(57)【要約】【課題】低周波側と高周波側の共振周波数の間隔が離れる場合であっても、低周波アンテナ素子の折り返し数を少なくし、これにより高周波の放射特性を向上させる。【解決手段】プリント基板上に実装されるアンテナブロック１０は、アンテナキャリア１１の表面に形成された第１及び第２の放射電極１２，１３と、第１の放射電極１２と第２の放射電極１３の端部同士を電気的に接続する第１のスイッチとを備えている。第１及び第２の放射電極１２，１３は折り返し構造の帯状パターンからなり、特に、第１の放射電極１２は高周波アンテナの共振波長の約１／４の長さを有する。アンテナ装置１は、第１のスイッチがオフのときに第１の放射電極１２によって高周波アンテナ素子が構成され、第１のスイッチがオンのときに第１の放射電極１２と第２の放射電極１３との連結によって低周波アンテナ素子が構成される。【選択図】図２
2012235422.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
折り返し構造の帯状パターンからなる第１及び第２の放射電極と、
前記第１の放射電極と前記第２の放射電極の端部同士を電気的に接続する第１のスイッチとを備え、
前記第１のスイッチがオフのときに前記第１の放射電極によって高周波アンテナ素子が構成され、
前記第１のスイッチがオンのときに前記第１の放射電極と前記第２の放射電極との連結によって低周波アンテナ素子が構成されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記高周波アンテナ素子のインピーダンスを調整する第１のマッチング回路部と、
前記低周波アンテナ素子のインピーダンスを調整する第２のマッチング回路部と、
前記第１のスイッチがオフのとき前記第１の放射電極に前記第１のマッチング回路部を接続し、前記第１のスイッチがオンのとき前記第１の放射電極に前記第２のマッチング回路部を接続する第２のスイッチをさらに備え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】
給電点から前記第１の放射電極の先端までの長さは前記高周波アンテナ素子の共振波長の１／４であることを特徴とする請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の放射電極を支持するアンテナキャリアと、
前記第１及び第２の放射電極が実装されるプリント基板とをさらに備え、
前記第１及び第２の放射電極は前記アンテナキャリアを介して前記プリント基板上に実装され、
前記第１のスイッチは前記プリント基板上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の放射電極はセラミック誘電体上に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記第１のスイッチと前記第２の放射電極との間に直列に挿入されたインダクタをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
請求項２乃至６のいずれか一項に記載のアンテナ装置と、無線周波数信号を出力する無線回路部と、前記第１及び第２のスイッチを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記アンテナ装置を高周波側の周波数で動作させる場合に、前記第１のスイッチをオフにして前記第１の放射電極を単独で動作させると共に、前記第２のスイッチを切り換えて前記第１の放射電極に前記第１のマッチング回路部を接続し、
前記アンテナ装置を低周波側の周波数で動作させる場合に、前記第１のスイッチをオンにして前記第１の放射電極と前記第２の放射電極とを連結すると共に、前記第２のスイッチを切り換えて前記第１の放射電極に前記第２のマッチング回路部を接続することを特徴とする無線モジュール。
【請求項８】
請求項７に記載の無線モジュールが組み込まれていることを特徴とする無線通信機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、高周波アンテナ素子及び低周波アンテナ素子の切り換え構造に関する。また、本発明は、そのようなアンテナ装置を用いた無線モジュール並びに無線通信機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の無線通信機器に内蔵されるアンテナの一つとして複共振アンテナが知られている（例えば特許文献１、２参照）。複共振アンテナは、複数の放射導体の給電点が共通且つ共振周波数が異なるように構成されたものであり、例えば２つの放射導体のうちの一方をＵＨＦアンテナ、他方をＶＨＦアンテナとして使用することができる。また、周波数帯域の一部分が重なり合うように２つの共振周波数をわずかにずらすことで共振周波数の広帯域化を図ることも可能である。
【０００３】
図９は、従来の複共振アンテナの構造の一例を示す略斜視図である。
【０００４】
図９に示すように、従来の複共振アンテナ１００は、表面に放射電極パターンが形成されたアンテナブロック１０１と、アンテナブロック１０１が実装されたプリント基板１０４とを備えている。アンテナブロック１０１は、低周波アンテナ素子１０２及び高周波アンテナ素子１０３と備えており、低周波アンテナ素子１０２の一端は、プリント基板１０４上の給電ライン１０５の先端部に接続されている。
