(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型であり、無線端末機器に内蔵が容易で、従来品と同等の放射利得を有する同調型アンテナを提供する。【解決手段】アンテナを、グランド基板１、第一及び第二のショートスタブ２、３、第一及び第二の可変容量ダイオード４、５、及び給電部６にて構成する。給電部６の一端がグランド基板１に接続され、給電部６の他端に二つのショートスタブ２、３の各一端が並列に接続されている。第一のショートスタブ２の他端には第一の可変容量ダイオード４の一端が接続され、該可変容量ダイオード４の他端にはグランド基板１が接続されている。第二のショートスタブ３の他端には第二の可変容量ダイオード５の一端が接続され、該可変容量ダイオード５の他端にはグランド基板１が接続されている。第一及び第二の可変容量ダイオード４、５の容量値は、電圧制御回路１２を用いて制御され、アンテナの動作周波数が所望の周波数に同調される。【選択図】  図９
2009021716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランド基板と、ショートスタブからなる第一の伝送線路と、ショートスタブからなる第二の伝送線路と、第一の可変容量素子と、第二の可変容量素子と、給電部とからなる同調型アンテナにおいて、上記給電部の一端と上記グランド基板とが電気的に接続され、上記給電部の他端と上記二つの伝送線路の各一端とが並列に電気的に接続され、上記第一の伝送線路の他端と上記第一の可変容量素子の一端とが電気的に接続され、該第一の可変容量素子の他端と上記グランド基板とが電気的に接続され、上記第二の伝送線路の他端と上記第二の可変容量素子の一端とが電気的に接続され、該第二の可変容量素子の他端と上記グランド基板とが電気的に接続されていることを特徴とする同調型アンテナ。
【請求項２】
グランド基板と、オープンスタブからなる第一の伝送線路と、ショートスタブからなる第二の伝送線路と、可変容量素子と、給電部とからなる同調型アンテナにおいて、上記給電部の一端と上記グランド基板とが電気的に接続され、上記給電部の他端に上記第一及び第二の伝送線路の一端とが並列に電気的に接続され、上記第二の伝送線路の他端と上記可変容量素子の一端とが電気的に接続され、該可変容量素子の他端と上記グランド基板とが電気的に接続されていることを特徴とする同調型アンテナ。
【請求項３】
グランド基板と、ショートスタブからなる第一の伝送線路と、ショートスタブからなる第二の伝送線路と、結合線路からなる第三の伝送線路と、第一の可変容量素子と、第二の可変容量素子と、給電部とからなる同調型アンテナにおいて、上記給電部の一端と上記グランド基板とが電気的に接続され、上記給電部の他端と上記第三の伝送線路の一端とが電気的に接続され、該第三の伝送線路の他端と上記第一及び第二の伝送線路の各一端とが並列に電気的に接続され、上記第一の伝送線路の他端と上記第一の可変容量素子の一端とが電気的に接続され、該第一の可変容量素子の他端と上記グランド基板とが電気的に接続され、上記第二の伝送線路の他端と上記第二の可変容量素子の一端とが電気的に接続され、該第二の可変容量素子の他端と上記グランド基板とが電気的に接続されていることを特徴とする同調型アンテナ。
【請求項４】
所定の周波数に対して、上記同調型アンテナの電圧定在波比が３以下となるように、上記伝送線路の電気長及び上記可変容量素子の容量値が決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の同調型アンテナ。
【請求項５】
上記伝送線路はプリント基板またはフレキシブル基板上に形成された導体パタンであり、上記グランド基板と上記可変容量素子と上記給電部とが上記プリント基板またはフレキシブル基板上に設置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の同調型アンテナ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の同調型アンテナを搭載したことを特徴とする無線端末機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量素子を用いてアンテナの動作周波数を所望の周波数に同調させる同調型アンテナ、及び該同調型アンテナを備えた無線端末機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地上波デジタル放送等、複数の狭帯域チャネルから構成され、システム全体としては広い周波数帯域を用いるような無線システムが普及し、これに対応した無線端末機器の開発が活発化している。
