(57)【要約】      （修正有）【課題】単一の給電点を有し、各共振周波数の調整が容易である小型のトリプルバンドアンテナ装置を提供する。【解決手段】給電点３２ａと、放射導体２１，２２と、給電点３２ａと放射導体２１との間に設けられたフィルタ回路Ｆ１と、給電点３２ａと放射導体２２との間に設けられたフィルタ回路Ｆ２とを備える。フィルタ回路Ｆ１は、周波数帯域ｆ１，ｆ３を通過させるとともに周波数帯域ｆ２を減衰させ、フィルタ回路Ｆ２は周波数帯域ｆ２を通過させるとともに周波数帯域ｆ１，ｆ３を減衰させる。互いに周波数特性が逆であるフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２を用いることにより、給電点を１カ所としつつ、放射導体間の相互干渉を防止することができる。これにより設計が容易となるため、開発のリードタイムを短縮することも可能となる。【選択図】図１
2012253436.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１乃至第３の周波数帯域をカバーするトリプルバンドアンテナ装置であって、
給電点と、第１及び第２の放射導体と、前記給電点と前記第１の放射導体との間に設けられた第１のフィルタ回路と、前記給電点と前記第２の放射導体との間に設けられた第２のフィルタ回路とを備え、
前記第１のフィルタ回路は、前記第１及び第３の周波数帯域を通過させるとともに前記第２の周波数帯域を減衰させ、
前記第２のフィルタ回路は、前記第２の周波数帯域を通過させるとともに前記第１及び第３の周波数帯域を減衰させる、ことを特徴とするトリプルバンドアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の周波数帯域は前記第２の周波数帯域よりも低い周波数帯域であり、前記第２の周波数帯域は前記第３の周波数帯域よりも低い周波数帯域であることを特徴とする請求項１に記載のトリプルバンドアンテナ装置。
【請求項３】
前記第３の周波数帯域の周波数は、前記第１の周波数帯域の周波数の２倍の周波数を含むことを特徴とする請求項２に記載のトリプルバンドアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１の放射導体の電気長は、前記第１の周波数帯域の波長をλ１とし、前記第３の周波数帯域の波長をλ３とした場合、λ１／４且つλ３／２を満たしていることを特徴とする請求項３に記載のトリプルバンドアンテナ装置。
【請求項５】
前記第１のフィルタ回路と前記第１の放射導体との間に設けられた第１のマッチング回路と、前記第２のフィルタ回路と前記第２の放射導体との間に設けられた第２のマッチング回路とをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のトリプルバンドアンテナ装置。
【請求項６】
プリント基板と、前記プリント基板に搭載され、前記第１及び第２の放射導体が形成された誘電体基体をさらに備え、
前記誘電体基体には、前記プリント基板の所定の上面と前記誘電体基体の所定の底面の間に隙間が形成されるよう切り欠き部が設けられており、前記第１及び第２のフィルタ回路は前記隙間に収容されてい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トリプルバンドアンテナ装置。
【請求項７】
前記誘電体基体の前記所定の底面には、前記第１及び第２のフィルタ回路にそれぞれ接続された第１及び第２の端子が設けられており、
前記第１の放射導体は前記第１の端子から第１の方向に延在して設けられ、前記第２の放射導体は前記第２の端子から前記第１の方向とは逆の第２の方向に延在して設けられていることを特徴とする請求項６に記載のトリプルバンドアンテナ装置。
【請求項８】
前記誘電体基体は前記プリント基板の所定の辺に沿って搭載されており、前記第１及び第２の放射導体は、前記誘電体基体の表面であって、前記プリント基板に垂直な前記端部側の表面に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のトリプルバンドアンテナ装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載のトリプルバンドアンテナ装置と、前記給電点に接続された無線回路部とを備え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及びこれを用いた無線通信機器に関し、特に、３つの周波数帯域をカバーするトリプルバンドアンテナ装置及びこれを用いた無線通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の無線通信機器には、２つの周波数帯域をカバーするデュアルバンドアンテナ装置が用いられることがある。また、近年提案されているＬＴＥ（Long Term Evolution）と呼ばれる新たな通信規格においては、多くの周波数帯域を使用するとともに、国ごとに使用する周波数帯域が異なることから、国際ローミングを実現するためにはマルチバンド、例えばトリプルバンドのアンテナ装置が必要となる。
