(57)【要約】【課題】整合回路の簡素化や小型化が容易でありながら、比較的低い電圧によって共振周波数をシフトさせることができ、更に、放射効率の低下を極力回避することが容易となるアンテナ装置を提供する。【解決手段】放射エレメントと、該放射エレメントに接続されており、容量素子を備える整合回路と、を備えたアンテナ装置であって、該容量素子の少なくとも一つとして、ＰＩＮダイオードが採用されており、該ＰＩＮダイオードにおける容量の制御を通じて、共振周波数が制御されるアンテナ装置とする。【選択図】図１
2009253593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射エレメントと、
該放射エレメントに接続されており、容量素子を備える整合回路と、
を備えたアンテナ装置であって、
該容量素子の少なくとも一つとして、ＰＩＮダイオードが採用されており、
該ＰＩＮダイオードにおける容量の制御を通じて、共振周波数が制御されることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記整合回路を介して前記放射エレメントに接続されているＲＦ端子を備えており、
前記ＰＩＮダイオードは、
該放射エレメントと該ＲＦ端子とを結びＲＦ信号を伝送する、ＲＦラインに挿入されてい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ＰＩＮダイオードは、
前記放射エレメントと給電点とを結ぶ、給電ラインに挿入されてい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４】
前記ＰＩＮダイオードが、複数個備えられていることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記容量素子の一つである可変容量ダイオードが、
前記ＲＦラインに、前記ＰＩＮダイオードと直列に挿入されていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記放射エレメントは、
所定の誘電体上に形成された導体パターンであることを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記導体パターンは、
ミアンダ形状、ヘリカル形状、逆Ｆ形状、および逆Ｌ形状のうちの何れかであることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記導体パターンは、
前記誘電体における複数の面に形成されてなるミアンダ形状であることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
前記放射エレメントと前記ＰＩＮダイオードとを結ぶラインに、チップコイルが挿入されていることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記容量素子の一つである可変容量ダイオードが、前記ＲＦラインに直列に挿入されているとともに、
前記放射エレメントと前記ＰＩＮダイオードとを結ぶラインに、チップコイルが挿入されており、
前記ＰＩＮダイオード、前記可変容量ダイオード、前記チップコイル、および前記整合回路のうちの何れかを構成するチップ部品が、前記誘電体上に搭載されていることを特徴とする請求項６から請求項８の何れかに記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０の何れかに記載のアンテナ装置と、
該アンテナ装置を介して外部との無線通信を実行するとともに、前記ＰＩＮダイオードにおける容量の制御を行う通信モジュールと、
を備えたことを特徴とする通信機。
【請求項１２】
請求項５に記載のアンテナ装置と、
該アンテナ装置を介して外部との無線通信を実行するとともに、前記ＰＩＮダイオードにおける容量、および前記可変容量ダイオードにおける容量の制御を行う通信モジュールと、
を備えたことを特徴とする通信機。
【請求項１３】
前記通信モジュールは、
前記無線通信に用いられる周波数に応じて前記制御を行い、
前記アンテナ装置は、
該制御によって、ＶＳＷＲが制御されることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の通信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信に用いられるアンテナ装置およびこれを用いた通信機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機などの小型移動体通信機においては、例えばＴＶ放送の受信機能が設けられるといったように、多機能化が進んでいる。これに伴って、通信機においては、広い周波数帯の電波を受信する必要性が高まっている。
