JP2003298334A - 誘電体アンテナ装置および誘電体アンテナ装置を有する電子機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 第１の周波数を励振することができるととも
に、この第１の周波数とは異なる第２の周波数を、第１
の周波数と切り換えて使用することができる小型の誘電
体アンテナ装置および誘電体アンテナ装置を有する電子
機器を提供すること。 【解決手段】 第１の制御電圧Ｖｑ１により誘電体アン
テナＡ−１とリアクタンス装荷成分Ａ−２とのアイソレ
ーションを行って第１の周波数ｆ１を励振させる第１動
作モードと、第２の制御電圧Ｖｑ２により誘電体アンテ
ナＡ−１とリアクタンス装荷成分Ａ−２を直列接続して
第１の周波数ｆ１とは異なる第２の周波数ｆ２を励振さ
せる第２動作モードを切り換えて行なうための動作モー
ド切り換え部６０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、第１の周波数とこ
の第１の周波数とは異なる第２の周波数を励振すること
ができる誘電体アンテナ装置および誘電体アンテナ装置
を有する電子機器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器（無線機器ともいう）に設けら
れている誘電体アンテナ装置は、たとえば無線ＬＡＮ
（ローカルエリアネットワーク）用の一例として２．４
５ＧＨｚの周波数を励振することができる。このような
２．４５ＧＨｚの周波数を励振する誘電体アンテナ装置
について、その周波数をたとえば別の周波数である携帯
電話用の２．０４５±０．１２５ＧＨｚの周波数にバン
ド変更する場合、これらの周波数の間隔がかなり離れて
いるために、広帯域化技術を用いてもこれら２つのバン
ドに対応して２種類の周波数を励振することが困難であ
る。このように、１つの誘電体アンテナ装置により２つ
のバンドを受信する場合には、周波数の広帯域化を図り
両方のバンドをカバーできるとよいのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、広帯域幅を
実現してアンテナ性能を確保するには、技術的に困難性
があり、実現するには新たな一方のアンテナを新規に開
発するしかないために、開発工数が多大になる欠点があ
った。また２つのバンドのアンテナ性能に対応した能力
を１つの誘電体アンテナ装置に搭載する場合には、給電
点の切り換えやインピーダンス整合を図るのに、ＲＦ
（高周波）整合回路が新たに必要である。しかも、２つ
のバンドのアンテナ性能を搭載する誘電体アンテナ装置
は、コストの面で不利であり、アンテナ間の干渉特性を
考慮しなければならないために、２つのアンテナ間の距
離をある一定間隔離す必要があるために、実装スペース
において不利である。そこで本発明は上記課題を解消
し、高周波の第１の周波数を励振することができるとと
もに、この第１の周波数とは異なる高周波の第２の周波
数を、第１の周波数と切り換えて使用することができる
小型の誘電体アンテナ装置および誘電体アンテナ装置を
有する電子機器を提供することを目的としている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、第１
の周波数と前記第１の周波数とは異なる第２の周波数を
励振するための誘電体アンテナ装置であり、前記第１の
周波数を励振する誘電体アンテナと、前記誘電体アンテ
ナの開放端子に装荷されているリアクタンス装荷成分
と、前記誘電体アンテナの前記開放端子と前記リアクタ
ンス装荷成分の間に直列に接続されている高周波スイッ
チ用スイッチング素子と、前記高周波スイッチ用スイッ
チング素子と前記リアクタンス装荷成分の間に、制御用
直流印加電圧により動作モードを切り換えるための動作
モード切り換え部であって、第１の制御電圧を与えるこ
とで前記誘電体アンテナと前記リアクタンス装荷成分と
のアイソレーションを行って前記第１の周波数を励振さ
せる第１動作モードと、第２の制御電圧により前記誘電
体アンテナと前記リアクタンス装荷成分を直列接続して
前記第１の周波数とは異なる前記第２の周波数を励振さ
せる第２動作モードを切り換えて行なうための前記動作
モード切り換え部と、を備えることを特徴とする誘電体
アンテナ装置である。

【０００５】請求項１では、誘電体アンテナは第１の周
波数を励振する。リアクタンス装荷成分は、誘電体アン
テナの開放端子に装荷されている。高周波スイッチ用ス
イッチング素子は、誘電体アンテナの開放端子とリアク
タンス装荷成分の間に直列に接続されている。動作モー
ド切り換え部は、高周波スイッチ用スイッチング素子と
リアクタンス装荷成分の間に制御用直流印加電圧によ
り、動作モードを切り換えるためのものである。この動
作モード切り換え部は、第１の制御電圧により誘電体ア
ンテナとリアクタンス装荷成分とのアイソレーションを
行なって第１の周波数を励振させる第１動作モードを行
なうことができる。また動作モード切り換え部は、第２
の制御電圧により誘電体アンテナとリアクタンス装荷成
分を直列接続して第１の周波数とは異なる第２の周波数
を励振させる第２動作モードを行なうことができる。こ
れによって、動作モード切り換え部により第１動作モー
ドと第２動作モードを切り換えるだけで、リアクタンス
装荷成分だけによる第１の周波数を励振させたり、ある
いは誘電体アンテナとリアクタンス装荷成分の直列接続
したものから第２の周波数を励振させることができる。