【０００５】
低周波アンテナ素子１０２及び高周波アンテナ素子１０３は折り返し構造の導体パターンであり、特に低周波アンテナ素子１０２はミアンダ状に形成されているので、所定の電気長を確保することができ、ＶＨＦ帯の周波数を送受信することが可能である。一方、高周波アンテナ素子１０３は、低周波アンテナ素子１０２の途中から分岐した構造となっており、その全長は低周波アンテナ素子１０２よりも短い。したがって、低周波アンテナ素子１０２よりも高いＵＨＦ帯で動作することができる。
【０００６】
複共振アンテナに関する他の従来技術としては、例えば、複共振アンテナと共に第１及び第２の無給電素子を用いたものがある（特許文献１参照）。複共振アンテナで送受信する電波の周波数が第１の周波数帯に該当する場合には、当該第１の周波数帯域の電波に共振する第１の無給電素子を接地電位に接続し、第２の周波数帯に該当する場合には、当該第２の周波数帯域の電波に共振する第２の無給電素子を接地電位に接続することにより、周波数帯域毎に最適なアンテナ特性を得ることが可能である。
【０００７】
また、特許文献２には、アンテナ長が短く、しかも他の共振周波数に影響を与えることなく所望の共振周波数のみを制御可能なアンテナが記載されている。このアンテナは、高周波のＵＨＦ帯で用いる放射電極と、低周波のＶＨＦ帯で用いる追加放射電極とを備え、追加放射電極は、インダクタを介して放射電極の途中から分岐されており、その先端部はリアクタンス可変回路を介して接地されている。アンテナが所定のＵＨＦ帯で送受信する際は、放射電極が当該ＵＨＦ帯で共振する。このとき、インダクタはＵＨＦ帯以上の周波数に対して高インピーダンスとなるチョークコイルであるため、追加放射電極は当該ＵＨＦで共振しない。また、ＵＨＦ帯よりも低いＶＨＦ帯では、インダクタが高インピーダンスにならないので、追加放射電極はこのＶＨＦ帯で共振することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３２０５２０号公報
【特許文献２】特開２００７−１９４９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図９に示した従来の複共振アンテナは、低周波側の共振周波数と高周波側の共振周波数の間隔が離れる場合において低周波アンテナ素子１０２を限られたスペース内に収めようとすると、放射電極を構成する帯状パターンの折り返し数が増加し、これにより不要な高次モードが発生して高周波の放射特性を劣化させるという問題がある。すなわち、上述した従来の複共振アンテナは、共振周波数が低いほうのアンテナ素子によって生成された高調波が、共振周波数が高いほうのアンテナ素子に重畳されると、ある一箇所でアンテナ利得が急激に落ち込むポイントが発生する。例えば、低周波側の共振周波数を約２００ＭＨｚ、高周波側の共振周波数を４００〜８００ＭＨｚとするとき、２００ＭＨｚの約３倍の周波数、つまり６００ＭＨｚ付近の高調波が重畳されやすく、この周波数での利得が急激に低下する傾向が見られる。
【００１０】
また、特許文献２に記載のアンテナは、アンテナとグランドとの間のリアクタンスを変化させることで低周波側の共振周波数をカバーするものであり、低周波側のアンテナの電気長を長くみせることが出来ないので、低周波側のアンテナ特性については十分でなく、さらなる向上が求められている。
【００１１】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、低周波側の共振周波数と高周波側の共振周波数の間隔が離れる場合であっても、低周波アンテナ素子の折り返し数を少なくし、これにより高周波の放射特性を向上させることが可能なアンテナ装置を提供することにある。また、本発明の目的は、そのようなアンテナ装置を用いた高性能な無線モジュール並びに無線通信機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明によるアンテナ装置は、折り返し構造の帯状パターンからなる第１及び第２の放射電極と、前記第１の放射電極と前記第２の放射電極の端部同士を電気的に接続する第１のスイッチとを備え、前記第１のスイッチがオフのときに前記第１の放射電極によって高周波アンテナ素子が構成され、前記第１のスイッチがオンのときに前記第１の放射電極と前記第２の放射電極との連結によって低周波アンテナ素子が構成されることを特徴とする。
【００１３】
本発明においては、高周波アンテナとして機能する第１の放射電極の先端部付近、つまり給電点から約１／４波長の位置にスイッチを配置し、低周波側付加エレメントの接続状態を切り替えることにより、低周波側に適したアンテナ、高周波側に適したアンテナを切り替えることができる。高周波アンテナとして動作させたい場合には、スイッチをオフ状態とし、低周波側付加エレメントを非接続とすることで、高周波側の周波数帯においてシンプルな１／４波長構造のモノポールアンテナとなるので、低周波側エレメントの高調波による悪影響を取り除き、高周波帯域において最大の放射特性を実現することができる。また、低周波アンテナとして動作させたい場合には、スイッチをオン状態とし、低周波側付加エレメントを接続することにより、低周波側エレメントの全長を出来る限り長くする構造とすることができる。
