(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、同調周波数帯域が互いに異なる第１のチップアンテナ３と第２のチップアンテナ４を回路基板（例えばアンテナ基板）２の上面と下面に振り分けて実装し、所要の周波数帯域のうちの高域側を第１のチップアンテナ３で受信して低域側を第２のチップアンテナ４で受信するという構成にしてある。各チップアンテナ３，４は、帯状の放射導体６，９の不連続部に介設した可変容量素子７，１０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、いずれも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
2008017424.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第１の基体の外周面に第１の放射導体が帯状に巻装されていると共に、この第１の放射導体の不連続部に可変容量素子が直列に接続されている第１のチップアンテナと、誘電体または磁性体からなる第２の基体の外周面に前記第１の放射導体とは電気長が異なる第２の放射導体が帯状に巻装されていると共に、この第２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第２のチップアンテナと、片面に前記第１のチップアンテナが実装されて他面に前記第２のチップアンテナが実装される回路基板とを備え、
前記回路基板に、前記第１および第２の放射導体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、前記第１のチップアンテナと前記第２のチップアンテナとを互いに異なる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、前記回路基板の前記片面に、給電回路に接続された入力端と、前記第１の放射導体の給電部に接続された第１の出力端と、スルーホールを介して前記第２の放射導体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３】
請求項２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４】
請求項３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第１の基体の外周面に第１の放射導体が帯状に巻装されていると共に、この第１の放射導体の不連続部に可変容量素子が直列に接続されている第１のチップアンテナと、誘電体または磁性体からなる第２の基体の外周面に前記第１の放射導体とは電気長が異なる第２の放射導体が帯状に巻装されていると共に、この第２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第２のチップアンテナと、片面に前記第１のチップアンテナが実装されて他面に前記第２のチップアンテナが実装される回路基板とを備え、前記回路基板に、前記第１および第２の放射導体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、前記第１のチップアンテナと前記第２のチップアンテナとを互いに異なる周波数帯域に同調させるように構成した。
【０００６】
このように同調周波数帯域が互いに異なる第１のチップアンテナと第２のチップアンテナを回路基板の片面と他面に振り分けて実装しているアンテナ装置は、伝送線路を介して所定の給電信号を供給することにより、一方のチップアンテナをローバンドの周波数帯域に同調させ、他方のチップアンテナをハイバンドの周波数帯域に同調させることができるため、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バンド化が実現できる。また、このアンテナ装置は、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、ハイバンドにおいてもローバンドにおいても、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。それゆえ、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、回路基板の片面（第１のチップアンテナが実装される側の面）に、給電回路に接続された入力端と、第１の放射導体の給電部に接続された第１の出力端と、スルーホールを介して第２の放射導体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、第１の放射導体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、第２の放射導体には給電信号が供給されないように設定でき、同様に第２の放射導体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、第１の放射導体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、ハイバンドとローバンドのいずれを選択した場合でも、第１のチップアンテナと第２のチップ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。
【０００８】
また、この場合において、前記回路基板が、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第１および第２のチップアンテナを配設してユニット化（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】
【０００９】
本発明のアンテナ装置は、同調周波数帯域が互いに異なる第１のチップアンテナと第２のチップアンテナを回路基板の片面と他面に振り分けて実装しており、一方のチップアンテナをローバンドの周波数帯域に同調させて他方のチップアンテナをハイバンドの周波数帯域に同調させることができるため、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バンド化が実現できる。また、このアンテナ装置は、ハイバンドにおいてもローバンドにおいても、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、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】
【００１０】
発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本実施形態例に係るアンテナ装置の分解斜視図、図２は該アンテナ装置の側面図、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。
【００１１】
本実施形態例に係るアンテナ装置１は、アンテナ基板２の上面と下面に第１のチップアンテナ３と第２のチップアンテナ４を振り分けて実装してユニット化（モジュール化）したものであり（図２参照）、図３に示すように、このアンテナ基板２外部回路基板である母基板２０上に実装される。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用のチューナ回路等が配設されている。
【００１２】
アンテナ装置１の第１のチップアンテナ３と第２のチップアンテナ４は基本的な構成や外形は同等であるが、第１のチップアンテナ３の放射導体６と第２のチップアンテナ４の放射導体９は電気長が異なるため、各チップアンテナ３，４が同調する周波数帯域は異なっている。すなわち、第１のチップアンテナ３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おり、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。この放射導体６のターン数は第２のチップアンテナ４の放射導体９に比べて少ないため、放射導体６は放射導体９よりも電気長が短く、それゆえ第１のチップアンテナ３はハイバンドの周波数帯域に同調可能となっている。また、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。同様に、第２のチップアンテナ４は、誘電体からなる略柱状の基体８と、この基体８の外表面に螺旋状に巻装された放射導体９と、放射導体９の線路中に分散配置された複数の可変容量素子１０とによって主に構成されており、放射導体９は一端側に給電部Ｐ２を有し他端側は開放端となっている。この放射導体９の電気長は第１のチップアンテナ３の放射導体６よりも長く、それゆえ第２のチップアンテナ４はローバンドの周波数帯域に同調可能となっている。また、放射導体９は線路中に図示せぬ不連続部を有するため複数の分割導体部に分割されているが、該不連続部を介して隣接する分割導体部どうしは可変容量素子１０によって直列に接続されている。
【００１３】