【０００６】１つの誘電体アンテナ装置で、第１の周波
数と第２の周波数の合計２つのバンドを受信する場合
に、広帯域化を図り両方のバンドをカバーすることがで
き、開発工数が削減できる。従来のように２つのアンテ
ナ性能を搭載しようとすると、２つのアンテナの間に一
定距離を離す必要があり実装スペースにおいて不利であ
ったが、本発明ではこのようなことは不要であり実装ス
ペースが小さくでき、誘電体アンテナ装置の小型化が図
れる。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載の誘電
体アンテナ装置において、前記高周波スイッチ用スイッ
チング素子は、ＮＰＮトランジスタ又はＰＮＰトランジ
スタである。請求項２では、高周波スイッチ用スイッチ
ング素子は、ＮＰＮトランジスタ又はＰＮＰトランジス
タを用いる。

【０００８】請求項３の発明は、請求項１に記載の誘電
体アンテナ装置において、前記高周波スイッチ用スイッ
チング素子は、電界効果型トランジスタである。請求項
３では、高周波スイッチ用スイッチング素子は、電界効
果型トランジスタである。

【０００９】請求項４の発明は、請求項１に記載の誘電
体アンテナ装置において、前記高周波スイッチ用スイッ
チング素子は、ダイオードである。請求項４では、高周
波スイッチ用スイッチング素子は、ダイオードである。

【００１０】請求項５の発明は、請求項１に記載の誘電
体アンテナ装置において、前記リアクタンス装荷成分
は、インダクタンスまたは前記誘電体アンテナとは別の
誘電体アンテナである。請求項５では、リアクタンス装
荷成分は、インダクタンスまたは誘電体アンテナとは別
の誘電体アンテナを用いている。

【００１１】請求項６の発明は、請求項５に記載の誘電
体アンテナ装置において、前記リアクタンス装荷成分の
開放端子には、アンテナ放射抵抗に比較して十分大きな
インピーダンスを有するインピーダンス抵抗素子が接続
されている。請求項６では、リアクタンス装荷成分の開
放端子に対して、アンテナ放射抵抗に比較して十分大き
なインピーダンスを有するインピーダンス抵抗素子を接
続している。これにより、アンテナ開放端子が短絡時に
高周波スイッチ用スイッチング素子や誘電体アンテナを
破壊しないようにするための保護素子としての役割を果
たす。

【００１２】請求項７の発明は、請求項１に記載の誘電
体アンテナ装置において、前記第１の周波数は２．４５
ＧＨｚであり、前記第２の周波数は２．０４５ＧＨｚで
ある。請求項７では、第１の周波数は２．４５ＧＨｚで
あり、この第１の周波数はたとえば無線ＬＡＮ（ローカ
ルエリアネットワーク）用の周波数である。そして第２
の周波数は２．０４５ＧＨｚであり、この第２の周波数
は携帯電話用の周波数である。

【００１３】請求項８の発明は、第１の周波数と前記第
１の周波数とは異なる第２の周波数を励振するための誘
電体アンテナ装置を有する電子機器であり、前記誘電体
アンテナ装置は、前記第１の周波数を励振する誘電体ア
ンテナと、前記誘電体アンテナの開放端子に装荷されて
いるリアクタンス装荷成分と、前記誘電体アンテナの前
記開放端子と前記リアクタンス装荷成分の間に直列に接
続されている高周波スイッチ用スイッチング素子と、前
記高周波スイッチ用スイッチング素子と前記リアクタン
ス装荷成分の間に、制御用直流印加電圧により動作モー
ドを切り換えるための動作モード切り換え部であって、
第１の制御電圧により前記誘電体アンテナと前記リアク
タンス装荷成分とのアイソレーションを行って前記第１
の周波数を励振させる第１動作モードと、第２の制御電
圧により前記誘電体アンテナと前記リアクタンス装荷成
分を直列接続して前記第１の周波数とは異なる前記第２
の周波数を励振させる第２動作モードを切り換えて行な
うための前記動作モード切り換え部と、を備えることを
特徴とする誘電体アンテナ装置を有する電子機器であ
る。

【００１４】請求項８では、誘電体アンテナは第１の周
波数を励振する。リアクタンス装荷成分は、誘電体アン
テナの開放端子に装荷されている。高周波スイッチ用ス
イッチング素子は、誘電体アンテナの開放端子とリアク
タンス装荷成分の間に直列に接続されている。動作モー
ド切り換え部は、高周波スイッチ用スイッチング素子と
リアクタンス装荷成分の間に制御用直流印加電圧によ
り、動作モードを切り換えるためのものである。この動
作モード切り換え部は、第１の制御電圧により誘電体ア
ンテナとリアクタンス装荷成分とのアイソレーションを
行なって第１の周波数を励振させる第１動作モードを行
なうことができる。また動作モード切り換え部は、第２
の制御電圧により誘電体アンテナとリアクタンス装荷成
分を直列接続して第１の周波数とは異なる第２の周波数
を励振させる第２動作モードを行なうことができる。こ
れによって、動作モード切り換え部により第１動作モー
ドと第２動作モードを切り換えるだけで、リアクタンス
装荷成分だけによる第１の周波数を励振させたり、ある
いは誘電体アンテナとリアクタンス装荷成分の直列接続
したものから第２の周波数を励振させることができる。