【００１４】
本発明によるアンテナ装置は、前記高周波アンテナ素子のインピーダンスを調整する第１のマッチング回路部と、前記低周波アンテナ素子のインピーダンスを調整する第２のマッチング回路部と、前記第１のスイッチがオフのとき前記第１の放射電極に前記第１のマッチング回路部を接続し、前記第１のスイッチがオンのとき前記第１の放射電極に前記第２のマッチング回路部を接続する第２のスイッチをさらに備えることが好ましい。この構成によれば、第１のスイッチに連動して第２のスイッチを切り換えてアンテナ素子に適したマッチング回路を提供することができ、アンテナ特性の向上を図ることができる。
【００１５】
本発明において、給電点から前記第１の放射電極の先端までの長さは前記高周波アンテナ素子の共振波長の１／４であることが好ましい。この構成によれば、第１のスイッチがオフのときに第１の放射電極を高周波アンテナ素子として確実に動作させることができ、マッチング回路による調整の負担を軽減することができる。なお、マッチング回路によって多少の調整が可能であることから、給電点から第１の放射電極の先端の長さは実質的に１／４波長であれば足りる。
【００１６】
本発明によるアンテナ装置は、前記第１及び第２の放射電極を支持するアンテナキャリアと、前記第１及び第２の放射電極が実装されるプリント基板とをさらに備え、前記第１及び第２の放射電極は前記アンテナキャリアを介して前記プリント基板上に実装され、前記第１のスイッチは前記プリント基板上に設けられていることが好ましい。第１及び第２の放射電極はアンテナキャリアを介してプリント基板上に搭載されるので、各アンテナ素子をプリント基板上に容易且つ正確に実装することができる。
【００１７】
本発明において、前記第１及び第２の放射電極はセラミック誘電体上に設けられていることが好ましい。一般的にセラミック誘電体は樹脂よりも誘電率が高いので、波長短縮効果が大きく、放射電極の長さをより短くすることが可能である。
【００１８】
本発明によるアンテナ装置は、前記第１のスイッチと前記第２の放射電極との間に直列に挿入されたインダクタをさらに備えることが好ましい。第２の放射電極の基端部と第１のスイッチとの間にインダクタを配置した場合には、低周波アンテナ素子を構成する第２の放射電極の長さをさら短縮することが可能となる。
【００１９】
また、上記課題を解決するため、本発明による無線モジュールは、上述した本発明によるアンテナ装置と、無線周波数信号を出力する無線回路部と、前記第１及び第２のスイッチを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記アンテナ装置を高周波側の周波数で動作させる場合に、前記第１のスイッチをオフにして前記第１の放射電極を単独で動作させると共に、前記第２のスイッチを切り換えて前記第１の放射電極に前記第１のマッチング回路部を接続し、前記アンテナ装置を低周波側の周波数で動作させる場合に、前記第１のスイッチをオンにして前記第１の放射電極と前記第２の放射電極とを連結すると共に、前記第２のスイッチを切り換えて前記第１の放射電極に前記第２のマッチング回路部を接続することを特徴とする。
【００２０】
さらに、本発明の上記目的は、上述した本発明による無線モジュールが組み込まれた無線通信機器によっても達成される。すなわち、本発明による無線通信機器は、上述した本発明による無線モジュールと、システム全体を制御するシステムコントローラと、システムコントローラによって処理されるデータを記憶するメモリと、入出力インターフェースとを少なくとも備え、前記システムコントローラは、前記無線モジュールに対して動作周波数を指示し、前記無線モジュールの制御部は、アンテナ装置を高周波アンテナとして動作させる場合には、スイッチをオフにして第１の放射電極を単独で動作させ、アンテナ装置を低周波アンテナとして動作させる場合には、スイッチをオンにして第１の放射電極と第２の放射電極とを連結して動作させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、低周波側の共振周波数と高周波側の共振周波数の間隔が離れる場合であっても、低周波アンテナ素子の折り返し数を少なくすることができ、これにより高周波の放射特性を向上させることが可能な複共振アンテナを提供することができる。また、本発明によれば、そのようなアンテナ装置を用いた高性能な無線モジュール並びに無線通信機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態によるアンテナ装置の構成を示す略斜視図である。
【図２】図２は、アンテナブロックの構成を示す略斜視図であって、（ａ）は表面側、（ｂ）は裏面側をそれぞれ示している。
【図３】図３は、プリント基板の構成を示す略斜視図である。
【図４】図４は、アンテナ装置の概略的な等価回路図である。
【図５】図５は、本実施形態によるアンテナ装置を用いた無線通信機器の構成を示す略ブロック図である。
