(57)【要約】【課題】複数の周波数帯を使用するシステムに適用可能な多周波共用のアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置を、給電点を備えた地板と、給電点に一端が接続され、地板端の周囲に沿って配置された放射素子とを備え、放射素子は、各動作周波数帯で（２ｎ＋１）／４（ｎは、ｎ＞１の整数）波長モノポールアンテナとして作用する長さを有するように構成することにより達成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電点を備えた地板；
前記給電点に一端が接続され、前記地板端の周囲に沿って配置された放射素子；
を備え、
前記放射素子は、各動作周波数帯で（２ｎ＋１）／４（ｎは、ｎ＞１の整数）波長モノポールアンテナとして作用する長さを有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
給電点を備えた地板；
前記給電点に一端が接続され、前記地板端の周囲に沿って配置された放射素子；
を備え、
前記放射素子は、その他端が前記地板に接続され、各動作周波数帯で（ｎ＋１）／２（ｎは、ｎ＞１の整数）波長ループアンテナとして作用する長さを有することを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１に記載のアンテナ装置において：
前記放射素子の他端に接続され、前記地板と電気的に断続するスイッチ素子；
を備えることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアンテナ装置において：
前記放射素子が形成する平面は、前記地板と平行であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のアンテナ装置において：
前記放射素子と地板との間隔は、動作周波数帯の最も低い周波数帯における波長をλａとする場合に、約０．０１５λａ以上であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項６】
給電点を備えた地板；
前記給電点に一端が接続され、前記地板端の周囲に沿って配置された放射素子；
前記放射素子の他端に接続され、前記地板と電気的に断続するスイッチ素子；
を備え、
前記放射素子は、各動作周波数帯で（２ｎ＋１）／４（ｎは、ｎ＞１の整数）波長モノポールアンテナとして作用する長さを有することを特徴とするダイバーシチアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のアンテナ装置うちの２つを備えることを特徴とするダイバーシチアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動通信システムの端末に用いて好適な多周波共用アンテナ装置に関し、複数の広帯域な周波数帯を使用するシステムに適用可能であり、且つ、端末筐体に内蔵可能な放射素子からなる多周波共用のアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の周波数帯を使用する移動通信システムで利用可能な端末用アンテナとしては、携帯端末の端部に突起状の放射素子を配置したものが多い。このアンテナは、図１に示すように、地板１２と、給電点１４と、放射素子１６とを備える。放射素子１６は、モノポール形状のアンテナ放射素子であり、破線で示される携帯端末筐体の外部に突出して配置される。このような携帯端末１０は、携帯性が悪くデザイン性に欠ける。このため、内蔵型のアンテナが望まれている。
【０００３】
また、内蔵型アンテナとして、逆Ｆアンテナがある。このアンテナは、図２に示すように、地板２２と、給電点２４と、放射素子２６とを備える。放射素子２６は、逆Ｆ形状のアンテナ放射素子であり、破線で示される携帯端末筐体に内蔵される。このアンテナは、周波数帯域幅が狭く、複数の広帯域な周波数帯において用いることは難しい。よって、複数の広帯域な周波数帯を用いる移動通信システムに適用可能で、端末筐体に内蔵可能な多周波共用アンテナが望まれる。
【０００４】
さらに、上述した逆Ｆアンテナは、折り畳み形状の携帯端末に内蔵されて使用される。折り畳み形状の携帯端末では、図３に示すように、多軸ヒンジを有する筐体が多く採用され、上側筐体が反転して使用される場合もある。この場合、このようなアンテナ装置では所望の特性を得ることができない。
【０００５】
尚、上述した背景技術のうちモノポール形状のアンテナ放射素子および逆Ｆアンテナは、出願人が出願時点で知る限りにおいて文献公知ではない。
