(57)【要約】【課題】アンテナインピーダンスの変化を抑制する小型のアンテナ装置を提供する。【解決手段】一端が給電点から延出した給電導体と接続された複数のチップアンテナ１１０，１２０，１３０を、隣り合うアンテナ同士が、互いに９０度になるように並列配置するとともに、各チップアンテナ１１０，１２０，１３０の開放電極から延出された放射導体の先端を互いに直角になるように構成する。【選択図】図１
2007214732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ一方端が開放電極部、他方端が給電電極部となる複数のチップアンテナが、その長さ方向に直角又は反対方向となるように配列されており、
各チップアンテナの開放電極部からは、それぞれ両端部を有する放射導体の一方端が導通接続されており、
前記放射導体の他方端は、隣り合う他のチップアンテナの放射導体の他方端と互いに直角又は反対方向となるように配列されている、
アンテナ装置。
【請求項２】
前記チップアンテナは、誘電材料又は磁性材料から生成されたＬＴＣＣから成り、エレメント導体が螺旋状に形成されている、
請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記複数のチップアンテナは、第１周波数帯で共振する第１チップアンテナと、前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯で共振する第２チップアンテナと、前記第１周波数帯及び第２周波数帯よりも高い第３周波数で共振する第３チップアンテナとを含み、
前記第３チップアンテナは、前記第１チップアンテナと前記第２チップアンテナの略中央部に位置しており、この第３チップアンテナの放射導体の前記他方端が、前記第１チップアンテナ及び前記第２チップアンテナの前記他方端とそれぞれ互いに直角又は反対方向に配列されている、
請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
少なくとも各チップアンテナの放射導体が同一平面上に配される、
請求項３記載のアンテナ装置。
【請求項５】
すべての前記チップアンテナ、前記給電導体及び前記放射導体を、一つのユニット筐体内に収容して成る、
請求項４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、携帯電話等の移動型の無線機に搭載されるアンテナ装置に関する。より詳しくは、無線機の筐体に複数のアンテナを搭載する際の配列構造に特徴を有するアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯電話は、複数の周波数帯を使用可能になっている。例えば、セルラ帯（「ＧＳＭ：Global System Mobile communications」，「Ｗ−ＣＤＭＡ：Wideband Code Division Multiple Access」、「ＰＤＣ：Personal Digital Cellular」、「ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access」）及び、低周波ノンセルラ帯（ＦＭ放送、アナログＴＶ放送、デジタルＴＶ放送）等の複数の周波数帯に対応可能になっている。そのため、このような携帯電話に搭載されるアンテナ装置も、複数のアンテナにより構成されるものとなっている。
【０００３】
この種のアンテナ装置としては、例えば、図９に示される低周波ノンセルラ帯用の外付けホイップアンテナ５１０と、セルラ帯用の板状複共振内蔵アンテナ５２０とを一つの筐体５００に取り付けたアンテナ装置が主流である。携帯電話のような移動型の無線機では、主としてデザイン性あるいは携帯性の観点から、アンテナ装置の小型化及びその内蔵容易性の要請が強い。アンテナ装置の小型化及び内蔵容易性は、例えば個々のアンテナを比誘電率の高いセラミックで構成してチップ化するとともに、このようなチップ化されたアンテナ、すなわちチップアンテナの複数個を一つの筐体内に配列することにより可能になる。しかし、複数のチップアンテナを配置することによりアンテナ間で相互干渉が起こり易くなり、その結果、アンテナ性能が劣化してしまう事態を招いていた。
【０００４】