【０００３】
上記のような無線システムに対応するアンテナは、システム全体として用いる広い周波数帯域の電磁波すべてを常に送受信する必要はなく、状況に応じて個々のチャネル周波数でのみ動作すれば良い。
【０００４】
そのため、可変容量素子やスイッチを用いてアンテナの動作周波数を可変し、所望のチャネル周波数のみに同調する方式が広く用いられている。このように同調方式を用いることで、アンテナの小型化や高利得化を図ることができる。
【０００５】
同調型アンテナの代表例として、例えば特許文献１、２に記載される方法がある。
【特許文献１】特開２００６−０４１８４０号公報
【特許文献２】特開２００２−３３５１１７号公報
【０００６】
特許文献１では、アンテナとして動作するループ素子に可変同調回路及びバンド切り替え回路が接続されている。ループ素子は、そのループ開口面が電話機の回路基板の基板面に対して直交するように配置されている。この可変同調回路及びバンド切り替え回路によって、アンテナの動作周波数が変更される。
【０００７】
特許文献２では、直方体の基体に放射電極が形成され、共振周波数調整手段が付加されている。この共振周波数調整手段は容量あるいはインダクタンスを有し、その容量あるいはインダクタンスを可変することによって、アンテナの動作周波数が変更される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載される同調型アンテナは、ループ素子のループ開口面が電話機の回路基板の基板面に対して直交するように配置されており、アンテナの厚みが１０ｍｍになる。そのため、このアンテナを無線端末機器に搭載すると、無線端末機器の薄型化が困難になるという問題がある。
【０００９】
また特許文献２に記載される同調型アンテナは、基体が直方体であり、アンテナの良好な放射利得を得るためには、アンテナの厚みは５ｍｍ程度必要である。そのため、このアンテナを無線端末機器に搭載すると、無線端末機器の薄型化が困難になるという問題がある。
【００１０】
以上のことから、無線端末機器の薄型化のために薄型の同調型アンテナが望まれている。
【００１１】
そこで本発明の目的は、上記課題を解決し、薄型であり、従来品と同等の放射利得を有する同調型アンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
アンテナの動作周波数は、アンテナの入力インピーダンスと給電部のインピーダンスが複素共役となる周波数、すなわちアンテナの入力インピーダンスが給電部のインピーダンスに対して最も整合がとれるときの周波数である。
【００１３】
アンテナの入力インピーダンスは、伝送線路の誘導性リアクタンスと可変容量素子の容量性リアクタンスによって決定される。つまり、可変容量素子の容量性リアクタンスが変化すると、アンテナの入力インピーダンスが変化し、アンテナの動作周波数も変化する。
【００１４】
一例として、可変容量素子として可変容量ダイオードを用いる場合について説明する。可変容量ダイオードに印加される逆方向電圧が増加すると、可変容量ダイオードの容量値は減少し、容量性リアクタンスは増加する。容量性リアクタンスは、1/ωc(ωは角周波数、ｃは可変容量ダイオードの容量値)で定義されるからである。
【００１５】
つまり、可変容量ダイオードに印加される逆方向電圧が変化することで、容量性リアクタンスが変化し、アンテナの入力インピーダンスも変化するので、アンテナの動作周波数を所望の周波数に同調させることができる。
【００１６】
また、所望の動作周波数において給電部との良好な整合が実現でき、また所望の周波数範囲においてアンテナの動作周波数を変化できるように、伝送線路の数、トポロジ、長さ、及び可変容量素子の数、容量値の組み合わせを選択する必要がある。
