(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射電極として、一端側が給電点に接続され他端側が開放端の第１の素子と、一端側が前記給電点と接続し他端側が開放端であり、前記第１の素子よりも素子長さが長く形成された第２の素子とを有し、前記第１の素子と前記第２の素子とを接地する短絡線を備え、
前記第１の素子と前記第２の素子と前記短絡線とは導体で一体形成され、
第１の素子は第１の周波数ｆ１で直列共振する第１の放射電極を構成し、第２の素子は前記第１の周波数ｆ１よりも低周波数の第２の周波数ｆ２と、前記第１の周波数ｆ１よりも高周波数の第３の周波数ｆ３で直列共振する第２の放射電極を構成し、
前記放射電極と前記短絡線との接続点から給電点までの間に接続された並列共振回路が接地され、
前記並列共振回路のリアクタンス要素は、少なくとも一部が前記短絡線により形成され、前記並列共振回路により前記第３の周波数ｆ３を調整することを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【請求項２】
放射電極として、一端側が給電点に接続され他端側が開放端の第１の素子と、一端側が前記給電点と接続し他端側が開放端であり、前記第１の素子よりも素子長さが長く形成された第２の素子とを有し、前記第１の素子と前記第２の素子とを接地する短絡線を備え、
前記第１の素子と前記第２の素子と前記短絡線とは導体で一体形成され、
前記放射電極と前記短絡線との接続点から給電点までの間に接続されたキャパシタンスを接地し、前記キャパシタンスの一部には、第１の素子と短絡線との間に形成されたキャパシタンス、短絡線と接地との間に形成されたキャパシタンス、又は短絡線の線間に形成されたキャパシタンスのいずれかを含み、
前記マルチバンドアンテナは、第１の素子を第１の放射電極として、第１の周波数ｆ１で直列共振し、第２の素子を第２の放射電極として、前記第１の周波数ｆ１よりも低周波数の第２の周波数ｆ２と、前記第１の周波数ｆ１よりも高周波数の第３の周波数ｆ３で直列共振し、
前記第１の周波数ｆ１〜前記第３の周波数ｆ３は、ｆ２＜ｆ１＜１．０５×ｆ１＜ｆ３＜３×ｆ２の関係にあることを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【請求項３】
前記短絡線と直列にインダクタンスが接続されたことを特徴とする請求項１又２に記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項４】
前記短絡線と並列に可変キャパシタンス素子が接続されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチバンドアンテナ。
【請求項５】
放射電極として、一端側が給電点に接続され他端側が開放端の第１の素子と、一端側が前記給電点と接続し他端側が開放端であり、前記第１の素子よりも素子長さが長く形成された第２の素子とを有し、前記第１の素子と前記第２の素子とを接地する短絡線を備え、
前記第１及び第２の素子と短絡線は基体に支持された帯状導体で一体形成され、
前記基体を搭載する実装基板にリアクタンス素子が実装され、前記リアクタンス素子は少なくとも、前記放射電極と前記短絡線との接続点から給電点までの間に接続され接地されたキャパシタンスを有することを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【請求項６】
放射電極として、一端側が給電点に接続され他端側が開放端の第１の素子と、一端側が前記給電点と接続し他端側が開放端であり、前記第１の素子よりも素子長さが長く形成された第２の素子とを有し、前記第１の素子と前記第２の素子とを接地する短絡線を備え、
前記第１及び第２の素子と短絡線は基体に支持された帯状導体で一体形成され、
前記基体には誘電体素子を配置する窪みが設けられ、前記誘電体素子は、前記放射電極と前記短絡線との接続点から給電点までの間に接続され接地されたキャパシタンスを構成することを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【請求項７】
放射電極として、一端側が給電点に接続され他端側が開放端の第１の素子と、一端側が前記給電点と接続し他端側が開放端であり、前記第１の素子よりも素子長さが長く形成された第２の素子とを有し、前記第１の素子と前記第２の素子とを接地する短絡線を備え、
前記第１及び第２の素子と短絡線は基体に支持された帯状導体で一体形成され、