チップアンテナの比誘電率を高くしていけば、アンテナ自体をさらに小型化することができ、また誘電体により電界の広がりが抑えられるため、アンテナ間の相互干渉が低減することは、良く知られている。しかし、比誘電率を高くするとアンテナ共振周波数のＱが高くなり、使用帯域が狭くなるという問題がある。
【０００５】
複数のチップアンテナを搭載することにより小型化を図ったアンテナ装置の先行技術としては、例えば特開平９−１９９９３９号公報に記載されたアンテナ装置がある（第１先行技術）。第１先行技術のアンテナ装置は、複数の単チップアンテナの基体を互いに９０度をなすように配置することにより、電磁的相互作用を抑えたものである。チップアンテナの電極が互いに直角になるように対向に配置することにより電界結合を抑え、電界結合によるチップアンテナ間の相互干渉を軽減させるアンテナ装置（特開２００２−２５２５１５号公報：第２先行技術）、チップアンテナの近傍に直角をなす導波型の無給電素子を設けて電界の広がりを抑え、アンテナ間の相互干渉を軽減させたアンテナ装置（特開２００５−８６７８０号公報：第３先行技術）もある。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１９９９３９号公報
【特許文献２】特開２００２−２５２５１５号公報
【特許文献３】特開２００５−８６７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
低周波ノンセルラ帯（ＦＭ放送、アナログＴＶ放送、デジタルＴＶ放送）とセルラ帯（Ｊ−ＣＤＭＡ、ＰＤＣ８００、ＧＳＭ９００、ＡＭＰＳ）のようなマルチバンドシステムでは、使用周波数帯が低く、波長が長いため、チップアンテナ自体の大きさの小型化には限界がある。そのため、携帯電話筐体内の小スペースでは、必然的にチップアンテナが非常に近接配置になり、相互干渉が起きやすくなる。
相互干渉の中で特に影響が著しいのは、アンテナインピーダンスの変化である。上述した第１〜第３先行技術に係るアンテナ装置では、十分にアンテナインピーダンス変化を抑制することができない。そのため、アンテナ装置を小型化するとアンテナインピーダンスの変化により不整合損が生じ、アンテナ特性が劣化してしまうことが問題となっていた。
【０００８】
本発明は、これらの問題を解決するもので、チップアンテナの近接配置の干渉に伴うアンテナインピーダンス変化を抑制させる、小型化に適したアンテナ装置を提供することを主たる課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のアンテナ装置は、それぞれ一方端が開放電極部、他方端が給電電極部となる複数のチップアンテナが、その長さ方向に直角又は反対方向となるように配列されており、各チップアンテナの開放電極部からは、それぞれ両端部を有する放射導体の一方端が導通接続されており、前記放射導体の他方端は、隣り合う他のチップアンテナの放射導体の他方端と互いに直角又は反対方向となるように配列されているアンテナ装置である。
【００１０】
前記チップアンテナは、例えば、誘電材料又は磁性材料から生成されたＬＴＣＣから成り、エレメント導体が螺旋状に形成されている。
【００１１】
より具体的な態様としては、本発明のアンテナ装置において、前記複数のチップアンテナは、第１周波数帯で共振する第１チップアンテナと、前記第１周波数帯よりも高い第２周波数帯で共振する第２チップアンテナと、前記第１周波数帯及び第２周波数帯よりも高い第３周波数で共振する第３チップアンテナとを含み、前記第３チップアンテナは、前記第１チップアンテナと前記第２チップアンテナの略中央部に位置しており、この第３チップアンテナの放射導体の前記他方端が、前記第１チップアンテナ及び前記第２チップアンテナの前記他方端とそれぞれ互いに直角又は反対方向に配列されている。
【００１２】
低背のアンテナ装置にするために、少なくとも各チップアンテナの放射導体が同一平面上に配されるようにしても良く、すべての前記チップアンテナ、前記給電導体及び前記放射導体を、一つのユニット筐体内に収容しても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の周波数帯に対応させつつ、複数のアンテナ間の相互干渉及びインピーダンスの変化を確実に抑制することができるので、高性能かつ小型のアンテナ装置を実現することができ、携帯無線機及び移動無線機の用途を大幅に拡張することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態例を説明する。