【００１７】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、グランド基板と、ショートスタブからなる第一の伝送線路と、ショートスタブからなる第二の伝送線路と、第一の可変容量素子と、第二の可変容量素子と、給電部とからなる同調型アンテナにおいて、上記給電部の一端と上記グランド基板とが電気的に接続され、上記給電部の他端と上記二つの伝送線路の各一端とが並列に電気的に接続され、上記第一の伝送線路の他端と上記第一の可変容量素子の一端とが電気的に接続され、該第一の可変容量素子の他端と上記グランド基板とが電気的に接続され、上記第二の伝送線路の他端と上記第二の可変容量素子の一端とが電気的に接続され、該第二の可変容量素子の他端と上記グランド基板とが電気的に接続されていることを特徴とする同調型アンテナである。
【００１８】
請求項２の発明は、グランド基板と、オープンスタブからなる第一の伝送線路と、ショートスタブからなる第二の伝送線路と、可変容量素子と、給電部とからなる同調型アンテナにおいて、上記給電部の一端と上記グランド基板とが電気的に接続され、上記給電部の他端に上記第一及び第二の伝送線路の一端とが並列に電気的に接続され、上記第二の伝送線路の他端と上記可変容量素子の一端とが電気的に接続され、該可変容量素子の他端と上記グランド基板とが電気的に接続されていることを特徴とする同調型アンテナである。
【００１９】
請求項３の発明は、グランド基板と、ショートスタブからなる第一の伝送線路と、ショートスタブからなる第二の伝送線路と、結合線路からなる第三の伝送線路と、第一の可変容量素子と、第二の可変容量素子と、給電部とからなる同調型アンテナにおいて、上記給電部の一端と上記グランド基板とが電気的に接続され、上記給電部の他端と上記第三の伝送線路の一端とが電気的に接続され、該第三の伝送線路の他端と上記第一及び第二の伝送線路の各一端とが並列に電気的に接続され、上記第一の伝送線路の他端と上記第一の可変容量素子の一端とが電気的に接続され、該第一の可変容量素子の他端と上記グランド基板とが電気的に接続され、上記第二の伝送線路の他端と上記第二の可変容量素子の一端とが電気的に接続され、該第二の可変容量素子の他端と上記グランド基板とが電気的に接続されていることを特徴とする同調型アンテナである。
【００２０】
請求項４の発明は、所定の周波数に対して、上記同調型アンテナの電圧定在波比が３以下となるように、上記伝送線路の電気長及び上記可変容量素子の容量値が決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の同調型アンテナである。
【００２１】
請求項５の発明は、上記伝送線路はプリント基板またはフレキシブル基板上に形成された導体パタンであり、上記グランド基板と上記可変容量素子と上記給電部とが上記プリント基板またはフレキシブル基板上に設置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の同調型アンテナである。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の同調型アンテナを搭載したことを特徴とする無線端末機器である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の同調形アンテナによれば、下記のような効果を有する。
（１）本発明の同調型アンテナは、プリント基板上に形成された導体パタンを伝送線路として用い、さらにそのプリント基板上にグランド基板、可変容量素子、給電部も設置することも可能である。このように、放射素子として機能する伝送線路をプリント基板の導体パタンとすることで、アンテナの薄型化が可能となる。また、同調型アンテナを可変容量素子の制御装置などの高周波回路と一体に形成することができるので、無線端末機器への内蔵が容易となる。
（２）本発明の同調型アンテナは、上記プリント基板の代わりにフレキシブル基板を用いることも可能である。つまり、本発明の同調型アンテナは、フレキシブル基板上に形成された導体パタンを伝送線路として用い、さらにそのフレキシブル基板上にグランド基板、可変容量素子、給電部も設置することが可能である。このように、放射素子として機能する伝送線路をフレキシブル基板の導体パタンとすることで、アンテナの薄型化、及び折り曲げが可能となる。また、このようなアンテナは折り曲げることによって、無線端末機器のケースの隙間などに内蔵することができるので、無線端末機器への内蔵が非常に容易となる。