前記短絡線を複数箇所で折れ曲がって形成して、前記放射電極と前記短絡線との接続点から給電点までの間に接続され接地されたキャパシタンスとインダクタンスを構成することを特徴とするマルチバンドアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線装置に用いられるアンテナ回路に関し、特には異なる周波数帯において利用可能なマルチバンドアンテナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の無線通信装置の急速な普及に応じて通信システムが使用する周波数帯域も多岐に亘るようになり、特に最近では、デュアルバンド方式、トリプルバンド方式、クワッドバンド方式のように複数の送受信帯域に対応した携帯電話が多くなってきた。例えば、ＧＳＭ８５０／９００帯、ＤＣＳ帯、ＰＣＳ帯、ＵＭＴＳ帯の通信システムに対応した携帯電話では、ＧＳＭ８５０／９００帯が８２４〜９６０ＭＨｚ、ＤＣＳ帯が１７１０〜１８５０ＭＨｚ、ＰＣＳ帯が１８５０〜１９９０ＭＨｚ、及びＵＭＴＳ帯が１９２０〜２１７０ＭＨｚ帯の周波数帯を使用するので、これらの複数の周波数帯域に対応可能なアンテナ（マルチバンドアンテナ）が必要である。
【０００３】
アンテナを構成するアンテナ要素［放射素子、放射電極、放射線路（単に線路とも呼ばれる）］は、通常、基本周波数での共振（基本共振モード）と、高次の周波数での共振（高次共振モード）とを有する。例えば、直列共振で動作するアンテナでは、基本共振モードは１／４波長で共振し、高次共振モードは３／４波長での共振である。また、並列共振で動作するアンテナでは基本共振モードは１／２波長での共振であり、高次共振モードは３／２波長での共振である。
一つの給電回路に接続された一つのアンテナ要素でマルチバンドアンテナを構成する場合、直列共振による基本共振モードを例えばＧＳＭ８５０／９００帯で得るとすると、ＤＣＳ帯等は高次モードの共振で対応することになる。しかし、ＤＣＳ帯、ＰＣＳ帯及びＵＭＴＳ帯はＧＳＭ帯の約２〜２．５倍の周波数であり、ＧＳＭ帯に対して複数の周波数帯域が１：３の関係にないので、単純には高次共振モードでは対応できない。並列共振による場合もまた高次共振モードの共振で対応するのは難しい。
【０００４】
ＧＳＭ８５０／９００帯の周波数帯域（以下第１の周波数帯ｆｂ１とする）の幅は１３６ＭＨｚであり、中心周波数は８９２ＭＨｚであるので、比帯域幅は約１５．３％〔１３６ＭＨｚ／８９２ＭＨｚ〕である。またＤＣＳ帯、ＰＣＳ帯、及びＵＭＴＳ  Ｂａｎｄ１帯の周波数帯域（以下第２の周波数帯ｆｂ２とする）の幅は４６０ＭＨｚであり、中心周波数は１９４０ＭＨｚであるので、比帯域幅は約２３．７％〔４６０ＭＨｚ／１９４０ＭＨｚ〕である。このような第２の周波数帯ｆｂ２では、一つのアンテナ要素による共振によりインピーダンス整合を得るのは困難であり、所定のＶＳＷＲ（電圧定在波比）が得られる帯域幅（以下ＶＳＷＲ幅と呼ぶ）は狭く、十分に確保できない。
【０００５】
このような問題に対して、特許文献１では複数の放射電極１０２、１０３を備えたアンテナが提案されている。その構成を斜視図として図２１に示す。
このアンテナは、接地導体ＧＮＤから離れて配置された平面状の放射板と、前記放射板を接地導体ＧＮＤに接続する短絡線１０５と、前記放射板に接地導体ＧＮＤを貫通して高周波電力を供給する給電線１０４とを備えた逆Ｆ型アンテナである。図中矢印は放射板に流れる電流を示し、前記放射板にはスリットが設けられて２つの放射電極１０２、１０３が形成され、それぞれに共振電流が流れて異なる周波数で共振する複共振のアンテナとなり、放射電極１０３を基本共振モードで第１の周波数帯ｆｂ１にて共振させ、放射電極１０２を基本共振モードで第２の周波数帯ｆｂ２にて共振させることが出来る。
【０００６】
特許文献１のアンテナは、給電線１０４と短絡線１０５との間隔を調整することでインピーダンスを変化させて給電回路との整合を得るが、間隔を広げようとすると放射板を大きくすることが必要であり、アンテナが大型化する問題があった。また、第２の周波数帯ｆｂ２においてはＶＳＷＲ帯が十分に得られず、その帯域の一部の周波数しか対応出来ない。放射板を小さく構成するとＶＳＷＲ帯の狭帯域化の傾向は一層顕著となる。
【０００７】
この様な問題に対して、特許文献２には、給電線と短絡線との間隔を広げる事無くインピーダンス整合を行なうことが提案されている。その構成を斜視図として図２２に示す。
基本的な構成は引用文献１のアンテナと同じであるが、複共振のアンテナの短絡線１０４に直列にインダクタＬｓを接続する。インダクタンスＬｓによって、短絡線１０４から接地までの電気的な長さが長くなってインピーダンスが変化し、ＶＳＷＲ帯の帯域を広くする。しかしながら、この場合であっても、第２の周波数帯ｆｂ２を満足するＶＳＷＲ帯は得られない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−０９３３３２号
【特許文献２】特開２００５−１０９６３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
