(57)【要約】【課題】隣接するアンテナ素子間の磁気結合を低減し、アンテナ素子の共振周波数を調整する。【解決手段】第１のアンテナ素子であるロッドアンテナ３０と、ロッドアンテナ３０が収納されるアンテナガイド１０と、アンテナガイド１０に隣接して配置された第２のアンテナ素子４０とを備える通信機器１である。アンテナガイド１０には第２のアンテナ素子４０との隣接する外周部に筒状の磁性体シート１１が設けられている。磁性体シート１１には軸方向にスリット１２が設けられている。磁性体シート１１によりアンテナガイド１０に収納されるロッドアンテナ３０と第２のアンテナ素子４０との磁気結合が低減され、各アンテナ素子のアンテナ利得や受信感度等のアンテナ性能を維持することができる。また、磁性体シート１１にスリット１２を設けることで、第２のアンテナ素子４０の共振周波数を調整することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のアンテナ素子であるロッドアンテナと、ロッドアンテナが収納されるアンテナガイドと、アンテナガイドに隣接して配置された第２のアンテナ素子とを備える通信機器において、
前記アンテナガイドには前記第２のアンテナ素子との隣接する外周部に筒状の磁性体シートが設けられていることを特徴とする通信機器。
【請求項２】
前記磁性体シートには軸方向にスリットが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の通信機器。
【請求項３】
前記第２のアンテナ素子に隣接して配置された第３のアンテナ素子をさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の通信機器。
【請求項４】
前記ロッドアンテナは地上デジタルテレビ放送用のアンテナ素子であり、前記第２のアンテナ素子は近接非接触通信用のアンテナ素子であり、前記第３のアンテナ素子は携帯電話通信用のアンテナ素子であることを特徴とする請求項３に記載の通信機器。
【請求項５】
第１のアンテナ素子であるロッドアンテナと、ロッドアンテナが収納されるアンテナガイドと、アンテナガイドに隣接して配置された第２のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子に隣接して配置された第３のアンテナ素子とを備える通信機器の共振周波数の調整方法であって、
前記アンテナガイドの前記第２のアンテナ素子との隣接する外周部に筒状の磁性体シートを設けるとともに、
前記磁性体シートに軸方向にスリットを設けることにより、
前記第２のアンテナ素子の共振周波数を第３のアンテナ素子の通信周波数帯から除外することを特徴とする共振周波数の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機器及び共振周波数の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機に代表される携帯用の通信機器では、高機能化が要求され、近接非接触通信機能、地上デジタルテレビ受信機能、ＧＰＳ機能等を備えたものが開発されている。
【０００３】
これらの機能にはそれぞれアンテナ素子が必要であり、アンテナ素子が多数化する一方、携帯用の通信機器には小型化、軽量化の要求があるため、アンテナ素子同士やアンテナ素子と通信機器内の回路等の導電体を近接して配置する必要がある。このため、アンテナ素子同士やアンテナ素子と通信機器内の導電体とが近接することにより電磁結合し、アンテナ素子の同調が崩れたり回路に渦電流が発生したりして通信機能が低下するおそれがあり、これを回避する必要がある。
【０００４】
そこで、アンテナ素子と導電体との影響を低減するために、アンテナ素子と導電体との間に磁性体シートを配置する等の対策がとられている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１２２５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来技術では、二つのアンテナ素子同士が隣接して配置されると、アンテナ素子間の磁気結合により共振周波数が変化し、各アンテナ素子のアンテナ利得や受信感度等のアンテナ性能が変化する。
【０００６】
また、各アンテナ素子を送受信すべき電波の周波数帯に対応するよう調整する場合においても、アンテナ素子間の磁気結合が強いと、相互に干渉し合い、あるアンテナ素子を所定の周波数帯に対応するよう調整しても、この調整量に応じて隣接する他のアンテナ素子の対応可能な周波数帯がシフトするため、調整が煩雑になるという問題がある。