第１のチップアンテナ３はアンテナ基板２の上面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２の上面に形成されている伝送線路１４や半田ランド１６に半田接合される。同様に、第２のチップアンテナ４はアンテナ基板２の下面に位置決めされており、放射導体９の給電部Ｐ２を含む適宜箇所がアンテナ基板２の下面に形成されている図示せぬ伝送線路や半田ランドに半田接合される。なお、基体５，８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】
アンテナ基板２の上面には、入力端１１ａを選択的に第１の出力端１１ｂまたは第２の出力端１１ｃと導通させる切換動作を行う高周波切換スイッチ１１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３，４の可変容量素子７，１０に供給して容量値を変化させるバイアス回路１２とが配設されている。また、アンテナ基板２には高周波切換スイッチ１１の近傍に、前記チューナ回路内の給電回路に接続されて入力端１１ａに給電信号ＲＦを供給する伝送線路１３と、第１の出力端１１ｂ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１４と、第２の出力端１１ｃに接続されたスルーホール（サイドスルー）１５とが設けられており、アンテナ基板２の下面にはスルーホール１５の下端部に接続されて放射導体９の給電部Ｐ２に給電信号ＲＦを供給する図示せぬ伝送線路が設けられている。さらに、このアンテナ基板２には、放射導体６の適宜箇所に半田接合される半田ランド１６群や、放射導体９の適宜箇所に半田接合される図示せぬ半田ランド群や、母基板２０の図示せぬ配線パターンに半田接合される外部接続端子１７群や、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。なお、放射導体６，９に半田接合される各半田ランドは、アンテナ基板２にチップアンテナ３，４を機械的に固定するという役割を果たしているが、一部の半田ランドは同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を可変容量素子７，１０に印加するための信号経路として利用される。
【００１５】
高周波切換スイッチ１１の入力端１１ａには伝送線路１３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、図４に示すように、入力端１１ａが第１の出力端１１ｂと導通されているときには、第２の出力端１１ｃには給電信号ＲＦが供給されず、入力端１１ａが第２の出力端１１ｃと導通されているときには、第１の出力端１１ｂ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１１は、入力端１１ａを一対の出力端１１ｂ，１１ｃ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１２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１８と、このＤＣ／ＤＣコンバータ１８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１２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７，１０に供給して容量値を変化させることにより、第１のチップアンテナ３や第２のチップアンテナ４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。図４に示すように、このアンテナ装置１は、高周波切換スイッチ１１が入力端１１ａを第１の出力端１１ｂと導通させているとき、伝送線路１４を介して第１のチップアンテナ３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、電気長が相対的に短い放射導体６をハイバンドの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、第１のチップアンテナ３の同調周波数は変化する。本実施形態例の場合、第１のチップアンテナ３の同調周波数が６２０〜７７０ＭＨｚの範囲内で適宜変更できるように設計されているため、第１のチップアンテナ３は、テレビ放送ＵＨＦ帯の高域側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、高周波切換スイッチ１１が入力端１１ａを第２の出力端１１ｃと導通させているときには、スルーホール１５を介して第２のチップアンテナ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、電気長が相対的に長い放射導体９をローバンドの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９の不連続部に介設されている可変容量素子１０に印加する同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）を変化させると、第２のチップアンテナ４の同調周波数は変化する。本実施形態例の場合、第２のチップアンテナ４の同調周波数が４７０〜６２０ＭＨｚの範囲内で適宜変更できるように設計されているため、第２のチップアンテナ４は、テレビ放送ＵＨＦ帯の低域側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。
【００１９】
このように本実施形態例に係るアンテナ装置１は、同調周波数帯域が互いに異なる第１のチップアンテナ３と第２のチップアンテナ４をアンテナ基板２の上面と下面に振り分けて実装し、所要の周波数帯域のうちの高域側（ハイバンド）を第１のチップアンテナ３で受信して低域側（ローバンド）を第２のチップアンテナ４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、第１のチップアンテナ３が６２０〜７７０ＭＨｚの周波数帯域で同調可能であり、かつ、第２のチップアンテナ４が４７０〜６２０ＭＨｚ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。また、このアンテナ装置１は、ハイバンド用の第１のチップアンテナ３とローバンド用の第２のチップアンテナ４がいずれも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可能なため、広帯域化を図るために可変容量素子７，１０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１１の切換動作によって、第１のチップアンテナ３に対する給電時には第２のチップアンテナ４に対する給電が遮断され、同様に第２のチップアンテナ４に対する給電時には第１のチップアンテナ３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、第１のチップアンテナ３と第２のチップアンテナ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３，４どうし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、アンテナ基板２に第１および第２のチップアンテナ３，４を配設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、母基板２０の上下両面にチップアンテナ３，４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１２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１８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７，１０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７，１０に印加される直流の同調電圧Ｖ（ＴＵＮＥ）が母基板側のチューナ回路から専用の配線パターンによってアンテナ装置１へ供給されるようにしてあるが、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の分解斜視図である。
【図２】該アンテナ装置の側面図である。
【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  アンテナ基板
３  第１のチップアンテナ
４  第２のチップアンテナ
５，８  基体
６，９  放射導体
６ａ  不連続部
７，１０  可変容量素子（バラクタダイオード）
１１  高周波切換スイッチ（高周波切換回路）
１１ａ  入力端
１１ｂ  第１の出力端
１１ｃ  第２の出力端
１２  バイアス回路
１３，１４  伝送線路
１５  スルーホール
１７  外部接続端子
１８  ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧手段）
２０  母基板
Ｐ１，Ｐ２  給電部
【図１】
2008017424.tif 000003
【図２】
2008017424.tif 000004
【図３】
2008017424.tif 000005
【図４】
2008017424.tif 000006
【図５】
2008017424.tif 000007