天线装置以及无线装置的制作方法

本发明涉及一种天线装置以及无线装置。

背景技术：

已知如下一种天线装置：通过第一谐振器进行谐振来使与第一谐振器分离地配置的第二谐振器作为辐射导体发挥功能，由此该天线装置作为多频带天线发挥功能(例如参照专利文献1)。

专利文献1：国际公开2014/013840号小册子

技术实现要素：

发明要解决的问题

然而，在第一谐振器的前端部的附近存在金属部的情况下，不能充分地得到第一谐振器的作为天线的动作，由此有时无法实现多频带化。

因此，本发明的目的在于提供一种即使在第一谐振器的前端部的附近存在金属部也能够实现多频带化的天线装置以及无线装置。

用于解决问题的方案

在一个方案中，提供一种天线装置，具备：接地平面；第一谐振器，其向与所述接地平面分离的方向延伸，并连接于馈电点；以及第二谐振器，其与所述第一谐振器分离地配置，其中，所述接地平面具有以沿着所述第二谐振器的方式形成的缘部，在所述第一谐振器和所述接地平面上形成谐振电流，所述第二谐振器通过所述第一谐振器进行谐振来作为辐射导体发挥功能，所述第一谐振器的前端部位于金属部的附近，所述第二谐振器具有谐振频率互不相同的多个电长度。

发明的效果

根据一个方式，即使在第一谐振器的前端部的附近存在金属部，也能够实现多频带化。

附图说明

图1是示出搭载于无线装置的天线装置的解析模型的一例的立体图。

图2是局部地示出图1的解析模型的一例的主视图。

图3是示出无线装置和天线装置的各构成部的位置关系的一例的图。

图4是局部地示出与图2不同的天线装置的解析模型的一例的主视图。

图5是局部地示出与图2不同的天线装置的解析模型的一例的主视图。

图6是示出无线装置和天线装置的各构成部的位置关系的一例的主视图。

图7是示出无线装置和天线装置的各构成部的位置关系的一例的侧视图。

图8是局部地示出与图2不同的天线装置的解析模型的一例(比较例)的主视图。

图9是图8的天线装置的S11特性图。

图10是图2的天线装置的S11特性图。

图11是图4的天线装置的S11特性图。

图12是图5的天线装置的S11特性图。

图13是示出与图1不同的天线装置的解析模型的一例的立体图。

图14是局部地示出图13的解析模型的一例的主视图。

图15是图14的天线装置的S11特性图。

具体实施方式

下面，按照附图来说明本发明的实施方式。

图1是示出用于对搭载于无线装置101的天线装置1的动作进行解析的计算机上的仿真模型的一例的立体图。作为电磁场模拟器，使用Microwave Studio(注册商标)(CST公司)。

无线装置101例如是移动体自身或搭载于移动体的无线通信装置。作为移动体的具体例，能够例举可携带的便携式终端装置、汽车等车辆以及机器人等。作为便携式终端装置的具体例，能够例举便携式电话、智能手机、平板型计算机、游戏机、电视、音乐或视频的播放器等电子设备。无线装置101例如具备基体38、金属板32以及天线装置1。

此外，为了提高天线装置1在附图上的可视性，为方便起见而在图1中用实线示出接地平面12、馈电点14、馈电元件21以及天线元件20。

基体38是构成无线装置101的要素之一，例如是具有形成为板状的部分的构件。基体38也可以是构成天线装置1的要素之一。作为基体38的具体例，能够例举壳体、盖或基板等。在基体38是壳体的情况下，基体38例如是形成无线装置101的外形的一部分或全部的构件，是用于收容天线装置1和金属板32的收容部件。在基体38是盖的情况下，基体38例如是形成无线装置101的外形的一部分的构件，是从与金属板32相反的一侧覆盖天线装置1的后盖。在基体38是基板的情况下，基体38例如是内置于无线装置101的构件，是以电介质等为主要成分的绝缘体基板。

金属板32是位于馈电元件21的前端部21b的附近的金属部的一例，例如是搭载于无线装置101的板状导体。金属板32也可以是形成为箔状的箔状导体。作为金属板32的具体例，能够例举设置于无线装置101的显示器或屏蔽板等。显示器是用于显示图像的装置(例如液晶显示装置)。屏蔽板是用于屏蔽噪声的构件。

天线装置1利用一个馈电元件对多个辐射元件进行馈电。通过利用多个辐射元件，使多频带化、宽带化、指向性调整等的实施变得容易。天线装置1是以将第一辐射元件22进行谐振的频率与第二辐射元件24进行谐振的频率合在一起而得到的多个不同频率进行激励的多频带天线。

天线装置1具备接地平面12、馈电元件21以及天线元件20。天线元件20具有多个辐射元件(在图示的情况下为2个辐射元件22、24)。

接地平面12是平面状的导体图案，附图中例示出在XY平面内延伸的长方形的接地平面12。接地平面12例如具有沿X轴方向直线延伸的一对外缘部和沿Y轴方向直线延伸的一对外缘部。接地平面12例如被配置为与XY平面平行，具有将平行于X轴方向的横向的长度设为L5、将平行于Y轴方向的纵向的长度设为L3的长方形的外形。

接地平面12例如设置于基板43。基板43是构成天线装置1或无线装置101的要素之一。基板43是配置在基体38与金属板32之间的构件。接地平面12也可以利用一个或多个连接构件11以能够直流导通的方式连接于金属板32。连接构件11也可以是将用于设置接地平面12的基板43固定或支承于金属板32的单元。

图2是局部放大地示出图1的解析模型的一例的主视图。天线装置1具备接地平面12、馈电元件21以及天线元件20。

馈电元件21是向与接地平面12分离的方向延伸并连接于与以接地平面12为接地基准的馈电点14的第一谐振器的一例。馈电元件21是能够与天线元件20以非接触方式高频地耦合来对该天线元件20进行馈电的线状导体。附图中例示了由与接地平面12的外缘部12a呈直角且沿平行于Y轴的方向延伸的直线状导体以及与平行于X轴的外缘部12a并行地延伸的直线状导体形成为L字形的馈电元件21。在图示的情况下，馈电元件21在以馈电点14为起点从端部21a沿Y轴方向延伸后在曲折部21c向X轴方向弯曲，并沿X轴方向延伸到前端部21b。前端部21b是没有连接其它导体的开放端。附图中例示了L字形的馈电元件21，但馈电元件21的形状也可以是直线状、迂回曲折状等其它形状。

