(57)【要約】【課題】３つのアンテナエレメントを備えたアンテナにおいて、良好な特性を得ることができるアンテナを提供する。【解決手段】本発明のアンテナは、第１の周波数帯で動作する第１のアンテナエレメント１１１と、第２の周波数帯で動作する第２のアンテナエレメント１１２と、第３の周波数帯で動作する第３のアンテナエレメント１１３とを備える。第２のアンテナエレメント１１２は、第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に配置されており、無線部回路１２１に接続するための第１の配線および第２の配線を備えており、第１の配線は、第１および第３の接続用端部１１１ｂ・１１３ｂにつながっており、第２の配線は、第２の接続用端部１１２ｂにつながっており、第１の配線が、第２の周波数帯の電気信号を阻止する周波数制御手段１５０を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の周波数帯で動作する第１のアンテナエレメントと、第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯で動作する第２のアンテナエレメントと、第２の周波数帯よりも高い第３の周波数帯で動作する第３のアンテナエレメントと、を備えたアンテナであって、
第１、第２および第３のアンテナエレメントはそれぞれ、無線部回路につながる側の端部である第１、第２および第３の接続用端部と、第１、第２および第３の接続用端部とは反対側の端部である第１、第２および第３の先端部とを備えており、
第２のアンテナエレメントは、第１のアンテナエレメントと第３のアンテナエレメントとの間に配置されており、
第１、第２および第３の接続用端部は何れも、第１の先端部よりも第３の先端部に近い位置に配置されており、
上記無線部回路に接続するための第１の配線および第２の配線を備えており、
第１の配線は、第１および第３の接続用端部につながっており、
第２の配線は、第２の接続用端部につながっており、
第１の配線が、第２の周波数帯の電気信号を阻止する周波数制御手段を備えていることを特徴とするアンテナ。
【請求項２】
第１、第２および第３の先端部を含む第１、第２および第３の先端領域をさらに備えており、
第１、第２および第３の先端領域は何れも、該アンテナの或る方向における端部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項３】
或る平面に投影したときに、第２のアンテナエレメントの影が、第１のアンテナエレメントの影と第３のアンテナエレメントの影とに挿まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ。
【請求項４】
上記第１の接続用端部と上記第３の接続用端部とが１つになっていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のアンテナ。
【請求項５】
第１の配線上に第１および第３のアンテナエレメントを整合するための整合回路を備え、
第１の配線の、上記第１および第３の接続用端部と、該整合回路とをつなぐ部分に、上記周波数制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のアンテナ。
【請求項６】
第１および第３のアンテナエレメントが、第２の周波数帯で動作する第２のアンテナエレメントに電磁的に結合する非励振素子として動作するように、第１および第３のアンテナエレメントの電気長の合計が設定されていることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ。
【請求項７】
第１および第３のアンテナエレメントの電気長の合計が、第２の周波数帯に対応する波長の略１／２であることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ。
【請求項８】
第１の配線上に、第１および第３のアンテナエレメントを整合するための整合回路を備え、
第１の配線の、該整合回路と、上記無線部回路とをつなぐ部分に、上記周波数制御手段が設けられており、
第１および第３のアンテナエレメントならびに該整合回路からなる部分は、第２の周波数帯におけるインピーダンスが、第１および第３の周波数帯におけるインピーダンスよりも高いことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のアンテナ。
【請求項９】
上記周波数制御手段が、帯域除去フィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、帯域通過フィルタ、スイッチ、ＰＩＮダイオード、ＦＥＴ、ＭＥＭＳおよび移相器からなる群より選ばれる何れかを備えていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のアンテナ。
【請求項１０】
上記第１、第２および第３のアンテナエレメントが同一のアンテナ土台上に形成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のアンテナ。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか一項に記載のアンテナと、上記無線部回路とを備え、
第１、第２および第３のアンテナエレメントは何れも、上記無線部回路に接続されていることを特徴とする携帯無線端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３つのアンテナエレメントを備えるアンテナおよび当該アンテナを備えた携帯無線端末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話・ＰＤＡ端末に代表される携帯無線端末は小型化・薄型化が進んでおり、携帯無線端末のデザイン性の向上のためにアンテナが内蔵化されるようになってきている。さらに、携帯無線端末に求められる機能は音声通信や電子メールなどのセルラー通信だけではなく、国際ローミング機能、ワンセグ視聴、ＧＰＳ、無線ＬＡＮ通信、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ通信など携帯無線端末に搭載される機能が多様化しており、各機能に応じたアンテナがそれぞれ必要となっている。このため、携帯無線端末の限られたスペースの中で複数のアンテナエレメントを配置することが必要である。
【０００３】
携帯無線端末の筐体内に各アンテナエレメントを別々の位置に配置すればアンテナ特性を確保しつつ、各々のアンテナエレメント間の相互干渉を抑えることが可能であるが、携帯無線端末の薄型化・小型化に加えて、携帯無線端末の多機能化を考えた場合、複数のアンテナエレメントを同一スペース内に配置することが必要不可欠である。
【０００４】
複数のアンテナエレメントを同一のスペースに配置する技術として、図１５に記載された折り畳み型の携帯無線端末にアンテナを搭載する技術、あるいは、特許文献１および特許文献２に記載の技術が開示されている。
【０００５】
図１５を参照して、従来技術における折り畳み型の携帯無線端末のアンテナエレメント配置を説明する。ここで、図１５に示す従来技術は、折り畳み型の無線通信端末において上筐体と下筐体とを接続する連結部材にセルラー用アンテナとＧＰＳ用アンテナとを配置したアンテナ構成となっている。また、図１５は従来技術の携帯無線端末９００の構成を示す透視図であり、図１５（ａ）は携帯無線端末９００の透視上面図、図１５（ｂ）は携帯無線端末９００の透視側面図であり、図１５（ｃ）は（ａ）からアンテナ土台９１５を除いた状態を示す図である。
【０００６】
携帯無線端末９００は、セルラー通信のために、８００〜９００ＭＨｚ帯で動作する第１のアンテナエレメント９１１と、１．７〜２．１ＧＨｚ帯で動作する第３のアンテナエレメント９１３と、セルラー通信用無線部回路９２１とを備えており、ＧＰＳの利用のために、１．５ＧＨｚ帯で動作する第２のアンテナエレメント９１２と、ＧＰＳ用無線部回路９２３とを備えている。
【０００７】
図１５（ａ）に示すように、第１のアンテナエレメント９１１および第３のアンテナエレメント９１３は、回路基板９２０上に配置されたアンテナ土台９１５上に形成されており、筐体９０１の最も外側に配置されている。これは、第１のアンテナエレメント９１１および第３のアンテナエレメント９１３と筐体９０１内の回路基板９２０上の導電部材やシールド部材からの距離をできる限り確保するためであり、アンテナ特性面で有利となる。
【０００８】
一方、図１５（ｃ）に示すように、第２のアンテナエレメント９１２は、回路基板９２０上において基板パターンで形成されている。そのため、第２のアンテナエレメント９１２のアンテナ特性はアンテナ土台９１５上でアンテナを形成する場合と比較して、筐体９０１内の回路基板９２０上の導電部材やシールド部材からの距離を確保できない分だけ悪くなる。しかし、第２のアンテナエレメント９１２が回路基板９２０上の基板パターンで形成されているため、アンテナ土台９１５上で第２のアンテナエレメント９１２を形成する場合よりも第１のアンテナエレメント９１１および第３のアンテナエレメント９１３との物理的な距離を取ることができるため、各アンテナエレメント９１１〜９１３間の相互干渉によるアンテナ特性劣化を抑えることが可能である。一般に、ＧＰＳ通信を利用することよりもセルラー通信を行うことの方が優先度が高いため、従来技術では各アンテナエレメントを上記のように配置することにより、優先度に応じた無線通信端末を提供することができる。
【０００９】
