JPH09307331A - 整合回路及びそれを用いたアンテナ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小形のアンテナ装置でも広範囲の周波数を送
受信する無線機器に用いることができる整合回路及びそ
れを用いたアンテナ装置を提供する。 【解決手段】 整合回路１０は、アンテナ本体１１と直
列に接続されたチップインダからなるインダクタンス素
子１２、並びに、アンテナ本体１１と並列に接続された
トリマコンデンサからなる第１のキャパシタンス素子１
３及びチップコンデンサからなる第２のキャパシタンス
素子１４で構成されている。この際、インダクタンス素
子１２の一端はアンテナ本体１１の給電用端子１５に接
続され、他端は、アンテナ本体１１に電圧を給電するた
めの給電源Ｖに接続される。また、第１のキャパシタン
ス素子１３は、アンテナ本体１１の給電用端子１５とイ
ンダクタンス素子１２の接続点Ａと、グランドとの間に
接続され、第２のキャパシタンス素子１４は、インダク
タンス素子１２と給電源Ｖの接続点Ｂと、グランドとの
間に接続される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、整合回路及びそれ
を用いたアンテナ装置に関し、特に、広範囲の周波数を
送受信する無線機器、例えばテレビ、ラジオ、ページャ
等に用いられる整合回路及びそれを用いたアンテナ装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、広範囲の周波数を送受信する
無線機器、例えばテレビ（９０ＭＨｚ〜８００ＭＨｚ）
に用いるアンテナ本体としては八木・宇田アンテナ、ホ
イップアンテナ等がある。しかしながら、八木・宇田ア
ンテナ、ホイップアンテナの場合には、広範囲の周波数
の電波を受信できるように帯域幅を広くするため、非常
に大きなものとなる。

【０００３】これに対し、小形化を実現するために、図
１０に示すようなアンテナ装置５０が提案されている。
図１０において、５１はアンテナ本体、５２はアンテナ
本体５１を実装するための実装基板、５３は実装基板５
２上に形成された接地パターン、５４は同じく実装基板
５２上に形成された伝送線路である。そして、接地パタ
ーン５３はグランドに接続される。また、伝送線路５４
は給電源Ｖに、その給電源Ｖはグランドに接続される。

【０００４】例えば、このアンテナ本体５１は、図１１
に示すように、アルミナ、ステアタイト等の絶縁体粉末
からなる絶縁体層（図示せず）を積層した直方体状の絶
縁体５５と、銀、銀−パラジウム等からなり、絶縁体５
５の内部にコイル状に形成される導体５６と、フェライ
ト粉末等の磁性体粉末からなり、絶縁体５５及びコイル
状の導体５６の内部に形成される磁性体５７と、絶縁体
５５を焼成した後、導体５６の引き出し端（図示せず）
に、被着、焼き付けされる外部接続端子５８ａ及び５８
ｂとで構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の小形
化した従来のアンテナ装置においては、帯域幅が狭くな
り、広範囲の周波数を送受信する無線機器に用いるアン
テナ装置には使用できないという問題点が生じる。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたものであり、小形のアンテナ装置でも広範
囲の周波数を送受信する無線機器に用いることができる
整合回路及びそれを用いたアンテナ装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述する問題点を解決す
るため本発明は、放射導体及び給電用端子を備え、等価
回路が直列接続されたインダクタンス成分、抵抗成分及
び容量成分からなるアンテナ本体に接続される整合回路
において、前記アンテナ本体に直列に接続されたインダ
クタンス素子と、前記アンテナ本体に並列に接続された
第１及び第２のキャパシタンス素子からなり、該第１の
キャパシタンス素子を容量可変のキャパシタンス素子に
したことを特徴とする。

【０００８】また、前記第２のキャパシタンス素子を容
量可変のキャパシタンス素子にしたことを特徴とする。

【０００９】また、整合回路を前記アンテナ本体の給電
用端子側に設けたことを特徴とする。

【００１０】本発明の整合回路及びそれを用いたアンテ
ナ装置によれば、インダクタンス素子と第２のキャパシ
タンス素子により、アンテナ本体の入力インピーダンス
と、広範囲の周波数を送受信する無線機器に採用される
高周波回路の特性インピーダンスを整合し、容量可変の
第１のキャパシタンス素子により共振周波数を調整する
ことが可能となる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施例を説明する。なお、各実施例及び各変形例におい
て、第１の実施例と同一もしくは同等の部分には同一番
号を付し、詳細な説明は省略する。

