(57)【要約】【課題】放射利得が高く、構成が簡素なアンテナ装置を提供する。【解決手段】所定の電気長を有する低域用アンテナ素子２と、それより短い電気長を有しＰＩＮダイオード３が直列に挿入された高域用アンテナ素子４と、高域用アンテナ素子４と低域用アンテナ素子２とが並列接続された並列アンテナ回路５に放射用信号ＲＦを給電する放射用信号給電源６と、放射用信号ＲＦに重畳させて直流信号を印加可能な直流電源７と、高域の放射用信号ＲＦＨを放射したいときには直流信号を重畳させることによりＰＩＮダイオード３を導通させ、低域の放射用信号ＲＦＬを放射したいときには直流信号を重畳させないことによりＰＩＮダイオード３を遮断させる切替制御部８とを備えた。【選択図】図１
2010045573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の電気長を有する導体で形成された低域用アンテナ素子と、該低域用アンテナ素子より短い電気長を有する導体にスイッチが直列に挿入されて形成された高域用アンテナ素子と、該高域用アンテナ素子と上記低域用アンテナ素子とが並列接続された並列アンテナ回路に放射用信号を給電する放射用信号給電源と、上記放射用信号に重畳させて直流信号を印加可能な直流電源と、高域の放射用信号を放射したいときには上記放射用信号に上記直流信号を重畳させることにより上記スイッチを導通させ、低域の放射用信号を放射したいときには上記放射用信号に上記直流信号を重畳させないことにより上記スイッチを遮断させる切替制御部とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
上記並列アンテナ回路とグランドとの間に挿入された可変容量素子と、該可変容量素子を制御することにより上記高域用アンテナ素子又は上記低域用アンテナ素子の放射周波数を調整する放射周波数調整部とを備えたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
上記高域用アンテナ素子が、上記低域用アンテナ素子よりも上記グランド側に設けられていることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射利得が高く、構成が簡素なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地上デジタル放送を受信する携帯電話機に内蔵されるアンテナ装置は、小型でありながら、地上デジタル放送の広い周波数帯域に対応することになる。このように広帯域で使用されるアンテナ装置として、図３のものが知られている。
【０００３】
図３に示されるように、従来のアンテナ装置３１は、低域用と高域用に切替可能なアンテナ素子３２と、アンテナ素子への給電点を切り替えるスイッチ３３とを備え、アンテナ素子３２は多数のインダクタ３４と多数の可変容量素子３５とを交互に直列接続してなる。
【０００４】
アンテナ素子３２を低域用に切り替えるとアンテナ素子３２は電気長が長くなり低周波数帯域（ローバンド）の受信に適し、アンテナ素子３２を高域用に切り替えるとアンテナ素子３２は電気長が短くなり高周波数帯域（ハイバンド）の受信に適する。給電点の切り替えはスイッチ３３で行うことができる。
【０００５】
また、可変容量素子３５の容量を制御することによりアンテナ素子３２の共振周波数を微調整して受信電波の周波数に同調することができる。可変容量素子３５の容量は、印加電圧に依存するので、携帯電話機内の回路で容易に制御することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−５３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術では、アンテナ素子３２に多数の可変容量素子３５が直列に分散配置されている。可変容量素子３５は、純粋な容量素子でなく半導体で構成されるため、直列抵抗成分を有する。可変容量素子３５が直列に多数存在することにより、アンテナ素子３２は直列抵抗成分が大きい。このため、アンテナ装置３１の放射利得は低下する。
【０００８】
また、従来技術では、多数の可変容量素子３５のそれぞれに同調用の制御電圧を供給するので、可変容量素子３５に制御電圧を供給するための抵抗素子が多数必要となる。これは、アンテナ装置３１の複雑化とコスト増加を招く。
【０００９】
また、従来技術では、アンテナ素子３２に対して直列に整合回路用のインダクタ３６が挿入されている。インダクタ３６には抵抗成分がある。このため、アンテナ装置３１の放射利得は低下する。
【００１０】
さらに、従来技術では、多数の可変容量素子３５と多数のインダクタ３４が実装されるため、部品点数が多く、アンテナ装置３１が複雑であると共に、コストが高い。また、従来技術では、給電点を切り替えるためにスイッチ３３を用いるため、部品点数が多いと共に、スイッチ３３を配置するスペースがアンテナ素子３２を配置するスペースとは別途に必要になり、アンテナ装置３１の小型化を妨げる。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、放射利得が高く、構成が簡素なアンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、所定の電気長を有する導体で形成された低域用アンテナ素子と、該低域用アンテナ素子より短い電気長を有する導体にスイッチが直列に挿入されて形成された高域用アンテナ素子と、該高域用アンテナ素子と上記低域用アンテナ素子とが並列接続された並列アンテナ回路に放射用信号を給電する放射用信号給電源と、上記放射用信号に重畳させて直流信号を印加可能な直流電源と、高域の放射用信号を放射したいときには上記放射用信号に上記直流信号を重畳させることにより上記スイッチを導通させ、低域の放射用信号を放射したいときには上記放射用信号に上記直流信号を重畳させないことにより上記スイッチを遮断させる切替制御部とを備えたものである。
