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WO2017002159A1 - アンテナ装置及び無線装置 - Google Patents

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WO2017002159A1
WO2017002159A1 PCT/JP2015/068654 JP2015068654W WO2017002159A1 WO 2017002159 A1 WO2017002159 A1 WO 2017002159A1 JP 2015068654 W JP2015068654 W JP 2015068654W WO 2017002159 A1 WO2017002159 A1 WO 2017002159A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
conductor element
linear conductor
linear
antenna device
straight line
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/JP2015/068654
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
崇文 大石
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to PCT/JP2015/068654 priority Critical patent/WO2017002159A1/ja
Priority to EP15897086.3A priority patent/EP3316398A4/en
Priority to JP2017525696A priority patent/JP6367485B2/ja
Publication of WO2017002159A1 publication Critical patent/WO2017002159A1/ja
Priority to US15/690,045 priority patent/US20170358860A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01Q7/005—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 with variable reactance for tuning the antenna
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • 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
    • 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
    • H01Q9/16—Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole

Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to an antenna device and a wireless device.
  • an antenna in which loop-shaped antenna elements are arranged at a short distance from the ground plane.
  • the perimeter of the loop-shaped antenna element By setting the perimeter of the loop-shaped antenna element to approximately one wavelength or less, the directionality of the antenna becomes perpendicular to the ground plane.
  • the conventional antenna does not consider directivity in a direction parallel to the ground plane, and may not be able to communicate with a wireless device arranged in parallel with the ground plane.
  • the conventional antenna has a problem that communication is restricted in a direction parallel to the ground plane.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an antenna device and a wireless device that can improve the degree of freedom of communication.
  • the antenna device is disposed on the substrate so as to have a loop shape that is line-symmetric with respect to the substrate and the first straight line and a second straight line orthogonal to the first straight line, and an intersection point of the second straight line
  • a first linear conductor element whose electrical length is an integral multiple of the wavelength at the resonance frequency, and is disposed on the substrate and substantially parallel to the second straight line, and the electrical length is a half wavelength of the wavelength at the resonance frequency
  • a second linear conductor element is disposed on the substrate so as to have a loop shape that is line-symmetric with respect to the substrate and the first straight line and a second straight line orthogonal to the first straight line, and an intersection point of the second straight line
  • a first linear conductor element whose electrical length is an integral multiple of the wavelength at the resonance frequency, and is disposed on the substrate and substantially parallel to the second straight line, and the electrical length is a half wavelength of the wavelength at the resonance frequency
  • a second linear conductor element is disposed on the substrate so as to have a loop shape that is line
  • the top view which shows the antenna apparatus concerning 1st Embodiment. The figure which shows the radiation characteristic of the antenna apparatus concerning 1st Embodiment.
  • the perspective view which shows the antenna apparatus concerning 2nd Embodiment. The top view which shows the antenna apparatus concerning 2nd Embodiment.
  • the figure which shows the radiation characteristic of the antenna apparatus concerning 2nd Embodiment. The figure explaining the radiation characteristic of the antenna apparatus concerning 2nd Embodiment.
  • the figure which shows the radiation characteristic of the antenna apparatus concerning 2nd Embodiment The figure which shows the radiation characteristic of the antenna apparatus concerning 2nd Embodiment.
  • the figure which shows the antenna apparatus concerning the modification 1 of 2nd Embodiment The figure which shows the antenna apparatus concerning the modification 2 of 2nd Embodiment.
  • the top view which shows the antenna apparatus concerning 3rd Embodiment.
  • the figure explaining the VSWR characteristic of the antenna apparatus concerning 3rd Embodiment The figure which shows the antenna apparatus concerning the modification 3 of 3rd Embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of the antenna device 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 1 illustrates a three-dimensional orthogonal coordinate system including a Z axis with the upward direction in the drawing as a positive direction and the downward direction in the drawing as a negative direction.
  • Such an orthogonal coordinate system may be shown in other drawings used in the following description.
  • the antenna device 1 includes a substrate 100, a feeding point 200, and a linear conductor element 300.
  • the substrate 100 is a multilayer substrate including a rectangular dielectric layer 101 and a ground layer 102.
  • the ground layer 102 is made of a metal layer such as copper or gold.
  • the linear conductor element 300 is an antenna element disposed on the dielectric layer 101 of the substrate 100.
  • the feeding point 200 is provided on the linear conductor element 300.
  • the linear conductor element 300 transmits a signal input from a wireless unit (not shown) via the feeding point 200.
  • the linear conductor element 300 outputs a signal received via the feeding point 200 to the radio unit.
  • FIG. 2 is a top view showing the antenna device 1 according to the present embodiment.
  • a linear conductor element 300 illustrated in FIG. 2 includes a first linear conductor element 310, a second linear conductor element 320, a third linear conductor element 330, and a fourth linear conductor element 340.
  • the first linear conductor element 310 is a loop-shaped conductor element arranged so as to be line symmetric with respect to the first straight line A and the second straight line B orthogonal to the first straight line A.
  • the first and second straight lines A and B are virtual straight lines parallel to the substrate 100, respectively. That is, the substrate 100 has a plane parallel to the plane including the first and second straight lines A and B, and the first linear conductor element 310 is provided on the plane.
  • the first linear conductor element 310 includes first to fifth linear elements 311 to 315.
  • the first linear element 311 and the fifth linear element 315 are arranged on the same straight line. That is, the first linear element 311 and the fifth linear element 315 are connected to the feeding point 200 via the third and fourth linear conductor elements 330 and 340 at the center of the linear linear element. I can say that.
  • the first and fifth linear elements 311 and 315 and the second linear element 312 are arranged in parallel to each other.
  • first and fifth linear elements 311 and 315 and the second linear element 312 are parallel to the second straight line B. Further, a part of the first linear element 311 and the second linear element 312 is axisymmetric with respect to the second straight line B, and a part of the fifth linear element 315 and the second linear element 312 is , Is symmetrical with respect to the second straight line B. Furthermore, the electrical length d 1 between the first and second linear elements 311 and 312 and between the second and fifth linear elements 312 and 315 is shorter than an integral multiple of a half wavelength of the resonance frequency f (d 1 ⁇ m ⁇ / 2, m: natural number).
  • the fourth linear element 314 has one end connected to one end of the first linear element 311 and the other end connected to one end of the second linear element 312.
  • the third linear element 313 has one end connected to one end of the fifth linear element 315 and the other end connected to the other end of the second linear element 312.
  • the third and fourth linear elements 313 and 314 are axisymmetric with respect to the first straight line A and are parallel to the first straight line A. As shown in FIG. 2, the electrical length of the third and fourth linear elements 313 and 314 is 1 ⁇ 2 of the resonance frequency f in the same manner as the electrical length d 1 between the first and second linear elements 311 and 312. It becomes shorter than an integral multiple of one wavelength.
  • the first linear conductor element 310 is a loop-shaped conductor element that is axisymmetric with respect to the first straight line A and the second straight line B, and the third linear conductor element 310 is the third intersection point between the conductive element and the first straight line A.
  • the electrical length between the intersections with the first straight line A is an integral multiple of the wavelength ⁇ at the resonance frequency f. That is, the electrical length D 1 of the first linear conductor element 310 from the feeding point 200 to the second intersection point of the first linear conductor element 310 and the first straight line A (hereinafter referred to as the intersection point 401).