【００１５】１つの誘電体アンテナ装置で、第１の周波
数と第２の周波数の合計２つのバンドを受信する場合
に、広帯域化を図り両方のバンドをカバーすることがで
き、開発工数が削減できる。従来のように２つのアンテ
ナ性能を搭載しようとすると、２つのアンテナの間に一
定距離を離す必要があり実装スペースにおいて不利であ
ったが、本発明ではこのようなことは不要であり実装ス
ペースが小さくでき、誘電体アンテナ装置の小型化が図
れる。

【００１６】請求項９の発明は、請求項８に記載の誘電
体アンテナ装置を有する電子機器において、前記高周波
スイッチ用スイッチング素子は、トランジスタである。
請求項９では、高周波スイッチ用スイッチング素子は、
ＮＰＮトランジスタ又はＰＮＰトランジスタを用いる。

【００１７】請求項１０の発明は、請求項８に記載の誘
電体アンテナ装置を有する電子機器において、前記高周
波スイッチ用スイッチング素子は、電界効果型トランジ
スタである。請求項１０では、高周波スイッチ用スイッ
チング素子は、電界効果型トランジスタである。

【００１８】請求項１１の発明は、請求項８に記載の誘
電体アンテナ装置を有する電子機器において、前記高周
波スイッチ用スイッチング素子は、ダイオードである。
請求項１１では、高周波スイッチ用スイッチング素子
は、ダイオードである。

【００１９】請求項１２の発明は、請求項８に記載の誘
電体アンテナ装置を有する電子機器において、前記リア
クタンス装荷成分は、インダクタンスまたは前記誘電体
アンテナとは別の誘電体アンテナである。請求項１２で
は、リアクタンス装荷成分は、インダクタンスまたは誘
電体アンテナとは別の誘電体アンテナを用いている。

【００２０】請求項１３の発明は、請求項１２に記載の
誘電体アンテナ装置を有する電子機器において、前記リ
アクタンス装荷成分の開放端子には、アンテナ放射抵抗
に比較して十分大きなインピーダンスを有するインピー
ダンス抵抗素子が接続されている。請求項１３では、リ
アクタンス装荷成分の開放端子に対して、アンテナ放射
抵抗に比較して十分大きなインピーダンスを有するイン
ピーダンス抵抗素子を接続している。これにより、アン
テナ開放端子が短絡時に高周波スイッチ用スイッチング
素子や誘電体アンテナを破壊しないようにするための保
護素子としての役割を果たす。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【００２２】図１は、本発明の誘電体アンテナ装置を有
する電子機器の一例として、携帯情報端末を示してい
る。この携帯情報端末１０は、たとえば使用者が手で持
って持ち運んだり手で持ったりあるいは机の上に置いて
情報のやり取りあるいは情報の検索あるいは情報の表示
等を行なうことができるものである。携帯情報端末（Ｐ
ＤＡ）１０は、筐体１２、表示部１４、携帯電話機２
０、入力部２２、パワースイッチ２４等を有している。

【００２３】筐体１２は、たとえばプラスチックにより
作られており、表示部１４は、筐体１２に設けられてい
る。表示部１４は表示画面２６を有している。表示部１
４は、たとえば液晶表示装置を用いることができ、図１
の例ではポインタＰが一例として表示画面２６に表示さ
れている。筐体１２の下部には、携帯電話機２０が搭載
もしくは内蔵されている。また筐体１２の下部には、無
線ＬＡＮ装置３０が内蔵もしくは搭載されている。この
無線ＬＡＮ装置３０は、たとえば図１に示す他の電子機
器である一例としてノート型のコンピュータ３２の無線
ＬＡＮ装置３４に対して、高周波の第１の周波数ｆ１と
して一例として無線ＬＡＮ用の２．４５ＧＨｚの励振周
波数でデータを無線で送受信することができる。この第
１の周波数ｆ１は、２．４５ＧＨｚである。携帯電話機
２０は、高周波の第２の周波数ｆ２を発信したり受信す
ることで、データのやり取りを行なうことができる。こ
の第２の周波数ｆ２は、たとえば２．０４５ＧＨｚであ
り、いわゆる携帯電話用のＷ−ＣＤＭＡ用の周波数であ
る。

【００２４】図２は、図１の携帯情報端末１０をさらに
詳しく示している。筐体１２は、第１部分１２Ａと第２
部分１２Ｂを重ね合わせることにより、内部空間を形成
している。この内部空間には、上述した携帯電話機２
０、無線ＬＡＮ装置３０、表示部１４等が収容されてい
る。表示部１４の表示画面２６には、各種のキー４２，
４４，４６，４８や、情報４０等が表示できる。使用者
はポインタＰを移動して操作することにより、情報４０
の内容について各種の操作を行なうことができる。

