(57)【要約】【課題】アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて変化させることができると共に、構成が簡素で小型化が図りやすいアンテナ装置を提供すること。【解決手段】アンテナ素子１２の誘電体基体１８の表面に、高周波の給電電圧が供給される放射電極１９と、直流バイアス電圧が供給されると共に該バイアス電圧に応じて容量値が変化する可変容量素子（バラクタダイオード）１６とを設け、可変容量素子１６の容量値がアンテナ共振周波数を変化させる付加容量値となるように、該可変容量素子１６を放射電極１９と電気的に接続する。そして、可変容量素子１６に供給する直流バイアス電圧を制御信号として、アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて適宜変化させるように構成する。アンテナ素子１２としては逆Ｆ型アンテナやループ型アンテナが好ましく、可変容量素子１６は誘電体基体１８の表面の空きスペースに設けることが好ましい。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基体の表面に、高周波の給電電圧が供給される放射電極と、直流バイアス電圧が供給されると共に該バイアス電圧に応じて容量値が変化する可変容量素子とを設け、前記可変容量素子の容量値がアンテナ共振周波数を変化させる付加容量値となるように該可変容量素子を前記放射電極と電気的に接続し、前記直流バイアス電圧を制御信号として前記アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて変化させるように構成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、グラウンド導体上に設置される前記誘電体基体の天面に前記放射電極を設けてなる逆Ｆ型アンテナとして構成されていると共に、前記誘電体基体の側面に前記可変容量素子を設けたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１の記載において、グラウンド導体の存しない領域に設置される前記誘電体基体の側面に前記放射電極を設けてなるループ型アンテナとして構成されていると共に、前記誘電体基体の側面または天面に前記可変容量素子を設けたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかの記載において、前記可変容量素子がチップ状のバラクタダイオードであることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型情報端末機器等に使用される小型アンテナとして好適で、アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて変化させる同調制御機能を有するアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型テレビジョン受信機等に使用されるアンテナ装置としては、伸縮可能なロッドアンテナが一般的であるが、ロッドアンテナにおいて最適な受信感度を得るためには、使用者が受信チャンネル（受信周波数）に応じて長さを加減したり、角度や向きを変化させるという煩雑な感度調整を行わねばならない。また、ロッドアンテナは長く伸ばして使用されるため邪魔な突起物と見なされやすく、簡単に折れやすいという問題もある。そこで、ロッドアンテナに比べて小型化が容易な各種のアンテナ装置を使用することが考えられるが、小型アンテナは共振周波数帯域幅が狭いため、小型アンテナを複数の受信周波数に対応させるためには、アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて適宜変化させる同調制御機能が必要となる。
【０００３】
かかる同調制御機能を備えた小型のアンテナ装置としては、従来、逆Ｆ型アンテナやループ型アンテナ等のアンテナ素子が設置されている回路基板上に、このアンテナ素子の付加容量値を変化させるための可変容量素子を実装し、この可変容量素子に直流バイアス電圧（制御電圧）を供給するという構成のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このものは、アンテナ素子の給電点に接続されている回路基板側の給電線路に、可変容量素子とそのバイアス制御回路とが直列に挿入されており、可変容量素子の容量値はバイアス制御回路から供給される直流バイアス電圧の大きさに応じて変化する。