  • the second linear conductor element 320 has a sixth linear element 321 and a seventh linear element 322.
  • the sixth and seventh linear elements 321 and 322 are arranged on the same straight line. Further, the sixth and seventh linear elements 321 and 322 are arranged in parallel with the second straight line B.
  • the second linear conductor element 320 is disposed on the substrate 100 and outside the loop shape of the first linear conductor element 310.
  • the electrical length of the second linear conductor element 320 is a half wavelength of the resonance frequency f.
  • the third linear conductor element 330 has an eighth linear element 331 and a ninth linear element 332.
  • One end of the eighth linear element 331 is connected to one end of the sixth linear element 321, and the other end is connected to the other end of the first linear element 311.
  • One end of the ninth linear element 332 is connected to one end of the seventh linear element 322, and the other end is connected to the other end of the fifth linear element 315.
  • the third linear conductor element 330 electrically connects the first linear conductor element 310 and the second linear conductor element 320.
  • the fourth linear conductor element 340 includes a tenth linear element 341 and an eleventh linear element 342. One end of the tenth linear element 341 is connected to the eighth linear element 331, and the other end is connected to the feeding point 200. One end of the eleventh linear element 342 is connected to the ninth linear element 332, and the other end is connected to the feeding point 200.
  • the first linear conductor element 310 is connected to the feeding point 200 via the third and fourth linear conductor elements 330 and 340, and the first linear conductor element 310 operates as a loop antenna.
  • the second linear conductor element 320 is connected to the feeding point 200 via the third and fourth linear conductor elements 330 and 340, and the second linear conductor element 320 operates as a dipole antenna.
  • the current input via the feeding point 200 flows through the first linear conductor element 310. Since the electrical length D 1 from the feeding point 200 to the intersection 401 of the first linear conductor element 310 is an integral multiple of the wavelength ⁇ at the resonance frequency f, the direction of the current flowing through the feeding point 200 and the current flowing through the intersection 401 are The direction is reversed in FIG. That is, the current flowing through the first and fifth linear elements 311 and 315 and the current flowing through the second linear element 312 are in opposite phases in FIG.
  • the current input through the feeding point 200 flows to the second linear conductor element 320.
  • the electrical length of the second linear conductor element 320 is a half wavelength at the resonance frequency f. Therefore, the radiation pattern of the second linear conductor element 320 has a direction (Z-axis positive direction in FIG. 15) in which the linear conductor element 300 is arranged from the substrate 100 and a direction perpendicular to the second linear conductor element 320 (FIG. 15), good radiation can be obtained.
  • the radiation pattern of the antenna device 1 is a combination of the radiation pattern of the first linear conductor element 310 and the radiation pattern of the second linear conductor element 320, and the direction in which the linear conductor element 300 is arranged from the substrate 100.
  • Good radiation can be obtained (in the positive Z-axis direction in FIG. 15) and in a direction parallel to the substrate 100 (X and Y-axis directions in FIG. 15).
  • FIG. 3 and 4 are diagrams showing the radiation characteristics of the antenna device 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the radiation characteristic in the XZ plane of the antenna device 1 according to the present embodiment
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the radiation characteristic in the YZ plane of the antenna device 1.
  • the range in which the gain of the antenna device 1 is 2 dBi or more is a range of about +130 degrees to about ⁇ 38 degrees.
  • the range in which the gain of the antenna device 1 is 2 dBi or more is a range of about ⁇ 45.
  • the antenna device 1 includes the first and second linear conductor elements 310 and 320.
  • the first linear conductor element 310 has a loop shape that is line-symmetric with respect to the first and second straight lines A and B, and the electrical length D1 of the first linear conductor element 310 is an integral multiple of one wavelength.
  • the second linear conductor element 320 is provided in parallel to the second straight line B, and the electrical length of the second linear conductor element 320 is set to a half wavelength.
  • the antenna device 1 can communicate with, for example, a wireless device arranged in a direction parallel to the substrate 100, and the degree of freedom of communication can be improved.
  • the antenna device 1 can increase the radiation in the direction parallel to the substrate 100 as described above. Therefore, the antenna device 1 is suitable for, for example, so-called on-body communication in which wireless devices attached to a human body communicate with each other, or when wireless devices arranged on the surface of a structure such as a wall communicate with each other.
  • FIG. 5 is a perspective view showing the configuration of the antenna device 2 according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a top view showing the configuration of the antenna device 2 according to the second embodiment.
  • the antenna device 2 according to the present embodiment is the same as the configuration of the antenna device 1 shown in FIG. 1 except for the configuration of the second linear conductor element 325.
  • the second linear conductor element 325 of the antenna device 2 includes a sixth linear element 323 and a seventh linear element 324.
  • the sixth and seventh linear elements 323 and 324 are arranged in the same straight line. Further, the sixth and seventh linear elements 323 and 324 are arranged in parallel with the second straight line B.
  • the second linear conductor element 325 is disposed on the substrate 100 and inside the loop shape of the first linear conductor element 310.
  • the second linear conductor element 325 is desirably disposed between the second straight line B and the first and fifth linear elements 311 and 315.
  • the electrical length of the second linear conductor element 325 is a half wavelength of the resonance frequency f.
  • FIG. 7 and 8 are diagrams illustrating the radiation characteristics of the antenna device 2 according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating the radiation characteristic in the XZ plane of the antenna device 2 according to the present embodiment
  • FIG. 8 is a diagram illustrating the radiation characteristic in the YZ plane of the antenna device 2.
  • FIGS. 9 and 10 are diagrams for explaining the radiation characteristics of the antenna device 2 according to the present embodiment.
  • the antenna shows radiation characteristics of the device, i.e., an integral multiple of one wavelength electrical length of 2 minutes, which corresponds to the electrical length D 1 is an integral multiple perimeter length of one wavelength having a loop It is a figure which shows the radiation characteristic of the antenna apparatus 2 of the 1st linear conductor element 310 which is.
  • FIG. 9 is a diagram showing the radiation characteristic in the XZ plane of the antenna device
  • FIG. 10 is a diagram showing the radiation characteristic in the YZ plane of the antenna device.
  • the antenna device 2 has a radiation characteristic that provides good radiation in the X-axis and Y-axis directions.
  • the radiation characteristic of such an antenna device is a radiation characteristic in which good radiation is obtained in the positive Z-axis direction and radiation in the X-axis and Y-axis directions is suppressed.
  • the radiation characteristics of the antenna device 2 of the present embodiment are improved in radiation in the direction parallel to the substrate 100 (X-axis and Y-axis directions) as compared with FIGS. 9 and 10.
  • 7 and 9 are compared, in FIG. 9, the range in which the gain of the antenna device is 2 dBi or more is a range of ⁇ 44.4 degrees, whereas in FIG. 7, the range in which the gain of the antenna device 2 is 2 dBi or more. Is in the range of ⁇ 67.7 to +72.0 degrees, indicating that the directivity in the XZ plane is improved.
  • FIGS. 11 and 12 are diagrams showing radiation characteristics when a rectangular parallelepiped phantom (not shown) is disposed close to the substrate 100 side of the antenna device 2 according to the present embodiment.
  • FIGS. 11 and 12 the radiation characteristics of the antenna device 2 when a rectangular parallelepiped phantom is disposed at a position about 10 mm away from the ground layer 102 of the antenna device 2 are illustrated.
