WO2008013021A1

WO2008013021A1 - Antenna device and radio communication device

Info

Publication number: WO2008013021A1
Application number: PCT/JP2007/062891
Authority: WO
Inventors: Kenichi Ishizuka; Kazunari Kawahata; Nobuhito Tsubaki
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2006-07-28
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2009-01-28
Also published as: US8199057B2; US20090128428A1; JP4775771B2; EP2048739A1; JPWO2008013021A1; EP2048739A4; CN101496224A; CN101496224B

Description

アンテナ装置及び無線通信機

技術分野

[0001] この発明は、小型の携帯電話等に用いられ、多共振で広帯域の送受信が可能なァンテナ装置及び無線通信機に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、この種のアンテナ装置としては、例えば図 19ないし図 21に示すようなアンテナ装置がある。

図 19は、多共振ィヒを図った従来のアンテナ装置を示す平面図であり、図 20は、広帯域ィ匕を図った従来のアンテナ装置の平面図であり、図 21は、多共振化と広帯域化とを図った従来のアンテナ装置を示す平面図である。

[0003] まず、図 19に示すアンテナ装置 100は、特許文献 1に開示された逆 Fアンテナ形状のアンテナ装置であり、接地された複数の追加放射電極 111〜 113をスィッチ 12

1〜123を介して 1つの放射電極 101に連結した構造を成す。

すなわち、スィッチ 121〜123の切り換えによって、複数の共振周波数を選択することができるようにして、多共振ィ匕を図ったアンテナ装置である。

[0004] 次に、図 20に示すアンテナ装置 200は、特許文献 2や特許文献 3に開示された逆

Fアンテナ形状のアンテナ装置であり、追加放射電極 210を放射電極 201から分岐させ、可変容量素子 211を追加放射電極 210の先端に接続して、接地した構造を成す。

すなわち、可変容量素子 211のインピーダンスを変化させることで、共振周波数をシフトさせることができるようにして、共振周波数の広帯域化を図ったアンテナ装置である。

[0005] 最後に、図 21に示すアンテナ装置 300は、特許文献 4に開示されたアンテナ装置であり、先端が接地された 1つの放射電極 301に、接地された複数の追加放射電極 311, 312をスィッチ 321, 322を介して連結すると共に、各追加放射電極 311 (312 )の間に、可変容量素子 331 (332)を介在させた構造を成す。すなわち、スィッチ 321, 322の切り換えによって、複数の共振周波数を選択することができるようにして、多共振化を図り、且つ、各可変容量素子 331 (332)のインピーダンスを変化させることで、各共振周波数をシフトさせることができるようにして、各共振周波数の広帯域ィ匕を図ったアンテナ装置である。

[0006] 特許文献 1 :特開 2002— 261533号公報

特許文献 2：特開 2005— 210568号公報

特許文献 3：特開 2002— 335117号公報

特許文献 4:国際公開第 2004Z047223号パンフレット

発明の開示

[0007] しかし、上記した従来のアンテナ装置では、次のような問題がある。

図 19に示したアンテナ装置 100では、アンテナ利得の劣化が著しい。一般に、小型のアンテナ装置では、低い共振周波数を用いる程に、アンテナ利得が下がって、アンテナ効率が劣化する。かかる状況下において、図 19に示すアンテナ装置 100では、スィッチ 123をオン状態にして、最も低い共振周波数を得る構成であるので、スィッチ動作によるロスが発生し、アンテナ利得が下がって、アンテナ効率をさらに劣化させてしまう。

また、このアンテナ装置 100では、オン状態のスィッチの内、給電部側に最も近いスィッチを通じて電流が追加放射電極に流れ込む。例えば、追加放射電極 111〜1 13の全部をオン状態にしても、電流が流れ込むのは、給電部 400に最も近いスイツチ 121だけであり、他のスィッチ 122, 123には流れ込まない。このため、共振周波数は、スィッチ 121〜123の数分し力発生させることができず、共振周波数の種類が少ない。

[0008] 図 20に示したアンテナ装置 200においても、アンテナ効率が劣化する。

すなわち、このアンテナ装置 200では、可変容量素子 211のみが接地されているので、可変容量素子 211の部分の電圧が最小になり、最大の電流が可変容量素子 21 1を流れる。このため、この可変容量素子 211の部分での電力消費が大きくなり、アンテナ効率が大きく劣化することとなる。

[0009] 図 21に示したアンテナ装置 300では、アンテナ面積の小型化が困難である。すなわち、このアンテナ装置 300では、最大電圧が、グランド領域 402と平行な放射電極 301上に発生し、給電部 400近傍には発生しない。そして、最小電圧は放射電極 301先端に発生する。このため、半波長のアンテナ長でのみ動作し、 4分の 1波長のアンテナ長では、動作しない。この結果、放射電極 301が長くなつてしまい、アンテナ面積を小さくすることができな!/、。

さらに、このアンテナ装置 300では、給電部側のインピーダンスとアンテナ側のインピーダンスとを全ての周波数においてマッチングさせることが困難である。

つまり、アンテナ装置 300のインピーダンスは、放射電極 301とグランド領域 402との間に生じる浮遊容量を考慮して決められるので、スィッチ 321, 322の切り換えによつて、切り換えの都度、電界最大位置が変化するため、アンテナ設置条件によりインピーダンスの容量成分が大きく変化してしまう。この結果、スィッチ 321, 322の切り換え状態によって給電部 400側とアンテナとのマッチングがとれたりとれな力つたりして、全ての共振周波数に対して、正確なマッチングをとることができない。

[0010] この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、多共振化と広帯域ィ匕とを図ることができるだけでなぐアンテナ効率の向上と全ての共振周波数における正確なマッチングが可能なアンテナ装置及び無線通信機を提供することを目的とする。

[0011] 上記課題を解決するために、請求項 1の発明は、その基端部を介して容量給電され且つ先端部が接地された一の放射電極と、それぞれがこの放射電極からスィッチ素子を介して分岐され且つそれぞれの先端部が接地された複数の追加放射電極とを備えるアンテナ装置であって、放射電極の基端部に、対向した電極部で成り且つ給電時に最大電圧部位となる容量部を設けると共に、可変容量素子をこの容量部に接続して接地し、追加放射電極のそれぞれに、リアクタンス回路を介設した構成とする。