【００１２】図１に、本発明に係る整合回路の第１の実
施例の回路図を示す。整合回路１０は、アンテナ本体１
１と直列に接続された例えばチップインダクタからなる
インダクタンス素子１２、並びに、アンテナ本体１１と
並列に接続された例えばトリマコンデンサ、バラクター
ダイオードからなる容量可変の第１のキャパシタンス素
子１３及び例えばチップコンデンサとからなる容量固定
の第２のキャパシタンス素子１４で構成される。

【００１３】この際、インダクタンス素子１２の一端は
アンテナ本体１１の給電用端子１５に接続され、他端
は、アンテナ本体１１に電圧を給電するための給電源Ｖ
に接続される。また、第１のキャパシタンス素子１３
は、アンテナ本体１１の給電用端子１５とインダクタン
ス素子１２の接続点Ａと、グランドとの間に接続され、
第２のキャパシタンス素子１４は、インダクタンス素子
１２と給電源Ｖの接続点Ｂと、グランドとの間に接続さ
れる。

【００１４】図２に、第１の実施例である整合回路１０
を用いたアンテナ装置１６の斜視図を示す。このアンテ
ナ装置１６は、アンテナ本体１１と、整合回路１０を構
成するインダクタンス素子１２、第１及び第２のキャパ
シタンス素子１３、１４を、伝送線路１７ａ、１７ｂ及
びグランド電極１８が表面上に形成された実装基板１９
の上に実装することにより構成されている。

【００１５】この際、アンテナ本体１１の給電用端子１
５は伝送線路１７ａに接続され、インダクタンス素子１
３は伝送線路１７ａ、１７ｂに接続され、給電源Ｖは伝
送線路１８ｂに接続される。すなわち、インダクタンス
素子１３が伝送線路１７ａ、１７ｂを介して、アンテナ
本体１１と給電源Ｖに接続される。

【００１６】また、第１のキャパシタンス素子１３は、
伝送線路１７ａとグランド電極１８の間に接続され、第
２のキャパシタンス素子１４は、伝送線路１７ｂとグラ
ンド電極１８の間に接続される。

【００１７】そして、一般的に、アンテナ装置１６とと
もに、広範囲の周波数を送受信する無線機器に搭載され
る高周波回路（図示せず）は、その特性インピーダンス
が５０Ωに統一され設計される。

【００１８】次いで、図２のアンテナ装置１６に用いた
アンテナ本体１１について説明する。アンテナ本体１１
の等価回路は、図３に示すように、インダクタンス成分
１、抵抗成分２及び容量成分３が、給電用端子１５とグ
ランドとの間に直列に接続された回路となる。そして、
インダクタンス成分１、抵抗成分２及び容量成分３で放
射導体４を構成する。

【００１９】また、アンテナ本体１１は、図４に示すよ
うに、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主成
分とする直方体状の基体５の内部に、基体５の長手方向
に螺旋状に巻回される放射導体４と、基体５の表面に、
放射導体４に電圧を印加するための給電用端子１５を備
える。この際、放射導体４の一端は給電用端子１５に接
続される給電部６を形成し、他端は基体５の内部におい
て自由端７を形成する。

【００２０】上記のアンテナ本体の場合には、酸化バリ
ウム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とする直方体
状の基体を用いることで、伝搬速度が遅くなり、波長短
縮が生じるため、基体の比誘電率をεとすると、実効線
路長はε^1/2倍になり、従来の線状アンテナの実効線路
長と比較して長くなる。したがって、電流分布の領域が
増えるため、放射する電波の量が多くなり、アンテナ装
置の利得を向上させることができる。