このように、同一スペース内での各アンテナエレメントの配置は、当該アンテナの特性を考える上で非常に重要となる。特に、３つのアンテナエレメントを備える複雑なアンテナにおいて、各アンテナエレメントのより好ましい配置を提供することは非常に有用である。
【００１０】
次に、特許文献１に記載の技術について説明する。特許文献１に記載の技術では、３つのアンテナエレメントを同一スペースに配置して、３つのアンテナエレメントの内２つのアンテナエレメント同士を電磁的に結合させて３つの周波数帯域に対応する技術が開示されている。
また、特許文献２に記載の技術では、ループ状電極を有するアンテナエレメントと、モノポール状電極を有するアンテナエレメントを同一スペースに配置することにより、該アンテナ間の相互干渉の小さいアンテナを提供できる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−２６６６６９号公報（平成１９年１０月１１日公開）
【特許文献２】特開２００８−２５２５０７号公報（平成２０年１０月１６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、例えば、Ｂａｎｄ  ＸＩを利用するＷＣＤＭＡ通信のように、３つのアンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合、図１５に示すような構成は好ましくない。なぜなら、３つのアンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合、（Ａ）全てのアンテナエレメントの特性が良好であり、（Ｂ）各アンテナエレメントの無線部回路への接続用端部が離れていないことが求められるからである。
【００１３】
すなわち、図１５に示される従来技術のように、一部のアンテナエレメントを或るシステムのために用い、他のアンテナエレメントを他のシステムのために用いる構成であれば、相対的に優先度が低いシステムのために用いるアンテナエレメントのアンテナ特性を犠牲にすることも可能である。しかし、３つのアンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合には、その全てのアンテナエレメントのアンテナ特性が良好であることが求められる。
【００１４】
また、互いに異なるシステムのために用いるアンテナエレメントの接続用端部同士が離れていても、それぞれがつながる無線部回路は別なので、特に問題はないが、同一のシステムのために用いるアンテナエレメントの接続用端部同士が離れている場合、何れかのアンテナエレメントの接続用端部と当該アンテナエレメントがつながる無線部回路との間も離れてしまうことになり、好ましくない。
【００１５】
また、特許文献１に記載の技術では、３つのアンテナエレメントの内２つのアンテナエレメントを電磁的に結合させて共振を発生するようなものも考えられているが、非励振素子に代表されるようにこのようにして発生させた共振は帯域が狭いという問題点があり、全てのアンテナエレメントの特性が良好となることが困難である。
【００１６】
特許文献２に記載の実施例では、アンテナ配置領域のグランド近い端部にループ状電極の先端部を配置しているため、図１５の第２のアンテナエレメントのアンテナ特性と同様にループ状電極で対応する周波数帯のアンテナ特性を犠牲にしている。特許文献２に記載の別の実施例では、アンテナ配置領域のグランドに近い端部にモノポール状電極の先端部を配置しているため、図１５の第２のアンテナエレメントのアンテナ特性と同様にモノポール状電極で対応する周波数帯のアンテナ特性を犠牲にしている。このように、特許文献２においても、全てのアンテナエレメントの特性が良好となることが困難である。
【００１７】
このように、３つのアンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合には、従来技術のように各アンテナエレメントを複数のシステムのために用いる場合と異なり、（Ａ）全てのアンテナエレメントのアンテナ特性が良好であり、（Ｂ）各アンテナエレメントの無線部回路への接続部が離れていないことの両方が達成されることが求められる。
【００１８】
そこで、本願発明者等は、３つのアンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合に適した各アンテナエレメントの配置について鋭意検討した結果、第２のアンテナエレメント１１２を第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に好適に配置することを見出した。
【００１９】
図１６は、新規なアンテナエレメントの配置を示す上面図である。図１６に示すように、第２のアンテナエレメント１１２を第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に配置することにより、同じアンテナ土台１１５上に、第１のアンテナエレメント１１１、第２のアンテナエレメント１１２、および第３のアンテナエレメント１１３を首尾よく配置することができる。このため、図１５に示すような従来技術に係るアンテナエレメントの配置のように、第２のアンテナエレメント９１２が回路基板９２０上に形成されて特性が劣化することを避け、より好適に、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３のアンテナ特性を何れも良好なものにすることができる。
【００２０】
さらに、第２のアンテナエレメント１１２を第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に配置されており、第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂは何れも、第１の先端部１１１ａよりも第３の先端部１１３ａに近い位置に配置されていることにより、首尾よく第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂの位置を互いに離れないように配置することができる。
【００２１】
このように、図１６に示すアンテナエレメントの配置によれば、（Ａ）全てのアンテナエレメントの特性が良好であり、（Ｂ）各アンテナエレメントの無線部回路への接続部が互いに離れていないアンテナを実現することができると考えられる。
【００２２】
ところが、図１６に示すアンテナエレメントの配置では、第２のアンテナエレメント１１２が、第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に挟まれて配置される。このため、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３に囲まれることによりシャドウイングの影響を受けて、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性が劣化してしまうという新たな問題が生じることが分かった。特に、アンテナの小型化を考えた場合には、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３の配置間隔がさらに狭くなるため、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性の劣化が顕著になる。
【００２３】
なお、図１５に示す従来のアンテナエレメントの配置では、第１のアンテナエレメント９１１および第３のアンテナエレメント９１３はアンテナ土台９１５上に、第２のアンテナエレメント９１２は回路基板９２０上にそれぞれ配置される。このため、第２のアンテナエレメント９１２は第１のアンテナエレメント９１１および第３のアンテナエレメント９１３と物理的な距離が離れているため、アンテナエレメント間の相互干渉によるアンテナ特性劣化は小さく、第２のアンテナエレメント９１２のアンテナ特性が劣化してしまうという新たな問題は生じない。
【００２４】
本発明は、上記のような新たな問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、３つのアンテナエレメントを備えたアンテナにおいて、各アンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合であっても良好な特性を得ることができるアンテナを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
本発明のアンテナは、上記の課題を解決するために、第１の周波数帯で動作する第１のアンテナエレメントと、第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯で動作する第２のアンテナエレメントと、第２の周波数帯よりも高い第３の周波数帯で動作する第３のアンテナエレメントと、を備えたアンテナであって、第１、第２および第３のアンテナエレメントはそれぞれ、無線部回路につながる側の端部である第１、第２および第３の接続用端部と、第１、第２および第３の接続用端部とは反対側の端部である第１、第２および第３の先端部とを備えており、第２のアンテナエレメントは、第１のアンテナエレメントと第３のアンテナエレメントとの間に配置されており、第１、第２および第３の接続用端部は何れも、第１の先端部よりも第３の先端部に近い位置に配置されており、上記無線部回路に接続するための第１の配線および第２の配線を備えており、第１の配線は、第１および第３の接続用端部につながっており、第２の配線は、第２の接続用端部につながっており、第１の配線が、第２の周波数帯の電気信号を阻止する周波数制御手段を備えていることを特徴としている。
【００２６】
なお、上記アンテナでは、第１、第２および第３の先端部を含む第１、第２および第３の先端領域をさらに備えており、第１、第２および第３の先端領域は何れも、該アンテナの或る方向における端部に配置されていることが好ましい。