力かる構成により、全てのスィッチ素子をオフ状態にすることで、複数の追加放射電極が放射電極から電気的に切り離され、アンテナ装置では、放射電極のみが動作し、最も低い周波数で共振する。このような低い周波数では、アンテナ利得が下ろうとするが、図 19に示したアンテナ装置と異なり、スィッチ素子がオフ状態であるので、スイッチ動作による電力ロスは生じない。

また、この発明のアンテナ装置は、スィッチ素子のオン，オフ状態によって、「2」の「スィッチ素子数乗」分の種類のアンテナ構成態様を実現することができる。しかし、図 19に示したアンテナ装置では、上記したように、このように多くのアンテナ構成態様を実現することができても、共振周波数の数はスィッチ素子の数に限定されてしまう。し力しながら、この発明のアンテナ装置では、リアクタンス回路を各追加放射電極に設けているので、各追加放射電極にインピーダンスが生じ、スィッチ素子がオンになると、電流が当該スィッチ素子を介して分岐された追加放射電極に流れ込む。すなわち、図 19に示したアンテナ装置と異なり、電流が、オン状態のスィッチ素子に接続されている全ての追加放射電極に分流することとなる。この結果、アンテナ装置は、「2」の「スィッチ素子数乗」分の数の共振周波数で共振することができる。そして、容量部に接続された可変容量素子の容量を変化させることで、各アンテナ構成態様における共振周波数を連続的に変化させることができる。

また、接地された可変容量素子が最大電圧部位となる容量部に接続されているので、この可変容量素子に流れ込む電流は、最小となる。この結果、図 20に示したアンテナ装置と異なり、可変容量素子で消費される電力が極めて小さくなる。

また、放射電極の先端部が接地されているので、給電時に、電圧が放射電極の先端部で最小になる。そして、給電時に最大電圧部位となる容量部が、放射電極の先端部から最も離れている放射電極の基端部に設けられているので、電圧が当該基端部で最大となる。すなわち、この発明のアンテナ装置は、図 21に示したアンテナ装置と異なり、共振周波数における波長の 4分の 1のアンテナ長で動作する。

さらに、放射電極の基端部に設けられている容量部において最大電圧が生じるので、容量部の容量値は、極めて高く且つ固定的である。したがって、放射電極とダランドとの間に生じる容量がスィッチ素子の切り換えによってほとんど変化せず、図 21 に示したアンテナ装置と異なり、アンテナ装置のインピーダンスの容量成分は、ほとんど変化しない。

請求項 2の発明は、請求項 1に記載のアンテナ装置において、複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも 1つのリアクタンス回路は、キャパシタを含む構成とした。

力かる構成により、キャパシタを含むリアクタンス回路を有した追加放射電極のスィツチ素子がオン状態になると、当該キャパシタの近くで動作している追加放射電極が有するインダクタと当該キャパシタとが並列共振回路を構成し、この並列共振回路がバンドストップフィルタとして機能する状態が生じる。このため、 1種類のアンテナ構成態様にお、て、並列共振回路がバンドストップフィルタとして機能して、る場合における共振周波数と、バンドストップフィルタとして機能して!/ヽなヽ場合における共振周波数との 2種類の共振周波数を得ることができる。

[0013] 請求項 3の発明は、請求項 1又は請求項 2に記載のアンテナ装置において、複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも 1つのリアクタンス回路は、可変容量素子を含む構成とした。

カゝかる構成により、追加放射電極に設けられたリアクタンス回路の可変容量素子の容量を変化させることで、この追加放射電極で構成されるアンテナ構成態様における共振周波数を連続的に変化させることができる。

[0014] 請求項 4の発明は、請求項 1ないし請求項 3のいずれかに記載のアンテナ装置において、複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも

1つのリアクタンス回路は、直列共振回路又は並列共振回路である構成とした。力かる構成により、直列共振回路又は並列共振回路のリアクタンス値を設定することで、所望の共振周波数を得ることができる。特に並列共振回路にすることで、バンドストップフィルタとして用いることができ、この結果、 1つのアンテナ構成態様で 2種類の共振周波数を得ることができる。

[0015] 請求項 5の発明は、請求項 1ないし請求項 4のいずれかに記載のアンテナ装置において、可変容量素子を容量部に直列又は並列に接続し、あるいは可変容量素子を含む並列共振回路を容量部に直列に接続した構成とする。

カゝかる構成により、可変容量素子の容量を変化させることで、各アンテナ構成態様における共振周波数を連続的に変化させることができる。そして、共振周波数の変化量は、可変容量素子を容量部に並列に接続した場合に最も狭ぐ容量部に直列に接続した場合、及び可変容量素子を含む並列共振回路を容量部に直列に接続した場合の順で広くなる。

[0016] 請求項 6の発明は、請求項 1ないし請求項 5のいずれかに記載のアンテナ装置において、放射電極と複数の追加放射電極とを、誘電体基体上にパターン形成した構成とする。

かかる構成により、誘電体基体によって、容量部の容量値、放射電極と追加放射電極との間の容量値及び追加放射電極間の容量値等を高めることができる。

[0017] 請求項 7の発明に係る無線通信機は、請求項 1ないし請求項 6のいずれかに記載のアンテナ装置を具備する構成とした。

[0018] 以上詳しく説明したように、この発明のアンテナ装置によれば、スィッチ素子がオフ状態で、低周波の共振を行い、スィッチ動作による電力ロスが生じないので、アンテナ利得を上げて、アンテナ効率を向上させることができる。

また、「2」の「スィッチ素子数乗」と!ヽぅ多数種類の共振周波数を得ることができるので、デジタルテレビ等のように多チャンネルの放送の受信にも十分対応することができる。そして、可変容量素子の容量を変化させることで、各アンテナ構成態様における共振周波数を連続的に変化させることができるので、共振周波数の広帯域化を図ることがでさる。