【０００７】
本発明の課題は、互いに異なる周波数帯の電波の送受信を行う複数のアンテナ素子を備えた通信機器において、隣接するアンテナ素子間の磁気結合を低減し、アンテナ素子の共振周波数を調整することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、第１のアンテナ素子であるロッドアンテナと、ロッドアンテナが収納されるアンテナガイドと、アンテナガイドに隣接して配置された第２のアンテナ素子とを備える通信機器において、前記アンテナガイドには前記第２のアンテナ素子との隣接する外周部に筒状の磁性体シートが設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の通信機器であって、前記磁性体シートには軸方向にスリットが設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の通信機器であって、前記第２のアンテナ素子に隣接して配置された第３のアンテナ素子をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の通信機器であって、前記ロッドアンテナは地上デジタルテレビ放送用のアンテナ素子であり、前記第２のアンテナ素子は近接非接触通信用のアンテナ素子であり、前記第３のアンテナ素子は携帯電話通信用のアンテナ素子であることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、第１のアンテナ素子であるロッドアンテナと、ロッドアンテナが収納されるアンテナガイドと、アンテナガイドに隣接して配置された第２のアンテナ素子と、第２のアンテナ素子に隣接して配置された第３のアンテナ素子とを備える通信機器の共振周波数の調整方法であって、前記アンテナガイドの前記第２のアンテナ素子との隣接する外周部に筒状の磁性体シートを設け、この磁性体シートに軸方向にスリットを設けることにより、前記第２のアンテナ素子の共振周波数を第３のアンテナ素子の通信周波数帯から除外することを特徴とする共振周波数の調整方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ロッドアンテナが収納されるアンテナガイドの第２のアンテナ素子との隣接部に筒状の磁性体シートを設けることで、アンテナガイドに収納されるロッドアンテナと第２のアンテナ素子との磁気結合が低減され、各アンテナ素子のアンテナ利得や受信感度等のアンテナ性能を維持することができる。また、磁性体シートにスリットを設けることで、第２のアンテナ素子の共振周波数を調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を適用した通信機器の実施形態について詳細に説明する。
図１は複数のアンテナ素子を備える通信機器１を示す回路ブロック図である。
【００１５】
通信機器１は、メインアンテナ２０、ロッドアンテナ３０、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）アンテナ４０の３つのアンテナ素子を有し、メインアンテナ２０用の整合回路２１、アンテナスイッチ２２、送受信回路２３、ロッドアンテナ３０用の整合回路３１、受信回路３２、ＯＦＤＭ復調回路３３、ＲＦＩＤアンテナ４０用の整合回路４１、受信回路４２、検波回路４３、及びこれらの回路を制御する制御ＣＰＵ５０を備える。
【００１６】
メインアンテナ２０は携帯電話通信用の８００ＭＨｚ近傍、２ＧＨｚ近傍の２帯域に対応している。８００ＭＨｚ近傍の帯域は、受信帯域を８４３〜８７０ＭＨｚ、送信帯域を８９８〜９２５ＭＨｚとし、２ＧＨｚ近傍の帯域は受信帯域を２１１０〜２１３０ＭＨｚ、送信帯域を１９２０〜１９４０ＭＨｚとする。
【００１７】
整合回路２１はコイルとコンデンサを組み合わせてなり、メインアンテナ２０とアンテナスイッチ２２側とのインピーダンスを整合する。アンテナスイッチ２２は整合回路２１と送受信回路２３内の送信回路または受信回路のいずれか一方とを接続する。受信回路は、メインアンテナ２０が受信し、整合回路２１、アンテナスイッチ２２を通過した信号のフィルタリング、周波数変換、増幅等を行い、復調、Ａ／Ｄ変換等の処理を行った後、制御ＣＰＵ５０へ出力する。送信回路は制御ＣＰＵ５０より入力された信号に、Ｄ／Ａ変換、変調、等の信号処理を施した後、アンテナスイッチ２２、整合回路２１を介してメインアンテナ２０に出力する。
【００１８】