【００２７】
また、本発明のアンテナでは、或る平面に投影したときに、第２のアンテナエレメントの影が、第１のアンテナエレメントの影と第３のアンテナエレメントの影とに挿まれていることが好ましい。
【００２８】
また、本発明のアンテナでは、上記第１の接続用端部と上記第３の接続用端部とが１つになっていることが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、本発明に係るアンテナは、３つのアンテナエレメントのうちで最も長い第１のアンテナエレメント、第２のアンテナエレメント、および、３つのアンテナエレメントのうちで最も短い第３のアンテナエレメントを備えている。
【００３０】
第１、第２および第３の接続用端部を互いに離れないように配置するためには、第１、第２および第３のアンテナエレメントのうち、第１のアンテナエレメントが最も長く、第３のアンテナエレメントが最も短いため、第１、第２および第３の接続用端部が配置されるエリアから第１、第２および第３の先端部までの距離は、当該エリアから第１の先端部までの距離が最も長く、第３の先端部までの距離が最も短くなくてはいけない。
【００３１】
ここで、上記の構成によれば、第１のアンテナエレメントと第３のアンテナエレメントとの間に、第２のアンテナエレメントが配置されている。それゆえ、第１の先端部、第２の先端部、および第３の先端部は、この順に並んでいる。そして、第１、第２および第３の接続用端部は、第１の先端部よりも第３の先端部に近い位置に配置されている。したがって、第１、第２および第３の接続用端部が配置されているエリアから、第１、第２および第３の先端部までの距離は、上記の条件を満たす。よって、上記の構成によれば、第１、第２および第３のアンテナエレメントの無線部回路への接続部が互いに離れていないアンテナを実現することができる。
【００３２】
また、上記の構成によれば、上記無線部回路に接続するための第１の配線および第２の配線を備えており、第１の配線は、第１および第３の接続用端部につながっており、さらに、当該第１の配線は第２の周波数帯の電気信号を阻止する周波数制御手段を備えている。このため、第２の周波数帯において、第２のアンテナエレメントを囲んでいる第１のアンテナエレメントおよび第３のアンテナエレメントのシャドウイングの影響が抑えられるため、第２のアンテナエレメントへの干渉が抑制される。これにより、アンテナエレメント間の干渉が抑制されるため、第２のアンテナエレメントのアンテナ特性の劣化を防ぐことができる。
【００３３】
このように、上記の構成によれば、各アンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合であっても良好な特性を得ることができるアンテナを提供することができる。
【００３４】
さらに、上記の構成によれば、無線部回路から第１のアンテナエレメントまでの給電系統と、無線部回路から第３のアンテナエレメントまでの給電系統とが統合される。給電系統が多いと、それぞれにアンテナ整合回路、および回路基板とアンテナエレメントの接点バネ等が必要になり、アンテナ用部品の占有面積が増大するため、他の導電性部材を実装する回路基板上の導電性部材の実装可能面積が減少するが、上記の構成によれば、アンテナ用部品以外の導電性部材を実装する回路基板上の実装可能面積の減少を抑制することができる。
【００３５】
なお、本発明に係るアンテナは、全てのアンテナエレメントを複数のシステムを利用するために用いる場合にも、好適に適用することができるだろう。
【００３６】
また、第１、第２および第３の先端領域を、当該アンテナエレメントが内蔵される無線装置の外側に配置することにより、第１、第２および第３の先端領域はアンテナ全体における或る方向の端部に配置されているため、当該方向を、上記無線装置の外側に向かう方向とすることで、第１、第２および第３の先端部を、上記無線装置の外側に配置することができる。したがって、上記の構成によれば、全てのアンテナエレメントの特性が良好なアンテナを容易に実現することができる。
【００３７】
また、本発明のアンテナでは、第１の配線上に第１および第３のアンテナエレメントを整合するための整合回路を備え、第１の配線の、上記第１および第３の接続用端部と、該整合回路とをつなぐ部分に、上記周波数制御手段が設けられていることが好ましい。
【００３８】
上記の構成によれば、第１および第３の接続用端部と整合回路との間で、周波数制御手段によって第２の周波数帯の電気信号の通過が阻止される。このため、第１のアンテナエレメントと第３のアンテナエレメントによる第２のアンテナエレメント１１２への干渉が抑制されるので、第２のアンテナエレメントのアンテナ特性の劣化を防止することができる。
【００３９】
また、本発明のアンテナでは、第１および第３のアンテナエレメントが、第２の周波数帯で動作する第２のアンテナエレメントに電磁的に結合する非励振素子として動作するように、第１および第３のアンテナエレメントの電気長の合計が設定されていることが好ましい。
【００４０】
また、本発明のアンテナでは、第１および第３のアンテナエレメントの電気長の合計が、第２の周波数帯に対応する波長の略１／２であることが好ましい。
【００４１】
上記構成によれば、第１のアンテナエレメントと第３のアンテナエレメントとを非励振素子として利用できるため、第２のアンテナエレメントのアンテナ特性を向上させることができる。
【００４２】
また、本発明のアンテナでは、第１の配線上に、第１および第３のアンテナエレメントを整合するための整合回路を備え、第１の配線の、該整合回路と、上記無線部回路とをつなぐ部分に、上記周波数制御手段が設けられており、第１および第３のアンテナエレメントならびに該整合回路からなる部分は、第２の周波数帯におけるインピーダンスが、第１および第３の周波数帯におけるインピーダンスよりも高い構成としてもよい。
【００４３】
上記構成によれば、該整合回路と無線部回路との間に設けられた周波数制御手段によって、第２の周波数帯の電気信号の通過を好適に阻止することができる。このため、第１のアンテナエレメントと第３のアンテナエレメントによる第２のアンテナエレメントへの干渉が抑制され、第２のアンテナエレメントのアンテナ特性の劣化を防止することができる。
【００４４】
また、本発明のアンテナでは、上記周波数制御手段が、帯域除去フィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、帯域通過フィルタ、スイッチ、ＰＩＮダイオード、ＦＥＴ、ＭＥＭＳおよび移相器からなる群より選ばれる何れかを備えていることが好しい。
【００４５】
上記構成によれば、帯域除去フィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ、帯域通過フィルタ、スイッチ、ＭＥＭＳ、ＦＥＴ、ＰＩＮダイオードおよび移相器の何れかを用いることにより、第２の周波数帯の電気信号を阻止する周波数制御手段を容易に実現することができる。
【００４６】
また、本発明のアンテナでは、第１、第２および第３のアンテナエレメントが同一のアンテナ土台上に形成されていることが好ましい。
【００４７】
上記の構成によれば、第１、第２および第３のアンテナエレメントを１つの部品として扱うことができるため、無線装置に組み込まれる部品点数の削減および無線装置の組み立ての効率化に寄与することができる。
【００４８】
本発明の携帯無線端末は、上記の課題を解決するために、上記アンテナと、上記無線部回路とを備え、第１、第２および第３のアンテナエレメントは何れも、上記無線部回路に接続されていることを特徴としている。
【００４９】
上記の構成によれば、本発明に係るアンテナを備え、当該アンテナの各アンテナエレメントが同一の無線部回路に接続されているので、本発明に係るアンテナの利点を生かした携帯無線端末を提供することができる。
【発明の効果】
【００５０】
以上のように、本発明のアンテナは、第１の周波数帯で動作する第１のアンテナエレメントと、第１の周波数帯よりも高い第２の周波数帯で動作する第２のアンテナエレメントと、第２の周波数帯よりも高い第３の周波数帯で動作する第３のアンテナエレメントと、を備えたアンテナであって、第１、第２および第３のアンテナエレメントはそれぞれ、無線部回路につながる側の端部である第１、第２および第３の接続用端部と、第１、第２および第３の接続用端部とは反対側の端部である第１、第２および第３の先端部とを備えており、第２のアンテナエレメントは、第１のアンテナエレメントと第３のアンテナエレメントとの間に配置されており、第１、第２および第３の接続用端部は何れも、第１の先端部よりも第３の先端部に近い位置に配置されており、上記無線部回路に接続するための第１の配線および第２の配線を備えており、第１の配線は、第１および第３の接続用端部につながっており、第２の配線は、第２の接続用端部につながっており、第１の配線が、第２の周波数帯の電気信号を阻止する周波数制御手段を備えている。
【００５１】
それゆえ、３つのアンテナエレメントを備えたアンテナにおいて、各アンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合であっても良好な特性を得ることができるアンテナを実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る携帯無線端末の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は、携帯無線端末の透視上面図であり、図１（ｂ）は、携帯無線端末の透視側面図である。
【図２】第１実施形態に係る携帯無線端末が備えるアンテナの概略構成を示す図である。