【０００３】
トリプルバンドアンテナ装置を構成する最も簡単な方法は、対象となる周波数帯域ごとに給電点及び放射導体をそれぞれ別個に設ける方法である。しかしながら、この方法ではアンテナ装置のサイズが大型化してしまう。これに対し、特許文献１，２には、小型化されたトリプルバンドアンテナ装置が開示されている。
【０００４】
特許文献１に記載されたトリプルバンドアンテナ装置は、１つの誘電体基体に２つの放射導体を形成し、一方の放射導体を低域用及び高域用に兼用し、他方の放射導体を中域用とすることによって、３つの周波数帯域をカバーするものである。また、特許文献２に記載されたトリプルバンドアンテナ装置は、給電点から放射導体を３分岐させ、これらの放射導体をそれぞれ低域用、中域用及び高域用とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１７０２６号公報
【特許文献２】特開２００７−２６６６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたトリプルバンドアンテナ装置は、２つの給電点が必要となるため、給電を行う無線回路部の構成が複雑化するという問題が生じる。また、無線回路部のチップセットの仕様によって異なるが、国内向けＬＴＥ規格においては給電点が単一であると想定されているため、特許文献１に記載されたトリプルバンドアンテナ装置はＬＴＥ規格の携帯電話機に使用することができない。
【０００７】
一方、特許文献２に記載されたトリプルバンドアンテナ装置は給電点が単一であるものの、給電点から放射導体が３分岐しているため、各放射導体が３つの周波数帯域の全てに影響を与えてしまう。このため、ある放射導体の長さや形状を変更すると、当該放射導体がカバーする共振周波数だけでなく、他の２つの共振周波数も少なからず変化してしまい、各放射導体の共振周波数を独立して調整することが非常に困難となる。
【０００８】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、単一の給電点を有し、各共振周波数の調整が容易である小型のトリプルバンドアンテナ装置及びこれを用いた無線通信機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるトリプルバンドアンテナ装置は、第１乃至第３の周波数帯域をカバーするトリプルバンドアンテナ装置であって、給電点と、第１及び第２の放射導体と、前記給電点と前記第１の放射導体との間に設けられた第１のフィルタ回路と、前記給電点と前記第２の放射導体との間に設けられた第２のフィルタ回路とを備え、前記第１のフィルタ回路は、前記第１及び第３の周波数帯域を通過させるとともに前記第２の周波数帯域を減衰させ、前記第２のフィルタ回路は、前記第２の周波数帯域を通過させるとともに前記第１及び第３の周波数帯域を減衰させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明による無線通信機器は、上記のトリプルバンドアンテナ装置と、前記給電点に接続された無線回路部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明によれば、互いに周波数特性が逆である第１及び第２のフィルタ回路を用いていることから、給電点を１カ所としつつ、第１の放射導体と第２の放射導体との相互干渉を防止することができる。これにより設計が容易となるため、開発のリードタイムを短縮することが可能となる。しかも、第１の放射導体がデュアルバンドであることから、３つの放射導体を設ける必要が無くなり、アンテナ装置全体のサイズを小型化することも可能となる。
【００１２】
本発明において、前記第１の周波数帯域は前記第２の周波数帯域よりも低い周波数帯域であり、前記第２の周波数帯域は前記第３の周波数帯域よりも低い周波数帯域であることが好ましい。これにより、第１の放射導体によって高域及び低域の放射が行われ、第２の放射導体によって中域の放射が行われることから、周波数帯域の近い共振周波数間における干渉を効果的に防止することが可能となる。
【００１３】
本発明において、前記第３の周波数帯域の周波数は前記第１の周波数帯域の周波数の２倍の周波数を含むことが好ましい。この場合、前記第１の放射導体の電気長は、前記第１の周波数帯域の波長をλ１とし、前記第３の周波数帯域の波長をλ３とした場合、λ１／４且つλ３／２を満たしていることが好ましい。これによれば、第１の放射導体を分岐させる必要が無くなることから、第１の放射導体の形状を単純化することでき、設計が容易となる。
【００１４】
本発明によるトリプルバンドアンテナ装置は、前記第１のフィルタ回路と前記第１の放射導体との間に設けられた第１のマッチング回路と、前記第２のフィルタ回路と前記第２の放射導体との間に設けられた第２のマッチング回路とをさらに備えることが好ましい。これによれば、各放射導体についてインピーダンスマッチングを図ることが可能となる。
【００１５】