【図６】図６は、アンテナ装置の低周波アンテナ素子の放射効率の周波数特性を示すグラフである。
【図７】図７は、アンテナ装置の高周波アンテナ素子の放射効率の周波数特性を示すグラフである。
【図８】図８は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置の構成を示す模式図である。
【図９】図９は、従来の複共振アンテナの構造の一例を示す略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態によるアンテナ装置の構成を示す略斜視図である。
【００２５】
図１に示すように、このアンテナ装置１は、表面に放射電極パターンが形成されたアンテナブロック１０と、アンテナブロック１０が実装されたプリント基板２０とを備えている。アンテナブロック１０は、プリント基板２０の長手方向（Ｙ方向）の一方の端部に設けられたアンテナ実装領域２０Ａ内に実装されている。アンテナ実装領域２０Ａはグランドパターンが排除された領域であり、アンテナ実装領域２０Ａの外側の領域は、高周波回路、コントローラ、インターフェース回路、ディスプレイ等、無線通信機器を構成するために必要な回路及び部品が実装された主回路領域２０Ｂである。アンテナ実装領域２０Ａ内には給電ライン２１が引き込まれており、給電ライン２１の先端はアンテナブロック１０に接続されている。また給電ライン２１の基端は主回路領域２０Ｂ内の給電点２１Ｐとして機能する。
【００２６】
図２は、アンテナブロック１０の構成を示す略斜視図であって、（ａ）は表面側から見た図、（ｂ）は裏面側から見た図である。
【００２７】
図２に示すように、アンテナブロック１０は、アンテナキャリア１１と、アンテナキャリア１１上に形成された第１及び第２の放射電極１２，１３とを備えている。第１及び第２の放射電極１２，１３は折り返し構造の帯状パターンからなり、アンテナキャリア１１の表面に印刷されている。第１及び第２の放射電極１２，１３はアンテナキャリア１１を介してプリント基板２０上に搭載されるので、各アンテナ素子をプリント基板２０上に容易且つ正確に実装することができる。
【００２８】
アンテナキャリア１１は、第１及び第２の放射電極１２，１３の支持する中空状の部材であり、外観形状は図２のＸ方向を長手方向とする略直方体である。アンテナキャリア１１は、上面１１Ａ、Ｘ方向と平行な１つの側面１１Ｃ、Ｘ方向と直交する２つの側面１１Ｅ，１１Ｆを有しているが、側面１１Ｃと対向する側面と底面の外壁は除去されている。そのため、側面１１Ｃと対向する面は、上面１１Ａを構成する外壁の肉厚部分の端面である側面１１Ｄ１，１１Ｄ２である。
【００２９】
本実施形態によるアンテナキャリア１１は樹脂製であって、内部に空洞を有する中空ブロックであることが好ましい。樹脂を用いた場合は成形や加工が容易であり、上記のように完全な直方体ではない任意の形状を容易に成形することができる。また、中空状とした場合にはアンテナブロック１０の軽量化及び材料コストの低減を図ることができる。
【００３０】
アンテナキャリア１１の材料は樹脂が好ましいが、樹脂に限定されるものではなく、目的とする周波数に応じて適宜選択すればよい。比誘電率εｒが大きくなるほど大きな波長短縮効果が得られるので、アンテナ素子の長さを短くできるが、放射効率が低下するため、必ずしも比誘電率εｒが大きければよいというわけではなく、適切な値が存在する。これによれば、十分な放射効率を確保しつつ、アンテナ素子の小型化を図ることができる。
【００３１】
アンテナキャリア１１の底面には段差が設けられており、高さが異なる第１〜第４の底面１１Ｂ１、１１Ｂ２、１１Ｂ３、１１Ｂ４を有している。第１の底面１１Ｂ１は、側面１１Ｃ、１１Ｅ、１１Ｆの下端面であって、実装時にプリント基板と接する面である。第２、第３の底面１１Ｂ２、１１Ｂ３は第１の底面１１Ｂ１よりも高く、第１及び第２の放射電極１２，１３の接続端子の形成面として使用される。第４の底面１１Ｂ４は第２、第３の底面１１Ｂ２、１１Ｂ３よりもさらに高く、上面１１Ａの裏面を構成している。このように、アンテナキャリア１１の第２の底面が適切な高さを有することにより、第１及び第２の放射電極１２，１３とプリント基板２０との間の電気的な接続を容易且つ確実に取ることができる。
【００３２】
第１の放射電極１２と第２の放射電極１３の端部同士を接続する位置にはアンテナキャリア１１の切り欠き部１１Ｇが設けられている。この切り欠き部１１Ｇは、第１の放射電極１２の先端をプリント基板２０上のグランドからできるだけ遠ざけるために設けられている。切り欠き部１１Ｇは、アンテナキャリア１１の側面１１Ｄ１と側面１１Ｄ２との段差によって形成されている。
【００３３】
第１の放射電極１２は、例えば４００〜８００ＭＨｚのＵＨＦ帯を送受信する高周波アンテナ素子として機能すると共に、第２の放射電極１３と連結されて低周波アンテナ素子の一部として機能する。そのため、高周波アンテナの共振波長λに対して、第１の放射電極１２の長さは、給電点２１Ｐから給電ライン２１を経由した第１の放射電極１２の先端までの長さが約λ／４となるように設定されている。すなわち、給電ライン２１及び第１の放射電極１２の長さの合計が約λ／４である。