【図３】第１実施形態に係る周波数制御手段の構成を示す概略図である。
【図４】第１実施形態に係る周波数制御手段１５０の通過特性を説明するためのイメージ図であり、第２の周波数帯における概念的構成を示している。
【図５】第１本実施形態に係る第２のアンテナエレメントのアンテナ利得の周波数特性を示すグラフであり、図５（ａ）は周波数制御手段の有無による第２のアンテナエレメントのアンテナ利得の変化量、図５（ｂ）は第１のアンテナエレメントおよび第３のアンテナエレメントを非励振素子として用いたときと用いないときの第２のアンテナエレメントのアンテナ利得の変化量をそれぞれ示している。
【図６】本実施形態に係る周波数制御手段の通過特性の一例を示すグラフである。
【図７】第１実施形態に係るアンテナの変形例の概略構成を示す図である。
【図８】図７に示す周波数制御手段の概略構成を示す平面図である。
【図９】第１実施形態に係る携帯無線端末のアンテナの他の変形例の概略構成を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係るアンテナの概略構成を示す図である。
【図１１】第２実施形態に係る周波数制御手段のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートである。
【図１２】第２実施形態に係るアンテナの変形例の概略構成を示す図である。
【図１３】第２実施形態に係るアンテナの他の変形例の概略構成を示す図である。
【図１４】実施例で測定した第２のアンテナエレメントの平均利得を示すグラフである。
【図１５】従来技術に係る携帯無線端末のアンテナが配置された筐体の内部を示す透視図である。
【図１６】新規なアンテナエレメントの配置を示す上面図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係るアンテナのバリエーションを示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係るアンテナのバリエーションを示す図である。
【図１９】本発明の他の実施形態に係る無線部回路の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
〔第１実施形態〕
本発明の実施形態（第１実施形態）について図１〜９を参照して説明すれば以下のとおりである。なお、以下では、本発明に係るアンテナは、通話のための無線通信を基地局との間で行う携帯無線端末が備えるアンテナとして説明している。ただし、本発明に係るアンテナは、通話のための無線通信を基地局との間で行う携帯無線端末が備えるアンテナに限らず、何らかの信号が重畳された搬送波を受信および／または送信するアンテナ一般に適用することができ、携帯無線端末以外の無線装置が備えるものであってもよい。
【００５４】
図１は、本発明の一実施形態に係る携帯無線端末１００の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は、携帯無線端末１００の透視上面図であり、図１（ｂ）は、携帯無線端末１００の透視側面図である。図１に示すように、携帯無線端末１００は、連結部材１０３によって連結された第１の筐体１０１および第２の筐体１０２を備えている。また、第１の筐体１０１は、回路基板１２０を内蔵している。回路基板１２０の一端部には、アンテナ土台１１５が配置されている。アンテナ土台１１５上には、本実施形態に係るアンテナ１１０を構成する第１のアンテナエレメント１１１、第２のアンテナエレメント１１２、および第３のアンテナエレメント１１３が設けられている。なお、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３とアンテナ土台１１５とを合わせてアンテナアセンブリと呼ぶこともある。また、本明細書において、「アンテナ」とは、アンテナエレメントから無線部回路１２１への接続部までを含む構成を指す。また、回路基板１２０には、セルラー通信システムのための無線部回路１２１、カメラ（金属部材）１２２、第１整合部（整合回路）１３３、第２整合部（整合回路）１３４、周波数制御手段１５０等が設けられている。
【００５５】
第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３は、それぞれ一部がアンテナ土台１１５の上記接続面近傍に延在しており、当該接続面に、無線部回路１２１につながる側の端部である第１の接続用端部１１１ｂ、第２の接続用端部１１２ｂ、および第３の接続用端部１１３ｂを備えている。第１の接続用端部１１１ｂと第３の接続用端部１１３ｂとは１つになっており、接続用端部１１４として、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３が一系統化されている。接続用端部１１４と第２の接続用端部１１２ｂとは、対向する回路基板１２０上に設けられたバネ等の接続用端子を介して、回路基板１２０上の配線（第１の配線１３０・第２の配線１３１）に接続され、接続用端部１１４は周波数制御手段１５０に、第２の接続用端部１１２ｂは第２整合部１３４に接続されている。
【００５６】
ここで、第１の配線１３０および第２の配線１３１は、例えばマイクロストリップ線路、トリプレート線路、同軸ケーブルなどで構成されるものであり、アンテナアセンブリと無線回路部をミスマッチがないように接続する配線を指す。また、図１では接続用端部１１４をアンテナ土台１１５上に設けているが、図１９に示すように、回路基板１２０上に分岐点１１４’を設ける構成であってもよい。この場合には、第１の接続用端部１１１ｂと第３の接続用端部１１３ｂは対向する回路基板１２０上に設けられたそれぞれのバネ等の接続用端子を介して、分岐点１１４’で一系統化された後、第１の配線１３０に接続される。
【００５７】
第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３はまた、アンテナ土台１１５の上記天面上に、第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂとは反対側の端部である第１の先端部１１１ａ、第２の先端部１１２ａ、および第３の先端部１１３ａを備えている。第１、第２および第３の先端部１１１ａ〜１１３ａは、他の導電性部材に接続されず、開放端となっている。また、第１のアンテナエレメント１１１における第１の先端部１１１ａの周辺領域（第１の先端部１１１ａを含む）を第１の先端領域１１１ｃと称する。同様に、第２のアンテナエレメント１１２における第２の先端部１１２ａの周辺領域（第２の先端部１１２ａを含む）を第２の先端領域１１２ｃと、第３のアンテナエレメント１１３における第３の先端部１１３ａの周辺領域（第３の先端部１１３ａを含む）を第３の先端領域１１３ｃと称する。
【００５８】
第１のアンテナエレメント１１１が動作する第１の周波数帯、第２のアンテナエレメント１１２が動作する第２の周波数帯、および第３のアンテナエレメント１１３が動作する第３の周波数帯は、この順にしたがって高い周波数となっている。本実施形態では、一例として、第１の周波数として、ＷＣＤＭＡ、ＡＭＰＳ、ＥＧＳＭ、ＣＤＭＡ２０００（ＢａｎｄＣｌａｓｓ  ０、ＢａｎｄＣｌａｓｓ  ３等）等のための８００〜９００ＭＨｚ帯、第２の周波数帯として、ＷＣＤＭＡ  Ｂａｎｄ  ＸＩ、ＧＰＳ等のための１．５ＧＨｚ帯、第３の周波数帯として、ＷＣＤＭＡ、ＤＣＳ、ＰＣＳ、ＣＤＭＡ（Ｂａｎｄ  Ｃｌａｓｓ  ６等）等の１．７〜２．１ＧＨｚ帯を用いた場合について説明するが、本発明はこれに限定されず、第１の周波数帯よりも第２の周波数帯が高く、第２の周波数帯よりも第３の周波数帯が高いものであれば、本発明を適用することができる。
【００５９】
また、一般に、アンテナエレメントの長さは、動作する周波数に反比例する。すなわち、低い周波数帯のアンテナエレメントの方が長くなる。したがって、第１のアンテナエレメント１１１、第２のアンテナエレメント１１２および第３のアンテナエレメント１１３は、この順に長さが短くなる。
【００６０】
無線部回路１２１は、３つの周波数帯を用いてセルラー通信を行うものであり、第１整合部１３３および第２整合部１３４のそれぞれに接続されている。なお、本明細書において、「無線部回路」とは、送信回路、受信回路、アンテナ切替え用のスイッチ、送信回路からアンテナへの流れと、アンテナから受信回路への流れとを分波する分波フィルタ、ＩＣ等の各部品の少なくとも何れかからなる回路を総称するものである。
【００６１】
第１整合部１３３および第２整合部１３４は、出力インピーダンスと入力インピーダンスとを合わせる。第１整合部１３３は、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３を整合し、第２整合部１３４は、第２のアンテナエレメント１１２を整合する。第１整合部１３３としては、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３に対して並列に装荷され、グランドに接続された並列共振回路を用いることが好ましい。なお、第１整合部１３３および第２整合部１３４は、目的に応じて適宜省略することができる。
【００６２】
周波数制御手段１５０は、接続用端部１１４と第１整合部１３３との間に第１の配線１３０を介して配置されており、第２の周波数帯の電気信号の通過を阻止する。周波数制御手段１５０には、例えば、帯域除去フィルタ（例えば、ノッチフィルタ）、スイッチ、ＭＥＭＳ（Micro  Electro  Mechanical  Systems）、ＦＥＴ（Field  Effect  Transistor）、ＰＩＮダイオード、および移相器等を備えるものを用いることができる。周波数制御手段１５０としてスイッチやＰＩＮダイオード等の能動素子を使用する場合は、その能動素子を動作させるための電力供給用の回路や配線等を別途備えるものとしてもよい。なお、周波数制御手段１５０の詳細は後述する。