【０００３】
一般に、無線通信に用いられるアンテナの長さは、通信媒体とする電波の波長に対応しており、当該電波の波長が長いほど、換言すれば周波数が低いほど、アンテナの長さは長く設定される。なおＴＶ放送に用いられる電波は、ＵＨＦ帯では470MHz〜770MHzの周波数となっており、ＶＨＦ帯では90MHz〜222MHzの周波数となっている。そして例えば500MHzの電波を家庭用アンテナによって受信させる場合には、当該アンテナの放射エレメントの長さは、λ／２（＝300mm）に準じた長さに設定される。
【０００４】
しかし、携帯用の通信機などは小型化が進んできており、当該通信機の大きさは、通信媒体とする電波の波長に比べて小さくなってきている。そのため、このような通信機においては、通信に適した長いアンテナの設置は困難である。またさらに、通信機の外観や携帯性の観点から、内蔵型アンテナの設置が望まれる傾向にあり、アンテナを設置するためのスペースの確保は、ますます困難となっている。
【０００５】
また従来、携帯用の通信機などに用いられる、無線通信に係る周波数をシフト可能とするアンテナ装置として、種々のものが提案されている。例えば特許文献１によると、給電点付近に可変容量ダイオードが用いられた整合回路を設け、可変容量ダイオードへの容量を変化させることで、整合を変化させるものが提案されている。これによれば、整合を変化させることにより、無線通信に係る周波数をシフトさせることが可能である。
【０００６】
また、特許文献２には、誘電体に分割されて巻き回された第１の放射導体間に可変容量素子を接続するとともに、この誘電体に、巻き回された第２の放射導体と第１の放射導体間にスイッチ素子を接続し、スイッチ素子のON/OFF及び可変容量素子の容量値を変化させることで、広帯域にわたる受信が可能となるアンテナ装置が提案されている。
【特許文献１】特開２００４−３２０６１１号公報
【特許文献２】特開２００６−１４０６６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に提案されているように、可変容量ダイオードのみを用いて共振周波数をシフトさせるアンテナ装置では、そのシフト量を十分確保するために、複数の可変容量ダイオードが必要となる。そのため回路の簡素化や小型化が、妨げられるおそれがある。また更に、可変容量ダイオードにおける容量を制御するためには、比較的（ＰＩＮダイオードなどと比べて）高い電圧が必要となる。そのため、当該アンテナ装置が、低電圧による制御が望ましいモバイル機器に採用されると、不都合が生じ易い。
【０００８】
また、特許文献２に提案されているアンテナ装置では、放射エレメントの途中に多くの制御用パターンが接続されることになるため、モバイル機器用アンテナの性能として最も重要な、放射効率の低下を招くおそれがある。なお、内蔵アンテナはもともと外付けアンテナと比較して放射効率の面では不利であるため、できるだけ放射効率の低下が回避される必要がある。また多くの半導体が使われることは、コスト面において現実的でない。
【０００９】
本発明は上述した問題点に鑑みて、整合回路の簡素化や小型化が容易でありながら、比較的低い電圧によって共振周波数をシフトさせることができ、更に、放射効率の低下を極力回避することが容易となるアンテナ装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係るアンテナ装置は、放射エレメントと、該放射エレメントに接続されており、容量素子を備える整合回路と、を備えたアンテナ装置であって、該容量素子の少なくとも一つとして、ＰＩＮダイオードが採用されており、該ＰＩＮダイオードにおける容量の制御を通じて、共振周波数が制御される構成（第１の構成）としている。
【００１１】
一般的にＰＩＮダイオードは、可変容量ダイオードに比べて、その容量を大きく変化させることが可能である。そのため本構成によれば、整合回路における容量素子としてＰＩＮダイオードが採用されていないものに比べて、共振周波数を所定量シフトさせるために必要な容量素子を、少なくすることが可能となる。その結果、整合回路の簡素化や小型化が容易となる。
【００１２】
