JP6202746B2

JP6202746B2 - Ｍｉｍｏアンテナ装置

Info

Publication number: JP6202746B2
Application number: JP2014047673A
Authority: JP
Inventors: 友貴鈴木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: JP2015173325A

Description

本発明は、無線通信用のアンテナ装置に係り、特に複数のアンテナを有するＭＩＭＯアンテナ装置に係わる。

近年、無線通信ネットワークにおいては、複数のアンテナを組み合わせてデータの送受信を行い、利用できる周波数帯域を擬似的に広げるＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）と呼ばれる技術が開発されている。このような技術を利用したシステムにおいては、同一周波数で送受信可能な複数のアンテナを互いの近傍に配置したＭＩＭＯアンテナ装置が用いられる。

複数のアンテナを互いの近傍に配置したＭＩＭＯアンテナ装置に対しては、必要十分なアンテナ間アイソレーションを確保することが要求される。また、最近では、ＭＩＭＯアンテナ装置の小型化も要求されている。

そこで、このような要求に対し、特許文献１には、同一の周波数帯域に対応する２つのアンテナを有し、設計が容易で良好なアンテナ特性を得ることができるアンテナ装置が提案されている。特許文献１によるアンテナ装置について、図１０を用いて説明する。

アンテナ装置９００は、グランドエレメント９２０に接続されたショートスタブ９１１Ａ及び給電部９１２Ａを有する逆Ｆ型のアンテナエレメント９１０Ａと、グランドエレメント９２０に接続されていると共にショートスタブ９１１Ａに離間して配設されるショートスタブ９１１Ｂ及び給電部９１２Ｂを有する逆Ｆ型のアンテナエレメント９１０Ｂとを含む。グランドエレメント９２０は、ショートスタブ９１１Ａとグランドエレメント９２０との接続部である一端９１１Ａ１と、ショートスタブ９１１Ｂとグランドエレメント９２０との接続部である一端９１１Ｂ１との間に直線部９０１を有する。

アンテナ装置９００では、アンテナエレメント９１０Ａのショートスタブ９１１Ａとアンテナエレメント９１０Ｂのショートスタブ９１１Ｂとの間の間隔Ａの大きさを適切に設定することによって、設計が容易で良好なアンテナ特性を得ることのできるアンテナ装置９００を提供することができるとしている。

特開２０１２−２３１４１７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたアンテナ装置９００の場合、小型化は可能であるが、電界強度の弱いショートスタブ９１１Ａとショートスタブ９１１Ｂとを近接させていて、電界強度の比較的強い部分を近接させずに構成させているため、アンテナ間アイソレーション特性に対する効果が弱く、必要とされるアンテナ間アイソレーションを得ることが困難であった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化に適すると共に、必要とされるアンテナ間アイソレーション特性を得ることができるＭＩＭＯアンテナ装置を提供することにある。

この課題を解決するために、本発明のＭＩＭＯアンテナ装置は、それぞれ同一の周波数帯域の信号を送信及び又は受信する第１アンテナ及び第２アンテナと、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが載置された絶縁基板と、を備え、前記絶縁基板にはグランドパターンと、第１給電点と、第２給電点と、前記グランドパターンに接続された接地点とが設けられ、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが、それぞれ逆Ｆ型アンテナを構成しており、前記第１アンテナが前記第１給電点に接続される第１給電部及び前記接地点に接続される第１短絡部を有し、前記第２アンテナが前記第２給電点に接続される第２給電部及び前記接地点に接続される第２短絡部を有したＭＩＭＯアンテナ装置であって、前記第１アンテナと前記第２アンテナとは、前記第１短絡部と前記第２短絡部との間を通る仮想中心線に対して線対称であり、前記第１アンテナの開放端を含む第１開放端部と前記第２アンテナの開放端を含む第２開放端部とが互いに離間して配置されていて、前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間に前記仮想中心線を挟んでスリットが形成されていて、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが、前記スリットを隔てて近接して対向している第１近接対向部及び第２近接対向部を有していると共に、前記第１近接対向部及び前記第２近接対向部が、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナのそれぞれの中央部より前記第１開放端部の側又は前記第２開放端部の側に位置しており、前記第１短絡部と前記第２短絡部とが接続されていると共に、前記第１アンテナと前記第２アンテナとが１枚の金属板によって形成されている、という特徴を有する。