馈电点14是与利用了接地平面12的规定的传输线路、馈电线等相连接的馈电部位。作为规定的传输线路的具体例，能够例举微带线、带线、带接地平面的共面波导(在与导体面相反一侧的表面配置有接地平面的共面波导)等。作为馈电线的具体例，能够例举馈电线、同轴线缆。

天线元件20是与第一谐振器分离地配置、通过第一谐振器进行谐振来作为辐射导体发挥功能的第二谐振器的一例。图示的天线元件20与馈电元件21分离地配置，通过馈电元件21进行谐振来作为辐射导体发挥功能。天线元件20例如通过与馈电元件21进行电磁场耦合而被馈电，从而作为辐射导体发挥功能。

天线元件20具有彼此分离地配置的辐射元件22和辐射元件24。辐射元件22和辐射元件24具有谐振频率互不相同的电长度。辐射元件22是具有以非接触方式从馈电元件21接受馈电的馈电部36的线状导体。辐射元件24是具有以非接触方式从馈电元件21接受馈电的馈电部37的线状导体。

辐射元件22具有以沿着外缘部12a的方式在X轴方向上延伸的导体部分23。导体部分23以距外缘部12a的距离比辐射元件24的导体部分25距外缘部12a的距离远的方式配置。附图中例示了直线状的辐射元件22，但辐射元件22的形状也可以是L字形、迂回曲折状等其它形状。

辐射元件24具有与外缘部12a分离地配置且以沿着外缘部12a的方式在X轴方向上延伸的导体部分25。附图中例示出具有在两处有弯曲的形状的辐射元件24，但辐射元件24的形状也可以是直线状、L字形、迂回曲折状等其它形状。

通过辐射元件22具有沿着外缘部12a的导体部分23或者辐射元件24具有沿着外缘部12a的导体部分25，例如能够容易地调整天线装置1的指向性。另外，通过辐射元件22具有沿着辐射元件24的导体部分25延伸的导体部分23，与导体部分23不沿着导体部分25延伸的方式相比，能够实现天线装置1的小型化。例如，辐射元件22具有与在平行于X轴的方向上延伸的导体部分25平行地延伸的导体部分23。

如果辐射元件22、24与馈电元件21之间相距馈电元件21能够以非接触方式对辐射元件22、24进行馈电的距离，则辐射元件22、24与馈电元件21在以X轴、Y轴或Z轴方向等任意方向俯视时既可以重叠也可以不重叠。

馈电元件21和辐射元件22、24例如被配置为相距能够相互进行电磁场耦合的距离。辐射元件22具有从馈电元件21接受馈电的馈电部36。辐射元件22利用馈电部36经由馈电元件21通过电磁场耦合而以非接触方式被馈电。通过这样被馈电，辐射元件22作为天线装置1的辐射导体发挥功能。辐射元件24也同样如此。

如图示的那样，在辐射元件22是将两点之间连结的线状导体的情况下，在辐射元件22上形成与半波长偶极天线同样的谐振电流(呈驻波状分布的电流)。即，辐射元件22作为以规定频率的半波长进行谐振的偶极天线发挥功能(以下称为偶极模式)。辐射元件24也同样如此。

另外，虽然未图示，但辐射元件22也可以是用线状导体形成四边形那样的环状导体。在辐射元件22是环状导体的情况下，在辐射元件22上形成与环形天线同样的谐振电流(呈驻波状分布的电流)。即，辐射元件22作为以规定频率的1个波长进行谐振的环形天线发挥功能(以下称为环形模式)。辐射元件24也同样如此。

另外，虽然未图示，但辐射元件22也可以是与馈电点14的接地基准连接的线状导体。馈电点14的接地基准例如是接地平面12或以能够直流导通的方式连接于接地平面12的导体等。例如，辐射元件22的端部22b与接地平面12的外缘部12a连接。在辐射元件22是一端与馈电点14的接地基准连接、另一端为开放端的线状导体的情况下，在辐射元件22上形成与λ/4单极天线同样的谐振电流(呈驻波状分布的电流)。即，辐射元件22作为以规定频率的1/4波长进行谐振的单极天线发挥功能(以下称为单极模式)。辐射元件24也同样如此。

电磁场耦合是利用了电磁场的共振现象的耦合，例如在非专利文献(A.Kurs，et al，“Wireless Power Transfer via Strongly Coupled Magnetic Resonances”，Science Express，Vol.317，No.5834，pp.83～86，Jul.2007)中公开。电磁场耦合也称为电磁场谐振耦合或电磁场共振耦合，是以下一种技术：当使以相同频率谐振的谐振器相互接近并使一方的谐振器谐振时，经由谐振器之间产生的近场(非辐射场区域)的耦合来向另一方的谐振器传输能量。另外，电磁场耦合是指除了静电电容耦合、利用电磁感应的耦合以外的利用高频的电场和磁场的耦合。此外，此处的“除了静电电容耦合、利用电磁感应的耦合以外”并不是指完全没有这些耦合，而是指这些耦合小到不产生影响的程度。馈电元件21与辐射元件22、24之间的介质既可以是空气，也可以是玻璃、树脂材料等电介质。此外，优选在馈电元件21与辐射元件22、24之间不配置接地平面、显示器等导电性材料。

通过使馈电元件21与辐射元件22、24进行电磁场耦合，能够获得抗冲击性强的构造。即，通过利用电磁场耦合，不使馈电元件21与辐射元件22、24物理接触就能够使用馈电元件21对辐射元件22、24馈电，因此与需要物理接触的接触馈电方式相比，能够获得抗冲击性强的构造。

通过使馈电元件21与辐射元件22、24进行电磁场耦合，能够通过简单的结构实现非接触馈电。即，通过利用电磁场耦合，不使馈电元件21与辐射元件22、24物理接触就能够使用馈电元件21对辐射元件22、24馈电，因此与需要物理接触的接触馈电方式相比，能够通过简单的结构进行馈电。另外，通过利用电磁场耦合，即使不构成电容板等多余的部件，也能够使用馈电元件21对辐射元件22、24馈电，因此与通过静电电容耦合进行馈电的情况相比，能够通过简单的结构进行馈电。