また一般的にＰＩＮダイオードは、可変容量ダイオードに比べて、その容量を所定量だけ変化させるために必要な電圧（制御電圧）を低く抑えることが可能である。そのため本構成によれば、整合回路における容量素子としてＰＩＮダイオードが採用されていないものに比べて、低い電圧によって、共振周波数をシフトさせることが可能となる。
【００１３】
なお本構成によれば、整合回路を制御することにより、ＶＳＷＲ等の周波数特性を変化させることが可能となる。そのため、先述した特許文献２に係るアンテナ装置のように、放射エレメントの途中に制御パターン等を接続させた構成とする必要はなく、放射効率の低下を極力回避することが容易となる。
【００１４】
また上記第１の構成としてより具体的には、前記整合回路を介して前記放射エレメントに接続されているＲＦ端子を備えており、前記ＰＩＮダイオードは、該放射エレメントと該ＲＦ端子とを結びＲＦ信号を伝送する、ＲＦラインに挿入されている構成（第２の構成）としてもよい。
【００１５】
また上記第１の構成としてより具体的には、前記ＰＩＮダイオードは、前記放射エレメントと給電点とを結ぶ、給電ラインに挿入されている構成（第３の構成）としてもよい。
【００１６】
また上記第１から第３の何れかの構成において、前記ＰＩＮダイオードが、複数個備えられている構成（第４の構成）としてもよい。本構成によれば、複数個のＰＩＮダイオードの容量がそれぞれ制御されることにより、１個のＰＩＮダイオードの容量が制御されるものに比べて、共振周波数の変化幅を広げることが可能となる。
【００１７】
また上記第２の構成において、前記容量素子の一つである可変容量ダイオードが、前記ＲＦラインに、前記ＰＩＮダイオードと直列に挿入されている構成（第５の構成）としてもよい。
【００１８】
一般的に可変容量ダイオードは、ＰＩＮダイオードに比べて、その容量をアナログ的に（連続的に）変化させることが容易である。そのため本構成によれば、上記第１および第２の構成による利点を享受しつつ、共振周波数をアナログ的に変化させることが容易となる。
【００１９】
また上記第１から第３の何れかの構成において、前記放射エレメントは、所定の誘電体上に形成された導体パターンである構成（第６の構成）としてもよい。本構成によれば、当該アンテナ装置の小型化が実現され、例えば携帯用の通信機に内蔵される周波数可変アンテナとして好適となる。
【００２０】
また上記第６の構成としてより具体的には、前記導体パターンは、ミアンダ形状、ヘリカル形状、逆Ｆ形状、および逆Ｌ形状のうちの何れかである構成（第７の構成）としてもよい。
【００２１】
また上記第６の構成において、前記導体パターンは、前記誘電体における複数の面に形成されてなるミアンダ形状である構成（第８の構成）としてもよい。本構成によれば、当該アンテナ装置をより一層小型化することが容易となる。
【００２２】
また上記第６の構成において、前記放射エレメントと前記ＰＩＮダイオードとを結ぶラインに、チップコイルが挿入されている構成（第９の構成）としてもよい。本構成によれば、例えば、導体パターンとして形成された放射エレメントだけでは、所定波長に対応し得るアンテナ長さが確保できない場合であっても、当該アンテナ長さを補うことが可能となる。
【００２３】
また上記第６から第８の何れかの構成において、前記容量素子の一つである可変容量ダイオードが、前記ＲＦラインに直列に挿入されているとともに、前記放射エレメントと前記ＰＩＮダイオードとを結ぶラインに、チップコイルが挿入されており、前記ＰＩＮダイオード、前記可変容量ダイオード、前記チップコイル、および前記整合回路のうちの何れかを構成するチップ部品が、前記誘電体上に搭載されている構成（第１０の構成）としてもよい。
【００２４】
本構成によれば、チップ部品を搭載するためのスペースを、他に設ける必要が無いものとなる。そのためアンテナ装置においては、部品搭載のためのスペースを極力小さくすることが可能となる。
【００２５】
また本発明に係る通信機は、上記第１から第１０の何れかの構成に係るアンテナ装置と、該アンテナ装置を介して外部との無線通信を実行するとともに、前記ＰＩＮダイオードにおける容量の制御を行う通信モジュールと、を備えた構成（第１１の構成）とする。
【００２６】
本構成によれば、上記第１から第１０の何れかの構成に係るアンテナ装置を用いて、無線通信を実行することが可能となる。また、当該構成のアンテナ装置における、ＰＩＮダイオードの容量を制御することにより、共振周波数を制御することが可能となる。
【００２７】
また本発明に係る別の形態の通信機は、上記第５の構成に係るアンテナ装置と、該アンテナ装置を介して外部との無線通信を実行するとともに、前記ＰＩＮダイオードにおける容量、および前記可変容量ダイオードにおける容量の制御を行う通信モジュールと、を備えた構成（第１２の構成）とする。
