(57)【要約】【課題】複数の異なる周波数帯域で選択的な受信が可能なマルチポートヘリカルアンテナを提供する。【解決手段】アンテナ１０は、ヘリカルアンテナ１００と、ヘリカルアンテナ１００の巻き始め端の第１接点に接続されたポートＰ１と、ヘリカルアンテナ１００の内部にヘリカルアンテナ１００の軸方向に沿って延伸するエレメントによってヘリカルアンテナ１００の巻き途中の異なるターンにそれぞれ接続されたポートＰ２〜Ｐｍと、ポートＰ１を短絡させるポートＳｈｏｒｔ−Ｐとを備える。アンテナ１０は、スイッチ２０１または２０２が閉状態となり受電点に接続されるときにはヘリカルアンテナとして、スイッチ２０３および２０４が閉状態となり受電点に接続されかつ接地されるときにはヘリカル逆Ｆアンテナとして動作し、複数の異なる周波数帯域をチューナブルに受信することができる。【選択図】  図４
2009044332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる周波数帯域の放送を選択的に受信可能なマルチポートヘリカルアンテナであって、
ヘリカルアンテナと、
前記ヘリカルアンテナの巻き始め端の第１接点に接続された第１のポートと、
前記ヘリカルアンテナの内部に前記ヘリカルアンテナの軸方向に沿って延伸するエレメントによって前記ヘリカルアンテナの異なるターンに設けられた第２乃至第ｍ接点（ｍは２以上の自然数）にそれぞれ接続された第２乃至第ｍのポートと、
を備えることを特徴とするマルチポートヘリカルアンテナ。
【請求項２】
請求項１に記載のマルチポートヘリカルアンテナにおいて、
前記第１乃至第ｍのポートはそれぞれ第１乃至第ｍのスイッチを介して同一の受電点に接続され、
前記第１乃至第ｍのスイッチは、
前記第１乃至第ｍのスイッチのうちいずれか１つが閉状態のときには、前記第１乃至第ｍのスイッチのうち他のすべてのスイッチが開状態となり、前記第１乃至第ｍのポートのうち前記閉状態のスイッチに対応するポートを介して前記ヘリカルアンテナが前記受電点に接続されるように制御され、
前記第１乃至第ｍのスイッチのいずれが閉状態であるかに応じてｍ個の異なる周波数帯域の放送を選択的に受信可能とするマルチポートヘリカルアンテナ。
【請求項３】
請求項１に記載のマルチポートヘリカルアンテナにおいて、
前記第１ポートに接続され前記ヘリカルアンテナを接地させる第（ｍ＋１）のポートをさらに備え、
前記第１乃至第ｍのポートはそれぞれ第１乃至第ｍのスイッチを介して同一の受電点に接続され、
前記第（ｍ＋１）のポートは第（ｍ＋１）のスイッチを介して接地され、
前記第（ｍ＋１）のスイッチは、
前記第１乃至第（ｍ−１）のスイッチのうちいずれか１つが閉状態のときには、前記第１乃至第（ｍ−１）のスイッチのうち他のすべてのスイッチと、前記第ｍおよび第（ｍ＋１）のスイッチとが開状態となり、前記第１乃至第（ｍ−１）のポートのうち前記閉状態のスイッチに対応するポートを介して前記ヘリカルアンテナが前記受電点に接続されるように制御され、
前記第ｍのスイッチが閉状態のときには、前記第１乃至第（ｍ−１）のスイッチはすべて開状態となり、前記第（ｍ＋１）のスイッチは閉状態となって、前記第ｍのポートを介して前記ヘリカルアンテナが前記受電点に接続され、かつ前記第（ｍ＋１）のポートを介して前記ヘリカルアンテナが接地されるように制御され、
前記第１乃至第（ｍ＋１）のスイッチのいずれが閉状態であるかに応じてｍ個の異なる周波数帯域の放送を選択的に受信可能とするマルチポートヘリカルアンテナ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチポートヘリカルアンテナにおいて、
前記第１乃至第ｍのポートは互いに干渉しないよう離隔して設けられることを特徴とするマルチポートヘリカルアンテナ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載のマルチポートヘリカルアンテナにおいて、
前記第１乃至第ｍのスイッチは、それぞれＳＰｍＴスイッチの第１乃至第ｍの出力パスであることを特徴とするマルチポートヘリカルアンテナ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のマルチポートヘリカルアンテナにおいて、
前記ヘリカルアンテナは円筒型であることを特徴とするマルチポートヘリカルアンテナ。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかに記載のマルチポートヘリカルアンテナにおいて、