另外，与通过静电电容耦合或磁场耦合进行馈电的情况相比，在通过电磁场耦合进行馈电的情况下，即使将馈电元件21与辐射元件22、24的相距距离(耦合距离)延长，辐射元件22、24的动作增益(天线增益)也难以降低。在此，动作增益是指通过天线的辐射效率与回波损耗的积计算出的量，是被定义为针对输入电力的天线的效率的量。因而，通过使馈电元件21与辐射元件22、24进行电磁场耦合，能够提高决定馈电元件21和辐射元件22、24的配置位置的自由度，还能够提高位置鲁棒性。此外，位置鲁棒性高是指即使馈电元件21和辐射元件22、24的配置位置等偏移，对辐射元件22、24的动作增益的影响也低。另外，决定馈电元件21和辐射元件22、24的配置位置的自由度高，因此在能够容易地缩小设置天线装置1所需要的空间这一点上是有利的。

另外，在图示的情况下，作为馈电元件21对辐射元件22馈电的部位的馈电部36位于辐射元件22的一个端部22a与另一个端部22b之间的中央部90以外的部位(中央部90与端部22a之间的部位或中央部90与端部22b之间的部位)。这样，通过使馈电部36位于辐射元件22的成为辐射元件22的基本模式的谐振频率下的最低阻抗的部分(在该情况下为中央部90)以外的部位，能够容易地取得天线装置1的匹配。馈电部36是以辐射元件22与馈电元件21最接近的、辐射元件22的导体部分中的与馈电点14最近的部分定义的部位。

另外，在图示的情况下，作为馈电元件21对辐射元件24馈电的部位的馈电部37位于辐射元件24的一个端部24a与另一个端部24b之间的中央部91以外的部位(中央部91与端部24a之间的部位或中央部91与端部24b之间的部位)。这样，通过使馈电部37位于辐射元件24的成为辐射元件24的基本模式的谐振频率下的最低阻抗的部分(在该情况下为中央部91)以外的部位，能够容易地取得天线装置1的匹配。馈电部37是以辐射元件24与馈电元件21最接近的、辐射元件24的导体部分中的与馈电点14最近的部分定义的部位。

在偶极模式的情况下，辐射元件22的阻抗随着从辐射元件22的中央部90向端部22a或端部22b的方向离开而变高。在电磁场耦合中以高阻抗耦合的情况下，即使馈电元件21与辐射元件22之间的阻抗稍微变化，如果以固定以上的高阻抗进行耦合，则对阻抗匹配的影响也小。由此，为了容易地取得匹配，辐射元件22的馈电部36优选位于辐射元件22的高阻抗的部分。同样地，为了容易地取得匹配，在偶极模式的情况下，辐射元件24的馈电部37优选位于辐射元件24的高阻抗的部分。

在偶极模式的情况下，例如为了容易地取得天线装置1的阻抗匹配，馈电部36优选位于辐射元件22的与成为基本模式的谐振频率下的最低阻抗的部分(在该情况下是中央部90)相距辐射元件22的全长的1/8以上(优选为1/6以上，更优选为1/4以上)的距离的部位。馈电部37也同样如此。在图示的情况下，辐射元件22的全长相当于L7，馈电部36相对于中央部90位于端部22a侧。辐射元件24的全长相当于馈电部37相对于中央部91位于端部24a侧。辐射元件22的全长比辐射元件24的全长长。

另一方面，在环形模式的情况下，例如为了容易地取得天线装置1的阻抗匹配，馈电部36优选位于辐射元件22的与成为基本模式的谐振频率下的最低阻抗的部分相距辐射元件22的环形的内周侧的周长的1/16以下(优选为1/12以下，更优选为1/8以下)的距离的范围内的部位。辐射元件24也同样如此。

另一方面，在端部22b连接于馈电点14的接地基准的单极模式的情况下，通过使作为馈电元件21对辐射元件22进行馈电的部位的馈电部36位于辐射元件22的与成为基本模式的谐振频率下的最低阻抗的部分(在该情况下为端部22b)相比靠近端部22a侧的部位，能够容易地取得天线装置1的阻抗匹配。特别优选的是使馈电部36位于比中央部90更靠近端部21a侧的位置。馈电部37也同样如此。

在端部22b连接于馈电点14的接地基准的单极模式的情况下，辐射元件22的阻抗随着从辐射元件22的端部22b靠近端部22a而变高。在电磁场耦合中以高阻抗耦合的情况下，即使馈电元件21与辐射元件22之间的阻抗稍微变化，如果以固定以上的高阻抗进行耦合，则对阻抗匹配的影响也小。由此，为了能够容易地取得匹配，辐射元件22的馈电部36优选位于辐射元件22的高阻抗的部分。馈电部37也同样如此。

在端部22b连接于馈电点14的接地基准的单极模式的情况下，例如为了容易地取得天线装置1的阻抗匹配，馈电部36优选位于辐射元件22的与成为基本模式的谐振频率下的最低阻抗的部分(在该情况下为端部22b)相距辐射元件22的全长的1/4以上(优选为1/3以上，更优选为1/2以上)的距离的部位，进一步优选的是位于比中央部90更靠近端部22a侧的位置。馈电部37也同样如此。

另外，在将辐射元件22的基本模式的谐振频率下的真空中的电波波长设为λ₀₁的情况下，馈电部36与接地平面12之间的最短距离D11为0.0034λ₀₁以上且0.21λ₀₁以下。最短距离D11更优选为0.0043λ₀₁以上且0.199λ₀₁以下，进一步优选为0.0069λ₀₁以上且0.164λ₀₁以下。通过将最短距离D11设定在这种范围内，在提高辐射元件22的动作增益这一点上是有利的。另外，由于最短距离D11小于(λ₀₁/4)，因此天线装置1不是产生圆偏振波，而是产生直线偏振波。辐射元件24的基本模式的谐振频率下的真空中的电波波长λ₀₂同馈电部37与接地平面12之间的最短距离D12的关系也同样如此。

此外，最短距离D11相当于将馈电部36与外缘部12a的最接近部分用直线连结所得到的距离，最短距离D12相当于将馈电部37与外缘部12a的最接近部分用直线连结所得到的距离。该情况下的外缘部12a是作为与对馈电部36、37进行馈电的馈电元件21连接的馈电点14的接地基准的接地平面12的外缘部。另外，辐射元件22、24和接地平面12既可以处于同一平面上，也可以处于不同的平面上。另外，辐射元件22、24既可以配置在与配置有接地平面12的平面平行的平面上，也可以配置在与配置有接地平面12的平面以任意角度交叉的平面上。

