(57)【要約】【課題】本発明は、アンテナ装置の小型化を維持しつつ、送受信帯域の広帯域化を実現するアンテナ装置を提供することを目的とする。【解決手段】異なる共振周波数を有する複数のアンテナと、複数のアンテナの給電端子に共通に給電する給電部を有し、複数のアンテナの開放端子が各々独立しており、複数のアンテナのうち少なくとも一つがトリミングされたヘリカル導体部を有するヘリカルアンテナにより構成されることで送受信帯域の広帯域化が実現される。【選択図】図５
2005079959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる共振周波数を有する複数のアンテナと、
前記複数のアンテナの給電端子に共通に給電する給電部を有し、
前記複数のアンテナの開放端子が各々独立していることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記異なる周波数が近接する周波数であ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】
前記近接する周波数が、１０ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記アンテナの少なくとも一つが、基体と、前記基体に設けられたヘリカル部と、基体に設けられた一対の端子部を有し、前記ヘリカル部と前記端子部が電気的に接続されるとともに、前記端子部の一方が給電端子であり、他方が開放端子であるヘリカルアンテナであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記ヘリカルアンテナが、導電膜が施された基体をトリミングしてスパイラル溝を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記ヘリカルアンテナが、前記基体に導電性の巻線を施して形成されていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記アンテナの少なくとも一つが、基板パターンにより形成されることを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナの開放端子に頂冠導体が設けられていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１記載のアンテナ装置。
【請求項９】
任意の送受信帯域を形成し、異なる共振周波数を有する複数のアンテナからなるアンテナ群と、
前記任意の送受信帯域と異なる送受信帯域を形成し、異なる共振周波数を有する複数のアンテナからなるアンテナ群と、
前記アンテナ群に含まれる複数のアンテナの給電端子に共通に給電する給電部を有し、
前記アンテナ群に含まれる複数のアンテナの開放端子が各々独立していることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項１０】
前記任意の送受信帯域を形成するアンテナ群において、送受信帯域の周波数の高いアンテナ群に含まれるアンテナを周波数の低いアンテナ群に含まれるアンテナよりも前記共通する給電線に近づけて接続することを特徴とする請求項９記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０いずれか１記載のアンテナ装置と、
前記アンテナ装置に接続され受信した信号の周波数を弁別する周波数弁別器と、
前記周波数弁別器で弁別された信号を検波する検波部と、
前記検波部で検波された信号に含まれるデータを復調するデータ復調部を有することを特徴とする受信装置。
【請求項１２】
前記アンテナ装置で受信された信号の周波数を低減させるダウンコンバージョン部が、前記周波数弁別器と前記アンテナ装置の間に存在することを特徴とする請求項１１に記載の受信装置。
【請求項１３】
前記データ復調部において復調されたデータに対して誤り検出を行う誤り検出部が、前記データ復調部の後段に存在することを特徴とする請求項１１乃至１２に記載の受信装置。
【請求項１４】
前記データ復調部において復調されたデータの誤りを訂正する誤り訂正部が、前記データ復調部の後段に存在することを特徴とする請求項１０〜１２いずれか１記載の受信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動体通信やパーソナルコンピュータなどの無線通信を行う電子機器等に好適に用いられるアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの携帯端末やノートブックパソコンなどにおいて、データ通信を行うことが増えている。このデータ通信に必要とされるデータ量、すなわち伝送レートは増加の一途をたどっており、伝送レート拡大に対応するため、無線通信に必要とされる送受信帯域が拡大する傾向にある。
【０００３】
一方、送受信帯域が拡大する場合にはこの帯域での送受信が可能なアンテナを必要とする。
【０００４】
このような要求にこたえるために、アンテナの送受信帯域を広帯域化するために、アンテナの先端部に頂冠導体などをつけて、この頂冠導体を負荷容量として共振周波数のピークをなだらかにして帯域を拡大することが行われていた（例えば特許文献１参照）。あるいは、一定の帯域を有する複数の狭帯域アンテナで各々受信した信号をそれぞれ復調することで結果的に広帯域に広がるデータのすべてを受信する（例えば特許文献２参照）などが行われていた。
【０００５】