（３）放射素子として機能する伝送線路をプリント基板やフレキシブル基板の導体パタンとして作製し、そのプリント基板やフレキシブル基板上に可変容量素子などのアンテナ周辺回路も実装する場合には、従来のプリント基板やフレキシブル基板の作製プロセスを用いることができる。そのため、同調型アンテナを低コストかつ大量に生産することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の第一の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態のアンテナＡ１の構造を示す図である。
【００２６】
本実施例においては、第一の伝送線路として第一ショートスタブ２を、第二の伝送線路として第二ショートスタブ３を、第一の可変容量素子として第一可変容量ダイオード４を、そして第二の可変容量素子として第二可変容量ダイオード５を用いた。なお、第一及び第二可変容量素子としてＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いることもできる。
【００２７】
この伝送線路は放射素子として機能し、可変容量素子はアンテナの動作周波数を変更させるためのものである。
【００２８】
アンテナＡ１は、グランド基板１、第一ショートスタブ２、第二ショートスタブ３、第一可変容量ダイオード４、第二可変容量ダイオード５、及び給電部６から形成される。第一及び第二ショートスタブ２、３はストリップ導体で形成した。
【００２９】
給電部６は、給電部６が電気的に接続されている金属導体に高周波電力を与えるもの、或いは金属導体から高周波電力を受け取るためのものである。アンテナＡ１においては、グランド基板１、第一ショートスタブ２、第二ショートスタブ３が金属導体である。
【００３０】
給電部６の一端には、グランド基板１が電気的に接続され、給電部６の他端には第一ショートスタブ２の一端、及び第二ショートスタブ３の一端が電気的に並列接続されている。
【００３１】
第一ショートスタブ２の他端には、第一可変容量ダイオード４の一端が電気的に接続され、さらにこの第一可変容量ダイオード４の他端には、グランド基板１が電気的に接続されている。
【００３２】
第二ショートスタブ３の他端には、第二可変容量ダイオード５の一端が電気的に接続され、さらにこの第二可変容量ダイオード５の他端には、グランド基板１が電気的に接続されている。
【００３３】
アンテナＡ１は、地上波デジタル放送で使用される４７０ＭＨｚ付近の電磁波を受信するために、第一及び第二ショートスタブ２、３の電気長と、第一及び第二可変容量ダイオード４、５の容量値は、最適化されている。下記にそれらの最適化方法について詳述する。
【００３４】
まず、アンテナＡ１の入力インピーダンスＺｉｎを下記の数１に示す。
【００３５】
【数１】
2009021716.tif 000003
【００３６】
ここで、Ｚ１は第一のショートスタブ２におけるインピーダンス、Ｚ２は第二のショートスタブ３におけるインピーダンス、jは虚数単位、βは伝搬定数、ωは角周波数、Ｌ１は第一ショートスタブ２の電気長、Ｌ２は第二ショートスタブ３の電気長、Ｃ1は第一可変容量ダイオード４の容量値、Ｃ２は第二可変容量ダイオード５の容量値である。
【００３７】
Ｌ１の範囲を５０ｍｍ〜１５０ｍｍ（５ｍｍ間隔で割振り）、Ｌ２の範囲を５０ｍｍ〜１５０ｍｍ（５ｍｍ間隔で割振り）、Ｃ１の範囲を１ｐＦ〜３ｐＦ（０．５ｐＦ間隔で割振り）とし、Ｃ１＝Ｃ２の条件のもと、Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１、Ｃ２の全組み合わせにおいてＺｉｎを計算し、下記の数式（２）によって算出されるＶＳＷＲ(電圧定在波比)が３以下となるようにＬ１、Ｌ２、Ｃ１、Ｃ２の組み合わせを導出した。ここでＶＳＷＲを３以下とする目的は、アンテナの入力インピーダンスと給電部６の入力インピーダンスとを良好に整合させることによって、良好な送受信特性を有するアンテナを実現するためである。
【００３８】
【数２】
2009021716.tif 000004
【００３９】
導出の結果、アンテナＡ１においては、第一ショートスタブ２の電気長が８５ｍｍ、第二ショートスタブ３の電気長が１１５ｍｍであり、第一可変容量ダイオード４の容量値が１．５ｐＦ、第二可変容量ダイオード５の容量値が１．５ｐＦとなるとき、ＶＳＷＲが３以下となることが分かった。