【００２８】
本構成によれば、上記第５の構成に係るアンテナ装置を用いて、無線通信を実行することが可能となる。また、当該構成のアンテナ装置における、ＰＩＮダイオードの容量、および可変容量ダイオードを制御することにより、共振周波数を制御することが可能となる。
【００２９】
また上記第１１または第１２の構成において、前記通信モジュールは、前記無線通信に用いられる周波数に応じて前記制御を行い、前記アンテナ装置は、該制御によって、ＶＳＷＲが制御される構成（第１３の構成）としてもよい。
【００３０】
本構成によれば、ＰＩＮダイオードなどの容量の制御を通じて、アンテナ装置におけるＶＳＷＲを、無線通信に用いられる周波数に対して最小となるように制御することが容易となる。そのため、無線通信を効率良く実行することが容易となる。
【発明の効果】
【００３１】
上述した通り、本発明に係るアンテナ装置によれば、整合回路における容量素子としてＰＩＮダイオードが採用されていないものに比べて、共振周波数を所定量シフトさせるために必要な容量素子を、少なくすることが可能となる。その結果、整合回路の簡素化や小型化が容易となる。
【００３２】
また、整合回路における容量素子としてＰＩＮダイオードが採用されていないものに比べて、低い電圧によって、共振周波数をシフトさせることが可能となる。また整合回路を制御することにより、ＶＳＷＲ等の周波数特性を変化させることが可能となる。そのため、先述した特許文献２に係るアンテナ装置のように、放射エレメントの途中に制御パターン等を接続させた構成とする必要はなく、放射効率の低下を極力回避することが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明に係る実施形態について、実施例１および実施例２の各々を挙げて、以下に説明する。
【００３４】
［実施例１］
まず本発明に係る一の実施形態（実施例１）について、図１に示す回路構成のアンテナ装置を例に挙げて、以下に説明する。本図に示すように、当該アンテナ装置１は、放射エレメント１１、整合回路１２、およびＲＦ端子１３などを備えている。なおアンテナ装置１は、無線通信を行う通信機の本体（通信機におけるアンテナ装置を除いた部分）に接続されることが想定されている。
【００３５】
放射エレメント１１は、電波の放射または取り込みがなされる部分である。また整合回路１２は、ＰＩＮダイオード１５、制御端子１６、およびコイル１７などを有している。
【００３６】
ＰＩＮダイオード１５は、Ｐ層とＮ層の間にＩ層が介在したＰ−Ｉ−Ｎ構造を有するダイオードであって、直流のバイアス電流を変化させることにより、その端子間容量（以下、単に「容量」と称する）が変化する。またＰＩＮダイオード１５は、アノード側が放射エレメント１１に、カソード側がＲＦ端子１３に接続されている。（逆の構成も考えられる。）つまり、ＰＩＮダイオード１５は、放射エレメント１１とＲＦ端子１３とを結びＲＦ信号を伝送する、ＲＦラインに挿入されているといえる。
【００３７】
制御端子１６は、所定の抵抗を介して、ＰＩＮダイオード１５のアノード側に接続されている。また制御端子１６は、通信機の本体（例えば通信機内部に設けられた通信モジュール）に接続され、後述する通り、ＰＩＮダイオード１５における容量を制御するための電圧が印加される。またコイル１７は、所定のインダクタンスを有する回路部品であり、一端がＰＩＮダイオード１５のカソード側に接続されている一方、他端は接地されている。なおコイル１７としては、チップコイルが採用されていても良い。
【００３８】
このように整合回路１２は、容量素子としてのＰＩＮダイオード１５を備え、前記ＰＩＮダイオードへの制御によって、アンテナ装置１におけるＶＳＷＲ［Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比］の特性を変化させている。
【００３９】
またＲＦ端子１３は、通信機の本体（例えば通信機内部に設けられた通信モジュール）に接続される端子である。当該通信機がＲＦ信号の無線受信を行うときには、放射エレメント１１側からＲＦ端子１３を介して、通信機の本体側にＲＦ信号が伝送される。また当該通信機がＲＦ信号の無線送信を行うときには、通信機器の本体側からＲＦ端子１３を介して、放射エレメント１１側にＲＦ信号が伝送される。
【００４０】
次に、上述した構成のアンテナ装置１の機能について説明する。
【００４１】
