JPH1127026A

JPH1127026A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH1127026A
Application number: JP9179412A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Kawabata; 一也川端; Shoji Nagumo; 正二南雲
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 1999-01-29
Anticipated expiration: 2017-07-04
Also published as: JP3606005B2

Abstract

(57)【要約】【課題】線状アンテナと表面実装型アンテナとを用い
てダイバシティアンテナを構成する際、両アンテナ間の
相互干渉を防止する。【解決手段】表面実装型アンテナ１０とホイップアン
テナ２０とを用いてアンテナダイバシティ構成とし、表
面実装型アンテナ１０を、その放射電極の開放端がホイ
ップアンテナ２０から遠ざかる向きに配置することによ
って、両アンテナ間の相互干渉を防止する。これにより
線状アンテナと表面実装型アンテナの双方の特性を生か
したアンテナ装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は携帯電話などの移
動体通信機器に用いられるアンテナ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、携帯電話などの移動体通信機
器のアンテナ装置としては、線状のアンテナと表面実装
型アンテナとを併用したダイバシティアンテナの構成が
採られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、線状アンテナ
は単純な構造で比較的広帯域にわたって高利得が得られ
る、という利点を備え、表面実装型アンテナは極めて小
型でかつ回路基板上に他の電子部品とともに表面実装で
きるため、通信機器全体を小型化できるという利点を備
えている。したがって、この線状アンテナと表面実装型
アンテナとをダイバシティ構成にすれば、両者の利点を
併せ持つアンテナ装置が得られる筈である。

【０００４】しかし、線状アンテナと表面実装型アンテ
ナとを併用した従来のアンテナ装置においては、必ずし
もその相乗効果が発揮されていなかった。

【０００５】発明者等は、期待どおりの特性が得られな
いことの原因が、線状アンテナと表面実装型アンテナと
の相互干渉にあることを実験により解明した。この発明
の目的は上記表面実装型アンテナの特性を生かし、かつ
ホイップアンテナやヘリカルアンテナなどの線状アンテ
ナの特性をも生かしたアンテナ装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、線状アンテ
ナと表面実装型アンテナからの受信信号を合成して若し
くは切り替えて受信部へ供給するアンテナダイバシティ
回路、または送信部からの送信信号を分配して若しくは
切り替えて線状アンテナと表面実装型アンテナへ供給す
るアンテナダイバシティ回路、を備えた通信機に用いら
れるアンテナ装置であって、線状アンテナと表面実装型
アンテナとの相互干渉による問題を解消するために、請
求項１に記載のとおり、表面実装型アンテナを、誘電体
または誘電性磁性体の基体に放射電極と、この放射電極
に対して給電する給電電極とを設けて成る表面実装型ア
ンテナとするとともに、当該表面実装型アンテナの放射
電極の開放端が前記線状アンテナから遠ざかる向きに当
該表面実装型アンテナを配置する。

【０００７】この構成によって、表面実装型アンテナの
放射電極の開放端が線状アンテナから遠ざかる向きに配
置されるため、両アンテナ間の相互干渉が防止され、高
い総合アンテナ利得が維持できる。上記線状アンテナが
ホイップアンテナであって、そのホイップアンテナが収
納されている場合にも、ホイップアンテナと表面実装型
アンテナとの相互干渉が防止されるように表面実装型ア
ンテナを配置しておくことで、受信感度を常に高く維持
することができる。

【０００８】なお、一般に線状アンテナは広帯域特性を
有するのに対し、表面実装型アンテナは狭帯域特性を有
するが、例えばいわゆるＰＤＣ８００ＭＨｚ巻取り方式
（８１０〜８１８ＭＨｚ帯と８７０〜８８５ＭＨｚ帯の
両方に対応する）携帯電話システムでは、実際に使用さ
れる領域は８１０〜８１８ＭＨｚ帯と８７０〜８８５Ｍ
Ｈｚ帯のみであるため、表面実装型アンテナを補助的に
用いて、上記実際に使用する帯域での感度を高めること
ができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施形態に係る
アンテナ装置の構成を図１〜図５を参照して説明する。

【００１０】図１はアンテナ装置に用いられる表面実装
型アンテナの構成を示す斜視図である。同図において１
１は誘電体セラミクスまたは比較的比誘電率の高い合成
樹脂からなる誘電体基体である。この誘電体基体１１の
図における上面から左後方の端面を経由して再び上面に
１ａ，１ｂ，１ｃで示す放射電極を形成している。また
誘電体基体１１の図における下面から右手前の端面にか
けて２ａ，２ｂで示す給電電極を形成している。さらに
誘電体基体１１の図における下面から右手前端面を経由
して上面にかけて３ａ，３ｂ，３ｃで示す接地電極を形
成している。