【００６３】
このように、本実施形態に係るアンテナ１１０では、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３の第１、第２および第３の先端領域１１１ｃ〜１１３ｃは何れも、携帯無線端末１００の、第１の筐体１０１の外縁に近い方の端部に配置されており、第２のアンテナエレメント１１２は、第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に配置されており、第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂは何れも、第１の先端部１１１ａよりも第３の先端部１１３ａに近い位置に配置されている。
【００６４】
すなわち、第１、第２および第３の先端領域１１１ｃ〜１１３ｃが携帯無線端末１００の第１の筐体１０１の外縁に近い方の端部に配置されていることにより、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３のアンテナ特性が良好となる。言い換えれば、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３のアンテナ寸法を、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３のアンテナ特性を確保するために増大させる必要性が小さくなり、昨今の携帯無線端末に対する小型化、薄型化などの要求に答えることができる。
【００６５】
また、別の観点からみれば、第１、第２および第３の先端領域１１１ｃ〜１１３ｃは、無線部回路１２１、カメラ１２２等の導電性部材がある側とは反対側から見たときに、他のアンテナエレメントによって覆われていないため、何れのアンテナエレメント１１１〜１１３のアンテナ特性も良好となる。
【００６６】
さらに、第２のアンテナエレメント１１２が第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に配置されており、第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂは何れも、第１の先端部１１１ａよりも第３の先端部１１３ａに近い位置に配置されていることにより、首尾よく第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂの位置を互いに離れないように配置することができる。
【００６７】
なお、本明細書において、「第２のアンテナエレメント１１２が第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に配置されている」とは、第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間の空間に、第２のアンテナエレメント１１２の大部分、少なくとも半分以上が配置されていることを指すが、例えば、図１（ａ）に示すように、或る平面（図１（ａ）であれば、回路基板１２０の基板面に平行な平面）に投影したときに、第２のアンテナエレメント１１２の影が、第１のアンテナエレメント１１１の影と第３のアンテナエレメント１１３の影とに挿まれている状態を含んでいる。なお、第２のアンテナエレメント１１２の影の全体が、第１のアンテナエレメントの影と第３のアンテナエレメント１１３の影とに挿まれている必要はなく、少なくとも第２のアンテナエレメント１１２の全体の５０％が挿まれていればよい。すなわち、大部分において、第２のアンテナエレメント１１２が第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に挿まれていればよい。また、別の観点からみれば、「第２のアンテナエレメント１１２が第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に配置されている」とは、第１のアンテナエレメント１１１、第２のアンテナエレメント１１２、および第３のアンテナエレメント１１３は、或る方向に沿ってこの順に配置されていることを含み、好ましくは、上記導電性部材に近い方から、上記順番に配置されていることを含む。
【００６８】
このように、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３が配置されていることが好ましい理由を、図１７（ａ）を参照して、以下に説明する。図１７（ａ）は、一実施例に係るアンテナ１１０の概略構成を示す模式図である。
【００６９】
まず、上述したように、第１、第２および第３のアンテナエレメントの長さは、第１のアンテナエレメント１１１が最も長く、第２のアンテナエレメント１１２は第１のアンテナエレメント１１１よりは短く、第３のアンテナエレメント１１３は最も短い。そのため、第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂを近接して配置するためには、第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂが配置されるエリアから、第１、第２および第３の先端部１１１ａ〜１１３ａまでのそれぞれの距離は、該エリアから第１の先端部１１１ａまでの距離が最も長く、該エリアから第３の先端部１１３ａまでの距離が最も短い必要がある。ここで、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３が、上述したような配置で無い場合、このような条件を満たすことが困難である。
【００７０】
すなわち、本実施形態であれば、第２のアンテナエレメント１１２が第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に配置されているか、第１のアンテナエレメント１１１、第２のアンテナエレメント１１２、および第３のアンテナエレメント１１３は、或る方向（図１７（ａ）におけるＤ１方向）に沿ってこの順に配置されている。それゆえ、第１、第２および第３の先端部１１１ａ〜１１３ａは、第１の先端部１１１ａ、第２の先端部１１２ａ、第３の先端部１１３ａの順に配置される。そして、本実施形態であれば、第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂは何れも、第１の先端部１１１ａより第３の先端部１１３ａに近い位置に配置されているため、第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂが配置されるエリアから、第１、第２および第３の先端部１１１ａ〜１１３ａまでのそれぞれの距離を、該エリアから第１の先端部１１１ａまでの距離が最も長く、該エリアから第３の先端部１１３ａまでの距離が最も短くすることができる。
【００７１】
このように、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３を上述したように配置することにより、首尾よく、第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂを近接させることができ、アンテナ特性を向上させることができる。
【００７２】
また、本実施形態において、第１のアンテナエレメント１１１、第２のアンテナエレメント１１２および第３のアンテナエレメント１１３は、同じアンテナ土台１５１上に形成されている。これにより、３つのアンテナエレメントを１つの部品として扱うことができるため、無線装置に組み込まれる部品点数の削減および無線装置の組み立ての効率化に寄与することができる。また、図１５に示すような従来技術に係るアンテナエレメントの配置のように、第２のアンテナエレメント９１２が回路基板９２０上に形成されて、第２のアンテナエレメント９１２のアンテナ特性が劣化することもない。
【００７３】
しかしながら、第２のアンテナエレメント１１２を第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に配置した場合、第２のアンテナエレメント１１２は第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３とに囲まれた状態になる。このため、第２の周波数帯において、第２のアンテナエレメント１１２が第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３に囲まれることによるシャドウイングの影響を受けることにより第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性が劣化してしまうという新たな問題が生じる。
【００７４】
そこで、本実施形態に係る携帯無線端末１００では、第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３とを接続用端部１１４で一系統化し、接続用端部１１４と第１整合部１３３との間に第２の周波数帯の電気信号の通過を阻止する周波数制御手段１５０を配置している。
【００７５】
図２は、本実施形態に係る携帯無線端末１００が備えるアンテナ１１０の概略構成を示す図である。図２に示すように、アンテナ１１０では、第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３とが接続用端部１１４で接続されて一系統とされており、第２のアンテナエレメント１１２の系統と併せて計２つの給電系統とされている。また、接続用端部１１４と第１整合部１３３との間に周波数制御手段１５０が配置されている。
