(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、片面にチップアンテナ２が実装される回路基板（例えばアンテナ基板）３の他面にパターンアンテナ４を設け、所要の周波数帯域のうちの高域部にパターンアンテナ４を同調させて残余の帯域にチップアンテナ２を同調させるという構成にしてある。チップアンテナ２は、基体５の外周面に巻装されている帯状の放射導体６の不連続部６ａに可変容量素子７を介設し、可変容量素子７の容量値が同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）に応じて変化するようにしてあるため、チューナブルアンテナとして動作させることができる。【選択図】図１
2008017426.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の外周面に放射導体が帯状に巻装されていると共に、この放射導体の不連続部に可変容量素子が介設されているチップアンテナと、片面に前記チップアンテナが実装される回路基板と、この回路基板の他面に電気長が前記放射導体よりも短い導体パターンとして形成されたパターンアンテナとを備え、
前記回路基板に、前記チップアンテナの放射導体および前記パターンアンテナに給電信号を供給する伝送線路と、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線路とを設け、前記パターンアンテナを相対的に高くて狭い周波数帯域に同調させると共に、前記チップアンテナを相対的に低くて広い周波数帯域に同調させ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、前記パターンアンテナがミアンダ形状の導体パターンとして形成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、前記回路基板に、給電回路に接続された入力端と、前記チップアンテナの給電部に接続された第１の出力端と、前記パターンアンテナの給電部に接続された第２の出力端とを有する高周波切換回路を設け、この高周波切換回路を制御して前記入力端が前記第１の出力端または前記第２の出力端と選択的に導通されるようにしたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項３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と、前記高周波切換回路と、前記同調電圧を生成するバイアス回路とを有するアンテナ基板であることを特徴とするアンテナ装置のチップアンテナ取付構造。
【請求項５】
請求項４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のチップアンテナ取付構造。
【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、チップアンテナの放射導体に可変容量素子を付設して広帯域の周波数に同調できるようにした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略柱状の基体に放射導体を帯状（多くは螺旋状）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に同調できるようにするため、帯状の放射導体に不連続部を設けて該不連続部に可変容量素子を介設し、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おり、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ると共に、可変容量素子にバイアス回路から直流の同調電圧が供給され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など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付設し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の外周面に放射導体が帯状に巻装されていると共に、この放射導体の不連続部に可変容量素子が介設されているチップアンテナと、片面に前記チップアンテナが実装される回路基板と、この回路基板の他面に電気長が前記放射導体よりも短い導体パターンとして形成されたパターンアンテナとを備え、前記回路基板に、前記チップアンテナの放射導体および前記パターンアンテナに給電信号を供給する伝送線路と、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線路とを設け、前記パターンアンテナを相対的に高くて狭い周波数帯域に同調させると共に、前記チップアンテナを相対的に低くて広い周波数帯域に同調させるように構成した。
【０００６】
このようにチップアンテナが実装される回路基板の該チップアンテナ側とは逆側の面にパターンアンテナを設けたアンテナ装置は、チップアンテナの放射導体に比べてパターンアンテナの電気長を短く設定することにより、所要の周波数帯域のうちの高域部に同調可能なパターンアンテナを回路基板の限られた領域に形成することができる。また、チップアンテナの放射導体には不連続部に可変容量素子が介設されており、バイアス線路を介して印加される同調電圧の大きさに応じて可変容量素子の容量値が変化するため、同調周波数が適宜変更可能なチューナブルアンテナとして動作させることができるチップアンテナを、所要の周波数帯域のうち前記高域部を除く残余の帯域に同調させることが可能となる。したがって、このアンテナ装置は平面的な大きさを増大させなくても、広い周波数帯域に亘って適用可能な２バンド化が実現できる。また、このアンテナ装置のチップアンテナは、パターンアンテナが同調可能な高域部を除く帯域がカバーできるように設定されていればよいため、可変容量素子の数を特に増やす必要はない。したがって、かかる構成のアンテナ装置は、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可能であり、例えば携帯電話器等に内蔵されるテレビ放送ＵＨＦ帯用の受信アンテナとして好適となる。
【０００７】
上記の構成において、パターンアンテナがミアンダ形状の導体パターンとして形成されていると、相応の電気長を有するパターンアンテナを回路基板の限られた領域にコンパクトに形成することができるため、アンテナ装置の小型化が一層図りやすくなる。
【０００８】