図１４は従来の技術におけるアンテナ装置を含む通信装置の構成図である。１００は通信装置、１０１、１０２、１０３、１０４は狭帯域アンテナ、１０５、１０６、１０７、１０８は伝送路、１０９は送受信部である。狭帯域アンテナ１０１〜１０４は一定の帯域をもつアンテナであり、それぞれの共振周波数は少しずつ異なっている。例えば、狭帯域アンテナ１０１の共振周波数が５００ＭＨｚで、狭帯域アンテナ１０２の共振周波数が５１０ＭＨｚで、狭帯域アンテナ１０３の共振周波数が５２０ＭＨｚで、狭帯域アンテナ１０４の共振周波数が５３０ＭＨｚであり、それぞれの送受信帯域が１０ＭＨｚであるとする。ついで、各狭帯域アンテナ１０１〜１０４で受信した信号は、伝送路１０５〜１０８を通じて送受信部１０９に伝達される。伝達された信号は送受信部１０９で各々個別に検波、復調されて、最終的に復調されたデータが結合されて再生に用いられるデータとされる。このような処理により結果的に５００ＭＨｚから５３０ＭＨｚにいたる帯域に変調された、広帯域のデータを受信、復調することができる。送信においても同様である。
【特許文献１】特開２０００−１２４８１２号公報
【特許文献２】特開２００３−１０１３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のアンテナ装置において、頂冠導体を利用したものでは、その帯域幅の拡大には限界があり、アンテナ装置の大型化の問題があった。また、実装領域などの関係により、頂冠導体の形状や大きさには制約が多く、十分な広帯域化を実現するためには実装領域の不必要な拡大や、筺体形状の変更などの問題があった。
【０００７】
あるいは、図１４のように狭帯域アンテナを複数用いて、個別に受信し復調した後にデータを結合させるアンテナ装置では、伝送路、検波、復調などの回路をアンテナの個数だけ設ける必要があり、アンテナ装置の大型化、通信装置の大型化やコスト高を招く問題があった。また、複数の狭帯域アンテナで受信、復調したデータを結合させることで結果として広帯域化を図る方式では、データの結合時にデータ順の整合処理が必要であったり、
送信側であらかじめデータ結合に合致した処理を施しておく必要があったりするなどの問題もあった。このような方式では、広帯域受信のためにアンテナだけでは対応できず、受信装置、送信装置のいずれにも対応が必要であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、小型化を実現しつつ広帯域の送受信が可能となるアンテナ装置を供給することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、異なる共振周波数を有する複数のアンテナと、複数のアンテナの給電端子に共通に給電する給電部を有し、複数のアンテナの開放端子が各々独立している構成とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明では、近接する共振周波数を有する複数のアンテナを共通の給電線に接続することで、それぞれのアンテナの持つ帯域が重なり合って広帯域化を実現することができる。これにより、広帯域を必要とする高伝送レートの通信が可能となる。
【００１１】
また、複数のアンテナの内、少なくとも一つをヘリカルアンテナとすることで、アンテナそのものが小型化され、アンテナ装置の小型化を実現することができる。
【００１２】
更に、アンテナの内少なくとも一つを基板パターンによるアンテナとすることで、同様にアンテナそのものが小型化され、アンテナ装置の小型化を実現しつつ、広帯域送受信を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の請求項１に記載の発明は、異なる共振周波数を有する複数のアンテナと、複数のアンテナの給電端子に共通に給電する給電部を有し、複数のアンテナの開放端子が各々独立していることを特徴とするアンテナ装置であって、送受信帯域を広帯域化させる作用を有する。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の発明は、異なる周波数が近接する周波数であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置であって、利得低下を最小限に抑えた上で送受信帯域を広帯域化させる作用を有する。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の発明は、近接する周波数が、１０ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以下であることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置であって、利得低下を最小限に抑えた上で送受信帯域を広帯域化させる作用を有する。
【００１６】
本発明の請求項４に記載の発明は、アンテナの少なくとも一つが、基体と、基体に設けられたヘリカル部と、基体に設けられた一対の端子部を有し、ヘリカル部と端子部が電気的に接続されるとともに、端子部の一方が給電端子であり、他方が開放端子であるヘリカルアンテナであることを特徴とする請求項１〜３いずれか１に記載のアンテナ装置であって、広帯域化を実現しつつ、小型のアンテナ装置を実現する作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項５に記載の発明は、ヘリカルアンテナが、導電膜が施された基体をトリミングしてスパイラル溝を設けることにより形成されていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置であって、精度の高いヘリカルアンテナを形成する作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項６に記載の発明は、ヘリカルアンテナが、基体に導電性の巻線を施して形成されていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置であって、ヘリカルアン