一般に直列共振モードでの動作するアンテナでは、放射電極からだけではなくグランド面からも放射する様に設計される。この場合では、開放端側で電流が最小となるような直列共振モードの電流分布となる。そのインピーダンスは共振周波数を境にして、低周波数側ではキャパシティブであり、高周波側ではインダクティブとなる。この様なアンテナの広帯域化の手法としてサセプタンス補償法が知られている。
この方法では、アンテナと同一の周波数で共振する並列共振回路を用いる。そのインピーダンスは共振周波数より低い周波数側ではインダクティブに、高い周波数側ではキャパシティブとなる為、アンテナと接地との間に給電点と並列に前記並列共振回路を接続することで、リアクタンス成分が打ち消されて高周波数帯で低い値となり、アンテナのＶＳＷＲ帯が広帯域化される。
【００１０】
単純に基本モードの共振においてサセプタンス補償法を適用すれば、ＶＳＷＲ帯は広帯域化されるが、それでも第２の周波数帯ｆｂ２においてはＶＳＷＲ帯が十分では無く、その帯域の一部の周波数しか対応出来ないことに変わり無かった。
【００１１】
放射電極を増やすことで、対応する周波数帯を広げることも可能であるが、アンテナは通常限定された空間、例えば携帯電話の筐体内の一部という限られた空間に配置されるため、更なる放射電極の付加が困難な場合がある。また、放射電極を増加させると、給電回路とのインピーダンスの整合を取りづらくなってしまうと言う問題もあった。
【００１２】
更に最近では、アンテナが対応すべき周波数帯はＬＴＥ帯にも広がっている。例えば、ＬＴＥ  Ｂａｎｄ１７帯は７０４〜７４６ＭＨｚ、ＬＴＥ  Ｂａｎｄ７帯は２５００〜２６９０ＭＨｚ帯の周波数帯を使用する。アンテナに要求される対応周波数帯域は広がる一方である。なおＬＴＥ、ＧＳＭは商標あるいは登録商標である。
【００１３】
そこで本発明では、小型でありながら、少なくともＤＣＳ帯、ＰＣＳ帯、及びＵＭＴＳ  Ｂａｎｄ１帯においてＶＳＷＲ帯を高帯域化することが出来、もって複数の送受信系に対応可能なマルチバンドアンテナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明は、放射電極として、一端側が給電点に接続され他端側が開放端の第１の素子と、一端側が前記給電点と接続し他端側が開放端であり、前記第１の素子よりも素子長さが長く形成された第２の素子とを有し、前記第１の素子と前記第２の素子とを接地する短絡線を備え、前記第１の素子と前記第２の素子と前記短絡線とは導体で一体形成され、第１の素子は第１の周波数ｆ１で直列共振する第１の放射電極を構成し、第２の素子は前記第１の周波数ｆ１よりも低周波数の第２の周波数ｆ２と、前記第１の周波数ｆ１よりも高周波数の第３の周波数ｆ３で直列共振する第２の放射電極を構成し、前記放射電極と前記短絡線との接続点から給電点までの間に接続された並列共振回路が接地され、前記並列共振回路のリアクタンス要素は、少なくとも一部が前記短絡線により形成され、前記並列共振回路により前記第３の周波数ｆ３を調整することを特徴とするマルチバンドアンテナである。
【００１５】
本発明においは、並列共振回路のリアクタンス要素の少なくとも一部を短絡線により形成する。短絡線より形成される寄生インダクタスや寄生キャパシタンスを利用するとともに、更に短絡線にインダクタンス素子を直列接続したり、放射電極と短絡線との接続点から給電点までの間にキャパシタンス素子を接続したりしても良い。
前記短絡線の経路のインダクタンスによって、第２の放射電極に基本共振モードでの第１の周波数ｆ１におけるインピーダンスを調整する。アンテナの動作周波数が高周波となり、インダクタンスが大きくなる程、高周波的に接地との間が高インピーダンスとなる為に、第１の放射電極による第１の周波数ｆ１での基本共振モードや、第２の放射電極による第３の周波数ｆ３での高次共振モードへの影響は少ない。
【００１６】
一方で動作周波数が高周波となれば、放射電極と短絡線との接続点から給電点までの間に接続されたキャパシタンスは低インピーダンスに見える。この為、前記キャパシタンスによって第２の放射電極による第３の周波数ｆ３での高次共振モードでのインピーダンスを調整し、第３の周波数ｆ３を第２の周波数ｆ２の３倍よりも低周波数とすることが出来る。
また、前記インダクタンス、前記キャパシタンスの定数の選択や、放射電極と短絡線との接続点の位置などによって、第１の放射電極をモノポールアンテナとして動作させることが出来る。この様な構成によれば、第１の放射電極における基本共振モードにおいては前記キャパシタンスの影響が少なくて済み、第３の周波数ｆ３を大きく低周波側へ調整しても第１に周波数ｆ１に与える影響は軽微なもとなる。
２つの共振が近接した周波数にあるとＶＳＷＲ帯域は広帯域となるが、極端に近接させれば影響は現れ、また帯域も減少するので、周波数の関係は１．０５×ｆ１＜ｆ３＜３×ｆ２とするのが好ましい。
【００１７】
寄生キャパシタンスは、第１の素子と短絡線との間に形成されたキャパシタンス、短絡線と接地との間に形成されたキャパシタンス、又は短絡線の線間に形成されたキャパシタンスのいずれかを含む。