また、上記の構成において、回路基板に、給電回路に接続された入力端と、チップアンテナの給電部に接続された第１の出力端と、パターンアンテナの給電部に接続された第２の出力端とを有する高周波切換回路を設け、この高周波切換回路を制御して入力端が第１の出力端または第２の出力端と選択的に導通されるようにしてあると、チップアンテナに対する給電時には高周波切換回路の入力端を第１の出力端と導通させることによって、パターンアンテナには給電信号が供給されないように設定でき、同様にパターンアンテナに対する給電時には高周波切換回路の入力端を第２の出力端と導通させることによって、チップアンテナには給電信号が供給されないように設定できる。その結果、チップアンテナとパターンアンテナのいずれを選択して給電した場合でも、これらチップアンテナとパターンアンテナとが干渉を起こす虞がなくなるため、常に良好なアンテナ性能が期待できる。
【０００９】
また、この場合において、パターンアンテナを設けた回路基板が、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と、前記高周波切換回路と、前記同調電圧を生成するバイアス回路とを有するアンテナ基板であると、このアンテナ基板にチップアンテナを実装してユニット化（モジュール化）したアンテナ装置を母基板に簡単に装着できるため、アンテナ装置の取扱い性や汎用性が高まる。さらに、前記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が設けてあると、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】
【００１０】
本発明のアンテナ装置は、チップアンテナが実装される回路基板の該チップアンテナ側とは逆側の面に、所要の周波数帯域のうちの高域部に同調可能なパターンアンテナが設けてあり、このパターンアンテナは回路基板の限られた領域に形成することができる。また、可変容量素子が付設されているチップアンテナは、同調周波数を適宜変更可能なチューナブルアンテナとして動作させることができるため、このチップアンテナを所要の周波数帯域のうち高域部を除く残余の帯域に同調させることができる。したがって、このアンテナ装置は平面的な大きさを増大させなくても、広い周波数帯域に亘って適用可能な２バンド化が実現できる。また、このアンテナ装置のチップアンテナは、パターンアンテナが同調可能な高域部を除く帯域がカバーできるように設定されていればよいため、可変容量素子の数を特に増やす必要はない。したがって、このアンテナ装置は、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可能であり、例えば携帯電話器等に内蔵されるテレビ放送ＵＨＦ帯用の受信アンテナとして好適となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るアンテナ装置を下方から見た斜視図、図２は該アンテナ装置の分解斜視図、図３は該アンテナ装置を母基板に実装した状態を示す外観図、図４は該アンテナ装置の等価回路図である。
【００１２】
本実施形態例に係るアンテナ装置１は、下面にパターンアンテナ４が設けられているアンテナ基板３上にチップアンテナ２を実装してユニット化（モジュール化）したものであり、図３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２０上に実装される。この母基板２０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はテレビ放送のＵＨＦ帯用の受信アンテナとして使用される。そのため、図示していないが、母基板２０にはアンテナ装置１用のチューナ等が配設されている。
【００１３】
アンテナ装置１のチップアンテナ２は、誘電体からなる略柱状の基体５と、この基体５の外表面に螺旋状に巻装された放射導体６と、放射導体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。放射導体６は一端側に給電部Ｐ１を有し、他端側は開放端となっている。また、図２に示すように、放射導体６は線路中に不連続部６ａを有するため複数の分割導体部に分割されているが、不連続部６ａを介して隣接する分割導体部どうしは可変容量素子７によっ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上に位置決めされており、放射導体６の給電部Ｐ１を含む適宜箇所がアンテナ基板３の伝送線路１１や半田ランド１３に半田接合される。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。
【００１４】
図１に示すように、パターンアンテナ４は、一端側に給電部Ｐ２を有して他端側が開放端となっているミアンダ形状の導体パターンとしてアンテナ基板３の下面に形成されている。このパターンアンテナ４の電気長は、チップアンテナ２の放射導体６に比べて短く設定されている。一方、アンテナ基板３の上面には、入力端８ａを選択的に第１の出力端８ｂまたは第２の出力端８ｃと導通させる切換動作を行う高周波切換スイッチ８と、バイアス制御信号に基づく同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）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９とが配設されている。また、アンテナ基板３には高周波切換スイッチ８の近傍に、前記チューナ内の給電回路に接続されて入力端８ａに給電信号ＲＦを供給する伝送線路１０と、第１の出力端８ｂに接続されて放射導体６の給電部Ｐ１に給電信号ＲＦを供給する伝送線路１１と、第２の出力端８ｃに接続されてパターンアンテナ４の給電部Ｐ２に給電信号ＲＦを供給するスルーホール（サイドスルー）１２とが設けられている。アンテナ基板３の上面にはさらに、放射導体６の適宜箇所に半田接合される複数の半田ランド１３や、インピーダンス調整用の図示せぬ整合回路等が設けられている。各半田ランド１３はチップアンテナ２をアンテナ基板３に機械的に固定するという役割を果たしているが、一部の半田ランド１３は同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を可変容量素子７に印加するための信号経路として利用される。また、アンテナ基板３の周縁部には複数箇所に外部接続端子１４が設けられており、これらの外部接続端子１４が母基板２０の図示せぬ配線パターンと半田接合される。
【００１５】