このように構成されたＭＩＭＯアンテナ装置では、第１アンテナと第２アンテナとの間の仮想中心線を挟んでスリットを形成させ、このスリットを隔てて近接して対向している第１近接対向部及び第２近接対向部を、第１アンテナ及び第２アンテナのそれぞれの中央部より第１開放端部の側又は第２開放端部の側に位置させるようにしたので、電界強度の比較的強い部分を近接対向させることができる。その結果、アンテナ間アイソレーション特性に対する効果を強めることができる。そのため、小型化に適すると共に、必要とされるアンテナ間アイソレーション特性を得ることができる。また、このように構成されたＭＩＭＯアンテナ装置では、第１アンテナと第２アンテナとの相対的な位置精度を高くすることができるため、設計通りの特性を出しやすい。

また、上記の構成において、前記スリットを形成している外周によって得られる電気長が、送信又は受信される前記信号の波長の１／２となる、という特徴を有する。

このように構成されたＭＩＭＯアンテナ装置では、スリットを形成している外周によって得られる電気長を送信又は受信される信号の波長の１／２としたので、第１アンテナと第２アンテナとを隔てているスリットを最適の大きさにすることができる。そのため、アンテナ間アイソレーションを最大に得ることができる。

また、上記の構成において、前記第１短絡部と、前記第２短絡部と、前記第１給電部と、前記第２給電部と、前記第１開放端部と、前記第２開放端部とが、前記第１近接対向部及び前記第２近接対向部に対して垂直に設けられている、という特徴を有する。

このように構成されたＭＩＭＯアンテナ装置では、第１アンテナ及び第２アンテナを立体的に形成したので、平面視におけるＭＩＭＯアンテナ装置の寸法を小さくすることができる。そのため小型化に最適となる。

また、上記の構成において、前記第１開放端部と平行に隣接する位置に前記第１アンテナの電気長を調整する第１調整部が設けられ、前記第２開放端部と平行に隣接する位置に前記第２アンテナの電気長を調整する第２調整部が設けられている、という特徴を有する。

このように構成されたＭＩＭＯアンテナ装置では、ＭＩＭＯアンテナ装置を第１の帯域以外に第１の帯域より周波数の高い第２の帯域でも動作させようとした場合、第１調整部と第１開放端部との間、及び第２調整部と第２開放端部との間の、それぞれの容量結合の度合いを調整することができるため、第２の帯域におけるアンテナ長を容易に調整することができる。

また、上記の構成において、前記絶縁基板には、前記第１アンテナの開放端が接続される第１接続ランドと、前記第２アンテナの開放端が接続される第２接続ランドとが設けられており、前記第１接続ランドが前記第１調整部と対向していると共に、前記第２接続ランドが前記第２調整部と対向している、という特徴を有する。

このように構成されたＭＩＭＯアンテナ装置では、第１接続ランドが第１調整部と対向し、第２接続ランドが第２調整部と対向しているため、第１接続ランド及び第２接続ランドをそれぞれ第１アンテナ及び第２アンテナの一部として機能させることができる。そのため、ＭＩＭＯアンテナ装置の寸法をより小さくすることができる。

本発明のＭＩＭＯアンテナ装置は、第１アンテナと第２アンテナとの間の仮想中心線を挟んでスリットを形成させ、このスリットを隔てて近接して対向している第１近接対向部及び第２近接対向部を、第１アンテナ及び第２アンテナのそれぞれの中央部より第１開放端部の側又は第２開放端部の側に位置させるようにしたので、電界強度の比較的強い部分を近接対向させることができる。その結果、アンテナ間アイソレーション特性に対する効果を強めることができる。そのため、小型化に適すると共に、必要とされるアンテナ間アイソレーション特性を得ることができる。

本発明の第１実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の外観斜視図である。絶縁基板の拡大斜視図である。ＭＩＭＯアンテナ装置の拡大斜視図である。ＭＩＭＯアンテナ装置の平面図、正面図、及び側面図である。ＭＩＭＯアンテナ装置の２．４ＧＨｚ帯におけるアンテナ電流経路を示す。ＭＩＭＯアンテナ装置の５ＧＨｚ帯におけるアンテナ電流経路を示す。ＭＩＭＯアンテナ装置の２．４ＧＨｚ帯におけるリターンロス特性及びアンテナ間アイソレーション特性を示すグラフである。第２実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置の拡大斜視図である。ＭＩＭＯアンテナ装置の平面図、正面図、及び側面図である。従来例に係るＭＩＭＯアンテナ装置の平面図である。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、本明細書では、特に断りの無い限り、各図面のＸ１側を右側、Ｘ２側を左側、Ｙ１側を奥側、Ｙ２側を手前側、Ｚ１側を上側、Ｚ２側を下側として説明する。

最初に、実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置１００の外観形状、絶縁基板４の構成、及び第１アンテナ１０と第２アンテナ２０それぞれにおける構造について図１乃至図４を用いて説明する。

