(57)【要約】【課題】小型の無線装置に搭載可能なアンテナ装置を、複数波に独立に同調させる。【解決手段】アンテナ装置１は、接地部分が設けられた基板１０上の給電点１１に接続された給電素子１２と、無給電素子１３と、無給電素子１４とを備えている。無給電素子１３、１４は、それぞれ、給電素子１２の少なくとも一部に近接して電気的に結合するように配設されている。無給電素子１３は、周波数可変部１５を装荷されている。無給電素子１４は、周波数可変部１６を装荷されている。周波数可変部１５、１６は、可変定数又は固定定数のリアクタンス素子又はスイッチ素子を有して構成され、それぞれ独立に調整される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線送信又は受信のための給電点に接続された給電素子と、
少なくとも一部が前記給電素子の少なくとも一部に近接して電気的に結合するように配設されると共に、第１の周波数可変手段を装荷された第１の無給電素子と、
少なくとも一部が前記給電素子の少なくとも一部に近接して電気的に結合するように配設されると共に、第２の周波数可変手段を装荷された第２の無給電素子とを
備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の周波数可変手段及び前記第２の周波数可変手段は、それぞれ、可変定数若しくは固定定数のリアクタンス素子又はスイッチ素子を有してなることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１の周波数可変手段及び前記第２の周波数可変手段は、それぞれ、可変定数若しくは固定定数のリアクタンス素子又はスイッチ素子を有してなり、前記リアクタンス素子は前記第１の無給電素子の共振周波数の可変範囲と前記第２の無給電素子の共振周波数の可変範囲の少なくとも一部が重複するように値を選ばれたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１の無給電素子は、一端が前記給電素子の励振されたときの高電界部分に近接して配設されると共に他端が接地され、
前記第２の無給電素子は、一端が前記給電素子の励振されたときの高電界部分に近接して配設されると共に他端が接地されたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１の無給電素子は、一端が前記給電素子の励振されたときの高電界部分に近接して配設されると共に他端が接地され、
前記第２の無給電素子は、一端が前記給電素子の励振されたときの高電界部分に近接して配設されると共に他端が接地され
前記第１の周波数可変手段及び前記第２の周波数可変手段は、接地回路に近接して配設されたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１の無給電素子及び前記第２の無給電素子のうち少なくとも一方の少なくとも一部が、前記給電素子の少なくとも一部と略平行に近接して配設されたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はアンテナ装置に係り、特に小型の無線装置に搭載されるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機に代表される無線装置の普及と共にその応用範囲が拡大しており、例えば携帯電話機によって地上波デジタルテレビジョン放送を受信すること（いわゆるワンセグ放送の受信）ができるようになった。また、携帯電話機等の無線装置には小型・低背化が求められる一方、多機能化に伴って装置内部の実装スペースの制約が厳しさを増している。
【０００３】
これらの事情を背景として、無線装置のアンテナについては、小型化と広帯域化（例えば地上波デジタルテレビジョン放送受信用として、４７０乃至７７０メガヘルツ（MHｚ）帯域のカバー）という互いに相反しがちな要求を同時に満たすことが課題とされている。近年、このような課題の解決を試みた従来技術が知られている（例えば、特許文献１乃至特許文献４参照。）。
【０００４】
上記の特許文献１によれば、誘電体又は磁性体からなる基体に巻回した２の放射導体を直列にスイッチを介して接続し、一方の放射導体を給電側にすると共に１巻きおきに可変容量素子を装荷してアンテナを構成する。当該アンテナは、上記のスイッチの開閉によりＶＨＦ帯とＵＨＦ帯の間で共振周波数を切り換えることができる。
【０００５】
上記の特許文献２によれば、基板上に設けた誘電体又は磁性体からなる索体に線状の導体パターンを形成すると共に、上記の導体パターンの一端と接地導体間にインダクタ部及び周波数調整部を設けてその一端を給電端としたアンテナを構成する。周波数調整部に含まれる可変容量素子の値の調整によって、４７０乃至７７０ＭＨｚ帯域における同調を可能とする。