【００２５】図３は、本発明の誘電体アンテナ装置の好
ましい実施の形態を概念的に示している。誘電体アンテ
ナ装置５０は、動作モード切り換え部６０を有してお
り、動作モード切り換え部６０は、第１の制御電圧又は
第２の制御電圧により、第１動作モードＭ１と第２動作
モードＭ２を選択的に切り換えることができる機能を有
している。第１動作モードＭ１に切り換えることで、無
線ＬＡＮ用の第１の周波数ｆ１を励振することができ、
第２動作モードＭ２に切り換えることで、携帯電話用の
第２の周波数ｆ２に切り換えることができる。このよう
に誘電体アンテナ装置５０は、動作モード切り換え部６
０の切り換え動作により、第１の周波数ｆ１と第２の周
波数ｆ２を切り換えて選択的に励振することができるの
である。この誘電体アンテナ装置５０は、図２に示す筐
体１２の下部に内蔵されている。

【００２６】図４は、図３の誘電体アンテナ装置５０の
具体的な回路構成例を示している。誘電体アンテナ装置
５０は、動作モード切り換え部６０、誘電体アンテナＡ
−１、リアクタンス装荷成分としての誘電体アンテナＡ
−２、高周波スイッチ用のスイッチング素子Ｑ１、イン
ピーダンス抵抗素子Ｒ４を有している。まず動作モード
切り換え部６０の構造について説明する。動作モード切
り換え部６０は、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、抵抗Ｒ３、コン
デンサＣ１、そして電圧制御装置６１を有している。抵
抗Ｒ１の一端部は図示しない電圧供給部に対して接続さ
れていて、直流の一定電圧Ｖｒ１が供給される。抵抗Ｒ
１の他端部はスイッチング素子Ｑ１のベースに接続され
ている。抵抗Ｒ２の一端部はグランドＧＮＤに接続され
ており、抵抗Ｒ２の他端部は、スイッチング素子Ｑ１の
エミッタＥと誘電体アンテナＡ−２の一端部の間の接続
点ＣＰに接続されている。抵抗Ｒ３の一端部は電圧制御
装置６１に接続され他端部は接続点ＣＰに接続点ＣＰさ
れていて、電圧制御装置６１は抵抗Ｒ３には直流の電圧
Ｖｒ３が供給される。

【００２７】コンデンサＣ１は、抵抗Ｒ２の一端部と抵
抗Ｒ３の一端部の間に接続されている。スイッチング素
子Ｑ１は、図４の例ではＮＰＮ型トランジスタを用いて
いる。このスイッチング素子Ｑ１は、第１動作モードＭ
１と第２動作モードＭ２を切り換えるための切り換え用
の高周波スイッチ用スイッチング素子（アクティブ素子
ともいう）である。この高周波スイッチ用のスイッチン
グ素子Ｑ１の制御には、上述のように直流電圧を用いて
いる。

【００２８】次に、誘電体アンテナＡ−１と誘電体アン
テナＡ−２について説明する。誘電体アンテナＡ−１
は、単独では２．４５ＧＨｚ（第１の周波数ｆ１）を励
振するためのアンテナである。この誘電体アンテナＡ−
１は、たとえばメアンダライン形状として形成されてい
る。誘電体アンテナＡ−１の一端部６９はスイッチング
素子Ｑ１のコレクタＣ側に接続されている。

【００２９】誘電体アンテナＡ−２は、誘電体アンテナ
Ａ−１に対して装荷されるリアクタンス装荷成分であ
る。この誘電体アンテナＡ−２も、メアンダライン形状
を有している。誘電体アンテナＡ−２の一端部は接続点
ＣＰにおいてスイッチング素子Ｑ１のエミッタＥに接続
されている。誘電体アンテナＡ−２の他端部は開放端子
７０であり、この開放端子７０には、インピーダンス抵
抗素子Ｒ４が接続されている。このインピーダンス抵抗
素子Ｒ４は、誘電体アンテナＡ−２（リアクタンス装荷
成分）の開放端子７０においてアンテナの放射抵抗（誘
電体アンテナＡ−１と誘電体アンテナＡ−２の放射抵
抗）に比較して、十分大きなインピーダンス抵抗を有し
ている。このインピーダンス抵抗素子Ｒ４が設けられて
いることにより、誘電体アンテナＡ−２の開放端子７０
が短絡した場合に、高周波スイッチ用のスイッチング素
子Ｑ１が破壊しないようにするための機能を果たす。

【００３０】次に、図４と図３を参照しながら誘電体ア
ンテナ装置５０の動作について説明する。 （１）第１動作モードＭ１（第１の周波数ｆ１の励振モ
ード） 第１動作モードＭ１を実行して、高周波の第１の周波数
ｆ１を励振する場合には、次のように行なう。動作モー
ド切り換え部６０の電圧制御装置６１が電圧Ｖｒ３を抵
抗Ｒ３を通じて接続点ＣＰに与えられる。抵抗Ｒ１に
は、一定電圧Ｖｒ１が供給されている。電圧制御装置６
１から供給される直流の電圧Ｖｒ３が抵抗Ｒ３を介して
印加されると、スイッチング素子Ｑ１のエミッタ側の接
続点ＣＰにおける第１の制御電圧Ｖｑ１は、次の式で与
えられる。接続点ＣＰにおける第１の制御電圧Ｖｑ１＝
Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３）・Ｖｒ３・・・式１