【００３４】
第１の放射電極１２はアンテナキャリア１１の上面１１Ａであって当該上面１１Ａと側面１１Ｃに共通エッジに沿って設けられている。これにより、アンテナブロック１０をプリント基板２０上に実装したとき、プリント基板２０の外側、すなわち主回路領域２０Ｂから見て第２の放射電極１３よりも遠方に第１の放射電極１２を配置することができる。低域側アンテナ素子に比べて周囲の影響を受けやすく、放射効率が低くなりやすい高周波アンテナ素子をプリント基板２０の外側に配置することにより、高周波側アンテナ素子の所望の特性を確保することができる。
【００３５】
第１の放射電極１２は、第１〜第７の導体パターン１２ａ〜１２ｇの連結により形成されている。第１の導体パターン１２ａはアンテナキャリア１１の底面１１Ｂ２に形成された端子電極である。第２の導体パターン１２ｂはアンテナキャリア１１の側面１１Ｄ１に形成されており、その一端は第１の導体パターン１２ａに接続されている。第２の導体パターン１２ｂは上方に延びており、第３の導体パターン１２ｃの一端に形成されている。
【００３６】
第３の導体パターン１２ｃは、アンテナキャリア１１の側面１１Ｃに向かってアンテナキャリア１１の幅方向に延びる直線パターンであり、その他端は第４の導体パターン１２ｄの一端に接続されている。第４の導体パターン１２ｄは、アンテナキャリア１１の側面１１Ｄ１，１１Ｄ２に向かって当該アンテナキャリア１１の長手方向に延びる直線パターンであり、その他端は第５の導体パターン１２ｅに接続されている。第５の導体パターン１２ｅは、アンテナキャリア１１の幅方向に延びる直線パターンであり、その他端は第６の導体パターン１２ｆの一端に接続されている。
【００３７】
第６の導体パターン１２ｆはアンテナキャリア１１の側面１１Ｄ２に形成されており、その一端は第５の導体パターン１２ｅに接続されており、その他端は第７の導体パターン１２ｇに接続されている。第７の導体パターン１２ｇはアンテナキャリア１１の底面１１Ｂ３に形成された端子電極である。
【００３８】
以上の構成により、第１の放射電極１２の一端は、底面１１Ｂ２から端面を経由して上面１１Ａに回り込み、上面１１Ａの外周に沿って略Ｕ字状又は略ループ状に引き回された後、端面を経由して底面１１Ｂ３に再び回り込んでおり、第１の放射電極１２の他端は当該底面１１Ｂ３で終端されている。そして、第１の放射電極１２の一端は、給電ライン２１との接続端子として機能するものであり、第１の放射電極１２の他端は、第２の放射電極１３との接続端子として機能するものである。
【００３９】
次に第２の放射電極１３について説明する。
【００４０】
第２の放射電極１３は第１の放射電極１２と接続されて使用される付加エレメントであり、例えば約２００ＭＨｚのＶＨＦ帯を送受信する低周波アンテナ素子の一部として機能する。そのため、低周波アンテナの共振波長λ２に対して、第２の放射電極１３の長さは、給電点２１Ｐから給電ライン２１及び第１の放射電極１２を経由した第２の放射電極１３の先端までの長さが約λ２／４となるように設定されている。すなわち、給電ライン２１、第１の放射電極１２、後述する短絡パターン２３及び第１の放射電極１２の長さの合計が約λ２／４である。
【００４１】
第２の放射電極１３はアンテナキャリア１１の上面１１Ａであって幅方向の略中央よりも側面１１Ｄ１，１１Ｄ２寄りに設けられている。これにより、アンテナブロック１０をプリント基板２０上に実装したとき、プリント基板２０の内側寄り、すなわち主回路領域２０Ｂから見て第１の放射電極１２よりも近くに第２の放射電極１３を配置することができる。
【００４２】
第２の放射電極１３は、第１〜第６の導体パターン１３ａ〜１３ｆの連結により形成されている。第１の導体パターン１３ａはアンテナキャリア１１の底面１１Ｂ３に形成された端子電極である。第２の導体パターン１３ｂはアンテナキャリア１１の側面１１Ｄ２に形成されており、その一端は第１の導体パターン１３ａに接続されている。第２の導体パターン１３ｂの他端は上方に延びており、第３の導体パターン１３ｃの一端に形成されている。
【００４３】
第３の導体パターン１３ｃは、アンテナキャリア１１の側面１１Ｃに向かってアンテナキャリア１１の幅方向に延びる直線パターンであり、その他端は第４の導体パターン１３ｄの一端に接続されている。第４の導体パターン１３ｄは、アンテナキャリア１１の側面１１Ｄ１，１１Ｄ２に向かって当該アンテナキャリア１１の長手方向に延びる直線パターンであり、その他端は第５の導体パターン１３ｅに接続されている。第５の導体パターン１３ｅは、アンテナキャリア１１の幅方向に延びる直線パターンであり、その他端は第６の導体パターン１３ｆの一端に接続されている。第６の導体パターン１３ｆはアンテナキャリア１１の長手方向に延びる直線パターンであり、その他端は開放端となっている。
【００４４】
以上の構成により、第２の放射電極１３の一端は、底面１１Ｂ３から端面を経由して上面１１Ａに回り込み、第１の放射電極１２の内側で略Ｕ字状又は略ループ状に引き回された後、底面１１Ｂ３に再び回り込むことなく、第２の放射電極１３の他端は当該上面１１Ａで終端されている。そして、第２の放射電極１３の一端は、第１の放射電極１２との接続端子として機能するものであり、第２の放射電極１３の他端は、低周波アンテナ素子の先端となるものである。
