(57)【要約】【課題】小型化や利得を損なわずに広帯域に亘って良好な受信感度が得られるアンテナ装置を提供すること。【解決手段】アンテナ装置１は、伝送線路８，９や高周波切換スイッチ１０、バイアス回路１１等を配設した回路基板（例えばアンテナ基板３）にチップアンテナ２を実装して構成される。チップアンテナ２の基体４には電気長の異なる第１および第２の放射導体５，６が巻装されて一端どうしが連結されており、各放射導体５，６には可変容量素子７が分散配置されている。高周波切換スイッチ１０の入力端１０ａを出力端１０ｃと導通させると、両放射導体５，６の全体を共振させるローバンドモードが選択でき、入力端１０ａを出力端１０ｂと導通させると、各放射導体５，６を個別に共振させる２種類のハイバンドモードが選択できる。また、いずれのバンドにおいてもバイアス回路１１から可変容量素子７に同調電圧を供給して同調周波数が変更できる。【選択図】図２
2008005312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体または磁性体からなる基体に電気長が互いに異なる第１の放射導体と第２の放射導体をそれぞれ帯状に巻装し、これら第１および第２の放射導体の一端どうしを連結すると共に、前記第２の放射導体の他端を開放端となし、かつ、前記第１の放射導体と前記第２の放射導体をそれぞれ複数の分割導体部に分割し、隣接する該分割導体部どうしを可変容量素子を介して直列に接続してなるチップアンテナを備え、
前記チップアンテナが実装される回路基板に、前記第１および第２の放射導体の一端どうしを連結している接続点に給電信号を供給する第１の伝送線路と、前記第１の放射導体の他端に給電信号を供給する第２の伝送線路と、給電回路に接続された入力端を前記第１の伝送線路または前記第２の伝送線路と選択的に導通させる高周波切換回路と、バイアス制御信号に基づく同調電圧を前記可変容量素子に供給して容量値を変化させるバイアス回路とを設け、
前記高周波切換回路が前記入力端を前記第１の伝送線路と導通させているときに、前記第１の放射導体が第１のハイバンドで共振可能であると共に前記第２の放射導体が第２のハイバンドで共振可能であり、かつ、前記高周波切換回路が前記入力端を前記第２の伝送線路と導通させているときに、前記第１および第２の放射導体がローバンドで共振可能であって、このローバンドと前記各ハイバンドのいずれを選択した場合にも前記同調電圧に応じて同調周波数が変化するようにしたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
請求項１の記載において、前記回路基板が外部回路基板の配線パターンに接続される外部接続端子を有するアンテナ基板であって、このアンテナ基板に少なくとも前記高周波切換回路と前記バイアス回路とが配設されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１または２の記載において、前記バイアス回路に前記バイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧する昇圧手段を設けたことを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体や磁性体からなる基体に帯状の放射導体が巻装されているチップアンテナを備えたアンテナ装置に係り、特に、放射導体に可変容量素子を分散配置して広帯域の周波数に同調できるようにした３バンドのアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、誘電体や磁性体からなる柱状の基体に放射導体を螺旋状に巻装して所望の周波数に同調させるようにしたチップアンテナが知られている。また、この種のチップアンテナで広帯域の周波数が同調できるようにするため、放射導体に可変容量素子を分散配置し、バイアス制御信号に基づく同調電圧を可変容量素子に供給して容量値を変化させることにより、放射導体の共振周波数が同調電圧に応じて変化するように構成したアンテナ装置が従来提案されている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来提案において、チップアンテナは、給電回路やバイアス回路等が配設された回路基板上に実装されて、チップアンテナの放射導体の給電部が給電回路と接続され、可変容量素子にはバイアス回路から直流の同調電圧が供給できるようになっている。このように広帯域の周波数に同調可能なチップアンテナは、携帯電話器等の携帯無線機器に容易に内蔵できると共に、テレビ放送のＵＨＦ帯用の受信アンテナ等として使用できるため、その実用的価値は今後ますます高まるものと予想される。