また、接地された可変容量素子で消費される電力が極めて小さいので、この点からもアンテナ効率を向上させることができる。

また、この発明のアンテナ装置は、 4分の 1波長で動作するので、放射電極等の電極の長さをその分短くすることができ、この結果、アンテナ面積の狭小化を図ることができる。

さらに、スィッチ素子の切り換えによって、アンテナ装置の電流分布力ほとんど変化しないので、全ての共振周波数に対して、給電側と正確なマッチングを行うことができる。

[0019] また、請求項 2の発明に係るアンテナ装置によれば、 1種類のアンテナ構成態様において、 2種類の共振周波数を得ることができるので、さらなる多共振ィ匕を図ることができる。

また、請求項 3の発明に係るアンテナ装置によれば、リアクタンス回路の可変容量素子の容量を変化させることで、共振周波数を連続的に変化させることができるので、その分、帯域幅を広げることができる。

さらに、請求項 4の発明に係るアンテナ装置によれば、周波数の帯域幅を広げることができると共に、さらなる多共振ィ匕を図ることができる。

また、請求項 5の発明に係るアンテナ装置によれば、共振周波数の広帯域化を図ることができるだけでなぐ可変容量素子と容量部との並列接続、可変容量素子と容量部との直列接続、又は可変容量素子を含む並列共振回路と容量部との直列接続のヽずれかの構成を選択することで、共振周波数の変化量を所望量に調整することができる。

[0020] 請求項 6の発明に係るアンテナ装置によれば、容量部の容量値や放射電極と追加放射電極との間の容量値、及び追加放射電極間の容量値等を高めることができるので、短い電極で長いアンテナ長を得ることができ、この結果、アンテナ装置の小型化を図ることができる。

[0021] また、請求項 7の発明に係る無線通信機によれば、多共振で広帯域の送受信が可能で、し力も、高アンテナ効率で動作特性の良い通信が可能となる。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]この発明の第 1実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。

[図 2]この実施例のアンテナ装置の概略図である。

[図 3]追加放射電極への電流の流れ込み状態を示す概略図である。

[図 4]アンテナ構成態様を示す概略図である。

[図 5]図 4における 8種類のアンテナ構成態様における共振周波数のリターンロス曲線図である。

[図 6]共振周波数の変化に伴うリターンロス曲線図である。

[図 7]この発明の第 2実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。

[図 8]この発明の第 3実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。

[図 9]2共振状態を説明するための概略図である。

[図 10]2つの共振周波数に伴うリターンロス曲線図である。

[図 11]この発明の第 4実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。 [図 12]この発明の第 5実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。

[図 13]第 5実施例の一変形例を示す平面図である。

[図 14]この発明の第 6実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。

[図 15]この発明の第 7実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。

[図 16]この発明の第 8実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。

[図 17]この発明の第 9実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。

[図 18]この発明の第 10実施例に係るアンテナ装置を示す斜視図である。

[図 19]多共振ィ匕を図った従来のアンテナ装置を示す平面図である。

[図 20]広帯域化を図った従来のアンテナ装置の平面図である。

[図 21]多共振化と広帯域化とを図った従来のアンテナ装置を示す平面図である。符号の説明

[0023] 1…アンテナ装置、 2…放射電極、 2a…先端部、 2b…基端部、 3— 1〜3— 3 …追加放射電極、 3A, 3B, 21, 22· ··電極部、 4…可変容量素子、 5— 1〜5— 3· ··リアクタンス回路、 6…誘電体基体、 20· ··給電電極、 31〜33…スィッチ素子、 34, 52· ··キヤノシタ、 35, 42, 54· ··抵抗、 40, 50· ··並列共振回路、 41, 5 3· ··ノリキャップ、 43, 51· ··インダク夕、 44· ··ノターン、 60· ··ΊΕ®、 61· ··上 ® 、 400· ··給電部、 401· ··非グランド領域、 402· ··グランド領域、 403· ··制御 IC 、 403a, 403b, 403c…ライン、 CI,。2· ··容量部、 Vb, Vc…直流制御電圧、 dl…変化量、 fl〜f8, fl' , f2' …共振周波数。

発明を実施するための最良の形態

[0024] 以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

実施例 1

[0025] 図 1は、この発明の第 1実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。

この実施例のアンテナ装置 1は、携帯電話や PCカード等の無線通信機に設けられている。

図 1に示すように、アンテナ装置 1は、無線通信機の回路基板の非グランド領域 40 1に形成されており、グランド領域 402上に搭載されてヽる給電部としての送受信部 4 00との間で高周波信号のやり取りを行う。このアンテナ装置 1は、 1つの放射電極 2とこの放射電極 2から分岐された複数の追加放射電極 3— 1〜3— 3とを有してヽる。

[0026] 放射電極 2は、コ字状に折れ曲がった導体パターンであり、その先端部 2aがグランド領域 402に接地されている。

そして、高周波の電力が給電部 400からこの放射電極 2に容量給電される構造になっている。具体的には、水平な電極部 21が放射電極 2の基端部 2bに設けられ、この電極部 21が、給電部 400に接続された給電電極 20と対向して容量部 C 1を形成している。

[0027] また、力かる放射電極 2の基端部 2bには、容量部 C2が形成されている。具体的には、電極部 22を電極部 21に対向させて配置することで、容量部 C2を形成し、可変容量素子 4をこの容量部 C2の後段に直列に接続して接地した。

ここで、容量部 C2は、給電部 400から放射電極 2への給電時に、最大電圧部位となるように設定されており、その容量値は極めて大き、。

また、可変容量素子 4としては、ノリキャップ、 MEMS (Micro Electro Mechanical S ystems)等を用いることができる。なお、固定コンデンサ内に強誘電体を充填し、この強誘電体に電圧を与えることで、このコンデンサの容量を変化させることができるので、力かるコンデンサを可変容量素子 4として適用することもできる。そして、かかる可変容量素子 4の容量制御を、制御 IC403からの直流制御電圧によって行う。