【００１３】
上記並列アンテナ回路とグランドとの間に挿入された可変容量素子と、該可変容量素子を制御することにより上記高域用アンテナ素子又は上記低域用アンテナ素子の放射周波数を調整する放射周波数調整部とを備えてもよい。
【００１４】
上記高域用アンテナ素子が、上記低域用アンテナ素子よりも上記グランド側に設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００１６】
（１）放射利得が高い。
【００１７】
（２）構成が簡素である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１に示されるように、本発明に係るアンテナ装置１は、所定の電気長を有する導体で形成された低域用アンテナ素子２と、該低域用アンテナ素子２より短い電気長を有する導体にＰＩＮダイオード３が直列に挿入されて形成された高域用アンテナ素子４と、該高域用アンテナ素子４と上記低域用アンテナ素子２とが並列接続された並列アンテナ回路５に放射用信号ＲＦを給電する放射用信号給電源６と、放射用信号ＲＦに重畳させて直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔを印加可能な直流電源７と、高域の放射用信号ＲＦＨを放射したいときにはその放射用信号ＲＦＨに直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔを重畳させることにより上記ＰＩＮダイオード３を導通させ、低域の放射用信号ＲＦＬを放射したいときにはその放射用信号ＲＦＬに直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔを重畳させないことにより上記ＰＩＮダイオード３を遮断させる切替制御部８とを備えたものである。
【００２０】
ＰＩＮダイオード３は、スイッチである。スイッチには、ＰＩＮダイオードの他に、ＭＥＭＳスイッチが使用できる。
【００２１】
また、直流電源７は、インダクタ２１を介して並列アンテナ回路５に接続されている。このインダクタ２１により、放射用信号給電源６からの放射用信号ＲＦが遮断され、直流電源７より並列アンテナ回路５に直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔが印加される。
【００２２】
このように、本発明のアンテナ装置１では、低域用アンテナ素子２を構成する導体の電気長は高域用アンテナ素子４を構成する導体の電気長より長く、高域用アンテナ素子４には直列にＰＩＮダイオード３が挿入されている。そして、高域の放射用信号ＲＦＨを放射するときは直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔを重畳させ、低域の放射用信号ＲＦＬを放射するときは直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔを重畳させない。
【００２３】
放射用信号給電源６が並列アンテナ回路５に対して給電する放射用信号ＲＦは、高域の放射用信号ＲＦＨか又は低域の放射用信号ＲＦＬである。直流電源７が印加する直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔは、ＰＩＮダイオード３の順方向に所定の電圧を印加し、導通状態とするものである。例えば、０．７Ｖ以上で導通するＰＩＮダイオードをＰＩＮダイオード３として用いる場合は、０．７Ｖを印加して導通状態とし、０Ｖ（電圧を印加しない）のときは遮断状態とする。
【００２４】
低域用アンテナ素子２が放射する放射用信号ＲＦＬの波長は高域用アンテナ素子４が放射する放射用信号ＲＦＨの波長よりも長い。そのため、もし、図４に示すように低域用アンテナ素子２が高域用アンテナ素子４よりもグランド２０の近くになるように配置すると、放射用信号ＲＦＬを放射しにくくなってしまう。そこで、図１に示すように、高域用アンテナ素子４が低域用アンテナ素子２よりもグランド２０の近くになるように配置して放射用信号ＲＦＬを放射しやすいようにする。
【００２５】
低域用アンテナ素子２は、所定の電気長を２分する長さに形成され一直線状に配置された２つの導体片９，９とその中間に挿入された直流遮断用コンデンサ１０とを備える。高域用アンテナ素子４は、低域用アンテナ素子２より短い電気長を２分する長さに形成され一直線状に配置された２つの導体片１１，１１とその中間に挿入されたＰＩＮダイオード３とを備える。
【００２６】
並列アンテナ回路５の放射用信号給電端には、整合用素子１２が接続されている。整合用素子１２は、整合用素子用コンデンサ１３を直列に介してグランドに接続されており、この整合用コンデンサ１３は、直流電源７より印加される直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔを遮断して、グランドに流れないようにするためのものである。