［構造］
図１は、この実施形態によるアンテナ装置の構造例を示す外観斜視図である。
このアンテナ装置１は、それぞれアンテナ共振周波数が異なる第１〜第３のチップアンテナ１１０，１２０，１３０を、例えばＦＲ−４（ガラス素材）製の基板１０上に配設して構成される。基板１０の所定部位には、接地電位となる接地導体１０ａが設けられている。各チップアンテナ１１０，１２０，１３０は、例えば、開放電極部、他方端が給電電極部となる直方体状のＬＴＣＣ（Low Temperature Co-fired Ceramics：低温同時焼成セラミック）で、それぞれ、誘電材料又は磁性材料から生成される。エレメント導体は、直方体ブロック又はＬＴＣＣの基体の外部又は内部に螺旋状に形成される。このようにエレメント導体を螺旋状に形成することにより、高いアンテナ性能で小型化できることが知られている。
【００１５】
第１チップアンテナ１１０は、その給電電極部が、基板１０の第１給電端子１１から延出される給電導体１１１と接続される。第２チップアンテナ１２０は、その給電電極部が基板１０の第２給電端子１２から延出される給電導体１２１と接続されており、第１チップアンテナ１１０との関係では、その長さ方向、つまり基体の側面同士が、互いに直角（略直角を含む）になるように配設される。第２チップアンテナ１２０の給電導体１２１の長さは、第１チップアンテナ１１０の給電導体１１１の長さに比べて極力短くする。これは、アンテナ間の結合容量の低減と接地導体１０ａの所望の周波数帯（以下、この実施形態では、周波数帯を「バンド」と称する）でのグランド電流の影響を最小限に抑えるためである。第３チップアンテナ１３０は、その給電電極部が基板１０の第３給電端子１３から延出される給電導体１３１と接続されており、その基体は、第１チップアンテナ１１０と第２チップアンテナ１２０のほぼ中央部に、第２チップアンテナ１２０の基体と長さ方向に平行に配置される。
【００１６】
なお、各チップアンテナ１１０，１２０，１３０と給電導体１１１，１２１，１３１は共通平面上に配置される。平面上に配置することにより、各給電端子１１，１２，１３とチップアンテナ１１０，１２０，１３０で生じる磁束の影響を軽減させることができる。
【００１７】
第１乃至第３チップアンテナ１１０，１２０，１３０の開放電極部からは、それぞれ、放射導体１１２，１２２，１３２が延出している。
第１チップアンテナ１１０から延出する放射導体１１２の先端部は、第３チップアンテナ１３０から延出する放射導体１３２の先端部と直角（略直角を含む）の方向を向いており、第３チップアンテナ１３０から延出する放射導体１３２の先端部は、第２チップアンテナ１２０から延出する放射導体１２２の先端部と直角（略直角を含む）の方向を向いている。第１チップアンテナ１１０から延出する放射導体１１２の先端部は、第２チップアンテナ１２０から延出する放射導体１２２の先端部とは、反対方向（略反対方向を含む）を向いている。
【００１８】
これにより、隣り合う各チップアンテナ１１０，１２０，１３０間の磁束が直交することになり、磁界結合を軽減させることができる。また各アンテナ１１０，１２０，１３０間並びに各アンテナ１１０，１２０，１３０と接地導体１０ａとの間の浮遊容量を軽減させるとともに、接地導体１０ａの所望のバンドでのグランド電流の影響を最小限に抑えることができ、アンテナ装置１のアンテナインピーダンス変化を抑制させることができる。
なお、本実施形態では、放射導体１１２，１２２，１３２は、線状のものを示しているが、板状又は基板上のパターンで構成することもできる。
【００１９】
各チップアンテナ１１０，１２０，１３０の給電時のアンテナ共振周波数は、それぞれ、放射導体とチップアンテナと給電導体の電気的な長さの和で決まる。すなわち、アンテナ共振周波数は、放射導体＋チップアンテナ＋給電導体の電気的な長さの和で決まる。電気的な長さは、アンテナ共振周波数の波長をλとすると、基体条件により略（２ｎ＋１）  λ／８（ｎ＝０，１，２．．．）、或いは、略（２ｎ＋１）λ／４（ｎ＝０，１，２．．．）になるように設定される。使用周波数は、このアンテナ共振周波数の範囲で設定する。