本発明によるトリプルバンドアンテナ装置は、プリント基板と、前記プリント基板に搭載され、前記第１及び第２の放射導体が形成された誘電体基体をさらに備え、前記誘電体基体には、前記プリント基板の所定の上面と前記誘電体基体の所定の底面の間に隙間が形成されるよう切り欠き部が設けられており、前記第１及び第２のフィルタ回路は前記隙間に収容されていることが好ましい。これによれば、誘電体基体の搭載領域と同一平面上に第１及び第２のフィルタ回路が搭載されることから、プリント基板上の占有面積を削減することが可能となる。
【００１６】
本発明においては、前記誘電体基体の前記所定の底面には、前記第１及び第２のフィルタ回路にそれぞれ接続された第１及び第２の端子が設けられており、前記第１の放射導体は前記第１の端子から第１の方向に延在して設けられ、前記第２の放射導体は前記第２の端子から前記第１の方向とは逆の第２の方向に延在して設けられていることが好ましい。これによれば、一方向に細長い形状を有する誘電体基体を用いることができるため、プリント基板の端部に沿った搭載が容易となる。
【００１７】
本発明においては、前記誘電体基体は前記プリント基板の所定の辺に沿って搭載されており、前記第１及び第２の放射導体は、前記誘電体基体の表面であって、前記プリント基板に垂直な前記端部側の表面に形成されていることが好ましい。これによれば、第１及び第２の放射導体とプリント基板上のグランドパターンとの距離を十分に確保することができることから、高い放射効率を得ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本発明によれば、単一の給電点を有し、各共振周波数の調整が容易である小型のトリプルバンドアンテナ装置を提供することが可能となる。これにより、ＬＴＥ規格の携帯電話機用のアンテナ装置として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の好ましい実施の形態によるトリプルバンドアンテナ装置１００の構成を示す略外観斜視図である。
【図２】アンテナブロック１０を一方向から見た略斜視図である。
【図３】アンテナブロック１０を逆方向から見た略斜視図である。
【図４】アンテナ実装領域３１の主要部の構成を示す略斜視図である。
【図５】アンテナ実装領域３１の主要部の構成を示す略平面図である。
【図６】トリプルバンドアンテナ装置１００の機能ブロック図である。
【図７】フィルタ回路Ｆ１，Ｆ２及びマッチング回路Ｍ１，Ｍ２の等価回路図である。
【図８】フィルタ回路Ｆ１，Ｆ２を抜き出して示す回路図である。
【図９】フィルタ回路Ｆ１，Ｆ２の通過特性を示すグラフである。
【図１０】フィルタ回路Ｆ１，Ｆ２の反射特性を示すグラフである。
【図１１】放射導体２１，２２の反射特性を示すグラフである。
【図１２】放射導体２１，２２の放射効率を示すグラフである。
【図１３】変形例によるトリプルバンドアンテナ装置２００の回路図である。
【図１４】トリプルバンドアンテナ装置１００を用いた無線通信機器３００の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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。
【００２１】
図１は、本発明の好ましい実施の形態によるトリプルバンドアンテナ装置１００の構成を示す略外観斜視図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態によるトリプルバンドアンテナ装置１００は、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３０とを備えている。プリント基板３０はＸＹ平面を主面とし、Ｙ方向を長手方向とする板状体である。
【００２３】
プリント基板３０の長手方向の端部には、Ｘ方向に延在する短辺に沿ってアンテナ実装領域３１が設けられている。アンテナ実装領域３１は、アンテナブロック１０が搭載された領域である。プリント基板３０の上面３０ａのうち、アンテナ実装領域３１においてはグランドパターンが実質的に排除されている。プリント基板３０の裏面３０ｂのうち、アンテナ実装領域３１と重なる領域においても、一部を除いてグランドパターンが排除されている。これは、アンテナ実装領域３１及びその裏面に大面積のグランドパターンが存在すると、アンテナの放射効率が低下するためである。プリント基板３０の主回路領域３４には、無線回路部、コントローラ、インターフェース回路、ディスプレイ、バッテリー等、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る。
【００２４】
図１に示すように、プリント基板３０の上面３０ａには単一の給電ライン３２が設けられている。本実施形態によるアンテナ装置は、３つの周波数帯域をカバーするトリプルバンドのアンテナ装置であり、これら周波数帯域を有する３つの信号は全てこの給電ライン３２を介して送受信されることになる。本実施形態においては、給電ライン３２がアンテナ実装領域３１に入る部分を給電点３２ａとする。