そして、可変容量素子の容量値が変化すると、アンテナ素子の付加容量値が変化してアンテナ共振周波数が変化するので、受信周波数に応じて直流バイアス電圧の大きさを適宜設定することにより、アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて変化させるという同調制御が可能となる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−１０７６７１号公報（第２−３頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来提案では、同調制御機能を備えたアンテナ装置を実現するために、回路基板側の給電線路に可変容量素子とそのバイアス制御回路とを付設するという構成を採用しているが、このような構成にすると回路基板側に可変容量素子およびバイアス制御回路の配設スペースを確保しなければならないため、所望の小型化が図りにくいという問題がある。つまり、携帯型テレビジョン受信機等の携帯型情報端末機器においては回路基板に対して高い実装密度が要求され、アンテナ用に利用できる回路基板上のスペースも限られることから、可変容量素子等の同調制御手段をアンテナ素子やチューナ部とは別の領域に配設する構成は小型化を損なう要因となる。例えば、近々導入が予定されている地上波デジタルテレビジョン放送の場合、専用のテレビジョン受信機だけでなく、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）や携帯電話機での受信も想定されているが、この種の携帯型情報端末機器においてはテレビジョン放送受信用のアンテナ装置を極めてコンパクトに設計することが不可欠となる。
【０００６】
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、アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて変化させることができると共に、構成が簡素で小型化が図りやすいアンテナ装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本発明のアンテナ装置では、誘電体基体の表面に、高周波の給電電圧が供給される放射電極と、直流バイアス電圧が供給されると共に該バイアス電圧に応じて容量値が変化する可変容量素子とを設け、前記可変容量素子の容量値がアンテナ共振周波数を変化させる付加容量値となるように該可変容量素子を前記放射電極と電気的に接続し、前記直流バイアス電圧を制御信号として前記アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて変化させるように構成した。
【０００８】
誘電体基体の表面に放射電極を設けた誘電体アンテナは、誘電体による波長短縮効果が得られるため小型化に好適であるが、かかる誘電体基体の表面の空きスペースを利用して、同調制御手段である可変容量素子を付設しておけば、回路基板側に必要なアンテナ用のスペースを縮小でき、アンテナ用の回路も簡素化できる。そして、可変容量素子に供給する直流バイアス電圧を増大させると該可変容量素子の容量値が低下し、付加容量値の低下に伴いアンテナ共振周波数が高まることから、受信周波数に応じて直流バイアス電圧の大きさを適宜設定することにより、アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて適宜変化させるという同調制御が可能となる。したがって、同調制御が行える小型のアンテナ装置を安価に製造することが可能となり、携帯型情報端末機器で地上波デジタルテレビジョン放送を受信するアンテナ装置等として利用できる。
【０００９】
また、上述したアンテナ装置が、グラウンド導体上に設置される誘電体基体の天面に放射電極を設けてなる逆Ｆ型アンテナや、グラウンド導体の存しない領域に設置される誘電体基体の側面に放射電極を設けてなるループ型アンテナとして構成されていれば、一層の小型化が図れる。そして、逆Ｆ型アンテナの構成にした場合は可変容量素子を誘電体基体の側面に設けることが好ましく、ループ型アンテナの構成にした場合は可変容量素子を誘電体基体の側面または天面に設けることが好ましい。
【００１０】
また、可変容量素子としてチップ状のバラクタダイオードを採用すれば、誘電体基体の表面に比較的簡単に実装することができて安定した性能を期待でき、価格も安いため好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置を備えたテレビジョン受信用カードの概略構成図、図２は該カードを携帯型情報端末機器に装着した状態を示す説明図、図３は該カードに内蔵されているアンテナ素子の斜視図、図４は該アンテナ素子の底面図、図５は該アンテナ素子のバラクタダイオードに供給される制御電圧と共振周波数との関係を示す特性図、図６は該アンテナ素子の放射パターンを示す説明図である。
【００１２】