図１は、第１実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置１００の外観を示す斜視図であり、図２は、絶縁基板４の構成を示す拡大斜視図である。図３は、ＭＩＭＯアンテナ装置１００の拡大斜視図であり、図４は、ＭＩＭＯアンテナ装置１００の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）背面図、（ｄ）右側面図、及び（ｅ）左側面図である。

図１に示すように、ＭＩＭＯアンテナ装置１００は、金属板で立体的に構成された第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０と、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０が載置された絶縁基板４と、によって構成されている。第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０は、矩形状をした絶縁基板４の奥側（Ｙ１側）の短辺に沿って載置されており、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０それぞれの一部が絶縁基板４に固定されている。絶縁基板４の手前側（Ｙ２側）には、矩形状をしたグランドパターン８が形成されている。また、同じく、手前側（Ｙ２側）には、通信回路６０が搭載されていて、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０は、それぞれ通信回路６０に接続されている。通信回路６０は、無線ＬＡＮ回路が組み込まれた集積回路（図示せず）やその他の電子部品（図示せず）で構成されていて、高周波信号入出力端子（図示せず）を有している。尚、通信回路６０は、絶縁基板４の上側（Ｚ１側）の面だけでなく、絶縁基板４の下側（Ｚ２側）の面や内層面に構成されていても良い。

図２に示すように、絶縁基板４上には、前述したグランドパターン８と、グランドパターン８に接続された接地点３と、第１給電点１と、第２給電点２と、第１接続ランド６と、第２接続ランド７とが設けられている。

接地点３は、矩形状をしたグランドパターン８の一方の短辺のほぼ中央の位置に設けられている。また、第１給電点１と第２給電点２とは、接地点３の両側の位置に設けられていて、前述した通信回路６０の高周波信号入出力端子（図示せず）にそれぞれ接続されている。第１給電点１と接地点３には第１アンテナ１０が取り付けられ、第２給電点２と接地点３には第２アンテナ２０が取り付けられる。また、第１接続ランド６には第１アンテナ１０が取り付けられ、第２接続ランド７には第２アンテナ２０が取り付けられる。

第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０が絶縁基板４に取り付けられている様子を図３に示す。第１アンテナ１０と第２アンテナ２０とは、それぞれ逆Ｆ型アンテナを構成していると共に、それぞれ無線ＬＡＮで使用される同一の周波数帯域の信号を送信及び又は受信するように構成されている。また、それぞれ第１の帯域である２．４ＧＨｚ帯の信号、及び第１の帯域より周波数の高い第２の帯域である５ＧＨｚ帯の信号を送信及び又は受信することができるように形成されている。尚、２．４ＧＨｚ帯とは、２．４０ＧＨｚ〜２．４９ＧＨｚを指し、５ＧＨｚ帯とは、５．１７ＧＨｚ〜５．８３ＧＨｚを指す。

第１アンテナ１０は第１給電部１１及び第１短絡部１２を有し、第２アンテナ２０は第２給電部２１及び第２短絡部２２を有していて、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０は、第１短絡部１２と第２短絡部２２との間を通る仮想中心線Ｒ１に対して線対称に構成されている。また、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０には、第１給電点１及び第２給電点２を介して、前述した通信回路６０からそれぞれ給電される。

第１給電部１１は、その先端部となる第１給電端１１ａが絶縁基板４に対して平行に形成されていて、第１給電点１に半田等によって電気的に接続されると共に絶縁基板４に固着される。第２給電部２１も、その先端部となる第２給電端２１ａが絶縁基板４に対して平行に形成されていて、第２給電点２に半田等によって電気的に接続されると共に絶縁基板４に固着される。

図３、図４（ａ）、及び図４（ｂ）に示すように、ＭＩＭＯアンテナ装置１００は、第１短絡部１２と第２短絡部２２とが仮想中心線Ｒ１を挟んで接続されていると共に、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０とが１枚の金属板によって形成されている。図３に示すように、第１短絡部１２及び第２短絡部２２は、その共通の先端部となる第１短絡端１２ａ及び第２短絡端２２ａが絶縁基板４に対して平行に形成されていて、接地点３に半田等によって電気的に接続されると共に絶縁基板４に固着される。

図３及び図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、第１給電部１１と第２給電部２１と第１短絡部１２と第２短絡部２２とは、絶縁基板４に対して垂直に形成されており、それらの上端部が絶縁基板４に対して平行に形成された第１天板部１６及び第２天板部２６に繋がっている。第１天板部１６及び第２天板部２６は、図４（ａ）に示すように、それぞれミアンダ状に形成されている。