【００３１】このために、高周波スイッチ用のスイッチ
ング素子ＱＪはカットオフされて、誘電体アンテナＡ−
１と誘電体アンテナＡ−２はアイソレーション（分離）
されてしまう。この結果、誘電体アンテナＡ−１が動作
して、第１の周波数ｆ１である２．４５ＧＨｚを励振動
作する。すなわち図３に示す無線ＬＡＮ用の第１の周波
数ｆ１を励振し、図１に示すように無線ＬＡＮ装置３０
が外部のたとえばコンピュータ３２の無線ＬＡＮ装置３
０との間で無線で情報のやり取りを行なうことができ
る。この第１動作モードにおいては、動作モード切り換
え部６０からの第１の制御電圧Ｖｑ１により、スイッチ
ング素子Ｑ１の接続点ＣＰにおいて逆方向電圧が印加さ
れ、スイッチング素子Ｑ１がカットオフされるのであ
る。

【００３２】（２）第２動作モードＭ２（第２の周波数
ｆ２の励振モード） 第２動作モードＭ２に切り換える場合には、接続点ＣＰ
における第２の制御電圧Ｖｑ２が次の式で与えられる。 接続点ＣＰにおける第２の制御電圧Ｖｑ２＝Ｒ２／（Ｒ２＋Ｒ３）・Ｖｒ３・ ・・式２ 式２において、電圧Ｖｒ３が第１動作モードＭ１におけ
る電圧Ｖｒ３に比べて小さくなるかあるいはゼロ電圧に
なると、高周波スイッチ用のスイッチング素子Ｑ１はカ
ットオフ状態からＯＮ状態になる。従って、つまりスイ
ッチング素子Ｑ１の接続点ＣＰにおいて順方向電圧が印
加され、スイッチング素子Ｑ１は、誘電体アンテナＡ−
１の開放端子６９に対して誘電体アンテナＡ−２が直列
接続された状態になる。この場合に、誘電体アンテナＡ
−１の開放端子６９には、スイッチング素子Ｑ１の素子
間に発生する容量成分と、誘電体アンテナＡ−２による
リアクタンス成分が直列に接続された状態になり、この
状態で誘電体アンテナＡ−１と誘電体アンテナＡ−２が
励振する。

【００３３】この結果、リアクタンス装荷成分である誘
電体アンテナＡ−２のリアクタンス成分による低周波数
化が実現することと、スイッチング素子Ｑ１による抵抗
成分および容量成分により、アンテナＱ値が低下するの
で、誘電体アンテナ装置５０の広帯域化が図れ、誘電体
アンテナ装置５０は第２の周波数ｆ２である２．０４５
ＧＨｚのバンドで発振動作する。この場合の広帯域化
は、スイッチング素子Ｑ１のＯＮ抵抗にてアンテナＱ値
が制御できるために、低周波数化によって狭帯域化され
るのを防止できるメリットがある。

【００３４】誘電体アンテナ（装荷リアクタンス成分）
の開放端子７０には、インピーダンス抵抗素子Ｒ４が接
続されている。このインピーダンス抵抗素子Ｒ４のイン
ピーダンス抵抗は、アンテナ放射抵抗に比較して十分大
きな値に設定されている。これによって、インピーダン
ス抵抗素子Ｒ４は、誘電体アンテナＡ−２の開放端子７
０が短絡した場合においても、高周波スイッチ用のスイ
ッチング素子Ｑ１や誘電体アンテナＡ−１と誘電体アン
テナＡ−２が破壊されないための保護素子としての役割
を果たすことができるというメリットがある。

【００３５】このように第１動作モードＭ１では、高周
波の第１の周波数ｆ１である２．４５ＧＨｚを励振する
際に、接続点ＣＰには第１の制御電圧Ｖｑ１が印加され
る。そして第２動作モードＭ２において高周波の第２の
周波数ｆ２である２．０４５ＧＨｚの周波数を励振する
場合には、接続点ＣＰには第２の制御電圧Ｖｑ２が印加
される。第２の周波数ｆ２を励振することにより、図１
に示す携帯電話機２０が、外部との機器によって、情報
のやり取りを行なうことができるのである。誘電体アン
テナＡ−２は、リアクタンス装荷成分であるが、この誘
電体アンテナ素子に代えてインダクタンスを用いること
も勿論可能である。

【００３６】次に、図５は、本発明の誘電体アンテナ装
置５０の別の実施の形態を示している。図５の実施の形
態が図４の実施の形態と異なるのは、高周波スイッチ用
のスイッチング素子Ｑ１である。図５のスイッチング素
子Ｑ１は、ＰＮＰ型トランジスタを用いている。スイッ
チング素子Ｑ１としてＰＮＰ型トランジスタを用いるこ
とにより、動作モード切り換え部６０が行なう第１動作
モードＭ１と第２動作モードＭ２では動作が逆になる。

【００３７】（１）第１動作モードＭ１（第１の周波数
ｆ１の励振モード） 第１動作モードＭ１では、第１の制御電圧Ｖｑ１＝Ｒ２
／（Ｒ２＋Ｒ３）・Ｖｒ３において、直流の電圧Ｖｒ３
を与えると、接続点ＣＰには順方向電圧である第１の制
御電圧Ｖｑ１が供給されスイッチング素子Ｑ１はＯＮ状
態になる。これによって、誘電体アンテナＡ−１と誘電
体アンテナＡ−２がアイソレーションされて誘電体アン
テナＡ−１が動作するために、誘電体アンテナＡ−２は
第１の周波数ｆ１である２．４５ＧＨｚで励振動作す
る。