【００１８】
また、前記短絡線と並列に可変キャパシタンス素子を接続しても良い。ここで可変キャパシタンス素子としては、逆バイアス電圧を印加することで内部の空乏層の幅が変化し、これにより静電容量を連続的に変化して、逆方向電圧が大きくなれば静電容量値が減少する挙動を示すバリキャップダイオードやＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）、デジタル可変容量素子など公知のものを用いればよい。容量値を変化させることで第３の周波数ｆ３を必要な周波数に併せて調整することが出来るので好ましい。
【００１９】
本発明において、前記第１及び第２の素子と短絡線は基体に支持された帯状導体で形成されるのが好ましい。
【００２０】
前記基体を搭載する実装基板に前記共振回路を構成するリアクタンス素子を実装し、前記リアクタンス素子は少なくとも、前記放射電極と前記短絡線との接続点から給電点までの間に接続され接地されたキャパシタンスを有するように構成しても良い。
【００２１】
また、前記基体に誘電体素子を配置する窪みを設けて、前記誘電体素子によって、前記放射電極と前記短絡線との接続点から給電点までの間に接続され接地されたキャパシタンスを構成するのも好ましい。
【００２２】
また、前記短絡線を複数箇所で折れ曲げて形成し、前記放射電極と前記短絡線との接続点から給電点までの間に接続され接地されたキャパシタンスとインダクタンスを構成しても良い。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、小型でありながら、少なくともＤＣＳ帯、ＰＣＳ帯、及びＵＭＴＳ  Ｂａｎｄ１帯においてＶＳＷＲ帯を高帯域化することが出来、もって複数の送受信系に対応可能なマルチバンドアンテナを提供するが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のマルチバンドアンテナの一構成例を説明する為の図である。
【図２】本発明のマルチバンドアンテナの一構成例を説明する為の斜視図である。
【図３】本発明のマルチバンドアンテナにおける並列共振回路Ｐｒの構成例を示す等価回路である。
【図４】本発明のマルチバンドアンテナにおけるＶＳＷＲ特性を説明する為の図である。
【図５】本発明のマルチバンドアンテナにおける並列共振回路Ｐｒの構成例を説明する為の図である。
【図６】本発明のマルチバンドアンテナにおける並列共振回路Ｐｒの他の構成例を説明する為の図である。
【図７】本発明のマルチバンドアンテナにおける並列共振回路Ｐｒの他の構成例を示す等価回路である。
【図８】本発明のマルチバンドアンテナにおける並列共振回路Ｐｒの他の構成例を示す等価回路である。
【図９】本発明のマルチバンドアンテナにおける並列共振回路Ｐｒの他の構成例を示す等価回路である。
【図１０】本発明のマルチバンドアンテナの他の構成例を説明する為の図である。
【図１１】本発明のマルチバンドアンテナの他の構成例を説明する為の斜視図である。
【図１２】本発明のマルチバンドアンテナのＶＳＷＲ特性を示す図である。
【図１３】本発明のマルチバンドアンテナの他の構成例を説明する為の斜視図である。
【図１４】本発明のマルチバンドアンテナの他の構成例を説明する為の斜視図である。
【図１５】本発明のマルチバンドアンテナの短絡線による並列共振回路の構成例を示す図である。
【図１６】本発明のマルチバンドアンテナの短絡線による並列共振回路の他の構成例を示す図である。
【図１７】本発明のマルチバンドアンテナの支持体の一構成例を示す図である。
【図１８】（ａ）は本発明のマルチバンドアンテナに用いる誘電体素子の構成例を説明する為の外観斜視図であり、（ｂ）は本発明のマルチバンドアンテナに用いる誘電体素子の構成例を説明する為の外観斜視図である。
【図１９】本発明のマルチバンドアンテナの短絡線による並列共振回路の他の構成例を示す図である。
【図２０】本発明のマルチバンドアンテナにおけるＶＳＷＲ特性を説明する為の図である。
【図２１】従来のマルチバンドアンテナの構成を説明する為の図である。
【図２２】従来のマルチバンドアンテナの構成を説明する為の図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明のマルチバンドアンテナの基本構造を、図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の一実施形態によるマルチバンドアンテナを説明する為の図であり、図２はその構造一例を示す斜視図である。
このマルチバンドアンテナ１は、第１の素子ｅｌ１と第２の素子ｅｌ２とを備え、各素子は給電点Ａに接続された共通の給電回路２００からの給電により励振され、少なくとも第１〜第３の共振を生じて、複数の送受信系に対応可能なものである。前記第１の素子及び前記第２の素子と接地との間には短絡線ｅｓを備え、前記短絡線ｅｓと並列にキャパシタンスＣｐが接続される。