テナを様に構成する作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項７に記載の発明は、アンテナの少なくとも一つが、基板パターンにより形成されることを特徴とする請求項１〜６いずれか１記載のアンテナ装置であって、特に高周波に対応した小型のアンテナを実現する作用を有する。
【００２０】
本発明の請求項８に記載の発明は、アンテナの開放端子に頂冠導体が設けられていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１記載のアンテナ装置であって、広帯域化をさらに促進させる作用を有する。
【００２１】
本発明の請求項９に記載の発明は、任意の送受信帯域を形成し、異なる共振周波数を有する複数のアンテナからなるアンテナ群と、任意の送受信帯域と異なる送受信帯域を形成し、異なる共振周波数を有する複数のアンテナからなるアンテナ群と、アンテナ群に含まれる複数のアンテナの給電端子に共通に給電する給電部を有し、アンテナ群に含まれる複数のアンテナの開放端子が各々独立していることを特徴とするアンテナ装置であって、デュアルモードやトリプルモードなどのアンテナ装置であって、それぞれの送受信帯域を広帯域化させる作用を有する。
【００２２】
本発明の請求項１０に記載の発明は、任意の送受信帯域を形成するアンテナ群において、送受信帯域の周波数の高いアンテナ群に含まれるアンテナを周波数の低いアンテナ群に含まれるアンテナよりも共通する給電線に近づけて接続することを特徴とする請求項９記載のアンテナ装置であって、利得をより十分に確保する作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項１〜１０いずれか１記載のアンテナ装置と、アンテナ装置に接続され受信した信号の周波数を弁別する周波数弁別器と、周波数弁別器で弁別された信号を検波する検波部と、検波部で検波された信号に含まれるデータを復調するデータ復調部を有することを特徴とする受信装置であって、高伝送レートなどに対応した広帯域受信を行ったうえで復調する作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項１２に記載の発明は、アンテナ装置で受信された信号の周波数を低減させるダウンコンバージョン部が、周波数弁別器とアンテナ装置の間に存在することを特徴とする請求項１１に記載の受信装置であって、高周波帯域を受信する場合であっても復調処理負担を低下させる作用を有する。
【００２５】
本発明の請求項１３に記載の発明は、データ復調部において復調されたデータに対して誤り検出を行う誤り検出部が、データ復調部の後段に存在することを特徴とする請求項１１乃至１２に記載の受信装置であって、受信精度を更に向上させる作用を有する。
【００２６】
本発明の請求項１４に記載の発明は、データ復調部において復調されたデータの誤りを訂正する誤り訂正部が、データ復調部の後段に存在することを特徴とする請求項１０〜１２いずれか１記載の受信装置であって、受信精度を更に向上させる作用を有する。
【００２７】
以下、図面を用いて説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１、図２は本発明の実施の形態１におけるヘリカルアンテナの斜視図である。図３は本発明の実施の形態１におけるヘリカルアンテナの等価回路図である。図４は本発明の実施の形態１におけるヘリカルアンテナの製造工程図である。
【００２９】
１はヘリカルアンテナ、２はヘリカル部、３、４は端子部、５はスパイラル溝、６は基
体、７は保護膜である。端子部３、４のいずれか一方は給電部に接続され、他方は開放部に接続される。
【００３０】
図１を用いてヘリカルアンテナの構成について説明する。
【００３１】
基体６はアルミナもしくはアルミナを主成分とするセラミック材料等の絶縁体もしくは誘電体などをプレス加工，押し出し法等を施して形成される。なお、基体６の構成材料としては、フォルステライト、チタン酸マグネシウム系、チタン酸カルシウム系、ジルコニア・スズ・チタン系、チタン酸バリウム系、鉛・カルシウム・チタン系などのセラミック材料を用いてもよく、エポキシ樹脂などの樹脂材料を用いても良い。実施の形態１では、強度や絶縁性或いは加工の容易性の面からアルミナもしくはアルミナを主成分としたセラミック材料が用いられている。更に基体６には全体に銅，銀，金，ニッケル等の導電材料で構成された導電膜が単層乃至複数積層され、導電性を有する表面が形成される。導電膜はめっき、蒸着、スパッタ、ペーストなどが用いられる。
【００３２】
端子部３、４は、基体６の両端に形成され、導電性のメッキ膜，蒸着膜，スパッタ膜等の薄膜や、銀ペーストなどを塗布して焼き付けなどを行ったものなどの少なくとも一つが用いられる。
【００３３】
なお、基体６は端子部３、４と同一の大きさの断面を有していてもよいが、段落ちされてもよく、基体６の断面積は端部３、４の断面積よりも小さくされてもよい。基体６の外周が段落ちされることで、実装時に基体６がアンテナ実装基板の表面からの距離を持つことが可能となり、特性の劣化を防ぐことが可能になる。このとき段落ちを基体６の一部の面に対してのみおこなってもよく、全面に渡って段落ちさせてもよい。全面に渡って段落ちさせた場合には、実装時に電子基板との接する面を選択する留意が不要となり、実装時のコストを低下させることができる。
【００３４】
また、基体６の各角部に面取りを施してもよい。この面取りを設けることで、基体６の欠けが防止され、導電膜が薄くなるのが防止され、或いはヘリカル部２の損傷が防止される。
【００３５】