  • FIG. 11 is a diagram showing the radiation characteristics in the XZ plane of the antenna device 2
  • FIG. 12 is a diagram showing the radiation characteristics in the YZ plane of the antenna device 2.
  • the radiation characteristics of the antenna device 2 are good in the direction parallel to the substrate 100 (X-axis and Y-axis directions) as in FIGS. . Moreover, the radiation
  • the antenna device 2 according to the second embodiment can obtain the same effects as the antenna device 1 according to the first embodiment, and the second linear conductor element 325 is replaced with the first linear conductor element 310. By arranging it inside the loop shape, the radiation characteristics of the antenna device 2 can be further improved.
  • the gain in the Z-axis positive direction and the X-axis negative direction is improved. I understand that.
  • the second linear conductor element 325 is arranged inside the loop shape of the first linear conductor element 310 so that the second linear conductor element 325 is connected to each of the linear elements 311 to 311 of the first linear conductor element 310. This is considered to be because the difference in influence on 315 can be reduced.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating the antenna device 3 according to the first modification of the present embodiment.
  • the antenna device 3 has the same configuration as the antenna device 2 according to the second embodiment, except that at least a part of the first linear conductor element 350 has a meander shape.
  • the first linear conductor element 350 of the antenna device 3 includes first to fifth linear elements 351 to 355.
  • the first and fifth linear elements 351 and 355 have meander shapes.
  • the second linear element 352 has a meander shape, and is arranged so as to be symmetrical with respect to the first and fifth linear elements 351 and 355 and the second straight line B.
  • the fourth linear element 354 has a linear shape with one end connected to one end of the first linear element 351 and the other end connected to one end of the second linear element 352.
  • the third linear element 353 has a linear shape in which one end is connected to one end of the fifth linear element 351 and the other end is connected to the other end of the second linear element 352.
  • the third and fourth linear elements 353 and 354 are arranged so as to be line symmetric with respect to the first straight line A.
  • the first, second, and fifth linear elements 351, 352, and 355 are formed in a meander shape so that the electrical length D1 of the first linear conductor element 350 is 1 wavelength. While maintaining the integral multiple, the physical length of the first linear conductor element 350 can be shortened, and the first linear conductor element 350 can be reduced in size. Therefore, the antenna device 3 according to this modification can be reduced in size.
  • first, second, and fifth linear elements 351, 352, and 355 have a meander shape
  • third and fourth linear elements 353 and 354 may have a meander shape
  • the linear conductor element 325 may have a meander shape.
  • at least a part of the linear conductor elements of the antenna device according to another embodiment to be described later may have a meander shape.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating the antenna device 8 according to the second modification of the present embodiment.
  • the antenna device 8 has the same configuration as the antenna device 2 according to the second embodiment, except that the antenna device 8 further includes an impedance adjustment unit 370.
  • the impedance adjustment unit 370 of the antenna device 8 is connected to a third linear conductor element 330 that connects the first linear conductor element 310 and the second linear conductor element 320.
  • the impedance adjustment unit 370 is connected to the third linear conductor element 330 and adjusts the impedance values of the first and second linear conductor elements 310 and 320.
  • the impedance adjustment unit 370 includes an inductor 371 and a capacitive element 372.
  • the inductor 371 has one end connected to the eighth linear element 331 and the other end connected to the ninth linear element 332.
  • the capacitor element 372 has one end connected to the eighth linear element 331 and the other end connected to the ninth linear element 332. That is, inductor 371 and capacitive element 372 are each connected in parallel with feed point 200.
  • the impedance mismatch of the linear conductor element 300 can be easily adjusted.
  • FIG. 15 is a top view showing the configuration of the antenna device 4 according to the third embodiment.
  • the antenna device 4 according to the present embodiment further includes an adjustment unit 360 that adjusts the capacitance value between the first linear conductor element 310 and the second linear conductor element 325.
  • the adjustment unit 360 includes a first L-shaped conductor element 361 and a second L-shaped conductor element 362. One end of the first L-shaped conductor element 361 is connected to the other end of the sixth linear element 323. The first L-shaped conductor element 361 is disposed between the first linear element 311 and the sixth linear element 323.
  • one end of the second L-shaped conductor element 362 is connected to the other end of the seventh linear element 324.
  • the second L-shaped conductor element 362 is disposed between the fifth linear element 315 and the seventh linear element 324.
  • FIG. 16 is a diagram showing a VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) characteristic of the antenna device 4 according to the present embodiment.
  • FIG. 17 is a diagram showing the VSWR characteristics of the antenna device 2 shown in FIG.
  • the antenna device 4 has a wide frequency band in which the VSWR is “3” or less, and a good VSWR characteristic is obtained.
  • the frequency band in which the VSWR is “2” or less is about 4 MHz in the antenna device 2, but is about 10 MHz in the antenna device 4.
  • the antenna device 4 can further improve the VSWR characteristics of the antenna device 2 shown in FIG. 5 by including the adjustment unit 360.
  • the VSWR characteristics are improved, impedance matching of the antenna device 4 is facilitated, and a wider band of the antenna device 4 can be realized.
  • the antenna device 4 according to the third embodiment can obtain the same effects as those of the antenna device 2 according to the second embodiment, and can further easily perform impedance matching by further including the adjustment unit 360. In addition, it is possible to realize a wider band of the antenna device 4.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating the antenna device 5 according to the third modification of the present embodiment.
  • the antenna device 5 has the same configuration as the antenna device 4 according to the third embodiment except that the adjustment unit 360 is a plate-like element 363 or 364.
  • the adjustment unit 360 of the antenna device 5 includes first and second plate elements 363 and 364.
  • the first and second plate elements 363 and 364 are rectangular conductor elements having a length W1 in the X-axis direction and a length W2 in the Y-axis direction.
  • the first plate element 363 has one side connected to the other end of the sixth linear element 323.
  • the first plate element 363 is disposed between the first linear element 311 and the sixth linear element 323.
  • the second plate element 364 has one side connected to the other end of the seventh linear element 324.
  • the second plate element 364 is disposed between the fifth linear element 315 and the seventh linear element 324.
  • the adjustment unit 360 can also be configured by the first and second plate elements 363 and 364.
  • the plate element is easy to manufacture, and the capacitance value between the first linear conductor element 310 and the second linear conductor element 325 can be easily adjusted by adjusting the length of each side of the plate element. Can be adjusted.
  • the shape of the first and second plate elements 363 and 364 is not limited to a rectangular shape.
  • the first and second plate-like elements 365 and 366 may be triangular.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating an antenna device 6 according to Modification 4 of the third embodiment.
  • the first and second plate elements 365 and 366 may have a tapered shape in which the length in the Y-axis direction increases as the distance from the feeding point 200 increases.
  • the adjusting unit 360 is not limited to the L-shaped conductor elements 361 and 362 and the plate-like elements 363 to 366.
  • the adjustment unit 360 may be a capacitive element.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating an antenna device 7 according to Modification 5 of the third embodiment.
  • the adjustment unit 360 of the antenna device 7 includes first and second capacitive elements 367 and 368.
  • the first capacitor element 367 has one end connected to the other end of the sixth linear element 323 and the other end connected to the first linear element 311.
  • the second capacitor element 368 has one end connected to the other end of the seventh linear element 324 and the other end connected to the fifth linear element 315.