另外，在将辐射元件22的基本模式的谐振频率下的真空中的电波波长设为λ₀₁的情况下，馈电元件21与辐射元件22之间的最短距离D21优选为0.2×λ₀₁以下(更优选为0.1×λ₀₁以下，进一步优选为0.05×λ₀₁以下)。通过将馈电元件21与辐射元件22以分离这样的最短距离D21的方式配置，在提高辐射元件22的动作增益这一点上是有利的。辐射元件24的基本模式的谐振频率下的真空中的电波波长λ₀₂同馈电元件21与辐射元件24之间的最短距离D22的关系也同样如此。另外，在最短距离D21与最短距离D22彼此大致相等时，在使天线装置1进行动作的频带宽度宽带化这一点上是有利的。

此外，最短距离D21相当于将馈电元件21与辐射元件22的最接近部分用直线连结所得到的距离，最短距离D22相当于将馈电元件21与辐射元件24的最接近部分用直线连结所得到的距离。另外，关于馈电元件21和辐射元件22、24，如果两者进行电磁场耦合，则在从任意的方向观察时既可以交叉也可以不交叉，其交叉角度也可以是任意角度。另外，辐射元件22、24和馈电元件21既可以处于同一平面上，也可以处于不同的平面上。另外，辐射元件22、24既可以配置在与配置有馈电元件21的平面平行的平面，也可以配置在与配置有馈电元件21的平面以任意角度交叉的平面。

另外，在偶极模式的情况下，馈电元件21与辐射元件22以最短距离D21并行的距离优选为辐射元件22的物理长度的3/8以下。更优选为1/4以下，进一步优选为1/8以下。在环形模式的情况下，馈电元件21与辐射元件22以最短距离D21并行的距离优选为辐射元件22的环形的内周侧的周长的3/16以下。更优选为1/8以下，进一步优选为1/16以下。在单极模式的情况下，馈电元件21与辐射元件22以最短距离D21并行的距离优选为辐射元件22的物理长度的3/4以下。更优选为1/2以下，进一步优选为1/4以下。馈电元件21与辐射元件24以最短距离D22并行的距离也同样如此。

成为最短距离D21的位置是馈电元件21与辐射元件22的耦合强的部位，当以最短距离D21并行的距离长时，与辐射元件22的阻抗高的部分和阻抗低的部分两者强耦合，因此有时无法取得阻抗匹配。由此，以最短距离D21并行的距离短使得只与辐射元件22的阻抗的变化少的部位强耦合在阻抗匹配这一点上是有利的。同样地，以最短距离D22并行的距离短在阻抗匹配这一点上是有利的。

另外，将馈电元件21的产生谐振的基本模式的电长度设为Le21，将辐射元件22的产生谐振的基本模式的电长度设为Le22，将辐射元件22的基本模式的谐振频率f₁₁下的馈电元件21或辐射元件22上的波长设为λ₁。在辐射元件22的谐振的基本模式是偶极模式的情况下，优选的是，Le21为(3/8)×λ₁以下，并且Le22为(3/8)×λ₁以上且(5/8)×λ₁以下。在辐射元件22的谐振的基本模式是环形模式的情况下，优选的是，Le21为(3/8)×λ₁以下，并且Le22为(7/8)×λ₁以上且(9/8)×λ₁以下。在辐射元件22的谐振的基本模式是单极模式的情况下，优选的是，Le21为(3/8)×λ₁以下，并且Le22为(1/8)×λ₁以上且(3/8)×λ₁以下。

另外，将馈电元件21的产生谐振的基本模式的电长度设为Le21，将辐射元件24的产生谐振的基本模式的电长度设为Le24，将辐射元件24的基本模式的谐振频率f₁₂下的馈电元件21或辐射元件24上的波长设为λ₂。在辐射元件24的谐振的基本模式是偶极模式的情况下，优选的是，Le21为(3/8)×λ₂以下，并且Le24为(3/8)×λ₂以上且(5/8)×λ₂以下。在辐射元件22的谐振的基本模式是环形模式的情况下，优选的是，Le21为(3/8)×λ₂以下，并且Le24为(7/8)×λ₂以上且(9/8)×λ₂以下。在辐射元件22的谐振的基本模式是单极模式的情况下，优选的是，Le21为(3/8)×λ₂以下，并且Le24为(1/8)×λ₂以上且(3/8)×λ₂以下。Le24小于Le22。

另外，以使外缘部12a沿着辐射元件22、24的方式形成了接地平面12。由此，通过馈电元件21与外缘部12a的相互作用，能够在馈电元件21和接地平面12上形成谐振电流(呈驻波状分布的电流)，馈电元件21与辐射元件22、24共振来进行电磁场耦合。因此，馈电元件21的电长度Le21的下限值没有特别地限定，只要是馈电元件21能够与辐射元件22、24以物理方式进行电磁场耦合的程度的长度即可。

另外，在想要对馈电元件21的形状赋予自由度的情况下，上述Le21更优选为(1/8)×λ₁以上且(3/8)×λ₁以下或(1/8)×λ₂以上且(3/8)×λ₂以下，特别优选为(3/16)×λ₁以上且(5/16)×λ₁以下或(3/16)×λ₂以上且(5/16)×λ₂以下。如果Le21在该范围内，则馈电元件21以辐射元件22、24的设计频率(谐振频率f₁₁、f₁₂)良好地进行谐振，因此馈电元件21与辐射元件22、24不依赖于接地平面12而进行共振，能够获得良好的电磁场耦合，从而是优选的。

另外，为了使天线装置1小型化，馈电元件21的上述Le21更优选为小于(1/4)×λ₁或小于(1/4)×λ₂，特别优选为(1/8)×λ₁以下或(1/8)×λ₂以下。

此外，实现了电磁场耦合是指取得了匹配。另外，在该情况下，馈电元件21不需要与辐射元件22、24的谐振频率f₁₁、f₁₂相匹配地设计电长度，而能够将馈电元件21作为辐射导体而自由地设计，因此能够容易地实现天线装置1的多频带化。