ＲＦ信号の無線受信がなされる場合、電波に乗って到来したＲＦ信号は、放射エレメント１１、ＰＩＮダイオード１５、およびＲＦ端子１３を順に結ぶＲＦラインを伝わって、ＲＦ端子１３に接続されている通信機の本体側に伝送される。そして当該通信機は、このようにして伝送されたＲＦ信号に対して所定の処理を施す。
【００４２】
またＲＦ信号の無線送信がなされる場合、通信機の本体側から出力されるＲＦ信号は、上述したＲＦラインを逆方向に伝わって、放射エレメント１１に伝送される。そして放射エレメント１１によって、ＲＦ信号を乗せた電波が空中に放出される。
【００４３】
ここで、制御端子１６にＨレベルの電圧（所定の電圧）が印加されている場合には、ＰＩＮダイオード１５には所定の直流電流（バイアス電流）が流れ、ＰＩＮダイオード１５は、ＯＮ状態となる。その一方で、制御端子１６にＬレベルの電圧（例えば０Ｖの電圧）が印加されている場合には、ＰＩＮダイオード１５には直流電流は殆ど流れず、ＰＩＮダイオード１５は、ＯＦＦ状態となる。このことからＰＩＮダイオード１５は、制御端子１６に印加される電圧がＨレベルとＬレベルの何れであるかに応じて、ＯＮ状態とＯＦＦ状態の何れかに、切替可能に制御されることになる。
【００４４】
そしてＰＩＮダイオード１５における容量の大きさは、ＰＩＮダイオード１５が、ＯＮ状態とＯＦＦ状態の何れであるかによって異なる。そのため、ＰＩＮダイオード１５がＯＮ状態である場合とＯＦＦ状態である場合とでは、アンテナ装置１におけるＶＳＷＲが異なる、即ち、アンテナ装置１における受信周波数が変化する。
【００４５】
アンテナ装置１におけるＶＳＷＲ特性を表すグラフを、図４に示す。なお当該グラフにおいて、横軸は周波数を、縦軸は当該周波数に対するＶＳＷＲを、それぞれ表している。また実線のグラフは、ＰＩＮダイオード１５がＯＮ状態である場合におけるＶＳＷＲを示し、破線のグラフは、ＰＩＮダイオード１５がＯＦＦ状態である場合におけるＶＳＷＲを示している。本図に示すように、ＰＩＮダイオード１５がＯＮ状態である場合には、周波数ｆ1に対してＶＳＷＲが最小となり、逆にＯＦＦ状態である場合には、周波数ｆ2（≠ｆ1）に対してＶＳＷＲが最小となる。
【００４６】
つまりアンテナ装置１は、ＰＩＮダイオード１５がＯＮ状態となることにより、周波数がｆ1の近傍であるＲＦ信号を効率良く伝送する一方、ＰＩＮダイオード１５がＯＦＦ状態となることにより、周波数がｆ2の近傍であるＲＦ信号を効率良く伝送する。そのため、アンテナ装置１に接続されている通信機から見れば、周波数がｆ1の近傍であるＲＦ信号の無線通信を行う場合には、制御端子１６にＨレベルの電圧を印加する一方、周波数がｆ2の近傍であるＲＦ信号の無線通信を行う場合には、制御端子１６にＬレベルの電圧を印加することで、効率の良い無線通信を行うことが可能である。
【００４７】
また一般的に、ＰＩＮダイオードにおける容量は、可変容量ダイオードにおける容量に比べて、大きく変化させることが可能である。そのため、本実施形態のアンテナ装置１によれば、容量素子としてＰＩＮダイオードが採用されない場合に比べ、多くの回路部品を用いることなく（つまり比較的簡潔な構成により）、アンテナ装置１の共振周波数を大きくシフトさせることが可能である。
【００４８】
また一般的に、ＰＩＮダイオードの主な特性として、ＯＮ状態のときの順抵抗が比較的小さいものは、ＯＦＦ状態のときの容量が比較的大きく、またＯＮ状態のときの順抵抗が比較的大きいものは、ＯＦＦ状態のときの容量が比較的小さい。つまり、ＰＩＮダイオードにおける順抵抗の大きさと容量の大きさは、トレードオフの関係となっている。
【００４９】
また、この順抵抗と容量の何れの特性を優先させるかによって、ユーザが適切なＰＩＮダイオードを採用することができるよう、種々の特性のＰＩＮダイオードが市場にラインナップされている。そのためユーザは、必要となる容量や順抵抗による伝送ロスなどを考慮して、適切なＰＩＮダイオードを選定することにより、性能の良い整合回路１２を実現させることが可能である。
【００５０】
また通常、ＰＩＮダイオードは可変容量ダイオードに比べて、容量を所定量だけ変化させるために必要となる電圧が小さい。例えば図１における整合回路１２において、ＰＩＮダイオード１５の代わりに可変容量ダイオードが用いられたと仮定すると、当該可変容量ダイオードの容量をある程度変化させるためには、制御端子１６に３〜５Ｖ程度の電圧を印加する必要がある。しかし本実施例のように、ＰＩＮダイオードが用いられていれば、通常、１Ｖ以下の電圧を制御端子１６に印加することにより、ＰＩＮダイオードの容量をそれ以上に変化させることが可能である。
【００５１】
