L1. "C1" indicates the capacitance (unit: pF) of the capacitor C1. "L2" indicates the inductance (unit: nH) of inductor L2. "C2" indicates the capacitance (unit: pF) of the capacitor C2. "Number" is a number that uniquely identifies each set of parameters.

図16は、シミュレーションの結果を例示する図である。図16は、図15に例示した番号1から番号5までの各パラメータの組み合わせを適用した場合について、アンテナ装置1のトータル効率を例示する。図16の縦軸はトータル効率(dB)を示し、横軸は周波数(GHz)を示す。無線通信における(LTE)や第5世代(例えば、ミリ波)で使用される周波数1.5GHz、2.4GHz、3.5GHz、5.5GHzの各周波数について図16で例示されるトータル効率を確認すると、番号5のパラメータの組み合わせを採用することで、ねじ穴を設けない場合に近いトータル効率をアンテナ装置1が発揮できることが理解できる。 FIG. 16 is a diagram illustrating simulation results. FIG. 16 illustrates the total efficiency of the antenna device 1 when the combinations of parameters numbered 1 to 5 illustrated in FIG. 15 are applied. The vertical axis of FIG. 16 indicates total efficiency (dB), and the horizontal axis indicates frequency (GHz). When confirming the total efficiency illustrated in FIG. 16 for each frequency of 1.5 GHz, 2.4 GHz, 3.5 GHz, and 5.5 GHz used in (LTE) and fifth generation (for example, millimeter waves) in wireless communication, it can be understood that the antenna device 1 can exhibit a total efficiency close to that in the case where screw holes are not provided by adopting the combination of parameters of number 5.

<第1変形例>
実施形態に係るアンテナ装置1は、様々に変形することができる。図17は、第1変形例に係るアンテナ装置の一例を示す図である。図17は、第1変形例に係るアンテナ装置1aを側面から見た図となっている。アンテナ装置1aは、グランド基板2が、グランド基板2aとグランド部2bとを含み、第1導体素子11が接続導体31aとグランド部2bとで接地される点で、実施形態に係るアンテナ装置1とは異なる。
<First modification>
The antenna device 1 according to the embodiment can be variously modified. FIG. 17 is a diagram showing an example of an antenna device according to a first modified example. FIG. 17 is a side view of the antenna device 1a according to the first modification. The antenna device 1a differs from the antenna device 1 according to the embodiment in that the ground substrate 2 includes the ground substrate 2a and the ground portion 2b, and the first conductor element 11 is grounded by the connecting conductor 31a and the ground portion 2b.

グランド基板2aは、第1導体素子11、第2導体素子12および第3導体素子13と平行な基板である。グランド基板2aは、例えば、縦横200mmの正方形に形成される。実施形態に係るアンテナ装置1では、グランド基板2の表面21側に第1導体素子11が配置され、裏面22側に第2導体素子12と第3導体素子13とが配置された。第1変形例に係るアンテナ装置1aでは、第1導体素子11、第2導体素子12および第3導体素子13のいずれもが、グランド基板2aの表面21a側に配置される。 The ground substrate 2 a is a substrate parallel to the first conductor element 11 , the second conductor element 12 and the third conductor element 13 . The ground substrate 2a is formed, for example, in a square shape of 200 mm in length and width. In the antenna device 1 according to the embodiment, the first conductor element 11 is arranged on the front surface 21 side of the ground substrate 2 , and the second conductor element 12 and the third conductor element 13 are arranged on the rear surface 22 side. In the antenna device 1a according to the first modification, all of the first conductor element 11, the second conductor element 12 and the third conductor element 13 are arranged on the surface 21a side of the ground substrate 2a.

グランド基板2aの表面21aには、柱状のグランド部2bが立設される。グランド部2bの先端には、給電点221が設けられる。アンテナ装置1aでは、第1導体素子11は、グランド部2bの側面と電気的に接続されることで、接地される。また、第1導体素子11は、第1導体素子11の一端111と他端112との間に位置する接続部分113において、接続導体31aによってグランド基板2aの表面21と電気的に接続されることでも、接地される。 A columnar ground portion 2b is erected on the surface 21a of the ground substrate 2a. A feeding point 221 is provided at the tip of the ground portion 2b. In the antenna device 1a, the first conductor element 11 is grounded by being electrically connected to the side surface of the ground portion 2b. The first conductor element 11 is also grounded by electrically connecting the connection conductor 31a to the surface 21 of the ground substrate 2a at the connection portion 113 located between the one end 111 and the other end 112 of the first conductor element 11.

