(57)【要約】無線信号を受信するように適合された携帯無線通信装置用のアンテナ装置、第１放射要素（１０）及び第２放射要素（２０）。フィルタ・増幅器段（３０）は、第１放射要素と無線信号用の受信装置とを相互接続する。第２放射要素（２０）が、それぞれ接続及び切断される２つのモードで動作することによって、アンテナ装置は、動作条件及びユーザ選択に応じて動作し得る。
2010520660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１動作周波数帯の無線信号を受信するように適合された携帯無線通信装置用のアンテナ装置であって、
無線信号用の受信装置（４０）に接続可能な第１放射要素（１０）を備えたアンテナ装置において、
前記第１放射要素と無線信号用の前記受信装置（４０）とを相互接続するフィルタ・増幅器段（３０）と、
前記フィルタ・増幅器段（３０）に接続されたコネクタ（２１）に接続可能な第２放射要素（２０）と、を備え、
第１動作モードにおいて、前記第２放射要素は、前記コネクタ（２１）に接続され、
第２動作モードにおいて、前記第２放射要素は、前記コネクタ（２１）から切断され、
前記第１放射要素（１０）及びコネクタ（２１）は、前記フィルタ・増幅器段への同じ接続部を共有し、双方共、前記フィルタ・増幅器段に直接接続されることを特徴とする、アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、前記第１放射要素（１０）のインピーダンスは、前記第２放射要素（２０）のインピーダンスよりかなり高いアンテナ装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置であって、更に、前記フィルタ・増幅器段（３０）の増幅器（３４）を備えるアンテナ装置。
【請求項４】
請求項３に記載のアンテナ装置であって、更に、前記第２放射要素（２０）が、前記コネクタ（２１）に接続されているかどうか検出するためのセンサ（３７）を備え、前記センサは、前記増幅器の動作を制御するように構成されているアンテナ装置。
【請求項５】
請求項４に記載のアンテナ装置であって、前記センサは、前記第１放射要素による動作時より前記第２放射要素による動作時に低いレベルに利得を調整することによって、前記増幅器の動作を制御するように構成されているアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、更に、前記増幅器（３４）の利得を調整するための自動利得制御回路（３８）を備え、前記自動利得制御回路は、ＦＭ受信回路上の自動利得制御出力に接続可能な入力を有するアンテナ装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、前記フィルタ・増幅器段（３０）は、帯域通過フィルタ（３２）を備えるアンテナ装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアンテナ装置であって、更に、前記コネクタ（２１）に接続された整合回路（２２）を備えるアンテナ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のアンテナ装置であって、更に、少なくとも２つの入力を有するスイッチ（３９）を備え、１つは、前記整合回路に接続され、もう１つは、前記フィルタ・増幅器段（３０）の前記増幅器（３４）の出力に接続され、前記スイッチの出力は、無線信号用の前記受信装置（４０）の入力（４１）に接続可能であるアンテナ装置。
【請求項１０】
携帯無線通信装置であって、請求項１に従うアンテナ装置を備える携帯無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に、アンテナ装置に関し、特に、ＦＭ帯域の無線信号等の相対的に低い周波数を有する無線信号用に適合された携帯電話等の無線通信装置に用いるためのアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部アンテナが、かなり長い間、携帯無線通信装置に用いられてきている。内部アンテナを用いることに関連する多数の利点があるが、その利点の内、言及できるものは、内部アンテナは、小さくて軽量であり、これにより、携帯電話等、サイズや重量が重要な用途に適することである。
【０００３】
しかしながら、携帯電話に内部アンテナを用いると、アンテナ要素の構成に幾つかの制約条件が課される。特に、携帯無線通信装置では、内部アンテナ配置用のスペースが限定されている。これらの制約条件により、広い動作帯域を提供するアンテナの構成を見つけることが難しくなる。このことは、特に、相対的に低い周波数の無線信号に用いることを意図したアンテナに当てはまるが、これは、そのようなアンテナの所望の物理長が、相対的に高い周波数で動作するアンテナと比較して大きいためである。
