JP2004253943A

JP2004253943A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2004253943A
Application number: JP2003040601A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Chin; 陳　　強; Kunio Sawatani; 邦男澤谷
Original assignee: Intelligent Cosmos Research Institute
Current assignee: Intelligent Cosmos Research Institute
Priority date: 2003-02-19
Filing date: 2003-02-19
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】グランド板にアンテナ素子が設置されるアンテナ装置において、限定された空間上に多数のアンテナを形成し、多数の周波数で動作させること。
【解決手段】グランド板１２と、グランド板１２に設置された板状アンテナ１０とを備えたアンテナ装置において、グランド板１２と平行な板状アンテナ１０の逆Ｌアンテナの導体部とグランド板１２との間に挿入される複数のＰＩＮダイオード１７、１９、２１を備え、これらのスイッチング素子１７、１９、２１のいずれか一つに直流バイアス電圧を印加して、これらのＰＩＮダイオード１７、１９、２１の導通、非導通を切り換える。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、アンテナ装置に関するものであり、特に、多数の周波数で動作可能なアンテナ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線通信分野の発展は目覚ましく、その技術は日々進歩している。例えば、携帯電話、簡易型携帯電話（ＰＨＳ：ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ）、次世代携帯電話（ＩＭＴ２０００：ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ２０００）、無線ＬＡＮ（ＩＥＥＥ８０２．１１ａまたは８０２．１１ｂ）などに代表される様々なサービスが提供されている。
【０００３】
一方、これらのサービスで使用されている周波数帯はそれぞれ異なっており、幾つもの周波数帯が使用されている。したがって、一つの端末で多様なサービスを受けるためには、一つの端末で多数の周波数を使用できる多周波共用アンテナが要望される。
【０００４】
この多周波共用アンテナを実現するもの、第１および第２のプリントアンテナの間に金属板を設けるとともに、プリントアンテナの給電点に整合回路を接続することにより、アンテナの多共振化を実現しているアンテナ装置の例がある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０９−０９３０３１号公報（第３−５頁、第１図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このアンテナ装置は、端末用のアンテナ装置として適用するには、広い設置スペースを必要とするなどの欠点を有していた。また、このアンテナ装置で多数の周波数を共用するには、共用周波数の数だけアンテナ素子が必要であり、さらに広い設置スペースを必要とするなどの欠点を有していた。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、限定された空間上に多数のアンテナを形成し、多数の周波数で動作可能なアンテナ装置を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるアンテナ装置にあっては、グランド板と、このグランド板に設置された逆Ｌアンテナとを備えたアンテナ装置であって、前記グランド板と平行な前記逆Ｌアンテナの導体部上で給電端の反対側の一端と前記グランド板との間に挿入されるスイッチング素子を備え、前記スイッチング素子に直流バイアス電圧を印加して、このスイッチング素子の導通、非導通を切り換えることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、グランド板と平行な逆Ｌアンテナの導体部上で給電端の反対側の一端とグランド板との間に挿入されるスイッチング素子が備えられ、このスイッチング素子に直流バイアス電圧が印加されて、このスイッチング素子の導通、非導通が切り換えられる。
【００１０】
つぎの発明にかかるアンテナ装置にあっては、グランド板と、このグランド板に設置された逆Ｌアンテナとを備えたアンテナ装置であって、前記グランド板と平行な前記逆Ｌアンテナの導体部と前記グランド板との間に挿入される複数のスイッチング素子を備え、前記複数のスイッチング素子のいずれか一つに直流バイアス電圧を印加して、これらのスイッチング素子の導通、非導通を切り換えることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、グランド板と平行な逆Ｌアンテナの導体部と前記グランド板との間に挿入される複数のスイッチング素子が備えられ、複数のスイッチング素子のいずれか一つに直流バイアス電圧が印加されて、これらのスイッチング素子の導通、非導通が切り換えられる。