図18から図22は、第1変形例に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す図である。図18では、アンテナ201が共振する状態が例示される。アンテナ201は、第1導体素子11、第2接続導体32および第3導体素子13における接続部分133から他端132までを含む。すなわち、アンテナ201は、第1導体素子11、第2接続導体32および接続部分133を経て第3導体素子13の他端132までの長さ(図18において点線矢印L11として例示)の4倍の長さを波長とする第1電波で共振する。換言すれば、アンテナ201は、第1電波の1/4波長で共振するモノポールアンテナである。 18 to 22 are diagrams schematically showing resonance states of the antenna device according to the first modified example. FIG. 18 illustrates a state in which the antenna 201 resonates. Antenna 201 includes first conductor element 11 , second connection conductor 32 and third conductor element 13 from connection portion 133 to other end 132 . That is, the antenna 201 resonates with the first radio wave whose wavelength is four times the length of the first conductor element 11, the second connection conductor 32, and the connection portion 133 to the other end 132 of the third conductor element 13 (illustrated as a dotted arrow L11 in FIG. 18). In other words, the antenna 201 is a monopole antenna that resonates at the quarter wavelength of the first radio wave.

図19では、アンテナ202が共振する状態が例示される。アンテナ202は、給電点221、第2導体素子12および第3導体素子13を含む。アンテナ202は、給電点221から、第2導体素子12を経て第3導体素子13の他端132までの長さ(図19において点線矢印L12として例示)の4倍の長さを波長とする第2電波で共振する。換言すれば、アンテナ202は、第2電波の1/4波長で共振するモノポールアンテナである。 FIG. 19 illustrates a state in which the antenna 202 resonates. Antenna 202 includes feed point 221 , second conductor element 12 and third conductor element 13 . Antenna 202 resonates with a second radio wave whose wavelength is four times the length from feeding point 221 through second conductor element 12 to the other end 132 of third conductor element 13 (illustrated as dotted arrow L12 in FIG. 19). In other words, the antenna 202 is a monopole antenna that resonates at the quarter wavelength of the second radio wave.

図20では、アンテナ203が共振する状態が例示される。アンテナ203は、給電点221および第2導体素子12を含む。ここで、隙間4の距離は、給電点221から第2導体素子12の他端122までの長さ(図20において、点線矢印L13として例示)の4倍の長さを波長とする電波に対しては第2導体素子12と第3導体素子13とを絶縁する長さである。そのため、アンテナ203は、給電点221から第2導体素子12の他端122に至る長さの4倍の長さを波長とする第3電波で共振する。換言すれば、アンテナ203は、第3電波の1/4波長で共振するモノポールアンテナである。 FIG. 20 illustrates a state in which the antenna 203 resonates. Antenna 203 includes feed point 221 and second conductor element 12 . Here, the distance of the gap 4 is a length that insulates the second conductor element 12 and the third conductor element 13 from the radio wave having a wavelength four times the length from the feeding point 221 to the other end 122 of the second conductor element 12 (illustrated as a dotted arrow L13 in FIG. 20). Therefore, the antenna 203 resonates with the third radio wave whose wavelength is four times the length from the feeding point 221 to the other end 122 of the second conductor element 12 . In other words, the antenna 203 is a monopole antenna that resonates at the quarter wavelength of the third radio wave.

図21では、アンテナ204が共振する状態が例示される。アンテナ204は、給電点221、第2導体素子12、第3導体素子13の一端131から接続部分133、第2接続導体32、第1導体素子11およびグランド部2bを含む。アンテナ204は、給電点221から、第2導体素子12、第3導体素子13の一端131から接続部分133、第2接続導体32、第1導体素子11およびグランド部2bを経て給電点221に戻る長さ(図21において、点線矢印L14として例示)を波長とする第4電波で共振する。アンテナ104において共振する波形の節や腹の位置は、図5に例示するアンテナ104と同様である。換言すれば、アンテナ204は、第4電波の1波長で共振するループアンテナである。 FIG. 21 illustrates a state in which the antenna 204 resonates. Antenna 204 includes feed point 221, second conductor element 12, one end 131 of third conductor element 13 to connection portion 133, second connection conductor 32, first conductor element 11, and ground portion 2b. Antenna 204 resonates with a fourth radio wave having a wavelength of a length (illustrated as a dotted arrow L14 in FIG. 21) returning from feeding point 221 to feeding point 221 from one end 131 of second conductor element 12 and third conductor element 13 through connection portion 133, second connection conductor 32, first conductor element 11, and ground portion 2b. The positions of the nodes and antinodes of the resonating waveform in the antenna 104 are the same as those of the antenna 104 illustrated in FIG. In other words, the antenna 204 is a loop antenna that resonates at one wavelength of the fourth radio wave.