此外，在不包含匹配电路等的情况下，在将辐射元件22的基本模式的谐振频率下的真空中的电波的波长设为λ₀₁、将因安装的环境产生的波长缩短效应的缩短率设为k₁时，通过λ_g1＝λ₀₁×k₁来决定馈电元件21的物理长度L21(在图示的情况下相当于L6+L8)。在此，k₁是根据馈电元件21的环境的有效相对介电常数(ε_r1)和有效相对磁导率(μ_r1)等设置有馈电元件21的电介质基材等介质(环境)的相对介电常数、相对磁导率以及厚度、谐振频率等计算出的值。即，L21为(3/8)×λ_g1以下。此外，缩短率既可以根据上述物性计算，也可以通过实测求出。例如，也可以是，对设置在想要测定缩短率的环境中的作为对象的元件的谐振频率进行测定，在每个任意频率下的缩短率已知的环境中测定相同元件的谐振频率，根据这些谐振频率之间的差来计算缩短率。

馈电元件21的物理长度L21是赋予Le21的物理长度，在不包含其它要素的理想的情况下，与Le21相等。在馈电元件21包含匹配电路等的情况下，L21优选超过零且为Le21以下。通过利用电感等匹配电路，能够缩短L21(减小尺寸)。L21比辐射元件22的全长和辐射元件24的全长短。

另外，在辐射元件22的谐振的基本模式是偶极模式(是辐射元件22的两端为开放端那样的线状的导体)的情况下，上述Le22优选为(3/8)×λ₁以上且(5/8)×λ₁以下，更优选为(7/16)×λ₁以上且(9/16)×λ₁以下，特别优选为(15/32)×λ₁以上且(17/32)×λ₁以下。另外，如果考虑高阶模式，则上述Le22优选为(3/8)×λ₁×m以上且(5/8)×λ₁×m以下，更优选为(7/16)×λ₁×m以上且(9/16)×λ₁×m以下，特别优选为(15/32)×λ₁×m以上且(17/32)×λ₁×m以下。上述Le24与λ₂之间的关系也同样如此。

其中，m是高阶模式的模式数，是自然数。m优选为1～5的整数，特别优选为1～3的整数。在m＝1的情况下是基本模式。如果Le22、Le24在该范围内，则辐射元件22、24作为辐射导体而充分发挥功能，天线装置1的效率良好，从而是优选的。

另外，同样地，在辐射元件22的谐振的基本模式是环形模式(辐射元件22为环状的导体)的情况下，上述Le22优选为(7/8)×λ₁以上且(9/8)×λ₁以下，更优选为(15/16)×λ₁以上且(17/16)×λ₁以下，特别优选为(31/32)×λ₁以上且(33/32)×λ₁以下。另外，在高阶模式下，上述Le22优选为(7/8)×λ₁×m以上且(9/8)×λ₁×m以下，更优选为(15/16)×λ₁×m以上且(17/16)×λ₁×m以下，特别优选为(31/32)×λ₁×m以上且(33/32)×λ₁×m以下。上述Le24与λ₂之间的关系也同样如此。如果Le22、Le24在该范围内，则辐射元件22、24作为辐射导体而充分发挥功能，天线装置1的效率良好，从而是优选的。

另外，同样地，在辐射元件22的谐振的基本模式是单极模式(辐射元件22连接于馈电点14的接地基准，具有开放端)的情况下，上述Le22优选为(1/8)×λ₁以上且(3/8)×λ₁以下，更优选为(3/16)×λ₁以上且(5/16)×λ₁以下，特别优选为(7/32)×λ₁以上且(9/32)×λ₁以下。上述Le24与λ₂之间的关系也同样如此。如果Le22、Le24在该范围内，则辐射元件22、24作为辐射导体而充分发挥功能，天线装置1的效率良好，从而是优选的。

此外，在将辐射元件22的基本模式的谐振频率下的真空中的电波的波长设为λ₀₁、将因安装的环境产生的缩短效应的缩短率设为k₂时，通过λ_g2＝λ₀₁×k₂来决定辐射元件22的物理长度L22。在此，k₂是根据辐射元件22的环境的有效相对介电常数(ε_r2)和有效相对磁导率(μ_r2)等设置有辐射元件22的电介质基材等介质(环境)的相对介电常数、相对磁导率以及厚度、谐振频率等计算出的值。即，在辐射元件22的谐振的基本模式是偶极模式的情况下，理想的是，L22为(1/2)×λ_g2。辐射元件22的长度L22优选为(1/4)×λ_g2以上且(3/4)×λ_g2以下，进一步优选为(3/8)×λ_g2以上且(5/8)×λ_g2以下。在辐射元件22的谐振的基本模式是环形模式的情况下，L22为(7/8)×λ_g2以上且(9/8)×λ_g2以下。在辐射元件22的谐振的基本模式是单极模式的情况下，L22为(1/8)×λ_g2以上且(3/8)×λ_g2以下。辐射元件24的物理长度L24与辐射元件24的基本模式的谐振频率下的真空中的电波波长λ₀₂之间的关系也同样如此。

辐射元件22的物理长度L22是赋予Le22的物理长度，在不包含其它要素的理想的情况下，与Le22相等。即使通过利用电感等匹配电路而缩短了L22，也优选L22超过零且为Le22以下，特别优选为Le22的0.4倍以上且1倍以下。通过将辐射元件22的长度L22调整为这种长度，在提高辐射元件22的动作增益这一点上是有利的。辐射元件24的物理长度L24也同样如此。

另外，在如图示那样能够利用馈电元件21与接地平面12的外缘部12a的相互作用的情况下，也可以使馈电元件21作为辐射导体发挥功能。辐射元件22是利用馈电元件21通过馈电部36以非接触方式进行电磁场耦合而被馈电、从而例如作为λ/2偶极天线发挥功能的辐射导体。辐射元件24也是利用馈电元件21通过馈电部37以非接触方式进行电磁场耦合而被馈电、从而例如作为λ/2偶极天线发挥功能的辐射导体。另一方面，馈电元件21是能够对辐射元件22、24进行馈电的线状的馈电导体，是还能够通过馈电点14而被馈电来作为单极天线(例如λ/4单极天线)发挥功能的辐射导体。如果将辐射元件22的谐振频率设定为f₁₁、将辐射元件24的谐振频率设定为f₁₂、将馈电元件21的谐振频率设定为f₂、将馈电元件21的长度调整为以频率f₂进行谐振的单极天线，则能够利用馈电元件21的辐射功能，从而能够容易地实现天线装置1的多频带化。