【００１２】
つぎの発明にかかるアンテナ装置にあっては、前記複数のスイッチング素子のいずれか一つを導通させ、異なる周波数で共振させることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、複数のスイッチング素子のいずれか一つが導通することで、異なる周波数で共振させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかるアンテナ装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
図１は、この発明の実施の形態にかかるアンテナ装置の構造を示す概要図である。同図に示すアンテナ装置は、長さｌ_ｇ、幅ｗ_ｇのグランド板１２と、このグランド板１２上に設置された板状アンテナ１０とから構成されている。また、板状アンテナ１０は、ストリップ導体を有する奥行きの短い誘電体基板である。この誘電体基板は、グランド板１２の一端のエッジからｄ_ｘ、ｄ_ｙの位置に、グランド板１２と直交するような形態で、グランド板１２上に設置されている。
【００１６】
図２は、図１に示した板状アンテナ１０の模式的構成図である。同図において、板状アンテナ１０は、長さｌ_１、高さｈの大きさを有している。板状アンテナ１０の長手方向の一辺および短手方向の一辺には、逆Ｌ形状で幅ｗのストリップ導体１４が形成されている。また、ストリップ導体１４が形成されていない短手方向の一辺にも、ストリップ導体２０が形成されている。さらに、ストリップ導体１４が形成されている短手方向の一辺から長さｌ_２の位置にはストリップ導体１８が形成され、長さｌ_３の位置にはストリップ導体１６が形成されている。
【００１７】
ストリップ導体１４には、図示を省略した信号給電端が備えられ、この信号給電端には高周波信号２２が印加される。ストリップ導体１６、１８、２０の間には、それぞれ、ＰＩＮダイオード１７、１９、２１が挿入されている。また、ストリップ導体１４の長手方向の一辺において、ストリップ導体２０の一端とストリップ導体１８の一端との間には容量性素子２３ｃが挿入され、ストリップ導体１８の一端とストリップ導体１６の一端との間には容量性素子２３ｂが挿入されている。さらに、ストリップ導体１４の長手方向の一辺上で、ストリップ導体１６の一端と給電端との間には容量性素子２３ａが挿入されている。
【００１８】
バイアス切替手段２６は、ＰＩＮダイオード１７、１９、２１のいずれか一つとグランド板１２との間にＤＣ電源２４から供給された直流バイアス電圧を供給する。例えば、ＰＩＮダイオード１７に所定の直流バイアス電圧が印加されると、ＰＩＮダイオード１７はＯＮ状態となる。一方、直流バイアス電圧が印加されないＰＩＮダイオード１９、２１はＯＦＦ状態のままである。なお、ストリップ導体１４に挿入された容量性素子２３ｂ、２３ｃは、印加された直流バイアス電圧によって生ずるバイアス電流が他のＰＩＮダイオードに流入するのを阻止するためのものであり、容量性素子２３ａは、印加された直流バイアス電圧によって生ずるバイアス電流が給電端に流入するのを阻止するためのものである。また、直流バイアス電圧を印加する線路上に挿入された誘導性素子２８ａ、２８ｂ、２８ｃのそれぞれは、高周波ノイズが各ＰＩＮダイオードに侵入するのを防止するためのものである。
【００１９】
いま、ＤＣ電源２４から所定の直流バイアス電圧がＰＩＮダイオード２１に印加されるとき、ＰＩＮダイオード２１はＯＮ状態となる。ＰＩＮダイオード２１は、ＯＮ状態において、小さな抵抗値（数Ω程度）を有するので、ストリップ導体２０は実質的に短絡状態となる。
【００２０】
一方、所定の直流バイアス電圧がＰＩＮダイオード２１に印加されるとき、ＰＩＮダイオード１７、１９には直流バイアス電圧が印加されないので、これらのＰＩＮダイオードはＯＦＦ状態となる。ＰＩＮダイオードは、ＯＦＦ状態において、数ＧＨｚ帯の周波数帯では、高いリアクタンス成分（容量性）を有するので、ストリップ導体１６、１８は実質的に開放状態となる。
【００２１】
したがって、ＤＣ電源２４から所定の直流バイアス電圧がＰＩＮダイオード２１だけに印加されるとき、ストリップ導体１４、２０、グランド板１２からなるループ（以下「第１のループ」という。）が形成されるので、この板状アンテナ１０は、第１のループをループ長とするループアンテナ（以下「第１のループアンテナ」という。）として機能させることができる。なお、ＰＩＮダイオードをＯＮ状態にするには、１〜２Ｖ程度の順方向直流バイアス電圧を印加すればよい。また、ＰＩＮダイオードに印加する順方向直流バイアス電圧を増加させると、ＰＩＮダイオードの抵抗値がさらに減少するので、ＰＩＮダイオードに印加する順方向直流バイアス電圧を制御することで、信号給電端における入力インピーダンスを制御することもできる。
【００２２】
同様に、ＤＣ電源２４から所定の直流バイアス電圧がＰＩＮダイオード１９だけに印加されるとき、ストリップ導体１４、１８、グランド板１２からなるループ（以下「第２のループ」という。）が形成されるので、この板状アンテナ１０は、第２のループをループ長とするループアンテナ（以下「第２のループアンテナ」という。）として機能させることができる。また、ＤＣ電源２４から所定の直流バイアス電圧がＰＩＮダイオード１７だけに印加されるとき、ストリップ導体１４、１６、グランド板１２からなるループ（以下「第３のループ」という。）が形成されるので、この板状アンテナ１０は、第３のループをループ長とするループアンテナ（以下「第３のループアンテナ」という。）として機能させることができる。なお、いずれのＰＩＮダイオードにも直流バイアス電圧を印加しない場合には、この板状アンテナ１０は、逆Ｌアンテナとして機能することはいうまでもない。