  • the adjustment unit 360 can be configured by the first and second capacitance elements 367 and 368. Further, for example, by using the first and second capacitive elements 367 and 368 as variable capacitive elements, the capacitance values of the first and second capacitive elements 367 and 368 are adjusted according to changes in the communication environment of the antenna device 7. You can also be configured by the first and second capacitance elements 367 and 368 as variable capacitive elements.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating the wireless device 10 according to the fourth embodiment.
  • the radio apparatus 10 according to the present embodiment includes the antenna apparatus 2 illustrated in FIG. 5, but may include the antenna apparatuses 1 and 3 to 8 illustrated in other embodiments and other modifications.
  • the wireless device 10 includes an antenna device 2 and a wireless unit 600 that receives or transmits a signal via the antenna device 2.
  • the wireless unit 600 includes a substrate 610, a wireless circuit 620, a signal line 630, a terminal 640, and a feeder line 650.
  • the substrate 610 includes a dielectric layer 611 and a ground layer 612.
  • the wireless circuit 620 is provided over the dielectric layer 611 of the substrate 610.
  • the radio circuit 620 generates a signal and transmits it through the antenna device 2.
  • the radio circuit 620 receives a signal via the antenna device 2.
  • the signal line 630 connects the wireless circuit 620 and the terminal 640.
  • the feed line 650 has one end connected to the terminal 640 and the other end connected to the feed point 200.
  • the wireless device 10 is mounted on a finger by mounting the wireless device 10 on a ring (not shown) and mounting the ring on the finger.
  • the wireless device 10 may be attached to a finger using a belt.
  • the wireless device 10 Since the wireless device 10 according to the present embodiment is equipped with the antenna device 2 that emits well in the same plane as the substrate 100, it can perform on-body communication satisfactorily even when worn on a human body. .
  • the wireless device 10 communicates via the antenna device 2, thereby obtaining the same effect as the second embodiment and improving the degree of freedom of communication of the wireless device 10. Can be made.
  • the wireless device 10 can satisfactorily communicate with other wireless devices arranged on the same plane, such as when mounted on a human body and performing on-body communication.
  • the antenna device 2 may perform only transmission or only reception.
  • the antenna device 2 and the radio unit 600 are arranged on the same plane.
  • the arrangement of the antenna device 2 and the radio unit 600 is not limited to this.
  • the antenna device 2 and the radio unit 600 may be arranged on different planes.
  • FIG. 23 shows a wireless device 20 according to the sixth modification of the present embodiment. 23 differs from the wireless device 10 of FIG. 21 in that the wireless circuit 620 is provided on the substrate 100 of the antenna device 2. Accordingly, the wireless device 20 does not include the signal line 630 and the terminal 640, and the power supply line 650 of the wireless device 20 has one end connected to the wireless circuit 620 and the other end connected to the power supply point 200.
  • the wireless circuit 620 of the wireless device 20 on the substrate 100 of the antenna device 2, the components of the wireless device 20 can be reduced.
  • FIG. 24 shows a wireless device 30 according to Modification 7 of the present embodiment.
  • a wireless device 30 illustrated in FIG. 24 includes a wireless unit 700 instead of the feeding point 200. Since the other configuration is the same as that of the antenna device 2 shown in FIG.