【特許文献１】特開２００５−２１０５６４号公報（第４−６頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、放射導体に可変容量素子を分散配置させている前述した従来提案は１バンドのアンテナ装置なので、可変容量素子の数を増やして受信感度が良好な周波数帯域を広げようとすると、大型化を余儀なくされてしまうという問題があった。例えば、かかる従来のアンテナ装置でテレビ放送のＵＨＦ帯をすべて受信しようとすると、携帯電話器等に内蔵させうる小型化が困難となり、かつ、可変容量素子の数が不所望に多くなるため利得が悪化してしまう。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化や利得を損なわずに広帯域に亘って良好な受信感度が得られる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】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明のアンテナ装置では、誘電体または磁性体からなる基体に電気長が互いに異なる第１の放射導体と第２の放射導体をそれぞれ帯状に巻装し、これら第１および第２の放射導体の一端どうしを連結すると共に、前記第２の放射導体の他端を開放端となし、かつ、前記第１の放射導体と前記第２の放射導体をそれぞれ複数の分割導体部に分割し、隣接する該分割導体部どうしを可変容量素子を介して直列に接続してなるチップアンテナを備え、前記チップアンテナが実装される回路基板に、前記第１および第２の放射導体の一端どうしを連結している接続点に給電信号を供給する第１の伝送線路と、前記第１の放射導体の他端に給電信号を供給する第２の伝送線路と、給電回路に接続された入力端を前記第１の伝送線路または前記第２の伝送線路と選択的に導通させる高周波切換回路と、バイアス制御信号に基づく同調電圧を前記可変容量素子に供給して容量値を変化させるバイアス回路とを設け、前記高周波切換回路が前記入力端を前記第１の伝送線路と導通させているときに、前記第１の放射導体が第１のハイバンドで共振可能であると共に前記第２の放射導体が第２のハイバンドで共振可能であり、かつ、前記高周波切換回路が前記入力端を前記第２の伝送線路と導通させているときに、前記第１および第２の放射導体がローバンドで共振可能であって、このローバンドと前記各ハイバンドのいずれを選択した場合にも前記同調電圧に応じて同調周波数が変化するするようにした。
【０００６】
このように構成されたアンテナ装置は、高周波切換回路が入力端を第１の伝送線路と導通させているときには、給電信号を第１および第２の放射導体の接続点に供給することができて、第１の放射導体は反接続点側が電気的にオープンな状態になり、かつ、第２の放射導体の反接続点側は常時開放端となっているため、電気長が互いに異なる第１の放射導体と第２の放射導体をそれぞれを所定の周波数帯域（第１のハイバンドと第２のハイバンド）で個別に共振させることが可能となる。また、高周波切換回路が入力端を第２の伝送線路と導通させているときには、給電信号を第１の放射導体の反接続点側に供給することができて、第１の放射導体の接続点側は第２の放射導体と連続させてあることから、両放射導体の全体を各ハイバンドよりも低い周波数帯域（ローバンド）で共振させることが可能となる。つまり、高周波切換回路の切換動作によって２種類のハイバンドモードと１種類のローバンドモードを任意に選択できるため、選択したバンドに応じた給電信号を供給することによって３バンド化が実現できる。また、いずれのバンドを選択した場合でも、バイアス回路から同調電圧を供給することによって、可変容量素子の容量値の変化範囲内で各バンドの同調周波数が変更できるようになっている。したがって、このアンテナ装置は、広帯域化を図るために可変容量素子の数を特に増やす必要はなく、小型化や利得を損なわずに広い周波数帯域に亘って良好な受信感度を得ることができる。
【０００７】
上記の構成において、チップアンテナが実装される回路基板が外部回路基板（母基板）の配線パターンに接続される外部接続端子を有するアンテナ基板であって、このアンテナ基板に少なくとも高周波切換回路とバイアス回路とが配設されていると、チップアンテナをアンテナ基板に実装してユニット化（モジュール化）したアンテナ装置が母基板に簡単に装着できると共に、回路構成が異なるもののアンテナ性能は同等でよい各種の母基板に共通のアンテナ装置を適用させることができるため、取扱い性や汎用性に優れたアンテナ装置が得られる。
【０００８】