図22では、アンテナ205が共振する状態が例示される。アンテナ205は、接続導体31aおよび第1導体素子11における接続部分113から他端112までを含む。そのため、アンテナ205は、接続導体31a、接続部分113を経て第1導体素子11の他端112に至る長さ(図22において、点線矢印L15として例示)を波長とする第5電波で共振する。換言すれば、アンテナ205は、第5電波の1/4波長で共振するモノポールアンテナである。 FIG. 22 illustrates a state in which the antenna 205 resonates. Antenna 205 includes connection conductor 31 a and connection portion 113 to other end 112 of first conductor element 11 . Therefore, the antenna 205 resonates with a fifth radio wave whose wavelength is the length of the connection conductor 31a, the connection portion 113, and the other end 112 of the first conductor element 11 (illustrated as a dotted arrow L15 in FIG. 22). In other words, the antenna 205 is a monopole antenna that resonates at the 1/4 wavelength of the fifth radio wave.

第1変形例では、第1導体素子11をグランド部2bおよび接続導体31aで接地することで、第5電波についても共振可能とすることができる。 In the first modified example, by grounding the first conductor element 11 with the ground portion 2b and the connection conductor 31a, the fifth radio wave can also be resonated.

<第2変形例>
図23は、第2変形例に係るアンテナ装置の一例を示す図である。第2変形例に係るアンテナ装置1bは、接続導体32が第3導体素子13の途中部分ではなく他端132側の端部に接続される点で、実施形態に係るアンテナ装置1とは異なる。
<Second modification>
FIG. 23 is a diagram showing an example of an antenna device according to a second modified example. The antenna device 1b according to the second modification differs from the antenna device 1 according to the embodiment in that the connection conductor 32 is connected not to the middle portion of the third conductor element 13 but to the end portion on the other end 132 side.

図24は、第2変形例に係るアンテナ装置の共振状態を模式的に示す図である。図24は、アンテナ301が共振する状態が例示される。アンテナ201は、第1接続導体31、第1導体素子11、第2接続導体32までを含む。すなわち、アンテナ301は、第1接続導体31、第1導体素子11、第2接続導体32および接続部分133を経て第3導体素子13の他端132までの長さ(図24において点線矢印L21として例示)の4倍の長さを波長とする第11電波で共振する。換言すれば、アンテナ201は、第11電波の1/4波長で共振するモノポールアンテナである。なお、第2変形例では、上記の通り、接続導体32が第3導体素子13の他端132側の端部に接続されることから、点線矢印L21の長さは点線矢印L1よりも短い。すなわち、第2変形例に係るアンテナ装置1bのアンテナ301が共振する第11電波は、実施形態に係るアンテナ装置1のアンテナ101が共振する第1電波よりも短波長となる。 FIG. 24 is a diagram schematically showing the resonance state of the antenna device according to the second modified example. FIG. 24 illustrates a state in which the antenna 301 resonates. Antenna 201 includes first connection conductor 31 , first conductor element 11 , and second connection conductor 32 . That is, the antenna 301 resonates with the eleventh radio wave whose wavelength is four times the length of the first connection conductor 31, the first conductor element 11, the second connection conductor 32, and the connection portion 133 to the other end 132 of the third conductor element 13 (illustrated as a dotted arrow L21 in FIG. 24). In other words, the antenna 201 is a monopole antenna that resonates at the quarter wavelength of the 11th radio wave. In the second modification, as described above, the connection conductor 32 is connected to the end of the third conductor element 13 on the other end 132 side, so the length of the dotted arrow L21 is shorter than that of the dotted arrow L1. That is, the eleventh radio wave with which the antenna 301 of the antenna device 1b according to the second modification resonates has a shorter wavelength than the first radio wave with which the antenna 101 of the antenna device 1 according to the embodiment resonates.