【００２１】図５及び図６に、図４のアンテナ本体１１
の変形例の透視斜視図を示す。図５のアンテナ本体１１
ａは、直方体状の基体５ａと、基体５ａの表面に沿っ
て、基体５ａの長手方向に螺旋状に巻回される放射導体
４ａと、基体５ａの表面に、給電用端子１５ａとを備え
る。この際、放射導体４ａの一端は、基体５ａの表面に
おいて、放射導体４ａに電圧を印加するための給電用端
子１５ａに接続される。また、放射導体４ａの他端は、
基体５ａの表面において自由端７ａを形成する。この場
合には、放射導体４ａを基体１ａの表面に螺旋状にスク
リーン印刷等で簡単に形成できるため、アンテナ本体１
１ａの製造工程が簡略化できる。

【００２２】図６のアンテナ本体１１ｂは、直方体状の
基体５ｂと、基体５ｂの表面に、ミアンダ状に形成され
る放射導体４ｂと、基体５ｂの表面に、給電用端子１５
ｂとを備える。この際、放射導体４ｂの一端は、基体５
ｂの表面において、放射導体４ｂに電圧を印加するため
の給電用端子１５ｂに接続される。また、放射導体４ｂ
の他端は、基体５ｂの表面において自由端７ｂを形成す
る。この場合には、ミアンダ状の放射導体４ｂを基体５
ｂの一方主面のみ形成するため、基体５ｂの低背化が可
能となり、それにともないアンテナ本体１１ｂの低背化
も可能となる。なお、ミアンダ状の放射導体４ｂは、基
体５ｂの内部に形成されていてもよい。

【００２３】次いで、図７に、図２に示すアンテナ装置
１６において、インダクタンス素子１２に２２０ｎＨの
インダクタンス値を有するチップインダクタ、第１のキ
ャパシタンス素子１３に０．１ｐＦ〜０．７５ｐＦの容
量値を有する可変コンデンサ、第２のキャパシタンス素
子１４に５ｐＦの容量値を有するチップコンデンサを使
用した場合の通過特性を示す。そして、図７中におい
て、実線は第１のキャパシタンス素子１３の容量値が
０．７５ｐＦ、破線は第１のキャパシタンス素子１３の
容量値が０．１ｐＦの場合を示し、点Ａ及び点Ｂはそれ
ぞれの場合における共振周波数を示す。

【００２４】この図から、第１のキャパシタンス素子１
３の容量値を０．１ｐＦから０．７５ｐＦに変化させる
ことにより、アンテナ装置１６の共振周波数を３５０Ｍ
Ｈｚ（点Ｂ）から２４０ＭＨｚ（点Ａ）に移動させるこ
とが可能であることが立証された。

【００２５】上述した第１の実施例の整合回路１０によ
れば、インダクタンス素子１２と第２のキャパシタンス
素子１４により、アンテナ本体１１と整合回路１０で構
成されるアンテナ装置１６の入力インピーダンスを、ア
ンテナ装置１６とともに、広範囲の周波数を送受信する
無線機器に搭載される高周波回路（図示せず）の特性イ
ンピーダンスである５０Ωに整合し、容量可変の第１の
キャパシタンス素子１３によりアンテナ装置１６の共振
周波数を所望の周波数に調整することができる。従っ
て、アンテナ装置１６の帯域幅が狭くても、広範囲の周
波数に対応することが可能となる。

【００２６】また、整合回路１０を用いたアンテナ装置
１６によれば、アンテナ本体１１と整合回路１０を一体
化し、小形化するため、広範囲の周波数を送受信する携
帯用の無線機器に取り付けることができる。

【００２７】さらに、広範囲の周波数を送受信する無線
機器の筐体内部にアンテナ装置１６を収納することがで
きるため、その無線機器から突起部分を無くすることが
できる。

【００２８】また、容量可変の第１のキャパシタンス素
子１３に、印加電圧により容量を変化させることができ
るバラクターダイオードを用いた場合には、バラクター
ダイオードへの印加電圧を変化させるだけで、容易に共
振周波数を所望の周波数に調整することができる。