ミアンダ状に形成されている第１天板部１６及び第２天板部２６はそれぞれ、図３及び図４（ａ）、図４（ｄ）、図４（ｅ）に示すように、それぞれの端部に第１開放端部１３及び第２開放端部２３を有すると共に、第１開放端部１３及び第２開放端部２３は、絶縁基板４の方向に垂直に折り曲げられて形成されている。第１開放端部１３及び第２開放端部２３は、それぞれ第１開放端１３ａ及び第２開放端２３ａを有し、絶縁基板４上の第１接続ランド６及び第２接続ランド７に半田等によって電気的に接続されると共に絶縁基板４に固着される。第１アンテナ１０の第１開放端１３ａを含む第１開放端部１３と第２アンテナ２０の第２開放端２３ａを含む第２開放端部２３とは互いに離間して配置されている。

ＭＩＭＯアンテナ装置１００は、図３及び図４（ａ）、図４（ｃ）に示すように、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０との間の仮想中心線Ｒ１を挟んでスリット１９を形成している。スリット１９は、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０それぞれのミアンダ形状を組み合わせることによって形成される。スリット１９を形成している外周（図４（ａ）、図４（ｃ）に破線で表示）によって得られる電気長Ｌ１は、送信又は受信される信号の周波数によって決まり、その電気長Ｌ１の大きさによって、アンテナ間アイソレーションの最も良くなる周波数を設定することができる。尚、その詳細については後述する。

第１天板部１６及び第２天板部２６はそれぞれ、スリット１９を隔てて近接して対向している第１近接対向部１４及び第２近接対向部２４を有している。そして、図４（ａ）に示すように、第１近接対向部１４及び第２近接対向部２４は、ミアンダ形状をした第１天板部１６における経路の中央部１６ａ又は第２天板部２６における経路の中央部２６ａより第１開放端部１３の側又は第２開放端部２３の側に位置している。言い換えれば、第１近接対向部１４及び第２近接対向部２４は、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０それぞれの、第１短絡端１２ａ又は第２短絡端２２ａから第１開放端１３ａ又は第２開放端２３ａまでの経路における中央部より第１開放端部１３の側又は第２開放端部２３の側に位置している。従って、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０は、それぞれの電界強度の比較的強い部分を近接対向させていることになる。そして、図４（ａ）に示す第１近接対向部１４及び第２近接対向部２４の間の離間距離Ｄ１の大きさは、スリット１９を形成している外周によって得られる電気長Ｌ１と併せて、送信又は受信する信号の周波数、特に第１の帯域である２．４ＧＨｚ帯の周波数におけるアンテナ間アイソレーションを考慮して決定される。

図３及び図４（ｃ）、図４（ｄ）、図４（ｅ）に示すように、ＭＩＭＯアンテナ装置１００は、更に、第１調整部１５、第１側板部１７、第２調整部２５、第２側板部２７を有している。第１調整部１５は第１天板部１６の右側（Ｘ１側）の端部から絶縁基板４の方向に垂直に折り曲げられて形成されており、第２調整部２５は第２天板部２６の左側（Ｘ２側）の端部から絶縁基板４の方向に垂直に折り曲げられて形成されている。また、第１側板部１７は第１天板部１６の奥側（Ｙ１側）の端部から絶縁基板４の方向に垂直に折り曲げられて形成されており、第２側板部２７は第２天板部２６の奥側（Ｙ１側）の端部から絶縁基板４の方向に垂直に折り曲げられて形成されている。従って、第１短絡部１２と、第２短絡部２２と、第１給電部１１と、第２給電部２１と、第１開放端部１３と、第２開放端部２３と、第１調整部１５と、第１側板部１７と、第２調整部２５と、第２側板部２７とは、第１アンテナ１０の第１近接対向部１４及び第２アンテナ２０の第２近接対向部２４に対して垂直に設けられていることになる。

第１調整部１５は、図４（ｄ）に示すように、前述した第１開放端部１３と平行に隣接する位置に設けられており、第２調整部２５は、図４（ｅ）に示すように、前述した第２開放端部２３と平行に隣接する位置に設けられている。第１調整部１５及び第２調整部２５は、第１の帯域である２．４ＧＨｚ帯より周波数の高い第２の帯域である５ＧＨｚ帯でも動作させるため、５ＧＨｚ帯でのアンテナ長を調整する目的で設けられている。第１調整部１５及び第２調整部２５を設けることにより、第１調整部１５と第１開放端部１３との間、及び第２調整部２５と第２開放端部２３との間のそれぞれの容量結合の度合いを調整することができる。そのため、第２の帯域即ち５ＧＨｚ帯におけるアンテナ長を容易に調整することができる。

