(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つのアンテナエレメントに対して第１及び第２の給電経路を持ち、かつそのアンテナエレメントが前記第１及び第２の給電経路それぞれによって異なる周波数でλ／４エレメントを形成し、前記第１及び第２の給電経路を選択することで電気長が選択可能な多周波共振アンテナであって、
前記第１及び第２の給電経路に対応して設けられかつインピーダンス整合をとるための第１及び第２の整合回路と、
前記第１及び第２の給電経路のうちの一方を電気的に導通しかつ前記第１及び第２の給電経路のうちの他方を非導通とすることで前記給電経路の選択を行う第１のスイッチと、
前記第１の給電経路において前記アンテナエレメントと前記第１の整合回路との導通、非導通を選択する第２のスイッチと、
前記第２の給電経路においてインピーダンス調整を行うためのインピーダンス調整回路を含むショートスタブと、
前記第２の給電経路において前記アンテナエレメントと前記第２の整合回路及び前記ショートスタブのいずれかとの接続を選択する第３のスイッチとを有し、
前記第１の給電経路は、電気長の短いアンテナエレメントを形成し、
前記第２の給電経路は、電気長の長いアンテナエレメントを形成し、
前記第２のスイッチからみたアンテナ電気長が周波数ｆａにおいてλ／４アンテナ（以下、λａ／４アンテナとする）、前記第３のスイッチからみたアンテナ電気長が周波数ｆｂにおいてλ／４アンテナ（以下、λｂ／４アンテナとする）を形成し、
前記λｂ／４アンテナが動作時に前記第２のスイッチが前記λａ／４アンテナの第１の整合回路の影響を排除するためにオフとし、前記第３のスイッチ及び前記第１のスイッチが第２の整合回路を選択し、
前記λａ／４アンテナが動作時に前記第２のスイッチをオンとし、前記第３のスイッチが前記インピーダンス調整回路を選択し、前記第１のスイッチが前記第１の整合回路を選択することを特徴とする多周波共振アンテナ。
【請求項２】
前記λａ／４アンテナの動作時に、前記第３のスイッチをグランドに接地することで、Ａ点からＢ点でλａ／４のショートスタブを形成し、前記Ａ点からみたショートスタブ部のインピーダンスをオープン、もしくはオープンに近い高インピーダンスとすることを特徴とする請求項１記載の多周波共振アンテナ。
【請求項３】
前記アンテナエレメントの波長がλ／４以下及びλ／４以上のいずれかであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の多周波共振アンテナ。
【請求項４】
前記アンテナエレメントの形状は、少なくとも逆Ｌアンテナ、ヘリカルアンテナ、メアンダアンテナのいずれかの形状をとることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか記載の多周波共振アンテナ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか記載の多周波共振アンテナを用いることを特徴とする携帯端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は多周波共振アンテナ及びそれを用いた携帯端末に関し、特に携帯電話機等の携帯端末に搭載するアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯端末向けアンテナにおいては、デザインの観点から携帯端末の筐体への内蔵化、多周波対応が要求されている。つまり、この種のアンテナでは、携帯端末の筐体の小型化に伴って小型化することが求められている（筐体への内蔵化）。しかしながら、一般的に、アンテナを小型化すると、低抵抗となるため、アンテナ効率が劣化してしまい、使用可能な周波数帯域が狭くなってしまう。
【０００３】
一方、携帯端末では、基地局との間の通信のみならず、テレビジョン放送の受信等のさまざまな用途に対応することが求められているが、この場合には複数の周波数帯域に対応したアンテナが必要となる（多周波対応）（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７２７１４号公報
【特許文献２】特開平１１−１６３６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来の携帯端末用のアンテナでは、アンテナを筐体内に内蔵するのに、一般的に、小型化する必要があるが、このアンテナの小型化に伴って狭帯域化といった問題を生じることとなる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、小型化によるアンテナ特性の狭帯域化を解決することができる多周波共振アンテナ及びそれを用いた携帯端末を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による多周波共振アンテナは、一つのアンテナエレメントに対して第１及び第２の給電経路を持ち、かつそのアンテナエレメントが前記第１及び第２の給電経路それぞれによって異なる周波数でλ／４エレメントを形成し、前記第１及び第２の給電経路を選択することで電気長が選択可能な多周波共振アンテナであって、