【００２７】
高域用アンテナ素子４を構成する２つの導体片１１，１１のうちＰＩＮダイオード３のカソード側に位置する導体片１１は、放射用信号ＲＦを遮断すると共に直流的に接地をするインダクタ１４を介してグランドに接続されている。
【００２８】
本発明に係るアンテナ装置１は、並列アンテナ回路５とグランドとの間に挿入された可変容量素子１５と、該可変容量素子１５を制御することにより上記高域用アンテナ素子４又は上記低域用アンテナ素子２の放射周波数を調整する放射周波数調整部１６とを備える。
【００２９】
並列アンテナ回路５と可変容量素子１５との間には、直流遮断用コンデンサ１７を備える。また、放射周波数調整部１６と可変容量素子１５との間には、放射用信号ＲＦを遮断するための抵抗器１８を備える。これにより、放射周波数調整部１６が可変容量素子１５に印加する直流電圧に応じて可変容量素子１５の容量が変化し、並列アンテナ回路５の放射周波数が変化するようになっている。
【００３０】
以下、本発明のアンテナ装置の動作を説明する。
【００３１】
まず、高域の放射用信号ＲＦＨを放射する動作を説明すると、放射用信号給電源６は並列アンテナ回路５に対して高域の放射用信号ＲＦＨを給電する。このとき切替制御部８は、直流電源７を制御し、高域の放射用信号ＲＦＨに直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔを重畳させる。よって、高域の放射用信号ＲＦＨに直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔが重畳された信号が並列アンテナ回路５に印加されることになる。
【００３２】
高域用アンテナ素子４においては、ＰＩＮダイオード３のカソード側に位置する導体片１１がインダクタ１４を介してグランドに接続されているため、ＰＩＮダイオード３には直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔが印加されることになり、ＰＩＮダイオード３が導通する。ＰＩＮダイオード３が導通することにより、高域用アンテナ素子４に高域の放射用信号ＲＦＨが給電される。高域用アンテナ素子４では、高域の放射用信号ＲＦＨが共振し、放射が生じる。一方、低域用アンテナ素子２にも、高域の放射用信号ＲＦＨに直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔが重畳された信号が給電されるが、直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔは直流遮断用コンデンサ１０で遮断されると共に、低域用アンテナ素子２では高域の放射用信号ＲＦＨが共振せず、放射が生じない。
【００３３】
次に、低域の放射用信号ＲＦＬを放射する動作を説明すると、放射用信号給電源６は並列アンテナ回路５に対して低域の放射用信号ＲＦＬを給電する。このとき切替制御部８は、直流電源７を制御し、低域の放射用信号ＲＦＬに直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔを重畳させない。よって、低域の放射用信号ＲＦＬのみが並列アンテナ回路５に印加されることになる。
【００３４】
低域用アンテナ素子２には、低域の放射用信号ＲＦＬのみが給電される。低域用アンテナ素子２では低域の放射用信号ＲＦＬが共振し、放射が生じる。一方、高域用アンテナ素子４においては、ＰＩＮダイオード３に直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔが印加されないので、ＰＩＮダイオード３が遮断（不導通状態）される。ＰＩＮダイオード３が遮断されるため、高域用アンテナ素子４に低域の放射用信号ＲＦＬが給電されず、共振、放射が生じない。
【００３５】
以上のように、アンテナ装置１では、ＰＩＮダイオード３がローバンドとハイバンドの切替スイッチのような働きをしており、その切替スイッチの制御電圧がＲＦ信号に重畳される。切替スイッチがオンであればハイバンドの放射が行われ、切替スイッチがオフであればローバンドの放射が行われる。これにより、アンテナ装置１は、２バンドのアンテナとして機能する。図３のアンテナ装置３１と比較すると、給電点を切り替えるスイッチ３３が不要であるため、部品点数が減ると共に、省スペースとなる。
【００３６】
次に、放射周波数の調整（同調）について説明すると、放射周波数調整部１６は、可変容量素子１５に印加する直流電圧を調節することにより、可変容量素子１５の容量を変化させて、並列アンテナ回路５の放射周波数を制御する。放射周波数調整部１６が印加する同調電圧は、例えば０〜３Ｖである。
【００３７】
前述のように、並列アンテナ回路５では、高域用アンテナ素子４に高域の放射用信号ＲＦＨが給電される状態と、低域用アンテナ素子２に低域の放射用信号ＲＦＬが給電される状態がある。いずれの状態であっても、可変容量素子１５の容量変化に応じて、高域用アンテナ素子４又は低域用アンテナ素子２の放射周波数が制御される。よって、高域用アンテナ素子４又は低域用アンテナ素子２の放射周波数が調整され、所望の放射周波数への同調が達成される。
【００３８】