[0028] 一方、追加放射電極 3— 1〜3— 3は、スィッチ素子 31〜33を介して放射電極 2に接続されており、スィッチ素子 31〜33がオン状態の時に、これらの追加放射電極 3 —1〜3— 3が放射電極 2に電気的に接続され、スィッチ素子 31〜33がオフ状態の時に、放射電極 2から電気的に切り離されるようになってヽる。

このようなスィッチ素子 31〜33として、ショットキーダイオード、 PINダイオード、 ME MSゝ FET (Field Effect Transistor )や SPDT (Single Pole Double Throw)等を用いることができ、力かるスィッチ素子 31〜33の切り換え制御を、制御 IC403からの直流制御電圧によって行う。

[0029] また、各追加放射電極 3— 1 (3— 2, 3— 3)には、リアクタンス回路 5— 1 (5— 2, 5 —3)を介設している。つまり、各追加放射電極 3— 1 (3— 2, 3— 3)を、放射電極 2側の電極部 3Aとグランド領域 402側の電極部 3Bとで構成し、リアクタンス回路 5—1 (5 - 2, 5— 3)を電極部 3Aと電極部 3Bとの間に接続している。そして、各追加放射電極 3—1 (3— 2, 3— 3)の電極部 3Bの先端部をグランド領域 402に接地した。

リアクタンス回路 5— 1 (5— 2, 5— 3)として、後述するように、キャパシタ、インダクタ、直列共振回路、並列共振回路等を用いることができる。また、リアクタンス回路 5—1 (5- 2, 5— 3)にノリキャップ等の可変容量素子を含めた場合には、破線で示すように、制御 IC403からの直流制御電圧で当該可変容量素子の容量を変化させることで、リアクタンス回路 5— 1 (5— 2, 5— 3)のリアクタンス値を変化させることができる。

[0030] 次に、この実施例のアンテナ装置が示す作用及び効果について説明する。

図 2は、この実施例のアンテナ装置 1の概略図である。

図 2に示す給電部 400から給電電極 20に給電されると、電力が容量部 C 1を介して放射電極 2に給電され、共振状態時において、電圧が放射電極 2の接地された先端部 2aで最小 Vminになり、基端部 2bの容量部 C2の部位で最大 Vmaxとなる。すなわち、電圧は、容量部 C2で最大 Vmaxになり、放射電極 2の先端部 2aに向力に従つて下降し、接地された先端部 2aで最小 Vminに成る。したがって、このアンテナ装置 1 は、図 21に示した従来のアンテナ装置と異なり、共振周波数における波長の 4分の 1 のアンテナ長で動作する。この結果、放射電極 2等の長さを図 21に示した従来のァンテナ装置に比べて短くすることができ、アンテナ面積の狭小化を図ることができる。

[0031] 図 3は、追加放射電極への電流の流れ込み状態を示す概略図である。

図 3の（a)は、図 19に示したアンテナ装置を摸したものであり、追加放射電極 3—1 (3- 2, 3— 3)にリアクタンス回路 5— 1 (5— 2, 5— 3)を有していない。このようなァンテナ装置では、放射電極 2には、 Z1〜Z3等のインピーダンスが生じる力追加放射電極 3—1 (3— 2, 3- 3)にはインピーダンスが生じない。このため、スィッチ素子 3 1がオン状態になると、スィッチ素子 32, 33がオン状態であろうがな力ろうが、電流 I はインピーダンスがゼロの追加放射電極 3—1に全て流れてしまう。この結果、図 3の (a)の構成では、 8種類のアンテナ構成態様を得ることができるが、共振周波数はスイッチ素子 31〜33の数「3」だけしか得ることができな、。

これに対して、図 3の（b)に示すこの実施例のアンテナ装置 1では、追加放射電極 3 - 1 (3 - 2, 3- 3)にリアクタンス回路 5 - 1を有して!/、るので、放射電極 2のインピーダンス Z1〜Z3の他に、追加放射電極3— 1〜3— 3にも、リアクタンス回路 5— 1〜5 - 3)によるインピーダンス Z5〜Z7が生じる。このため、スィッチ素子 31がオン状態である場合には、スィッチ素子 32, 33がオン状態かオフ状態かによつて、電流がスイツチ素子 32, 33に流れ込んだり、流れ込まな力つたりする。つまり、オン状態のスィッチ素子 31〜33のインピーダンスに対応した電流 11〜13が当該オン状態のスィッチ素子 31〜33を介して追加放射電極 3— 1〜3— 3に分流すると共に、電流 14が放射電極 2の先端部側に分流する。この結果、図 3の (b)の構成では、 8つのアンテナ構成態様と同数の共振周波数を得ることができる。

このように、この実施例のアンテナ装置 1では、図 19に示したアンテナ装置に比べてより多くの共振周波数を得ることができる。

[0032] 図 4は、アンテナ構成態様を示す概略図である。

図 2において、給電部 400から給電すると、スィッチ素子 31〜33のオン，オフ状態に応じて各アンテナ構成態様で共振する。アンテナ構成態様は、スィッチ素子 31〜 33のオン，オフ状態によって実現され、「2」の「スィッチ素子数乗」分の種類の態様がある。この実施例では、スィッチ素子が 3つであるので、「2」の「3乗」、即ち、図 4の (a)〜 (h)に示すような 8種類のアンテナ構成態様を得ることができる。

[0033] 図 5は、図 4における 8種類のアンテナ構成態様における共振周波数のリターンロス曲線図である。

図 4に示す態様のアンテナ構成において、図 4の（a)に示すように、全てのスィッチ素子 31〜33をオン状態にした場合の共振周波数 f8が最も高ぐ図 4の (b)〜(g)に示すように、スィッチ素子 31〜33のいずれかをオフ状態にしていくことで、共振周波数 f7〜f2の順で高さが下がっていき、スィッチ素子 31〜33の全てをオフ状態にした場合の共振周波数 flが最も低くなる。

これにより、図 5のリターンロス曲線 S1〜S8に示すように、アンテナ装置 1は、異なる 8種類の共振周波数 fl〜f8を用いて送受信することが可能となる。

ところで、最も低い共振周波数 flで送受信すると、図 19に示したアンテナ装置のように、アンテナ利得が問題となる力この実施例では、図 4の（h)に示すように、スイツチ素子 31〜33の全てをオフ状態にして共振周波数 flを得るので、図 19に示したァンテナ装置と異なり、スィッチ動作によるアンテナ利得の劣化は生じない。