【００３８】（２）第２動作モードＭ２（第２の周波数
ｆ２の励振モード） 第２動作モードＭ２では、第２の制御電圧Ｖｑ２＝Ｒ２
／（Ｒ２＋Ｒ３）・Ｖｒ３において、電圧制御装置６１
から供給される電圧Ｖｒ３が小さくなるかゼロ電圧にな
ると、高周波スイッチ用のスイッチング素子Ｑ１はＯＦ
Ｆ状態になり、誘電体アンテナＡ−１の開放端子６９
は、誘電体アンテナＡ−２が直列接続される。この場合
に、誘電体アンテナＡ−１の開放端子６９には、スイッ
チング素子Ｑ１の素子間に発生する容量成分と、誘電体
アンテナＡ−２によるリアクタンス成分が直列に接続さ
れた状態になり、この状態で誘電体アンテナＡ−１と誘
電体アンテナＡ−２が励振する。

【００３９】この結果、誘電体アンテナＡ−２のリアク
タンス成分による低周波数化が実現でき、スイッチング
素子Ｑ１による抵抗成分および容量成分によりアンテナ
Ｑ値が低下し、誘電体アンテナ装置５０の広帯域化が図
れ、２．０４５ＧＨｚにより励振動作できる。この場合
に広帯域化はスイッチング素子Ｑ１のＯＮ抵抗にてアン
テナＱ値が制御できるために、低周波数化によって筐体
化されるのを防止できる。インピーダンス抵抗素子Ｒ４
の機能については図４の実施の形態と同じである。

【００４０】このように、図４の実施の形態では、２．
４５ＧＨｚの誘電体アンテナＡ−１を動作させる第１動
作モードＭ１においては、スイッチング素子Ｑ１の接続
点ＣＰには逆方向電圧である第１の制御電圧Ｖｑ１を印
加しており、２．０４５ＧＨｚを励振する第２動作モー
ドＭ２では、スイッチング素子Ｑ１に対して順方向電圧
である第２の制御電圧Ｖｑ２を印加する。図５の実施の
形態では、第１動作モードＭ１ではスイッチング素子Ｑ
１に順方向電圧の第１の制御電圧Ｖｑ１を印加し、第２
動作モードＭ２では、逆方向電圧の第２の制御電圧Ｖｑ
２を印加する。

【００４１】次に、図６は、本発明の誘電体アンテナ装
置の別の実施の形態を示している。図６に示す誘電体ア
ンテナ装置５０では、高周波スイッチ用のスイッチング
素子がＰＮＰ型トランジスタあるいはＮＰＮ型トランジ
スタではなく、ダイオードＤ１を用いている。この実施
の形態では、逆方向電圧である第１の制御電圧Ｖｑ１と
しての電圧Ｖｒ３を接続点ＣＰに対して動作モード切り
換え部６０から供給することにより、誘電体アンテナＡ
−１と誘電体アンテナＡ−２をアイソレーションするこ
とができる。これによって、誘電体アンテナＡ−１は、
第１の周波数ｆ１を励振することができる。

【００４２】また第２動作モードＭ２では、電圧Ｖｒ３
をゼロ電圧にして接続点ＣＰにおいて第２の制御電圧Ｖ
ｑ２にすることにより、ダイオードＤ１を導通させて、
誘電体アンテナＡ−１と誘電体アンテナＡ−２を直列接
続させることができる。これによって、誘電体アンテナ
Ａ−１と誘電体アンテナＡ−２は、２．０４５ＧＨｚで
ある第２の周波数ｆ２を励振することができる。

【００４３】図６の動作モード切り換え部６０では、抵
抗Ｒ２と抵抗Ｒ３およびコンデンサＣ１を有している。
電圧制御装置６１からは、電圧Ｖｒ３を抵抗Ｒ３に供給
することにより、逆方向電圧である第１の制御電圧Ｖｑ
１を接続点ＣＰに供給できる。またたとえば電圧制御装
置６１が直流電圧Ｖｒ３をゼロ電圧にすることにより、
第２の制御電圧Ｖｑ２を接続点ＣＰに供給できる。

【００４４】図７は、本発明の誘電体アンテナ装置５０
のさらに別の実施の形態を示している。図７の実施の形
態では、図６のダイオードＤ１に代えて、高周波スイッ
チ用のスイッチング素子として電界効果型トランジスタ
（ＦＥＴ）Ｑ１を用いている。図７においては、第１動
作モードＭ１では接続点ＣＰに対して第１の制御電圧Ｖ
ｑ１を逆方向電圧として印加することにより、誘電体ア
ンテナＡ−１と誘電体アンテナＡ−２はアイソレーショ
ンされる。これによって誘電体アンテナＡ−１は２．４
５ＧＨｚ（第１の周波数ｆ１）を励振することができ
る。