【００２５】
給電点３２ａは、アンテナ実装領域３１に設けられた第１及び第２のフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２に接続される。第１のフィルタ回路Ｆ１は、アンテナ実装領域３１に設けられた第１のマッチング回路Ｍ１を介してアンテナブロック１０に接続され、第２のフィルタ回路Ｆ２は、アンテナ実装領域３１に設けられた第２のマッチング回路Ｍ２を介してアンテナブロック１０に接続される。これらフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２及びマッチング回路Ｍ１，Ｍ２の構成については追って詳述する。アンテナブロック１０は、誘電体基体の表面に放射導体が形成された構成を有している。
【００２６】
図２及び図３はアンテナブロック１０の構造を示す略斜視図であり、図２は一方向から見た図、図３は逆方向から見た図である。
【００２７】
図２及び図３に示すように、アンテナブロック１０は、誘電体基体１１とその表面に形成された第１及び第２の放射導体２１，２２を含んでいる。誘電体基体１１はＸ方向を長手方向とする形状を有しており、実装時においてプリント基板３０と対向する底面の一部には、切り欠き部１２Ａ〜１２Ｃが設けられている。これにより、プリント基板３０に実装されると、プリント基板３０の上面３０ａと誘電体基体１１の底面の間には隙間が形成される。後述するように、本実施形態においてはこの隙間にフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２及びマッチング回路Ｍ１，Ｍ２が収容される。
【００２８】
誘電体基体１１の構造についてより具体的に説明すると、誘電体基体１１は３つのエリアＡ，Ｂ，Ｃを有する。エリアＡはＸ方向における一方側に位置するエリアであり、エリアＢはＸ方向における他方側に位置するエリアである。エリアＣは、エリアＡとエリアＢとの間に挟まれたエリアである。本実施形態においては、エリアＡ，Ｂ，ＣのＸ方向における長さＬＡ，ＬＢ，ＬＣの関係がＬＡ＞ＬＢ＞ＬＣである。図１に示すように、誘電体基体１１のＹ方向における幅はＬＹ、Ｚ方向における高さはＬＺである。
【００２９】
エリアＡの底面部分には、切り欠き部１２Ａが設けられている。切り欠き部１２ＡのＸ方向における長さはＬＸＡ、Ｙ方向における幅はＬＹＡ、Ｚ方向における高さはＬＺＡである。したがって、エリアＡにおいてＹＺ平面を主面とする側板部１１ａｘのＸ方向における厚みはＬＡ−ＬＸＡであり、エリアＡにおいてＸＺ平面を主面とする側板部１１ａｙのＹ方向における厚みはＬＹ−ＬＹＡであり、エリアＡにおいてＸＹ平面を構成する上板部１１ａｚのＺ方向における厚みはＬＺ−ＬＺＡである。図２及び図３に示すように、側板部１１ａｘは誘電体基体１１のＸ方向における一方の端面を構成する。側板部１１ａｘ，１１ａｙの底面１３ａｘ，１３ａｙは略Ｌ字型を有しており、実装時においてプリント基板３０と接する。これに対し、上板部１１ａｚの底面１３ａｚは、実装時においてプリント基板３０から高さＬＺＡの距離を持って離隔する。
【００３０】
エリアＢの底面部分には、切り欠き部１２Ｂが設けられている。切り欠き部１２ＢのＸ方向における長さはＬＸＢ、Ｙ方向における幅はＬＹＢ、Ｚ方向における高さはＬＺＢである。したがって、エリアＢにおいてＹＺ平面を主面とする側板部１１ｂｘのＸ方向における厚みはＬＢ−ＬＸＢであり、エリアＢにおいてＸＺ平面を主面とする側板部１１ｂｙのＹ方向における厚みはＬＹ−ＬＹＢであり、エリアＢにおいてＸＹ平面を構成する上板部１１ｂｚのＺ方向における厚みはＬＺ−ＬＺＢである。図２及び図３に示すように、側板部１１ｂｘは誘電体基体１１のＸ方向における他方の端面を構成する。側板部１１ｂｘ，１１ｂｙの底面１３ｂｘ，１３ｂｙは略Ｌ字型を有しており、実装時においてプリント基板３０と接する。これに対し、上板部１１ｂｚの底面１３ｂｚは、実装時においてプリント基板３０から高さＬＺＢの距離を持って離隔する。特に限定されるものではないが、本実施形態では、エリアＡの側板部１１ａｘとエリアＢの側板部１１ｂｘの厚みが同一であり、エリアＡの側板部１１ａｙとエリアＢの側板部１１ｂｙの厚みが同一であり、エリアＡの上板部１１ａｚとエリアＢの上板部１１ｂｚの厚みが同一である。
【００３１】
エリアＣの底面部分には、切り欠き部１２Ｃが設けられている。切り欠き部１２ＣのＸ方向における長さはＬＣ、Ｙ方向における幅はＬＹ、Ｚ方向における高さはＬＺＣである。つまり、切り欠き部１２ＣのＸ方向における長さ及びＹ方向における幅は、エリアＣのＸ方向における長さ及びＹ方向における幅と等しい。また、エリアＣを構成するブロック１１ｃのＺ方向における厚みはＬＺ−ＬＺＣである。図２及び図３に示すように、切り欠き部１２ＣのＺ方向における高さＬＺＣは、切り欠き部１２Ａ，ＢのＺ方向における高さＬＺＡ，ＬＺＢよりも小さい。このため、エリアＣを構成するブロック１１ｃは、切り欠き部１２Ａと切り欠き部１２Ｂとの間においてＺ方向に突出した形状となる。
【００３２】