ここで、基体６と端子部３、４は個別に形成して後から貼り合わせるなどで一体化してもよく、あらかじめ一体で形成してもよい。また、基体６は四角の角形状でなくとも、三角や五角の多角形状でもよく、円柱状でもよい。円柱状の場合には、角部が存在しなくなるので耐衝撃性が高まり、スパイラル溝５の形成が容易となるメリットがある。
【００３６】
ヘリカル部２は基体６の導電性を有する基体６の表面をレーザーなどによるトリミングを用いて螺旋状に掘削してスパイラル溝５が形成され、インダクタ成分を有している。ヘリカル部２の一方の端部は端子部３と接続されており、ヘリカル部２の他方の端部は端子部４と接続されており、それぞれの接続間において容量成分を有している。すなわち、インダクタ成分と容量成分が直列接続構造により接続されている。なお、ヘリカルアンテナ１はλ／４型アンテナであってもよく、λ／２型アンテナであってもよいが、小型化をより促進するためにλ／４型アンテナが用いられることが多く、この場合にはヘリカルアンテナ１の近辺に存在するグランド面に生じるイメージ電流を利用して、送受信利得が確保される。
【００３７】
また、図１には示されていないが端子部３、４の一方は給電部と接続され、他方は開放部に接続される。この給電部は半田ランドなどにより形成され、同様に開放部も半田ランドなどで形成される。このとき半田ランドに用いられるはんだは鉛フリーの半田が用いられることで、環境への影響が少ない電子機器とすることが可能となる。
【００３８】
次に図２に表されるヘリカルアンテナ１は、表面に保護膜７が施されたものである。保護膜が設けられることで、基体６の導電膜への損傷やスパイラル溝５などの損傷を防止することが可能となる。特に運搬時や実装時の衝撃や熱から守ることが可能となる。保護膜７としては、チューブ状の保護膜や、ペースト状の保護膜が用いられる。
【００３９】
ペースト状保護膜はエポキシ樹脂などの樹脂材料が塗布されることで実現される。なお、塗布などにより保護膜７が形成されると、スパイラル溝５内部に保護膜７が入り込み、保護膜７が高誘電率の材料であるとアンテナの共振周波数を変動させる恐れがある。このため保護膜７に用いる材料には、低誘電率のものが好ましい。ただし、ある程度保護膜７の誘電率を考慮に入れた上で、ヘリカル部の形状、大きさを設計しておくことで、所望の周波数などのアンテナ特性を得ることができる。また、好ましくは、保護膜７は基体６の段落ちした部分に収納されるように形成されることで、端子部３、４の側面の高さと保護膜７の側面の高さが等しいかそれ以下となるように構成することが好ましい。これにより、アンテナ実装基板への実装時の作業の容易性が確保されるからである。
【００４０】
チューブ状保護膜は、チューブ形状をした保護膜を基体６周囲に装着し、熱を加えて圧着させて実現される。チューブ状保護膜はヘリカル部２を覆うように形成されるため、スパイラル溝５内部に保護膜が流れ込まない。このため、チューブ状保護膜を設けることによるアンテナ特性の変動が生じることはない。好ましくはチューブ状保護膜としては樹脂製でしかも熱収縮性のあるものを選ぶことが好ましい。これは、基体６にチューブ状保護膜を被せ、熱処理することでチューブが収縮し、確実にチューブ状保護膜を基体６上に形成することができるからである。
【００４１】
また、保護膜７は基体６表面に形成され、少なくともヘリカル部２を覆うように形成されることが好ましい。保護膜７により端子部３、４も覆われてもよいが、端子部３、４を除外して保護膜７が形成されることで、実装時の悪影響を回避することができる。また、保護膜７と端子部３、４の色を異ならせることで自動実装時の画像認識において、容易に端子部３、４をヘリカルアンテナ１の中から見分けることが可能となるメリットがある。この場合には、実装時に端子部３、４以外が半田ランドなどと接続されることがなくなるメリットがある。
【００４２】
次に、図３を用いてヘリカルアンテナの動作を説明する。図３にはヘリカルアンテナの等価回路が表されている。スパイラル溝５が設けられたヘリカル部２はインダクタ成分Ｌを有し、ヘリカル部２以外の部分は容量成分Ｃを有し、これらのインダクタ成分Ｌと容量成分Ｃは直列に接続されている。この等価回路から明らかな通り、共振周波数ωは次の（数１）で表され、
【００４３】
【数１】
2005079959.tif 000003
【００４４】
この（数１）から明らかな通り、共振周波数はインダクタ成分Ｌと容量成分Ｃにより定まり、結果としてヘリカルアンテナ１の送受信周波数はインダクタ成分Ｌと容量成分Ｃにより決定される。よって、ヘリカルアンテナ１は（数１）で定まる送受信周波数により動作して、電波の送信、ならびに受信を行う。
【００４５】
なお、インダクタ成分はスパイラル溝５の巻き数に比例して定まり、共振周波数はイン
ダクタ成分の平方根の値に反比例する。このため、給電部側のインダクタ成分を実現するスパイラル溝５の巻き数を少なくすることで、より高周波の共振周波数を実現することができる。
【００４６】
次に図４を用いて、ヘリカルアンテナ１の工法について説明する。
【００４７】
１０は回転支持台であり、１１はモーターであり、１２はレーザー照射器であり、１３は導電膜付基体であり、１４はスパイラル溝である。導電膜付基体１３は実施の形態１で説明したとおり、アルミナもしくはアルミナを主成分とするセラミック材料等の絶縁体もしくは誘電体材料などをプレス加工，押し出し法等を施して形成される。更に導電膜付基体１３の導電膜は、銅，銀，金，ニッケル等の導電材料で構成された導電膜を単層乃至複数積層されて形成される。
【００４８】