  • the wireless unit 700 is, for example, an RFID (radio frequency identifier) tag IC (Integrated Circuit) or a sensor IC with a wireless function.
  • the wireless unit 700 transmits a signal via the linear conductor element 300 by inputting the signal directly to the linear conductor element 300.
  • the wireless unit 700 operates as the feeding point 200 by directly exchanging signals with the linear conductor element 300.
  • the antenna devices 1 to 8 of the embodiments can be mounted on the wireless device 30 directly connected to the antenna element such as an IC of an RFID tag.
  • wireless apparatus 30 can communicate in a high angle range, and the freedom degree of communication improves.

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Abstract

アンテナ装置は、基板と、第１の直線および第１の直線と直交する第２の直線に対してそれぞれ線対称であるループ形状を有するように基板上に配置され、第２の直線との交点間の電気長が共振周波数における波長の整数倍である第１線状導体素子と、基板上に配置され、第２の直線と略平行であり、電気長が共振周波数における波長の二分の一波長である第２線状導体素子とを備える。

Description

アンテナ装置及び無線装置
　本発明の実施形態は、アンテナ装置及び無線装置に関する。
　従来、地板面から短い距離をあけてループ形状のアンテナ素子を配置したアンテナが知られている。ループ形状のアンテナ素子の周囲長を略１波長以下とすることで、かかるアンテナの指向性の向きは、地板面と垂直となる。
　しかしながら、従来のアンテナは、地板面と平行な向きの指向性について考慮されておらず、地板面と平行に配置された無線装置と通信を行えない可能性がある。このように、従来のアンテナでは、地板面と平行な方向において通信が制約されるという問題がある。
特開平１１－１３６０２０号公報
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通信の自由度を向上させることができるアンテナ装置及び無線装置を提供することを目的とする。
　アンテナ装置は、基板と、第１の直線および第１の直線と直交する第２の直線に対してそれぞれ線対称であるループ形状を有するように基板上に配置され、第２の直線との交点間の電気長が共振周波数における波長の整数倍である第１線状導体素子と、基板上に配置され、第２の直線と略平行であり、電気長が共振周波数における波長の二分の一波長である第２線状導体素子と、を備える。
第１実施形態にかかるアンテナ装置を示す斜視図。 第１実施形態にかかるアンテナ装置を示す上面図。 第１実施形態にかかるアンテナ装置の放射特性を示す図。 第１実施形態にかかるアンテナ装置の放射特性を示す図。 第２実施形態にかかるアンテナ装置を示す斜視図。 第２実施形態にかかるアンテナ装置を示す上面図。 第２実施形態にかかるアンテナ装置の放射特性を示す図。 第２実施形態にかかるアンテナ装置の放射特性を示す図。 第２実施形態にかかるアンテナ装置の放射特性を説明する図。 第２実施形態にかかるアンテナ装置の放射特性を説明する図。 第２実施形態にかかるアンテナ装置の放射特性を示す図。 第２実施形態にかかるアンテナ装置の放射特性を示す図。 第２実施形態の変形例１にかかるアンテナ装置を示す図。 第２実施形態の変形例２にかかるアンテナ装置を示す図。 第３実施形態にかかるアンテナ装置を示す上面図。 第３実施形態にかかるアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図。 第３実施形態にかかるアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を説明する図。 第３実施形態の変形例３にかかるアンテナ装置を示す図。 第３実施形態の変形例４にかかるアンテナ装置を示す図。 第３実施形態の変形例５にかかるアンテナ装置を示す図。 第４実施形態にかかる無線装置を示す図。 第４実施形態にかかる無線装置を示す図。 第４実施形態の変形例６にかかる無線装置を示す図。 第４実施形態の変形例７にかかる無線装置を示す図。
（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態にかかるアンテナ装置１の構成を示す斜視図である。なお、説明をわかりやすくするため、図１には、図中上向きを正方向とし、図中下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、以下の説明に用いる他の図面においても示す場合がある。
　アンテナ装置１は、基板１００と、給電点２００と、線状導体素子３００とを備える。基板１００は、矩形の誘電体層１０１及びグランド層１０２を含む多層基板である。グランド層１０２は、例えば銅や金などの金属層で構成される。
　線状導体素子３００は、基板１００の誘電体層１０１上に配置されるアンテナ素子である。給電点２００は、線状導体素子３００上に設けられる。線状導体素子３００は、給電点２００を介して、図示しない無線部から入力された信号を送信する。あるいは、線状導体素子３００は、給電点２００を介して受信した信号を無線部へ出力する。
　次に、図２を用いて線状導体素子３００の詳細について説明する。図２は、本実施形態にかかるアンテナ装置１を示す上面図である。図２に示す線状導体素子３００は、第１線状導体素子３１０と、第２線状導体素子３２０と、第３線状導体素子３３０と、第４線状導体素子３４０とを有する。
　第１線状導体素子３１０は、第１の直線Ａ及び第１の直線Ａと直交する第２の直線Ｂに対してそれぞれ線対称となるように配置されたループ形状の導体素子である。ここで、第１、第２の直線Ａ、Ｂは、基板１００とそれぞれ平行である仮想的な直線である。すなわち、基板１００は、第１、第２の直線Ａ、Ｂを含む面と平行な面を有し、かかる面上に第１線状導体素子３１０が設けられる。
　第１線状導体素子３１０は、第１～第５線状素子３１１～３１５を有する。第１線状素子３１１及び第５線状素子３１５は、同一直線状に配置される。すなわち、第１線状素子３１１及び第５線状素子３１５は、直線状の線状素子の中央部に第３、第４線状導体素子３３０、３４０を介して給電点２００を接続したものとも言える。また、第１、第５線状素子３１１、３１５及び第２線状素子３１２は、互いに平行になるように配置される。
　すなわち、第１、第５線状素子３１１、３１５及び第２線状素子３１２は、第２の直線Ｂと平行である。また、第１線状素子３１１及び第２線状素子３１２の一部は、第２の直線Ｂに対して線対称であり、第５線状素子３１５及び第２線状素子３１２の一部は、第２の直線Ｂに対して線対称である。さらに、第１、第２線状素子３１１、３１２間および第２、第５線状素子３１２、３１５間の電気長ｄ１は、共振周波数ｆの２分の１波長の整数倍より短い（ｄ１＜ｍλ／２、ｍ：自然数）ものとする。
　第４線状素子３１４は、一端が第１線状素子３１１の一端に接続され、他端が第２線状素子３１２の一端に接続される。また、第３線状素子３１３は、一端が第５線状素子３１５の一端に接続され、他端が第２線状素子３１２の他端に接続される。第３、第４線状素子３１３、３１４は、第１の直線Ａに対して線対称であり、第１の直線Ａと平行である。図２に示すように、第３、第４線状素子３１３、３１４の電気長は、第１、第２線状素子３１１、３１２間の電気長ｄ１と同様に共振周波数ｆの２分の１波長の整数倍より短くなる。
　第１線状導体素子３１０は、第１の直線Ａ及び第２の直線Ｂに対して線対称であるループ形状の導体素子であり、かかる導体素子と第１の直線Ａとの交点で第３、第４線状導体素子３３０、３４０を介して給電点２００と接続することで、後述するように、ループアンテナとして動作する。