【００４５】また第２動作モードＭ２を行なう場合に
は、接続点ＣＰに対して第２の制御電圧Ｖｑ２を供給す
る。この場合には、接続点ＣＰに対して順方向電圧を印
加する。これによってスイッチング素子Ｑ１はＯＮにな
り、誘電体アンテナＡ−１と誘電体アンテナＡ−２は直
列接続されるので、誘電体アンテナ装置５０は、２．０
４５ＧＨｚ（第２の周波数ｆ２）を励振することができ
る。

【００４６】本発明の実施の形態では、無線ＬＡＮ用の
第１の周波数ｆ１（２．４５ＧＨｚ）の誘電体アンテナ
Ａ−１の開放端子６９に対して、リアクタンス装荷成分
を装荷している。この開放端子６９とリアクタンス装荷
成分である誘電体アンテナＡ−２の間には、高周波スイ
ッチ用のスイッチング素子（アクティブ素子とも呼ぶ）
を直列に装荷している。そして、第１の制御電圧Ｖｑ１
あるいは第２の制御電圧Ｖｑ２を、接続点ＣＰに対して
動作モード切り換え部６０が切り換えて与えることによ
り、アンテナの共振周波数を、無線ＬＡＮ用の２．４５
ＧＨｚの周波数のバンドと、たとえば携帯電話用の２．
０４５ＧＨｚの周波数のバンドとで切り換えることがで
きる。誘電体アンテナＡ−１の開放端子６９に装荷され
るリアクタンス装荷成分は、メアンダライン状の誘電体
アンテナ素子でもよいしインダクタンスでもよい。

【００４７】切り換え用の高周波スイッチ用のスイッチ
ング素子は、図示したようにトランジスタ、ＦＥＴ、ダ
イオード等のアクティブ素子を使用することができる。
この高周波スイッチ用スイッチング素子の制御には、第
１の制御電圧Ｖｑ１や第２の制御電圧Ｖｑ２のような直
流電圧を使用する。アンテナの動作モードを切り換える
電圧を制御することにより、高周波スイッチ用のスイッ
チング素子間の容量成分が発生する。この容量成分が、
動作周波数帯域の広帯域化に働くメリットがある。

【００４８】誘電体アンテナＡ−２の開放端子７０に対
して、アンテナ放射抵抗に比較して十分大きなインピー
ダンス抵抗を有するインピーダンス抵抗素子Ｒ４を接続
している。このために、誘電体アンテナＡ−２の開放端
子７０が短絡した時に、高周波スイッチ用のスイッチン
グ素子や誘電体アンテナ素子Ａ１、誘電体アンテナ素子
Ａ２が破壊しないようにするために、このインピーダン
ス抵抗素子Ｒ４が保護素子の役割を果たしている。

【００４９】上述した本発明の実施の形態の誘電体アン
テナ装置は、１つのアンテナで２つのバンドを受信する
ことができ、広帯域化を図り両方のバンドをカバーでき
るために、開発工数を削減することができる。低周波数
化した場合に、狭帯域幅の現象が発生するが、スイッチ
ング素子Ｑ１のＯＮ抵抗と容量により広帯域化が図れ
る。従来では、２つのバンドのアンテナ性能に対応した
アンテナを２つ搭載する場合に、給電点の切り換えやイ
ンピーダンス整合を図るためのＲＦ整合回路が新たに必
要であった。しかし本発明の実施の形態の誘電体アンテ
ナ装置では、給電点が１つなのでこのようなＲＦ整合回
路等は不要である。

【００５０】本発明の実施の形態の誘電体アンテナ装置
５０は、２つのアンテナ性能を搭載することができるた
めに、コスト面で有利であり、アンテナ間の干渉特性を
考慮する必要がなく、アンテナ間の距離を一定間隔離す
必要もなく、実装スペースを小さくできアンテナ装置の
小型化が図れるのである。

【００５１】ところで本発明の実施の形態は図示例に限
定されるものではない。図１と図２には誘電体アンテナ
装置５０を備える電子機器として、携帯情報端末を例に
挙げているが、これに限らず他の種類または他の分野の
電子機器あるいは無線機器に対しても本発明の誘電体ア
ンテナ装置が適用できる。第１の周波数と第２の周波数
の値は上述した説明の例に限定されるものではなく、機
能や機種に応じて変更できるものである。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高周波の第１の周波数を励振することができるととも
に、この第１の周波数とは異なる高周波の第２の周波数
を、第１の周波数と切り換えて使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の誘電体アンテナ装置を備える電子機器
の一例である携帯情報端末を示す斜視図。

【図２】図１の携帯情報端末をさらに詳しく示す斜視
図。

【図３】本発明の誘電体アンテナ装置の概念を示す図。

【図４】本発明の誘電体アンテナ装置の具体的構成例を
示す図。

【図５】本発明の誘電体アンテナ装置のさらに別の実施
の形態を示す図。

【図６】本発明の誘電体アンテナ装置のさらに別の実施
の形態を示す図。

【図７】本発明の誘電体アンテナ装置のさらに別の実施
の形態を示す図。

【符号の説明】

１０・・・携帯情報端末（電子機器の一例）、２０・・
・携帯電話機、３０・・・無線ＬＡＮ装置、５０・・・
誘電体アンテナ装置、６０・・・動作モード切り換え
部、６９，７０・・・開放端子、Ａ−１・・・誘電体ア
ンテナ、Ａ−２・・・誘電体アンテナ（リアクタンス装
荷成分）、ｆ１・・・第１の周波数、ｆ２・・・第２の
周波数、Ｑ１・・・高周波スイッチ用スイッチング素
子、Ｒ４・・・インピーダンス抵抗素子、Ｖｑ１・・・
第１の制御電圧、Ｖｑ２・・・第２の制御電圧