[0034] 図 6は、共振周波数の変化に伴うリターンロス曲線図である。

ここで、図 1の構成において、制御 IC403から直流制御電圧を可変容量素子 4に入力することで、可変容量素子 4の容量値を変えることができる。例えば、図 6に示すように、上記共振周波数 flの共振状態において、可変容量素子 4の容量値を連続的に変化させることで、共振周波数 flを共振周波数まで変化量 dlだけシフトさせることができる。したがって、共振周波数 flを隣の共振周波数 f2まで移動させることで、共振周波数 fl〜f2の範囲で送受信が可能となる。つまり、図 5に示す 8つの共振周波数 fl〜f8は、離散的であるが、各アンテナ構成態様において、可変容量素子 4 の容量を変化させることで、共振周波数 fl〜f8の隙間を埋めて、周波数の広帯域ィ匕を図ることができる。

[0035] ところで、上記のように機能する可変容量素子 4が接地されて、ることから、可変容量素子 4に大きな電流が流れ、無駄に電力が消費されるおそれがある。しかしながら、図 1及び図 2に示したように、この実施例では、可変容量素子 4が最大電圧部位である容量部 C2の直近に接続されてヽるので、可変容量素子 4の部位も電圧が大きくなり、可変容量素子 4に流れ込む電流が、非常に少なくなる。この結果、可変容量素子 4で消費される電力は極めて小さくなる。

[0036] また、この実施例のアンテナ装置 1では、容量部 C2を、給電部 400から放射電極 2 への給電時に、最大電圧部位となるように設定し、その容量値を極めて大きく設定している。したがって、スィッチ素子 31〜33の切り換えによる浮遊容量の変化が生じた場合でも、アンテナ装置 1全体のインピーダンスの容量成分の大部分が容量部 C2に依存するため、電流分布が変化しない。この結果、全ての共振周波数に対して、給電部 400側と正確なマッチングが行われる。

実施例 2

[0037] 次に、この発明の第 2実施例について説明する。

図 7は、この発明の第 2実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。この実施例のアンテナ装置は、第 1実施例のスィッチ素子 31〜33とリアクタンス回路 5— 1〜5— 3と可変容量素子 4とに対して具体的な素子を適用したものである。

[0038] すなわち、図 7に示すように、スィッチ素子 31〜33として、ショットキーダイオード 31 〜33を適用し、各ショットキーダイオード 31 (32, 33)のアノード側を放射電極 2に接続すると共に力ソード側を追加放射電極 3—1 (3— 2, 3— 3)の電極部 3Aに接続した。

また、可変容量素子 4としては、ノリキャップ 41を適用し、ノリキャップ 41の力ソード側を電極部 22に接続すると共にアノード側を接地した。

さらに、リアクタンス回路 5— 1〜5— 3として、インダクタ 51〜51を適用し、各インダクタ 51の両端を追加放射電極 3—1 (3— 2, 3— 3)の電極部 3A, 3Bに接続した。

[0039] ショットキーダイオード 31 (32, 33)のオン，オフ動作は、制御 IC403力も直流制御電圧 Vcによって制御する。具体的には、ライン 403aを追加放射電極 3— 1 (3— 2, 3 - 3)の電極部 3Bに抵抗 35 (例えば 100k Ω )を介して接続し、直流制御電圧 Vcをこのライン 403aを通じてショットキーダイオード 31 (32, 33)の力ソード側に印加するようにしている。これにより、例えば、 2 (V)の直流制御電圧 Vcを印加することで、ショットキ一ダイオード 31 (32, 33)をオン状態にすることができ、 O (V)の直流制御電圧 V cを印加することで、オフ状態にすることができる。そして、キャパシタ 34 (例えば 100 O (pF) )を、各追加放射電極 3— 1 (3— 2, 3— 3)の電極部 3Bに介設して、直流制御電圧 Vcのグランド領域 402側への流出を防止している。

[0040] ノリキャップ 41の容量調整は、制御 IC403から直流制御電圧 Vbによって制御される。具体的には、ライン 403bを容量部 C2の電極部 22に抵抗 42 (例えば lOOkQ )を介して接続し、直流制御電圧 Vbをこのライン 403bを通じてノリキャップ 41の力ソード側に印加するようになっている。これにより、例えば、 0 (V)〜3 (V)の範囲の直流制御電圧 Vbを印加することで、ノリキャップ 41の容量を連続的に変化させることができる。なお、ライン 403bに設けられた抵抗 42は、各共振時の高周波がライン 403bを通じて制御 IC403側に流出することを防止するための素子である。

[0041] ここで、インダクタ 51として、チップ部品だけでなぐ電極部 3A, 3B間にパターン形成したメアンダライン等も用いることができる。

追加放射電極 3— 1〜3— 3の全てのインダクタ 51のインダクタンス値を等しく設定し、又は異ならしめるなどして、ショットキーダイオード 31〜33の切り換えの際に生じる各アンテナ構成態様の共振周波数を任意に変更することができる。

なお、ライン 403aに設けられた抵抗 35は、各共振時の高周波がライン 403aを通じて制御 IC403側に流出することを防止するための素子である。

[0042] 力かる構成により、制御 IC403からの 0 (V)又は 2 (V)の直流制御電圧 Vcを追加放射電極 3— 1〜3— 3に入力して、ショットキーダイオード 31〜33を切り換えることにより、インダクタ 51のインダクタンス値に対応した 8種類の共振周波数 fl〜f8 (図 5参照 )を得ることができる。

そして、制御 IC403からの 0 (V)〜3 (V)の直流制御電圧 Vbを電極部 22に入力して、ノリキャップ 41の容量値を連続的に変化させることにより、各アンテナ構成態様における共振周波数をシフトさせることができる（図 6参照)。