【０００６】
また、出願人は出願時点までに本発明に関連する先行技術文献を発見することができなかった。よって、先行技術文献情報を開示していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した背景技術には以下の問題がある。
【０００８】
多周波共用アンテナは、携帯端末の外部に突出して配置されるホイップアンテナを基本としているため、携帯性が悪くデザイン性に欠けるという問題がある。
【０００９】
また、逆Ｆアンテナは、一般に一つの周波数帯で使用されるため、多周波共用アンテナとして構成することが困難である問題がある。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、こうした問題点を解決するものであり、複数の周波数帯を使用するシステムに適用可能な多周波共用の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】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明のアンテナ装置は、給電点を備えた地板と、給電点に一端が接続され、地板端の周囲に沿って配置された放射素子とを備え、放射素子は、各動作周波数帯で（２ｎ＋１）／４（ｎは、ｎ＞１の整数）波長モノポールアンテナとして作用する長さを有する。
【００１２】
このように構成することにより、多周波共用のアンテナ装置を実現できる。
【００１３】
また、本発明にかかる他のアンテナ装置は、給電点を備えた地板と、給電点に一端が接続され、地板端の周囲に沿って配置された放射素子とを備え、放射素子は、その他端が前記地板に接続され、各動作周波数帯で（ｎ＋１）／２（ｎは、ｎ＞１の整数）波長ループアンテナとして作用する長さを有する。
【００１４】
このように構成することにより、多周波共用のアンテナ装置を実現できる。
【００１５】
また、本発明のダイバーシチアンテナ装置は、給電点を備えた地板と、給電点に一端が接続され、前記地板端の周囲に沿って配置された放射素子と、放射素子の他端に接続され、前記地板と電気的に断続するスイッチ素子とを備え、放射素子は、各動作周波数帯で（２ｎ＋１）／４（ｎは、ｎ＞１の整数）波長モノポールアンテナとして作用する長さを有する。
【００１６】
このように構成することにより、ダイバーシチ利得の改善を図ることができる。
【００１７】
また、本発明の他のダイバーシチアンテナ装置は、上述したアンテナ装置を２つを備える。
【００１８】
このように構成することにより、ダイバーシチ利得の改善を図ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の実施例によれば、複数の周波数帯を使用するシステムに適用可能な多周波共用のアンテナ装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
【００２１】
本発明の第１の実施例にかかるアンテナ装置について、図４を参照して説明する。
【００２２】
本実施例にかかるアンテナ装置１００は、３周波共用にアンテナ装置を適用したものである。アンテナ装置１００は、略矩形の地板１０２と、地板１０２の一主面に形成された給電点１０４と、給電点１０４に一端が接続され、地板１０２の周囲沿って配置された放射素子１０６とを備える。すなわち、放射素子１０６は、地板１０２の主面に平行に折り返されて配置される。図１において、破線は携帯端末の筐体を示す。
【００２３】
本実施例では、地板１０２は略矩形であり、その一部に給電点１０４が設けられる。給電点１０４にその一端が接続された放射素子１０６は、地板１０２の端部との間隔ｄを保ち地板１０２の周囲に沿って折り返されて配置される。また、放射素子１０６の給電点と反対側の他端部分は地板１０２に接続されず開放される。ここで、放射素子１０６は、各動作周波数帯で（２ｎ＋１）／４波長モノポールアンテナ（ｎは、ｎ＞１の整数）として作用する長さである。
【００２４】
次に、本実施例にかかるアンテナ装置の動作について、図５を参照して説明する。
【００２５】
使用周波数中の最も低い周波数帯ｆＭ１では、放射素子１０６の全長が約３／４波長となるため、３／４波長の電流が生じ、３／４波長モノポール給電放射素子として作用する。
【００２６】
周波数帯ｆＭ２では、放射素子１０６の全長が約５／４波長となるため、５／４波長の電流が生じ、５／４波長モノポール給電放射素子として作用する。
【００２７】