図１に示すテレビジョン受信用カード１１は、周波数が４７０〜７７０ＭＨｚの地上波デジタルテレビジョン放送の信号波（水平偏波）を受信するためのカードタイプの電子デバイスであって、図２に示す携帯型情報端末機器１に装着して使用される。該カード１１は、アンテナ素子１２やチューナ部１３等を実装した回路基板１４を外殻ケース１５の内部に収納して概略構成されており、アンテナ素子１２の側面にはチップ状のバラクタダイオード１６や抵抗器１７（図３参照）が付設されている。
【００１３】
アンテナ素子１２は、直方体形状の誘電体基体１８の表面に、放射電極１９やアース電極２０、給電端子２１、制御端子２２等を設けてなる逆Ｆ型の誘電体アンテナである。誘電体基体１８はセラミックや樹脂等の誘電体材料からなり、各電極１９，２０や各端子２１，２２は銅箔等の導電層からなる。誘電体基体１８の天面において放射電極１９は２箇所に容量結合部Ｃ１，Ｃ２を有し、これらの容量結合部Ｃ１，Ｃ２によってインピーダンスのマッチングや付加容量値の調整等を行っている。また、誘電体基体１８の底面においてアース電極２０は回路基板１４側のグラウンド導体２３に接続されており、給電端子２１と制御端子２２はチューナ部１３に接続されている。そして、給電端子２１には高周波の給電電圧が供給され、制御端子２２には直流バイアス電圧（制御電圧）が供給されるようになっている。
【００１４】
バラクタダイオード１６は、印加される直流バイアス電圧の大きさに応じて容量値が変化する可変容量素子である。このバラクタダイオード１６の一方の極は抵抗器１７と接続され、他方の極はアース電極２０と接続されている。高周波阻止用の抵抗器１７は制御端子２２と接続されており、この抵抗器１７を介してバラクタダイオード１６に直流バイアス電圧が供給されるようになっている。なお、この直流バイアス電圧は容量結合部Ｃ２で遮断されるため放射電極１９には影響しない。
【００１５】
チューナ部１３はテレビジョン信号受信用チューナであって、このチューナ部１３にはアンテナ素子１２から受信信号（ＲＦ信号）が入力される。チューナ部１３は、この受信信号を処理した後、ＩＦ信号として携帯型情報端末機器１の液晶表示部２に出力する。
【００１６】
携帯型情報端末機器１には、テレビジョン受信用カード１１等を着脱可能に装着するためのスロット３が設けられている。図２に示すように、テレビジョン受信用カード１１を携帯型情報端末機器１に装着すると、該カード１１の一側部に内蔵されているアンテナ素子１２は携帯型情報端末機器１の外部に突出した状態で保持される。すなわち、地上波デジタルテレビジョン放送を受信して液晶表示部２に画像を表示させる際には、図２に示すように、テレビジョン受信用カード１１を携帯型情報端末機器１に装着してアンテナ素子１２を受信用の逆Ｆ型アンテナとして動作させる。また、地上波デジタルテレビジョン放送の受信を終了した場合や、他のカードを装着して携帯型情報端末機器１を別の用途に使用する場合には、スロット３からテレビジョン受信用カード１１を抜き取る。
【００１７】
次に、アンテナ素子１２の動作について詳しく説明する。このアンテナ素子１２の付加容量値は可変容量素子であるバラクタダイオード１６の容量値に応じて変化するので、チューナ部１３側からバラクタダイオード１６に供給する直流バイアス電圧（制御電圧）の大きさによってアンテナ共振周波数を変化させることができる。つまり、図５に示すように、直流バイアス電圧を増大させていくとバラクタダイオード１６の容量値（実線Ａ）が低下して、付加容量値の低下に伴いアンテナ共振周波数（破線Ｂ）が高まることから、受信周波数に応じて直流バイアス電圧の大きさを適宜設定することにより、アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて同調制御することができる。これにより、アンテナ素子１２の大きさを長辺３５ｍｍ、短辺１１ｍｍ、高さ５ｍｍという小型サイズに設定しつつ、周波数が４７０〜７７０ＭＨｚの地上波デジタルテレビジョン放送を受信することができる。そして、アンテナ素子１２で受信した映像信号はチューナ部１３で処理された後、携帯型情報端末機器１の液晶表示部２へ出力されて、該信号に基づく映像が画面に表示される。
【００１８】
このように本実施形態例においては、テレビジョン受信用カード１１に内蔵されているアンテナ素子１２が逆Ｆ型の誘電体アンテナであり、かつ、アンテナ素子１２の誘電体基体１８の空きスペースに、アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて変化させるためのバラクタダイオード１６が付設してあるため、小型のアンテナ素子１２によって図６に示すように良好な受信感度を得ることができる。それゆえ、回路基板１４側に必要なアンテナ用スペースを縮小できると共に、アンテナ用回路を簡素化することができ、テレビジョン受信用カード１１の全体の大きさをコンパクトに設定することができる。なお、図６（ａ）は図１のｘ−ｙ平面での指向性を示す放射パターン、図６（ｂ）は図１のｘ−ｚ平面での指向性を示す放射パターン、図６（ｃ）は図１のｙ−ｚ平面での指向性を示す放射パターンであり、アンテナ素子１２をどの方向に向けても極端な利得の低下は生じないことがわかる。