【００２９】図８に、本発明に係る整合回路の第２の実
施例の回路図を示す。第２の実施例である整合回路２０
は、第１の実施例である整合回路１０と比較して、第２
のキャパシタンス素子１４が容量可変のキャパシタンス
素子からなる点で異なる。この際、容量可変の第２のキ
ャパシタンス素子１４は、第１のキャパシタンス素子１
３と同様に、例えばトリマコンデンサ、バラクターダイ
オードからなる。

【００３０】上述した第２の実施例の整合回路２０によ
れば、アンテナ本体１１と整合回路２０で構成されるア
ンテナ装置２１の共振周波数を、所望の周波数にするた
めに大きく移動することにより、アンテナ装置２１の入
力インピーダンスが、アンテナ装置２１とともに、広範
囲の周波数を送受信する無線機器に搭載される高周波回
路（図示せず）の特性インピーダンスである５０Ωから
大きく外れても、容量可変とした第２のキャパシタンス
素子１４の容量を変化させることにより、アンテナ装置
２１の入力インピーダンスを、その高周波回路の特性イ
ンピーダンスに整合させることが可能となる。

【００３１】図９（ａ）乃至図９（ｈ）に、第２の実施
例の整合回路２０の第１乃至第８の変形例の回路図を示
す。

【００３２】これらの第１〜第８の変形例である整合回
路３１〜３８は、第２の実施例である整合回路２０と比
較して、第１及び第２のキャパシタンス素子１３、１４
に、直列あるいは並列に第３及び第４のキャパシタンス
素子３９、４０が接続されている点で異なる。

【００３３】第３及び第４のキャパシタンス素子３９、
４０が、第１及び第２のキャパシタンス素子１３、１４
に直列に接続される場合（図９（ａ）、（ｃ）、
（ｅ）、（ｆ）、（ｇ））には、容量可変である第１及
び第２のキャパシタンス素子１３、１４の容量を大きく
調整しても、第１のキャパシタンス素子１３と第３のキ
ャパシタンス素子３９の合成容量、及び第２のキャパシ
タンス素子１４と第４のキャパシタンス素子４０の合成
容量は、微少量しか変化しないため、微小容量を調整す
ることができる。

【００３４】また、第３及び第４のキャパシタンス素子
３９、４０が、第１及び第２のキャパシタンス素子１
３、１４に並列に接続される場合（図９（ｂ）、
（ｄ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ））には、容量可変であ
る第１及び第２のキャパシタンス素子１３、１４の容量
を小さく調整しても、第１のキャパシタンス素子１３と
第３のキャパシタンス素子３９の合成容量、第２のキャ
パシタンス素子１４と第４のキャパシタンス素子４０の
合成容量は、大きく変化するため、容量を大きく変化さ
せることができる。

【００３５】この際、上述の第１及び第２の変形例にお
いて、第２のキャパシタンス素子１４を容量固定のキャ
パシタンス素子にすることにより第１の実施例の整合回
路１０の変形例となる。

【００３６】なお、上述の実施例においては、アンテナ
本体が、酸化バリウム、酸化アルミニウム、シリカを主
成分とする誘電材料により構成される基体の内部に、螺
旋状に巻回された放射導体を有する場合について説明し
たが、アンテナ本体は等価回路が図３に示したような回
路であればよく、その形状は本発明の実施にあたって必
須の条件となるものではない。

【００３７】また、アンテナ本体の基体が、酸化バリウ
ム、酸化アルミニウム、シリカを主成分とする誘電材料
により構成される場合について説明したが、基体として
はこの誘電材料に限定されるものではなく、酸化チタ
ン、酸化ネオジウムを主成分とする誘電材料、ニッケ
ル、コバルト、鉄を主成分とする磁性材料、あるいは誘
電材料と磁性材料の組み合わせでもよい。

【００３８】さらに、アンテナ本体の放射導体が１本の
場合について説明したが、それぞれが平行に配置された
複数本の放射導体を有していてもよい。この場合には、
放射導体の本数に応じて複数の共振周波数を有すること
が可能となり、１つのアンテナでマルチバンドに対応す
ることが可能となる。