ロッドアンテナ３０は地上デジタルテレビ放送用の１３ｃｈ（４７３．１４２８５７ＭＨｚ）〜６２ｃｈ（７６７．１４２８５７ＭＨｚ）の帯域に対応している。
整合回路３１はコイルとコンデンサを組み合わせてなり、ロッドアンテナ３０側と受信回路３２側とのインピーダンスを整合する。
受信回路３２はロッドアンテナ３０が受信し、整合回路３１を通過した信号のフィルタリング、周波数変換、増幅等を行った後、ＯＦＤＭ復調回路３３へ出力する。
ＯＦＤＭ復調回路３３は受信回路３２より入力された信号に、復調、Ａ／Ｄ変換、ＦＦＴ処理、パラレル／シリアル変換等の信号処理を施した後、制御ＣＰＵ５０に出力する。
【００１９】
ＲＦＩＤアンテナ４０は近接非接触通信用の１３．５６ＭＨｚの通信に対応している。
受信回路４２は、ＲＦＩＤアンテナ４０が受信し、整合回路４１を通過した信号に周波数変換、増幅等を行った後、検波回路４３に出力する。検波回路４３は受信回路より入力された信号を復調し、制御ＣＰＵ５０に出力する。
【００２０】
次に、３つのアンテナ素子の実装構造について説明する。図２は通信機器１本体のメインアンテナ２０、ロッドアンテナ３０、ＲＦＩＤアンテナ４０が組み付けられた部分を示す斜視図であり、図３は図２の分解斜視図である。
【００２１】
メインアンテナ２０は、誘電体チップアンテナ、メアンダラインアンテナ等のアンテナ素子であり、図２，図３に示すように通信機器１内部の下端部に配置される。
ロッドアンテナ３０は、筒状のアンテナガイド１０に格納され、アンテナガイド１０から引き出して使用可能とされる。アンテナガイド１０は、図２，図３に示すように通信機器１の側端部に配置され、上端からロッドアンテナ３０が挿入される。
【００２２】
ＲＦＩＤアンテナ４０は導線を複数回巻いたコイルであり、図２，図３に示すようにケーブル状に形成されている。ＲＦＩＤアンテナ４０は通信機器１本体の筐体２に矩形状に配置され、筐体２と、筐体２に嵌合するケーブル押さえ３とにより挟持され、固定される。図２の状態では、ＲＦＩＤアンテナ４０は下部においてメインアンテナ２０と近接し、側部においてアンテナガイド１０と近接する。このため、後述するようにアンテナガイド１０内に格納されるロッドアンテナ３０と、アンテナガイド１０と近接して配置されるＲＦＩＤアンテナ４０との磁気結合強度を低下させるために、アンテナガイド１０の外周部には磁性体シート１１が貼り付けられている。
【００２３】
なお、磁性体シート１１には、アンテナガイド１０に対してＲＦＩＤアンテナ４０と反対側の部分に、軸方向にスリット１２が設けられている。磁性体シート１１にスリット１２を設けることで、後述するように、ＲＦＩＤアンテナ４０とメインアンテナ２０との磁気結合の強度が調整される。
【００２４】
ここで、磁性体シート１１の有無によるＲＦＩＤアンテナ４０とロッドアンテナ３０、メインアンテナ２０との磁気結合について説明する。
図４は通信機器１における各アンテナ素子の位置関係を示す模式図であり、図５は磁性体シート１１がない場合、図６は磁性体シート１１がある場合の各アンテナ素子の磁気的な結合関係を示す模式図である。
【００２５】
図４に示すように、ロッドアンテナ３０をアンテナガイド１０に格納すると、ＲＦＩＤアンテナ４０とアンテナガイド１０に格納された状態のロッドアンテナ３０とが近接する。このため、図５に示すように、ＲＦＩＤアンテナ４０とロッドアンテナ３０との磁気結合が強くなる。
【００２６】
そこで、アンテナガイド１０の外周部に磁性体シート１１を設けると、図６に示すように、ＲＦＩＤアンテナ４０とロッドアンテナ３０との磁気結合を弱めることができる。しかし、磁性体シート１１を設けると、ＲＦＩＤアンテナ４０のインダクタンスＬ１がＬ２に、静電容量Ｃ１がＣ２に変化し、ＲＦＩＤアンテナ４０の共振周波数がメインアンテナ２０の通信用の周波数帯域にシフトし、この周波数帯域におけるＲＦＩＤアンテナ４０とメインアンテナ２０との磁気結合が強くなる。
【００２７】
これを防ぐために、磁性体シート１１にスリット１２を設け、ＲＦＩＤアンテナ４０のインダクタンスＬ１、静電容量Ｃ１の変化を調整する。これにより、ＲＦＩＤアンテナ４０の共振周波数がメインアンテナ２０の通信用の周波数帯域までシフトすることを防ぐことができ、メインアンテナ２０の利得の低下を抑えることができる。
【００２８】
次に、アンテナガイドに磁性体シートを設けない場合、スリットがない磁性体シートを設けた場合、スリットがある磁性体シートを設けた場合における、ＲＦＩＤアンテナの共振周波数の変動値、メインアンテナのＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio；電圧定在波比）値、メインアンテナの利得を計測した結果を図７〜図１１に示す。