【００１９】
また、このアンテナ素子１２は水平偏波と垂直偏波の両方が受信できる逆Ｆ型アンテナとして構成されているため、偏波の乱れが起こりやすい室内等でも良好な受信感度を期待できる。さらに、このアンテナ素子１２は誘電体基体１８にバラクタダイオード１６を付設してモジュール化されているため、回路基板１４上に簡単かつ正確に実装することができる。なお、チップ状のバラクタダイオード１６は、誘電体基体１８の表面に比較的簡単に実装することができて安定した性能が期待でき、価格も安いという利点がある。
【００２０】
図７は上述した第１実施形態例の変形例を示すアンテナ素子の斜視図であり、図３と対応する部分には同一符号が付してある。図７に示すアンテナ素子２８では、バラクタダイオード１６の一方の極が抵抗器１７を介して給電端子２１と接続されており、この給電端子２１にチューナ部１３から給電電圧と直流バイアス電圧（制御電圧）を重畳して供給する構成にしてある。したがって、アンテナ素子１２において必要であった制御端子２２は、このアンテナ素子２８では省略されている。
【００２１】
図８は本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置を備えたテレビジョン受信用カードの概略構成図、図９は該カードに内蔵されているアンテナ素子の斜視図、図１０は該アンテナ素子の底面図である。なお、これらの図８〜図１０において、図１〜図４と対応する部分には同一符号が付してある。
【００２２】
図８に示すテレビジョン受信用カード３１は、そのアンテナ素子３２をループ型アンテナとして構成した点が前記第１実施形態例と大きく異なっている。すなわち、図８〜図１０に示すアンテナ素子３２は、直方体形状の誘電体基体１８の側面に沿って帯状の放射電極１９を設けたループ型の誘電体アンテナであり、放射電極１９と給電端子２１との間にはキャパシタ２４が介設してある。誘電体基体１８の底面の一辺端には給電端子２１と制御端子２２とアース端子２５とが設けてあり、給電端子２１および制御端子２２はチューナ部１３に接続され、アース端子２５は回路基板１４側のグラウンド導体２３に接続されている。バラクタダイオード１６の一方の極は抵抗器１７と接続され、他方の極は放射電極１９を介してアース端子２５と接続されている。高周波阻止用の抵抗器１７は制御端子２２と接続されており、この抵抗器１７を介してバラクタダイオード１６に直流バイアス電圧（制御電圧）が供給されるようになっている。なお、図８に示すように、回路基板１４側でアンテナ素子３２の実装領域とその近傍はグラウンド導体２３が存しない領域となっているが、回路基板１４側の基本的な構成は前記第１実施形態例と同等である。
【００２３】
このように第２実施形態例に係るテレビジョン受信用カード３１では、アンテナ素子３２がループ型アンテナとして構成されているため、水平偏波の放射パターンが無指向性となる。それゆえ、このテレビジョン受信用カード３１を装着した携帯型情報端末機器の向きを回路基板１４に沿って任意に回転させたとしても、地上波デジタルテレビジョン放送の信号波を同等の感度で受信することが可能となる。また、アンテナ素子３２がループ型アンテナであれば、人体の影響を受けにくいという利点もある。
【００２４】
図１１は上述した第２実施形態例の変形例を示すアンテナ素子の斜視図であり、図９と対応する部分には同一符号が付してある。図１１に示すアンテナ素子３３では、バラクタダイオード１６の一方の極が給電端子２１と接続されており、この給電端子２１にチューナ部１３から給電電圧と直流バイアス電圧（制御電圧）を重畳して供給する構成にしてある。したがって、アンテナ素子３２において必要であった制御端子２２および抵抗器１７は、このアンテナ素子３３では省略されている。
【００２５】
図１２は本発明の第３実施形態例に係るアンテナ装置を備えたテレビジョン受信用カードの概略構成図、図１３は該カードに内蔵されているアンテナ素子の斜視図、図１４は該アンテナ素子の底面図である。なお、これらの図１２〜図１４において、図８〜図１０と対応する部分には同一符号が付してある。
【００２６】