その他の構成、作用及び効果は、上記第 1実施例と同様であるので、その記載は省略する。

実施例 3

[0043] 次に、この発明の第 3実施例について説明する。

図 8は、この発明の第 3実施例に係るアンテナ装置を示す平面図であり、図 9は、 2 共振状態を説明するための概略図であり、図 10は、 2つの共振周波数に伴うリターンロス曲線図である。

この実施例のアンテナ装置は、追加放射電極 3— 1〜3— 3のリアクタンス回路 5 - 1〜5— 3の内、少なくとも 1つのリアクタンス回路を、キャパシタで形成した点力上記第 1及び第 2実施例と異なる。

具体的には、図 8に示すように、リアクタンス回路 5—1をキャパシタ 52で形成し、リァクタンス回路 5— 2, 5— 3をインダクタ 51でそれぞれ形成した。

[0044] カゝかる構成により、キャパシタ 52を有する追加放射電極 3—1のスィッチ素子 31がオン状態になると、追加放射電極 3—1の近くで動作している追加放射電極 3— 2, 3 —3が有するインダクタ 51とこのキャパシタ 52とが並列共振回路を構成し、この並列共振回路がバンドストップフィルタとして機能する状態が生じる。

例えば、図 4の（d)で示したようなスィッチ素子 31, 32がオンでスィッチ素子 33がォフのアンテナ構成態様では、図 8の破線で示すように、追加放射電極 3— 1, 3— 2のキャパシタ 52とインダクタ 51との並列共振回路 50が形成される。図 4の（d)で示したアンテナ構成態様における共振周波数が f2であるとすると、並列共振回路 50のインピーダンスが無限大にならない限り、図 8に示すアンテナ装置の共振周波数も f2である。し力しながら、並列共振回路 50は、ある周波数でほぼ無限大のインピーダンスを有する状態になる。したがって、この周波数では、追加放射電極 3— 1, 3- 2の電極部 3B側には電力が供給されないこととなり、並列共振回路 50がバンドパスフィルタとして機能する。

つまり、共振周波数以外の周波数では、図 9の（a)に示すように、追加放射電極 3— 1, 3— 2が、共に電極部 3A, 3Bで構成されたアンテナ構成態様になり、周波数 f2で共振する。しかし、周波数では、並列共振回路 50がバンドパスフィルタとして機能し、図 9の (b)に示すように、追加放射電極 3— 1, 3— 2が共に電極部 3Aだけの新たなアンテナ構成態様が形成され、周波数 f2' で共振するようになる。

この結果、スィッチ素子 31, 32のみをオンにした図 4の（d)に示すアンテナ構成態様において、図 10のリターンロス曲線 S2で示すように、並列共振回路 50がバンドストップフィルタとして機能している場合における共振周波数 f 2' と、バンドストップフィルタとして機能していない場合における共振周波数 f 2との 2種類の共振周波数を得ることがでさる。

[0045] 以上のように、この実施例のアンテナ装置によれば、図 4の（d)に示すアンテナ構成態様における 2共振ィ匕と、スィッチ素子 31がオン状態にある図 4の (a) , (c) , (g) の各アンテナ構成態様における 2共振ィヒがそれぞれ可能であり、上記第 1及び第 2 実施例のアンテナ装置の共振数よりも多くの共振数を得ることができる。

[0046] なお、この実施例では、リアクタンス回路 5— 1のみをキャパシタ 52で構成した力これに限るものではな、。リアクタンス回路 5— 1〜5— 3の内の!/、ずれかをキャパシタで形成したり、キャパシタを含むリアクタンス回路とすることで、上記したようなバンドストップフィルタを構成することができる。

その他の構成、作用及び効果は、上記第 1及び第 2実施例と同様であるので、その記載は省略する。実施例 4

[0047] 次に、この発明の第 4実施例について説明する。

図 11は、この発明の第 4実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。この実施例のアンテナ装置は、追加放射電極 3— 1〜3— 3のリアクタンス回路 5 - 1〜5— 3の内、少なくとも 1つのリアクタンス回路を、直列共振回路で形成した点が、上記第 1ないし第 3実施例と異なる。

具体的には、図 11の破線で示すように、追加放射電極 3—1のリアクタンス回路 5— 1をキャパシタ 52とインダクタ 51との直列共振回路で形成し、リアクタンス回路 5— 2, 5— 3をインダクタ 51でそれぞれ形成した。

[0048] ここで、直列共振回路は、共振点前では L性 (誘導性)、共振点後では C性 (容量性 )で動作する。したがって、直列回路の共振点以後の周波数においてはリアクタンス回路 5— 2, 5— 3のインダクタ 51とで並列共振回路を構成し、この並列共振回路をバンドストップフィルタとして機能させることもできる。

[0049] なお、この実施例では、リアクタンス回路 5— 1のみをインダクタ 51とキャパシタ 52との直列共振回路で構成した力これに限るものではない。リアクタンス回路 5— 1〜5 — 3の内の、ずれかを直列共振回路で構成することができる。

その他の構成、作用及び効果は、上記第 1ないし第 3実施例と同様であるので、その記載は省略する。

実施例 5

[0050] 次に、この発明の第 5実施例について説明する。

図 12は、この発明の第 5実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。この実施例のアンテナ装置は、追加放射電極 3— 1〜3— 3のリアクタンス回路 5 - 1〜5— 3の内、少なくとも 1つのリアクタンス回路を、並列共振回路で形成した点が、上記第 1ないし第 4実施例と異なる。

具体的には、図 12の破線で示すように、追加放射電極 3—1のリアクタンス回路 5— 1をキャパシタ 52とインダクタ 51との並列共振回路で形成し、リアクタンス回路 5— 2, 5— 3をインダクタ 51でそれぞれ形成した。

[0051] 力かる構成により、リアクタンス回路 5—1のリアクタンス値をインダクタ 51のみのリアクタンス回路 5 - 2, 5 - 3のリアクタンス値よりも大きく設定することができる。