【００４０】
図２は、本実施形態のアンテナＡ１の放射利得を示す図である。図１におけるＹＺ平面での水平偏波に対する放射利得を測定し、その平均値を算出した。具体的には、送信アンテナから放射された水平偏波を、アンテナＡ１にて受信した。この時、アンテナＡ１をＹＺ平面内にて回転（Ｘ軸を中心に回転）させ、０〜３５９度まで１度毎に受信電力（ｄＢｍ単位）を測定し、得られた３６０個の受信電力を平均した。さらに、その平均した受信電力を、基準アンテナ（アイソトロピックアンテナ）の受信電力と比較し、ｄＢｉ単位を用いて表現した。一例として、放射利得−８ｄＢｉとは、ダイポールアンテナのピーク放射利得（＋２．１５ｄＢｉ）と比較して、１０．１５ｄＢ利得が低いことを表している。
【００４１】
４００〜５００ＭＨｚの低周波数帯において、従来の内蔵アンテナの平均放射利得は−１０〜−８ｄＢｉであったが、本実施形態のアンテナＡ１においても４７０ＭＨｚ付近をピークとして、−８ｄＢｉ程度の平均放射利得が得られており、従来品と同等の受信性能を実現している。
【００４２】
また、従来の内蔵アンテナの厚みは５〜１０ｍｍ程度であった。これに対して、本実施形態のアンテナＡ１は、グランド基板１、ショートスタブ２、３、可変容量ダイオード４、５、及び給電部６の厚みのみであるため、アンテナの厚みは１ｍｍ程度となり、従来品より薄型化が可能である。
【００４３】
このように本実施形態のアンテナＡ１によれば、従来の内蔵アンテナと同等の受信性能を有しながら、アンテナの厚みを１ｍｍ程度に薄型化が可能である。
【００４４】
次に、本発明の第二の実施形態を、添付図面に基づいて以下に説明する。
【００４５】
図３は、本実施形態のアンテナＡ２の構造を示す図である。
【００４６】
本実施例においては、第一の伝送線路として第一ショートスタブ２を、第二の伝送線路として第二ショートスタブ３を、第一の可変容量素子として第一可変容量ダイオード４を、そして第二の可変容量素子として第二可変容量ダイオード５を用いた。なお、第一及び第二可変容量素子としてＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いることもできる。
【００４７】
この伝送線路は放射素子として機能し、可変容量素子はアンテナの動作周波数を変更させるためのものである。
【００４８】
アンテナＡ２は、上述のアンテナＡ１を１枚のプリント基板７上にすべて配置したものである。
【００４９】
つまり、アンテナＡ２は、プリント基板７上に、グランド基板１、第一ショートスタブ２、第二ショートスタブ３、第一可変容量ダイオード４、第二可変容量ダイオード５、及び給電部６が設置され、略平板状に作製される。第一及び第二ショートスタブ２、３はプリント基板７上に形成された導体パタンである。また、第一及び第二可変容量ダイオード４、５はプリント基板７上に表面実装されている。
【００５０】
給電部６の一端には、グランド基板１が電気的に接続され、給電部６の他端には第一ショートスタブ２の一端、及び第二ショートスタブ３の一端が電気的に並列接続されている。
【００５１】
第一ショートスタブ２の他端には、第一可変容量ダイオード４の一端が電気的に接続され、さらにこの第一可変容量ダイオード４の他端には、グランド基板１が電気的に接続されている。
【００５２】
第二ショートスタブ３の他端には、第二可変容量ダイオード５の一端が電気的に接続され、さらにこの第二可変容量ダイオード５の他端には、グランド基板１が電気的に接続されている。
【００５３】
アンテナＡ２は、地上波デジタル放送で使用される４７０ＭＨｚ付近の電磁波を受信するために、第一及び第二ショートスタブ２、３の電気長と、第一及び第二可変容量ダイオード４、５の容量値は、最適化されている。それらの最適化方法については上述のアンテナＡ１と同様の方法を用いた。
【００５４】
導出の結果、アンテナＡ２においても、第一ショートスタブ２の電気長が８５ｍｍ、第二ショートスタブ３の電気長が１１５ｍｍであり、第一可変容量ダイオード４の容量値が１．５ｐＦ、第二可変容量ダイオード５の容量値が１．５ｐＦとなるとき、ＶＳＷＲが３以下となることが分かった。
【００５５】
図４は、本実施形態のアンテナＡ２の放射利得を示す図である。上述のアンテナＡ１と同様の方法で、図３におけるＹＺ平面での水平偏波に対する放射利得を測定し、その平均値を算出した。