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の周波数と前記第１の周波数とは異
   なる第２の周波数を励振するための誘電体アンテナ装置
   であり、 前記第１の周波数を励振する誘電体アンテナと、 前記誘電体アンテナの開放端子に装荷されているリアク
   タンス装荷成分と、 前記誘電体アンテナの前記開放端子と前記リアクタンス
   装荷成分の間に直列に接続されている高周波スイッチ用
   スイッチング素子と、 前記高周波スイッチ用スイッチング素子と前記リアクタ
   ンス装荷成分の間に、制御用直流印加電圧により動作モ
   ードを切り換えるための動作モード切り換え部であっ
   て、第１の制御電圧により前記誘電体アンテナと前記リ
   アクタンス装荷成分とのアイソレーションを行って前記
   第１の周波数を励振させる第１動作モードと、第２の制
   御電圧により前記誘電体アンテナと前記リアクタンス装
   荷成分を直列接続して前記第１の周波数とは異なる前記
   第２の周波数を励振させる第２動作モードを切り換えて
   行なうための前記動作モード切り換え部と、 を備えることを特徴とする誘電体アンテナ装置。
2. 【請求項２】 前記高周波スイッチ用スイッチング素子
   は、ＮＰＮトランジスタ又はＰＮＰトランジスタである
   請求項１に記載の誘電体アンテナ装置。
3. 【請求項３】 前記高周波スイッチ用スイッチング素子
   は、電界効果型トランジスタである請求項１に記載の誘
   電体アンテナ装置。
4. 【請求項４】 前記高周波スイッチ用スイッチング素子
   は、ダイオードである請求項１に記載の誘電体アンテナ
   装置。
5. 【請求項５】 前記リアクタンス装荷成分は、インダク
   タンスまたは前記誘電体アンテナとは別の誘電体アンテ
   ナである請求項１に記載の誘電体アンテナ装置。
6. 【請求項６】 前記リアクタンス装荷成分の開放端子に
   は、アンテナ放射抵抗に比較して十分大きなインピーダ
   ンスを有するインピーダンス抵抗素子が接続されている
   請求項５に記載の誘電体アンテナ装置。
7. 【請求項７】 前記第１の周波数は２．４５ＧＨｚであ
   り、前記第２の周波数は２．０４５ＧＨｚである請求項
   １に記載の誘電体アンテナ装置。
8. 【請求項８】 第１の周波数と前記第１の周波数とは異
   なる第２の周波数を励振するための誘電体アンテナ装置
   を有する電子機器であり、 前記誘電体アンテナ装置は、 前記第１の周波数を励振する誘電体アンテナと、 前記誘電体アンテナの開放端子に装荷されているリアク
   タンス装荷成分と、 前記誘電体アンテナの前記開放端子と前記リアクタンス
   装荷成分の間に直列に接続されている高周波スイッチ用
   スイッチング素子と、 前記高周波スイッチ用スイッチング素子と前記リアクタ
   ンス装荷成分の間に、制御用直流印加電圧により動作モ
   ードを切り換えるための動作モード切り換え部であっ
   て、第１の制御電圧により前記誘電体アンテナと前記リ
   アクタンス装荷成分とのアイソレーションを行って前記
   第１の周波数を励振させる第１動作モードと、第２の制
   御電圧により前記誘電体アンテナと前記リアクタンス装
   荷成分を直列接続して前記第１の周波数とは異なる前記
   第２の周波数を励振させる第２動作モードを切り換えて
   行なうための前記動作モード切り換え部と、 を備えることを特徴とする誘電体アンテナ装置を有する
   電子機器。
9. 【請求項９】 前記高周波スイッチ用スイッチング素子
   は、トランジスタである請求項８に記載の誘電体アンテ
   ナ装置を有する電子機器。
10. 【請求項１０】 前記高周波スイッチ用スイッチング素
    子は、電界効果型トランジスタである請求項８に記載の
    誘電体アンテナ装置を有する電子機器。
11. 【請求項１１】 前記高周波スイッチ用スイッチング素
    子は、ダイオードである請求項８に記載の誘電体アンテ
    ナ装置を有する電子機器。
12. 【請求項１２】 前記リアクタンス装荷成分は、インダ
    クタンスまたは前記誘電体アンテナとは別の誘電体アン
    テナである請求項８に記載の誘電体アンテナ装置を有す
    る電子機器。
13. 【請求項１３】 前記リアクタンス装荷成分の開放端子
    には、アンテナ放射抵抗に比較して十分大きなインピー
    ダンスを有するインピーダンス抵抗素子が接続されてい
    る請求項１２に記載の誘電体アンテナ装置を有する電子
    機器。