誘電体基体１１は樹脂製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、放射導体２１，２２に対して適切な波長短縮効果を付与することができる。
【００３３】
次に、放射導体２１，２２について説明する。
【００３４】
図２及び図３に示すように、放射導体２１はエリアＣに属するブロック１１ｃの底面１３ｃ１、側面１３ｃ２及び上面１３ｃ３と、エリアＡに属する側板部１１ａｙの外表面１３ａ１及び上板部１１ａｚの外表面１３ａ２に形成されている。ここで、「外表面」とは、切り欠き部によって露出する内表面とは反対側の表面を指す。
【００３５】
放射導体２１のうち、ブロック１１ｃの底面１３ｃ１に設けられた部分は、プリント基板３０に設けられた接触ピン（６１）に接続される部分である。また、放射導体２１のうち、エリアＡの外表面１３ａ１，１３ａ２に形成された部分は、側板部１１ａｙと上板部１１ａｚの境界となる辺に沿って設けられている。これは、実装時において放射導体２１をプリント基板３０上のグランドパターンからできる限り離隔させることにより、放射効率を高めるためである。また、本実施形態によるトリプルバンドアンテナ装置１００は、３つの周波数帯域ｆ１〜ｆ３をカバーするアンテナ装置であり、それぞれの周波数帯域の波長をλ１〜λ３とした場合、放射導体２１の電気長はλ１／４且つλ３／２を満たすよう設計される。
【００３６】
特に限定されるものではないが、本実施形態においては、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３であり、一例として、ｆ１＝８１５〜９６０ＭＨｚ、ｆ２＝１４２７．９〜１４９５．９ＭＨｚ、ｆ３＝１７１０〜２１７０ＭＨｚである。この場合、周波数帯域ｆ３は周波数帯域ｆ１の約２倍の周波数である。換言すれば、周波数帯域ｆ１の波長λ１は周波数帯域ｆ３の波長λ３の約２倍である。
【００３７】
一方、放射導体２２はエリアＣに属するブロック１１ｃの底面１３ｃ１及び側面１３ｃ２、エリアＢに属する側板部１１ｂｙの外表面１３ｂ１及び側板部１１ｂｘの外表面１３ｂ２に形成されている。
【００３８】
放射導体２２のうち、ブロック１１ｃの底面１３ｃ１に設けられた部分は、プリント基板３０に設けられた接触ピン（６２）に接続される部分である。また、放射導体２２のうち、エリアＢの外表面１３ｂ１に形成された部分は、側板部１１ｂｙと上板部１１ｂｚの境界となる辺に沿って設けられている。これも、実装時において放射導体２２をプリント基板３０上のグランドパターンからできる限り離隔させることにより、放射効率を高めるためである。また、放射導体２２のうち、エリアＢの外表面１３ｂ２に形成された部分は、蛇行する形状を有している。これは、誘電体基体１１のサイズを抑えつつ、放射導体２２の電気長をλ２／４とするためである。
【００３９】
このように、放射導体２１についてはエリアＣからエリアＡ側に延在して設けられ、放射導体２２についてはエリアＣからエリアＢ側に延在して設けられる。つまり、これら放射導体２１，２２が互いに１８０°異なる方向に延在している。このため、誘電体基体１１の形状をＸ方向に細長い形状とすることができ、プリント基板３０の端部に沿って搭載しやすくなる。プリント基板３０の端部に沿って搭載すれば、グランドパターンの影響が最小限に抑えられるため、高いアンテナ特性を得ることが可能となる。
【００４０】
次に、プリント基板３０上のアンテナ実装領域３１について説明する。
【００４１】
図４及び図５は、アンテナ実装領域３１の主要部の構成を示す図であり、図４は略斜視図、図５は略平面図である。
【００４２】
図４及び図５に示すように、アンテナ実装領域３１には、導体パターン５０〜５９が設けられている。このうち、導体パターン５８，５９はグランド電位が与えられるグランドパターンである。これら導体パターン５０〜５９の大部分は、誘電体基体１１のエリアＣ内に配置されている。
【００４３】
導体パターン５０は給電点３２ａを介して給電ライン３２に接続されたパターンである。導体パターン５０は、導体パターン５１〜５３を経由して接触ピン６１に接続される。接触ピン６１は、放射導体２１の端部である端子と接触するピンであり、Ｚ方向にバネ性を有している。導体パターン５０と導体パターン５１との間には、キャパシタＣ５及びインダクタＬ４が並列に接続されている。また、導体パターン５１と導体パターン５２との間にはインダクタＬ２が接続され、導体パターン５２と導体パターン５３との間にはキャパシタＣ１が接続されている。さらに、導体パターン５１〜５３とグランドパターン５８との間には、それぞれキャパシタＣ３、キャパシタＣ２及びインダクタＬ１が接続されている。
【００４４】
ここで、キャパシタＣ１〜Ｃ３及びインダクタＬ１，Ｌ２は、放射導体２１のマッチング回路Ｍ１として機能する。より具体的には、キャパシタＣ１及びインダクタＬ１からなる部分は、周波数帯域ｆ１におけるマッチング回路Ｍ１１として機能し、キャパシタＣ２，Ｃ３及びインダクタＬ２からなる部分は、周波数帯域ｆ３におけるマッチング回路Ｍ１３として機能する。
【００４５】