【００７６】
図３は、本実施形態に係る周波数制御手段１５０の構成を示す概略図である。図３に示すように、本実施形態では、周波数制御手段１５０として、コイル１５０ａとコンデンサ１５０ｂとが並列に接続された帯域除去フィルタを用いている。周波数制御手段１５０は、一端が第１の配線１３０を介して接続用端部１１４に接続され、他端が第１の配線１３０を介して第１整合部１３３接続される。
【００７７】
ここで、周波数制御手段１５０のインピーダンスは、下記の式（１）で表される。
【００７８】
【数１】
2011176634.tif 000003
【００７９】
上記式（１）において、Ｚは周波数制御手段１５０のインピーダンス［Ω］、Ｌはコイル１５０ａのインダクタンス［Ｈ］、Ｃはコンデンサ１５０ｂのキャパシタンス［Ｆ］、ωは角周波数［Ｈｚ］、ｊは虚数をそれぞれ示している。
【００８０】
上記式（１）では、ω＝√ＬＣのとき、インピーダンスＺは最大となる。すなわち、ω＝√ＬＣのとき、コイル１５０ａの誘導性とコンデンサの容量性とが等しくなり、周波数制御手段１５０で共振現象が生じる。角周波数ωは、交流電流の周波数をｆとしたとき、ω＝２πｆで表されるため、インピーダンスＺが最大となる周波数、すなわち、共振周波数は、ｆ＝１／２π√ＬＣで表すことができる。
【００８１】
ここで、周波数制御手段１５０では、共振周波数が第２の周波数帯に含まれるように、好ましくは共振周波数と第２の周波数帯の中心周波数とが略一致するように、コイル１５０ａのインダクタンスＬとコンデンサ１５０ｂのキャパシタンスＣとが決定されている。
このため、周波数制御手段１５０は、第２の周波数帯、すなわち、上記の共振周波数ｆにおいてインピーダンス特性が非常に高くなるため、第２の周波数帯の電気信号を通過させないように動作する。
【００８２】
一方、周波数制御手段１５０は、第１の周波数帯および第３の周波数帯においては、電気信号を通過させるようにコイル１５０ａのインダクタンスＬとコンデンサ１５０ｂのキャパシタンスＣの値を決定している。もちろん、ＬとＣを決定する上で上述したようにｆ＝１／２π√ＬＣを満たすものである。
【００８３】
このように動作する周波数制御手段１５０を、接続用端部１１４と第１整合部１３３との間に配置することにより、第２の周波数帯において、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３に対する第２の周波数帯の電気信号が通過しなくなる。このため、本実施形態に係るアンテナ１１０では、第２の周波数帯において、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３は接続用端部１１４において断線（開放）した状態と等価となる。このため、第２の周波数帯において、第２のアンテナエレメント１１２を囲んでいる第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３のシャドウイングの影響が抑えられるため、第２のアンテナエレメント１１２への干渉が抑制されため、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性の劣化を防ぐことができる。
【００８４】
図４は、本実施形態に係る周波数制御手段１５０の通過特性を説明するためのイメージ図であり、第２の周波数帯における概念的構成を示している。上述したように、周波数制御手段１５０は第２の周波数帯において第２の周波数帯の電気信号を通過させないように動作する。このとき、第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３は接続用端部１１４において接続されているため、図４に示すように、第１の先端部１１１ａおよび第３の先端部１１３ａで開放となる一連のエレメント１１６と仮定することができる。第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性は、この近接するエレメント１１６の電気長によって左右されるため、それぞれのアンテナエレメントの電気長は以下のようになる。
【００８５】
第１のアンテナエレメント１１１、第２のアンテナエレメント１１２および第３のアンテナエレメント１１３は、それぞれ第１、第２および第３の先端部１１１ａ〜１１３ａが開放となっているため、λ／４系のモノポールアンテナとして動作する。よって、第１の周波数帯の波長をλＬ、第２の周波数帯の波長をλＭ、第３の周波数帯の波長をλＨとすると、第１のアンテナエレメント１１１の電気長はλＬ／４、第２のアンテナエレメント１１２の電気長はλＭ／４、第３のアンテナエレメント１１３の電気長はλＨ／４となる。そして、上記のエレメント１１６の電気長は（λＬ＋λＨ）／４となる。前提として第１の周波数帯よりも第２の周波数帯の方が周波数は高く、第２の周波数帯よりも第３の周波数帯の方が周波数帯は高いため、各波長の長さの関係はλＬ＞λＭ＞λＨとなるので、λＨ／２＜（λＬ＋λＨ）／４＜λＬ／２が成り立つ。この不等式からエレメント１１６の電気長（λＬ＋λＨ）／４は、第１の周波数帯と第３の周波数帯との間の第４の周波数帯で電気長λ／２系の両端開放素子として考えることができる。この第４の周波数帯と第２の周波数帯がほぼ等しい場合には、エレメント１１６が第２のアンテナエレメント１１２の非励振素子として動作し、エレメント１１６はアンテナ放射に寄与する。また、第４の周波数帯が第２の周波数に概ね同じ場合でも第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ放射を阻害せず、干渉は抑えられる。本実施形態では、第２の周波数帯が第１の周波数帯と第３の周波数帯の間にあることから第２の周波数帯と第４の周波数帯とが概ね同じとなるため、エレメント１１６が第２のアンテナエレメント１１２の放射を阻害する影響は小さく、第２のアンテナエレメントのアンテナ特性が抑えられる。これにより、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性を向上させることができる。
【００８６】
次に、本実施形態に係るアンテナ１１０のアンテナ利得について説明する。
【００８７】
図５は、本実施形態に係る第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ利得の周波数特性を示すグラフであり、図５（ａ）は周波数制御手段１５０の有無による第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ利得の変化量、図５（ｂ）は第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３を非励振素子として用いたときと用いないときの第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ利得の変化量をそれぞれ示している。
【００８８】
図５（ａ）に示すように、アンテナ１１０の第２の周波数帯における第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ利得は、周波数制御手段１５０を備えないときに比べて向上している。これは、周波数制御手段１５０によって第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３が第２のアンテナエレメント１１２を囲むことによるシャドウイングの影響が抑制されるためである。すなわち、第２の周波数帯では、周波数制御手段１５０は非常に高いインピーダンス特性となるため、第２のアンテナエレメント１１２は第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３のシャドウイングによる影響が小さくなるため、アンテナ特性の劣化が抑えられる。このように、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３による第２のアンテナエレメント１１２への干渉が抑制されるため、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性の劣化を防ぐことができる。
【００８９】
また、図５（ｂ）に示すように、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３の合計の電気長を、第２の周波数帯の波長λＭに対して概ねλＭ／２になるように調整したとき、第２のアンテナエレメント１１２の利得はさらに向上している。これは、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３が第２のアンテナエレメント１１２に対して非励振素子として動作するからである。これにより、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性を向上させることができる。
【００９０】
このように、本実施形態に係る携帯無線端末１００によれば、接続用端部１１４と第１整合部１３３との間に周波数制御手段１５０を配置することにより、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性を良好にすることができる。
【００９１】
以上のように、本実施形態に係るアンテナ１１０によれば、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３の第１、第２および第３の先端領域１１１ｃ〜１１３ｃは何れも、携帯無線端末１００の第１の筐１０１の外縁に近い方の端部に配置されており、第２のアンテナエレメント１１２は、第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に配置されており、第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂは何れも、第１の先端部１１１ａよりも第３の先端部１１３ａに近い位置に配置されている構成である。