【００２６】
第１の素子ｅｌ１は基本共振モードにおいて、第１の周波数ｆ１（第１の共振）で共振する第１の放射電極として機能し、第２の素子ｅｌ２は基本共振モードにおいて第２の共振周波数ｆ２（第２の共振）で共振するとともに、高次共振モードで第３の周波数ｆ３（第３の共振）で動作する第２の放射電極として機能する。なお、各共振の周波数は、ｆ２＜ｆ１＜ｆ３の順に高周波数である。
【００２７】
マルチバンドアンテナの広帯域化の方法としてサセプタンス補償法がることは既に説明したが、単純に基本共振モードにおいてサセプタンス補償法を適用すれば、そのＶＳＷＲは広帯域化されるが、それでもなお十分でない。
そこで本発明者等は、第２の放射電極の高次共振モード動作に着目して検討を重ねた結果、放射電極と短絡線ｅｓとの接続点Ｃから給電点Ａまでの間に並列共振回路を設け、前記並列共振回路を接地することで、第１の放射電極の基本共振モード、第２の放射電極による基本共振モードに与える影響を小さくしながら、第２の周波数帯ｆｂ２におけるＶＳＷＲを広帯域化することが出来ることを見出した。
【００２８】
第１の素子ｅｌ１（第１の放射電極）は要素ａ、ｇ、ｆで構成される。また第２の素子ｅｌ２（第２の放射電極）は要素ｂ、ｅ、ｆ、ｇで構成される。要素ｆ、ｇは、第１の素子ｅｌ１と第２の素子ｅｌ２とで共通し、接続点Ｂから２方向に分岐する。なお要素ｈは短絡線ｅｓを構成する。
【００２９】
第１の放射電極は第１の周波数ｆ１で共振するように、波長λ１の略１／４の長さに形成されている。なお放射電極の実長は、支持される基体の誘電率による波長短縮や、寄生リアクタンスによって変化するので、実際に目的とする動作周波数となるような長さに適宜調整して形成することを意味する。
第１の放射電極は、開放端側で電流が最小となるような直列共振モードの電流分布となる。理想状態では第２の素子ｅｌ２は高インピーダンスであり、給電側からは見えない。
【００３０】
第２の放射電極は第２の周波数ｆ２で共振するように、波長λ２の略１／４の長さに形成されている。基本共振モードでは、開放端側で電流が最小となるような直列共振モードの電流分布となる。理想状態では第１の素子ｅｌ１は高インピーダンスであり、給電側からは見えない。
【００３１】
第２の放射電極の高次共振モードにおける第３の共振周波数ｆ３は、短絡線ｅｓとキャパシタンスＣｐによる並列共振回路Ｐｒによって制御することができる。図３は短絡線ｅｓとキャパシタンスＣｐによる並列共振回路Ｐｒの等価回路である。
図４は各放射電極によって得られる共振の周波数特性を説明する為の図である。第３周波数ｆ３は第１の周波数ｆ１の高周波側にあり、少なくとも１００ＭＨｚ程度離して設定される。
【００３２】
第２の放射電極の高次共振モードでの第３の周波数ｆ３は、キャパシタンスＣｐの容量値が大きいとはｆ３ｃからｆ３ａへと低周波側に移動する。キャパシタンスＣｐは、短絡線ｅｓの寄生キャパシタンスにより形成する場合や、チップコンデンサ等を用いて形成する場合もある。
第３の周波数ｆ３を第１の周波数ｆ１の近傍に形成すれば、第２の周波数帯ｆｂ２におけるＶＳＷＲを広帯域化することが出来る。また、キャパシタンスＣｐによって他の共振への与える影響を少なく第３の周波数ｆ３を調整することが出来るので、所望の周波数に第３の周波数ｆ３を設定することも容易である。
【００３３】
第１の素子ｅｌ１と第２の素子ｅｌ２とが同じ方向に伸張することで、アンテナの大型化を防ぐことが出来る。この場合、第１の素子ｅｌ１と第２の素子ｅｌ２とは、極力干渉を抑えるように構成するが好ましいが、開放端部側は近接させて構成しても良い。第１の素子ｅｌ１と第２の素子ｅｌ２とが容量結合してループ状線路を構成し、第１の周波数帯におけるＶＳＷＲを広帯域化することが出来る。なお、アンテナを確保する空間が動作周波数に対して十分にあれば、各素子を異なる方向に伸張させて互いの干渉を減じるように構成しても良い。
【００３４】
短絡線ｅｓと放射電極との接続点ｃの位置や要素ｈの長さによって、第２の共振におけるインピーダンスを調整することが出来る。図５においては短絡線ｅｓが折り返し線路として構成される。この構成によれば寄生するリアクタンスを大きく出来、要素ｈの長さを長くすればインダクタンスを大きく出来、要素ｈを隣り合う間隔を狭めて折り返して形成すれキャパシタンスを大きく形成することが出来る。
【００３５】
短絡線ｅｓだけでは十分なリアクタンス要素が得られない場合には、図６に示す様に要素ｈと直列にインダクタンス素子Ｌｓを装荷しても良い。図７はインダクタンス素子Ｌｓを装荷した場合の並列共振回路Ｐｒの等価回路である。インダクタンス素子Ｌｓはチップインダクタ、空芯コイルや実装基板に形成されたコイルパターンで形成され得る。
キャパシタンスＣｐは短絡線ｅｓの寄生キャパシタンスのみで構成しても良いし、更にキャパシタンス素子Ｃｓを接続しても良い。図８はキャパシタンス素子Ｃｓとして容量値が固定の固定キャパシタンスを接続して構成した合の並列共振回路Ｐｒの等価回路である。固定キャパシタンスは、チップコンデンサや実装基板に形成されたコンデンサパターンで形成され得る。