在不包含匹配电路等的情况下，在将馈电元件21的谐振频率f₂下的真空中的电波的波长设为λ₃、将因安装的环境产生的缩短效应的缩短率设为k₁时，通过λ_g3＝λ₃×k₁来决定馈电元件21的利用辐射功能时的物理长度L21。在此，k₁是根据馈电元件21的环境的有效相对介电常数(ε_r1)和有效相对磁导率(μ_r1)等设置有馈电元件21的电介质基材等介质(环境)的相对介电常数、相对磁导率以及厚度、谐振频率等计算出的值。即，L21为(1/8)×λ_g3以上且(3/8)×λ_g3以下，优选为(3/16)×λ_g3以上且(5/16)×λ_g3以下。

天线装置1能够作为辐射元件22以基本模式(一阶模式)的谐振频率f₁₁进行谐振且辐射元件24以基本模式(一阶模式)的谐振频率f₁₂进行谐振的多频带天线而发挥功能。另外，天线装置1还能够作为利用辐射元件22以谐振频率f₁₁的约2倍的谐振频率f₁₁₂进行谐振的二阶模式且利用辐射元件24以谐振频率f₁₂的约2倍的谐振频率f₁₂₂进行谐振的二阶模式的多频带天线而发挥功能。也就是说，天线装置1能够作为以4个谐振频率f₁₁、f₁₁₂、f₁₂、f₁₂₂进行谐振的多频带天线而发挥功能。

将馈电元件的基本模式的谐振频率设为f₂₁，将辐射元件的二阶模式的谐振频率设为f₃₂，将辐射元件的基本模式的谐振频率下的真空中的波长设为λ₀，将利用λ₀使馈电元件与辐射元件之间的最短距离归一化所得到的值设为x。此时，根据本实施方式的天线装置，如果频率比p(＝f₂₁/f₃₂)为0.7以上且(0.1801×x^-0.468)以下，则能够以辐射元件的基本模式的谐振频率和二阶模式的谐振频率获得良好的匹配。

例如在天线装置1的情况下，当将馈电元件21的基本模式的谐振频率设为f₂₁、将辐射元件22的二阶模式的谐振频率设为f₁₁₂时，如果频率比p(＝f₂₁/f₁₁₂)满足0.7以上且(0.1801×x^-0.⁴⁶⁸)以下，则能够以辐射元件22的基本模式的谐振频率和二阶模式的谐振频率获得良好的匹配。在辐射元件24的情况下也同样如此。

图3是示意性地示出天线装置1的各构成部的Z轴方向的位置关系(平行于Z轴的高度方向的位置关系)的图。馈电元件21、辐射元件22、辐射元件24以及接地平面12中的至少两个既可以是具有配置在互不相同的高度的部分的导体，也可以是具有配置在彼此相同的高度的部分的导体。

馈电元件21配置在基板43的与辐射元件22、24相向的一侧的表面。然而，馈电元件21既可以配置在基板43的与辐射元件22、24相向的一侧的相反侧的表面，也可以配置在基板43的侧面，既可以配置在基板43的内部，也可以配置于基板43以外的构件。

接地平面12配置在基板43的与辐射元件22、24相向的一侧的相反侧的表面。然而，接地平面12既可以配置在基板43的与辐射元件22、24相向的一侧的表面，也可以配置在基板43的侧面，既可以配置在基板43的内部，也可以配置于基板43以外的构件。

基板43具有馈电元件21、馈电点14以及作为馈电点14的接地基准的接地平面12。另外，基板43具有传输线路，该传输线路具备连接于馈电点14的带导体。带导体例如是以将基板43夹在该带导体与接地平面12之间的方式形成在基板43的表面的信号线。

辐射元件22、24与馈电元件21分离地配置，例如图示那样与基板43相距距离L15地设置于与基板43相向的基体38。辐射元件22、24配置在基体38的与馈电元件21相向的一侧的表面。然而，辐射元件22、24既可以配置在基体38的与馈电元件21相向的一侧的相反侧的表面，也可以配置在基体38的侧面，还可以配置于基体38以外的构件。

基板43或基体38例如配置为与XY平面平行，是以电介质、磁性体或电介质与磁性体的混合物为基材的基板。作为电介质的具体例，能够例举树脂、玻璃、玻璃陶瓷、LTCC(Low Temperature Co-Fired Ceramics：低温共烧陶瓷)以及氧化铝等。作为电介质和磁性体的混合物的具体例，只要具有含Fe、Ni、Co等过渡元素、Sm、Nd等稀土元素的金属和氧化物中的任一种即可，例如能够例举六方晶系铁氧体、尖晶石系铁氧体(Mn-Zn系铁氧体、Ni-Zn系铁氧体等)、石榴石系铁氧体、坡莫合金以及铁硅铝合金(注册商标)等。

另外，在基体38(例如，形成无线装置101的外形的一部分或全部的壳体)的一部分使用了金属的情况下，辐射元件22、24也可以是该壳体的一部分的金属。近年来，在智能手机等中用于安装天线的区域受到限制，因此通过将壳体所使用的金属用作辐射元件，能够有效地利用空间。

作为基体38的材料，既可以使用ABS树脂等树脂，也可以使用玻璃、玻璃陶瓷等。玻璃既可以是透明玻璃，也可以是着色玻璃，还可以是乳白色玻璃。

辐射元件22具有赋予基本模式的谐振频率f₁₁的电长度Le22，辐射元件24具有赋予基本模式的谐振频率f₁₂的电长度Le24。即，图2所示的天线元件20具有谐振频率互不相同的多个电长度。Le24比Le22短，因此谐振频率f₁₂比谐振频率f₁₁高。馈电元件21具有赋予基本模式的谐振频率f₂₁的电长度Le21。

前端部21b位于金属板32的附近，由此在馈电元件21的基本模式的谐振频率f₂₁下输入阻抗降低，馈电元件21有时不作为以谐振频率f₂₁进行激励的辐射导体充分发挥功能。在该情况下，天线装置1不作为以谐振频率f₂₁进行激励的多频带天线充分发挥功能。然而，天线元件20具有谐振频率互不相同的多个电长度，因此即使馈电元件21不作为以谐振频率f₂₁进行激励的天线(辐射导体)发挥功能，天线装置1也能够作为以谐振频率f₁₁和谐振频率f₁₂进行激励的多频带天线发挥功能。即，能够实现天线装置1的多频带化。