【００５６】
本実施形態のアンテナＡ２の平均放射利得は、４７０ＭＨｚ付近をピークとして、−８ｄＢｉ程度であり、従来品（平均放射利得−１０〜−８ｄＢｉ）と同等の受信性能であった。
【００５７】
また、アンテナの厚みに関しては、プリント基板７の厚みが１ｍｍ程度であり、グランド基板１、ショートスタブ２、３、可変容量ダイオード４、５、及び給電部６の厚みが１ｍｍ程度であるため、アンテナの厚みは２ｍｍ程度となり、従来品（厚み５〜１０ｍｍ）より薄型化が可能である。
【００５８】
このように本実施形態のアンテナＡ２によれば、従来の内蔵アンテナと同等の受信性能を有しながら、アンテナの厚みを２ｍｍ程度に薄型化が可能である。
【００５９】
また、同調型アンテナを構成する伝送線路、可変容量素子、給電部のすべてを１枚のプリント基板７上に設置したので、取扱いが簡単となり無線端末機器への同調型アンテナの搭載を容易とすることができる。
【００６０】
次に、本発明の第三の実施形態を、添付図面に基づいて以下に説明する。
【００６１】
図５は、本実施形態のアンテナＡ３の構造を示す図である。
【００６２】
本実施例においては、第一の伝送線路としてオープンスタブ８を、第二の伝送線路としてショートスタブ２を、そして可変容量素子として可変容量ダイオード４を用いた。なお、可変容量素子としてＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いることもできる。
【００６３】
アンテナＡ３は、フレキシブル基板９上に、グランド基板１、オープンスタブ８、ショートスタブ２、可変容量ダイオード４、及び給電部６が設置され、略平板状に作製される。オープンスタブ８、及びショートスタブ２は、フレキシブル基板９上に形成された導体パタンであり、可変容量ダイオード４はフレキシブル基板９上に表面実装されている。
【００６４】
給電部６の一端には、グランド基板１が電気的に接続され、給電部６の他端には、オープンスタブ８の一端とショートスタブ２の一端が電気的に並列接続されている。
【００６５】
ショートスタブ２の他端には、可変容量ダイオード４の一端が電気的に接続され、さらにこの可変容量ダイオード４の他端には、グランド基板１が電気的に接続されている。
【００６６】
オープンスタブ８の他端には、何も接続されておらず、開放端となっている。
【００６７】
アンテナＡ３は、地上波デジタル放送で使用される４７０ＭＨｚ付近の電磁波を受信するために、オープンスタブ８の電気長、ショートスタブ２の電気長、及び可変容量ダイオード４の容量値が最適化されている。下記にそれらの最適化方法について詳述する。
【００６８】
まず、アンテナＡ３の入力インピーダンスＺｉｎを下記の数３に示す。
【００６９】
【数３】
2009021716.tif 000005
【００７０】
ここで、Ｚ１はショートスタブ２におけるインピーダンス、Ｚ２はオープンスタブ８におけるインピーダンス、jは虚数単位、βは伝搬定数、ωは角周波数、Ｌ１はショートスタブ２の電気長、Ｌ２はオープンスタブ８の電気長、Ｃ１は可変容量ダイオード４の容量値である。
【００７１】
Ｌ１の範囲を５０ｍｍ〜１５０ｍｍ（５ｍｍ間隔で割振り）、Ｌ２の範囲を５０ｍｍ〜１５０ｍｍ（５ｍｍ間隔で割振り）、Ｃ１の範囲を１ｐＦ〜３ｐＦ（０．５ｐＦ間隔で割振り）とし、Ｌ１、Ｌ２、Ｃ１の全組み合わせにおいてＺｉｎを計算し、上述の数２によって導出されるＶＳＷＲ(電圧定在波比)が３以下となるＬ１、Ｌ２、Ｃ１の組み合わせを導出した。
【００７２】
導出の結果、アンテナＡ３においては、オープンスタブ８の電気長が１４５ｍｍ、ショートスタブ２の電気長が９０ｍｍであり、可変容量ダイオード４の容量値が２．５ｐＦとなるとき、ＶＳＷＲが３以下となることが分かった。
【００７３】
図６は、本実施形態のアンテナＡ３の放射利得を示す図である。上述のアンテナＡ１と同様の方法で、図５におけるＹＺ平面での水平偏波に対する放射利得を測定し、その平均値を算出した。
【００７４】
本実施形態のアンテナＡ３の平均放射利得は、４７０ＭＨｚ付近をピークとして、−１０ｄＢｉ程度であり、従来品（平均放射利得−１０〜−８ｄＢｉ）と同等の送受信性能であった。
【００７５】
