(57)【要約】【課題】可変容量素子の数を減らして部品コストを低減できる安価なテレビジョン放送受信用のアンテナ装置を提供すること。【解決手段】基体２と放射導体３からなるアンテナ素子３０に整合回路を介して給電信号が供給されるテレビジョン放送受信用のアンテナ装置１であって、この整合回路が、可変容量素子（バラクタダイオード）４と、可変容量素子４に並列に接続されたインダクタンス素子５と、可変容量素子４に直列に接続されたインダクタンス素子６とを備えており、可変容量素子４の容量値を変化させることによってアンテナ素子３０の共振周波数が変化するようにした。また、可変容量素子４およびインダクタンス素子５からなる並列回路の共振点をアンテナ素子３０の共振周波数よりも低い値に設定し、該共振周波数が高くなるにつれて該共振点が高周波側へシフトするようにした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ素子に整合回路を介して給電信号が供給されるアンテナ装置であって、
前記整合回路が、可変容量素子と、この可変容量素子に並列に接続された第１のインダクタンス素子と、前記可変容量素子に直列に接続された第２のインダクタンス素子とを備えており、前記可変容量素子の容量値を変化させることによって前記アンテナ素子の共振周波数が変化するようになし、かつ、前記可変容量素子と前記第１のインダクタンス素子からなる並列回路の共振点が前記共振周波数よりも低い値に設定され、前記共振周波数が高くなるにつれて前記共振点が高周波側へシフト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、前記アンテナ素子は誘電体または磁性体からなる基体と該基体の表面に設けられた放射導体とからな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、前記可変容量素子がバラクタダイオードであり、この可変容量素子に高周波信号の伝送線路を介して同調電圧が印加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１〜３のいずれか１項の記載において、受信対象となる電波が地上波デジタルテレビジョン放送の信号波であることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
請求項２の記載において、柱状の前記基体の表面に前記整合回路と螺旋状に巻装された前記放射導体とが設けられており、この放射導体の一端側が前記給電部で他端側が開放端となっている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、放射導体に整合回路が接続されているアンテナ装置に係り、特に、可変容量素子を組み込んで異なる周波数帯の電波と共振できるようにしたテレビジョン放送受信用のアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地上波デジタルテレビジョン放送受信用の小型のアンテナ装置が普及しつつある。この種のアンテナ装置の従来例としては、誘電体等からなる基体の表面に放射導体をパターニングして小型化を図りつつ、この放射導体に複数の可変容量素子を接続して同調周波数を変化させるように構成したものが広く知られている（例えば、特許文献１参照）。また、可変容量素子としてはバラクタダイオード（バリキャップダイオード）が一般的である。このバラクタダイオードは印加される逆電圧（バイアス制御信号に基づく同調電圧）が大きくなると容量値が小さくなるという特性を有するため、放射導体に直列に接続したバラクタダイオードの容量値が小さくなるように逆電圧を増大していくと、放射導体の共振周波数は高くなっていく。
【０００３】
なお、この種のアンテナ装置は回路基板に実装されて、放射導体の給電部に回路基板側の給電回路から伝送線路を介して給電信号が供給されるが、損失が少ない実用的なアンテナ装置を得るためには、放射導体の入力インピーダンスを給電回路の特性インピーダンスと整合させなければならないので、伝送線路中に整合回路を介在させることが多い。通常、この整合回路はインダクタンス素子や容量素子によって構成されており、容量素子としてバラクタダイオードを用いたものもある。