在图3中，馈电元件21位于辐射元件22、24与金属板32之间。例如馈电元件21的前端部21b与金属板32之间的最短距离D3比前端部21b与辐射元件之间的最短距离D4长。但是，最短距离D3也可以与最短距离D4相同或比最短距离D4短。在图3的情况下，最短距离D3相当于L14+L13。最短距离D4是辐射元件22与前端部21b之间的最短距离和辐射元件24与前端部21b之间的最短距离中的短的一方的距离。在图3的情况下，最短距离D4相当于L15。馈电元件和辐射元件的线宽、高度等外形尺寸忽略。

图4是示出用于对搭载于无线装置102的天线装置2的动作进行解析的计算机上的仿真模型的一例的立体图。关于无线装置102及天线装置2的结构和效果，对与上述的无线装置101及天线装置1相同的结构和效果，引用它们的说明。

天线装置2的除辐射元件26以外的形状及结构与天线装置1相同。辐射元件26具有呈分支状的辐射元件。辐射元件26通过在分支点26c处分支而被分支为多个导体部分。

辐射元件26具有赋予基本模式的谐振频率f₁₁的电长度Le261，并具有赋予基本模式的谐振频率f₁₂的电长度Le262。即，辐射元件26具有谐振频率互不相同的多个电长度。Le261是基于从端部26a至端部26b为止的导体部分的物理长度L21而决定的长度。Le262是基于从端部26a经由分支点26c和曲折部26d至端部26e为止的导体部分的物理长度(L22+L23+L24)而决定的长度。Le262比Le261短，馈电元件21的电长度Le21比Le262短。

因而，前端部21b位于金属板32的附近，因此在馈电元件21的基本模式的谐振频率f₂₁下输入阻抗降低，馈电元件21有时不作为以谐振频率f₂₁进行激励的辐射导体充分发挥功能。在该情况下，天线装置2不作为以谐振频率f₂₁进行激励的多频带天线充分发挥功能。然而，辐射元件26具有谐振频率互不相同的多个电长度，因此即使馈电元件21不作为以谐振频率f₂₁进行激励的天线(辐射导体)发挥功能，天线装置2也作为以谐振频率f₁₁和谐振频率f₁₂进行激励的多频带天线来发挥功能。

图5是示出用于对搭载于无线装置103的天线装置3的动作进行解析的计算机上的仿真模型的一例的立体图。关于无线装置103和天线装置3的结构和效果，对与上述的无线装置101和天线装置1相同的结构和效果，引用它们的说明。

天线装置3的除馈电元件27以外的形状和结构与天线装置1相同。馈电元件27具有倒F形状。馈电元件27在从端部27a起延伸并在曲折部27c弯曲后延伸至前端部27b。而且，从曲折部27c与前端部27b之间的分支部27d分支出的导体部分的端部27e与接地平面12的外缘部12a连接。

与上述的天线装置1、2同样地，即使前端部27b位于金属板32的附近，天线装置3也作为除了以谐振频率f₁₁和谐振频率f₁₂进行激励以外、还以谐振频率f₂₁进行激励的多频带天线而发挥功能。馈电元件27具有倒F字的形状，由此即使前端部27b位于金属板32的附近，也能够在馈电元件27的基本模式的谐振频率f₂₁下抑制输入阻抗的降低。由此，馈电元件27不仅作为对天线元件20进行馈电的馈电导体发挥功能，还作为以谐振频率f₂₁进行激励的辐射导体发挥功能。

图6是示意性地示出无线装置和天线装置的各构成部的位置关系的一例的主视图。图7是从侧面示意性地示出图6的形态的侧视图。天线装置具备接地平面12、馈电元件28以及辐射元件29，并被金属框39包围。即使金属框39配置在馈电元件28的前端部28b的附近，也能够实现天线装置的多频带化。金属框39是金属部的一例，例如是形成无线装置的外周侧面的部分。

例如，馈电元件28的前端部28b与金属框39之间的最短距离L41比前端部28b与辐射元件29之间的最短距离L42长。但是，最短距离L41也可以与最短距离L42相同或比最短距离L42短。

图13是示出用于对搭载于无线装置104上的天线装置4的动作进行解析的计算机上的仿真模型的一例的立体图。关于无线装置104和天线装置4的结构和效果，对与上述的无线装置101和天线装置1相同的结构和效果，引用它们的说明。无线装置104具备壳体40、金属板32以及天线装置4。

壳体40是沿Y轴方向形成为纵长状的部件，用于收容金属板32和天线装置4。壳体40是导电性或非导电性的构件。

金属板32是沿Y轴方向形成为纵长状的部件，与图1中示出的金属板32相同。金属板32的Y轴方向的外形尺寸比接地平面12的Y轴方向的外形尺寸长。

天线装置4与天线装置1同样地，具备接地平面12、馈电元件21以及天线元件20。天线元件20包含辐射元件22(第一辐射元件的一例)和辐射元件24(第二辐射元件的一例)。

接地平面12被设置在X轴方向上的宽度比接地平面12的X轴方向上的宽度宽的基板43上。接地平面12利用多个连接构件11以能够导通的方式连接于金属板32。在图13中，作为多个连接构件11，例示了6个孔(via)。

图14是局部地示出图13的解析模型的一例的主视图。天线装置4的馈电元件21的形状与天线装置1的馈电元件21的形状相同，天线装置4的辐射元件22的形状与天线装置1的辐射元件22的形状相同。天线装置4的辐射元件24的形状与天线装置1的辐射元件24的形状的不同之处在于，天线装置4的辐射元件24设置有折回部30。

在从与接地平面12垂直的方向观察时(在图示的情况下，是从与XY平面垂直的Z轴方向观察时)，折回部30不位于馈电元件21与接地平面12之间而位于辐射元件22与接地平面12之间，以避免与馈电元件21进行耦合。折回部30是在中央部91与端部24b之间弯曲成U字形的导体部分。中央部91位于辐射元件24中的从一个端部24a至另一个端部24b的全长的1/2的部分。

天线装置4也与天线装置1同样地，能够作为辐射元件22以基本模式(一阶模式)的谐振频率f₁₁进行谐振且辐射元件24以基本模式(一阶模式)的谐振频率f₁₂进行谐振的多频带天线来发挥功能。另外，天线装置4也与天线装置1同样地，能够作为利用辐射元件22以谐振频率f₁₁的约2倍的谐振频率f₁₁₂进行谐振的二阶模式且利用辐射元件24以谐振频率f₁₂的约2倍的谐振频率f₁₂₂进行谐振的二阶模式的多频带天线来发挥功能。也就是说，天线装置4能够作为以4个谐振频率f₁₁、f₁₁₂、f₁₂、f₁₂₂进行谐振的多频带天线来发挥功能。