さらに、導体パターン５１はインダクタＬ３を介して導体パターン５７に接続され、導体パターン５７はキャパシタＣ４を介してグランドパターン５９に接続されている。ここで、キャパシタＣ４，Ｃ５及びインダクタＬ３，Ｌ４は、フィルタ回路Ｆ１として機能する。
【００４６】
また、導体パターン５０は、導体パターン５４〜５６を経由して接触ピン６２に接続される。接触ピン６２は、放射導体２２の端部である端子と接触するピンであり、Ｚ方向にバネ性を有している。導体パターン５０と導体パターン５４との間には、キャパシタＣ８が接続され、導体パターン５４と導体パターン５５との間にはインダクタＬ７が接続され、導体パターン５５と導体パターン５６との間にはキャパシタＣ６が接続されている。さらに、導体パターン５５とグランドパターン５９との間にはキャパシタＣ７及びインダクタＬ６が並列に接続され、導体パターン５６とグランドパターン５９との間にはインダクタＬ５が接続されている。
【００４７】
ここで、キャパシタＣ６及びインダクタＬ５は、放射導体２２のマッチング回路Ｍ２として機能する。さらに、キャパシタＣ７，Ｃ８及びインダクタＬ６，Ｌ７は、フィルタ回路Ｆ２として機能する。
【００４８】
グランドパターン５８，５９は、プリント基板３０を貫通して設けられたスルーホール電極ＴＨを介して、プリント基板３０の裏面３０ｂに設けられたグランドパターン６０に接続されている。グランドパターン６０の形状やサイズについては特に限定されるものではないが、本実施形態では導体パターン５０〜５９のほぼ全体を覆うようにレイアウトされている。グランドパターン６０の形状やサイズは、アンテナ特性に少なからず影響を与えるため、アンテナ特性を考慮して設計すればよい。
【００４９】
図６は、本実施形態によるトリプルバンドアンテナ装置１００の機能ブロック図である。
【００５０】
図６に示すように、本実施形態によるトリプルバンドアンテナ装置１００は、給電点３２ａと放射導体２１との間に挿入されたフィルタ回路Ｆ１及びマッチング回路Ｍ１と、給電点３２ａと放射導体２２との間に挿入されたフィルタ回路Ｆ２及びマッチング回路Ｍ２と備える。フィルタ回路Ｆ１はいわゆるバンドエリミネーションフィルタであり、周波数帯域ｆ１、ｆ３を通過させ、周波数帯域ｆ２を減衰させる特性を有している。一方、フィルタ回路Ｆ２はいわゆるバンドパスフィルタであり、周波数帯域ｆ２を通過させ、周波数帯域ｆ１、ｆ３を減衰させる特性を有している。このように、フィルタ回路Ｆ１とフィルタ回路Ｆ２は、互いに逆の周波数特性を有している。これにより、給電点３２ａから入力される信号成分のうち、周波数帯域ｆ１、ｆ３の信号についてはマッチング回路Ｍ１を介して放射導体２１に供給され、周波数帯域ｆ２の信号についてはマッチング回路Ｍ２を介して放射導体２２に供給されることになる。
【００５１】
図７は、フィルタ回路Ｆ１，Ｆ２及びマッチング回路Ｍ１，Ｍ２の等価回路図である。
【００５２】
図７に示すように、フィルタ回路Ｆ１は、給電点３２ａとアンテナポートＰ１との間に並列接続されたキャパシタＣ５及びインダクタＬ４と、アンテナポートＰ１とグランド配線との間に直列接続されたインダクタＬ３及びキャパシタＣ４によって構成される。アンテナポートＰ１とは、マッチング回路Ｍ１を介して放射導体２１に接続されるポートであり、図４及び図５に示す導体パターン５１に相当する。かかる構成により、これらキャパシタＣ４，Ｃ５及びインダクタＬ３，Ｌ４の素子定数を適切に設定すれば、バンドエリミネーションフィルタを構成することが可能となる。一例として、キャパシタＣ４，Ｃ５のキャパシタンスを０．４ｐＦ及び１０．２ｐＦとし、インダクタＬ３，Ｌ４のインダクタンスを２８ｎＨ及び１．２ｎＨとすれば、周波数帯域ｆ１＝８１５〜９６０ＭＨｚ、ｆ３＝１７１０〜２１７０ＭＨｚの信号を通過させ、周波数帯域ｆ２＝１４２７．９〜１４９５．９ＭＨｚの信号を減衰させることが可能となる。
【００５３】
一方、フィルタ回路Ｆ２は、給電点３２ａとアンテナポートＰ２との間に直列接続されたキャパシタＣ８及びインダクタＬ７と、アンテナポートＰ２とグランド配線との間に並列接続されたキャパシタＣ７及びインダクタＬ６によって構成される。アンテナポートＰ２とは、マッチング回路Ｍ２を介して放射導体２２に接続されるポートであり、図４及び図５に示す導体パターン５５に相当する。かかる構成により、これらキャパシタＣ７，Ｃ８及びインダクタＬ６，Ｌ７の素子定数を適切に設定すれば、バンドパスフィルタを構成することが可能となる。一例として、１ＧＨｚの周波数におけるキャパシタＣ７，Ｃ８のキャパシタンスを２２．５ｐＦ及び０．２１ｐＦとし、１ＧＨｚの周波数におけるインダクタＬ６，Ｌ７のインダクタンスを０．５３ｎＨ及び５６．３ｎＨとすれば、周波数帯域ｆ２＝１４２７．９〜１４９５．９ＭＨｚの信号を通過させ、周波数帯域ｆ１＝８１５〜９６０ＭＨｚ、ｆ３＝１７１０〜２１７０ＭＨｚの信号を減衰させることが可能となる。
【００５４】
マッチング回路Ｍ１はキャパシタＣ１〜Ｃ３と、インダクタＬ１，Ｌ２からなる。また、マッチング回路Ｍ２はキャパシタＣ６とインダクタＬ５からなる。これらキャパシタ及びインダクタの接続関係は図４及び図５を用いて説明したとおりである。