前記第１及び第２の給電経路に対応して設けられかつインピーダンス整合をとるための第１及び第２の整合回路と、
前記第１及び第２の給電経路のうちの一方を電気的に導通しかつ前記第１及び第２の給電経路のうちの他方を非導通とすることで前記給電経路の選択を行う第１のスイッチと、
前記第１の給電経路において前記アンテナエレメントと前記第１の整合回路との導通、非導通を選択する第２のスイッチと、
前記第２の給電経路においてインピーダンス調整を行うためのインピーダンス調整回路を含むショートスタブと、
前記第２の給電経路において前記アンテナエレメントと前記第２の整合回路及び前記ショートスタブのいずれかとの接続を選択する第３のスイッチとを備え、
前記第１の給電経路は、電気長の短いアンテナエレメントを形成し、
前記第２の給電経路は、電気長の長いアンテナエレメントを形成し、
前記第２のスイッチからみたアンテナ電気長が周波数ｆａにおいてλ／４アンテナ（以下、λａ／４アンテナとする）、前記第３のスイッチからみたアンテナ電気長が周波数ｆｂにおいてλ／４アンテナ（以下、λｂ／４アンテナとする）を形成し、
前記λｂ／４アンテナが動作時に前記第２のスイッチが前記λａ／４アンテナの第１の整合回路の影響を排除するためにオフとし、前記第３のスイッチ及び前記第１のスイッチが第２の整合回路を選択し、
前記λａ／４アンテナが動作時に前記第２のスイッチをオンとし、前記第３のスイッチが前記インピーダンス調整回路を選択し、前記第１のスイッチが前記第１の整合回路を選択している。
【０００８】
本発明による携帯端末は、上記の多周波共振アンテナを用いることを特徴としている。
【０００９】
すなわち、本発明の多周波共振アンテナは、多周波共振アンテナにおいて、小型化によるアンテナ特性の狭帯域化を多周波共振によって解決する手段を提供することを特徴とする。
【００１０】
より具体的に説明すると、本発明の多周波共振アンテナでは、第１のスイッチからみたアンテナ電気長が周波数ｆａにおいてλ／４アンテナ（以下、λａ／４アンテナとする）、第２のスイッチからみたアンテナ電気長が周波数ｆｂにおいてλ／４アンテナ（以下、λｂ／４アンテナとする）を形成している。
【００１１】
本発明の多周波共振アンテナでは、使用する周波数に応じてアンテナ電気長が選択可能であり、λｂ／４アンテナが動作時に第１のスイッチがλａ／４アンテナの第１の整合回路の影響を排除するためにオフ（ＯＦＦ）、第２のスイッチ及び第３のスイッチが第２の整合回路を選択する。λａ／４アンテナが動作時に第１のスイッチをオン（ＯＮ）、第２のスイッチがインピーダンス調整回路を選択、第３のスイッチが第１の整合回路を選択する。
【００１２】
この時、インピーダンス調整回路はλａ／４アンテナが動作時にＡ点から第２のスイッチまでの経路へ電流が漏洩して悪影響を及ぼさぬよう、アンテナ上のＡ点からＢ点（インピーダンス調整回路におけるグランドへの接地点）をみたインピーダンスをオープン（ＯＰＥＮ）、もしくはオープンに近い高インピーダンスになるように調整する役割を果たす。
【００１３】
上記の構成によって、本発明の多周波共振アンテナでは、一つのアンテナエレメントを複数の周波数帯で共振させ、使用周波数を分割してアンテナの小型化によって狭帯域となったアンテナ素子を用いることが可能となる。また、分割した周波数帯のそれぞれについて独立して最適設計が可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、小型化によるアンテナ特性の狭帯域化を解決することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施例による多周波共振アンテナの構成を示すブロック図である。図１において、本発明の一実施例による多周波共振アンテナは無線回路１に接続され、使用する周波数に対応したアンテナ電気長が選択可能である。また、本発明の一実施例による多周波共振アンテナは整合回路（＃１，＃２）２，３と、インピーダンス調整回路４と、アンテナエレメント５と、スイッチ（＃１〜＃３）６〜８とから構成されている。
【００１６】
スイッチ（＃１）６はその切替え動作によってアンテナエレメント５と整合回路（＃１）２との間を電気的に導通または非導通とする。スイッチ（＃２）７はその切替え動作によってアンテナエレメント５を整合回路（＃２）３またはインピーダンス調整回路４に電気的に接続する。スイッチ（＃３）８はその切替え動作によって無線回路１を整合回路（＃１）２または整合回路（＃２）３に電気的に接続する。
【００１７】
したがって、本実施例では、アンテナエレメント５に対して、無線回路１→スイッチ（＃３）８→整合回路（＃１）２→スイッチ（＃１）６と接続されることによって給電経路＃１が形成され、無線回路１→スイッチ（＃３）８→整合回路（＃２）３→スイッチ（＃２）７と接続されることによって給電経路＃２が形成される。