なお、アンテナ装置1bの構成は、接続導体32が第3導体素子13の他端132側の端部に接続される点を除いて実施形態に係るアンテナ装置1と同様である。そのため、アンテナ装置1bは、第2電波、第3電波および第4電波についても共振可能である。第2変形例に係るアンテナ装置1bにおいて、上記実装例のように、第1導体素子11をスマートフォン500の金属フレーム51の一部の領域を用いることもできる。 The configuration of the antenna device 1b is the same as that of the antenna device 1 according to the embodiment except that the connection conductor 32 is connected to the end of the third conductor element 13 on the other end 132 side. Therefore, the antenna device 1b can also resonate with the second, third and fourth radio waves. In the antenna device 1b according to the second modification, a partial region of the metal frame 51 of the smartphone 500 can be used as the first conductor element 11 as in the mounting example described above.

図25は、第2変形例において、第2導体素子と第3導体素子との間にチップ部品を配置した構成の一例を示す図である。チップ部品41は、例えば、チップ抵抗やチップコンデンサである。図25に例示されるように、隙間4にチップ抵抗やチップコンデンサ等のチップ部品41を挿入してもよい。 FIG. 25 is a diagram showing an example of a configuration in which a chip component is arranged between the second conductor element and the third conductor element in the second modified example. The chip component 41 is, for example, a chip resistor or a chip capacitor. As illustrated in FIG. 25, a chip component 41 such as a chip resistor or a chip capacitor may be inserted into the gap 4 .

<第3変形例>
図26は、第3変形例に係るアンテナ装置の一例を示す図である。第3変形例に係るアンテナ装置1cは、上記実装例と同様に、図7に例示されるスマートフォン500の楕円R1で囲まれる領域内に設けられる。図26は、図7の楕円R1で囲まれる領域の拡大図の一例である。アンテナ装置1cは、金属フレーム51の一部の領域を第1導体素子11として用いる。
<Third modification>
FIG. 26 is a diagram showing an example of an antenna device according to a third modified example. Antenna device 1c according to the third modification is provided in an area surrounded by ellipse R1 of smartphone 500 illustrated in FIG. 7, similarly to the above implementation example. FIG. 26 is an example of an enlarged view of the area surrounded by ellipse R1 in FIG. The antenna device 1 c uses a partial area of the metal frame 51 as the first conductor element 11 .

図27は、第3変形例に係るアンテナ装置において、第2導体素子と第3導体素子とを外した状態を例示する図である。図27を参照すると理解できるように、第1導体素子11は、一端111側の端部において、第1接続導体31およびチップ部品41aによってグランド基板2の側面と電気的に接続されることで接地される。また、第1導体素子11は、第1接続導体31よりも他端112側において、第1接続導体31aとチップ部品41bによってグランド基板2の側面と電気的に接続されることで、接地される。 FIG. 27 is a diagram illustrating a state in which the second conductor element and the third conductor element are removed in the antenna device according to the third modification. As can be understood by referring to FIG. 27, the first conductor element 11 is grounded by being electrically connected to the side surface of the ground substrate 2 by the first connection conductor 31 and the chip component 41a at the end on the one end 111 side. The first conductor element 11 is grounded by being electrically connected to the side surface of the ground substrate 2 by the first connection conductor 31a and the chip component 41b on the other end 112 side of the first connection conductor 31. FIG.

図28は、第3変形例において、第1導体素子とグランドとの間に介在するそれぞれのチップ部品をオープンにした状態と短絡させた状態におけるアンテナ装置の放射効率を例示する図である。図28において、縦軸は放射効率(dB)、横軸は周波数(GHz)を例示する。また、図28の凡例において、「a」はチップ部品41aを示し、「b」はチップ部品41bを示す。図28を参照すると理解できるように、チップ部品41a、41bのそれぞれについてオープン、短絡を適宜選択することで、アンテナ装置1cを共振させる電波の周波数を変更することができる。 FIG. 28 is a diagram illustrating the radiation efficiency of the antenna device in the third modified example when each chip component interposed between the first conductor element and the ground is open and short-circuited. In FIG. 28, the vertical axis indicates radiation efficiency (dB) and the horizontal axis indicates frequency (GHz). In addition, in the legend of FIG. 28, "a" indicates the chip component 41a and "b" indicates the chip component 41b. As can be understood by referring to FIG. 28, by appropriately selecting open or short circuit for each of the chip components 41a and 41b, the frequency of the radio wave that resonates the antenna device 1c can be changed.