高周波切換スイッチ８の入力端８ａには伝送線路１０を介して母基板２０の前記給電回路から給電信号ＲＦが供給されるが、入力端８ａが第１の出力端８ｂと導通されているときには、第２の出力端８ｃには給電信号ＲＦが供給されず、図４に示すように、入力端８ａが第２の出力端８ｃと導通されているときには、第１の出力端８ｂには給電信号ＲＦが供給されない。つまり、この高周波切換スイッチ８は、入力端８ａを一対の出力端８ｂ，８ｃと択一的に導通させるという切換動作を行うようになっており、こうした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９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９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、高周波切換スイッチ８が入力端８ａを第１の出力端８ｂと導通させているとき、伝送線路１１を介してチップアンテナ２の放射導体６の給電部Ｐ１に給電信号ＲＦを供給することができるため、パターンアンテナ４に比べて電気長が長い放射導体６を相対的にローバンドな周波数帯域で共振させることができる。このとき、放射導体６の不連続部６ａに介設されている可変容量素子７に印加する同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を変化させると、チップアンテナ２の同調周波数は変化する。本実施形態例の場合、チップアンテナ２の同調周波数が４７０〜７００ＭＨｚの範囲内で適宜変更できるように設計されているため、このチップアンテナ２は、テレビ放送ＵＨＦ帯の高域部を除くすべての帯域を受信可能なチューナブルアンテナとして動作させることができる。
【００１８】
また、図４に示すように、高周波切換スイッチ８が入力端８ａを第２の出力端８ｃと導通させているときには、スルーホール１２を介してパターンアンテナ４の給電部Ｐ２に給電信号ＲＦを供給することができるため、放射導体６に比べて電気長が短いパターンアンテナ４を相対的にハイバンドな周波数帯域で共振させることができる。本実施形態例の場合、パターンアンテナ４が７００〜７７０ＭＨｚの周波数帯域で同調するように設計されているため、このパターンアンテナ４によってテレビ放送ＵＨＦ帯の高域部を受信することができる。
【００１９】
このように本実施形態例に係るアンテナ装置１は、下面にパターンアンテナ４が設けられたアンテナ基板３上にチップアンテナ２を実装し、所要の周波数帯域のうちの高域部はパターンアンテナ４で受信して残余の帯域はチップアンテナ２で受信するという構成にしてあるため、装置の平面的な大きさを増大させることなく、広い周波数帯域に亘って適用可能な２バンド化が実現されている。具体的には、チューナブルアンテナとして動作するチップアンテナ２が４７０〜７００ＭＨｚの周波数帯域で同調可能であり、かつ、電気長が相対的に短いパターンアンテナ４が７００〜７７０ＭＨｚの周波数帯域で同調可能なため、このアンテナ装置１によってテレビ放送のＵＨＦ帯の全域（４７０〜７７０ＭＨｚ）をカバーすることができる。そして、チップアンテナ２については、パターンアンテナ４が同調可能な高域部を除く帯域がカバーできるように設定されていればよいため、可変容量素子７の数を特に増やす必要はない。また、パターンアンテナ４は電気長が比較的短くてミアンダ形状に形成されているため、アンテナ基板３の限られた領域にパターンアンテナ４をコンパクトに形成することができる。したがって、このアンテナ装置１は、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、携帯電話器等に内蔵されるテレビ放送ＵＨＦ帯用の受信アンテナとして好適である。
【００２０】
また、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８の切換動作によって、チップアンテナ２に対する給電時にはパターンアンテナ４に対する給電が遮断され、同様にパターンアンテナ４に対する給電時にはチップアンテナ２に対する給電が遮断されるという回路設計にしてあるため、チップアンテナ２とパターンアンテナ４のいずれを選択して給電した場合でも、これらチップアンテナ２とパターンアンテナ４とが干渉を起こす虞がなく、常に良好なアンテナ性能が期待できる。
【００２１】
また、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２０上への装着が容易で取扱い性に優れ、かつ、回路構成が異なる各種の母基板２０に適用可能で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、片面にパターンアンテナ４を設けた母基板２０の他面にチップアンテナ２を直接実装してもよい。
【００２２】
また、このアンテナ装置１では、バイアス回路９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２０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。
【００２３】
なお、上記実施形態例では、図４に示すように、可変容量素子７に印加される直流の同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を母基板側のチューナから専用の配線パターンによってアンテナ装置１へ供給しているが、図５に示すように、同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を給電信号ＲＦに重畳させてアンテナ装置１へ供給してもよく、こうすると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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態例に係るアンテナ装置を下方から見た斜視図である。
【図２】該アンテナ装置の分解斜視図である。
【図３】該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４】該アンテナ装置の等価回路図である。
【図５】該アンテナ装置の変形例の等価回路図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  アンテナ装置
２  チップアンテナ
３  アンテナ基板
４  パターンアンテナ
５  基体
６  放射導体
６ａ  不連続部
７  可変容量素子（バラクタダイオード）
８  高周波切換スイッチ（高周波切換回路）
８ａ  入力端
８ｂ  第１の出力端
８ｃ  第２の出力端
９  バイアス回路
１０，１１  伝送線路
１２  スルーホール
１４  外部接続端子
１５  ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧手段）
２０  母基板
Ｐ１，Ｐ２  給電部
【図１】
2008017426.tif 000003
【図２】
2008017426.tif 000004
【図３】
2008017426.tif 000005
【図４】
2008017426.tif 000006
【図５】
2008017426.tif 000007