前記ヘリカルアンテナは平面板の外周に巻回された平面形状ヘリカルアンテナであることを特徴とするマルチポートヘリカルアンテナ。
【請求項８】
請求項７に記載のマルチポートヘリカルアンテナにおいて、
前記平面板は多層基板技術により製造されることを特徴とするマルチポートヘリカルアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマルチポートヘリカルアンテナに係り、より詳細には、ラップトップ・コンピュータ等の携帯用電子機器に取り付けて広帯域にわたる受信をチューナブルに行うことの可能なマルチポートヘリカルアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
地上波デジタルテレビジョン放送の拡大に伴い、受信可能なテレビ受像機機器の一般家庭への普及が進んでいる。また、携帯電話機等で視聴可能な１セグメント放送（いわゆるワンセグ）も行われており、視聴者が好みの場所で好みの番組を視聴することの可能な環境が整備されつつある。
【０００３】
地上波デジタルテレビジョン放送に使用されている周波数帯域としては、日本国等のＵＨＦ帯域（４７０〜７７０ＭＨｚ）と、韓国等のＶＨＦ帯域（１７６〜２１６ＭＨｚ）とがあり、各地域ではそれぞれの帯域に対応して放送を受信し視聴することのできる機器が販売されている。
【０００４】
ところで、こうしたテレビ放送をラップトップ・コンピュータ等の携帯用電子機器で視聴する場合、アンテナの共振周波数帯域が狭いと、様々なチャンネルの放送を受信して視聴することが難しい。そこで、セルラー用小型内蔵アンテナや、平面構造の逆Ｆアンテナの端子条件をスイッチや可変ダイオードを用いて変更したり、複数のアンテナを組み合わせたりしてアンテナをチューナブル化する技術が開発されている。
【０００５】
例えば特許文献１には、板状や平面タイプのアンテナでスイッチを用いて共振周波数を切り替える技術が開示されている。あるいは、特許文献２に開示されているように、ヘリカルアンテナの形状を工夫することによりアンテナをチューナブル化する技術もある。
【特許文献１】特許第３４３０１４０号公報
【特許文献２】米国特許第４，１６３，９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術においては、単純な逆Ｆアンテナの端子条件変更等を行ってもチューニングできる範囲が狭く、十分でないという問題があった。また、複数のアンテナを組み合わせると、チューニング可能な範囲を広くできたとしてもアンテナが大型化してしまうという問題があった。
これらの点に鑑み、本発明は、複数の周波数帯域でチューニング可能な小型の受信アンテナ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】
【０００７】
前述の目的を達するため、本発明は、複数の異なる周波数帯域の放送を選択的に受信可能なマルチポートヘリカルアンテナを提供する。このマルチポートヘリカルアンテナは、ヘリカルアンテナと、ヘリカルアンテナの巻き始め端の第１接点に接続された第１のポートと、ヘリカルアンテナの内部にヘリカルアンテナの軸方向に沿って延伸するエレメントによってヘリカルアンテナの異なるターンに設けられた第２乃至第ｍ接点（ｍは２以上の自然数）にそれぞれ接続された第２乃至第ｍのポートとを備える。
【０００８】
このマルチポートヘリカルアンテナにおいて、第１乃至第ｍのポートはそれぞれ第１乃至第ｍのスイッチを介して同一の受電点に接続され、第１乃至第ｍのスイッチは、この第１乃至第ｍのスイッチのうちいずれか１つが閉状態のときには第１乃至第ｍのスイッチのうち他のすべてのスイッチが開状態となり、第１乃至第ｍのポートのうち閉状態のスイッチに対応するポートを介してヘリカルアンテナが受電点に接続されるように制御され、第１乃至第ｍのスイッチのいずれが閉状態であるかに応じてｍ個の異なる周波数帯域の放送を選択的に受信可能とする。
【０００９】