【００２０】
本実施形態では、第１チップアンテナ１１０の使用周波数は、低周波ノンセルラ帯に設定する。これは、放射導体１１２の電気的な長さを第１チップアンテナ１１０の長さ近くすることができ、低周波帯に対応させることが容易なためである。第２チップアンテナ１２０の使用周波数は、セルラ帯に設定する。第３チップアンテナ１３０の使用バンドは、第１チップアンテナ１１０及び第２チップアンテナ１２０の使用帯域よりも高いバンドに設定する。高いバンドに設定することにより、第３チップアンテナ１３０をより小型のチップアンテナで構成することができ、所望の周波数が第１チップアンテナ１１０及び第２チップアンテナ１２０のものと離れるため、アンテナ間ががより近接に配置されてもアンテナインピーダンスの変化が抑制され、小型構成しやすくなる。第３チップアンテナ１３０は、第１チップアンテナ１１０と第２チップアンテナ１２０との間の結合容量を低減させるという効果もある。
【００２１】
［サイズ］
次に、この実施形態によるアンテナ装置１のサイズを説明する。
図２（ａ）は、このアンテナ装置の平面図、図２（ｂ）は側面図である。
アンテナ装置の基体部分（図２（ａ），（ｂ）の上部）は、横４０×縦１５×厚０．８［ｍｍ］である。接地導体（図２（ａ），（ｂ）の下部）１０ａは、横４０×縦９０×厚０．８［ｍｍ］である。第１チップアンテナ１１０，給電導体１１１及び放射導体１１２でアンテナ＃１、第２チップアンテナ１２０，給電導体１２１及び放射導体１２２でアンテナ＃２、第３チップアンテナ１３０，給電導体１３１及び放射導体１３２でアンテナ＃３を構成している。
【００２２】
各アンテナ＃１〜＃３の対応バンド、使用する周波数、設定するアンテナ共振周波数、電気長は、図３に示されるものとなる。図中、「ＤＴＶ」はデジタルＴＶ放送帯である。各アンテナ＃１〜＃３の電気長は、以下のようになる。
アンテナ＃１：４８［ｍｍ］
アンテナ＃２：１６［ｍｍ］
アンテナ＃３：１５［ｍｍ］
なお、図示を省略したが、給電導体１１１に同調回路を装荷し、デジタルＴＶ放送帯における周波数を可変にすることが好ましい。
【００２３】
［インピーダンス特性］
図４は、Ｊ−ＣＤＭＡ帯におけるアンテナ装置のインピーダンス特性の実測図、図５は、Ｗ−ＣＤＭＡ帯におけるアンテナ装置のインピーダンス特性の実測図である。ここでは、アンテナ＃２とアンテナ＃３のインピーダンス特性を示している。
図４（ａ）では、アンテナ単体配置時と、放射導体を本発明のように設けない従来構造のアンテナ装置のインピーダンス変化を比較しており、図４（ｂ）はアンテナ単体配置時と、本実施形態のアンテナ装置１のインピーダンス変化を比較している。同様に、図５（ａ）は、アンテナ単体配置時と、放射導体を本発明のように設けない従来構造のアンテナ装置のインピーダンス変化を比較しており、図５（ｂ）はアンテナ単体配置時と、本実施形態のアンテナ装置１のインピーダンス変化を比較している。
このように、本実施形態のアンテナ装置１によれば、アンテナ間の相互干渉によるインピーダンスの変化が抑制されていることがわかる。
【００２４】
アンテナ装置１は、ケース等に収容してユニット化することができる。このようなアンテナ装置１をユニット１ａ〜１ｃと称する。図６（ａ）〜（ｃ）は、ユニットを携帯電話に実装するときの外観例を示している。ユニットは、それぞれ符号１ａ〜１ｃで示されている。図６（ａ）は、携帯電話の操作部の端部にユニット１ａを取り付けた例である。図６（ｂ）は、携帯電話の表示部の先端部にユニット１ｂを取り付けた例である。図６（ｃ）は操作部の背面端部にユニット１ｃを取り付けた例である。なお、ユニット１ａ〜１ｃは、筐体内部に収容（内蔵）する構成であっても良い。
【００２５】
［変形例］
上記の実施形態では、３つのアンテナ＃１〜＃３を一つの基体上の同一平面上に配設した場合の構成例について説明したが、本発明のアンテナ装置は、上記の構成例に限定されず、種々の変形が可能である。
例えば図７は、２つのアンテナでアンテナ装置を構成した場合の例を示している。図７に示したアンテナ装置２は、アンテナ装置１のうち第３チップアンテナ１３０、給電導体１３１、放射導体１３２及び第３給電端子１３を削除したものである。