周波数帯ｆＭ３では、放射素子１０６の全長が約７／４波長となるため、７／４波長の電流が生じ、７／４波長モノポール給電放射素子として作用する。
【００２８】
次に、本実施例にかかるアンテナ素子のアンテナ給電点における電圧定在波比の周波数特性について、図６を参照して説明する。
【００２９】
本実施例にかかるアンテナ装置では、０．５ＧＨｚから３．５ＧＨｚにおいて５つの周波数帯ｆＭ１、ｆＭ２、ｆＭ３、ｆＭ４、ｆＭ５で共振することがわかる。
【００３０】
また、地板１０２と放射素子１０６は近接して配置されるため、各動作周波数帯において地板１０２と放射素子１０６は電磁的に結合して地板１０２に電流が生じる。その結果、地板１０２もアンテナとして動作するため帯域特性や放射特性が改善する。
【００３１】
以上のように、本実施例にかかるアンテナ装置は、給電点を備えた地板と、放射素子により、複数の周波数帯で共振させることが可能である。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施例にかかるアンテナ装置について、図７を参照して説明する。
【００３３】
本実施例にかかるアンテナ装置は、第１の実施例にかかるアンテナ装置において放射素子の他端を給電点の近傍で地板に接続する。すなわち、第１の実施例にかかるアンテナ装置において、接続点が増えた構成であり、放射素子と地板との接続方法に相違点がある。以下、その相違点について説明する。
【００３４】
放射素子１０６の給電点と接続された一端と反対側の他端部分は、地板１０２と接続点１０８により接続される。また、放射素子１０６は、各動作周波数帯で（ｎ＋１）／２波長ループアンテナ（ｎは、ｎ＞１の整数）として作用する長さである。
【００３５】
次に、本実施例にかかるアンテナ装置の動作について、図８を参照して説明する。
【００３６】
使用周波数中の最も低い周波数帯ｆＬ１では、放射素子１０６の全長が約１波長となるため、１波長の電流が生じ、１波長ループ給電放射素子として作用する。
【００３７】
周波数帯ｆＬ２では、放射素子１０６の全長が約３／２波長となるため、３／２波長の電流が生じ、３／２波長ループ給電放射素子として作用する。
【００３８】
周波数帯ｆＬ３では、放射素子１０６の全長が約２波長となるため、２波長の電流が生じ、２波長ループ給電放射素子として作用する。
【００３９】
次に、本実施例にかかるアンテナ装置のアンテナ給電点における電圧定在波比の周波数特性について、図９を参照して説明する。
【００４０】
本実施例にかかるアンテナ装置では、例えば、０．５ＧＨｚから３．５ＧＨｚにおいて５つの周波数帯ｆＬ１、ｆＬ２、ｆＬ３、ｆＬ４、ｆＬ５で共振していることがわかる。
【００４１】
また、地板１０２と放射素子１０６は近接して配置されるため、各動作周波数帯において地板１０２と放射素子１０６は電磁的に結合して地板１０２に電流が生じる。その結果、地板１０２もアンテナとして動作するため放射特性が改善する。
【００４２】
以上のように、本実施例にかかるアンテナ装置は、給電点および接続点を備える地板と、放射素子により、複数の周波数帯で共振させることが可能である。
【００４３】
次に、本発明の第３の実施例にかかるアンテナ装置について、図１０を参照して説明する。
【００４４】
本実施例にかかるアンテナ装置は、第１の実施例にかかるアンテナ装置において放射素子の他端と地板とを、給電点の近傍で接続する少なくとも１つのスイッチ素子を備える。すなわち、第１の実施例にかかるアンテナ装置において、スイッチ素子が増えた構成であり、放射素子と地板の接続方法に相違点がある。以下、その相違点について説明する。
【００４５】
放射素子１０６の給電点と接続された一端と反対側の他端は、スイッチ素子１１０が接続され、このスイッチ素子１１０を介して地板１０２と接続される。
【００４６】
スイッチ素子１１０は、例えばＧａＡｓダイオードにより構成され、非導通（オフ）、導通（オン）制御される。
【００４７】
本実施例にかかるアンテナ装置の動作について説明する。
【００４８】
最初に、スイッチ素子１１０が非導通状態に制御される場合、第１の実施例において説明したアンテナ装置と同様に（２ｎ＋１）／４波長モノポールアンテナ（ｎは、ｎ＞１）として動作する。このため、複数の周波数帯で共振させることができる。
【００４９】
次に、スイッチ素子１１０が導通状態に制御される場合、第２の実施例において説明したアンテナ装置と同様に（ｎ＋１）／２波長ループアンテナ（ｎは、ｎ＞１）として動作する。このため、複数の周波数帯で共振させることができる。
【００５０】
次に、本実施例にかかるアンテナ装置のアンテナ給電点における電圧定在波比の周波数特性について、図１１を参照して説明する。