【０００６】
上記の特許文献３によれば、携帯電話用の周波数帯域と地上波デジタルテレビジョン放送の周波数帯域をカバーする放射素子を、誘導性素子、同調回路及びフィルタを直列に介して給電点に接続する。また、上記の放射素子に近接させた結合素子（無給電素子）を、別のフィルタを介して上記の給電点に接続する。このような構成により、上記の放射素子を携帯電話用としてだけでなく、地上波デジタルテレビジョン放送用の同調可能なアンテナとして用いることができる。
【０００７】
上記の特許文献４によれば、給電端を共通にすると共にそれぞれが使用周波数の４分の１波長より長さの短い２の伝送線路により、アンテナを構成する。一方の伝送線路は他の一端が接地され、他方の伝送線路は他の一端が可変容量手段を介して接地される。可変容量手段の調整により、該アンテナの共振周波数が制御される。
【特許文献１】特開２００６−１４０６６２号公報（第２、４、５ページ、図１）
【特許文献２】特開２００６−２７０９１６号公報（第２、５、６ページ、図１）
【特許文献３】特開２００６−３１９４７７号公報（第２、４、５ページ、図１）
【特許文献４】特開２００６−３４５０４２号公報（第２、７ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した特許文献１乃至特許文献４に開示された技術によれば、例えば地上波デジタルテレビジョン放送の周波数帯域中の１波においてアンテナを同調させたり、放送受信と携帯電話の用途を切り換えたりすることができる。
【０００９】
一方、デジタル画像（特に動画）の記録や、その１つの応用例であるデジタルテレビジョン放送の録画の技術が進歩しており、携帯電話機等の小型の無線装置がこのような録画機能を備えることも可能である。据え置き型の装置ではデジタルテレビジョン放送用チューナーを２系統備え、うち１台を実時間視聴用とし、もう１台を録画用（いわゆる裏番組録画）として同時使用することが一般化している。その場合、チューナーごとにアンテナを設けて個別に給電することができる。
【００１０】
携帯電話機等の小型の無線装置においても同様に、裏番組録画のような機能の搭載が考えられる。しかし据え置き型の装置と異なり実装スペースの制約が大であるから、複数のアンテナを設けて個別に給電することは難しい。したがって、広帯域中の１波に同調し得るだけでなく、複数波に独立に同調し得るように構成された小型のアンテナが必要である。上述した特許文献１乃至特許文献４に開示された技術は、いずれもこのような課題を解決することはできない。
【００１１】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、小型の無線装置に搭載可能なアンテナ装置を、複数波に独立に同調させ得るようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、無線送信又は受信のための給電点に接続された給電素子と、少なくとも一部が前記給電素子の少なくとも一部に近接して電気的に結合するように配設されると共に、第１の周波数可変手段を装荷された第１の無給電素子と、少なくとも一部が前記給電素子の少なくとも一部に近接して電気的に結合するように配設されると共に、第２の周波数可変手段を装荷された第２の無給電素子とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、周波数可変手段を装荷した無給電素子等の付随的素子を給電素子に組み合わせることにより、小型の無線装置に搭載可能なアンテナ装置を、複数波に独立に同調させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図１乃至図９を参照して、本発明の実施例を説明する。図１は、本発明の実施例に係るアンテナ装置１の構成を表す図である。アンテナ装置１は、接地部分が設けられた基板１０上の給電点１１に接続された給電素子１２と、無給電素子１３と、無給電素子１４とを備えている。無給電素子１３、１４は、それぞれ、給電素子１２の少なくとも一部に近接して電気的に結合するように配設されている。給電点１１は、基板１０を内蔵する装置（図示せず。）による無線送信又は受信のために設けられている。
【００１５】
無給電素子１３は、周波数可変部１５を装荷されている。無給電素子１４は、周波数可変部１６を装荷されている。周波数可変部１５、１６は、可変定数又は固定定数のリアクタンス素子又はスイッチ素子を有して構成される。図２は、周波数可変部１５の構成を複数例示する図である。なお、周波数可変部１６も同様に構成することができる。