【特許文献１】特開２００３−２９８３４１号公報（第２−３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前述したように可変容量素子を接続して放射導体の共振周波数を変化させるようにした従来のテレビジョン放送受信用のアンテナ装置では、複数個の可変容量素子を配設することによって所望の同調や整合を行うという構成になっている。しかしながら、バラクタダイオード等の可変容量素子は安価な部品ではないため、複数個の可変容量素子を組み込む構成にすると、部品コストが上昇してアンテナ装置の製造原価が高くなってしまうという問題があった。
【０００５】
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、可変容量素子の数を減らして部品コストを低減できる安価なテレビジョン放送受信用の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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明では、アンテナ素子に整合回路を介して給電信号が供給されるアンテナ装置であって、前記整合回路が、可変容量素子と、この可変容量素子に並列に接続された第１のインダクタンス素子と、前記可変容量素子に直列に接続された第２のインダクタンス素子とを備えており、前記可変容量素子の容量値を変化させることによって前記アンテナ素子の共振周波数が変化するようになし、かつ、前記可変容量素子と前記第１のインダクタンス素子からなる並列回路の共振点が前記共振周波数よりも低い値に設定され、前記共振周波数が高くなるにつれて前記共振点が高周波側へシフトするようにした。
【０００７】
このように整合回路に可変容量素子と第１のインダクタンス素子からなる並列回路を設け、可変容量素子の容量値を変化させることによってアンテナ素子の共振周波数が変化するようにしてあると、この容量値を小さく設定して同調周波数を高めるのに伴い可変容量素子の容量性リアクタンスが増大するため、前記並列回路の共振点は高周波側へシフトする。また、整合回路は、前記並列回路のリアクタンスによって、第２のインダクタンス素子の誘導性リアクタンスとアンテナ素子の容量性リアクタンスを合算した誘導性リアクタンスが打ち消せるように設定する必要があるが、この合算した誘導性リアクタンスの大きさと前記並列回路の容量性リアクタンスの大きさは所定の周波数帯域内で同じように変化する。したがって、整合回路に組み込む可変容量素子の数が１個であっても、この可変容量素子によってアンテナ素子の同調とインピーダンスの整合とが行えることとなり、部品コストを低減することができる。
【０００８】
上記の構成において、前記アンテナ素子は誘電体または磁性体からなる基体と該基体の表面に設けられた放射導体とからなることが好ましい。また、前記整合回路の可変容量素子がバラクタダイオードであり、この可変容量素子に高周波信号の伝送線路を介して同調電圧が印加されるようにしてあると、配線を単純化することができる。
【０００９】
また、上記の構成において、受信対象となる電波が地上波デジタルテレビジョン放送の信号波であると、安価で実用性の高いテレビジョン放送受信用のアンテナ装置が得られる。
【００１０】
また、上記の構成において、柱状の前記基体の表面に前記整合回路と螺旋状に巻装された前記放射導体とが設けられており、この放射導体の一端側が給電部で他端側が開放端となっていると、回路基板への実装が容易であると共に、受信対象電波がＵＨＦ帯であっても小型化が容易なチップ状のアンテナ装置を実現できるため、携帯電話器等の内臓アンテナとして好適なテレビジョン放送受信用のアンテナ装置が得られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のアンテナ装置は、整合回路に可変容量素子と第１のインダクタンス素子からなる並列回路を設け、可変容量素子の容量値を変化させることによってアンテナ素子の共振周波数が変化するようにしてあり、この容量値を小さく設定して同調周波数を高めるのに伴い可変容量素子の容量性リアクタンスが増大するため、前記並列回路の共振点が高周波側へシフトするようになっている。また、整合回路は、前記並列回路のリアクタンスによって、第２のインダクタンス素子の誘導性リアクタンスとアンテナ素子の容量性リアクタンスを合算した誘導性リアクタンスが打ち消せるように設定する必要があるが、この合算した誘導性リアクタンスの大きさと前記並列回路の容量性リアクタンスの大きさは所定の周波数帯域内で同じように変化する。