また、アンテナの厚みに関して、フレキシブル基板９の厚みが０．１ｍｍ程度であり、グランド基板１、オープンスタブ８、ショートスタブ２、可変容量ダイオード４、及び給電部６の厚みは１ｍｍ程度であるため、アンテナの厚みは１ｍｍ程度であり、従来品（厚み５〜１０ｍｍ）より薄型化が可能である。
【００７６】
このように本実施形態のアンテナＡ３によれば、従来の内蔵アンテナと同等の受信性能を有しながら、アンテナの厚みを１ｍｍ程度に薄型化かつ折り曲げが可能である。
【００７７】
また、同調型アンテナを構成する伝送線路、可変容量素子、給電部のすべてを１枚のフレキシブル基板９上に設置したので、取扱いが簡単となり、無線端末機器のケースの隙間に同調型アンテナを折り曲げて搭載することも容易である。
【００７８】
次に、本発明の第四の実施形態を、添付図面に基づいて以下に説明する。
【００７９】
図７は、本実施形態のアンテナＡ４の構造を示す図である。
【００８０】
本実施例においては、第一の伝送線路として第一ショートスタブ２を、第二の伝送線路として第二ショートスタブ３を、第三の伝送線路として結合線路１０を、第一の可変容量素子として第一可変容量ダイオード４を、そして第二の可変容量素子として第二可変容量ダイオード５を用いた。なお、第一及び第二可変容量素子としてＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）を用いることもできる。
【００８１】
アンテナＡ４は、プリント基板７上に、グランド基板１、第一ショートスタブ２、第二ショートスタブ３、結合線路１０、第一可変容量ダイオード４、第二可変容量ダイオード５、及び給電部６が設置されており、略平板状に作製される。第一及び第二ショートスタブ２、３及び結合線路１０は、プリント基板７上に形成された導体パタンであり、第一及び第二可変容量ダイオード４、５はプリント基板７上に表面実装されている。
【００８２】
給電部６の一端には、グランド基板１が電気的に接続され、給電部６の他端には結合線路１０の一端が電気的に接続されている。
【００８３】
結合線路１０の他端には、第一ショートスタブ２の一端及び第二ショートスタブ３の一端が電気的に並列接続されている。
【００８４】
第一のショートスタブ２の他端には、第一の可変容量ダイオード４の一端が電気的に接続され、さらにこの第一の可変容量ダイオード４の他端には、グランド基板１が電気的に接続されている。
【００８５】
第二のショートスタブ３の他端には、第二の可変容量ダイオード５の一端が電気的に接続され、さらにこの第二の可変容量ダイオード５の他端には、グランド基板１が電気的に接続されている。
【００８６】
アンテナＡ４は、地上波デジタル放送で使用される４７０ＭＨｚ付近の電磁波を受信するために、第一及び第二ショートスタブ２、３の電気長、結合線路１０の電気長、そして第一及び第二可変容量ダイオード４、５の容量値が最適化されている。下記にそれらの最適化方法について詳述する。
【００８７】
まず、アンテナＡ３の入力インピーダンスＺｉｎを下記の数４に示す。
【００８８】
【数４】
2009021716.tif 000006
【００８９】
ここで、Ｚ１は結合線路１０におけるインピーダンス、Ｚ２は第一のショートスタブ２におけるインピーダンス、Ｚ３は第二のショートスタブ３におけるインピーダンス、jは虚数単位、βは伝搬定数、ωは角周波数、Ｌ１は結合線路１０の電気長、Ｌ２は第一のショートスタブ２の電気長、Ｌ３は第二のショートスタブ３の電気長、Ｃ１は第一の可変容量ダイオード４の容量、Ｃ２は第二の可変容量ダイオード５の容量である。
【００９０】
Ｌ１の範囲を５０ｍｍ〜１５０ｍｍ（５ｍｍ間隔で割振り）、Ｌ２の範囲を５０ｍｍ〜１５０ｍｍ（５ｍｍ間隔で割振り）、Ｌ３の範囲を５０ｍｍ〜１５０ｍｍ（５ｍｍ間隔で割振り）、Ｃ１の範囲を１ｐＦ〜３ｐＦ（０．５ｐＦ間隔で割振り）とし、Ｃ２＝Ｃ１の条件のもと、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｃ１、Ｃ２の全組み合わせにおいてＺｉｎを計算し、上述の数２におけるＶＳＷＲ(電圧定在波比)が３以下となるＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｃ１、Ｃ２の組み合わせを導出した。
【００９１】
導出の結果、アンテナＡ４においては、第一のショートスタブ２の電気長が５５ｍｍ、第二のショートスタブ３の電気長が１００ｍｍであり、結合線路１０の電気長が５５ｍｍであり、第一の可変容量素子４の容量値が２．５ｐＦ、第二の可変容量素子５の容量値が２．５ｐＦとなるとき、ＶＳＷＲが３以下となることが分かった。