一方、通信モジュールの製品規格としては、出力可能な電圧が低くなる傾向にあり、例えば１．８Ｖ程度の電圧しか出力できない通信モジュールがある。しかし、本実施例のようにＰＩＮダイオード１５が用いられている整合回路１２であれば、このような通信モジュールによる制御も十分に可能である。
【００５２】
なお本実施例では、整合回路１２において、ＰＩＮダイオードは１個のみが用いられているが、ＰＩＮダイオードが複数個用いられるようにしても構わない。この場合、各ＰＩＮダイオードは、例えばＲＦラインにおいて互いに直列に挿入されるようにすると良い。このようにすることで、整合回路１２における容量の変化幅をより大きくすることができ、ひいては、アンテナ装置１におけるＶＳＷＲ特性をより大きく変化させることが可能となる。
【００５３】
［実施例２］
次に本発明に係る別の実施形態（実施例２）について、図２に示す構成の通信機を例に挙げて、以下に説明する。本図に示すように、当該通信機は、アンテナ装置２および通信モジュール３などから構成されている。
【００５４】
アンテナ装置２は、放射エレメント２１および整合回路２２などを備えている。整合回路２２は、ＰＩＮダイオード２５、可変容量ダイオード２６、コイル（２７、２８）を有している。なお可変容量ダイオード２６は、ＰＩＮダイオード２５に比べ、加えられる直流電圧の制御を通じて、容量をアナログ的に（連続的に）変化させることが容易である。またコイル（２７、２８）としては、チップコイルが用いられていても良い。
【００５５】
そしてコイル２７は、一端が放射エレメント２１に、他端がＰＩＮダイオード２５のアノード側に接続されている。またＰＩＮダイオード２５のカソード側は、可変容量ダイオード２６のアノード側に接続されている。またＰＩＮダイオード２５と可変容量ダイオード２６との間は、コイル２８を介して接地されている。このように、ＰＩＮダイオード２５、可変容量ダイオード２６、およびコイル２７は、放射エレメント２１とＲＦ端子３ａとを結び、ＲＦ信号を伝送するＲＦライン上において、互いに直列に接続されている。
【００５６】
また整合回路２２は、容量素子としてのＰＩＮダイオード２５および可変容量ダイオード２６などを有する。そしてこれらの素子への制御により、アンテナ装置２におけるＶＳＷＲの特性も変化する、即ち、アンテナ装置２における受信周波数が変化する。
【００５７】
また通信モジュール３は、通信機の内部に設けられた、通信に関わる各処理を実行するためのモジュールであり、ＲＦ端子３ａ、ＧＰＩＯ端子３ｂ、およびＤＡＣ端子３ｃを備えている。そしてＲＦ端子３ａは、アンテナ装置２側のＲＦ端子（可変容量ダイオード２６のカソード側に設けられた端子）に接続されている。またＧＰＩＯ端子３ｂは、抵抗を介して、コイル２７とＰＩＮダイオード２５の間に接続されている。またＤＡＣ端子３ｃは、抵抗を介して、可変容量ダイオード２６のカソード側に接続されている。
【００５８】
また通信モジュール３は、ＲＦ信号の無線送信の実行時に、ＲＦ端子３ａから、当該ＲＦ信号を含んだ電力をアンテナ装置２側に出力する。つまり当該ＲＦ端子３ａは、アンテナ装置２における給電点と見ることもできる。また同様に、放射エレメント２１とＲＦ端子３ａとを結び、ＲＦ信号を伝送するＲＦラインは、給電ラインと見ることもできる。また整合回路２２やＰＩＮダイオード２５は、給電点付近において給電ラインに挿入されていると見ることもできる。
【００５９】
また通信モジュール３は、ＧＰＩＯ端子３ｂから、ＨレベルまたはＬレベルの電圧（ＰＩＮダイオード２５における容量を制御するための電圧）を出力する。Ｈレベルの電圧が出力された場合には、ＰＩＮダイオード２５には所定の直流電流（バイアス電流）が流れ、ＰＩＮダイオード２５は、ＯＮ状態となる。その一方で、Ｌレベルの電圧が出力された場合には、ＰＩＮダイオード２５には直流電流は殆ど流れず、ＰＩＮダイオード２５は、ＯＦＦ状態となる。このことからＰＩＮダイオード２５は、通信モジュール３から出力される電圧が、ＨレベルとＬレベルの何れであるかに応じて、ＯＮ状態とＯＦＦ状態の何れかに、切替可能に制御されることになる。
【００６０】
また通信モジュール３は、ＤＡＣ端子３ｃから、可変容量ダイオード２６における容量を制御するための電圧を出力する。通信モジュール３は、ＤＡＣ端子３ｃから出力する電圧の大きさを、アナログ的に変化させることが可能となっている。このことから可変容量ダイオード２６は、通信モジュール３から出力される電圧の大きさに応じて、容量がアナログ的に制御されることになる。
【００６１】