したがって、整合回路に組み込む可変容量素子の数が１個であっても、この可変容量素子によってアンテナ素子の同調とインピーダンスの整合とが行えることとなり、部品コストの低減によって安価なテレビジョン放送受信用のアンテナ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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の斜視図、図２は該アンテナ装置の等価回路図、図３は該アンテナ装置の実装状態を示す説明図、図４は該アンテナ装置のリアクタンス特性図、図５は該アンテナ装置の整合回路に組み込まれたＬＣ並列回路のリアクタンス特性図である。
【００１３】
図１〜図３に示すアンテナ装置１は、携帯電話器に内蔵される回路基板２０（図３参照）上の縁部に実装されて、地上波デジタルテレビジョン放送用の受信アンテナとして使用されるチップアンテナである。なお、地上波デジタルテレビジョン放送の信号波の周波数帯域は４７０〜７５０ＭＨｚである。
【００１４】
このアンテナ装置１は、誘電体（または磁性体）からなる柱状の基体２と、基体２の表面に螺旋状の導体パターンを巻装してなる放射導体３と、基体２の上面の一端部に配設された電子素子群４〜９とによって主に構成されている。基体２と放射導体３によってアンテナ素子３０が構成されており、螺旋状に延伸する放射導体３の一端側は給電部Ｐで他端側は開放端Ｑとなっている。電子素子群４〜９は、可変容量素子４とインダクタンス素子５〜７と抵抗素子８とコンデンサ９とからなる。可変容量素子４はバラクタダイオード（バリキャップダイオード）で、インダクタンス素子５と並列に接続されている。インダクタンス素子６は可変容量素子５に直列に接続されており、このインダクタンス素子６とグラウンド（接地線路）間にインダクタンス素子７が介設されている。抵抗素子８は可変容量素子４のカソードに接続されている。可変容量素子４およびインダクタンス素子５〜７は、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を構成している。この整合回路は放射導体３の給電部Ｐに直列に接続されていると共に、コンデンサ９を介して高周波信号（ＲＦ信号）の伝送線路１０に接続されている。この伝送線路１０には、コンデンサ９とは並列に抵抗素子８も接続されている。そして、抵抗素子８を介して可変容量素子４に逆電圧となる同調電圧Ｖｔを印加することによって、アンテナ素子３０の共振周波数が変化するようになっている。
【００１５】
アンテナ装置１の伝送線路１０は基体２の一側面にパターニングされており、この伝送線路１０の下端部は図示せぬ伝送線路を介して回路基板２０上のテレビジョンチューナ回路２１に接続されている。また、回路基板２０には図示せぬバイアス回路が配設されており、バイアス制御信号となるＰＷＭ（パルス幅変調）信号や電源電圧をこのバイアス回路に入力することによって、前記同調電圧Ｖｔが生成されるようになっている。図２に示すように、この同調電圧Ｖｔは伝送線路１０を介して可変容量素子４に印加される。そして、同調電圧Ｖｔを大きくすると可変容量素子４の容量値が小さくなってアンテナ素子３０の共振周波数が高くなり、同調電圧Ｖｔを小さくすると可変容量素子４の容量値が大きくなって共振周波数が低くなる。なお、回路基板２０には少なくともアンテナ装置１の近傍に図示せぬグラウンドパターンが設けられている。
【００１６】
図４に実線で示すように、アンテナ装置１のアンテナ素子３０（放射導体３）のリアクタンスは高周波側でゼロに近付く容量性リアクタンスである。また、図４に破線で示す曲線は整合回路のインダクタンス素子６の誘導性リアクタンスであり、この誘導性リアクタンスとアンテナ素子３０の容量性リアクタンスを合算した誘導性リアクタンスＸａは同調周波数が高くなるにつれて増大する。インピーダンスを整合させるためには、可変容量素子４とインダクタンス素子５からなるＬＣ並列回路の容量性リアクタンスＸｂによって、前記誘導性リアクタンスＸａが打ち消せるように設定する必要がある。
【００１７】