【００１６】
図２（ａ）において、周波数可変部１５は２の連動して切り換え可能なスイッチ１５１、１５２、固定容量のコンデンサ１５３及び固定インダクタンスのコイル１５４を有している。スイッチ１５１、１５２が（図中の破線で表したように）連動して切り換えられることにより、コンデンサ１５３又はコイル１５４のいずれか一方が無給電素子１３に装荷される。なお、後述するように無給電素子１３が端部において接地されると共に周波数可変部１５が接地回路に近接して配設されたときは、コンデンサ１５３及びコイル１５４の接地側を直接接地する形にしてスイッチ１５２を省いてもよい。
【００１７】
無給電素子１３はもともとその全長によって定まる共振周波数を有するが、上記コンデンサ１５３又はコイル１５４のようなリアクタンス素子を装荷されることによってその共振周波数が変化する。したがって、スイッチ１５１、１５２の切り換えにより、無給電素子１３の共振周波数として２通りの値を選ぶことができる。定数を異ならせたリアクタンス素子をさらに多数設けると共にスイッチの段数を増やす（多段スイッチを用いる）ことにより、さらに多数の共振周波数の値の選択肢を持たせることもできる。
【００１８】
図２（ｂ）において、周波数可変部１５は可変容量のコンデンサ１５５を有している。コンデンサ１５５の容量値を調整することにより、無給電素子１３の共振周波数を選ぶことができる。
【００１９】
図２（ｃ）において、周波数可変部１５は可変インダクタンスのコイル１５６を有している。コイル１５６のインダクタンス値を調整することにより、無給電素子１３の共振周波数を選ぶことができる。
【００２０】
したがって、例えば図２（ａ）乃至（ｃ）のいずれかのように構成された周波数可変部１５、１６のスイッチの切り換え又は可変定数の調整を個別に行うことにより、アンテナ装置１を２の周波数に独立に同調させることができる。
【００２１】
図３は、無給電素子１３、１４の共振周波数の可変範囲（同調範囲）の設定概念を表す図である。図の横軸は周波数、縦軸はアンテナ装置１の例えば給電点１１における電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を表す。
【００２２】
周波数可変部１５、１６が例えば図２（ａ）のように構成された場合、無給電素子１３の共振周波数として図中のｆ０又はｆ１を選べるように、周波数可変部１５のコンデンサ１５３及びコイル１５４の定数を与えることができる。同様にして、無給電素子１４の共振周波数として図中のｆ１又はｆ２を選べるように、周波数可変部１６に用いる素子の固定定数を与えることができる。このようにして、無給電素子１３の共振周波数の可変範囲と無給電素子１４の共振周波数の可変範囲の少なくとも一部を重複させることができる。
【００２３】
上述したような無給電素子１３と無給電素子１４の共振周波数の重複範囲が存在せず、例えば無給電素子１３は共振周波数ｆ０又はｆ１を選べるが無給電素子１４は共振周波数ｆ２のみを選べると仮定する。そうすると、アンテナ装置１の同調周波数として、ｆ０及びｆ２の組合せと、ｆ１及びｆ２の組合せが可能であるが、ｆ０及びｆ１の組合せは不可能である。
【００２４】
これに対して、無給電素子１４も共振周波数ｆ１又はｆ２を選べるならば、ｆ０及びｆ２の組合せと、ｆ１及びｆ２の組合せに加えて、ｆ０及びｆ１の組合せも可能である。つまり、無給電素子１３の共振周波数の可変範囲と無給電素子１４の共振周波数の可変範囲の少なくとも一部を重複させることによって、アンテナ装置１の同調可能な複数の周波数の組合せの選択肢を増やすことができる。これは、多段スイッチや可変定数素子を周波数可変部１５、１６に用いることによって無給電素子１３、１４の個別の共振周波数の選択肢をさらに多数にした場合も同様である。
【００２５】
他方、無給電素子１３、１４の共振周波数の重複する可変範囲が過度に広い（極端な場合、無給電素子１３、１４ともアンテナ装置１の所要全帯域をカバーする）場合は、周波数可変部１５、１６のスイッチ段数と固定定数素子を増やしたり、可変定数素子の可変範囲を大きくとったりする必要があるので、コスト面で不利となる。したがって、同時に同調させるべき周波数の組合せとコストの兼ね合いから、上記の重複範囲を選ぶことが好ましい。
【００２６】
図１において、無給電素子１３はその一端が給電素子１２の開放端に近接して配設されている。給電素子１２の開放端は、給電素子１２が励振されたときの高電界部分に相当する。無給電素子１３は、他端が基板１０の接地部分（接地回路）に接続されることにより接地されている。また、無給電素子１４はその一端が上記給電素子１２の開放端に近接して配設され、他端が接地回路に接続されることにより接地されている。