なお、アンテナガイドの外径は５ｍｍ、磁性体シートを貼り付ける軸方向の長さは５０ｍｍとし、スリットの間隔は１ｍｍとした。
【００２９】
図７はロッドアンテナのアンテナガイドへの格納時とアンテナガイドからの引き出し時との、ＲＦＩＤアンテナの共振周波数の変動値を示す表である。ＲＦＩＤアンテナの共振周波数の変動値は、図５に示すように、磁性体シートがない場合には、約２３０ｋＨｚであった。一方、磁性体シート（スリットなし）がある場合には約４０ｋＨｚ、磁性体シート（スリットあり）がある場合には約５０ｋＨｚであった。このため、磁性体シートがあることによりロッドアンテナの格納時／引き出し時に関わらず、ＲＦＩＤアンテナの共振周波数を一定の範囲に保つことができる。
【００３０】
図８は磁性体シートがない場合、図９は磁性体シート（スリットなし）がある場合、図１０は磁性体シート（スリットあり）がある場合の各条件における、周波数とメインアンテナのＶＳＷＲ値との関係を示すグラフである。図８〜図１０に示すように、メインアンテナへ入力した電力が空中へ放射されるために、受信帯域から送信帯域の間にかけてＶＳＷＲ値が低下した。加えて、メインアンテナとＲＦＩＤアンテナとの共振により、メインアンテナへ入力した電力がＲＦＩＤアンテナへ放射されるためにＶＳＷＲ値が低下する周波数（共振点Ａ１〜Ａ３，Ｂ１〜Ｂ３）が存在した（図８〜図１０参照）。
【００３１】
磁性体シートがない場合には、図８に示すように、共振点Ａ１は送信帯域よりも高い周波数帯に、共振点Ｂ１は受信帯域よりも低い周波数帯にあった。しかし、磁性体シート（スリットなし）がある場合には、図９に示すように、共振点の周波数が低下し、送信帯域よりも高い周波数帯の共振点Ａ１は送信帯域にシフトした（共振点Ａ２）。一方、図１０に示すように、磁性体シート（スリットあり）を設けた場合には、共振点の周波数低下が抑えられ、共振点Ａ１が送信帯域までシフトすることがなかった（共振点Ａ３）。
【００３２】
図１１は磁性体シートの有無及びスリットの有無による、通信周波数とメインアンテナの利得（ｄＢ）との関係を示すグラフである。図１１に示すように、磁性体シート（スリットなし）を設けた場合には、磁性体シートを設けない場合と比較して、メインアンテナの利得が低下した。一方、磁性体シート（スリットあり）を設けた場合には、磁性体シート（スリットなし）を設けた場合と比較して、メインアンテナの利得の低減が抑えられたことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】複数のアンテナ素子を備える通信機器１を示す回路ブロック図である。
【図２】通信機器１本体のメインアンテナ２０、ロッドアンテナ３０、ＲＦＩＤアンテナ４０が組み付けられた部分を示す斜視図である。
【図３】図２の分解斜視図である。
【図４】通信機器１における各アンテナ素子の位置関係を示す模式図である。
【図５】磁性体シート１１がない場合の各アンテナ素子の磁気的な結合関係を示す模式図である。
【図６】磁性体シート１１がある場合の各アンテナ素子の磁気的な結合関係を示す模式図である。
【図７】ＲＦＩＤアンテナの共振周波数の変動値を示す表である。
【図８】磁性体シートがない場合の周波数とメインアンテナのＶＳＷＲ値との関係を示すグラフである。
【図９】磁性体シート（スリットなし）がある場合の周波数とメインアンテナのＶＳＷＲ値との関係を示すグラフである。
【図１０】磁性体シート（スリットあり）がある場合の周波数とメインアンテナのＶＳＷＲ値との関係を示すグラフである。
【図１１】周波数とメインアンテナの利得との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３４】
１  通信機器
１０  アンテナガイド
１１  磁性体シート
１２  スリット
２０  メインアンテナ（第３のアンテナ素子）
３０  ロッドアンテナ（第１のアンテナ素子）
４０  ＲＦＩＤアンテナ（第２のアンテナ素子）
【図１】
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【図２】
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【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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