図４に示すとおり、回転支持台１０に導電膜付基体１３が設置され、モーター１１により回転され、レーザー照射器１２からレーザー光線が導電膜付基体１３に照射されるとともに、レーザー照射器１２かもしくは回転支持台１０の少なくとも一方を移動させることでヘリカル状のスパイラル溝１４が形成される。このとき、スパイラル溝１４は確実に導電膜を超えて掘削され、ヘリカル状の導電膜が残り、これによりヘリカル状の導電膜を有するヘリカル部２が形成される。なお、レーザー照射ではなく、砥石などの切削加工を用いても良い。
【００４９】
上述の形成方法の場合には、導電膜付基体１３の全体に導電膜を設ける構成としたので、当然のことながら端子部３、４表面にも導電膜が設けられる事になる。従って、この端子部３、４上に設けられた導電膜を実装時の接続面としても良い。また、端子部３、４表面の導電膜の上に、更にニッケルなどの耐食膜（もしくは半田食われ防止膜）かもしくはＳｎやＳｎに他の金属（鉛を除く）を加えた鉛フリー半田などからなる接合膜の少なくとも一方を設けても良い。また、導電膜を端部以外の基体表面にのみ設け、端子部３、４表面に銀ペーストなどの導電ペースト材料を塗布して焼き付け、しかも焼き付けた導体と導電膜を電気的に接続させて端子部３、４を形成してもよい。また、焼き付けた導体の上に、耐食膜か接合膜の少なくとも一つを設けても良い。以上により、ヘリカルアンテナ１の製造が可能になる。
【００５０】
なお、ヘリカル部２を導線等の線状体を巻き付けることで形成しても良い。この場合には、接着剤や樹脂モールド等の部材を用いて線状体を基体６上に固定すればよい。なお、ヘリカル部２の厚みや長さ等は用いられる電子機器などの特性に応じて、適宜実験して求めることができる。
【００５１】
次に、アンテナの広帯域化を行うことについて説明する。
【００５２】
図５、図６は本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の構成図である。
【００５３】
１５はアンテナ装置、１６は第一のアンテナ、１７は第二のアンテナ、１８、１９は整合素子、２０は開放部、２１はアンテナ基板、２２は給電線である。なお、第一のアンテナ１６は図５にあるようにヘリカルアンテナを用いてもよく、基板上のパターンアンテナでもよく、そのほかのアンテナでもよい。また、第二のアンテナ１７も同様にヘリカルアンテナであってもよく、基板上のパターンアンテナであってもよく、その他のアンテナであってもよい。図５では第一のアンテナ１６としてヘリカルアンテナ、第二のアンテナ１７としてパターンアンテナが表されている。製造上の最適化やコスト上の最適化により、ヘリカルアンテナを用いるか、パターンアンテナを用いるかを選択することが適当である。なお、第一のアンテナ１６と第二のアンテナ１７の共振周波数は同一ではなく、近傍の
周波数である。
【００５４】
整合素子１８、１９はインダクタやコンデンサなどの素子であり、第一のアンテナ１６、第二のアンテナ１７と給電線２２との間のインピーダンス整合を取るために設けられている。また、給電線２２は図５のようにアンテナ基板２１上に形成された給電パターンであってもよく、同軸ケーブルや銅線などの導電線によるものであってもよい。
【００５５】
図５から明らかな通り、２つのアンテナである第一のアンテナ１６、第二のアンテナ１７への給電は、共通の給電線２２を通じて行われる。これにより、第一のアンテナ１６、第二のアンテナ１７には共通の信号電流が供給され、第一のアンテナ１６、第二のアンテナ１７で受信した信号がそれぞれ給電線２２を通じて伝達される。なお、図５には示されていないが、第一のアンテナ１６と第二のアンテナ１７は半田ランドなどの給電部に実装され、この給電部を解して整合素子１８、１９、給電線２２と接続される。また、他方は開放部２０に接続され、開放部２０は同様に半田ランドなどで形成されている。また、開放部２０に頂冠導体部を設け、負荷容量を増加させることで、第一のアンテナ１６、第二のアンテナ１７それぞれの広帯域化を図ることも適当である。このとき、頂冠導体は半田ランドや基板パターンなどで形成される。開放部への接続により、アンテナとしての電波の放射、受信が実現される。
【００５６】
図５に示されるアンテナ装置１５は、第一のアンテナ１６と第二のアンテナ１７の持つ近接しつつ異なる２つの共振周波数をもつアンテナ装置である。
【００５７】
図６においては、近接であり異なる共振周波数を持つ３つのアンテナにより構成されるアンテナ装置１５が示されている。２３は第三のアンテナであり、基板上のパターンアンテナでもよく、ヘリカルアンテナでもよく、その他のアンテナであってもよい。また、第一のアンテナ１６、第二のアンテナ１７とは異なるが近接する共振周波数を有している。また、第三のアンテナ２３も、給電部を介して整合素子や給電線２２と接続され、半田ランドなどによる開放部２０と接続される。また、第三のアンテナ２３は第一のアンテナ１６、第二のアンテナ１７と同じく同一の給電線２２に接続され、共通の信号電流が供給され、受信した信号の伝達も共通に行われる。図６に示されるアンテナ装置によれば、それぞれ近接した３つの共振周波数を有するアンテナ装置が構成される。
【００５８】
次に、広帯域化が図られることについて説明する。
【００５９】
図７、図８は本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の周波数特性図である。図９は単一アンテナの場合の周波数特製図である。それぞれ横軸が周波数、縦軸が利得である。図７は図５に示された第一のアンテナ１６と第二のアンテナ１７の２つが存在する場合の周波数特性であり、図８は図６に示された第三のアンテナ２３が存在する場合の周波数特性である。
【００６０】