以上説明した実施形態や変形例は適宜組み合わせることができる。 The embodiments and modifications described above can be combined as appropriate.

1、1a、1b、1c・・・アンテナ装置
2・・・グランド基板
211・・・給電点
3・・・ベース基板
11・・・第1導体素子
12・・・第2導体素子
13・・・第3導体素子
4・・・隙間
41、41a、41b・・・チップ部品
101、102、103、104、201、202,203、204、205・・・アンテナ
500・・・スマートフォン
51・・・金属フレーム
800・・・整合回路
Reference Signs List 1, 1a, 1b, 1c Antenna device 2 Ground substrate 211 Feeding point 3 Base substrate 11 First conductor element 12 Second conductor element 13 Third conductor element 4 Gap 41, 41a, 41b Chip part 101, 102, 103, 104, 201, 202, 203, 204, 205 Antenna 500 Smartphone 51 Metal Frame 800 Matching circuit

Claims (7)

給電点を有し、接地されたグランド基板と、
一端が前記グランド基板の接地された領域と電気的に接続し、前記グランド基板と平行な板状の第1導体素子と、
一端が前記給電点と電気的に接続し、前記グランド基板と平行な板状の第2導体素子と、
隙間を介して前記第2導体素子と並んで配置される、板状の第3導体素子と、
前記第1導体素子の他端と前記第3導体素子とを電気的に接続する接続部と、を備え、
前記隙間は、前記給電点から前記第2導体素子を経て前記第3導体素子に至る経路長の4倍の長さを1波長とする電波に対して前記第2導体素子と前記第3導体素子とを容量結合させる、
アンテナ装置。
A ground substrate having a feeding point and grounded;
a plate-shaped first conductor element having one end electrically connected to a grounded area of the ground substrate and parallel to the ground substrate;
a plate-shaped second conductor element having one end electrically connected to the feeding point and parallel to the ground substrate;
a plate-like third conductor element arranged side by side with the second conductor element with a gap therebetween;
a connecting portion that electrically connects the other end of the first conductor element and the third conductor element,
The gap capacitively couples the second conductor element and the third conductor element with respect to a radio wave whose wavelength is four times the length of a path from the feeding point to the third conductor element via the second conductor element,
antenna device.
前記給電点は、前記グランド基板の一方の面に設けられ、
前記第1導体素子は、前記グランド基板の他方の面と電気的に接続する、
請求項1に記載のアンテナ装置。
The feeding point is provided on one surface of the ground substrate,
the first conductor element is electrically connected to the other surface of the ground substrate;
The antenna device according to claim 1.
前記隙間には、前記給電点から前記第2導体素子を経て前記第3導体素子に至る経路長の4倍の長さを1波長とする電波に対して前記第2導体素子と前記第3導体素子とを容量結合させる整合回路が設けられる、
請求項1または2に記載のアンテナ装置。
A matching circuit that capacitively couples the second conductor element and the third conductor element with respect to a radio wave whose wavelength is four times the length of a path from the feeding point to the third conductor element through the second conductor element is provided in the gap.
The antenna device according to claim 1 or 2.
前記整合回路は、コンデンサとインダクタの並列回路を含む、
請求項3に記載のアンテナ装置。
The matching circuit includes a parallel circuit of a capacitor and an inductor,
The antenna device according to claim 3.
前記整合回路は、チップ部品を含む、
請求項3または4に記載のアンテナ装置。
the matching circuit includes a chip component,
The antenna device according to claim 3 or 4.
請求項1から5のいずれか一項に記載のアンテナ装置を実装した、
無線通信装置。
Mounting the antenna device according to any one of claims 1 to 5,
wireless communication device.
前記無線通信装置の側面は金属製の外装フレームによって囲まれており、
前記第1導体素子は、前記外装フレームの一部の領域で形成される、
請求項6に記載の無線通信装置。
A side surface of the wireless communication device is surrounded by a metal exterior frame,
wherein the first conductor element is formed in a partial region of the exterior frame;
The radio communication device according to claim 6.
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