また、上記の構成において、バイアス回路にバイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧する昇圧手段を設けておけば、母基板側の電源電圧が低くてもアンテナ装置の同調電圧を該電源電圧よりも高めに設定できるため、電源電圧が低めに設定されている携帯無線機器にアンテナ装置を内蔵させた場合にも可変容量素子の容量値の制御に支障をきたす虞がなくなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のアンテナ装置は、高周波切換回路の切換動作によって２種類のハイバンドモードと１種類のローバンドモードを任意に選択できるため、選択したバンドに応じた給電信号を供給することによって３バンド化が実現できる。また、いずれのバンドを選択した場合でも、バイアス回路から同調電圧を供給することによって、可変容量素子の容量値の変化範囲内で各バンドの同調周波数が変更できるようになっている。したがって、このアンテナ装置は広帯域化を図るために可変容量素子の数を特に増やす必要はなく、小型化や利得を損なわずに広い周波数帯域に亘って良好な受信感度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置を母基板に実装した状態を示す外観図、図２は該アンテナ装置のローバンドモードの等価回路図、図３は該アンテナ装置のハイバンドモードの等価回路図である。
【００１１】
本実施形態例に係るアンテナ装置１はチップアンテナ２をアンテナ基板３上に実装してユニット化（モジュール化）したものであり、図１に示すように、アンテナ基板３は外部回路基板である母基板３０上に実装される。この母基板３０は携帯電話器等の携帯無線機器に内蔵されている回路基板であって、アンテナ装置１は例えばテレビ放送のＵＨＦ帯用の受信アンテナ等として使用される。なお、図示していないが、母基板３０にはアンテナ装置１用のチューナ回路等が配設されている。
【００１２】
アンテナ装置１のチップアンテナ２は、誘電体からなる柱状の基体４と、この基体４の外表面に螺旋状に巻装された第１の放射導体５および第２の放射導体６と、両放射導体５，６の線路中に分散配置された複数の可変容量素子（バラクタダイオード）７とによって主に構成されている。第１および第２の放射導体５，６は一端どうしが接続点Ｐ１で直列に連結されているが、両者５，６の電気長は互いに異なっており、第１の放射導体５の電気長が第２の放射導体６の電気長よりも短く設定されている。第１の放射導体５の他端は給電端Ｐ２となっており、第２の放射導体６の他端は開放端Ｑとなっている。第１の放射導体５は複数の分割導体部５ａ〜５ｃに分割されており、隣接する分割導体部どうしの間（５ａ，５ｂ間や５ｂ，５ｃ間）が可変容量素子７を介して直列に接続されている。同様に、第２の放射導体６は複数の分割導体部６ａ〜６ｃに分割されており、隣接する分割導体部どうしの間（６ａ，６ｂ間や６ｂ，６ｃ間）が可変容量素子７を介して直列に接続されている。このチップアンテナ２はアンテナ基板３上に位置決め固定され、第１および第２の放射導体５，６の適宜箇所がアンテナ基板３の配線パターンに半田付けされている。なお、基体４の材料は磁性体であってもよく、その形状が板状であってもよい。
【００１３】
アンテナ基板３には、第１および第２の放射導体５，６の接続点Ｐ１に給電信号を供給する第１の伝送線路８と、第１の放射導体５の給電端Ｐ２に給電信号を供給する第２の伝送線路９と、入力端１０ａを選択的に第１の伝送線路８または第２の伝送線路９と導通させる高周波切換スイッチ１０と、バイアス制御信号に基づく同調電圧をチップアンテナ２の可変容量素子７に供給して容量値を変化させるバイアス回路１１と、第２の放射導体６に接続された周波数調整用パターン１２と、インダクタ１３ａ，１３ｂやキャパシタ等を含み入力インピーダンスと特性インピーダンスを整合させる整合回路と、母基板３０の配線パターンに半田付けされる外部接続端子１４ａ〜１４ｄとが配設されている。
【００１４】
これらの外部接続端子１４ａ〜１４ｄは母基板３０側の図示せぬ電源回路やチューナ回路に接続されている。例えば、外部接続端子１４ａには電源回路から電源電圧Ｖ（ＤＤ）が入力され、外部接続端子１４ｂにはチューナ回路から給電信号ＲＦが入力される。また、外部接続端子１４ｃには同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）用のバイアス制御信号がチューナ回路から入力され、外部接続端子１４ｄには高周波切換スイッチ１０を切り換えるためのスイッチ制御信号Ｖ（ＣＴＬ）がチューナ回路から入力される。なお、図１に示す周波数調整用パターン１２は、適宜箇所をトリミングすることによって第２の放射導体６の電気長が微調整できるというものであり、この微調整によってアンテナ性能のばらつきを回避している。