ｆ１は第一のアンテナ１６の共振周波数であり、ｆ２は第二のアンテナ１７の共振周波数であり、ｆ３は第三のアンテナ２３の共振周波数である。ｆΔは送受信の周波数帯域であり、必要な利得が確保できる周波数帯域が示されている。すなわち、帯域ｆΔ内に含まれる信号の送受信が可能な状態である。一方、図９にはアンテナが単一の場合の周波数特性が示されている。図９のｆΔから明らかな通り、単一アンテナではその帯域が狭く、高伝送レートの通信などのように、広帯域を必要とする場合には不十分である。これに対して、図７、図８で示される本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の周波数特性では、ｆΔが十分に広く広帯域となっていることが分かる。近接しつつも相違する２もしくは３以上の共振周波数が滑らかにつながることにより、帯域ｆΔが拡大することになる。また、図７、図８から明らかなように、近接して相違する共振周波数がつながることで帯域
ｆΔが拡大するのであるから、それぞれの共振周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３があまりに離れすぎていると、ｆ１、ｆ２、ｆ３の各ピーク間隔が大きくなりすぎてピーク間に利得の非常に低い領域が発生する。この場合には、送受信が十分ではない状態となるため帯域ｆΔの拡大にはつながらない。逆に、ｆ１、ｆ２、ｆ３が近接しすぎると、これらの共振周波数がつなげられても、帯域ｆΔは未だに狭く、目的とする広帯域化が実現されないことになる。このため、目的とする帯域と利得の関係から、それぞれのアンテナの共振周波数を最適に決定することが必要である。また、非常に広い帯域を必要とする場合には、第三のアンテナのみならず、更に複数のアンテナを接続することで、実現することができる。
【００６１】
このように拡大された帯域ｆΔに含まれる信号は、すべて同一の給電線２２を通じて伝送されるので、広帯域領域に含まれるデータをすべて受信、復調することが可能となる。これにより、高伝送レートなどのデータ通信などで、必要とされる非常に広い帯域での送受信が実現される。
【００６２】
なお、第一のアンテナ１６、第二のアンテナ１７、第三のアンテナ２３のそれぞれは、ヘリカルアンテナでも、パターンアンテナでも、その他のアンテナでもいずれでもよいが、コストや製造上の容易性、あるいは小型化などの観点から、主となる第一のアンテナをヘリカルアンテナとし、これ以外のアンテナをパターンアンテナとすることが好適である。特に携帯電話での８００ＭＨｚ、９００ＭＨｚ、１．８ＧＨｚなどの高周波では、ヘリカルアンテナやパターンアンテナによりアンテナ装置の小型化が促進されるため、特に好適である。このときには、このアンテナ装置を組み込んだ電子機器の小型化を維持しつつ、広帯域の送受信を実現することができる。
【００６３】
また、例えば携帯電話のＧＳＭなどのように、９００ＭＨｚと１．８ＧＨｚのデュアルバンドでの受信が求められる場合には、２系統のアンテナとすることでそれぞれを広帯域としたアンテナ装置を実現することができる。
【００６４】
図１０は本発明の実施の形態１におけるデュアルバンドのアンテナ装置の構成図である。例えば、９００ＭＨｚ帯域の送受信を行うアンテナ系統と１．８ＧＨｚ帯域の送受信を行うアンテナ系統の２つがデュアルバンドとして実装されている場合などである。
【００６５】
２５はアンテナ装置、２６は第一のヘリカルアンテナ、２８は第一のパターンアンテナ、２７は第二のヘリカルアンテナ、２９は第二のパターンアンテナ、３０は給電線である。すべてのアンテナは共通の給電線３０に、整合素子などを介して接続されている。他方の端子部は各々独立した開放部に接続されている。第一のヘリカルアンテナ２６と第一のパターンアンテナ２８により任意の周波数帯域（例えば９００ＭＨｚ帯域）を形成し、第二のヘリカルアンテナ２７と第二のパターンアンテナ２９により、別の周波数帯域（例えば１．８ＧＨｚ帯域）を形成する。また、第一のヘリカルアンテナ２６と第一のパターンアンテナ２８の共振周波数は近接しつつ相違しており、各々の共振周波数が滑らかにつながれることによって、図８で説明したような広帯域のｆΔが形成される。一方、第二のヘリカルアンテナ２７と第二のパターンアンテナ２９の共振周波数も、近接しつつ相違しており、各々の共振周波数が滑らかにつながれることによって、広帯域のｆΔが形成される。このとき、第一のヘリカルアンテナ２６と第一のパターンアンテナ２８とにより生じる送受信周波数と、第二のヘリカルアンテナ２７と第二のパターンアンテナ２９とにより生じる送受信周波数は異なる帯域であるため、例えば９００ＭＨｚと１．８ＧＨｚなどのデュアルバンド通信が実現されることになる。更に、それぞれの周波数帯域は図８などで説明したとおり、広帯域化されているため、高伝送レートなどに必要となる広帯域通信が実現される。
【００６６】
なお、図１０では広帯域化を実現するために、任意の周波数帯域での通信に、ヘリカル
アンテナを一つとパターンアンテナを一つの組み合わせで広帯域化が実現されたが、すべてをヘリカルアンテナやパターンアンテナとしてもよく、３以上のアンテナの組み合わせで広帯域化を実現してもよい。
【００６７】
また、トリプルバンドなどの場合には、それに必要な共振周波数とその近接する共振周波数を持つ複数のアンテナの組み合わせを追加することにより、実現することができる。
【００６８】
次に、これらのアンテナ装置についての実験結果について説明する。
【００６９】
図１１は従来のアンテナ装置と本発明のアンテナ装置との周波数特性の比較の実験結果である。図１１（ａ）は従来のアンテナ装置の概略図、図１１（ｂ）は本発明のアンテナ装置の概略図、図１１（ｃ）は周波数特性図である。
【００７０】