　第１線状導体素子３１０は、第１の直線Ａとの交点間の電気長が共振周波数ｆにおける波長λの整数倍となる。すなわち、給電点２００から、第１線状導体素子３１０と第１の直線Ａとの第２の交点（以下、交点４０１と称する。）までの第１線状導体素子３１０の電気長Ｄ１を、２πＤ１／λ＋π＝（２ｎ－１）×πを満たす長さとする。
　これにより、第１線状導体素子３１０の電気長Ｄ１は、第１線状導体素子３１０の共振周波数ｆにおける波長λの整数倍（Ｄ１＝ｎλ、ｎ：自然数）となる。第１線状導体素子３１０は、第１の直線Ａに対して線対称であるループ形状を有しているので、第１線状導体素子３１０の周囲長Ｄは、第１線状導体素子３１０の電気長Ｄ１の２倍（Ｄ＝２Ｄ１＝２ｎλ）となる。
　さらに、第１線状導体素子３１０は、第１の直線Ａとの交点から第２の直線Ｂとの交点までの電気長が共振周波数ｆの２分の１波長の整数倍となる。すなわち交点４０１から第１線状導体素子３１０と第２の直線Ｂとの第２の交点（以下、交点４０３と称する。）までの電気長Ｄ２が、２分の１波長の整数倍（Ｄ２＝ｎλ／２）となる。
　上述したように、第１線状導体素子３１０は第１の直線Ａに対して線対称であり、第２の直線Ｂに対しても線対称である。したがって第１線状導体素子３１０の交点４０１から交点４０２までの距離は電気長Ｄ２と同じとなる。また、給電点２００から第２の直線Ｂと交点４０３までの距離及び交点４０１から第１線状導体素子３１０と第２の直線Ｂとの第１の交点（以下、交点４０２と称する。）までの距離も、電気長Ｄ２と同じ２分の１波長の整数倍（Ｄ２＝ｎλ／２）となる。
　第２線状導体素子３２０は、第６線状素子３２１および第７線状素子３２２を有する。第６、第７線状素子３２１、３２２は、同一直線状に配置される。また、第６、第７線状素子３２１、３２２は、第２の直線Ｂと平行に配置される。
　図２に示す例では、第２線状導体素子３２０は、基板１００上であって、第１線状導体素子３１０のループ形状の外側に配置される。第２線状導体素子３２０の電気長は共振周波数ｆの２分の１波長である。
　第３線状導体素子３３０は、第８線状素子３３１および第９線状素子３３２を有する。第８線状素子３３１の一端は第６線状素子３２１の一端に接続され、他端は第１線状素子３１１の他端に接続される。第９線状素子３３２の一端は、第７線状素子３２２の一端に接続され、他端は第５線状素子３１５の他端に接続される。第３線状導体素子３３０は、第１線状導体素子３１０および第２線状導体素子３２０を電気的に接続する。
　第４線状導体素子３４０は、第１０線状素子３４１及び第１１線状素子３４２を有する。第１０線状素子３４１の一端は第８線状素子３３１に接続され、他端は給電点２００に接続される。第１１線状素子３４２の一端は第９線状素子３３２に接続され、他端は給電点２００に接続される。
　これにより、第１線状導体素子３１０は第３、第４線状導体素子３３０、３４０を介して給電点２００と接続されることとなり、第１線状導体素子３１０はループアンテナとして動作する。また、第２線状導体素子３２０は第３、第４線状導体素子３３０、３４０を介して給電点２００と接続されることとなり、第２線状導体素子３２０はダイポールアンテナとして動作する。
　続いて、図２を用いてアンテナ装置１の動作原理について詳細に説明する。給電点２００を介して入力された電流は、第１線状導体素子３１０に流れる。第１線状導体素子３１０の給電点２００から交点４０１までの電気長Ｄ１が共振周波数ｆにおける波長λの整数倍であることから、給電点２００に流れる電流の向きと交点４０１に流れる電流の向きとが図２において逆となる。すなわち、第１、第５線状素子３１１、３１５に流れる電流と、第２線状素子３１２に流れる電流とがそれぞれ図２において互いに逆相となる。
　このため、第１、第５線状素子３１１、３１５に流れる電流による放射と、第２線状素子３１２に流れる電流による放射とが互いに打ち消される。したがって、第１線状導体素子３１０の放射パターンは、基板１００から線状導体素子３００が設置された方向（図１、２におけるＺ軸正方向）への放射が抑制され、基板１００と平行な方向（図１、２におけるＸ軸方向）へ良好な放射が得られるようになる。
　また、給電点２００を介して入力された電流は、第２線状導体素子３２０に流れる。第２線状導体素子３２０の電気長は、共振周波数ｆにおける２分の１波長である。したがって、第２線状導体素子３２０の放射パターンは、基板１００から線状導体素子３００が配置された方向（図１５におけるＺ軸正方向）及び第２線状導体素子３２０と垂直な方向（図１５におけるＹ軸方向）へ良好な放射が得られるようになる。
　したがって、アンテナ装置１の放射パターンは、第１線状導体素子３１０の放射パターン及び第２線状導体素子３２０の放射パターンを合わせたものとなり、基板１００から線状導体素子３００が配置された方向（図１５におけるＺ軸正方向）及び基板１００と平行な方向（図１５におけるＸ、Ｙ軸方向）へ良好な放射が得られるようになる。
　図３及び図４は、本実施形態にかかるアンテナ装置１の放射特性を示す図である。図３は、本実施形態にかかるアンテナ装置１のＸＺ平面における放射特性を示す図であり、図４はアンテナ装置１のＹＺ平面における放射特性を示す図である。
　図３に示すように、ＸＺ平面において、アンテナ装置１の利得が２ｄＢｉ以上となる範囲は、約＋１３０度から約－３８度の範囲である。図４に示すように、ＹＺ平面において、アンテナ装置１の利得が２ｄＢｉ以上となる範囲は、約±４５の範囲である。このように、本実施形態にかかるアンテナ装置１では、Ｘ軸、Ｙ軸方向へ良好な放射が得られる。
　以上のように、本実施形態にかかるアンテナ装置１は、第１、第２線状導体素子３１０、３２０を有する。第１線状導体素子３１０を第１、第２の直線Ａ、Ｂに対して線対称であるループ形状とし、第１線状導体素子３１０の電気長Ｄ１を１波長の整数倍とする。また、第２線状導体素子３２０を第２の直線Ｂに対して平行に設け、第２線状導体素子３２０の電気長を２分の１波長とする。これにより、基板１００から第１線状導体素子３１０が設置された方向及び基板１００と平行な方向への放射を増加させることができる。従って、アンテナ装置１は、例えば基板１００と平行な方向に配置された無線装置とも通信を行うことができるようになり、通信の自由度を向上させることができる。
　本実施形態にかかるアンテナ装置１は、上述したように基板１００と平行な方向への放射を増加させることができる。そのため、アンテナ装置１は、例えば人体に装着した無線装置同士が通信を行ういわゆるＯｎ－ｂｏｄｙ通信や、壁などの構造物の表面に配置した無線装置同士が通信を行う場合などに好適である。
（第２実施形態）
　図５は、第２実施形態にかかるアンテナ装置２の構成を示す斜視図である。また、図６は、第２実施形態にかかるアンテナ装置２の構成を示す上面図である。本実施形態にかかるアンテナ装置２は、第２線状導体素子３２５の構成を除き、図１に示すアンテナ装置１の構成と同様である。
　アンテナ装置２の第２線状導体素子３２５は、第６線状素子３２３および第７線状素子３２４を有する。第６、第７線状素子３２３、３２４は、同一直線状に配置される。また、第６、第７線状素子３２３、３２４は、第２の直線Ｂと平行に配置される。
　図６に示す例では、第２線状導体素子３２５は、基板１００上であって、第１線状導体素子３１０のループ形状の内側に配置される。なお、第２線状導体素子３２５は、第２の直線Ｂと第１、第５線状素子３１１、３１５との間に配置されることが望ましい。第２線状導体素子３２５の電気長は共振周波数ｆの２分の１波長である。
　図７及び図８は、本実施形態にかかるアンテナ装置２の放射特性を示す図である。図７は、本実施形態にかかるアンテナ装置２のＸＺ平面における放射特性を示す図であり、図８はアンテナ装置２のＹＺ平面における放射特性を示す図である。
　図９及び図１０は、本実施形態にかかるアンテナ装置２の放射特性を説明する図である。図９及び図１０は、ループ状を有し周囲長が１波長の整数倍であるアンテナ装置の放射特性を示す図、すなわち電気長Ｄ１に相当する電気長が２分の１波長の整数倍である第１線状導体素子３１０のアンテナ装置２の放射特性を示す図である。なお、図９は、かかるアンテナ装置のＸＺ平面における放射特性を示す図であり、図１０はかかるアンテナ装置のＹＺ平面における放射特性を示す図である。
　図７及び図８に示すように、本実施形態にかかるアンテナ装置２は、Ｘ軸、Ｙ軸方向へ良好な放射が得られる放射特性となる。
　一方、図９及び図１０に示すアンテナ装置の場合、第１線状導体素子３１０の電気長Ｄ１に相当する電気長が２分の１波長の整数倍であるため、第１線状導体素子３１０の第１、第５線状素子３１１、３１５に流れる電流と、第２線状素子３１２に流れる電流とがそれぞれ同相となる。このため、第１線状導体素子３１０の第１、第５線状素子３１１、３１５に流れる電流による放射と、第２線状素子３１２に流れる電流による放射とが互いに強め合う。したがって、かかるアンテナ装置の放射特性は、図９及び図１０に示すように、Ｚ軸正方向に良好な放射が得られ、Ｘ軸、Ｙ軸方向の放射が抑制される放射特性となる。