【０００４】
相対的に低い周波数帯において動作する１つの特定の用途は、ＦＭラジオ用途である。ＦＭ帯域は、欧州では、８８−１０８ＭＨｚ間、又は米国では、７６−１１０ＭＨｚ間の周波数と定義される。携帯無線通信装置のケースに嵌入される、ループアンテナ又はモノポールアンテナ等の、従来技術による従来のアンテナ構成では、アンテナは、充分に広い周波数帯上で性能が悪過ぎるか又は狭過ぎる周波数帯上で性能が充分であるかのいずれかであるという点において、動作が思わしくない。
【０００５】
その代わり、携帯無線通信装置用の従来のＦＭアンテナは、通信装置に接続されたヘッドセット配線に設けられる。相対的に長い配線を備えたこの構成によって、低い周波数用途にも充分なアンテナ長が可能になる。
【０００６】
ユーザが、内部ＦＭアンテナと外部ＦＭアンテナとの間で使用を切り替えられるアンテナ解決策があると有益である。しかしながら、単純なスイッチによる解決策は、アンテナの性能を低減する従来の５０オームスイッチの寄生容量及び寄生インダクタンスにより、能動アンテナの場合、現実的ではない。そのようなスイッチ構成も、雑音指数の増加により、内部アンテナの性能を減少させる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、動作条件及びユーザ選択に応じて、内部アンテナ要素又は外部アンテナ要素のいずれかで動作する携帯無線通信装置に用いるための内部アンテナ装置を提供することである。
【０００８】
本発明は、外部と内部放射アンテナ要素の組合せが、能動アンテナ装置と共に可能であるという認識に基づく。
本発明によれば、少なくとも第１動作周波数帯の無線信号を受信するように適合された携帯無線通信装置用のアンテナ装置が提供される。前記アンテナ装置には、無線信号用の受信装置に接続可能な第１放射要素が含まれ、アンテナは、第１放射要素と無線信号用の受信装置を相互接続するフィルタ・増幅器段と、フィルタ・増幅器段に接続されたコネクタに接続可能な第２放射要素と、により特徴付けられ、第１動作モードにおいて、第２放射要素は、コネクタに接続され、第２動作モードにおいて、第２放射要素は、コネクタから切断される。
【０００９】
更に、そのようなアンテナ装置が含まれる携帯無線通信装置を提供する。
本発明によるアンテナ装置は、従って、動作条件及びユーザ選択に応じて動作し得る。
好適な一実施形態において、センサは、第２放射要素がコネクタに接続されているかどうか検出するように構成され、センサは、フィルタ・増幅器段の増幅器の動作を制御する。これによって、消費電流は、最小限に維持することができる。
【００１０】
更なる好適な実施形態を、従属請求項において規定する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明について、一例として、添付図面を参照して記載する。
以下、本発明によるアンテナ装置及び携帯無線通信装置の好適な実施形態の詳細な説明を行う。
【００１２】
以下の説明及び請求項において、用語「放射要素」を用いる。この用語は、無線信号を受信するように適合された導電性要素を網羅するように意図されていることを理解されたい。
【００１３】
最初に、図１において、本発明によるアンテナ装置１の一般的な構成を示す。これには、第１放射要素１０が、板金又は可撓膜等の導電性材料の非共振片の形態で含まれる。そのサイズの例は、１０ミリメートルの３０倍であり、携帯無線通信装置の裏面カバー上に置かれて、内部アンテナ放射器を構成する。
【００１４】
更に、アンテナ装置１には、第２放射要素２０が、外部ケーブル、好適には、外部ヘッドセットケーブルの形態で含まれるが、他のケーブルもまた可能である。第２放射要素２０は、アンテナ装置が設けられる通信装置上のコネクタ２１に接続可能である。
【００１５】
第１放射要素１０、及び動作時、第２放射要素２０は、動作周波数帯を超える周波数を有する信号をブロックするように、また、動作周波数帯の信号を通過させるように適合されたフィルタ・増幅器段３０に接続される。フィルタが、動作周波数帯の信号用の帯域通過フィルタとして機能することは、好ましい。ＦＭ帯域での動作の場合、通過帯域は、欧州では、８８−１０８ＭＨｚ間であり、又は米国では、７６−１１０ＭＨｚ間である。
【００１６】
フィルタの機能は、ＥＳＤ保護回路としての役割も果たし、ＥＳＤパルススペクトルの主要部を効果的にブロックすることである。更に、フィルタは、電磁干渉（ＥＭＩ）信号からの干渉、及び可能性として、ＦＭアンテナよりはるかに高い周波数において動作するセル方式ＧＳＭアンテナ等の、同じ無線通信装置に設けられた他のアンテナからの信号を除去又は少なくとも低減する。
【００１７】
また、フィルタ・増幅器段３０は、放射要素１０、２０によって受信された信号を増幅するように構成されている。