【００１８】
スイッチ（＃１）６からみたアンテナ電気長は周波数ｆａにおいてλ／４アンテナ（以下、λａ／４アンテナとする）を形成し、スイッチ（＃２）７からみたアンテナ電気長は周波数ｆｂにおいてλ／４アンテナ（以下、λｂ／４アンテナとする）を形成している。
【００１９】
λｂ／４アンテナの動作時には、スイッチ（＃１）６がλａ／４アンテナの整合回路（＃１）２の影響を排除するために、アンテナエレメント５と整合回路（＃１）２とを電気的に非導通とし、スイッチ（＃２）７及びスイッチ（＃３）８において整合回路（＃２）３を選択する。
【００２０】
λａ／４アンテナの動作時には、スイッチ（＃１）６がアンテナエレメント５と整合回路（＃１）２とを電気的に導通とし、スイッチ（＃２）７においてインピーダンス調整回路４を選択し、スイッチ（＃３）８において整合回路（＃１）２を選択する。
【００２１】
この時、インピーダンス調整回路４はλａ／４アンテナが動作時にアンテナエレメント５上のＡ点からスイッチ（＃２）７までの経路へ電流が漏洩して悪影響を及ぼさぬように、Ａ点からＢ点［インピーダンス調整回路４におけるグランド（ＧＮＤ）への接地点］をみたインピーダンスをオープン（ＯＰＥＮ）、もしくはオープンに近い高インピーダンスになるように調整する役割を果たす。
【００２２】
上記の構成によって、本発明の一実施例による多周波共振アンテナでは、一つのアンテナエレメント５を二つの周波数で共振させ、それぞれの周波数で他方の回路の影響を受けることなく、独立してインピーダンス整合を行うことができる。
【００２３】
図２（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例による多周波共振アンテナの周波数帯の選択例を示す図である。本発明の一実施例による多周波共振アンテナでは、例えば、図２（ａ）に示すように、近接する周波数を分割するように（周波数ｆ０〜ｆＡをλａ／４アンテナで使用し、周波数ｆＢ〜ｆ０をλｂ／４アンテナで使用する）、λａ，λｂを選択すれば、比帯域幅が狭いアンテナエレメント５でも高利得化が可能となる。
【００２４】
また、本発明の一実施例による多周波共振アンテナでは、図２（ｂ）に示すように、離れた周波数帯を選択すれば（周波数ｆ４〜ｆ３をλａ／４アンテナで使用し、周波数ｆ２〜ｆ１をλｂ／４アンテナで使用する）、多共振アンテナを形成することができる。
【００２５】
このように、本実施例では、一つのアンテナエレメント５に対してスイッチ（＃１）６と整合回路（＃１）２とスイッチ（＃３）８とによる給電経路、スイッチ（＃２）７と整合回路（＃２）３とスイッチ（＃３）８とによる給電経路という２つの給電経路を設けることで、一つのアンテナエレメント５で複数の周波数に共振させることができる。
【００２６】
また、本実施例では、λａ／４アンテナの動作時に、スイッチ（＃２）７をグランドに接地することで、Ａ点からＢ点でλａ／４のショートスタブを形成し、Ａ点からみたショートスタブ部のインピーダンスをオープン、もしくはオープンに近い高インピーダンスとし、Ａ点からスイッチ（＃２）７までの経路へ電流が漏洩することによる悪影響を防止するとともに、ショートスタブ部にインピーダンス調整回路４を設けたことで、ショートスタブ部の長さ設計に自由度を与えることができる。
【００２７】
さらにまた、本実施例では、λａ／４アンテナ及びλｂ／４アンテナそれぞれへの給電経路において、もう一方の給電経路の影響を受けることなく、独立してインピーダンス整合を行うことが可能となる。よって、本実施例では、多周波共振アンテナの小型化及び高利得化を図ることができる。
【００２８】
尚、本発明は、アンテナエレメント５の波長がλ／４以下またはλ／４以上であってもよい。また、本発明は、アンテナエレメント５の形状が逆Ｌアンテナ、ヘリカルアンテナ、メアンダアンテナ等の種々の形状を取り得る。さらに、本発明は、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯端末に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施例による多周波共振アンテナの構成を示すブロック図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例による多周波共振アンテナの周波数帯の選択例を示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  無線回路
２  整合回路（＃１）
３  整合回路（＃２）
４  インピーダンス調整回路
５  アンテナエレメント
６  スイッチ（＃１）
７  スイッチ（＃２）
８  スイッチ（＃３）
【図１】
0004830544.tif 000002
【図２】
0004830544.tif 000003