図９はキャパシタンス素子Ｃｓとして容量値が可変の可変キャパシタンスを接続して構成した合の並列共振回路Ｐｒの等価回路である。可変キャパシタンスＣｓとしては、バリキャップダイオード、ＭＥＭＳ、デジタルチューナブルコンデンサなどの可変容量素子が用いられる。並列共振回路Ｐｒを可変容量素子によって変更可能とすれば、対応可能な周波数帯を増加させることが出来て好ましい。可変容量素子の制御回路等は実装基板に形成すれば良い。
【００３６】
図１０及び図１１は、マルチバンドアンテナの他の構成例を説明する為の図である。基本的な構成は図１を基にするが、第１の周波数帯ｆｂ１に対応する第３の素子ｅｌ３を有する点と共に、直列共振モードと並列共振モードで動作する点が相違する。
第３の素子ｅｌ３は要素ｃ、ｉ、ｅ、ｆ、ｇで構成され、他の素子ｅｌ１、ｅｌ２と同じ方向に、並んで伸張する。またその長さは第２の素子ｅｌ２よりも僅かに長く構成されている。そして、第２の素子ｅｌ２と第３の素子ｅｌ３とは互いに干渉し易いように、第１素子ｅｌ１と第２素子ｅｌ２との間隔よりも近づけて配置される。
【００３７】
給電回路２００に僅かに長さの異なる２つの素子が接続する場合、その長さに応じた周波数において直列共振するとともに、２周波数間の周波数において並列共振が発生することが知られている。そして、長さの異なる素子を近接して互いに干渉する様に配置すると、一方の素子には直列共振に基づく共振電流が誘起されず、相対的に低周波数側の直列共振が発現しなくなる。そして、この様な状態においては、容易に直列共振の周波数と並列共振の周波数を調整することが可能であるとともに、素子間に形成される寄生容量によって共振に必要な要素の長さを短く出来る。
【００３８】
第２の素子ｅｌ２と第３の素子ｅｌ３とが近接して配置されることで、要素ｂ、ｉ、ｃによって第３の放射電極が構成されて、基本共振モードで第４の周波数ｆ４で並列共振（第４の共振）する。
第３の放射電極の合計長さは、実質的に第４の周波数ｆ４の波長λ４の略１／２となっている。第４の周波数ｆ４は第２の周波数ｆ２よりも低周波側に現れ、第１の周波数帯ｆｂ１のＶＳＷＲの帯域を広げることができる。
また、第２の素子ｅｌ２と第３の素子ｅｌ３との間隔を近づけ結合を強めると、第４の周波数におけるＶＳＷＲの帯域が狭くなり、第２の周波数ｆ２のＶＳＷＲの帯域が広がる。
【００３９】
第３の放射電極が並列共振する時の電流分布は、その両端で０（零）となり、中央部で最大となる。従って第１の放射電極の中央部では、実質的に電圧が０（零）となり、インピーダンスはショート状態となる。共振回路Ｐｒは、給電時に電圧が０（零）となる部位に接続するので第３の放射電極による共振に与える影響は僅かである。
【００４０】
なお各実施態様では、第１の素子ｅｌ１、第２の素子ｅｌ２、第３の素子ｅｌ３は直線状であり、同方向に伸長するが、曲線や蛇行させて構成することが出来る。また屈曲させて、先端側を同じ方向に伸長する様に折り返しても良い。更に折り返された第２の素子ｅｌ２の先端側を第３の素子ｅｌ３と結合可能なように対向させても良い。
このような構成によれば、マルチバンドアンテナを小型に構成することが出来る。また、第２の素子ｅｌ２と第３の素子ｅｌ３の経路での共振を利用して、広帯域のマルチバンドアンテナとすることが出来る。
【００４１】
各素子を構成する要素は、ＦＲ４（ガラスエポキシ樹脂基板）などのプリント基板（実装基板）に、エッチングなどの公知の手法によって低抵抗のＣｕ薄板で形成する場合や、アルミナや他の誘電体セラミクス材料から成るセラミック基板に、印刷やエッチングなどの公知の手法によってＡｕ，Ａｇ，Ｃｕ等の良導体で形成することも出来る。また、洋白、Ｃｕやリン青銅からなる導体薄板で構成しても良い。
また、ポリカーボネート等のエンジニアリング樹脂基体の表面にスパッタリング、めっき等で導体を形成し放射導体としても良いし、ＦＰＣ等を使用しても良い。このとき、基体は通常通り単独のアンテナ用基体としても良いが、端末の筐体内壁を基体として利用することにより、省スペース化を図ることもできる。
【００４２】
加工は容易だが外力に対して容易に変形し難いリン青銅などの合金で要素を形成すれば、支持体に依らず自由な形状に形成することが可能となり好ましい。
またプリント基板やセラミック素体に形成した要素を、グランド面を有する他のプリント基板に実装して構成しても良いし、導体薄板と組み合わせて構成しても良い。
【実施例】
【００４３】
（第１の実施の形態）
以下本発明に係るマルチバンドアンテナの第１の実施の形態について説明する。
本実施例のマルチバンドアンテナの主な構造は図１、図２で示したものとほぼ同じであるので、重複する点については説明を省く。実装基板（図示せず）に立設する厚みが０．３ｍｍで帯状のリン青銅を用いて放射電極と短絡線を一体形成している。