【００１１】図１に示した表面実装型アンテナでは、放
射電極１ｃの開放端ｏ付近と接地電極３ｃとのギャップ
部分、および開放端ｏ付近と給電電極２ａ，２ｂとの間
にそれぞれ静電容量が生じ、これらのキャパシタンスと
放射電極のインダクタンス成分とで共振回路を構成す
る。また、給電電極と放射電極とは、給電電極２ａ，２
ｂと放射電極１ｃとの間に生じる静電容量によって容量
結合する。

【００１２】図２は図１に示した表面実装型アンテナの
等価回路である。同図において、Ｃ２３は給電電極２
ａ，２ｂと接地電極３ａ，３ｂ，３ｃとの間に生じる静
電容量、Ｃ２１は給電電極２ａ，２ｂと放射電極１ｃと
の間に生じる静電容量、Ｃ１３は放射電極１ｃの開放端
ｏ付近と接地電極３ｃとの間に生じる静電容量、Ｌは放
射電極のインダクタンス成分である。これらのうち主と
してＣ１３、Ｃ２１およびＬが共振回路を構成する。Ｒ
はアンテナの放射抵抗である。

【００１３】図３の（Ａ），（Ｂ）は図１に示した表面
実装型アンテナとホイップアンテナとを設けたアンテナ
装置の２つの構成例を示す図である。同図において２１
は回路基板であり、その表面に表面実装型アンテナ１０
を表面実装している。また同図において２０はホイップ
アンテナである。（Ａ）に示す例では放射電極の開放端
ｏの位置を図における下方に向けて表面実装型アンテナ
１０を実装することによって、その開放端ｏをホイップ
アンテナ２０から遠ざけている。また、（Ｂ）に示す例
では表面実装型アンテナ１０の放射電極の開放端を通信
機器の外側に向けて実装することによって、表面実装型
アンテナ１０の開放端ｏをホイップアンテナ２０から遠
ざけている。（Ａ），（Ｂ）のいずれの場合も、表面実
装型アンテナ１０とホイップアンテナ２０との相互干渉
が防止されて、高い総合アンテナ利得が維持される。

【００１４】表面実装型アンテナ１０の各電極に対応す
る回路基板２１側の詳細な電極パターンは省略している
が、これらの電極パターンを除く領域には接地電極２２
を設けている。この回路基板２１上には、後述するよう
に表面実装型アンテナ１０を受信アンテナとして用いる
ための受信フィルタ、ホイップアンテナ２０に対する送
信フィルタおよび受信フィルタ、ホイップアンテナとの
受信信号の合成または切り替えを行う合成／切替回路等
を設けている。

【００１５】図３（Ａ）に示した配置構造の場合の、表
面実装型アンテナ１０とホイップアンテナ２０との相互
干渉を測定したところ、次のような結果となった。

【００１６】すなわち、ｚｘ面のダイポール比較の最大
利得〔ｄＢｄ〕は、ホイップアンテナのみの場合 −０．７ホイップアンテナと表面実装型アンテナの双方を使用した場合 −０．５となった。

【００１７】ここでｚ軸およびｘ軸は図４に示すとおり
である。すなわち図４において表面実装型アンテナ１０
が実装された回路基板２１を携帯電話などの通信機器の
筐体２３内に収納した状態で、回路基板２１の長手方向
をｚ軸、回路基板２１の面に垂直な方向をｘ軸として、
このｚ軸とｘ軸を含む面内方向の最大利得を求めた。

【００１８】このように、両アンテナを用いたことによ
り、総合アンテナ利得が向上する。図３（Ｂ）に示した
配置構造の場合も同様の特性が得られる。

【００１９】図１６の（Ａ），（Ｂ）は図３の（Ａ），
（Ｂ）に対する比較例として示すものである。図１６の
（Ａ）のように表面実装型アンテナ１０′の放射電極の
開放端ｏがホイップアンテナ２０の延びる方向（通信機
器の上部）に向くように配置したり、同図の（Ｂ）のよ
うに表面実装型アンテナ１０′の放射電極の開放端ｏが
ホイップアンテナ２０側に接近する向きに配置すると、
表面実装型アンテナ１０′とホイップアンテナ２０との
相互干渉により総合アンテナ利得は低下する。