【００９２】
さらに、本実施形態に係るアンテナ１１０では、第１の接続用端部１１１ｂと第３の接続用端部１１３ｂとは、接続用端部１１４で一系統化され、接続用端部１１４と第１整合部１３３との間に第１の配線１３０を介して周波数制御手段１５０が配置されている構成である。このため、第２の周波数帯において、接続用端部１１４と第１整合部１３３との間で第２の周波数帯の電気信号が通過しないようになるので、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３のシャドウイングの影響が抑えられ、第２のアンテナエレメント１１２への干渉が抑制される。これにより、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性の劣化を防止することができる。
【００９３】
さらに、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３が第２のアンテナエレメント１１２に対して非励振素子として動作するため、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性を向上させることができる。
【００９４】
したがって、本実施形態によれば、３つのアンテナエレメントを備えたアンテナにおいて、各アンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合であっても、良好な特性を得ることができるアンテナを実現することができる。
【００９５】
（変形例）
図６は、本実施形態に係る周波数制御手段１５０の通過特性の一例を示すグラフである。本実施形態では、周波数制御手段１５０として帯域除去フィルタを用いた場合について説明したが、周波数制御手段１５０は、図６に示すように、第２の周波数帯の電気信号を通過させず、第１および第３の周波数帯の電気信号を通過させる通過特性を有するものであれば特に限定されない。
【００９６】
図７は、本実施形態に係るアンテナ１１０の変形例の概略構成を示す図である。図７に示すように、アンテナ１１０ａは、周波数制御手段１５５がスイッチにより構成されており、周波数制御手段１５５を除いては図２に示すアンテナと同じである。
【００９７】
図８は、図７に示す周波数制御手段１５５の概略構成を示す平面図である。図８に示すように、周波数制御手段１５５は、接続用端部１１４と第１整合部１３３とを接続する接続位置Ｐ１と、接続用端部１１４と第１整合部１３３との接続を解除する開放位置Ｐ２とに切替可能に構成されており、第２の周波数帯動作時には開放位置Ｐ２に、一方、第１の周波数帯および第３の周波数帯動作時には接続位置Ｐ１に接続されるように制御される。なお、上記の周波数制御手段１５５であるスイッチは、図８とは反対向きでも構わない。もちろんこの場合には、第２の周波数帯動作時には開放位置Ｐ２に接続され接続用端部１１４側の接続がスイッチにより切断され開放接続となり、一方、第１の周波数帯および第３の周波数帯動作時には接続位置Ｐ１に接続されるように制御される。
【００９８】
このように、アンテナ１１０ａによっても、３つのアンテナエレメントを備えたアンテナにおいて、各アンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合に、良好な特性を得ることができるアンテナを実現することができる。
【００９９】
本実施形態では、周波数制御手段１５０を、接続用端部１１４と第１整合部１３３との間に配置する構成について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、周波数制御手段１５０を分離して、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３のそれぞれに配置する構成としてもよい。
【０１００】
図９は、本実施形態に係るアンテナ１１０の他の変形例の概略構成を示す図である。図９に示すように、周波数制御手段１５６は、第１の周波数フィルタ１５６ａと第２の周波数フィルタ１５６ｂとから構成されている。第１の周波数フィルタ１５６ａは第１の先端部１１１ａと接続用端部１１４との間に配置され、第２の周波数フィルタ１５６ｂは、第３の先端部１１３ａと接続用端部１１４との間に配置される。
【０１０１】
第１の周波数フィルタ１５６ａには、例えば、第１の周波数帯を通過させ、第２の周波数帯を通過させないようなローパスフィルタ等を用いることができる。一方、第２の周波数フィルタ１５６ｂは、第２の周波数帯を通過させず、第３の周波数帯を通過させるようなハイパスフィルタ等を用いることができる。したがって、第１の周波数フィルタ１５６ａおよび第２の周波数フィルタ１５６ｂにより、第２の周波数帯において第２のアンテナエレメント１１２は第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３に囲まれることによるシャドウイングの影響を抑えることができる。もちろん、第１の周波数フィルタ１５６ａとして、第１の周波数帯だけを通過させる帯域通過フィルタを用いてもかまわない。また、第２の周波数フィルタ１５６ｂとして、第３の周波数帯だけを通過させる帯域通過フィルタを用いてもかまわない。
【０１０２】
このように、アンテナ１１０ｂによっても、３つのアンテナエレメントを備えたアンテナにおいて、各アンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合に、良好な特性を得ることができるアンテナを実現することができる。
【０１０３】
次に、上述した本実施形態に係る第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３の配置のバリエーションについて、図１７および図１８を参照してさらに詳細に説明する。図１７（ａ）〜（ｄ）および図１８（ａ）〜（ｆ）は、本実施形態に係るアンテナアセンブリのバリエーションを示す図である。
【０１０４】
図１７（ａ）に示すように、第１、第２および第３の先端領域１１１ｃ〜１１３ｃは、アンテナ土台１１５上の、方向Ｄ１における端部に配置されている。なお、「端部」とは、必ずしも外部との境界その位置である必要はなく、図１７（ｂ）、図１８（ｄ）および図１８（ｅ）に示すように、第１、第２および第３の先端領域１１１ｃ〜１１３ｃは、若干、内側に位置していてもよい。また、後述するように、第１、第２および第３の先端領域１１１ｃ〜１１３ｃは、全領域にわたって、上記端部に配置されている必要はなく、少なくとも一点が、上記端部に配置されていればよい。
【０１０５】
第１、第２および第３の接続用端部１１１ｂ〜１１３ｂは、第１の先端部１１１ａと、第３の先端部１１３ａとの間の直線Ｄ２に対して第３の先端部１１３ａ側に位置している。図１７（ｃ）および図１８（ｆ）に示すように、方向Ｄ１に直交する方向における位置はずれていてもよい。
【０１０６】
また、図１８（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１、第２および第３の先端領域１１１ｃ〜１１３ｃが、アンテナ土台１１５上の、方向Ｄ１における端部に配置されている限り、第１、第２および第３の先端部１１１ａ〜１１３ａは、当該端部から外れた位置にまで伸びていてもよい。
【０１０７】
そして、第２のアンテナエレメント１１２が第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３との間に配置されている。このことは、例えば、図１４（ａ）において、直線Ｄ２上で、第２のアンテナエレメント１１２は第１のアンテナエレメント１１１よりも方向Ｄ１が向かう位置にあり、直線Ｄ３で、第３のアンテナエレメント１１３は第２のアンテナエレメント１１２よりも方向Ｄ１が向かう位置にあることからも示される。
【０１０８】
また、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３は、例えば、薄い金属板を各アンテナエレメント形状に加工し、それをアンテナ土台１１５でまとめて固定するインモールド成型、又はインサート成型と呼ばれる製法で形成することもできる。
【０１０９】
また、上述したように、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３はアンテナ土台１１５上に形成することが好ましいが、アンテナ土台１１５を省くことも可能である。例えば、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ）に第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３を作成し、当該ＦＰＣを、アンテナを内蔵する筐体ケースの内側や固定用の樹脂に貼り付けてもよいし、図１７（ｄ）に示すように、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３を、立体的な形状を有する板金によって形成し、アンテナを内蔵する筐体ケースの内側に貼り付けるような構成にしてもよい。
【０１１０】
このように、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３が、少なくとも、空間的に上述したような配置となっていれば、第１、第２および第３のアンテナエレメント１１１〜１１３がどのような手法で形成および固定されているかによらず、本発明の範疇である。