放射電極の給電側は、実装基板に形成された給電回路２００と接続する第１経路と接続する。本実施例では、第１経路には並列共振回路Ｐｒのキャパシタンスの一部となるチップコンデンサが接続され実装基板には実装されている。放射電極に接続する短絡線ｅｓは、放射電極と一体に形成された要素ｈを含み、本実施例では実装基板に形成された第２経路とで構成される。要素ｈと第２経路の合計長さを１３．５ｍｍとしている。
【００４４】
第１の放射電極を構成する第１の素子ｅｌ１は、約１７６０ＭＨｚで共振が得られる長さに構成され、第２の放射電極を構成する第２の素子ｅｌ２は、約９４０ＭＨｚで共振が得られる様に構成されている。
放射電極と短絡線との接続点Ｃを実装基板から約０．８ｍｍの位置とし、約２ｍｍの位置を第１の素子ｅｌ１との接続点Ｂとしている。第１の放射電極を構成する第１の素子ｅｌ１は幅が１．０ｍｍであり幅広面が実装面に対して対向しない構成となっている。また、第２の放射電極を構成する第２の素子ｅｌ２もまた幅が１．０ｍｍであり、第１の素子ｅｌ１とは約１．７ｍｍの間隔をもって並行に伸び、幅広面が実装面に対して対向するように構成されている。第２の素子ｅｌ２と実装基板との間隔は約４．２ｍｍとした。
【００４５】
得られたマルチバンドアンテナについて、チップコンデンサの容量値を０〜１．５ｐＦに変えた試料を作成し、５０Ωの同軸ケーブルを介してネットワークアナライザに接続し、ＶＳＷＲ特性を測定した。第１の放射電極による第１の共振の第１の周波数と、第２の放射電極による第２の共振の第２の周波数、第３の共振の第３の周波数を、ＶＳＷＲが極値を示す周波数として表１に示す。
また、第１〜第３の共振におけるＶＳＷＲが４以下となる周波数帯を表２に示す。
また図１２にチップコンデンサの容量値を０．８ｐＦとした場合のＶＳＷＲ特性を示す。
【００４６】
【表１】
0005692585.tif 000002
【００４７】
【表２】
0005692585.tif 000003
【００４８】
共振周波数は、試料Ｎｏ．５，６の場合に第３の周波数ｆ３がＶＳＷＲの極値として明確に現れなかった。試料Ｎｏ．１，２では第３の周波数ｆ３が計測した周波数の上限を越えていた。
また容量値が増加するに従い、第１の放射電極による第１の周波数ｆ１（第１の共振）は増加する傾向を示したが、その変化量は僅かでありアンテナ特性に大きく影響するものでは無い。一方、第２の放射電極による第２の周波数ｆ２（第２の共振）は変化無く、第３の周波数ｆ３（第３の共振）は低周波側に移動した。
【００４９】
表２の試料Ｎｏ．３，４の場合において括弧を付して示した数値は、第１の共振と第３の共振が重なった状態でのＶＳＷＲ帯域を示している。試料Ｎｏ．５，６の場合もまた、ＶＳＷＲ波形が重なり合っていると思われるが、ＶＳＷＲの極が明確でないため、第１の共振のＶＳＷＲ帯として示した。
ＶＳＷＲ帯域は、容量値を増やすことで、第２の放射電極による第２の周波数ｆ２（第２の共振）では帯域が僅かに増加した。図１２に示す様に、第３の共振が第１の共振の近くにあるとＶＳＷＲ波形が重なり合ってＶＳＷＲ帯域を広げる。この為、第１の放射電極による第１の周波数ｆ１（第１の共振）と第２の放射電極による第３の周波数ｆ３（第３の共振）のＶＳＷＲ帯域は０．８ｐＦまでは増加したが、それを超えるとＶＳＷＲ帯域は減少した。
【００５０】
（第２の実施の形態）
図１３及び図１４はマルチバンドアンテナの構成例を説明する為の図であり、異なる面側から見た場合の斜視図である。このマルチバンドアンテナはポリカーボネート樹脂の支持体ｂｓにより支持された洋白（Ｃｕ−２７Ｚｎ−１８Ｎｉ合金）の厚み０．１ｍｍの薄板で構成されている。基本的な構成は図１０及び図１１に示したマルチバンドアンテナと同様であって、直列共振モードと並列共振モードで動作する。
前記薄板は、第１の素子ｅｌ１と、第２の素子ｅｌ２と、第３の素子ｅｌ３と、短絡線ｅｓを構成する。外形寸法は幅を４６ｍｍ、長さを８ｍｍ、高さを６ｍｍである。長手方向の端部２箇所には、マルチバンドアンテナを実装基板に固定する為の孔Ｔｈ１，Ｔｈ２が２箇所設けられている。
【００５１】
給電点Ａから接続点Ｂまでの経路は各素子が共通であり、接続点Ｂから各要素に別れる。第２の素子ｅｌ２と第３の素子ｅｌ３とは同じ方向に伸び、複数箇所で折り曲げられた後、端部は給電点Ａ側に向う。その長さは、第２の素子ｅｌ２が７０ｍｍ、第３の素子ｅｌ３が７９ｍｍである。本実施例においては端部側に近接部が設けられ素子間の間隔は１ｍｍとなっている。また他の部位では２ｍｍの間隔をもって形成している。
【００５２】
第２の素子ｅｌ２と第３の素子ｅｌ３の端部側に向かって第１の素子ｅｌ１が形成される。その長さは２５ｍｍである。端部側は第２の素子ｅｌ２に３方囲まれた領域にあり、隣り合う第２の素子ｅｌ２との間隔を約１ｍｍとした。