【００２０】図５は上記ホイップアンテナと表面実装型
アンテナを用いたアンテナ装置のアンテナ入出力部分の
構成を示すブロック図である。ここでＡＮＴｍはホイッ
プアンテナに対するアンテナ端子、ＡＮＴｓは表面実装
型アンテナに対するアンテナ端子、ＴＸは送信回路から
の送信信号の入力端子、ＲＸは受信回路への受信信号の
出力端子である。このようにホイップアンテナと表面実
装型アンテナの受信信号はそれぞれＲＸフィルタを通っ
て合成／切替回路で合成または切り替えられて受信回路
へ出力される。すなわちこの合成／切替回路ではホイッ
プアンテナと表面実装型アンテナの受信信号レベルを検
出し、双方の受信信号レベルに応じて、受信信号レベル
の高い方の信号を選択的にＲＸ端子へ出力するか、両信
号を合成してＲＸ端子へ出力する。この例ではホイップ
アンテナを送受共用し、表面実装型アンテナを受信のみ
に使用し、ホイップアンテナとともにアンテナダイバシ
ティ回路を構成する。

【００２１】図５に示した例では、受信信号についてア
ンテナダイバシティ回路を構成したが、送信信号を分配
してホイップアンテナと表面実装型アンテナとにそれぞ
れ供給することによって、送信信号についてアンテナダ
イバシティ回路を構成してもよい。

【００２２】次に、第２の実施形態に係るアンテナ装置
の構成を図６および図７に示す。図６は表面実装型アン
テナの構成を示す斜視図である。図６において１１は誘
電体セラミクスまたは比較的比誘電率の高い合成樹脂か
らなる誘電体基体である。この誘電体基体１１の図にお
ける下面から右手前の端面、上面、左後方の端面を経由
して再び上面に１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅで示す放
射電極を形成している。また誘電体基体１１の図におけ
る下面から右手前端面を経由して上面にかけて２ａ，２
ｂ，２ｃで示す給電電極を形成している。さらに誘電体
基体１１の図における下面から右手前端面を経由して上
面にかけて３ａ，３ｂ，３ｃで示す接地電極を形成して
いる。

【００２３】図６に示した表面実装型アンテナの場合、
放射電極１ｅの開放端ｏ付近と接地電極３ｃとのギャッ
プ部分、および開放端ｏ付近と給電電極２ａ，２ｂとの
間にそれぞれ静電容量が生じ、これらのキャパシタンス
と放射電極のインダクタンス成分とで共振回路を構成す
る。また、給電電極と放射電極とは、給電電極２ｂ，２
ｃと放射電極１ｂ，１ｃとの間に生じる静電容量によっ
て容量結合する。したがって等価回路は図２に示したも
のと同様となる。

【００２４】図７はホイップアンテナとともに図６に示
した表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の構成を
示す図である。この場合も第１の実施形態の場合と同様
に、表面実装型アンテナ１０を、その放射電極の開放端
ｏがホイップアンテナ２０から遠ざかる向きに配置する
ことによって、両アンテナ間の相互干渉を防止し、全体
のアンテナ利得を向上させている。

【００２５】図８は第３の実施形態に係るアンテナ装置
に用いる表面実装型アンテナの斜視図である。同図にお
いて、１１は誘電体セラミクスまたは比較的比誘電率の
高い合成樹脂からなる誘電体基体である。この誘電体基
体１１の図における下面から右手前の端面を経由して上
面に１ａ，１ｂ，１ｃで示す放射電極を形成している。
また誘電体基体１１の図における下面に２ａで示す給電
電極を形成している。さらに誘電体基体１１の図におけ
る下面から右手前端面を経由して上面にかけて３ａ，３
ｂ，３ｃで示す接地電極を形成している。

【００２６】図８に示した表面実装型アンテナの場合も
等価回路は図２に示したものと同様となる。すなわち、
放射電極１ｃの開放端ｏ付近と接地電極３ｃとのギャッ
プ部分、および開放端ｏ付近と給電電極２ａとの間にそ
れぞれ静電容量が生じ、これらのキャパシタンスと放射
電極のインダクタンス成分とで共振回路を構成する。ま
た、給電電極と放射電極とは、給電電極２ａと放射電極
１ｂとの間に生じる静電容量によって容量結合する。