特に、並列共振回路は、直列共振回路に比べてリアクタンス値を大きく設定することができるので、リアクタンス値のさらなる増大が可能である。

さらに、リアクタンス回路 5— 1自体が並列共振回路であるので、スィッチ素子 32, 3

3が動作していない状態においても、リアクタンス回路 5— 1だけでバンドストップフィルタを構成することができる。

[0052] なお、この実施例では、リアクタンス回路 5— 1のみをインダクタ 51とキャパシタ 52との並列共振回路で構成した力これに限るものではない。リアクタンス回路 5— 1〜5

—3の内のいずれかを並列共振回路で構成することができる。したがって、図 13に示すように、追加放射電極3— 1〜3— 3のリァクタンス回路5— 1〜5— 3に、直列共振回路や並列共振回路を混在させることもできる。

その他の構成、作用及び効果は、上記第 1ないし第 4実施例と同様であるので、その記載は省略する。

実施例 6

[0053] 次に、この発明の第 6実施例について説明する。

図 14は、この発明の第 6実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。この実施例のアンテナ装置は、追加放射電極 3— 1〜3— 3のリアクタンス回路 5 -

1〜5— 3の内、少なくとも 1つのリアクタンス回路を、可変容量素子を含む構成にした点が、上記第 1ないし第 5実施例と異なる。

具体的には、図 14に示すように、追加放射電極 3—1のリアクタンス回路 5—1をバリキャップ 53で形成し、リアクタンス回路 5— 2, 5— 3をインダクタ 51でそれぞれ形成した。

ノリキャップ 53は、その力ソード側を追加放射電極 3—1の電極部 3Aに接続し、そのアノード側を電極部 3Bに接続した状態で、電極部 3A, 3B間に介在している。そして、制御 IC403からのライン 403cが抵抗 54を介して追加放射電極 3— 1の電極部 3 Aに接続している。

これにより、直流制御電圧 Vbをこのライン 403cを通じてバリキャップ 53の力ソード側に印加することで、ノリキャップ 53の容量調整を行うことができる。 [0054] 力かる構成により、各共振周波数を可変容量素子 4で連続的にシフトさせることができるだけでなぐノリキャップ 53によってさらに連続的に変化させることができるので、アンテナ装置のさらなる広帯域ィ匕を図ることができる。

[0055] なお、この実施例では、リアクタンス回路 5— 1のみをバリキャップ 53で構成したが、これに限るものではな、。リアクタンス回路 5— 1〜5— 3の内の!/、ずれかをノリキヤップ 53で形成したり、いずれかにバリキャップ 53を含めることもできる。

その他の構成、作用及び効果は、上記第 1ないし第 5実施例と同様であるので、その記載は省略する。

実施例 7

[0056] 次に、この発明の第 7実施例について説明する。

図 15は、この発明の第 7実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。この実施例のアンテナ装置は、追加放射電極 3— 1〜3— 3のリアクタンス回路 5 - 1〜5— 3の内、少なくとも 1つのリアクタンス回路を、可変容量素子を含む直列共振回路また並列共振回路で構成した点が、上記第 6実施例と異なる。

具体的には、図 15に示すように、リアクタンス回路 5—1を、ノリキャップ 53とインダクタ 51との並列回路に対してノリキャップ 53を直列に接続した直列共振回路とし、リァクタンス回路 5— 2をインダクタ 51で構成し、リアクタンス回路 5— 3をバリキャップ 53 とインダクタ 51との並列共振回路とした。

そして、リアクタンス回路 5— 1, 5— 3の各バリキャップ 53の力ソード側に、制御 IC4 03からのライン 403cを抵抗 54を介して接続し、直流制御電圧 Vbをこのライン 403c を通じて印加することで、各ノリキャップ 53の容量調整を行うことができるようにした。

[0057] 力かる構成により、直列共振回路，並列共振回路を構成するリアクタンス回路 5—1 , 5— 3のリアクタンスをバリキャップ 53で変化させることで、共振周波数を広いスパンで連続的にシフトさせることができる。特に、並列共振回路によって、広いスパンでし力も急激に共振周波数を変化させることができる。

[0058] なお、この実施例では、リアクタンス回路 5— 1を直列共振回路とし、リアクタンス回路 5— 3を並列共振回路としたが、これに限るものではない。リアクタンス回路 5— 1〜 5— 3の内のいずれかを直列共振回路又は並列共振回路で構成することができる。その他の構成、作用及び効果は、上記第 6実施例と同様であるので、その記載は省略する。

実施例 8

[0059] 次に、この発明の第 8実施例について説明する。

図 16は、この発明の第 8実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。上記第 1ないし第 7実施例では、可変容量素子 4を容量部 C2に直列に接続した構成のアンテナ装置を例示した力図 16に示すように、この実施例のアンテナ装置は、可変容量素子 4を容量部 C2に並列に接続した。

具体的には、可変容量素子 4として、ノリキャップ 41を適用し、ノリキャップ 41の力ソード側を容量部 C2の電極部 21に接続すると共にアノード側を電極部 22に接続した。

そして、制御 IC403からのライン 403bを容量部 C2の電極部 21に抵抗 42を介して接続し、直流制御電圧 Vbをこのライン 403bを通じてノリキャップ 41の力ソード側に印力！]するようにした。

[0060] 力かる構成により、ノリキャップ 41の容量を直流制御電圧 Vbで変化させることで、各アンテナ構成態様における共振周波数を連続的に変化させることができる点は、上記実施例と同様である。しかし、可変容量素子 4を容量部 C2に直列に接続した上記実施例の場合に比べて、共振周波数の変化量が狭い。このため、この実施例の構成を採ることで、直流制御電圧 Vbによってアンテナのマッチングを微調整することができる。

その他の構成、作用及び効果は、上記第 1ないし第 7実施例と同様であるので、その記載は省略する。

実施例 9

[0061] 次に、この発明の第 9実施例について説明する。

図 17は、この発明の第 9実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。この実施例のアンテナ装置は、図 17に示すように、可変容量素子 4を含む並列共振回路 40を容量部 C2に直列に接続した構成を採る。

具体的には、可変容量素子 4としてのノリキャップ 41の力ソード側を容量部 C2の電極部 22に接続すると共にアノード側を接地し、インダクタ 43の一方端を電極部 22に接続すると共に他方端を接地した。