　図７及び図８に示す本実施形態のアンテナ装置２の放射特性は、図９及び図１０と比べて基板１００と平行な方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）への放射が改善されている。図７及び図９を比較すると、図９ではアンテナ装置の利得が２ｄＢｉ以上となる範囲が±４４．４度の範囲であるのに対し、図７ではアンテナ装置２の利得が２ｄＢｉ以上となる範囲が－６７．７～＋７２．０度の範囲となっており、ＸＺ平面内の指向性が改善されていることがわかる。
　また、図８及び図１０を比較すると、図１０ではアンテナ装置の利得が２ｄＢｉ以上となる範囲が±３３．２度の範囲であるのに対し、図８ではアンテナ装置２の利得が２ｄＢｉ以上となる範囲が±４６．８度の範囲となっており、ＹＺ平面内の指向性が改善されていることがわかる。
　次に、図１１及び図１２を用いて本実施形態にかかるアンテナ装置２の放射特性の他の例を説明する。図１１及び図１２は、本実施形態にかかるアンテナ装置２の基板１００側に直方体のファントム（図示せず）を近接配置した場合の放射特性を示す図である。図１１及び図１２に示す例では、アンテナ装置２のグランド層１０２から約１０ｍｍ離れた位置に直方体のファントムを配置した場合のアンテナ装置２の放射特性を図示している。なお、図１１は、かかるアンテナ装置２のＸＺ平面における放射特性を示す図であり、図１２はかかるアンテナ装置２のＹＺ平面における放射特性を示す図である。
　図１１及び図１２に示すように、アンテナ装置２の放射特性は、図７及び図８と同様に、基板１００と平行な方向（Ｘ軸、Ｙ軸方向）へ良好な放射が得られている。また、線状導体素子３００から基板１００が設置された方向（Ｚ軸負方向）への放射が抑制されている。したがって、基板１００側に例えば人体が配置された場合であっても、アンテナ装置２は、人体からの影響を受けにくくなる。
　以上のように、第２実施形態にかかるアンテナ装置２は、第１実施形態にかかるアンテナ装置１と同様の効果が得られるとともに、第２線状導体素子３２５を、第１線状導体素子３１０のループ形状の内側に配置することで、アンテナ装置２の放射特性をより改善することができる。
　例えば、図７に示すアンテナ装置２のＸＺ平面における放射特性と、図３に示すアンテナ装置１のＸＺ平面における放射特性とを比較すると、Ｚ軸正方向およびＸ軸負方向における利得が改善していることがわかる。
　これは、第１線状導体素子３１０のループ形状の内側に第２線状導体素子３２５を配置することで、第２線状導体素子３２５が第１線状導体素子３１０の各線状素子３１１～３１５に与える影響差を小さくできるためと考えられる。
（変形例１）
　図１３は、本実施形態の変形例１にかかるアンテナ装置３を示す図である。アンテナ装置３は、第１線状導体素子３５０の少なくとも一部がメアンダ形状である点を除き、第２実施形態にかかるアンテナ装置２と同じ構成である。
　アンテナ装置３の第１線状導体素子３５０は、第１～第５線状素子３５１～３５５を有する。第１、第５線状素子３５１、３５５はメアンダ形状を有する。第２線状素子３５２はメアンダ形状を有し、第１、第５線状素子３５１、３５５と第２の直線Ｂに対して線対称となるように配置される。
　第４線状素子３５４は、一端が第１線状素子３５１の一端に接続され、他端が第２線状素子３５２の一端に接続される直線形状である。また、第３線状素子３５３は、一端が第５線状素子３５１の一端に接続され、他端が第２線状素子３５２の他端に接続される直線形状である。第３、第４線状素子３５３、３５４は、第１の直線Ａに対して線対称となるように配置される。
　本変形例にかかるアンテナ装置３は、第１、第２、第５線状素子３５１、３５２、３５５をメアンダ形状とすることで、第１線状導体素子３５０の電気長Ｄ１を１波長の整数倍としたまま、第１線状導体素子３５０の物理長を短くすることができ、第１線状導体素子３５０を小型化することができる。したがって、本変形例にかかるアンテナ装置３を小型化することができる。
　なお、本変形例では、第１、第２、第５線状素子３５１、３５２、３５５をメアンダ形状としたが、第３、第４線状素子３５３、３５４をメアンダ形状としても良く、第２線状導体素子３２５をメアンダ形状としてもよい。また、後述する他の実施形態に係るアンテナ装置の線状導体素子の少なくとも一部をメアンダ形状としても良い。
（変形例２）
　図１４は、本実施形態の変形例２にかかるアンテナ装置８を示す図である。アンテナ装置８は、インピーダンス調整部３７０をさらに有する点を除き、第２実施形態にかかるアンテナ装置２と同じ構成である。
　アンテナ装置８のインピーダンス調整部３７０は、第１線状導体素子３１０と第２線状導体素子３２０とを接続する第３線状導体素子３３０に接続される。インピーダンス調整部３７０は、第３線状導体素子３３０に接続し、第１、第２線状導体素子３１０、３２０のインピーダンス値を調整する。
　インピーダンス調整部３７０は、インダクタ３７１および容量素子３７２を備える。インダクタ３７１は、一端が第８線状素子３３１に接続され、他端が第９線状素子３３２に接続される。また、容量素子３７２は、一端が第８線状素子３３１に接続され、他端が第９線状素子３３２に接続される。すなわち、インダクタ３７１および容量素子３７２は、それぞれ給電点２００と並列に接続される。
　これにより、例えば線状導体素子３００を製造する過程で製造誤差が発生した場合においても、線状導体素子３００のインピーダンス不整合を容易に調整することができる。
（第３実施形態）
　図１５は、第３実施形態にかかるアンテナ装置４の構成を示す上面図である。本実施形態にかかるアンテナ装置４は、図５に示すアンテナ装置２に加えさらに第１線状導体素子３１０と第２線状導体素子３２５との間の容量値を調節する調整部３６０を有する。
　調整部３６０は、第１のＬ字導体素子３６１及び第２のＬ字導体素子３６２を有する。第１のＬ字導体素子３６１は、一端が第６線状素子３２３の他端に接続される。第１のＬ字導体素子３６１は、第１線状素子３１１と第６線状素子３２３との間に配置される。
　また、第２のＬ字導体素子３６２は、一端が第７線状素子３２４の他端に接続される。第２のＬ字導体素子３６２は、第５線状素子３１５と第７線状素子３２４との間に配置される。
　図１６は、本実施形態にかかるアンテナ装置４のＶＳＷＲ（Voltage　Standing　Wave　Ratio）特性を示す図である。また、図１７は、図５に示すアンテナ装置２のＶＳＷＲ特性を示す図である。
　図１６に示すように、本実施形態にかかるアンテナ装置４は、ＶＳＷＲが「３」以下となる周波数帯域が広く、良好なＶＳＷＲ特性が得られる。図１６と図１７を比較すると、例えばＶＳＷＲが「２」以下となる周波数帯域が、アンテナ装置２では約４ＭＨｚであるのに対し、アンテナ装置４では約１０ＭＨｚとなる。
　このように、本実施形態にかかるアンテナ装置４は、調整部３６０を備えることで、図５に示すアンテナ装置２のＶＳＷＲ特性をさらに改善することができる。ＶＳＷＲ特性が改善されると、アンテナ装置４のインピーダンス整合が容易になるとともに、アンテナ装置４の広帯域化を実現することができる。
　以上のように、第３実施形態にかかるアンテナ装置４は、第２実施形態にかかるアンテナ装置２と同様の効果が得られるとともに、調整部３６０をさらに備えることで、インピーダンス整合を容易に行えるようになり、さらにアンテナ装置４の広帯域化を実現することができる。
（変形例３）
　図１８は、本実施形態の変形例３にかかるアンテナ装置５を示す図である。アンテナ装置５は、調整部３６０が板状素子３６３、３６４である点を除き、第３実施形態にかかるアンテナ装置４と同じ構成である。
　アンテナ装置５の調整部３６０は、第１、第２板状素子３６３、３６４を有する。第１、第２板状素子３６３、３６４は、Ｘ軸方向の長さがＷ１、Ｙ軸方向の長さがＷ２の長方形状の導体素子である。
　第１板状素子３６３は、一辺が第６線状素子３２３の他端部に接続される。第１板状素子３６３は、第１線状素子３１１と第６線状素子３２３との間に配置される。
　また、第２板状素子３６４は、一辺が第７線状素子３２４の他端部に接続される。第２板状素子３６４は、第５線状素子３１５と第７線状素子３２４との間に配置される。
　このように、調整部３６０を第１、第２板状素子３６３、３６４で構成することもできる。板状素子は製造が容易であり、また板状素子の各辺の長さを調整することで、第１線状導体素子３１０と第２線状導体素子３２５との間の容量値を容易に調整することができる。