【００２３】
第２のループアンテナのループ長は、第１のループアンテナのループ長よりも短いので、第２のループアンテナの共振周波数は、第１のループアンテナ共振周波数よりも高くなる。また、第３のループアンテナのループ長は、第２のループアンテナのループ長よりも短いので、第３のループアンテナの共振周波数は、第２のループアンテナ共振周波数よりも高くなる。
【００２４】
（実験結果）
図３は、ＰＩＮダイオード２１がＯＮのときのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。同図において、ＶＳＷＲの値が小さくなっている周波数が共振周波数を示している。なお、３ＧＨｚよりも高い周波数のところでＶＳＷＲの値が小さくなっているが、この周波数は、高次モードでの共振周波数を示している。同図から、ＰＩＮダイオード２１がＯＮ（第１のループアンテナ）のときの共振周波数は、約１．６ＧＨｚであることがわかる。
【００２５】
同様に、図４（ａ）は、ＰＩＮダイオード１９がＯＮのときのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフであり、（ｂ）は、ＰＩＮダイオード１７がＯＮのときのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。同図（ａ）に示すように、ＰＩＮダイオード１９がＯＮ（第２のループアンテナ）のときの共振周波数は、約２．７ＧＨｚであることがわかる。また、同図（ｂ）に示すように、ＰＩＮダイオード１７がＯＮ（第３のループアンテナ）のときの共振周波数は、約３．４ＧＨｚであることがわかる。
【００２６】
以上説明したように、この実施の形態のアンテナ装置によれば、グランド板と平行な逆Ｌアンテナの導体部とグランド板との間に挿入される複数のスイッチング素子が備えられ、複数のスイッチング素子のいずれか一つに直流バイアス電圧が印加されて、これらのスイッチング素子の導通、非導通を切り換えるようにしているので、限定された空間上に多数のアンテナを形成し、多数の周波数で動作可能なアンテナ装置を提供することができる。
【００２７】
また、この実施の形態のアンテナ装置によれば、複数のスイッチング素子のいずれか一つが導通することで、異なる周波数で共振させるようにしているので、多数の周波数で動作可能なアンテナ装置を提供することができる。
【００２８】
なお、ここでいうところの、スイッチング素子とはＰＩＮダイオードに対応するものである。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したとおり、この発明によれば、グランド板と平行な逆Ｌアンテナの導体部上で給電端の反対側の一端とグランド板との間に挿入されるスイッチング素子が備えられ、このスイッチング素子に直流バイアス電圧が印加されて、このスイッチング素子の導通、非導通を切り換えるようにしているので、限定された空間上に多数のアンテナを形成し、多数の周波数で動作可能なアンテナ装置を提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかるアンテナ装置の構造を示す概要図である。
【図２】図１に示した板状アンテナ１０の模式的構成図である。
【図３】ＰＩＮダイオード２１がＯＮのときのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。
【図４】（ａ）は、ＰＩＮダイオード１９がＯＮのときのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフであり、（ｂ）は、ＰＩＮダイオード１７がＯＮのときのＶＳＷＲの周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０板状アンテナ
１２グランド板
１４，１６，１８ストリップ導体
１７，１９，２１ＰＩＮダイオード
２２高周波信号
２３ａ，２３ｂ，２３ｃ容量性素子
２４ＤＣ電源
２６バイアス切替手段
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ誘導性素子

Claims

グランド板と、このグランド板に設置された逆Ｌアンテナとを備えたアンテナ装置であって、
前記グランド板と平行な前記逆Ｌアンテナの導体部上で給電端の反対側の一端と前記グランド板との間に挿入されるスイッチング素子を備え、
前記スイッチング素子に直流バイアス電圧を印加して、このスイッチング素子の導通、非導通を切り換えることを特徴とするアンテナ装置。
グランド板と、このグランド板に設置された逆Ｌアンテナとを備えたアンテナ装置であって、
前記グランド板と平行な前記逆Ｌアンテナの導体部と前記グランド板との間に挿入される複数のスイッチング素子を備え、
前記複数のスイッチング素子のいずれか一つに直流バイアス電圧を印加して、これらのスイッチング素子の導通、非導通を切り換えることを特徴とするアンテナ装置。
前記複数のスイッチング素子のいずれか一つを導通させ、異なる周波数で共振させることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。