図１２に示すテレビジョン受信用カード４１のアンテナ素子４２は、前記第２実施形態例とは構成が若干異なるループ型アンテナとなっている。すなわち、図１２〜図１４に示すアンテナ素子４２では、直方体形状の誘電体基体１８の側面に沿って細長い放射電極１９が螺旋状に設けてあり、誘電体基体１８の天面に配設したバラクタダイオード１６と抵抗器１７がそれぞれ、誘電体基体１８を貫通するビア２６，２７を介して給電端子２１と制御端子２２に接続されている。螺旋状に延びる放射電極１９の一端は誘電体基体１８の天面でバラクタダイオード１６に接続されているので、ビア２６を介して給電端子２１と接続されている。また、放射電極１９の他端は誘電体基体１８の底面でアース端子２５と接続されている。なお、回路基板１４側の基本的な構成は前記第２実施形態例と同等である。
【００２７】
このように第３実施形態例に係るテレビジョン受信用カード４１では、アンテナ素子４２の放射電極１９が螺旋状に延設してあるため、誘電体基体１８を大型化しなくてもアンテナ長を著しく増大させることができる。したがって、波長の長い信号波を受信する小型アンテナとして好適である。また、このアンテナ素子４２はループ型アンテナなので、前記第２実施形態例と同等に水平偏波の放射パターンが無指向性となって、携帯型情報端末機器の向きを回路基板１４に沿って任意に回転させても地上波デジタルテレビジョン放送の信号波を同等の感度で受信することが可能となり、かつ人体の影響を受けにくいという利点がある。
【００２８】
図１５は上述した第３実施形態例の変形例を示すアンテナ素子の斜視図であり、図１３と対応する部分には同一符号が付してある。図１５に示すアンテナ素子４３では、制御端子２２と抵抗器１７およびビア２７を省略し、給電端子２１にチューナ部１３から給電電圧と直流バイアス電圧（制御電圧）を重畳して供給する構成にしてある。
【００２９】
なお、以上の各実施形態例では、地上波デジタルテレビジョン放送を受信するためのアンテナ装置をカードに内蔵する場合について説明したが、他の信号波を受信するアンテナ装置や、携帯型情報端末機器等の機器本体に内蔵するアンテナ装置であっても、本発明を適用できることは言うまでもない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００３１】
誘電体基体の表面にバラクタダイオード等の可変容量素子を付設することにより、アンテナ共振周波数を受信周波数に応じて適宜変化させるようにしたアンテナ装置であり、回路基板側に必要なアンテナ用のスペースを縮小できると共にアンテナ用の回路も簡素化できるため、同調制御が行える小型のアンテナ装置を安価に製造することが可能となる。それゆえ、携帯型情報端末機器で地上波デジタルテレビジョン放送を受信するアンテナ装置等として利用でき、高い実用性が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態例に係るアンテナ装置を備えたテレビジョン受信用カードの概略構成図である。
【図２】図１に示すカードを携帯型情報端末機器に装着した状態を示す説明図である。
【図３】図１に示すカードに内蔵されているアンテナ素子の斜視図である。
【図４】図３に示すアンテナ素子の底面図である。
【図５】図３に示すアンテナ素子のバラクタダイオードに供給される制御電圧と共振周波数との関係を示す特性図である。
【図６】図３に示すアンテナ素子の放射パターンを示す説明図である。
【図７】第１実施形態例の変形例を示すアンテナ素子の斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態例に係るアンテナ装置を備えたテレビジョン受信用カードの概略構成図である。
【図９】図８に示すカードに内蔵されているアンテナ素子の斜視図である。
【図１０】図９に示すアンテナ素子の底面図である。
【図１１】第２実施形態例の変形例を示すアンテナ素子の斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施形態例に係るアンテナ装置を備えたテレビジョン受信用カードの概略構成図である。
【図１３】図１２に示すカードに内蔵されているアンテナ素子の斜視図である。
【図１４】図１３に示すアンテナ素子の底面図である。
【図１５】第３実施形態例の変形例を示すアンテナ素子の斜視図である。
【符号の説明】
１  携帯型情報端末機器
２  液晶表示部
３  スロット
１１，３１，４１  テレビジョン受信用カード
１２，２８，３２，３３，４２，４３  アンテナ素子
１３  チューナ部
１４  回路基板
１５  外殻ケース
１６  バラクタダイオード（可変容量素子）
１７  抵抗器
１８  誘電体基体
１９  放射電極
２０  アース電極
２１  給電端子
２２  制御端子
２３  グラウンド導体
２４  キャパシタ
２５  アース端子
２６，２７  ビア
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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