ここで、アンテナ装置２におけるＶＳＷＲを表すグラフを、図５に示す。当該グラフにおいて、横軸は周波数を、縦軸は当該周波数に対するＶＳＷＲを、それぞれ示している。また実線のグラフは、ＰＩＮダイオード２５がＯＮ状態である場合において、ＤＡＣ端子３ｃに係る出力電圧を徐々に変化させたときのＶＳＷＲを示している。一方、破線のグラフは、ＰＩＮダイオード２５がＯＦＦ状態である場合において、ＤＡＣ端子３ｃに係る出力電圧を徐々に変化させたときのＶＳＷＲを示している。
【００６２】
当該グラフに示すように、ＰＩＮダイオード２５がＯＮ状態のときは、ＤＡＣ端子３ｃに係る出力電圧がアナログ的に制御されることによって、アンテナ装置２においてＶＳＷＲが最小となる周波数は、ｆ3〜ｆ4の範囲でアナログ的に制御される。またＰＩＮダイオード２５がＯＦＦ状態のときは、ＤＡＣ端子３ｃに係る出力電圧がアナログ的に制御されることによって、アンテナ装置２においてＶＳＷＲが最小となる周波数は、ｆ4〜ｆ5の範囲でアナログ的に制御される。つまりＧＰＩＯ端子３ｂに係る出力電圧の制御も考慮すれば、アンテナ装置２においてＶＳＷＲが最小となる周波数は、ほぼｆ3〜ｆ5の範囲でアナログ的に制御されるといえる。
【００６３】
次に、本実施例の通信機における機能について説明する。
【００６４】
通信機によってＲＦ信号の無線受信がなされる場合、電波に乗ったＲＦ信号は、放射エレメント２１、コイル２７、ＰＩＮダイオード２５、可変容量ダイオード２６、およびＲＦ端子３ａを順に結ぶＲＦラインを伝わって、通信モジュール３に伝送される。そして通信モジュール３は、このようにして伝送されたＲＦ信号に対して所定の処理を施す。
【００６５】
また通信機によってＲＦ信号の無線送信がなされる場合、通信モジュール３から出力されるＲＦ信号は、上述したＲＦラインを逆方向に伝わって、放射エレメント２１に伝送される。そして放射エレメント２１によって、ＲＦ信号を乗せた電波が空中に放出される。
【００６６】
また通信モジュール３は、ＧＰＩＯ端子３ｂまたはＤＡＣ端子３ｃから、無線通信に用いられる周波数に応じた電圧を出力し、ＰＩＮダイオード２５の容量と可変容量ダイオード２６の容量の、一方または双方を制御する。より具体的には、アンテナ装置２におけるＶＳＷＲが、無線通信に用いられる周波数に対して最小となるように、当該電圧を出力する。これにより通信機は、無線通信を、効率良く（ＲＦ信号の伝送ロスが極力小さくなるように）実行することが可能となる。
【００６７】
ここでアンテナ装置２におけるＶＳＷＲ特性の制御幅に着目すると、本実施例では、整合回路２２における可変の容量素子としてＰＩＮダイオード２５が採用されることによって、比較的簡易な構成にて、当該ＶＳＷＲ特性を広い範囲で制御することが可能となっている。なお、整合回路においてＰＩＮダイオードが採用されなかったと仮定すると、本実施例に係る整合回路２２と同等の制御幅を実現するためには、例えば、多数の可変容量ダイオードが必要であったと考えられる。
【００６８】
また更に本実施例では、整合回路２２における可変の容量素子として可変容量ダイオード２６が採用されることによって、当該ＶＳＷＲ特性をアナログ的に制御することが可能となっている。つまり本実施例では、整合回路２２における可変の容量素子としてＰＩＮダイオード２５と可変容量ダイオード２６の両方が採用されることによって、当該ＶＳＷＲ特性を、広い範囲でアナログ的に制御することが可能となっている。
【００６９】
なお本実施例では、整合回路２２において、ＰＩＮダイオードおよび可変容量ダイオードはそれぞれ１個のみが用いられているが、それぞれ複数個が用いられるようにしても構わない。この場合、ＰＩＮダイオードおよび可変容量ダイオードは、例えばＲＦラインにおいて互いに直列に挿入されるようにすると良い。このようにすれば、アンテナ装置２におけるＶＳＷＲ特性は、より広い範囲で制御され得ることとなる。
【００７０】
次にアンテナ装置２の実装態様について、図３を参照しながら以下に説明する。
【００７１】
本図に示すように、アンテナ装置２は、略直方体形状の誘電体３１の表面に、放射エレメント２１等に相当する導体パターン３２が形成されたものとなっている。より具体的には、導体パターン３２は、誘電体３１の複数の面に及ぶように、ミアンダ形状を形成している。また導体パターン３２の先端付近（図３における右側）は、アンテナ装置２側のＲＦ端子に相当し、通信モジュール側のＲＦ端子３ａに接続される。また、後述の整合回路２２を構成するチップ部品３３によって、ＲＦ端子だけでなく、制御端子なども誘電体上の導体パターンとして作られる。なお図３においては、導体パターン３２等の形状を理解容易とするために、誘電体３１を透かしている。
【００７２】