また、本発明によるマルチポートヘリカルアンテナは、第１ポートに接続されヘリカルアンテナを接地させる第（ｍ＋１）のポートをさらに備え、第１乃至第ｍのポートはそれぞれ第１乃至第ｍのスイッチを介して同一の受電点に接続され、第（ｍ＋１）のポートは第（ｍ＋１）のスイッチを介して接地され、第（ｍ＋１）のスイッチは、第１乃至第（ｍ−１）のスイッチのうちいずれか１つが閉状態のときには第１乃至第（ｍ−１）のスイッチのうちいずれか１つが閉状態のときには第１乃至第（ｍ−１）のスイッチのうち他の全てのスイッチと第ｍおよび第（ｍ＋１）のスイッチとが開状態となり、第１乃至第（ｍ−１）のポートのうち前記閉状態のスイッチに対応するポートを介して前記ヘリカルアンテナが前記受電点に接続されるように制御され、第ｍのスイッチが閉状態のときには第１乃至第（ｍ−１）のスイッチはすべて開状態となり第（ｍ＋１）のスイッチは閉状態となって、第ｍのポートを介してヘリカルアンテナが受電点に接続されかつ第（ｍ＋１）のポートを介してヘリカルアンテナが接地されるように制御され、第１乃至第（ｍ＋１）のスイッチのいずれが閉状態であるかに応じてｍ個の異なる周波数帯域の放送を選択的に受信可能としてもよい。
【００１０】
本発明のマルチポートヘリカルアンテナにおいて、第１乃至第ｍのポートは互いに干渉しないよう離隔して設けられる。また、第１乃至第ｍのスイッチは、それぞれＳＰｍＴスイッチの第１乃至第ｍの出力パスである。
また、本発明のマルチポートヘリカルアンテナにおいて、ヘリカルアンテナは円筒型であってもよい。
【００１１】
さらに、本発明のマルチポートヘリカルアンテナにおいて、ヘリカルアンテナは、平面板の外周に巻回された平面形状ヘリカルアンテナであってもよい。平面板は多層基板技術により製造されてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のマルチポートヘリカルアンテナによれば、複数の周波数帯域をチューナブルにカバーすることができる。
このアンテナは、類似の機能を有する従来のアンテナに比べて小型であるため、スペース効率およびデザイン性の両面において、ラップトップ・コンピュータ等の携帯用電子機器の薄型化の傾向に対応する。また、ユーザはアンテナを携帯用電子機器に取り付けるだけで伸縮等の操作を行う必要がないため、取り扱い性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本発明によるアンテナは主としてテレビ放送の受信アンテナを想定している。各図面中に図示されるアンテナは送信アンテナと解釈できるが、送信アンテナと受信アンテナとは相補的なものであるから、説明の都合上、図面においてはこれらの区別を行わない。また、以下文中において「給電点」・「給電」とは、受信アンテナが信号を受信するときの受電点・受電、および送信アンテナが信号を送信するときの給電点・給電のいずれをも意味する用語とする。
【００１４】
図１は、本発明によるマルチポート平面形状ヘリカルアンテナをラップトップ・コンピュータに取り付けた場合の外観の一例を示す図である。
【００１５】
アンテナ１０はラップトップ・コンピュータ等の任意の携帯用電子機器（接地基板）４０に取り付けられる。このとき、アンテナ１０は機器４０に固定的に取り付けられてもよいが、必要に応じて受信時にのみ取り付けられるように、例えば機器４０にコネクタを設けて着脱可能とすることもできる。また、図１において、アンテナ１０はラップトップ・コンピュータである機器４０の右上部に取り付けられているが、取り付け位置がこれに限定されることはない。
【００１６】
図２（ａ）は、図１において破線Ａで囲んだアンテナ１０の拡大図である。図示するように、アンテナ１０の下端にはプリント基板３０が接合されており、このプリント基板３０がアンテナ１０と接地基板４０との接続部となっている。アンテナ１０は平面板１０４の外周にエレメントを巻回して形成されるヘリカルアンテナ１００により形成され、下端には３つのポートＰ１、Ｐ２およびＰ３が設けられている。このようにアンテナ１０を平面形状とすることにより、円筒形のヘリカルアンテナに比べ製造が容易となるので、量産時の生産性を高めることができる。
【００１７】
下端部の３つのポートＰ１、Ｐ２およびＰ３のうち、ポートＰ１は巻き始め端の接続点１０１においてヘリカルアンテナ１００と接続している。また、ポートＰ２は巻き始めから３ターン目の接続点１０２において、ポートＰ３は巻き始めから５ターン目の接続点１０３において、それぞれヘリカルアンテナ１００と接続している。
【００１８】
ポートＰ２およびＰ３をヘリカルアンテナ１００のどのターンで接続するかに応じて、アンテナ１０のＶＳＷＲ特性は変化する。すなわち、接続点１０２および１０３を設ける位置は、ＶＳＷＲ特性に応じて適宜変更可能である。また、本実施例によるアンテナ１０は、長さＬが１００ｍｍ、幅Ｗが２０ｍｍ、厚さＴが３ｍｍとなるように製造されるものとするが、本発明のアンテナの大きさはこれに限定されない。