【００４５】
図３は、プリント基板２０の構成を示す略斜視図である。
【００４６】
図３に示すように、プリント基板２０上には、アンテナ実装領域２０Ａ内に引き込まれた給電ライン２１と、給電ライン２１の一端に接続された第１の接続ピン（給電ピン）２２Ａと、第１の放射電極１２の一端（導体パターン１２ｇ）と第２の放射電極１３の他端（導体パターン１３ａ）とを接続する短絡パターン２３と、短絡パターン２３上に設けられたスイッチ２４及びチップインダクタ２５と、短絡パターン２３の両端部に接続された第２及び第３の接続ピン２２Ｂ，２２Ｃとを備えている。給電ライン２１の他端は主回路領域２０Ｂ内の高周波回路等の無線通信機器を構成するために必要な回路に接続されている。スイッチ２４は第２の接続ピン２２Ｂ寄りに実装されており、チップインダクタ２５は第３の接続ピン２２Ｃ寄りに実装されている。
【００４７】
アンテナ実装領域２０Ａは、アンテナキャリア１１の表面に形成された第１の放射電極１２及び第２の放射電極１３が実装されるプリント基板２０上の領域であって、少なくともプリント基板２０への第１及び第２の放射電極１２，１３の投影面の外縁に囲まれた領域と重なる領域として定義される。グランドパターンが排除されたグランドクリアランス領域である。グランドクリアランス領域は、プリント基板２０の表面（アンテナ実装面）のみならず裏面にも設けられており、多層基板の場合には内層にも設けられている。アンテナ実装領域２０Ａをグランドクリアランス領域とすることで、アンテナ特性の安定化を図ることができ、各アンテナ素子１２，１３の放射効率を高めることができる。
【００４８】
本実施形態によるアンテナ実装領域２０Ａは、プリント基板２０の幅方向を長手方向とし、四辺がプリント基板２０のエッジ２０ｅ又はグランドパターン２６のエッジ２６ｅに囲まれた略矩形状の領域である。特に、アンテナ実装領域２０Ａは、三辺がプリント基板２０のエッジ２０ｅに囲まれており、残りの一辺がプリント基板２０上のグランドパターン２６のエッジ２６ｅに囲まれている。主回路領域２０Ｂ内であってアンテナ実装領域２０Ａと主回路領域２０Ｂとの境界付近にはグランドパターン２６が設けられており、このグランドパターン２６により、アンテナ実装領域２０Ａと主回路領域２０Ｂとの境界が定義される。
【００４９】
図示されていないが、プリント基板２０の主回路領域２０Ｂ内には、高周波回路、コントローラ、インターフェース回路、ディスプレイ等、無線通信機器を構成するために必要な回路及び部品が実装されている。特に、給電ライン２１の他端（給電点）には、アンテナの入力インピーダンスを調整するためのマッチング回路が接続されている。
【００５０】
スイッチ２４は例えばスイッチング半導体素子であり、その制御信号は図示しない制御信号ラインを通ってスイッチ２４の制御端子に供給される。制御信号ラインは、例えばプリント基板２０の裏面に配線され、スルーホールを介してスイッチ２４に接続される。或いは、多層基板の場合には内層に配線されていてもよい。
【００５１】
図１に示したように、アンテナブロック１０をプリント基板２０上に実装したとき、第１の放射電極１２の第１の導体パターン１２ａは、第１の接続ピン２２Ａを介して給電ライン２１に接続され、第１の放射電極１２の第７の導体パターン１２ｇは第２の接続ピン２２Ｂを介して短絡パターン２３の一端に接続される。また、第２の放射電極１３の第１の導体パターン１３ａは、第３の接続ピン２２Ｃを介して短絡パターン２３の他端に接続される。これにより、第１の放射電極１２の他端と第２の放射電極１３の他端はスイッチ２４及びチップインダクタ２５を経由して互いに接続された状態となることができ、その状態はスイッチ２４によって制御される。
【００５２】
以上の構成により、スイッチ２４がオフのときに、第１の放射電極１２によって高周波アンテナ素子（例えばＵＨＦアンテナ）が構成される。また、スイッチ２４がオンのときに、第１の放射電極１２と第２の放射電極１３との連結によって低周波アンテナ素子（例えばＶＨＦアンテナ）が構成される。なお、ここにいう「高周波」及び「低周波」は、２つのアンテナ素子が有する共振周波数の相対関係を意味し、ある特定の周波数帯に限定されるものではない。
【００５３】
図４は、マッチング回路３０を含むアンテナ装置１の構成を示す等価回路図である。
【００５４】
図４に示すように、アンテナ装置１のアンテナブロック１０はマッチング回路３０に接続されており、マッチング回路３０はさらに無線回路等の信号源に接続されている。アンテナブロック１０は、第１の放射電極１２、スイッチ２４、チップインダクタ２５、第２の放射電極１３を含み、スイッチ２４がオフのときには第１の放射電極１２のみが高周波アンテナとして動作する。また、スイッチ２４がオンのときには第１及び第２の放射電極１２，１３がチップインダクタ２５を介して接続され、これらが低周波アンテナとして動作する。このとき、チップインダクタ２５はアンテナの長さを短縮させる機能を発揮する。
【００５５】