（変形例４）
　なお、第１、第２板状素子３６３、３６４の形状は、長方形状に限らない。例えば図１９に示すように、第１、第２板状素子３６５、３６６の形状を三角形状としてもよい。図１９は、第３実施形態の変形例４にかかるアンテナ装置６を示す図である。
　図１９に示すように、第１、第２板状素子３６５、３６６を給電点２００から離れるほどＹ軸方向の長さが大きくなるテーパー形状としてもよい。
（変形例５）
　また、調整部３６０は、Ｌ字状導体素子３６１、３６２や板状素子３６３～３６６に限らない。例えば図２０に示すように、調整部３６０を容量素子としてもよい。図２０は、第３実施形態の変形例５にかかるアンテナ装置７を示す図である。
　アンテナ装置７の調整部３６０は、第１、第２容量素子３６７、３６８を有する。第１容量素子３６７は、一端が第６線状素子３２３の他端に接続され、他端が第１線状素子３１１に接続される。また、第２容量素子３６８は、一端が第７線状素子３２４の他端に接続され、他端が第５線状素子３１５に接続される。
　このように、調整部３６０を第１、第２容量素子３６７、３６８で構成することもできる。また、例えば、第１、第２容量素子３６７、３６８を可変容量素子とすることで、アンテナ装置７の通信環境の変化等に応じて第１、第２容量素子３６７、３６８の容量値を調整することもできる。
（第４実施形態）
　図２１は、第４実施形態にかかる無線装置１０を示す図である。本実施形態にかかる無線装置１０は、図５に示すアンテナ装置２を搭載しているが他の実施形態及び他の変形例に示すアンテナ装置１、３～８を搭載してもよい。
　無線装置１０は、アンテナ装置２と、アンテナ装置２を介して信号を受信又は送信する無線部６００とを有する。無線部６００は、基板６１０、無線回路６２０、信号線６３０、端子６４０及び給電線６５０を有する。
　基板６１０は、誘電体層６１１とグランド層６１２とを有する。無線回路６２０は、基板６１０の誘電体層６１１上に設けられる。無線回路６２０は、信号を生成し、アンテナ装置２を介して送信する。あるいは、無線回路６２０は、アンテナ装置２を介して信号を受信する。信号線６３０は、無線回路６２０と端子６４０とを接続する。給電線６５０は、一端が端子６４０に接続され、他端が給電点２００に接続される。
　次に、図２２を用いて、無線装置１０を指に装着して、Ｏｎ－ｂｏｄｙ通信を行う場合について説明する。例えば、無線装置１０を指輪（図示せず）に搭載し、かかる指輪を指に装着することで、無線装置１０を指に装着する。あるいは、ベルトを用いて無線装置１０を指に装着してもよい。
　指に装着した無線装置１０と、例えば胸に装着した無線装置１０（図示せず）同士が通信を行う場合を考える。このように、人体に装着した無線装置１０同士が通信を行うＯｎ－ｂｏｄｙ通信の場合、一般的な無線通信と比べて略同一平面上にある無線装置１０同士が通信を行う場合が増える。
　本実施形態にかかる無線装置１０は、基板１００と同一平面内への放射が良好であるアンテナ装置２を搭載していることから人体に装着してもＯｎ－ｂｏｄｙ通信を良好に行うことができる。
　以上のように、本実施形態にかかる無線装置１０は、アンテナ装置２を介して通信を行うことで、第２実施形態と同様の効果が得られるとともに、無線装置１０の通信の自由度を向上させることができる。また、無線装置１０は、人体に装着してＯｎ－ｂｏｄｙ通信を行う場合など同一平面に配置された他の無線装置との通信を良好に行うことができる。
　なお、本実施形態では、アンテナ装置２が送受信を行う場合について説明したが、アンテナ装置２が送信のみ、又は受信のみを行うようにしてもよい。
　また、本実施形態では、アンテナ装置２と無線部６００とを同一平面上に配置する場合について説明したが、アンテナ装置２及び無線部６００の配置はこれに限られない。アンテナ装置２と無線部６００とを異なる平面上に配置してもよい。
（変形例６）
　図２３に本実施形態の変形例６にかかる無線装置２０を示す。図２３に示す無線装置２０では、無線回路６２０をアンテナ装置２の基板１００上に設けている点で図２１の無線装置１０と異なる。したがって、無線装置２０は、信号線６３０及び端子６４０を備えておらず、無線装置２０の給電線６５０は、一端が無線回路６２０に接続され、他端が給電点２００に接続される。
　このように、無線装置２０の無線回路６２０をアンテナ装置２の基板１００上に設けることで、無線装置２０の部品を削減することができる。
（変形例７）
　図２４に本実施形態の変形例７にかかる無線装置３０を示す。図２４に示す無線装置３０は、給電点２００を設ける代わりに無線部７００を設けている。それ以外の構成は、図５に示すアンテナ装置２と同じであるため、同一符号を付し説明を省略する。
　無線部７００は、例えばＲＦＩＤ（radio　frequency　identifier）タグのＩＣ（Integrated　Circuit）や無線機能が付いたセンサーＩＣなどである。無線部７００は、線状導体素子３００に直接信号を入力することで、線状導体素子３００を介して信号を送信する。あるいは、線状導体素子３００から直接信号を受け取ることで、線状導体素子３００を介して信号を受信する。このように、無線部７００は、線状導体素子３００と直接信号をやり取りすることで、給電点２００として動作するともいえる。
　このように、ＲＦＩＤタグのＩＣなど直接アンテナ素子と接続する無線装置３０にも各実施形態のアンテナ装置１～８を搭載することができる。これにより、無線装置３０は、高角度な範囲において通信を行うことができ、通信の自由度が向上する。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

Claims (9)

  1. 　基板と、
    　第１の直線および前記第１の直線と直交する第２の直線に対してそれぞれ線対称であるループ形状を有するように前記基板上に配置され、前記第２の直線との交点間の電気長が共振周波数における波長の整数倍である第１線状導体素子と、
    　前記基板上に配置され、前記第２の直線と略平行であり、電気長が共振周波数における波長の二分の一波長である第２線状導体素子と
    　を備えるアンテナ装置。
  2. 　前記第２線状導体素子は、前記第１線状導体素子のループ形状の内側に配置される請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 　前記第１線状導体素子は、前記第１の直線との交点から前記第２の直線との交点までの電気長が前記共振周波数の二分の一波長の奇数倍である請求項１または２に記載のアンテナ装置。
  4. 　前記第１の直線は、前記第１線状導体素子および前記第２線状導体素子のそれぞれに給電する給電点を通る直線である請求項１～３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  5. 　前記第１線状導体素子は、互いに平行な線状素子を有し、
    　前記線状素子間の電気長が前記共振周波数の二分の一波長の奇数倍である請求項１～４のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  6. 　前記第１線状導体素子と前記第２線状導体素子とを接続する第３線状導体素子と、
    　前記第３線状導体素子に接続し、前記第１線状導体素子及び前記第２線状導体素子のインピーダンス値を調整するインピーダンス調整部と
    　をさらに備える請求項１～５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  7. 　前記第２線状導体素子の両端それぞれに、前記第１線状導体素子と前記第２線状導体素子との間の容量値を調節する調整部を有する請求項１～６のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  8. 　前記調整部は、平板状の導体素子であることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
  9. 　基板と、
    　第１の直線および前記第１の直線と直交する第２の直線に対してそれぞれ線対称であるループ形状を有するように前記基板上に配置され、前記第２の直線との交点間の電気長が共振周波数における波長の整数倍である第１線状導体素子と、
    　前記基板上に配置され、前記第２の直線と略平行であり、電気長が共振周波数における波長の二分の一波長である第２線状導体素子と
    　を備えるアンテナ装置と、
    　前記アンテナ装置を介して無線通信を行う無線部と
    　を備える無線装置。
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