図５に実線で示す曲線は、同調周波数が４７０ＭＨｚとなるように可変容量素子４の容量値を大きく（同調電圧Ｖｔを小さく）設定したときのＬＣ並列回路のリアクタンス特性を示しており、共振点ｆ１よりも低周波側では誘導性で、共振点ｆ１よりも高周波側では容量性である。そして、周波数が４７０ＭＨｚにおいてＬＣ並列回路のリアクタンスＸｂは容量性で小さな値（Ｘ１）となっている。また、図５に破線で示す曲線は、同調周波数が７５０ＭＨｚとなるように可変容量素子４の容量値を小さく（同調電圧Ｖｔを大きく）設定したときのＬＣ並列回路のリアクタンス特性を示しており、共振点ｆ２よりも低周波側では誘導性で、共振点ｆ２よりも高周波側では容量性である。つまり、同調周波数を４７０ＭＨｚから７５０ＭＨｚへ高めるのに伴い、このＬＣ並列回路の共振点は高周波側へシフトし、周波数が７５０ＭＨｚにおいてＬＣ並列回路のリアクタンスＸｂは容量性で比較的大きな値（Ｘ２）となっている。なお、この周波数帯域においてＬＣ並列回路の共振点は常に同調周波数よりも低くなる。このように、可変容量素子４に印加される同調電圧Ｖｔを制御してアンテナ素子３０の共振周波数を４７０〜７５０ＭＨｚの範囲内で変化させると、ＬＣ並列回路の容量性リアクタンスＸｂの大きさは、インダクタンス素子６の誘導性リアクタンスとアンテナ素子３０の容量性リアクタンスを合算した前記誘導性リアクタンスＸａの大きさと同じように変化する。それゆえ、この誘導性リアクタンスＸａをＬＣ並列回路の容量性リアクタンスＸｂによって打ち消すことができて、インピーダンスが整合できるようになっている。
【００１８】
このように本実施形態例に係るアンテナ装置１は、整合回路に可変容量素子４とインダクタンス素子５からなるＬＣ並列回路を設け、可変容量素子４の容量値を変化させることによってアンテナ素子３０の共振周波数が変化するようにしてあり、この容量値を小さく設定して同調周波数を高めるのに伴い可変容量素子４の容量性リアクタンスが増大するため、ＬＣ並列回路の共振点が高周波側へシフトするようになっている。また、所要の周波数帯域（４７０〜７５０ＭＨｚ）内におけるＬＣ並列回路の容量性リアクタンスＸｂの大きさが、インダクタンス素子６の誘導性リアクタンスとアンテナ素子３０の容量性リアクタンスを合算した誘導性リアクタンスＸａの大きさと同じように変化し、この誘導性リアクタンスＸａをＬＣ並列回路の容量性リアクタンスＸｂによって打ち消すことができるため、インピーダンスの整合も行えるようになっている。それゆえ、このテレビジョン放送受信用のアンテナ装置１は、整合回路に組み込む可変容量素子の数が１個であっても、その可変容量素子４によってアンテナ素子３０の同調とインピーダンスの整合とが行えることとなり、部品コストを低減することができる。
【００１９】
また、本実施形態例では、整合回路の可変容量素子４がバラクタダイオードであり、この可変容量素子４に逆電圧となる同調電圧Ｖｔを印加することによって容量値を変化させるようにしてあるため、可変容量素子４の容量値の制御が容易に行える。しかも、同調電圧Ｖｔが高周波信号の伝送線路１０を介して可変容量素子４に印加されるようにしてあるため、配線も単純化されている。
【００２０】
なお、上記実施形態例では、整合回路を含む電子素子群がアンテナ装置１の基体２の上面に配設されているが、これら電子素子群を基体２の側面等に配設してもよい。また、整合回路だけでなく、ローノイズアンプ回路やテレビジョンチューナ回路等を基体２の表面に配設する構成にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図である。
【図２】該アンテナ装置の等価回路図である。
【図３】該アンテナ装置の実装状態を示す説明図である。
【図４】該アンテナ装置のリアクタンス特性図である。
【図５】該アンテナ装置の整合回路に組み込まれたＬＣ並列回路のリアクタンス特性図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  アンテナ装置
２  基体
３  放射導体
４  可変容量素子（バラクタダイオード）
５  インダクタンス素子（第１のインダクタンス素子）
６  インダクタンス素子（第２のインダクタンス素子）
８  抵抗素子
１０  伝送線路
２０  回路基板
２１  テレビジョンチューナ回路
３０  アンテナ素子
Ｐ  給電部
Ｑ  開放端
Ｖｔ  同調電圧
【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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