アンテナ装置１によって受信され、フィルタ処理され、増幅された信号は、ＦＭ受信回路４０に供給されるが、これは、フィリップス・セミコンダクターズ（Ｐｈｉｌｉｐｓ＿Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）によって製造され、ＨＶＱＦＮ４０の名称で販売される従来の回路であってよい。ＦＭ受信回路には、ＲＦ入力４１が含まれ、増幅器３０は、これに接続可能である。
【００１８】
寄生効果及び外部放射源からの干渉を最小限に抑えるために、フィルタ・増幅器段が、放射要素１０及びコネクタ２１に比較的近くに設けられることは、好ましい。
次に、図１に表わした一般的考え方を実現する第１実施形態について、図２を参照して説明する。ここでは、第１内部放射要素１０及び第２外部放射要素２０が、相互接続部によって、フィルタ・増幅器段３０に直接接続されていることが分かる。従って、第１内部放射要素１０とコネクタ２１は、フィルタ・増幅器段３０への同じ接続部を共有し、双方共、このフィルタ・増幅器段３０に接続される。これらとフィルタ・増幅器段３０との間に、スイッチは設けられていない。
【００１９】
第１実施形態の実施例の詳細な図を図３に示す。フィルタ・増幅器段３０は、ここでは、供給部２１と接地との間に並列に接続されたインダクタ及びコンデンサが含まれる接地されたＬＣ回路３２の形態のフィルタで実現される。一実施形態において、インダクタのインダクタンスは、約４０ｎＨであり、コンデンサの容量は、約６０ｐＦである。好適な実施形態では、低域通過フィルタ３３には、ＲＦ信号経路内において帯域通過フィルタ３２の前又は後に接続された直列インダクタが含まれる。インダクタの好適なインダクタンス値は、５０−２００ｎＨの範囲であり、更に好適には、１００ｎＨのオーダである。
【００２０】
フィルタ・増幅器段３０の増幅器３４には、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）３５が含まれ、ゲートが、フィルタ３１に接続され、ソースが、接地に直接接続され、ドレインが、ＦＭ受信回路４０の入力４１に接続可能である。また、負荷抵抗器３６が、トランジスタ３１のドレインと供給電圧Ｖｄｄとの間に接続されている。
【００２１】
アンテナ装置１を動作させるために、トランジスタは、好適には、動作周波数帯において、１ｄＢ未満の最小雑音指数及び１５ｄＢを超える利得を有する。更に、任意のアンテナ構成に対して可能な限り最高の信号受信品質を達成するために、トランジスタが、１０オーム未満の雑音抵抗Ｒｎを有することが好ましい。
【００２２】
第１及び第２放射要素１０、２０の典型的なインピーダンス値を図２に示す。これらの値は、例としてのみ与えるが、第１放射要素１０、即ち、内部アンテナ要素のインピーダンスが、第２放射要素２０、即ち、ヘッドセットケーブル等のインピーダンスよりかなり高いことを示す。図２に与えられた例において、第１放射要素のインピーダンスは、第２放射要素のインピーダンスの１０倍のオーダである。これは、第１放射要素は、第２放射要素に大きな変化を与えない、即ち、それに負荷をかけないことを意味する。第２放射要素２０は、従って、第１放射要素が同じフィルタ・増幅器ブロック３０に接続されていない場合とほぼ同じ性能で動作する。
【００２３】
ヘッドセットケーブル等の第２放射要素が、コネクタ２１から切断されている場合、第１、即ち、内部放射要素は、アンテナ装置１の放射要素として動作する。
第２放射要素がコネクタ２１に接続された状態で動作するアンテナ装置の性能は、能動モードで動作することから、かなり改善される。
【００２４】
次に、本発明によるアンテナ装置の第２実施形態について、図４を参照して説明する。上述した第１実施形態と同様に、このアンテナ装置には、フィルタ・増幅器段３０に接続された第１放射要素１０及び第２放射要素２０が含まれる。しかしながら、本実施形態では、第２放射要素２０がコネクタ２１に接続されているかどうか検出するためのセンサ３７が、設けられている。このセンサ３７には、好適には、第２放射要素が接続されているか切断されているかに応じて変わる出力信号を提供するために、スイッチや抵抗器等（図示せず）が含まれている。
【００２５】
センサは、第２放射要素２０が切断されている場合、増幅器が、より高い利得レベルで動作するように、また、第２放射要素２０が接続されている場合、より低い利得レベルで動作するように、増幅器３４の動作を制御する。第１アンテナ要素より良い受信特性を有する第２放射要素での動作時、利得を低いレベルに調整することによって、消費電流は、最小に維持され、例えば、１ｍＡに維持される。
【００２６】
次に、本発明によるアンテナ装置の第３実施形態について、図５を参照して説明する。上述した第１及び第２実施形態と同様に、このアンテナ装置には、フィルタ・増幅器段３０に接続された第１放射要素１０及び第２放射要素２０が含まれる。しかしながら、本実施形態では、自動利得制御（ＡＧＣ）回路３８が設けられており、増幅器３４の利得を調整する。このＡＧＣ回路は、ＦＭ受信回路４０上のＡＧＣ出力（図示せず）に接続され、また、従来、市販のＦＭ受信回路上に備えられた入力を有する。第２実施形態と同様に、この構成は、第２放射要素が接続された場合、消費電流が最小限に抑えられる。