【００１９】
図２（ｂ）はアンテナ１０の先端部の拡大斜視図である。同図に示されるように、アンテナ１０の先端部において、ヘリカルアンテナ１００は開放されている。ヘリカルアンテナ１００の巻き数は接地平面の大きさと使用する周波数帯域により異なるので、実施形態に応じて調整してよい。
【００２０】
図３を参照して、本実施例のアンテナについてより詳細に説明する。図３は、アンテナ１０の給電回路の概略ブロック図である。アンテナ１０の下端部に位置するプリント基板制御部３０は、スイッチ部２０と、第１の整合回路３０１と、第２の整合回路３０２と、第３の整合回路３０３と、電圧制御回路３０４とを備えている。
【００２１】
本実施例において、スイッチ部２０はＳＰ３Ｔ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｒｔ  ３  Ｔｈｒｏｗ）スイッチを備え、３つの出力パス２０１、２０２および２０３は、それぞれ第１の整合回路３０１、第２の整合回路３０２および第３の整合回路３０３を介してポートＰ１、Ｐ２およびＰ３に接続される。第１、第２および第３の整合回路３０１、３０２および３０３は、それぞれアンテナ側と給電側とのインピーダンスマッチングを行う。また、電圧制御回路３０４は、スイッチ部２０の３つの出力パス２０１、２０２および２０３に接続されて、スイッチの開閉を制御する。
【００２２】
また、スイッチ部２０にはさらに、ポートＰ１とポートＳｈｏｒｔ−Ｐとの間に接続されたスイッチ２０４が設けられている。ポートＳｈｏｒｔ−Ｐは接地されたショートポートであり、ポートＰ３が受電点と接続されるときにはスイッチ２０４が閉状態となってヘリカルアンテナ１００を接地させる。出力パス２０１、２０２および２０３と同様、スイッチ２０４の開閉も電圧制御回路３０４により制御される。
【００２３】
ここで、図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すように、アンテナ１０は、スイッチ２０の開閉を制御することにより、ポートＰ１、Ｐ２、およびＰ３のうちいずれか１つのポートが受電点に接続されるとき、他のポートは接続されないように構成されている。これにより、アンテナ１０を３つの別個のアンテナとして選択的に動作させることが可能になる。
【００２４】
詳述すれば、図４（ａ）に示すようにスイッチ２０１が閉状態となりポートＰ１が受電点と接続されるとき、アンテナ１０は、接続点１０１からアンテナ１０の先端までの長さを有するヘリカルアンテナ１００として機能する。また、図４（ｂ）に示すようにスイッチ２０２が閉状態となりポートＰ２が受電点と接続されるとき、アンテナ１０は、接続点１０２からアンテナ１０の先端までの長さを有するヘリカルアンテナ１００として機能する。
【００２５】
一方、図４（ｃ）に示すようにスイッチ２０３が閉状態となりポートＰ３が受電点と接続されるときには、スイッチ２０４も閉状態となってポートＰ１が短絡される。これにより、アンテナ１０は逆Ｆアンテナとして動作することになる。
【００２６】
図５は、このようなアンテナ１０によりＶＨＦ帯域で受信を行った場合の各ポート使用時のＶＳＷＲ特性を表したものである。同図において、実線はポートＰ１使用時、一点鎖線はポートＰ２使用時、二点鎖線はポートＰ３使用時のＶＳＷＲ特性をそれぞれ示している。
【００２７】
省電力を扱う端末用アンテナとしては、ＶＳＷＲの値はおよそ３．５よりも小さいのが望ましい。この点を考慮して図５を参照すると、ポートＰ１使用時には、約１７０〜１９０ＭＨｚの周波数帯域においてＶＳＷＲの値が３以下を示している。また、ポートＰ２使用時には、約１８５〜２００ＭＨｚの周波数帯域においてＶＳＷＲの値が３以下を示している。
【００２８】
一方、ポートＰ３使用時には、約１９５〜２２５ＭＨｚの周波数帯域においてＶＳＷＲの値が３以下となっており、ポートＰ１およびＰ２使用時に比べて共振周波数帯域が若干広い。これは、ポートＰ３使用時には、前述のようにアンテナ１０が逆Ｆアンテナとして動作するためである。このとき、仮にポートＳｈｏｒｔ−Ｐのスイッチ２０４を開状態のままにしておくと、アンテナ１０は逆Ｆアンテナとしては動作しないので、共振周波数帯域は狭くなる。
【００２９】
このように、本実施例において、アンテナ１０はヘリカルアンテナおよびヘリカル逆Ｆアンテナからなる複合アンテナとして、広帯域にわたりチューナブルに受信を行うことを可能とする。
【００３０】
次に、図６および７を参照して本発明の別の実施例を説明する。