マッチング回路３０は、インダクタＬ１〜Ｌ３及びキャパシタＣ１を含む第１のマッチング回路部３１と、インダクタＬ４，Ｌ５を含む第２のマッチング回路部３２と、第１及び第２のスイッチ３３，３４，及びスイッチ３５を備えている。特に限定されるものではないが、Ｌ１＝４ｎＨ、Ｌ２＝２．５ｎＨ、Ｌ３＝２５ｎＨ、Ｌ４＝４０ｎＨ、Ｌ５＝２９．５ｎＨ、Ｃ１＝１８ｐＨとすることができる。
【００５６】
アンテナ装置１を高周波アンテナ（ＵＨＦアンテナ）として動作させる場合、第１及び第２のスイッチ３３，３４が共に第１のマッチング回路部３１側に接続され、これにより、アンテナブロック１０は第１のマッチング回路部３１を経由して信号源３６に接続される。また、アンテナ装置１を低周波アンテナ（ＶＨＦアンテナ）として動作させる場合、第１及び第２のスイッチ３３，３４が共に第２のマッチング回路部３２側に接続され、これにより、アンテナブロック１０は第２のマッチング回路部３２を経由して信号源３６に接続される。さらに、第１のマッチング回路部３１は、高周波アンテナの動作周波数に応じてスイッチ３５を切り替えてインダクタＬ２，Ｌ３のどちらか一方を選択可能な構成となっている。これにより、アンテナの動作に合わせて適切な入力インピーダンスを設定することができる。
【００５７】
図５は、本実施形態によるアンテナ装置１を用いた無線通信機器の構成の一例を示す略ブロック図である。
【００５８】
図５に示すように、無線通信機器５０は、無線モジュール４０、システムコントローラ５１、メモリ５２、入出力インターフェース５３、オーディオ部５４、ディスプレイ５５を備えている。そして、無線モジュール４０は、アンテナブロック１０と、マッチング回路３０と、無線回路部４１と、制御部４２とを備えている。これらの構成要素はプリント基板２０上に実装されている。
【００５９】
無線モジュール４０の制御部４２は、アンテナ装置１を高周波アンテナとして動作させる場合には、スイッチ２４をオフにして第１の放射電極１２を単独で動作させると共に、図４に示したマッチング回路３０の第１及び第２のスイッチ３３，３４を切り換えて第１のマッチング回路部３１をアンテナブロック１０に接続する。また、アンテナ装置１を低周波アンテナとして動作させる場合には、スイッチ２４をオンにして第１の放射電極１２と第２の放射電極１３とを連結すると共に、図４に示したマッチング回路３０の第１及び第２のスイッチ３３，３４を切り換えて第２のマッチング回路部３２をアンテナブロック１０に接続する。なお、無線モジュール４０による動作周波数の制御は、無線通信機器５０のシステム全体を制御するシステムコントローラ５１からの指示に従って行われる。
【００６０】
図６は、低周波アンテナ素子として動作するアンテナ装置１の放射効率の周波数特性を示すグラフである。なお、低周波アンテナ素子には図４に示した第２のマッチング回路部３２を接続している。
【００６１】
図６に示すように、低周波側の放射効率の周波数特性は、約２１０ＭＨｚをピークとして約２００〜２５０ＭＨｚの周波数範囲内で−２０ｄＢ以上の高い放射効率が得られていることが分かる。
【００６２】
図７は、高周波アンテナ素子として動作するアンテナ装置１の放射効率の周波数特性を示すグラフである。なお、高周波アンテナ素子には図４に示した第１のマッチング回路部３１を接続している。
【００６３】
図７に示すように、高周波側の放射効率の周波数特性は、図４に示したスイッチ３５によって選択されるインダクタの値（Ｌ２又はＬ３）によって多少異なるが、４００〜８００ＭＨｚの広い周波数範囲内で−２０ｄＢ以上の非常に高い放射効率が得られていることが分かる。特に、実線（ＳＷ−Ｌ）で示すように、第１のマッチング回路部３１内のスイッチ３５をインダクタＬ２（＝２５ｎＨ）に接続した場合には、４００〜６００ＭＨｚ帯での特性が良好となり、また破線（ＳＷ−Ｈ）で示すように、スイッチ３５をインダクタＬ３（＝２．５ｎＨ）に接続した場合には、６００〜８００ＭＨｚ帯での特性が良好となることが分かる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態によるアンテナ装置１は、単独で高周波アンテナ素子として機能する第１の放射電極１２の先端部にスイッチ２４を接続し、低周波側付加エレメントである第２の放射電極１３の基端部と第１の放射電極１２の先端部との接続をスイッチ２４で切り換えるので、高周波帯で動作させたい場合にはシンプルな１／４波長構造のアンテナ素子を提供することができ、低周波アンテナ素子が発生する高調波の悪影響を取り除くことができる。したがって、高周波帯において最大の放射特性を実現することができる。また、低周波帯で動作させたい場合にはスイッチ２４をオンにして第２の放射電極１３を接続することにより、所定の長さのアンテナ長を確保することができ、低周波帯において最大の放射特性を実現することができる。さらに、本実施形態においては、スイッチ部分にチップインダクタを配置しているので、低周波アンテナ素子の一部を構成する第２の放射電極１３の長さを短くすることができ、アンテナ装置１のさらなる小型化を図ることができる。
【００６５】
図８は、本発明の第２の実施の形態によるアンテナ装置の構成を示す模式図である。
【００６６】