図１に示したものとの対比では、基板２０は基板１０、接地導体２０ａは接地導体１０ａ、第１給電端子２１は第１給電端子１１、第２給電端子２２は第１給電端子１２、第１チップアンテナ２１０は第１チップアンテナ１１０、第２チップアンテナ２２０は第２チップアンテナ１２０、第１給電導体２１１は第１給電導体１１１、第２給電導体２２１は第２給電導体１２１、第１放射導体２１２は第１放射導体１１２、第２放射導体２２２は第２放射導体１２２に、それぞれ対応する。各アンテナの配置関係は、図１に示したものと同じである。
【００２６】
図８は、アンテナを取り付ける部分の基体を直方体状にしたものである。すなわち、ＦＲ−４（ガラス素材）製の基体３０ｂの上部表面上に、第１チップアンテナ３１０と、この第１チップアンテナ３１０と直角（略直角を含む）に第２チップアンテナ３２０を配置する。第１チップアンテナ３１０は、その給電電極部から延びる給電導体３１１が、基体３０ｂの表面部及び内側側面部を経て第１給電端子３１と接続される。第１チップアンテナ３１０の開放電極部からは導体３１２が基体３０ｂの表面部を経て他方の外側側面部の一部に貼り付けられた放射導体３１３と接続される。
【００２７】
第２チップアンテナ３２０は、その給電電極部から延びる給電導体３２１が、基体３０ｂの表面部及び内側側面部を経て第２給電端子３２と接続される。第２チップアンテナ３２０の開放電極部からは導体３２２が基体３０ｂの表面部を経て他方の外側側面部の一部に貼り付けられた放射導体３２３と接続される。放射導体３１３と各放射導体３２３とは、給電端から先端方向が反対方向（略反対方向を含む）となる。接地導体３０ａは、接地導体１０ａと同じものである。
このように構成されるアンテナ装置３もまた、第１チップアンテナ３１０，３２０間の磁束が直交することになり、磁界結合を軽減させることができ、インピーダンスの変化を抑制させることができる。
なお、以上の説明では、チップアンテナ１１０，１２０，１３０は、ＬＴＣＣを用いた場合の例であるが、チップアンテナは、ＬＴＣＣ以外のものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態によるアンテナ装置の構造例を示す外観斜視図。
【図２】（ａ）は、アンテナ装置の平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明のアンテナ装置の使用周波数等を説明する図。
【図４】Ｊ−ＣＤＭＡ帯におけるアンテナ装置のインピーダンス特性の実測図であり、（ａ）は従来構造のアンテナ装置、（ｂ）は本実施形態のアンテナ装置の場合の例を示している。
【図５】Ｗ−ＣＤＭＡ帯におけるアンテナ装置のインピーダンス特性の実測図であり、（ａ）は従来構造のアンテナ装置、（ｂ）は本実施形態のアンテナ装置の場合の例を示している。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は本実施形態のアンテナ装置をユニット化して携帯電話に装着した場合の例を示した外観図。
【図７】本実施形態の変形例を示すアンテナ装置の外観斜視図。
【図８】本実施形態の他の変形例を示すアンテナ装置の外観斜視図。
【図９】従来のアンテナ装置を搭載した携帯電話の正面図。
【符号の説明】
【００２９】
１，２，３・・・アンテナ装置
１ａ，１ｂ，１ｃ・・・ユニット（ユニット化されたアンテナ装置）
１１，１２，１３，３１，３２・・・給電端子
１０，２０，３０・・・基板
１１０，１２０，１３０，２１０，２２０，３１０，３２０・・・チップアンテナ
１１１，１２１，１３１，２１１，２２１，３１１，３２１・・・給電導体
１１２，１２２，１３２，２１２，２２２，３１３，３２３・・・放射導体
３１２，３２２・・・導体
１０ａ，２０ａ，３０ａ・・・接地導体
３０ｂ・・・基体
５００・・・筐体
５１０・・・外付けホイップアンテナ
５２０・・・板状複共振内蔵アンテナ
【図１】
2007214732.tif 000003
【図２】
2007214732.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007214732.tif 000008
【図７】
2007214732.tif 000009
【図８】
2007214732.tif 000010
【図９】
2007214732.tif 000011