【００５５】
図８は、フィルタ回路Ｆ１，Ｆ２を抜き出して示す回路図である。図８に示す回路においてはマッチング回路Ｍ１，Ｍ２及び放射導体２１，２２が削除されており、フィルタ回路Ｆ１のフィルタ入出力ポートはＰ３、フィルタ回路Ｆ２のフィルタ入出力ポートはＰ４と表記されている。また、給電点は符号３２ｂと表記されている。
【００５６】
図９は、素子定数を上記の通りとした場合に得られるフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２の通過特性を示すグラフである。図９において、特性Ｓ１と表記しているのは給電点３２ｂとフィルタ入出力ポートＰ３との間の通過特性であり、特性Ｓ２と表記しているのは給電点３２ｂとフィルタ入出力ポートＰ４との間の通過特性であり、特性Ｓ０と表記しているのはフィルタ入出力ポートＰ３とフィルタ入出力ポートＰ４との間の通過特性である。
【００５７】
特性Ｓ１に示すように、フィルタ回路Ｆ１は、１４２７．９〜１４９５．９ＭＨｚの周波数帯域における信号を大きく減衰させる一方、８１５〜９６０ＭＨｚの周波数帯域及び１７１０〜２１７０ＭＨｚの周波数帯域においては信号をほとんど減衰させない。つまり、フィルタ回路Ｆ１は、周波数帯域ｆ１、ｆ３を通過させ、周波数帯域ｆ２を減衰させるバンドエリミネーション特性を有していることが分かる。
【００５８】
特性Ｓ２に示すように、フィルタ回路Ｆ２は、１４２７．９〜１４９５．９ＭＨｚの周波数帯域における信号をほとんど減衰させない一方、８１５〜９６０ＭＨｚの周波数帯域及び１７１０〜２１７０ＭＨｚの周波数帯域の信号を大きく減衰させる。つまり、フィルタ回路Ｆ２は、周波数帯域ｆ２を通過させ、周波数帯域ｆ１、ｆ３を減衰させるバンドパス特性を有していることが分かる。
【００５９】
さらに、フィルタ入出力ポートＰ３，Ｐ４間の特性である特性Ｓ０は、８１５〜９６０ＭＨｚの周波数帯域、１４２７．９〜１４９５．９ＭＨｚの周波数帯域、１７１０〜２１７０ＭＨｚの周波数帯域のいずれにおいても高い遮断特性を示している。これにより、フィルタ入出力ポートＰ３，Ｐ４間における信号の回り込みが効果的に防止されていることが分かる。
【００６０】
図１０は、素子定数を上記の通りとした場合に得られるフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２の反射特性を示すグラフである。図１０において、特性Ｒ１と表記しているのはフィルタ入出力ポートＰ３の反射特性であり、特性Ｒ２と表記しているのはフィルタ入出力ポートＰ４の反射特性であり、特性Ｒ０と表記しているのは給電点３２ｂの反射特性である。
【００６１】
特性Ｒ１に示すように、フィルタ入出力ポートＰ３は８１５〜９６０ＭＨｚの周波数帯域及び１７１０〜２１７０ＭＨｚの周波数帯域においては信号をほとんど反射させない。また、特性Ｒ２に示すように、フィルタ入出力ポートＰ４は１４２７．９〜１４９５．９ＭＨｚの周波数帯域においては信号をほとんど反射させない。さらに、特性Ｒ０に示すように、給電点３２ｂは８１５〜９６０ＭＨｚの周波数帯域、１４２７．９〜１４９５．９ＭＨｚの周波数帯域、１７１０〜２１７０ＭＨｚの周波数帯域のいずれにおいても信号をほとんど反射させない。このように、各ポートは必要な周波数帯域の信号を反射させることがない。
【００６２】
図１１はマッチング回路Ｍ１，Ｍ２を含めた放射導体２１，２２の反射特性を示すグラフであり、図１２はマッチング回路Ｍ１，Ｍ２を含めた放射導体２１，２２の放射効率を示すグラフである。
【００６３】
図１１及び図１２に示すように、放射導体２１は、８１５〜９６０ＭＨｚの周波数帯域及び１７１０〜２１７０ＭＨｚの周波数帯域において信号の反射が小さく、放射効率が高いことが分かる。また、放射導体２２は、１４２７．９〜１４９５．９ＭＨｚの周波数帯域において信号の反射が小さく、放射効率が高いことが分かる。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態によるトリプルバンドアンテナ装置１００は、単一の給電点３２ａに接続することによって３バンドの周波数帯域をカバーすることが可能となる。これにより、ＬＴＥ規格の携帯電話機用のアンテナ装置として好適に利用することができる。
【００６５】
また、２つの放射導体２１，２２間の相互干渉がほとんど無いことから、放射導体２１，２２の設計が容易となり、開発のリードタイムを短縮することが可能となる。放射導体２１については高域及び低域の両方をカバーするが、本実施形態では分岐構造を有していないことから、この点もリードタイムの短縮に寄与する。
【００６６】
さらに、本実施形態では誘電体基体１１に切り欠き部が設けられ、これによって形成される隙間にフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２やマッチング回路Ｍ１，Ｍ２が収容されていることから、プリント基板３０上においてこれらフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２やマッチング回路Ｍ１，Ｍ２を配置するための専用のエリアを設ける必要がない。これにより、アンテナ装置全体のサイズを小型化することも可能となる。