図８に示すように、このアンテナ装置２は、第１及び第２の放射電極１２，１３が別々のセラミック誘電体ブロック６０Ａ，６０Ｂ上にそれぞれ形成されていることを特徴としている。セラミック誘電体ブロック６０Ａ，６０Ｂは樹脂製のアンテナキャリアよりも誘電率が高いので、波長短縮効果が大きく、放射電極の長さをより短くすることが可能である。また、第１及び第２の放射電極１２，１３を別々に用意することができ、アンテナ素子のチップの選択や変更が容易である。
【００６７】
セラミック誘電体ブロック６０Ａ，６０Ｂはプリント基板２０上のアンテナ実装領域２０Ａ内に実装されており、第１の実施形態と同様、スイッチ２４及びチップインダクタ２５が実装された短絡パターン２３を介して相互に接続されている。第１の実施形態と異なり、給電ライン２１や短絡パターン２３との接続には接続ピンが使用されず、プリント基板２０上のパッドに半田実装される。その他の構成は第１の実施形態によるアンテナ装置と実質的に同一であるため詳細な説明を省略する。このように、本実施形態においても、高周波アンテナ素子を構成する第１の放射電極１２と、低周波アンテナ素子の付加エレメントを構成する第２の放射電極１３との接続がスイッチ２４により切り換えられることから、第１の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００６８】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００６９】
例えば、上記実施形態においては、２種類のアンテナを切り換えるように構成されているが、３種類以上のアンテナを切り換えるように構成されていてもよい。
【００７０】
また、スイッチと共に短絡パターン上に挿入されたチップインダクタ２５は必須ではなく、チップインダクタ２５が省略された構成であってもよい。また、マッチング回路３０は必ずしもスイッチで切り換える必要はなく、低周波アンテナ素子及び高周波アンテナ素子に共通する１つのマッチング回路を用いてアンテナインピーダンスを制御してもよい。
【００７１】
上記実施形態においては、第１及び第２の放射電極が樹脂製のアンテナキャリア又はセラミック誘電体ブロック上に形成される場合を例に挙げたが、本発明はこのような構成に限定されない。例えば、第１及び第２の放射電極１２，１３をプリント基板２０上の印刷パターンとして形成してもよい。また、第１の実施形態で示した樹脂製のアンテナキャリア１１については、第２の実施形態のように、第１及び第２の放射電極１２，１３に合わせて別々のアンテナキャリアに形成してもよく、また、第２の実施形態で示した誘電体ブロックについては、第１の実施形態のように、第１及び第２の放射電極１２，１３を共通の誘電体ブロック上に形成してもよい。さらに、第１及び第２の放射電極１２，１３のどちらか一方を樹脂製のアンテナキャリア、セラミック誘電体ブロック、プリント基板のいずれかに形成し、第１及び第２の放射電極の他方をこれとは異なる支持体上に形成することも可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１    アンテナ装置
１０    アンテナブロック
１１    アンテナキャリア
１１Ａ    アンテナキャリアの上面
１１Ｂ１〜１１Ｂ４    アンテナキャリアの底面
１１Ｃ    アンテナキャリアの側面
１１Ｄ１，１１Ｄ２    アンテナキャリアの側面
１１Ｅ，１１Ｆ    アンテナキャリアの側面
１１Ｇ    アンテナキャリアの切り欠き部
１２    第１の放射電極
１２ａ〜１２ｇ    導体パターン
１３    第２の放射電極
１３ａ〜１３ｆ    導体パターン
２０    プリント基板
２０Ａ    アンテナ実装領域
２０Ｂ    主回路領域
２１    給電ライン
２１Ｐ    給電点
２２Ａ〜２２Ｃ    接続ピン
２３    短絡パターン
２４    スイッチ
２５    チップインダクタ
３０    マッチング回路
３１    第１のマッチング回路部
３２    第２のマッチング回路部
３３〜３５    スイッチ
４０    無線モジュール
４１    無線回路部
４２    制御部
５０    無線通信機器
５１    システムコントローラ
５２    メモリ
５３    入出力インターフェース
５４    オーディオ部
５５    ディスプレイ
６０Ａ，６０Ｂ    セラミック誘電体ブロック
１００    複共振アンテナ
１０１    アンテナブロック
１０２    低周波アンテナ素子
１０３    高周波アンテナ素子
１０４    プリント基板
１０５    給電ライン
Ｃ１    キャパシタ
Ｌ１〜Ｌ５    インダクタ
【図１】
2012235422.tif 000003
【図２】
2012235422.tif 000004
【図３】
2012235422.tif 000005
【図４】
2012235422.tif 000006
【図５】
2012235422.tif 000007
【図６】
2012235422.tif 000008
【図７】
2012235422.tif 000009
【図８】
2012235422.tif 000010
【図９】
2012235422.tif 000011