図１１（ａ）に示される通り、従来のアンテナ装置は単体のヘリカルアンテナ（もしくはパターンアンテナや他のアンテナ）から構成され、単一の共振周波数を有する。これに対して、図１１（ｂ）の本発明のアンテナ装置はヘリカルアンテナに加えて、共通の給電線にパターンアンテナが接続されている。また、ヘリカルアンテナとパターンアンテナは近接するものの、その共振周波数が異なるものである。実験結果を周波数特性で表した図１１（ｃ）から明らかな通り、従来のアンテナ装置の有する帯域幅に対して、本発明のアンテナ装置による帯域幅は非常に拡大されていることがわかる。実験結果によればほぼ１．８倍〜２倍の帯域幅に拡大されている。このように本発明のように、共振周波数が近接しつつも異なる複数のアンテナを共通の給電線に接続することで効果的に送受信の帯域幅を拡大することができる。なお、実験では２つのアンテナを用いた場合について説明したが、３以上のアンテナを用いた場合には更に帯域が拡大し、利得確保も更に容易になるものである。また、アンテナとしてヘリカルアンテナやパターンアンテナを用いることで、従来のアンテナ装置と比較しても十分な小型を維持したまま構成することができる。
【００７１】
図１２にはＧＳＭ帯（９００ＭＨｚ）とＤＣＳ帯（１．８ＧＨｚ）のそれぞれにおいて、２つのアンテナを用いて実験した内容が表されている。図１２（ａ）はＧＳＭ帯域のアンテナ装置の概略図、図１２（ｂ）はＤＣＳ帯域のアンテナ装置の概略図、図１２（ｃ）はＧＳＭ帯域の実験結果の周波数特性図、図１２（ｄ）はＤＣＳ帯域の実験結果の周波数特性図、図１２（ｅ）は利得結果を示した図である。図１２（ａ）、図１２（ｂ）のそれぞれに示されるように、ヘリカルアンテナとパターンアンテナが共通の給電線に接続されており、それぞれのヘリカルアンテナとパターンアンテナの共振周波数は近接するものの、相違するものである。図１２（ｃ）、図１２（ｄ）の周波数特性図に表されるように、ヘリカルアンテナとパターンアンテナのそれぞれの共振が近接して発生しており、これが滑らかにつながって、結果として送受信帯域が拡大している。ｆ１はＧＳＭ帯域のヘリカルアンテナとパターンアンテナのそれぞれの共振周波数の差分で、ｆ２はＤＣＳ帯域のパターンアンテナとヘリカルアンテナのそれぞれの共振周波数の差分である。この差分ｆ１とｆ２が、送受信の周波数帯域にかかわってくるため、ｆ１とｆ２を大きくすれば周波数帯域が拡大される。しかしながら、それぞれの共振周波数の相違を大きくすればするほど、それぞれの共振周波数のピークに挟まれる利得の落ち込み部分が大きくなり、全体としての利得を押し下げる結果となってしまうので、利得と帯域幅とのバランスから調整する必要がある。アンテナ装置を構成するアンテナの共振周波数については、この利得と帯域幅のバランスが最適になるように決定する必要がある。
【００７２】
図１２（ｅ）には、ｆ１とｆ２を変化させていった場合の、ある２箇所の周波数点での利得測定結果が示されている。表から明らかな通り、ｆ１、ｆ２がこの程度の変化をした場合には、利得はほぼ維持されていることが分かる。更に、ＧＳＭ帯域においては、必要利得は−２．０ｄＢｉであるので、ほぼこの必要利得を達成していることが分かる。更に
、周波数帯域は拡大され、利得と帯域のバランスが十分に確保されていることが分かる。これにより、ＧＳＭ帯域での高伝送レートを必要とするための広帯域伝送が達成されることが分かる。
【００７３】
同様に、ＤＣＳ帯域であっても、周波数帯域と利得とのバランスを確保した結果が得られており、ＤＣＳ帯域を用いる広帯域伝送を実現することのできるアンテナ装置となっていることが分かる。
【００７４】
なお、以上の実験結果はＧＳＭ帯域とＤＣＳ帯域を例として説明したが、これ以外の帯域であったも同様であり、この周波数帯域に係る通信がＧＳＭやＤＣＳに限られるものではないことは言うまでも無い。
【００７５】
また、アンテナ装置においては、ヘリカルアンテナとパターンアンテナの組み合わせにより実現されたものを説明したが、これ以外のアンテナを用いたものであってもよく、３以上のアンテナを用いてアンテナ装置が構成されてもよいものである。また、同じ給電線に対して、ＧＳＭ帯域を構成するアンテナ群と、ＤＣＳ帯域を構成するアンテナ群との双方を接続して、デュアルバンドに対応しつつ、それぞれの周波数帯で広帯域伝送を実現することも好適である。また、このようなデュアルバンドの場合には、給電線を基準として、周波数帯域の高いアンテナ群から接続することが望ましい。図には示していないが、実験の結果ではそのようにすることで利得が向上することが確かめられたからである。
【００７６】
また、ヘリカルアンテナはグランド面に発生するイメージ電流を活用して電流密度を確保するため、グランド面を確保しておくことが望ましい。
【００７７】
また、ヘリカルアンテナの開放端子に頂冠導体を接続することで、負荷容量を高め、広帯域化を更に促進することも好適である。
【００７８】
以上のようなアンテナ装置により、高伝送レートの無線通信などで必要とされる広帯域の送受信が実現される。またアンテナ装置のアンテナの一部もしくは全部にヘリカルアンテナを用いることで小型を維持することもできる。
【００７９】
（実施の形態２）
図１３は本発明の実施の形態２における受信装置のブロック図である。４０は受信装置、４１はアンテナ装置、４２は周波数弁別器、４３は検波部、４４はデータ復調部、４５は誤り検出部である。なお、誤り検出部４５が誤り訂正まで行う誤り訂正部に置き換わってもよい。
【００８０】
まず、受信装置４０の動作について説明する。
【００８１】
アンテナ装置４１において、電波信号が受信され、受信された信号は周波数弁別器４２に伝送される。このとき、アンテナ装置４１では、実施の形態１で説明したとおり広帯域受信が実現されているので、高伝送レートなどの非常に広い帯域に渡ってデータ通信がなされる場合に適切である。このような広帯域受信が可能なアンテナ装置により、必要な帯域のすべてを受信することができ、受信した信号を一括して検波、復調することができるため、余分な回路構成が不要で、復調データの再構築などの処理手順が不要となるメリットがある。