【００５１】
本実施例にかかるアンテナ装置では、例えば、０．５ＧＨｚから３．５ＧＨｚにおいて１０の周波数帯ｆＭ１、ｆＬ１、ｆＭ２、ｆＬ２、ｆＭ３、ｆＬ３、ｆＭ４、ｆＬ４、ｆＭ５、ｆＬ５で共振していることがわかる。
【００５２】
また、地板１０２と放射素子１０６は近接して配置されるため、各動作周波数帯において地板１０２と放射素子１０６は電磁的に結合して地板１０２に電流が生じる。その結果、地板１０２もアンテナとして動作するため放射特性が改善する。
【００５３】
以上のように、本実施例にかかるアンテナ装置は、給電点およびスイッチ素子を備える地板と、放射素子により、複数の周波数帯で共振させることが可能である。
【００５４】
次に、本発明の第４の実施例にかかるアンテナ装置について説明する。
【００５５】
本実施例にかかるアンテナ装置は、第１から第３の実施例にかかるアンテナ装置において、放射素子１０６を地板１０２の主面と平行に、その地板１０２の周囲に沿って配置する。すなわち、放射素子１０６の形成する平面が地板１０２と平行であることを特徴とする。このように、放射素子１０６を地板１０２の一主面と平行に配置することにより、アンテナ装置に要する体積を低減させることができる。このため、小型で薄型な携帯端末筐体を実現できる。
【００５６】
次に、上述したアンテナ装置のおける放射素子と地板との間隔について、図１２を参照して説明する。
【００５７】
上述した実施例にかかるアンテナ装置１００、例えば図１０を参照して説明したアンテナ装置における放射素子１０６と地板１０２との間隔をｄとし、このｄの値を可変し、その他の寸法は全て固定とし形状も固定とした。その状態でスイッチ素子１１０を非導通状態（ＯＦＦ）とした場合および導通状態（ＯＮ）とした場合について、各共振周波数における電圧定在波比の変化をモーメント法による数値計算を用いてシミュレーションを行った。スイッチ素子１１０を非導通状態（ＯＦＦ）とした場合のシミュレーション結果を図１２に示し、スイッチ素子１１０を導通状態（ＯＮ）とした場合のシミュレーション結果を図１３に示す。
【００５８】
図１２および図１３において、横軸は、放射素子１０６と地板１０２との間隔ｄを、動作周波数帯中最も低い周波数帯における波長λａでの換算した値を示し
、縦軸は給電点１０４における電圧定在波比の値を示す。
【００５９】
図１２および図１３によれば、スイッチ素子１１０が非導通状態（ＯＦＦ）および導通状態（ＯＮ）共にｄを約０．０１５λａ以上とすることにより電圧定在波比を５以下にできることがわかる。
【００６０】
次に、本発明の第５の実施例にかかるアンテナ装置について説明する。
【００６１】
本実施例にかかるアンテナ装置２００は、上述したアンテナ装置によりダイバーシチアンテナを構成する。すなわち、ダイバーシチアンテナに、上述したアンテナ装置を適用する。
【００６２】
本実施例にかかるアンテナ装置２００は、ダイバーシチアンテナを構成するアンテナとして第３の実施例にかかる多周波共用アンテナ装置を使用して構成される。このため、複数の周波数帯域で共振させることができる。
【００６３】
さらに、スイッチ素子１１０が非導通の状態に制御されている場合には第１の実施例において説明した多周波共用アンテナ装置として動作し、スイッチ素子１１０が導通の状態に制御されている場合には第２の実施例において説明した多周波共用アンテナ装置として動作する。
【００６４】
第１および第２の実施例において説明した多周波共用アンテナ装置の電流分布は、図５および図８を参照して説明したように異なるため、各ｎの放射特性も異なる。したがって、これら多周波共用アンテナ装置の相関係数は低くなり、第３の実施例において説明した多周波共用アンテナ装置を使用して構成した切替え方式のダイバーシチアンテナ装置はダイバーシチ利得の改善を図ることができる。
【００６５】
次に、本発明の第６の実施例にかかるアンテナ装置について、図１４を参照して説明する。
【００６６】
本実施例にかかるアンテナ装置は、上述したアンテナ装置によりダイバーシチアンテナを構成する。すなわち、ダイバーシチアンテナに上述した実施例にかかる多周波共用アンテナ装置を適用する。
【００６７】
本実施例にかかるアンテナ装置は、第１および第２の実施例にかかるアンテナ装置を備える。また、本実施例にかかるアンテナ装置は、ダイバーシチアンテナを構成するアンテナとして第１および第２の実施例において説明した多周波共用アンテナ装置を使用して構成されるため、複数の周波数帯域で共振させることができる。
【００６８】