【００２７】図９はホイップアンテナとともに図８に示
した表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の構成を
示す図である。この場合も、表面実装型アンテナ１０
を、その放射電極の開放端ｏがホイップアンテナ２０か
ら遠ざかる向きに配置することによって両アンテナ間の
相互干渉を防止し、全体のアンテナ利得を向上させてい
る。

【００２８】図１０は第４の実施形態に係るアンテナ装
置に用いる表面実装型アンテナの斜視図である。同図に
示すように、誘電体基体１１の図における下面から右手
前の端面を経由して上面に１ａ，１ｂ，１ｃで示す放射
電極を形成している。また誘電体基体１１の図における
下面から右手前端面を経由して上面にかけて２ａ，２
ｂ，２ｃで示す給電電極を形成している。さらに誘電体
基体１１の図における下面から右手前端面を経由して上
面にかけて３ａ，３ｂ，３ｃで示す接地電極を形成して
いる。

【００２９】図１０に示した表面実装型アンテナの場合
も等価回路は図２に示したものと同様となり、放射電極
１ｃの開放端ｏ付近と接地電極３ｃとのギャップ部分、
および開放端ｏ付近と給電電極２ａ，２ｂ，２ｃとの間
にそれぞれ静電容量が生じ、これらのキャパシタンスと
放射電極のインダクタンス成分とで共振回路を構成す
る。また、給電電極と放射電極とは、給電電極２ｂ，２
ｃと放射電極１ｂ，１ｃとの間に生じる静電容量によっ
て容量結合する。

【００３０】図１１はホイップアンテナとともに図１０
に示した表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の構
成を示す図である。この例では、表面実装型アンテナ１
０を、その放射電極の開放端ｏがホイップアンテナ２０
から遠ざかる向きに、ホイップアンテナ２０に対して略
４５°方向に傾けて配置している。この場合も表面実装
型アンテナ１０とホイップアンテナ２０との相互干渉が
防止され、全体のアンテナ利得が向上する。

【００３１】図１２は第５の実施形態に係るアンテナ装
置に用いる表面実装型アンテナの斜視図である。同図に
おいて１１は誘電体基体であり、その図における下面か
ら右手前の端面にかけて３ａ，３ｂで示す接地電極を形
成し、この接地電極に続いて、誘電体基体１１の右後方
の端面を経由して左後方の端面にかけて１ａ，１ｂ，１
ｃで示す放射電極を形成し、放射電極１ｃの端部を開放
端ｏとしている。また誘電体基体１１の図における下面
から左手前端面を経由して上面にかけて２ａ，２ｂ，２
ｃで示す給電電極を形成している。さらに誘電体基体１
１の図における下面から右手前端面にかけて放射電極に
つながる４ａ，４ｂで示す制御電極を形成している。こ
の制御電極４ａにはダイオードＤ、コンデンサＣ１，Ｃ
２、チョークコイルＬからなる周波数切替回路を接続し
ている。制御信号入力端子ＩＮに制御信号が入力されな
い状態では、ダイオードＤは開放状態であるが、制御信
号が入力されると、ダイオードＤが導通し、制御電極４
ａ，４ｂがダイオードＤおよびコンデンサＣ１を介して
接地される。すなわちダイオードＤのオンオフによっ
て、接地端から開放端までの放射電極のインダクタンス
が変化し、共振周波数が切り替わる。この切り替えによ
る２つの共振周波数はＰＤＣ携帯電話システムの場合、
８１０〜８１８ＭＨｚ帯と８７０〜８８５ＭＨｚ帯のそ
れぞれの中心周波数とする。これにより、２つの帯域の
双方を切り替えによって対応できるようになる。

【００３２】図１３は図１２に示した表面実装型アンテ
ナと、それに接続される周波数切替回路を含む全体の等
価回路図である。同図においてＬ１１は放射電極１ａ，
１ｂ，１ｃによる主たるインダクタンス成分、Ｌ１２は
制御電極４ａ，４ｂと接地電極３ａ，３ｂとの間のイン
ダクタンス成分である。Ｄ，Ｃ１，Ｌ，Ｃ２は周波数切
替回路を構成する。その他のＣ２３，Ｃ２１，Ｃ１３，
Ｒ部分の構成は図２に示したものと同様である。制御端
子ＩＮに制御電圧が印加されていない状態ではＣ１３，
Ｃ２１，Ｌ１１，Ｌ１２による共振回路で定まる共振周
波数で共振するが、制御端子ＩＮに正の制御電圧が印加
されるとダイオードＤが導通し、インダクタンス成分Ｌ
１１とＬ１２との接続点が周波数切替回路を介して接地
され、共振回路のインダクタンス成分がＬ１１のみから
構成されることになる（接地端から開放端までの放射電
極の長さが等価的に短くなる）ため、共振周波数が高く
なる。すなわちアンテナの共振周波数が高くなる。