【００２７】
次に、本発明によるアンテナ装置の第４実施形態について、図６を参照して説明する。上述した実施形態と同様に、このアンテナ装置には、フィルタ・増幅器段３０に接続された第１放射要素１０及び第２放射要素２０が含まれる。しかしながら、本実施形態において、アンテナ装置には、整合回路２２が含まれ、これに対して、第２放射要素、即ち、ヘッドセットケーブルが、接続されている。この整合回路は、ＦＭ受信回路４０の構成によって必要とされる所望のインピーダンス値、好適には、５０オームに第２放射要素を整合する。オプションのスイッチ３９があるが、これの出力は、ＦＭ受信回路４０の入力４１に接続可能である。スイッチ３９の第１入力は、増幅器３４の出力に接続され、一方、スイッチ３９の第２入力は、整合回路２２の出力に接続される。このスイッチは、第２放射要素２０が受動モードで動作する場合、それに負荷がかかることを防止する。
【００２８】
スイッチを用いる他の選択肢は、単に、整合回路２２及び増幅器３４の出力を相互接続することである。
第４実施形態は、従って、次のように動作する。第２放射要素２０は、コネクタ２１に接続されると、受動モード、即ち、如何なる事前増幅等なしで、動作する。これは、アンテナ装置が、第２放射要素が接続された状態で動作する場合、電流がほぼ全く消費されないことを意味する。第２放射要素２０が切断された状態では、アンテナ装置１は、能動モードで動作する。即ち、第１放射要素によって受信された信号は、増幅器３４によって増幅され、ＦＭ受信回路４０に送られる。
【００２９】
次に、図１−６を参照して上記した本発明によるアンテナ装置の好適な位置について、図７を参照して説明するが、この図は、携帯電話等の携帯無線通信装置３００のケースの概略外形を示す。ケースは、アンテナ装置の位置を不明瞭にしないように、部分破断で示すが、アンテナ装置は、図１−６を参照して記載した装置のいずれであってもよい。
【００３０】
プリント回路基板（ＰＣＢ）３１０が、ケースに設けられており、携帯電話に従来存在する回路（図示せず）を有する。ＰＣＢ上には、ＦＭ受信回路４０も搭載されている。ケースの上部には、ＧＳＭシステム等のセル方式携帯電話システム用のＲＦ信号を送受信するためのアンテナ放射要素３２０が、設けられている。
【００３１】
更に、バッテリパッケージ３３０は、ケース３００の背面側に設けられる。このバッテリパッケージは、コネクタ（図示せず）によってＰＣＢに接続される。第１内部放射要素１０は、好適には、裏面カバー上に置かれる。この放射要素は、バッテリを囲む薄い帯で構成し得る。裏面カバーは、金属製である場合、ＦＭアンテナ放射要素としてそのまま用い得る。ヘッドセットケーブル２０は、第２外部放射要素として設けられている。
【００３２】
本発明によるアンテナ装置の好適な実施形態について記載してきた。しかしながら、これらは、本発明の考え方から逸脱することなく、添付の請求項の範囲内において変更し得ることを当業者は認識するであろう。
【００３３】
本発明によるアンテナ装置の形状及びサイズは、添付の請求項によって規定された範囲内において変更し得ることが、認識される。従って、厳密なアンテナ構成は、無線通信装置の形状や所望の性能等に対応するように変更し得る。
【００３４】
本発明によるアンテナ装置の上記した実施形態について、ＦＭ周波数帯の無線信号を受信するように適合されたアンテナ装置として記載してきた。しかしながら、約４００−８００ＭＨｚの周波数範囲でのデジタルビデオ放送（ＤＶＢ）信号用などの他の用途もまた可能である。
【００３５】
携帯無線通信装置用のアンテナ装置について、携帯電話におけるその用途を参照して記載してきたが、本発明の考え方は、他の携帯無線通信装置にも、また、携帯可能であるが、静止用途を本来意図した装置にも適用可能であることを認識されるであろう。その例は、旅行用目覚まし時計等の小型の時計、ＴＶ受信器、又はゲーム操作卓であり得る。本発明によるアンテナ装置の他の可能な用途は、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ＭＰ３及びＣＤプレーヤ、ＦＭラジオ受信機、並びにラップトップコンピュータにある。更なる用途は、車にある。従って、用語「携帯無線通信装置」は、広義に解釈すべきである。
【００３６】
フィルタ段３１について、帯域通過フィルタとして述べてきた。それは、動作周波数帯を超える周波数を有する信号をブロックし、また、動作周波数帯の信号を通過させる低域通過フィルタとしても提供し得ることを認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ＦＭ受信回路に接続された本発明のアンテナ装置を示す概略図。