【００３９】また、容量可変のキャパシタンス素子とし
て、０．１ｐＦ〜０．７５ｐＦの容量値を有する可変コ
ンデンサの場合について説明したが、容量値が可変であ
ればよく、その容量値の可変範囲は、本発明の実施にあ
たって必須の条件となるものではない。

【００４０】さらに、共振周波数を可変にする場合につ
いて説明したが、共振周波数を可変にしない場合におい
ても、当然使用することができる。

【００４１】

【発明の効果】請求項１の整合回路によれば、インダク
タンス素子と第２のキャパシタンス素子により、アンテ
ナ本体と整合回路で構成されるアンテナ装置の入力イン
ピーダンスを、アンテナ装置とともに、広範囲の周波数
を送受信する無線機器に搭載される高周波回路の特性イ
ンピーダンスに整合し、容量可変の第１のキャパシタン
ス素子によりアンテナ装置の共振周波数を所望の周波数
に調整することができる。従って、アンテナ装置の帯域
幅が狭くても、広範囲の周波数に対応することができ、
広範囲の周波数を送受信する無線機器に使用することが
可能となる。

【００４２】請求項２の整合回路によれば、アンテナ本
体と整合回路で構成されるアンテナ装置の共振周波数
を、所望の周波数にするために大きく移動することによ
り、アンテナ装置の入力インピーダンスが、アンテナ装
置とともに、広範囲の周波数を送受信する無線機器に搭
載される高周波回路の特性インピーダンスから大きく外
れても、容量可変とした第２のキャパシタンス素子の容
量を変化させることにより、アンテナ装置の入力インピ
ーダンスを、その高周波回路の特性インピーダンスに整
合させることが可能となる。

【００４３】請求項３のアンテナ装置によれば、アンテ
ナ本体と整合回路を一体化し、小形化するため、広範囲
の周波数を送受信する携帯用の無線機器に取り付けるこ
とができる。

【００４４】また、広範囲の周波数を送受信する携帯用
の無線機器の筐体内部にアンテナ装置を収納することが
できるため、その無線機器から突起部分を無くすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の整合回路に係る第１の実施例の回路図
である。

【図２】図１の整合回路を用いたアンテナ装置の斜視図
である。

【図３】図２のアンテナ装置を構成するアンテナ本体の
等価回路図である。

【図４】図２のアンテナ装置を構成するアンテナ本体の
透視斜視図である。

【図５】図４のアンテナ本体の変形例を示す透視斜視図
である。

【図６】図５のアンテナ本体の別の変形例を示す透視斜
視図である。

【図７】図２のアンテナ装置の通過特性を示す図であ
る。

【図８】本発明の整合回路に係る第２の実施例の回路図
である。

【図９】図８の整合回路の（ａ）第１〜（ｈ）第８の変
形例を示す回路図である。

【図１０】従来のアンテナ装置の斜視図である。

【図１１】図１０のアンテナ装置を構成するアンテナ本
体の透視側面図である。

【符号の説明】

１ インダクタンス成分 ２ 抵抗成分 ３ 容量成分 ４ 放射導体 １０、２０、３１〜３８ 整合回路 １１ アンテナ本体 １２ インダクタンス素子 １３、１４ キャパシタンス素子 １５ 給電用端子 １６、２１ アンテナ装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅 洋一郎 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射導体及び給電用端子を備え、等価回
   路が直列接続されたインダクタンス成分、抵抗成分及び
   容量成分からなるアンテナ本体に接続される整合回路に
   おいて、 前記アンテナ本体に直列に接続されたインダクタンス素
   子と、前記アンテナ本体に並列に接続された第１及び第
   ２のキャパシタンス素子からなり、該第１のキャパシタ
   ンス素子を容量可変のキャパシタンス素子にしたことを
   特徴とする整合回路。
2. 【請求項２】 前記第２のキャパシタンス素子を容量可
   変のキャパシタンス素子にしたことを特徴とする請求項
   １に記載の整合回路。
3. 【請求項３】 請求項１あるいは請求項２に記載の整合
   回路を前記アンテナ本体の給電用端子側に設けたことを
   特徴とするアンテナ装置。