而且，与天线装置1同样地，天线装置4的天线元件20具有谐振频率互不相同的多个电长度。由此，即使馈电元件21不作为以谐振频率f₂₁进行激励的天线(辐射导体)发挥功能，天线装置4也能够作为以3个谐振频率f₁₁、f₁₂、f₁₂₂或4个谐振频率f₁₁、f₁₁₂、f₁₂、f₁₂₂进行谐振的多频带天线来发挥功能。

在此，第二辐射元件24在上述的位置具有折回部30，因此与不具有折回部30的方式相比，易于调整辐射元件24的二阶模式的谐振频率f₁₂₂的值。由此，例如通过使辐射元件24的二阶模式的谐振频率f₁₂₂的值接近辐射元件22的基本模式的谐振频率f₁₁的值，能够容易地实现宽带化。

另外，辐射元件24的全长比辐射元件22的全长长。然而，辐射元件24在折回部30折回，因此与没有折回的方式相比，易于使天线装置4小型化。另外，辐射元件22具有沿着辐射元件24的导体部分25a和导体部分25b中的至少一方延伸的导体部分23，由此与导体部分23不沿着导体部分25a和导体部分25b中的至少一方延伸的方式相比，能够实现天线装置4的小型化。例如，辐射元件22具有以与在平行于Y轴的方向上延伸的导体部分25a和导体部分25b中的至少一方平行的方式进行延伸的导体部分23。

导体部分25b是折回部30的一部分，且沿着接地平面12的外缘部12a延伸。折回部30具有向靠近接地平面12的外缘部12a的一侧折回的形状。

接着，针对第二谐振器不具有谐振频率互不相同的多个电长度的情况(比较例)以及第二谐振器具有谐振频率互不相同的多个电长度的情况(实施例)，示出S11特性的解析结果。

图8是示出用于对搭载于无线装置110的天线装置10的动作进行解析的计算机上的仿真模型的一例(比较例)的立体图。天线装置10与天线装置1的不同点在于，天线装置10不具有辐射元件24。即，天线装置10具备具有赋予一个基本模式的一个电长度的第二谐振器(在该情况下，为辐射元件22)。

图9是天线装置10(比较例)的S11特性图，图10是天线装置1(实施例1)的S11特性图，图11是天线装置2(实施例2)的S11特性图，图12是天线装置3的S11特性图。

当将单位设为mm时，测定图9至图12时的图1所示的各尺寸为

L1：60

L2：8

L3：20

L4：90

L5：65。

基板43和金属板32的外形尺寸与基体38的外形尺寸(纵：L1，横：L4)相同。

当将单位设为mm时，测定图9至图12时的图3所示的各尺寸为

L13：3

L14：0.8

L15：3.5(测定图9、图10、图11时)

L15：0.5(测定图12时)

L16：1。

馈电元件的线宽设为1mm，辐射元件的线宽设为0.5mm。

当将单位设为mm时，测定图9、图10时的图2、图8所示的各尺寸为

L6：8

L7：44

L8：11

L9：3

L10：7

L11：5

L12：15。

当将单位设为mm时，测定图11时的图4所示的各尺寸为

L21：44

L22：20

L23：6

L24：7。

当将单位设为mm时，测定图12时的图5所示的各尺寸为

L31：8

L32：11

L33：2.5。

在图8的天线装置10(比较例)的情况下，在前端部21b的附近存在金属板32。因此，即使馈电元件21具有能够以谐振频率f₂₁进行激励的电长度，也如图9所示的那样，天线装置10虽然作为以辐射元件22的基本模式的谐振频率f₁进行激励的天线发挥功能，但不作为以谐振频率f₂₁进行激励的天线发挥功能。

然而，在图2、图4、图5的天线装置1、2、3(实施例)的情况下，即使在前端部21b、27b的附近存在金属板32，也如图10、图11、图12所示的那样，各天线装置作为以2个基本模式的谐振频率f₁₁、f₁₂进行激励的多频带天线来发挥功能。特别是如图12所示，天线装置3作为还以馈电元件27的基本模式的谐振频率f₂₁进行激励的3频带的多频带天线来发挥功能。

图15是图13和图14所示的天线装置4的S11特性图。当将单位设为mm时，测定图15时的图13和图14所示的各尺寸为

L50：4

L51：10

L52：29

L53：19

L54：13

L55：3.5

L56：5

L57：33

L58：65。

基板43的形状是纵为L57、横为L58的长方形，接地平面12的形状是纵为L57、横为(L58-L56)的长方形。另外，基板43的用于配置馈电元件21的配置面的Z轴方向分量与用于配置辐射元件22、24的配置面的Z轴方向分量之间的距离为2.8mm。

即使在前端部21b的附近存在金属板32，本实施方式的天线装置4也能够如图15所示那样作为以3个谐振频率f₁₁、f₁₂、f₁₂₂进行谐振的多频带天线来发挥功能。特别是能够利用折回部30使谐振频率f₁₂₂接近谐振频率f₁₁，因此能够在4GHz至5GHz的频带实现宽带化。

以上，通过实施方式说明了天线装置以及无线装置，但本发明并不限定于上述实施方式。在本发明的范围内能够进行与其它实施方式的一部分或全部的组合、置换等各种变形和改进。

例如，第二谐振器并不限于具有谐振频率互不相同的2个电长度的情况，也可以具有谐振频率互不相同的3个以上的电长度。另外，也可以将具有导体呈分支状的形态的第二谐振器和具有倒F字形态的第一谐振器组合。还可以将多个天线装置搭载于一个无线装置。

本国际申请主张2014年10月2日申请的日本特许出愿第2014-204100号的优先权，将日本特许出愿第2014-204100号的全部内容引用到本国际申请中。

附图标记说明

1、2、3、4、10：天线装置；11：连接构件；12：接地平面；14：馈电点；20：天线元件；21、27、28：馈电元件；21b、27b、28b：前端部；22、24、26、29：辐射元件；23、25：导体部分；32：金属板；36、37：馈电部；38：基体；39：金属框；43：基板；90、91：中央部；101、102、103、104、110：无线装置。