そして、制御 IC403からのライン 403bを容量部 C2の電極部 22に抵抗 42を介して接続し、直流制御電圧 Vbをこのライン 403bを通じてノリキャップ 41の力ソード側に印力！]するようにした。

[0062] 力かる構成により、ノリキャップ 41の容量を直流制御電圧 Vbで変化させることで、可変容量素子 4を容量部 C2に直列に接続した上記第 1ないし第 7実施例や可変容量素子 4を容量部 C2に並列に接続した上記第 8実施例の場合に比べて、共振周波数の変化量が極めて広い。このため、この実施例の構成を採ることで、直流制御電圧 Vbによって共振周波数を急激に変化させることができる。

その他の構成、作用及び効果は、上記第 1ないし第 8実施例と同様であるので、その記載は省略する。

実施例 10

[0063] 次に、この発明の第 10実施例について説明する。

図 18は、この発明の第 10実施例に係るアンテナ装置を示す斜視図である。

図 18に示すように、この実施例は、上記第 2実施例のアンテナ装置において、その放射電極 2と追加放射電極 3— 1〜3— 3とを誘電体基体 6上にパターン形成した構造を成す。

[0064] 具体的には、正面 60と上面 61を有した直方体状の誘電体基体 6を、回路基板の非グランド領域 401上に載置した。

そして、給電電極 20を、給電部 400から非グランド領域 401上に引き出し、誘電体基体 6の正面 60から上面 61に亘つてパターン形成した。

[0065] また、放射電極 2を、誘電体基体 6の上面 61の奥方に配して、左端部を基端部 2b とし、この基端部 2bと給電電極 20の先端部との間隙で容量部 C1を構成した。そして、この放射電極 2を、この基端部 2b力も右方に延ばし、上面 61の右縁に沿って正面 60に至らせ、正面 60を下降させた後、非グランド領域 401を通して、その先端部 2a をグランド領域 402に接続した。

[0066] 追加放射電極 3— 1 (3— 2, 3— 3)は、追加放射電極 3— 1〜3— 3と垂直な方向にパターン形成し、その先端部をグランド領域 402に接続した。

具体的には、追加放射電極 3— 1 (3— 2, 3— 3)の電極部 3Aを上面 61にパターン形成し、ショットキーダイオード 31 (32, 33)をこの電極部 3Aと放射電極 2との間に実装した。そして、電極部 3Bを正面 60から非グランド領域 401とに亘つてパターン形成し、リアクタンス回路 5— 1 (5— 2, 5— 3)であるインダクタ 51をこの電極部 3Bと電極部 3Aとの間に実装した。また、電極部 3Bについては、グランド領域 402の近傍の部位で分離し、キャパシタ 34を介在させた。そして、抵抗 35を電極部 3Bに接続し、この抵抗 35と制御 IC403とをライン 403aを介して接続した。

[0067] 一方、容量部 C2は、誘電体基体 6の上面 61の左側部位に形成した。

具体的には、放射電極 2の基端部 2bを電極部 21とし、電極部 22をこの電極部 21 と並行にパターン形成することにより、対向する電極部 21, 22で容量部 C2を構成した。そして、パターン 44を電極部 22の中央部近傍力も正面 60に向力つて形成し、正面 60を下降させた後、非グランド領域 401上を通して、その先端部をグランド領域 40 2に接続した。そして、可変容量素子 4であるノリキャップ 41をこのパターン 44と電極 22との間に実装した。しカゝる後、抵抗 42を電極部 22に接続し、この抵抗 42と制御 IC 403とをライン 403bを介して接続した。

[0068] カゝかる構成により、誘電体基体 6によって、給電電極 20と放射電極 2との間の容量部 C1や電極部 21, 22間の容量部 C2の容量値、及びあらゆる電極間の間の容量値を高めることができるので、短い電極で実質的に長いアンテナ長を得ることができ、この結果、アンテナ装置の小型化を図ることができる。

なお、この実施例では、上記第 2実施例のアンテナ装置を適用した例を示したが、誘電体基体 6への適用例は、これに限定されるものではない。第 1実施例〜第 9実施例及びその他この発明の範囲に含まれる全て実施例のアンテナ装置について、誘電体基体 6への適用が可能である。

その他の構成、作用及び効果は、上記第 1ないし第 9実施例と同様であるので、その記載は省略する。

Claims

請求の範囲

[1] その基端部を介して容量給電され且つ先端部が接地された一の放射電極と、それぞれカ Sこの放射電極からスィッチ素子を介して分岐され且つそれぞれの先端部が接地された複数の追加放射電極とを備えるアンテナ装置であって、

上記放射電極の上記基端部に、対向した電極部で成り且つ給電時に最大電圧部位となる容量部を設けると共に、可変容量素子をこの容量部に接続して接地し、上記追加放射電極のそれぞれに、リアクタンス回路を介設した、

ことを特徴とするアンテナ装置。

[2] 上記複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも 1 つのリアクタンス回路は、キャパシタを含む、

ことを特徴とする請求項 1に記載のアンテナ装置。

[3] 上記複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも 1 つのリアクタンス回路は、可変容量素子を含む、

ことを特徴とする請求項 1又は請求項 2に記載のアンテナ装置。

[4] 上記複数の追加放射電極のそれぞれに設けたリアクタンス回路の内、少なくとも 1 つのリアクタンス回路は、直列共振回路又は並列共振回路である、

ことを特徴とする請求項 1な、し請求項 3の、ずれかに記載のアンテナ装置。

[5] 上記可変容量素子を上記容量部に直列又は並列に接続し、あるいは上記可変容量素子を含む並列共振回路を上記容量部に直列に接続した、

ことを特徴とする請求項 1な、し請求項 4の、ずれかに記載のアンテナ装置。

[6] 上記放射電極と複数の追加放射電極とを、誘電体基体上にパターン形成した、ことを特徴とする請求項 1な、し請求項 5の、ずれかに記載のアンテナ装置。

[7] 請求項 1ないし請求項 6のいずれかに記載のアンテナ装置を具備する、

ことを特徴とする無線通信機。