また、第１側板部１７及び第２側板部２７は、第１天板部１６及び第２天板部２６それぞれの第１開放端部１３及び第２開放端部２３に比較的近い位置にあり、その位置の導体幅を大きくするために設けられている。この位置の導体幅を大きくすることにより、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０の第１開放端部１３側及び第２開放端部２３側それぞれとグランドとの間に静電容量を持たすことができる。そのことによって第２の帯域即ち５ＧＨｚ帯におけるそれぞれの共振周波数を下側にずらす働きをするため、結果的にＭＩＭＯアンテナ装置１００の小型化に貢献させることができる。

次に、実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置１００の動作について図５乃至図７を用いて説明する。

図５は、ＭＩＭＯアンテナ装置１００の２．４ＧＨｚ帯におけるアンテナ電流経路を示し、図６は、５ＧＨｚ帯におけるアンテナ電流経路を示す。図７は、ＭＩＭＯアンテナ装置１００の２．４ＧＨｚ帯におけるリターンロス特性及びアンテナ間アイソレーション特性を示すグラフである。ここで、図７（ａ）は、スリット１９を形成している外周によって得られる電気長Ｌ１を、送信又は受信される信号の波長（λ）の１／２より小さくした場合、即ちＬ１＜λ／２の時の特性を示し、図７（ｂ）は、Ｌ１＝λ／２の時の特性を示し、図７（ｃ）は、Ｌ１＞λ／２の時の特性を示している。

図５に示すように、第１アンテナ１０の２．４ＧＨｚ帯におけるアンテナ電流の電流経路Ｊ１は、第１短絡端１２ａを始点とし、第１開放端１３ａを終点とした経路となる。また、第２アンテナ２０の２．４ＧＨｚ帯におけるアンテナ電流の電流経路Ｊ２は、第２短絡端２２ａを始点とし、第２開放端２３ａを終点とした経路となる。第１短絡端１２ａ及び第２短絡端２２ａにおいてはアンテナ電流が最大となっていると共に電界強度、即ちアンテナ電圧が最小となっており、第１開放端１３ａ及び第２開放端２３ａにおいてはアンテナ電流が最小となっていると共に電界強度が、即ちアンテナ電圧最大となっている。従って、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０の中央部１６ａ及び２６ａより第１開放端部１３の側又は第２開放端部２３の側に位置している第１近接対向部１４及び第２近接対向部２４は、前述したように、電界強度が比較的強い位置に配置されていることになる。そのため、アンテナ間アイソレーション特性に対するより強い効果が期待できる。尚、電流経路Ｊ１及び電流経路Ｊ２それぞれの長さは、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０の２．４ＧＨｚ帯における電気長に対応した長さに設定されている。

図６に示すように、５ＧＨｚ帯における第１アンテナ１０の電流経路Ｋ１及び第２アンテナ２０の電流経路Ｋ２はそれぞれ複数存在しており、２．４ＧＨｚ帯における場合とはその動作状態が異なっている。第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０の電流経路Ｋ１及び電流経路Ｋ２の始点は、それぞれ仮想中心線Ｒ１の近傍付近にあると考えられる。前述したように、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０は、２．４ＧＨｚ帯における電気長に対応した長さを有しているため、周波数の高い５ＧＨｚ帯においては、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０それぞれの導体の途中で電界が最小になる点、即ちアンテナ電圧がほぼ０Ｖとなる点が生じる。その点が仮想中心線Ｒ１の近傍付近の第１近接対向部１４及び第２近接対向部２４の近辺にも存在する。言い換えれば、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０それぞれの導体の途中でアンテナ電圧がほぼ０Ｖとなる点の位置を、仮想中心線Ｒ１の近傍付近の第１近接対向部１４及び第２近接対向部２４の近辺になるように設定している。

従って、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０の５ＧＨｚ帯における電流経路Ｋ１及び電流経路Ｋ２の始点は第１短絡部１２及び第２短絡部２２以外に第１近接対向部１４及び第２近接対向部２４近辺にもあり、電流経路Ｋ１及び電流経路Ｋ２の終点は第１開放端部１３、第１調整部１５、第２開放端部２３、及び第２調整部２５それぞれの端部にある。尚、電流経路Ｋ１及び電流経路Ｋ２それぞれの長さは、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０の５ＧＨｚ帯における電気長に対応した長さに設定されている。

前述したように、ＭＩＭＯアンテナ装置１００は、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０との間にスリット１９を形成しており、図４（ａ）、図４（ｃ）に破線で表示したスリット１９を形成している外周によって得られる電気長Ｌ１は、送信又は受信される信号の周波数によって決定される。そして、その電気長Ｌ１によって、アンテナ間アイソレーションが最も良くなる周波数を設定することができる。尚、リターンロス特性及びアンテナ間アイソレーション特性は、周波数が高ければ比較的容易に改善できるが、周波数が低くなればなるほど改善が困難になる。従って、ＭＩＭＯアンテナ装置１００では、スリット１９を形成している外周によって得られる電気長Ｌ１を、５ＧＨｚ帯ではなく、２．４ＧＨｚ帯のアンテナ特性を改善するために設定することとした。そのため、５ＧＨｚ帯においては、特に本発明の適用を行わない。