図６に示すのは、本発明の別の実施例におけるアンテナ１０の給電回路の概略ブロック図である。同図において図３と同一の部分には同一の符号を付し、説明は省略する。
【００３１】
この実施例では、スイッチ部２０はＳＰＤＴ（Ｓｉｎｇｌｅ  Ｐｏｒｔ  Ｄｏｕｂｌｅ  Ｔｈｒｏｗ）スイッチを備え、２つの出力パス２０１および２０２は、それぞれ第１の整合回路３０１および第２の整合回路３０２を介してポートＰ１およびＰ２に接続される。また、スイッチ部２０はポートＰ１とポートＳｈｏｒｔ−Ｐとの間に接続されたスイッチ２０４をさらに備える。
【００３２】
スイッチ２０１が閉状態となりポートＰ１が受電点と接続されるとき、アンテナ１０はヘリカルアンテナとして機能する。また、スイッチ２０２が閉状態となりポートＰ２が受電点と接続されるときにはスイッチ２０４も閉状態となってポートＰ１が短絡され、アンテナ１０は逆Ｆアンテナとして動作する。
【００３３】
このようなアンテナ１０によりＵＨＦ帯域で受信を行った場合の各ポート使用時のＶＳＷＲ特性を図７に示す。同図において、実線はポートＰ１使用時、二点鎖線はポートＰ２使用時のＶＳＷＲ特性をそれぞれ示している。前述した実施例と同様、本実施例においても、アンテナ１０が広帯域にわたりチューナブルに受信可能であることがわかる。
【００３４】
ここで、アンテナ１０は例えば長さＬが６０ｍｍ、幅Ｗが２０ｍｍ、厚さＴが３ｍｍのアンテナとして実現することができる。すなわち、前述のＶＨＦ帯域の受信アンテナに比べ、長さＬが１／２となる。このとき、前述のように、ヘリカルアンテナ１００の巻き数も適宜調整される。
【００３５】
以上、本発明の実施例を説明したが、本発明のマルチポート平面形状ヘリカルアンテナにおいて、ポートの数は３つまたは４つに限定されることはなく、受信周波数帯域すなわち放送チャンネル数に応じて変更することが可能である。例えば、ポート数を増加してより高い周波数帯域にも対応可能なアンテナとすることにより、携帯電話機に適用することもできる。
【００３６】
なお、前述の各実施例においては平面形状のマルチポートヘリカルアンテナが用いられたが、本発明のマルチポートヘリカルアンテナは円筒型として実現することもできる。すなわち、円筒型のヘリカルアンテナおよびその内部に配設したモノポールアンテナにより円筒型のマルチポートヘリカルアンテナを構成し、平面形状のマルチポートヘリカルアンテナと同様の機能を持ったアンテナとして使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施例によるマルチポート平面形状ヘリカルアンテナをラップトップ・コンピュータに取り付けた場合の外観を示す概略図。
【図２（ａ）】本発明の一実施例によるマルチポート平面形状ヘリカルアンテナを説明する図。
【図２（ｂ）】本発明の一実施例によるマルチポート平面形状ヘリカルアンテナを説明する図。
【図３】本発明の一実施例によるマルチポートヘリカルアンテナの概略ブロック図。
【図４】本発明の一実施例によるマルチポート平面形状ヘリカルアンテナの概略図。
【図５】本発明の一実施例によるマルチポートヘリカルアンテナにおいて、各ポート使用時のＶＨＦ帯域におけるＶＳＷＲのモデル測定結果を示す図。
【図６】本発明の別の実施例によるマルチポートヘリカルアンテナの概略ブロック図。
【図７】本発明の別の実施例によるマルチポートヘリカルアンテナにおいて、各ポート使用時のＵＨＦ帯域におけるＶＳＷＲのモデル測定結果を示す図。
【符号の説明】
【００３８】
１０  マルチポートヘリカルアンテナ
１００  ヘリカルアンテナ
１０１，１０２，１０３  接続点
１０４  平面板
２０  スイッチ部
２０１，２０２，２０３，２０４  スイッチ
３０  プリント基板
３０１，３０２，３０３  整合回路
３０４  電圧制御回路
４０  携帯用電子機器／接地平面
【図１】
2009044332.tif 000003
【図２（ａ）】
2009044332.tif 000004
【図２（ｂ）】
2009044332.tif 000005
【図３】
2009044332.tif 000006
【図４】
2009044332.tif 000007
【図５】
2009044332.tif 000008
【図６】
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【図７】
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