【００９２】
図８は、本実施形態のアンテナＡ４の放射利得を示す図である。上述のアンテナＡ１と同様の方法で、図７におけるＹＺ平面での水平偏波に対する放射利得を測定し、その平均値を算出した。
【００９３】
本実施形態のアンテナＡ４の平均放射利得は、４７０ＭＨｚ付近をピークとして、−９ｄＢｉ程度であり、従来品（平均放射利得−１０〜−８ｄＢｉ）と同等の送受信性能であった。
【００９４】
また、アンテナの厚みに関しては、プリント基板７の厚みが１ｍｍ程度であり、グランド基板１、ショートスタブ２、３、可変容量ダイオード４、５、及び給電部６の厚みが１ｍｍ程度であるため、アンテナの厚みは２ｍｍ程度となり、従来品（厚み５〜１０ｍｍ）より薄型化が可能である。
【００９５】
このように本実施形態のアンテナＡ４によれば、従来の内蔵アンテナと同等の受信性能を有しながら、アンテナの厚みを２ｍｍ程度に薄型化が可能である。
【００９６】
また、同調型アンテナを構成する伝送線路、可変容量素子、給電部のすべてを１枚のプリント基板７上に設置したので、取扱いが簡単となり無線端末機器への同調型アンテナの搭載を容易とすることができる。
【００９７】
次に、本発明の第五の実施形態を、添付図面に基づいて以下に説明する。
【００９８】
図９は、本発明のアンテナＡ２を内蔵した携帯電話機１１である。本発明のアンテナは、地上波デジタル放送を受信するために携帯電話機１１に内蔵されたもので、可変容量ダイオード４、５へ受信チャネル毎に決められた制御電圧を供給するための電圧制御回路１２が、グランド基板１上に搭載されている。本発明のアンテナは、汎用的なプリント基板プロセスを用いて作製及び実装され、電圧制御回路１２は、汎用的なプリント基板プロセスを用いて実装されている。このように、本発明の同調型アンテナＡ２を用いることで、アンテナＡ２と電圧制御回路１２などの周辺回路との一体化が容易に実現でき、無線端末機器への内蔵が容易なアンテナを実現できる。
【００９９】
なお、上述のアンテナＡ３及びＡ４も携帯電話１１に同様に搭載することができ、アンテナとアンテナの動作周波数を制御するための電圧制御回路などの周辺回路との一体化が実現でき、無線機器端末へ容易に内蔵することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の第一の実施形態に係るアンテナを示す構造図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係るアンテナの放射利得を示す特性図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係るアンテナを示す構造図である。
【図４】本発明の第二の実施形態に係るアンテナの放射利得を示す特性図である。
【図５】本発明の第三の実施形態に係るアンテナを示す構造図である。
【図６】本発明の第三の実施形態に係るアンテナの放射利得を示す特性図である。
【図７】本発明の第四の実施形態に係るアンテナを示す構造図である。
【図８】本発明の第四の実施形態に係るアンテナの放射利得を示す特性図である。
【図９】本発明の第五の実施形態に係るアンテナを内蔵した携帯電話機を示す構造図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１  グランド基板
２  ショートスタブ
３  ショートスタブ
４  可変容量ダイオード
５  可変容量ダイオード
６  給電部
７  プリント基板
８  オープンスタブ
９  フレキシブル基板
１０  結合線路
１１  携帯電話機
１２  電圧制御回路
Ａ１〜Ａ４  本発明の同調型アンテナ
【図１】
2009021716.tif 000007
【図２】
2009021716.tif 000008
【図３】
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【図４】
2009021716.tif 000010
【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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