図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）には、ＭＩＭＯアンテナ装置１００の、スリット１９を形成している外周によって得られる電気長Ｌ１を変えた場合の、２．４ＧＨｚ帯におけるリターンロス特性及びアンテナ間アイソレーション特性を示している。

図７（ａ）に示すように、スリット１９を形成している外周によって得られる電気長Ｌ１を、２．４ＧＨｚ帯の信号の波長の１／２より小さく設定した場合、即ちＬ１＜λ／２の時、アンテナ間アイソレーション特性の最良の周波数は、２．６ＧＨｚ付近にあり、２．４ＧＨｚ帯においては悪化している。従って、電気長Ｌ１が短過ぎることが分かる。

また、図７（ｃ）に示すように、スリット１９を形成している外周によって得られる電気長Ｌ１を、２．４ＧＨｚ帯の信号の波長の１／２より大きく設定した場合、即ちＬ１＞λ／２の時、アンテナ間アイソレーション特性の最良の周波数は、２．３ＧＨｚ付近にあり、この場合も、２．４ＧＨｚ帯においては悪化している。従って、電気長Ｌ１が長過ぎるすぎることが分かる。

そして、図７（ｂ）に示すように、スリット１９を形成している外周によって得られる電気長Ｌ１を、２．４ＧＨｚ帯の信号の波長の１／２に設定した場合、即ちＬ１＝λ／２の時、アンテナ間アイソレーション特性の最良の周波数は、２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの間にあり、２．４ＧＨｚ帯において最良の値を示している。また、リターンロス特性もこの帯域で良い値を示している。従って、電気長Ｌ１としては、Ｌ１＝λ／２が最適であることが分かる。

図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）に示したように、スリット１９を形成している外周によって得られる電気長Ｌ１によって、アンテナ間アイソレーションが最も良くなる周波数を設定することができる。また、スリット１９を形成している外周によって得られる電気長Ｌ１を、送信又は受信される信号の波長の１／２となるように設定すれば、アンテナ間アイソレーションを最大に得ることができる。

このように、ＭＩＭＯアンテナ装置１００では、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０との間の仮想中心線Ｒ１を挟んでスリット１９を形成させた。そして、このスリット１９を隔てて近接して対向している第１近接対向部１４及び第２近接対向部２４を、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０のそれぞれの中央部より第１開放端部１３の側又は第２開放端部２３の側に位置させるようにしたので、電界強度の比較的強い部分を近接対向させることができる。その結果、アンテナ間アイソレーション特性に対する効果を強めることができる。そのため、小型化に適すると共に、必要とされるアンテナ間アイソレーション特性を得ることができる。

また、スリット１９を形成している外周によって得られる電気長Ｌ１を信号の波長の１／２としたので、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０とを隔てているスリット１９を最適の大きさにすることができる。そのため、アンテナ間アイソレーションを最大に得ることができる。

また、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０とを１枚の金属板によって形成したので、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０との相対的な位置精度を高くすることができる。そのため、設計通りの特性を出しやすい。

また、第１短絡部１２と、第２短絡部２２と、第１給電部１１と、第２給電部２１と、第１開放端部１３と、第２開放端部２３とを、第１アンテナ１０の第１近接対向部１４及び第２アンテナ２０の第２近接対向部２４に対して垂直に設けた。そのため、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０を立体的に形成できるので、平面視におけるＭＩＭＯアンテナ装置１００の寸法を小さくすることができる。そのため小型化に最適となる。

また、ＭＩＭＯアンテナ装置１００を第１の帯域以外に第１の帯域より周波数の高い第２の帯域でも動作させようとした場合、第１調整部１５及び第２調整部２５を設けたので、第１調整部１５と第１開放端部１３との間、及び第２調整部２５と第２開放端部２３との間の、それぞれの容量結合の度合いを調整することができる。そのため、第２の帯域におけるアンテナ長を容易に調整することができる。

また、第１接続ランド６が第１調整部１５と対向し、第２接続ランド７が第２調整部２５と対向しているため、第１接続ランド６及び第２接続ランド７をそれぞれ第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０の一部として機能させることができる。そのため、ＭＩＭＯアンテナ装置１００の寸法をより小さくすることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について、図面を参照しながら説明する。

第２実施形態に係るＭＩＭＯアンテナ装置２００の第１アンテナ３０と第２アンテナ４０それぞれにおける構造について図８及び図９を用いて説明する。

図８は、ＭＩＭＯアンテナ装置２００の拡大斜視図であり、図９は、ＭＩＭＯアンテナ装置２００の（ａ）平面図、（ｂ）正面図、（ｃ）背面図、（ｄ）右側面図、及び（ｅ）左側面図である。