【００２７】
すなわち、図１においては、無給電素子１３は給電素子１２に電圧結合し、仮に周波数可変部１５を装荷されないとしたときは、その全長が４分の１波長に相当する周波数において共振する。無給電素子１４についても、同様である。
【００２８】
他方、無給電素子１３の一端を給電素子１２の開放端に近接させると共に、他端を開放することもできる。この場合、無給電素子１３は給電素子１２に電圧結合し、仮に周波数可変部１５を装荷されないとしたときは、その全長が２分の１波長に相当する周波数において共振する。無給電素子１４についても、同様である。
【００２９】
また、無給電素子１３の接地端を給電点１１に近接して配設し、無給電素子１３を給電素子１２に電流結合させてもよい。この場合、無給電素子１３は、仮に周波数可変部１５を装荷されないとしたときは、その全長が４分の１波長に相当する周波数において共振する。無給電素子１４についても、同様である。無給電素子１３、１４は、給電素子１２との上述した結合の形態のいずれをとってもよく、無給電素子１３、１４をそれぞれ別個の形態で給電素子１２に結合させてもよい。
【００３０】
周波数可変部１５、１６は、スイッチの開閉や可変定数の調整のため、図１に図示しない制御線の接続を必要とする。このような制御線は、高周波的には接地導線に相当するため、接地回路から遠方まで引き回すとアンテナ装置１の特性に影響を与えるおそれがある。したがって、周波数可変部１５、１６を接地回路に近接して配設することが好ましい。
【００３１】
図４は、本発明の実施例の変形例に係るアンテナ装置１ａの構成を表す図である。アンテナ装置１ａは、アンテナ装置１の無給電素子１４に代えて、無給電素子１３と不等長に形成された無給電素子１４ａを備えている。アンテナ装置１ａのその他の構成は、同じ符号を付して図１に表した構成とそれぞれ同じとする。図４に表したように無給電素子１３と無給電素子１４ａが不等長であっても、周波数可変部１５、１６の独立した調整により、上述したアンテナ装置１と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
図５は、本発明の実施例の２番目の変形例に係るアンテナ装置１ｂの構成を表す図である。アンテナ装置１ｂは、アンテナ装置１の無給電素子１３、１４に代えて、一部が給電素子１２と略平行に近接して配設された無給電素子１３ｂと、一部が給電素子１２と略平行に近接して配設された無給電素子１４ｂを備えている。アンテナ装置１ｂのその他の構成は、同じ符号を付して図１に表した構成とそれぞれ同じとする。
【００３３】
図５に表したように、無給電素子１３ｂ又は１４ｂの一部が給電素子１２と略平行に近接して配設されることにより、給電素子１２と無給電素子１３ｂ又は１４ｂ間の結合を強める効果が得られる。なお、アンテナ装置１ｂは、図１に表した無給電素子１３、１４の対又は図５に表した無給電素子１３ｂ、１４ｂの対に代えて、無給電素子１３ｂ、１４の対又は無給電素子１３、１４ｂの対を備えるものとしてもよい。
【００３４】
図６は、本発明の実施例の３番目の変形例に係るアンテナ装置１ｃの構成を表す図である。アンテナ装置１ｃは、アンテナ装置１の給電素子１２に代えて、開放端側においてＴ字型に分岐した給電素子１２ｃを備えている。アンテナ装置１ｃのその他の構成は、同じ符号を付して図１に表した構成とそれぞれ同じとする。無給電素子１３、１４は、開放端側の一部が給電素子１２ｃのＴ字型に分岐した一部とそれぞれ略平行に、近接して配設されている。
【００３５】
図６に表したように、無給電素子１３又は１４の一部が給電素子１２ｃの一部と略平行に近接して配設されることにより、給電素子１２ｃと無給電素子１３又は１４間の結合を強める効果が得られる。なお、給電素子１２ｃのＴ字型の分岐は分岐点の両側で対称である必要はなく、また無給電素子１３、１４のいずれか一方の少なくとも一部と略平行に近接して配設されていてもよい。
【００３６】
図７乃至図９を参照して、上述した実施例又は変形例の１についてＶＳＷＲ周波数特性をシミュレーションにより評価した結果を説明する。図７は、当該シミュレーションに使用した評価モデルの構成とサイズを表す図である。この評価モデルは図６に表したアンテナ装置１ｃの構成に基づいているから、各構成に図６で用いたのと同じ符号を付して表すものとする。図中の各部の寸法を表す数値の単位は、ミリメートル（ｍｍ）である。
【００３７】
上記の評価モデルにおける基板１０のサイズは、１００ｍｍ×６５ｍｍである。基板１０の上側の短辺に給電素子１２ｃが設けられ、当該短辺上の給電点（図示せず。）において給電される。当該短辺の両端に無給電素子１３、１４が設けられ、接地されている。無給電素子１３、１４はそれぞれ、開放端側の一部が給電素子１２ｃのＴ字型に分岐した一部と略平行に近接して配設されている。