また、第１および第２の実施例にかかるアンテナ装置の電流分布は、図５および図８を参照して説明したように異なるため、各ｎの放射特性も異なる。したがって、これら多周波共用アンテナ装置の相関係数は低くなる。このため、第１および第２の実施例にかかる多周波共用アンテナ装置を使用して構成したダイバーシチアンテナ装置では高いダイバーシチ利得を得ることができる。
【００６９】
本実施例においては、ダイバーシチを構成するアンテナ装置として、第１および第２の実施例にかかる多周波共用アンテナ装置を使用する場合について説明したが、第３の実施例かかるスイッチ素子を備えた多周波共用アンテナ装置を使用しても、同様の効果が得られる。
【００７０】
上述したように、本発明の実施例にかかるアンテナ装置は、放射素子を地板の周囲に沿って折り返して配置することにより、スペースの限られる端末筐体内に内蔵することができ、かつ、複数の周波数帯において使用することが可能となる。
【００７１】
本発明の実施例にかかるアンテナ装置は、放射素子と地板の間にスイッチ素子を配置することにより、放射素子の電気的な長さを変化させることができ、任意の共振周波数に対応させることが可能となる。さらに、ダイバーシチ構成とすることでダイバーシチ利得の改善を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明にかかるアンテナ装置およびダイバーシチアンテナ装置は、移動通信システムの端末に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】外部突出型アンテナを示す概略図である。
【図２】筐体内蔵型逆Ｆアンテナを示す概略図である。
【図３】折り畳み形状の携帯端末を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施例にかかる多周波共用アンテナ装置を示す概略図である。
【図５】本発明の一実施例にかかる多周波共用アンテナ装置の各動作周波数帯における電流分布を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施例にかかる多周波共用アンテナ装置のアンテナ給電点における電圧定在波比の周波数特性を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施例にかかる多周波共用アンテナ装置を示す概略図である。
【図８】本発明の一実施例にかかる多周波共用アンテナ装置の各動作周波数帯における電流分布を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施例にかかる多周波共用アンテナ装置のアンテナ給電点における電圧定在波比の周波数特性を示す説明図である。
【図１０】本発明の一実施例にかかる多周波共用アンテナ装置を示す概略図である。
【図１１】本発明の一実施例にかかる多周波共用アンテナ装置のアンテナ給電点における電圧定在波比の周波数特性を示す説明図である。
【図１２】本発明の一実施例にかかる多周波共用アンテナ装置における地板と放射素子との間隔ｄに対する電圧定在波比の変化を示す説明図である。
【図１３】本発明の一実施例にかかる多周波共用アンテナ装置における地板と放射素子との間隔ｄに対する電圧定在波比の変化を示す説明図である。
【図１４】本発明の一実施例にかかる多周波共用ダイバーシチアンテナ装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１０、２０、３０、１００、２００  アンテナ装置
１２、２２、１０２  地板
１４、２４、１０４  給電点
１６、２６、１０６  放射素子
１０８  接続点
１１０  スイッチ素子
【図１】
2006197138.tif 000003
【図２】
2006197138.tif 000004
【図３】
2006197138.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006197138.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006197138.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006197138.tif 000012
【図１１】
2006197138.tif 000013
【図１２】
2006197138.tif 000014
【図１３】
2006197138.tif 000015
【図１４】
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