分岐点である接続点Ｂと短絡線ｅｓが接続する接続点Ｃとの間の長さは６ｍｍである。また短絡線ｅｓは要素ｈｓ０〜ｈｓ４で折り返し線路として形成され、その長さは２７ｍｍである。
【００５３】
図１５は短絡線ｅｓに寄生するキャパシタンスを説明するための図である。
短絡線ｅｓを折り返し線路として構成することで、寄生するリアクタンス要素を大きくすることが出来る。短絡線ｅｓが長くなることでインダクタンスＬｐを大きくすることが出来る。また要素ｈ１と要素ｈ３との線間にキャパシタンスＣｐ２が形成され、要素ｈ１を要素ａと並行に、かつ近接して形成することで線間にはキャパシタンスＣｐ１が形成され、要素ｈ３を接地に近接して形成することで線間にはキャパシタンスＣｐ３が形成される。
短絡線ｅｓに寄生するリアクタンス要素を利用することで、補助的なチップコンデンサを必要とせずに並列共振回路Ｐｒを構成することが出来る。
【００５４】
なお、大きなキャパシタンスが必要な場合には、要素ａと要素ｈ１との間に誘電体素子ｃｈ１を配置して並列共振回路Ｐｒのキャパシタンスの一部を形成しても良い。図１６及び図１７はその構成を説明する為の図である。素子ａと要素ｈ１との間において、支持体ｂｓに窪みＨＬを形成し、そこに誘電体素子ｃｈ１を配置する。誘電体素子ｃｈ１は矩形の誘電体セラミックであり支持体ｂｓよりも高誘電率のセラミック材料を用いれば、要素ｈ１を要素ａと並行に、かつ近接して形成することで素子ａと要素ｈ１との間におけるキャパシタンスＣｐ１を大きく形成することが出来る。また、誘電体素子ｃｈ１を要素ｈ１と要素ｈ３との間や、要素ｈ３と接地との間に配置すれば、それらの間でのキャパシタンスＣｐ２、Ｃｐ３を大きく形成することが出来る。
【００５５】
図１８（ａ）（ｂ）に誘電体素子ｃｈ１の構成例を示す。矩形の誘電体セラミックの一側面と底面に電極パターンが形成され、側面の電極パターンｅｄ１と底面の電極パターンｅｄ２は繋がっており、電極パターンｅｄ１は短絡線と接続される。また、図１９に示す様に誘電体素子ｃｈ１として対向する２側面に電極パターンｅｄ０、ｅｄ１が形成された市販のチップコンデンサを用いても良い。誘電体素子ｃｈ１は支持体ｂｓにホットメルト接着剤Ｓｓ１、Ｓｓ２などで固定すれば良い。
【００５６】
本実施例のマルチバンドアンテナは、第１の素子ｅｌ１（要素ａ、ｇ、ｆ）で構成される第１の放射電極による第１の周波数ｆ１（第１の共振）を１７８０ＭＨｚ、第２の素子ｅｌ２（要素ｂ、ｇ、ｆ）で構成される第２の放射電極による第２の周波数ｆ２（第２の共振）を８９０ＭＨｚ、第３の周波数ｆ３（第３の共振）を２１２０ＭＨｚ、第１の素子と第２の素子（要素ｂ、ｃ、ｉ）で構成される第３の放射電極による第４の周波数ｆ４（第４の共振）を７３０ＭＨｚとしている。
この様な構成により、第４の共振をＬＴＥ  Ｂａｎｄ１７帯に、第２の共振をＧＳＭ８５０／９００帯に、第１の共振をＤＣＳ／ＰＣＳ帯に、第３の共振をＵＭＴＳ帯に有するマルチバンドアンテナとした。
【００５７】
得られたマルチバンドアンテナを５０Ωの同軸ケーブルを介してネットワークアナライザに接続し、ＶＳＷＲ特性を測定した。
図２０に６００ＭＨｚ〜２７００ＭＨｚにおけるＶＳＷＲ特性を示す。ＶＳＷＲ特性図中において、点線はＶＳＷＲ値が４であることを示している。
本発明のマルチバンドアンテナによれば、各共振が各送受信系の帯域内において発現し、かつＶＳＷＲ値が４以下である周波数帯域は、各送受信系の帯域をカバーする。
【符号の説明】
【００５８】
１  マルチバンドアンテナ
２００  給電回路
ｅｌ１  第１の素子
ｅｌ２  第２の素子
ｅｌ３  第３の素子
【図１】
0005692585.tif 000004
【図２】
0005692585.tif 000005
【図３】
0005692585.tif 000006
【図４】
0005692585.tif 000007
【図５】
0005692585.tif 000008
【図６】
0005692585.tif 000009
【図７】
0005692585.tif 000010
【図８】
0005692585.tif 000011
【図９】
0005692585.tif 000012
【図１０】
0005692585.tif 000013
【図１１】
0005692585.tif 000014
【図１２】
0005692585.tif 000015
【図１３】
0005692585.tif 000016
【図１４】
0005692585.tif 000017
【図１５】
0005692585.tif 000018
【図１６】
0005692585.tif 000019
【図１７】
0005692585.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0005692585.tif 000023
【図２１】
0005692585.tif 000024
【図２２】
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