前述したＭＩＭＯアンテナ装置１００とＭＩＭＯアンテナ装置２００との構造的な相違点は、ＭＩＭＯアンテナ装置１００における第１短絡部１２及び第２短絡部２２の部分だけであるので、構造的又は機能的に同一の部分については同一の符号を使用する。また、共通する箇所については説明を省略する場合がある。

図８に示すように、ＭＩＭＯアンテナ装置２００は、金属板で立体的に構成された第１アンテナ３０及び第２アンテナ４０と、第１アンテナ３０及び第２アンテナ４０が載置された絶縁基板５と、によって構成されている。第１アンテナ３０及び第２アンテナ４０は、矩形状をした絶縁基板５の一方の短辺側（Ｙ１側）に載置されており、その一部が絶縁基板５上で接続固定されている。

２つの接地点９は、矩形状をしたグランドパターン８の一方の短辺のほぼ中央の位置に、２つ並べて設けられている。また、第１給電点１と第２給電点２とは、接地点９の両側の位置に設けられていて、前述した通信回路６０の高周波信号入出力端子（図示せず）にそれぞれ接続されている。右側の接地点９と第１給電点１とには第１アンテナ３０が取り付けられ、左側の接地点９と第２給電点２とには第２アンテナ４０が取り付けられる。また、第１接続ランド６には第１アンテナ３０が取り付けられ、第２接続ランド７には第２アンテナ４０が取り付けられる。

第１アンテナ３０と第２アンテナ４０とは、それぞれ逆Ｆ型アンテナを構成していると共に、第１アンテナ３０と第２アンテナ４０とは、それぞれ無線ＬＡＮで使用される同一の周波数帯域の信号を送信及び又は受信するように構成されている。取り扱う周波数としては、それぞれ２．４ＧＨｚ帯の信号及び５ＧＨｚ帯の信号を送信及び又は受信することができるように形成されている。第１アンテナ３０及び第２アンテナ４０には、第１給電点１及び第２給電点２を介して、前述した通信回路６０からそれぞれ給電される。

第１アンテナ３０は第１給電点１に接続される第１給電部１１及び右側の接地点９に接続される第１短絡部３２を有し、第２アンテナ４０は第２給電点２に接続される第２給電部２１及び左側の接地点９に接続される第２短絡部４２を有している。また、第１アンテナ３０と第２アンテナ４０とは、第１短絡部１２と第２短絡部２２との間を通る仮想中心線Ｒ２に対して線対称に構成されている。

図８、図９（ａ）、及び図９（ｂ）に示すように、ＭＩＭＯアンテナ装置２００は、第１短絡部３２と第２短絡部４２とが切り離されていると共に、第１アンテナ３０と第２アンテナ４０とが別々の金属板によって形成されている。ＭＩＭＯアンテナ装置１００とＭＩＭＯアンテナ装置２００との構造的な相違点は、この箇所だけである。図８、及び図９（ａ）に示すように、第１短絡部３２及び第２短絡部４２は、それぞれの先端部となる第１短絡端３２ａ及び第２短絡端４２ａが絶縁基板５に対して平行に形成されていて、２つの接地点９にそれぞれ半田等によって電気的に接続されると共に絶縁基板５に固着される。

ＭＩＭＯアンテナ装置２００は、図８、図９（ａ）、図９（ｂ）、及び図９（ｃ）に示すように、第１アンテナ３０と第２アンテナ４０との間にスリット３９を形成している。スリット３９は、第１アンテナ３０及び第２アンテナ４０それぞれのミアンダ形状を組み合わせることによって形成される。スリット３９を形成している外周（図９（ａ）、図９（ｂ）、図９（ｃ）に破線で表示）によって得られる電気長Ｌ２は、送信又は受信される信号の周波数によって決定され、その電気長Ｌ２の大きさによって、アンテナ間アイソレーションが最も良くなる周波数を設定することができる。

ＭＩＭＯアンテナ装置２００のスリット３９の外周によって得られる電気長Ｌ２の大きさによるアンテナ間アイソレーションへの効果は、図７に示したＭＩＭＯアンテナ装置１００における電気長Ｌ２の大きさによるアンテナ間アイソレーションへの効果と同等であるため、その説明を省略する。尚、ＭＩＭＯアンテナ装置２００においては、第１アンテナ３０と前記第２アンテナ４０とをスリット３９によって物理的に隔てることができるため、ＭＩＭＯアンテナ装置１００に比較してアンテナ間アイソレーションをより改善することができる。