【００１５】
高周波切換スイッチ１０の入力端１０ａはチューナ回路の給電回路に接続されており、この入力端１０ａを一対の出力端１０ｂ，１０ｃと択一的に導通させるという切換動作が行われる。高周波切換スイッチ１０の一方の出力端１０ｂは第１の伝送線路８に接続されており、他方の出力端１０ｃは第２の伝送線路９に接続されている。そして、入力端１０ａと出力端１０ｂとが導通された状態では、第１の伝送線路８を介して接続点Ｐ１に給電信号ＲＦが供給可能となる。また、入力端１０ａと出力端１０ｃとが導通された状態では、第２の伝送線路９を介して給電端Ｐ２に給電信号ＲＦが供給可能となる。このような高周波切換スイッチ１０の切換動作は、スイッチ制御信号Ｖ（ＣＴＬ）によって制御される。
【００１６】
バイアス回路１１には、電源電圧Ｖ（ＤＤ）（例えば３ボルト）を常に一定の動作電圧（例えば５ボルト）に昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１５と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１５の出力（動作電圧）およびバイアス制御信号（パルス幅変調信号）から昇圧済みバイアス信号を生成するＦＥＴスイッチ回路と、この昇圧済みバイアス信号を平滑化して直流の同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を生成する平滑化回路とが設けられている。このバイアス回路１１によって、同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）をバイアス制御信号のパルス幅に応じて例えば０．２〜４．８ボルトの範囲内で変化させることができる。それゆえ、同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を可変容量素子７に供給して容量値を変化させることにより、チップアンテナ２の同調周波数を適宜変更することができる。
【００１７】
次に、上記の如くに構成されるアンテナ装置１の動作について説明する。このアンテナ装置１は、図２に示すように高周波切換スイッチ１０が入力端１０ａを出力端１０ｃと導通させているとき、第２の伝送線路９を介して第１の放射導体５の給電端Ｐ２に給電信号ＲＦを供給することができて、第１の放射導体５の反給電端Ｐ２側と第２の放射導体６の反開放端Ｑ側とが連続させてあることから、両放射導体５，６の全体を所定の周波数帯域（ローバンド）で共振させることができる。そして、かかるローバンドで可変容量素子７に印加する同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を変化させれば、チップアンテナ２の同調周波数（第１および第２の放射導体５，６全体の共振周波数）を適宜変更することができる。
【００１８】
また、図３に示すように高周波切換スイッチ１０が入力端１０ａを出力端１０ｂと導通させているときには、第１の伝送線路８を介して両放射導体５，６の接続点Ｐ１に給電信号ＲＦを供給することができて、第１の放射導体５の反接続点Ｐ１側（つまり給電端Ｐ２側）が電気的にオープンな状態になり、かつ、第２の放射導体６の反接続点Ｐ１側は常時開放端Ｑとなっているため、電気長が互いに異なる第１の放射導体５と第２の放射導体６をそれぞれを所定の周波数帯域（第１のハイバンドと第２のハイバンド）で個別に共振させることができる。ここで、第１の放射導体５が共振可能な第１のハイバンドと、第２の放射導体６が共振可能な第２のハイバンドは、いずれも前記ローバンドよりも高い周波数帯域である。そして、第１のハイバンドと第２のハイバンドのいずれを選択した場合でも、可変容量素子７に印加する同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を変化させれば、チップアンテナ２の同調周波数（第１の放射導体５の共振周波数または第２の放射導体６の共振周波数）を適宜変更することができる。
【００１９】