【図２】本発明によるアンテナ装置の第１実施形態を示す図。
【図３】図２に示すアンテナ装置を更に詳細に示す図。
【図４】本発明によるアンテナ装置の第２実施形態を示す図。
【図５】本発明によるアンテナ装置の第３実施形態を示す図。
【図６】本発明によるアンテナ装置の第４実施形態を示す図。
【図７】携帯無線通信装置に搭載された本発明によるアンテナ装置の部分破断透視図。
【図１】
2010520660.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成21年12月7日(2009.12.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１動作周波数帯の無線信号を受信するように適合された携帯無線通信装置用のアンテナ装置であって、
無線信号用の受信装置（４０）に接続可能な第１放射要素（１０）を備えたアンテナ装置において、
前記第１放射要素と無線信号用の前記受信装置（４０）とを相互接続するフィルタ・増幅器段（３０）と、
前記フィルタ・増幅器段（３０）に接続されたコネクタ（２１）に接続可能な第２放射要素（２０）と、を備え、
第１動作モードにおいて、前記第２放射要素は、前記コネクタ（２１）に接続され、
第２動作モードにおいて、前記第２放射要素は、前記コネクタ（２１）から切断されることを特徴とする、アンテナ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、前記第１放射要素（１０）及びコネクタ（２１）は、双方共、前記フィルタ・増幅器段に直接接続される、アンテナ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のアンテナ装置であって、前記第１放射要素（１０）及びコネクタ（２１）は、前記フィルタ・増幅器段への同じ接続部を共有する、アンテナ装置。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のアンテナ装置であって、
前記第１動作周波数帯は、ＦＭ周波数帯であり、
前記フィルタ・増幅器段は、ＥＳＤ保護回路として機能し、
前記携帯無線通信装置は、放射要素として利用される裏面カバーを有する、アンテナ装置。
【請求項５】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、前記第１放射要素（１０）のインピーダンスは、前記第２放射要素（２０）のインピーダンスよりかなり高いアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、更に、前記フィルタ・増幅器段（３０）の増幅器（３４）を備えるアンテナ装置。
【請求項７】
請求項６に記載のアンテナ装置であって、更に、前記第２放射要素（２０）が、前記コネクタ（２１）に接続されているかどうか検出するためのセンサ（３７）を備え、前記センサは、前記増幅器の動作を制御するように構成されているアンテナ装置。
【請求項８】
請求項７に記載のアンテナ装置であって、前記センサは、前記第１放射要素による動作時より前記第２放射要素による動作時に低いレベルに利得を調整することによって、前記増幅器の動作を制御するように構成されているアンテナ装置。
【請求項９】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、更に、前記増幅器（３４）の利得を調整するための自動利得制御回路（３８）を備え、前記自動利得制御回路は、ＦＭ受信回路上の自動利得制御出力に接続可能な入力を有するアンテナ装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、前記フィルタ・増幅器段（３０）は、帯域通過フィルタ（３２）を備えるアンテナ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載のアンテナ装置であって、更に、前記コネクタ（２１）に接続された整合回路（２２）を備えるアンテナ装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載のアンテナ装置であって、更に、少なくとも２つの入力を有するスイッチ（３９）を備え、１つは、前記整合回路に接続され、もう１つは、前記フィルタ・増幅器段（３０）の前記増幅器（３４）の出力に接続され、前記スイッチの出力は、無線信号用の前記受信装置（４０）の入力（４１）に接続可能であるアンテナ装置。
【請求項１３】
携帯無線通信装置であって、請求項１に従うアンテナ装置を備える携帯無線通信装置。
【国際調査報告】
2010520660.tif 000010
2010520660.tif 000011
2010520660.tif 000012