このように、導体パターン３２がミアンダ形状となっていることで、放射エレメント２１の小型化が可能となっている。また導体パターン３２が、誘電体３１の複数の面に形成されていることにより、放射エレメント２１の更なる小型化が可能となっている。なお導体パターン３２の形状としては、ミアンダ形状の他、ヘリカル形状、逆Ｆ形状、または逆Ｌ形状などが採用されていても良い。なお当該形状の種類については、特開2005-341547号公報などに記載されているように公知であるため、ここでは詳細な説明を省略する。
【００７３】
また整合回路２２における各素子（ＰＩＮダイオード２５、可変容量ダイオード２６、コイル２７、およびコイル２８）、もしくは整合回路２２の全体を構成するチップ部品３３は、誘電体３１に搭載されている。そのため、チップ部品３３を搭載するためのスペースを他に設ける必要が無く、アンテナ装置２においては、部品搭載のためのスペースを極力小さくすることが可能となっている。
【００７４】
以上に説明した実装態様によれば、アンテナ装置２を出来るだけ小型化することが可能である。そのため、アンテナ装置２を、小型の（例えば携帯用の）通信機へ内蔵することが容易となる。
【００７５】
［まとめ］
以上に説明した通り、本発明の実施形態に係るアンテナ装置（１、２）は、放射エレメント（１１、２１）と、当該放射エレメントに接続されており、容量素子を備える整合回路（１２、２２）と、を備えており、当該容量素子の少なくとも一つとして、ＰＩＮダイオード（１５、２５）が採用されており、当該ＰＩＮダイオードにおける容量の制御を通じて、アンテナ装置（１、２）の共振周波数が制御されるものとなっている。
【００７６】
そのためアンテナ装置（１、２）は、整合回路（１２、２２）における容量素子としてＰＩＮダイオード（１５、２５）が採用されていないものに比べて、共振周波数を所定量シフトさせるために必要な容量素子を、少なくすることが可能となっている。その結果、整合回路（１２、２２）の簡素化や小型化が容易となっている。
【００７７】
また、整合回路（１２、２２）における容量素子としてＰＩＮダイオード（１５、２５）が採用されていないものに比べて、低い電圧による制御が可能となり、即ち、低い電圧でＶＳＷＲ等の周波数特性を変化させることが可能となっている。そのため、先述した特許文献２に係るアンテナ装置のように、放射エレメントの途中に制御パターン等を接続させた構成とする必要はなく、放射効率の低下を極力回避することが容易となっている。
【００７８】
また各実施例は、ＲＦ信号の無線送受信が実行される態様となっているが、無線送信のみ、もしくは無線受信のみが実行される態様であっても構わない。
【００７９】
なお本発明の実施形態は、以上のものに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない限り、種々の改変を加えることが可能である。また各実施例に関する技術的手段は、矛盾の無い限り、互いに組合わせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、携帯用通信機に用いられるアンテナ装置等の分野において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施例１に係るアンテナ装置の構成図である。
【図２】本発明の実施例２に係るアンテナ装置の構成図である。
【図３】本発明の実施例に係るアンテナ装置の実装態様に関する説明図である。
【図４】本発明の実施例１に係るアンテナ装置のＶＳＷＲを表すグラフである。
【図５】本発明の実施例２に係るアンテナ装置のＶＳＷＲを表すグラフである。
【符号の説明】
【００８２】
１、２    アンテナ装置
３        通信モジュール
３ａ      ＲＦ端子
３ｂ      ＧＰＩＯ端子
３ｃ      ＤＡＣ出力端子
１１、２１  放射エレメント
１２、２２  整合回路
１３        ＲＦ端子
１５、２５  ＰＩＮダイオード（容量素子）
１６        制御端子
１７、２７、２８    コイル（インダクタンス素子）
２６        可変容量ダイオード（容量素子）
３１        誘電体
３２        導体パターン
３３        チップ部品
【図１】
2009253593.tif 000003
【図２】
2009253593.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009253593.tif 000006
【図５】
2009253593.tif 000007