【００３８】
図８は、図７の右側の無給電素子１４を同調可能（チューナブル）とした（図６の周波数可変部１６を無給電素子１４に装荷した）場合の上記評価モデルのＶＳＷＲ周波数特性を表す図である。図中左側の「固定」と表された周波数５７０メガヘルツ（ＭＨｚ）付近のプロットは、左側の無給電素子１３の共振特性によるものである。図中の中央から右側の「可変」と表された周波数６００乃至８００ＭＨｚのプロットは、同調周波数を３段階に変えた場合の右側の無給電素子１４の共振特性によるものである。
【００３９】
図９は、図７の左側の無給電素子１３を同調可能（チューナブル）とした（図６の周波数可変部１５を無給電素子１３に装荷した）場合の上記評価モデルのＶＳＷＲ周波数特性を表す図である。図中右側の「固定」と表された周波数６８０メガヘルツ（ＭＨｚ）付近のプロットは、右側の無給電素子１４の共振特性によるものである。図中の中央から左側の「可変」と表された周波数５６０乃至６５０ＭＨｚのプロットは、同調周波数を３段階に変えた場合の左側の無給電素子１３の共振特性によるものである。
【００４０】
図８、図９のいずれの場合においても、無給電素子１３、１４の共振特性に基づく同調周波数を、それぞれ個別に選べることが示されている。
【００４１】
以上に述べた本発明の実施例又はその変形例によれば、給電素子に近接して配設した複数の無給電素子にそれぞれ周波数可変部を装荷して個別に調整することにより、小型の無線装置に搭載可能なアンテナ装置を複数波に独立に同調させることができる。
【００４２】
以上に述べたアンテナ装置、給電素子、無給電素子又は周波数可変部の構成、形状、接続、位置関係等は例示であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざまな変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施例に係るアンテナ装置の構成を表す図。
【図２】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の実施例に係るアンテナ装置における周波数可変部の構成を複数例示する図。
【図３】本発明の実施例に係るアンテナ装置における無給電素子の共振周波数の可変範囲の設定概念を表す図。
【図４】本発明の実施例の変形例に係るアンテナ装置の構成を表す図。
【図５】本発明の実施例の２番目の変形例に係るアンテナ装置の構成を表す図。
【図６】本発明の実施例の３番目の変形例に係るアンテナ装置の構成を表す図。
【図７】本発明の実施例又は変形例の１に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ周波数特性を評価するためのシミュレーションに使用したモデルの構成とサイズを表す図。
【図８】本発明の実施例又は変形例の１に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ周波数特性をシミュレーションにより評価した結果の第１の図。
【図９】本発明の実施例又は変形例の１に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ周波数特性をシミュレーションにより評価した結果の第２の図。
【符号の説明】
【００４４】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  アンテナ装置
１０  基板
１１  給電点
１２、１２ｃ  給電素子
１３、１３ｂ、１４、１４ａ、１４ｂ  無給電素子
１４、２４、６４  第２アンテナ素子
１５、１６  周波数可変部
１５１、１５２  スイッチ
１５３  固定容量のコンデンサ
１５４  固定インダクタンスのコイル
１５５  可変容量のコンデンサ
１５６  可変インダクタンスのコイル
【図１】
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【図２】
2008278219.tif 000004
【図３】
2008278219.tif 000005
【図４】
2008278219.tif 000006
【図５】
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【図６】
2008278219.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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