以上のように、アンテナ装置１では、高域用アンテナ素子４と低域用アンテナ素子２とが同一でかつ唯一の可変容量素子１５でもって放射周波数が制御される。図３のアンテナ装置３１と比較すると、高域用アンテナ素子４及び低域用アンテナ素子２は、可変容量素子１５が１個しかないので、直列抵抗成分が大きくならない。このため、アンテナ装置１の放射利得が高くなる。また、同調用の制御電圧を調整する抵抗器１８が１個しかないので、アンテナ装置１が簡素化され、コストが抑えられる。
【００３９】
次に、整合について説明すると、アンテナ装置１は、並列アンテナ回路５の放射用信号給電端に整合用素子１２が接続されている。
【００４０】
放射信号給電線６のインピーダンスが５０Ωであるため、アンテナ装置１の入力インピーダンスも５０Ωとする。もし、アンテナ装置１の入力インピーダンスを５０Ωとしなければ、アンテナの受信感度が悪くなってしまうからである。なお、入力インピーダンスは、インダクタである整合用素子１２の長さで調整することが可能であり、整合用素子１２の長さが長くなると、アンテナの入力インピーダンスも高くなる。
【００４１】
図２を用いて、本発明のアンテナ装置１の具体的な動作例を説明する。
【００４２】
実線で示された特性Ａ１は、ローバンドにおけるＶＳＷＲ特性である。このとき周波数ピークは、約４７０ＭＨｚである。同調を行うことにより、周波数ピークを連続的に高くすることができる。破線で示された特性Ａ２の周波数ピークは、約５５０ＭＨｚである。ＶＳＷＲ特性は、特性Ａ１から特性Ａ２までの範囲で、連続的に任意に調節することができる。
【００４３】
実線で示された特性Ｂ１は、ハイバンドにおけるＶＳＷＲ特性である。このとき周波数ピークは、約５８０ＭＨｚである。同調を行うことにより、周波数ピークを連続的に高くすることができる。破線で示された特性Ｂ２の周波数ピークは、約７２０ＭＨｚである。ＶＳＷＲ特性は、特性Ｂ１から特性Ｂ２までの範囲で、連続的に任意に調節することができる。
【００４４】
ローバンドとハイバンドの切替と同調を組み合わせることで、約４７０ＭＨｚ〜約７２０ＭＨｚの広帯域（特性Ａ１〜特性Ｂ２）に対応できることになる。従って、本発明のアンテナ装置１は、地上デジタル放送などで使用するＵＨＦ帯における放送電波の受信に好適である。
【００４５】
なお、上記実施例においては、低域用アンテナ素子２を構成する導体片９，９の間に直流遮断用コンデンサ１０を配置し、高域用アンテナ素子４を構成する導体片１１，１１の間にスイッチとなるＰＩＮダイオード３を配置する構成としたが、これに限られるものではない。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、低域用アンテナ素子２を構成する導体片４１の左側（放射用信号給電源６側）や、図５（ｂ）に示すように、導体片４１の右側（放射周波数調整部１６側）に直流遮断用コンデンサ１０を配置してもよい。なお、導体片４１は、図１に示す導体片９，９をひとつにまとめた物に相当する。
【００４７】
また、図６（ａ）に示すように、導体片５１の左側（放射用信号給電源６側）や、図６（ｂ）に示すように、右側（放射周波数調整部１６側）にＰＩＮダイオード３を配置してもよい。なお、導体片５１は、図１に示す導体片１１，１１をひとつにまとめた物に相当する。
【００４８】
さらに、図１、図５、図６に示す各素子の挿入場所を組み合わせてアンテナ装置１を構成してもよい。
【００４９】
しかし、図７に示すように、低域用アンテナ素子２にＰＩＮダイオード３を直列に接続し、高域用アンテナ素子４に直流遮断用コンデンサ１０を接続して、低域動作時に直流信号ＤＣＳＷｃｏｎｔを放射用信号ＲＦＬに重畳する構成とすることは好ましくない。低域は、高域よりも利得が低くなるため、極力抵抗分が無い方がよい。そのため、低域動作時にＰＩＮダイオード３を導通状態にして直列抵抗が発生するような図７のアンテナ装置は好ましくない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態を示すアンテナ装置の回路図である。
【図２】本発明のアンテナ装置の周波数対ＶＳＷＲ特性図である。
【図３】従来のアンテナ装置の回路図である。
【図４】本発明の一実施形態を示すアンテナ装置の回路図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、低域用アンテナ素子の変形例を示す部分回路図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、高域用アンテナ素子の変形例を示す部分回路図である。
【図７】参考例としてのアンテナ装置の回路図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  アンテナ装置
２  低域用アンテナ素子
３  ＰＩＮダイオード（スイッチ）
４  高域用アンテナ素子
５  並列アンテナ回路
６  放射用信号給電源
７  直流電源
８  切替制御部
１２  整合用素子
１５  可変容量素子
１６  放射周波数調整部
【図１】
2010045573.tif 000003
【図２】
2010045573.tif 000004
【図３】
2010045573.tif 000005
【図４】
2010045573.tif 000006
【図５】
2010045573.tif 000007
【図６】
2010045573.tif 000008
【図７】
2010045573.tif 000009