【０１１１】
〔第２実施形態〕
本発明の他の実施形態（第２実施形態）について、図１０〜１３を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の部材には、同じ部材番号を付して、その説明を省略する。
【０１１２】
図１０は、本実施形態に係るアンテナ２１０の概略構成を示す図である。本実施形態に係るアンテナ２１０は、周波数制御手段２５０が、無線部回路１２１と第１整合部１３３との間に配置されている。この点において、第１実施形態に係るアンテナ１１０と異なっている。図１０に示すように、周波数制御手段２５０を無線部回路１２１と第１整合部１３３との間に配置した場合、第２周波数帯において、無線部回路１２１と第１整合部１３３との間で、第２周波数帯の電気信号が通過しないようになる。これにより、第２のアンテナエレメント１１２が第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３に囲まれることによるシャドウイングの影響が抑えられるため、第２のアンテナエレメント１１２への干渉が抑制される。これにより、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性の劣化を防ぐことができる。
【０１１３】
なお、周波数制御手段２５０を無線部回路１２１と第１整合部１３３との間に配置する場合、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３、並びに、第１整合部１３３からなる部分は、第２の周波数帯におけるインピーダンス特性が、第１および第３の周波数帯におけるインピーダンス特性よりも高い構成とする。典型的には、第１のアンテナエレメント１１１および第３のアンテナエレメント１１３、並びに、第１整合部１３３からなる部分のインピーダンスを、第２の周波数帯において、最大のインピーダンスとなるように調整する。
【０１１４】
図１１は、本実施形態に係る第１整合部１３３側から見込んだ、第１のアンテナエレメント１１１、第３のアンテナエレメント１１３および第１整合部１３３のインピーダンスの周波数特性を示すスミスチャートの一例である。図１１に示すように、第１整合部１３３側から見込んだ、第１のアンテナエレメント１１１、第３のアンテナエレメント１１３および第１整合部１３３のインピーダンスは、第２の周波数帯において開放状態に近づく。第１整合部１３３側から見込んだ、第１のアンテナエレメント１１１、第３のアンテナエレメント１１３および第１整合部１３３のインピーダンスの周波数特性が図１１であり、かつ、第１整合部１３３と無線部回路１２１との間に、第２の周波数帯の電気信号を通過させない周波数制御手段２５０を装荷することにより、無線部回路１２１と第１整合部１３３との間で、第２周波数帯の電気信号を通過させないようにすることができる。
【０１１５】
このように、本実施形態によれば、無線部回路１２１と第１整合部１３３との間で、周波数制御手段２５０によって第２周波数帯の電気信号が通過しないようになる。これにより、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性の劣化を防止することができる。
【０１１６】
したがって、本実施形態によっても、３つのアンテナエレメントを備えたアンテナにおいて、各アンテナエレメントを同一のシステムのために用いる場合に、良好な特性を得ることができるアンテナを実現することができる。
【０１１７】
図１２は、本実施形態に係るアンテナ２１０の変形例の概略構成を示す図である。図１２に示すアンテナ２１０のように、周波数制御手段２５５として図８に示すスイッチを用いる構成としてもよい。なお、周波数制御手段２５５の説明は、第１実施形態で説明したので、ここでは省略する。
【０１１８】
図１３は、本実施形態に係るアンテナ２１０の他の変形例の概略構成を示す図である。図１３に示すアンテナ２１０ｂのように、周波数制御手段２５７として移相器を用いてもよい。移相器には、公知のものを用いることができ、電気信号の位相を変化させる素子であれば特に限定されない。
【０１１９】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【０１２０】
第１実施形態に係る携帯無線端末１００のアンテナ特性について下記の比較実験を行った。
【０１２１】
実施例１のアンテナとして、図２に示す接続用端部１１４と第１整合部１３３との間に周波数制御手段１５０を配置したアンテナを準備した。また、実施例１のアンテナの周波数制御手段１５０には、図３に示す帯域除去フィルタを用いた。帯域除去フィルタのコイルの誘導性インダクタンスＬ＝１０ｎＨ、コンデンサの容量性インダクタンスＣ＝１．２ｐＦであり、共振周波数は約１４５０ＭＨｚであるものを用いた。
【０１２２】
実施例２のアンテナとして、図７に示す接続用端部１１４と第１整合部１３３との間に周波数制御手段１５５としてスイッチを配置したアンテナ１１０ａを準備した。
【０１２３】
また、比較例１として、接続用端部１１４と第１整合部１３３との間に周波数制御手段を配置せず、接続用端部１１４と第１整合部１３３とを第１の配線１３０により接続したアンテナを準備した。
【０１２４】
このような構成の実施例１、実施例２および比較例１を用いて、第２の周波数帯における第２のアンテナエレメント１１２の平均利得を測定した。
【０１２５】
図１４は、比較実験で測定した第２の周波数帯における平均利得を示すグラフである。図１４に示すように、実施例１および実施例２の第２のアンテナエレメント１１２の平均利得は、比較例１に比べて高い値が測定された。これは周波数制御手段１５０および１５５を配置したことにより、第２の周波数帯において接続用端部１１４と第１整合部１３３との間で第２の周波数帯の電気信号が通過しないので、第２のアンテナエレメント１１２が第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３とに囲まれることによるシャドウイングの影響を抑えられるため、第２のアンテナエレメント１１２への干渉が抑制されるからである。これにより、第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性の劣化が防止される。
【０１２６】
一方、比較例１は、第２のアンテナエレメント１１２が第１のアンテナエレメント１１１と第３のアンテナエレメント１１３に囲まれることよるシャドウイングの影響を受けているため、第２のアンテナエレメント１１２への干渉が生じ、実施例１および実施例２に比べて第２のアンテナエレメントの平均利得が低下したと考えられる。
【０１２７】
以上の比較実験により、実施形態に係るアンテナによれば、第２の周波数帯における第２のアンテナエレメント１１２のアンテナ特性の劣化を大幅に低減することができることが証明された。
【産業上の利用可能性】
【０１２８】
本発明は、無線通信一般に用いられるアンテナ、特に、携帯無線端末のためのアンテナおよび当該アンテナを備えた無線装置の製造分野において好適に利用することができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１００      携帯無線端末
１０１      第１の筐体
１０２      第２の筐体
１０３      連結部材
１１０      アンテナ
１１０ａ    アンテナ
１１０ｂ    アンテナ
１１１      第１のアンテナエレメント
１１２      第２のアンテナエレメント
１１３      第３のアンテナエレメント
１１１ａ    先端部
１１２ａ    先端部
１１３ａ    先端部
１１１ｂ    接続用端部
１１２ｂ    接続用端部
１１３ｂ    接続用端部
１１４      接続用端部
１１１ｃ    第１の先端領域
１１２ｃ    第２の先端領域
１１３ｃ    第３の先端領域
１１５      アンテナ土台
１１６      エレメント
１２０      回路基板
１２１      無線部回路
１２２      カメラ（金属部材）
１３０      第１の配線
１３１      第２の配線
１３３      第１整合部（整合回路）
１３４      第２整合部（整合回路）
１５０      周波数制御手段
１５５      周波数制御手段
１５５ａ    コイル
１５５ｂ    コンデンサ
１５６      周波数制御手段
１５６ａ    第１の周波数フィルタ
１５６ｂ    第２の周波数フィルタ
２１０      アンテナ
２５０      周波数制御手段
２５５      周波数制御手段
２５７      周波数制御手段
９００      携帯無線端末
９０１      第１の筐体
９０２      第２の筐体
９０３      連結部材
９１１      第１のアンテナエレメント
９１２      第２のアンテナエレメント
９１３      第３のアンテナエレメント
９１５      アンテナ土台
９２０      回路基板
９２１      セルラー通信用無線部回路
９２２      カメラ
９２３      ＧＰＳ用無線部回路
【図１】
2011176634.tif 000004
【図２】
2011176634.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2011176634.tif 000018
【図１６】
2011176634.tif 000019
【図１７】
2011176634.tif 000020
【図１８】
2011176634.tif 000021
【図１９】
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