【００６７】
図１３は、変形例によるトリプルバンドアンテナ装置２００の回路図である。
【００６８】
図１３に示すトリプルバンドアンテナ装置２００は、アンテナポートＰ２とマッチング回路Ｍ２との間にフィルタ回路Ｆ３を追加し、給電点３３とマッチング回路Ｍ２との間にフィルタ回路Ｆ４を追加した点において、上記実施形態によるトリプルバンドアンテナ装置１００と相違している。その他の点については上記実施形態によるトリプルバンドアンテナ装置１００と同一であることから、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００６９】
給電点３３は例えばＧＰＳ用の給電点である。ＧＰＳに使用する周波数は約１５７５ＭＨｚであり、上述したトリプルバンドアンテナ装置１００がカバーする周波数帯域ｆ２（１４２７．９〜１４９５．９ＭＨｚ）と近接しているため、同じ放射導体２２を使用する一方で、相互干渉を避けるために給電点３２ａとは別の給電点３３を使用している。フィルタ回路Ｆ３，Ｆ４はいわゆるダイプレクサであり、給電点３２ａ側のフィルタ回路Ｆ３はローパスフィルタとして機能し、給電点３３側のフィルタ回路Ｆ４はハイパスフィルタとして機能する。そして、これらフィルタ回路Ｆ３，Ｆ４のカットオフ周波数を周波数帯域ｆ２とＧＰＳに使用する周波数との中間（例えば１５５０ＭＨｚ程度）に設定すれば、各周波数帯域の信号を正しく分離することが可能となる。
【００７０】
図１４は、トリプルバンドアンテナ装置１００を用いた無線通信機器３００の構成の一例を示すブロック図である。
【００７１】
図１４に示すように、無線通信機器３００は、トリプルバンドアンテナ装置１００と、給電点３２ａに接続された無線回路部４１と、無線回路部４１を制御する通信制御部４２と、メモリ４３及び入出力インターフェース４４とを備えている。これらの回路ブロックのうち、無線回路部４１、通信制御部４２、メモリ４３及び入出力インターフェース４４については、プリント基板３０の主回路領域３４に設けられる。このような無線通信機器３００は、３つの周波数帯域を使用する機器、例えば、ＬＴＥ規格に準拠した携帯電話機として好適に使用することが可能である。
【００７２】
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。
【００７３】
上記実施形態に示したトリプルバンドアンテナ装置１００の具体的な形状や構造は好ましい一例であり、本発明がこれに限定されるものではない。例えば、上記実施形態においては複数のディスクーリート部品を接続することによってフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２を構成しているが、１チップのフィルタ部品によってそれぞれフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２を構成しても構わない。さらには、複合フィルタ部品を用いてフィルタ回路Ｆ１，Ｆ２の両方を１チップに集積しても構わない。
【符号の説明】
【００７４】
１０      アンテナブロック
１１      誘電体基体
１１ａｘ，１１ａｙ    側板部
１１ａｚ    上板部
１１ｂｘ，１１ｂｙ    側板部
１１ｂｚ    上板部
１１ｃ      ブロック
１２Ａ〜１２Ｃ  切り欠き部
１３ａ１，１３ａ２    外表面
１３ａｘ，１３ａｙ，１３ａｚ    底面
１３ｂ１，１３ｂ２    外表面
１３ｂｘ，１３ｂｙ，１３ｂｚ    底面
１３ｃ１    底面
１３ｃ２    側面
１３ｃ３    上面
２１，２２  放射導体
３０        プリント基板
３０ａ      プリント基板の上面
３０ｂ      プリント基板の裏面
３１        アンテナ実装領域
３２        給電ライン
３２ａ，３２ｂ，３３    給電点
３４        主回路領域
４１        無線回路部
４２        通信制御部
４３        メモリ
４４        入出力インターフェース
５０〜５９      導体パターン
６０        グランドパターン
６１，６２  接触ピン
１００，２００    トリプルバンドアンテナ装置
３００      無線通信機器
Ａ，Ｂ，Ｃ      エリア
Ｃ１〜Ｃ８      キャパシタ
Ｆ１〜Ｆ４      フィルタ回路
Ｌ１〜Ｌ７      インダクタ
Ｍ１，Ｍ２      マッチング回路
Ｐ１，Ｐ２      アンテナポート
Ｐ３，Ｐ４      フィルタ入出力ポート
ＴＨ      スルーホール電極
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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