このように本実施形態例に係るアンテナ装置１は、高周波切換スイッチ１０の切換動作によって２種類のハイバンドモードと１種類のローバンドモードを任意に選択できるため、選択したバンドに応じた給電信号を供給することによって使用周波数帯域が極めて広い３バンド化が実現されている。また、いずれのバンドを選択した場合でも、バイアス回路１１から同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を供給することによって、可変容量素子７の容量値の変化範囲内で各バンドの同調周波数が変更できるようになっている。したがって、このアンテナ装置１は、広帯域化を図るために可変容量素子７の数を特に増やす必要はなく、小型化や利得を損なわずに広い周波数帯域に亘って良好な受信感度を得ることができ、例えばテレビ放送のＵＨＦ帯用の受信アンテナ等として好適である。
【００２０】
また、このアンテナ装置１は、チップアンテナ２をアンテナ基板３に実装してユニット化したモジュールとなっているため、母基板３０上への装着が容易であると共に、回路構成が異なるもののアンテナ性能は同等でよい各種の母基板３０に共通のアンテナ装置１を適用させることができ、取扱い性や汎用性に優れている。ただし、アンテナ専用の基板を用いてアンテナ装置１をユニット化する必要がない場合には、伝送線路８，９や高周波切換スイッチ１０、バイアス回路１１等を配設した母基板３０にチップアンテナ２を直接実装してもよい。
【００２１】
また、このアンテナ装置１では、バイアス回路１１がバイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータ１５を有しており、母基板３０側の電源電圧が低くてもアンテナ装置１の同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を該電源電圧よりも高めに設定できるため、電源電圧が低めに設定されている携帯無線機器にアンテナ装置１が内蔵された場合でも可変容量素子７の容量値の制御に支障をきたす虞はない。
【００２２】
図４は本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置のローバンドモードの等価回路図、図５は該アンテナ装置のハイバンドモードの等価回路図であり、これらの図において、図２，３と対応する部分に同一符号を付すことで重複する説明は省略する。
【００２３】
本実施形態例に係るアンテナ装置２０では、直流の同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を給電信号ＲＦに重畳させてチップアンテナ近傍まで供給するという回路構成にしてあるため、母基板側の配線パターンのレイアウトを簡素化することができる。この第２実施形態例の場合も、図４に示すように高周波切換スイッチ１０の入力端１０ａを出力端１０ｃと導通させることによって、第１および第２の放射導体５，６の全体を共振させるローバンドモードを選択でき、かつ、図５に示すように高周波切換スイッチ１０の入力端１０ａを出力端１０ｂと導通させることによって、各放射導体５，６を個別に共振させる２種類のハイバンドモードを選択できる。そして、前述した第１実施形態例と同様に、いずれのバンドを選択した場合でも、同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を供給して可変容量素子７の容量値を変化させることにより、各バンドの同調周波数が変更できるようになっている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置を母基板に実装した状態を示す外観図である。
【図２】該アンテナ装置のローバンドモードの等価回路図である。
【図３】該アンテナ装置のハイバンドモードの等価回路図である。
【図４】本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置のローバンドモードの等価回路図である。
【図５】該アンテナ装置のハイバンドモードの等価回路図である。
【符号の説明】
【００２５】
１，２０  アンテナ装置
２  チップアンテナ
３  アンテナ基板
４  基体
５  第１の放射導体
６  第２の放射導体
５ａ〜５ｃ，６ａ〜６ｃ  分割導体部
７  可変容量素子
８  第１の伝送線路
９  第２の伝送線路
１０  高周波切換スイッチ（高周波切換回路）
１０ａ  入力端
１０ｂ，１０ｃ  出力端
１１バイアス回路
１４ａ〜１４ｄ  外部接続端子
１５  ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧手段）
３０  母基板
Ｐ１  接続点
Ｐ２  給電端
Ｑ  開放端
【図１】
2008005312.tif 000003
【図２】
2008005312.tif 000004
【図３】
2008005312.tif 000005
【図４】
2008005312.tif 000006
【図５】
2008005312.tif 000007