【００８２】
周波数弁別器４２では、受信したい周波数の信号が取り出される。周波数弁別器４２からの信号は検波部４３に伝送される。検波部４３では同期検波や遅延検波などにより、搬送波から必要な信号波形が抽出される。検波部４３で抽出された信号はデータ復調部４４
に伝送され、変調されていたデータが復調される。例えば位相変調されていたデジタルデータが、直交平面でのデマッピングにより元のデジタルデータに復調される。あるいは周波数変調されていたデジタルデータが、変調周波数の違いから、２値の信号である「１」、「０」として復調される。データ復調部４４で復調されたデータについては、必要に応じて誤り検出部４５で誤り検出がなされる。例えば、巡回符号検査（以下、「ＣＲＣ」という）やパリティ符号などにより誤り検出がなされる。具体的には、送信側で付されるパリティ符号と、実際に復調されたデータの偶数パリティや奇数パリティなどとの一致を検出する。あるいは、復調されたデータについて生成多項式で除算して、剰余を確認することで検出される。誤りが検出された場合には、データの再送を要求するなどの処理が行われる。
【００８３】
あるいは、ビタビ復号やリードソロモン復号により誤り訂正を行うこともよい。この場合には、検出された誤りを訂正することも可能なので、データの再送要求などが不要となり、受信性能が高まる結果となる。
【００８４】
なお、必要に応じてアンテナ装置の後段に低ノイズの増幅器を実装したり、ダウンコンバージョン部を実装したりすることも好適である。非常に高周波の無線通信の場合には、検波やデータ復調を行う際に、高周波では困難な場合もあるので、ダウンコンバージョンにより、一旦中間周波数に周波数を低減させることが適切な場合があるからである。
【００８５】
以上のような受信装置４０により、広帯域を必要とする高伝送レートのデータ通信での受信を、少ない回路構成で実現することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
近接する異なる共振周波数を有する二つのアンテナと、二つのアンテナの給電端子に共通に給電する給電部を有し、二つのアンテナの開放端子が各々独立している構成により、広帯域化を実現することができ、広帯域を必要とする高伝送レートの通信を実現することが必要な用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態１におけるヘリカルアンテナの斜視図
【図２】本発明の実施の形態１におけるヘリカルアンテナの斜視図
【図３】本発明の実施の形態１におけるヘリカルアンテナの等価回路図
【図４】本発明の実施の形態１におけるヘリカルアンテナの製造工程図
【図５】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の構成図
【図７】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の周波数特性図
【図８】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の周波数特性図
【図９】単一アンテナの場合の周波数特性図
【図１０】本発明の実施の形態１におけるデュアルバンドのアンテナ装置の構成図
【図１１】（ａ）従来のアンテナ装置の概略図（ｂ）本発明のアンテナ装置の概略図（ｃ）周波数特性図
【図１２】（ａ）ＧＳＭ帯域のアンテナ装置の概略図（ｂ）ＤＣＳ帯域のアンテナ装置の概略図（ｃ）ＧＳＭ帯域の実験結果の周波数特性図（ｄ）ＤＣＳ帯域の実験結果の周波数特性図（ｅ）利得結果を示した図
【図１３】本発明の実施の形態２における受信装置のブロック図
【図１４】従来の技術におけるアンテナ装置を含む通信装置の構成図
【符号の説明】
【００８８】
１    ヘリカルアンテナ
２    ヘリカル部
３、４    端子部
５    スパイラル溝
６    基体
７    保護膜
１０    回転支持台
１１    モーター
１２    レーザー照射器
１３    導電膜付基体
１４    スパイラル溝
１５    アンテナ装置
１６    第一のアンテナ
１７    第二のアンテナ
１８、１９    整合素子
２０    開放部
２１    基板
２２    給電線
２３    第三のアンテナ
２５    アンテナ装置
２６    第一のヘリカルアンテナ
２７    第二のヘリカルアンテナ
２８    第一のパターンアンテナ
２９    第二のパターンアンテナ
３０    給電線
４０    受信装置
４１    アンテナ装置
４２    周波数弁別器
４３    検波部
４４    データ復調部
４５    誤り検出部
１００    通信装置
１０１、１０２、１０３、１０４    狭帯域アンテナ
１０５、１０６、１０７、１０８    伝送路
１０９    送受信部
【図１】
2005079959.tif 000004
【図２】
2005079959.tif 000005
【図３】
2005079959.tif 000006
【図４】
2005079959.tif 000007
【図５】
2005079959.tif 000008
【図６】
2005079959.tif 000009
【図７】
2005079959.tif 000010
【図８】
2005079959.tif 000011
【図９】
2005079959.tif 000012
【図１０】
2005079959.tif 000013
【図１１】
2005079959.tif 000014
【図１２】
2005079959.tif 000015
【図１３】
2005079959.tif 000016
【図１４】
2005079959.tif 000017