【００３３】図１４はホイップアンテナとともに図１２
に示した表面実装型アンテナを用いたアンテナ装置の構
成を示す図である。両図に示すように、放射電極の開放
端ｏがホイップアンテナ２０から遠ざかる方向に表面実
装型アンテナ１０を配置しているので、両アンテナ間の
相互干渉が防止され、全体のアンテナ利得が向上する。

【００３４】以上に示した各実施形態では線状アンテナ
としてモノポールアンテナであるホイップアンテナを用
いたが、その他に例えばヘリカルアンテナを用いてもよ
い。図１５はその一例を示す第６の実施形態に係るアン
テナ装置の構成を示す図である。同図における表面実装
型アンテナ１０の構成は図１に示した表面実装型アンテ
ナと同様である。その他に図６、図８、図１０、図１２
に示したいずれのものを用いてもよい。この場合も、表
面実装型アンテナ１０を、その放射電極の開放端ｏがヘ
リカルアンテナ２４から遠ざかる向きに配置することに
よって、両アンテナ間の相互干渉を防止し、全体のアン
テナ利得の低下を防止することができる。

【００３５】また、以上に示した各実施形態では、誘電
体基体に各種電極を形成した表面実装型アンテナを用い
たが、誘電性磁性体の基体に各種電極を同様に形成した
表面実装型アンテナを用いてもよい。

【００３６】

【発明の効果】この発明によれば、ホイップアンテナや
ヘリカルアンテナなどの線状アンテナと表面実装型アン
テナの受信信号がアンテナダイバシティ回路によって合
成されて、または切り替えられて受信部へ供給される
か、あるいは送信部からの送信信号が分配されて、また
は切り替られて少なくとも２つのアンテナへ供給される
ことになり、しかも表面実装型アンテナの放射電極の開
放端が前記線状アンテナから遠ざかる方向に配置される
ため、線状アンテナと表面実装型アンテナとを共に用い
る場合に両アンテナ間の相互干渉が防止され、高い総合
アンテナ利得が維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係るアンテナ装置に用いる表
面実装型アンテナの構成を示す斜視図である。

【図２】図１に示す表面実装型アンテナの等価回路図で
ある。

【図３】第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示
す図である。

【図４】同アンテナ装置の座標軸を示す図である。

【図５】同アンテナ装置のアンテナ入出力部分の構成を
示すブロック図である。

【図６】第２の実施形態に係るアンテナ装置に用いる表
面実装型アンテナの構成を示す斜視図である。

【図７】第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示
す図である。

【図８】第３の実施形態に係るアンテナ装置に用いる表
面実装型アンテナの構成を示す斜視図である。

【図９】第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示
す図である。

【図１０】第４の実施形態に係るアンテナ装置に用いる
表面実装型アンテナの構成を示す斜視図である。

【図１１】第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を
示す図である。

【図１２】第５の実施形態に係るアンテナ装置に用いる
表面実装型アンテナの構成を示す斜視図である。

【図１３】共振周波数切替回路を含む表面実装型アンテ
ナ全体の等価回路図である。

【図１４】第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成を
示す図である。

【図１５】第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成を
示す図である。

【図１６】図３のアンテナ装置の比較例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１−放射電極２−給電電極３−接地電極４−制御電極１０−表面実装型アンテナ１１−誘電体基体２０−ホイップアンテナ２１−回路基板２２−接地電極２３−筐体２４−ヘリカルアンテナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線状アンテナと表面実装型アンテナから
の受信信号を合成して若しくは切り替えて受信部へ供給
するアンテナダイバシティ回路、または送信部からの送
信信号を分配して若しくは切り替えて線状アンテナと表
面実装型アンテナへ供給するアンテナダイバシティ回
路、を備えた通信機に用いられるアンテナ装置であっ
て、前記表面実装型アンテナを、誘電体または誘電性磁性体
の基体に放射電極と、この放射電極に対して給電する給
電電極とを設けて成る表面実装型アンテナとするととも
に、当該表面実装型アンテナの放射電極の開放端が前記
線状アンテナから遠ざかる向きに当該表面実装型アンテ
ナを配置したことを特徴とするアンテナ装置。