このように、ＭＩＭＯアンテナ装置２００では、第１アンテナ３０と第２アンテナ４０とを別々の金属板によって形成したので、第１アンテナ３０と第２アンテナ４０とを物理的に隔てることができる。従って、アンテナ間アイソレーションをより大きく得ることができる。

以上説明したように、本発明のＭＩＭＯアンテナ装置は、第１アンテナと第２アンテナとの間の仮想中心線を挟んでスリットを形成させ、このスリットを隔てて近接して対向している第１近接対向部及び第２近接対向部を、第１アンテナ及び第２アンテナのそれぞれの中央部より第１開放端部の側又は第２開放端部の側に位置させるようにしたので、電界強度の比較的強い部分を近接対向させることができる。その結果、アンテナ間アイソレーション特性に対する効果を強めることができる。そのため、小型化に適すると共に、必要とされるアンテナ間アイソレーション特性を得ることができる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。例えば、本発明ではアンテナの構成材料として金属板を使用したが、アンテナの構成材料として絶縁基板に形成された導体パターンを使用するようにしても良い。

１第１給電点
２第２給電点
３接地点
４絶縁基板
５絶縁基板
６第１接続ランド
７第２接続ランド
８グランドパターン
９接地点
１０第１アンテナ
１１第１給電部
１１ａ第１給電端
１２第１短絡部
１２ａ第１短絡端
１３第１開放端部
１３ａ第１開放端
１４第１近接対向部
１５第１調整部
１６第１天板部
１７第１側板部
１９スリット
２０第２アンテナ
２１第２給電部
２１ａ第２給電端
２２第２短絡部
２２ａ第２短絡端
２３第２開放端部
２３ａ第２開放端
２４第２近接対向部
２５第２調整部
２６第２天板部
２７第２側板部
３０第１アンテナ
３２第１短絡部
３２ａ第１短絡端
３９スリット
４０第２アンテナ
４２第２短絡部
４２ａ第２短絡端
６０通信回路
１００ＭＩＭＯアンテナ装置
２００ＭＩＭＯアンテナ装置
Ｌ１電気長
Ｌ２電気長
Ｒ１仮想中心線
Ｒ２仮想中心線

Claims

それぞれ同一の周波数帯域の信号を送信及び又は受信する第１アンテナ及び第２アンテナと、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが載置された絶縁基板と、を備え、
前記絶縁基板にはグランドパターンと、第１給電点と、第２給電点と、前記グランドパターンに接続された接地点とが設けられ、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが、それぞれ逆Ｆ型アンテナを構成しており、前記第１アンテナが前記第１給電点に接続される第１給電部及び前記接地点に接続される第１短絡部を有し、前記第２アンテナが前記第２給電点に接続される第２給電部及び前記接地点に接続される第２短絡部を有したＭＩＭＯアンテナ装置であって、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとは、前記第１短絡部と前記第２短絡部との間を通る仮想中心線に対して線対称であり、
前記第１アンテナの開放端を含む第１開放端部と前記第２アンテナの開放端を含む第２開放端部とが互いに離間して配置されていて、
前記第１アンテナと前記第２アンテナとの間に前記仮想中心線を挟んでスリットが形成されていて、
前記第１アンテナ及び前記第２アンテナが、前記スリットを隔てて近接して対向している第１近接対向部及び第２近接対向部を有していると共に、前記第１近接対向部及び前記第２近接対向部が、前記第１アンテナ及び前記第２アンテナのそれぞれの中央部より前記第１開放端部の側又は前記第２開放端部の側に位置しており、
前記第１短絡部と前記第２短絡部とが接続されていると共に、前記第１アンテナと前記第２アンテナとが１枚の金属板によって形成されている、
ことを特徴とするＭＩＭＯアンテナ装置。
前記スリットを形成している外周によって得られる電気長が、送信又は受信される前記信号の波長の１／２となることを特徴とする請求項１に記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
前記第１短絡部と、前記第２短絡部と、前記第１給電部と、前記第２給電部と、前記第１開放端部と、前記第２開放端部とが、前記第１近接対向部及び前記第２近接対向部に対して垂直に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
前記第１開放端部と平行に隣接する位置に前記第１アンテナの電気長を調整する第１調整部が設けられ、前記第２開放端部と平行に隣接する位置に前記第２アンテナの電気長を調整する第２調整部が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のＭＩＭＯアンテナ装置。
前記絶縁基板には、前記第１アンテナの開放端が接続される第１接続ランドと、前記第２アンテナの開放端が接続される第２接続ランドとが設けられており、
前記第１接続ランドが前記第１調整部と対向していると共に、前記第２接続ランドが前記第２調整部と対向していることを特徴とする請求項４に記載のＭＩＭＯアンテナ装置。