JP2006270916A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 例えば４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのように広い周波数範囲においても、共振周波数が可変であると共に、利得の高い小型のアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】 基板２と、基板２上の表面に形成されたグラウンド導体３と、基板２上に配置され、素体１４と素体１４に形成された線状の導体パターン１５とを有するローディング部４と、導体パターン１５の一端とグラウンド導体３との間に接続されるチップインダクタ５と、チップインダクタ５の一端に給電する給電点７とを備え、導体パターン１５の一端とチップインダクタ５との間に周波数調整部６が設けられ、周波数調整部６が、導体パターン１５の一端とチップインダクタ５とを接続する容量可変ダイオードと、容量可変ダイオードのキャパシタンスを調整するバイアス電圧入力端子とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばデジタルテレビ放送帯域の送受信に用いられるアンテナ装置に関する。

近年、地上波のテレビ放送がデジタル化され始めている。この地上デジタル放送は、テレビ放送をデジタル化することによってハイビジョン放送が可能になると共に、データ放送を加えることもできる。そして、この地上デジタル放送では、ＵＨＦ帯域である４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ帯域の周波数を使用して放送を行う。
一方、携帯端末機では、４７０ＭＨｚ帯以上の帯域では１／４波長型のアンテナが用いられている。１／４波長型のアンテナは、アンテナエレメントの電気長が１／４波長であり、物理長として１／４波長の長さを持つホイップアンテナが携帯電話機用として用いられている。また、内蔵アンテナは、物理長を１／４よりも小型化することで携帯端末機に内蔵可能としたもので、小型化のために帯域幅やアンテナ利得がホイップアンテナよりも劣化している。なお、ホイップアンテナの比帯域幅は、一般的に十数％程度となっている。

ところで、携帯端末機で地上デジタル放送を受信する場合において、ホイップアンテナを地上デジタル放送の放送帯域で要求されている４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚで調整しても、ホイップアンテナの帯域幅が１００ＭＨｚ以下であるため、１つのアンテナで４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの帯域幅をカバーすることは不可能である。そのため、ひとつの解決法として共振周波数を可変させるという方法がある。
そこで、共振周波数を可変とする方法として、バリキャップを用いてコンデンサのキャパシタンスを電圧によって制御し、アンテナの共振周波数を可変とするアンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開平１０−２０９８９７号公報 特開２００３−４６３１５号公報

しかしながら、上記従来のアンテナ装置には、以下の問題が残されている。すなわち、従来のアンテナ装置では、アンテナエレメントの物理長が最短でもアンテナ動作波長の１／４であるため、例えば４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの周波数帯域において実用的な内蔵型のアンテナ装置に適用することが困難である。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、例えば４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのように広い周波数範囲においても、共振周波数が可変であると共に、利得の高い小型のアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明のアンテナ装置は、基板と、該基板上の表面に形成されたグラウンド導体と、前記基板上に配置され、誘電体または磁性体あるいはその両方を兼ね備えた複合材料からなる素体と、該素体に形成された線状の導体パターンとを有するローディング部と、前記導体パターンの一端と前記グラウンド導体との間に接続されるインダクタ部と、前記インダクタ部の一端に給電する給電点とを備えるアンテナ装置において、前記導体パターンの一端と前記インダクタ部との間に周波数調整部が設けられ、該周波数調整部が、前記導体パターンの一端と前記インダクタ部とを接続する容量可変素子と、該容量可変素子のキャパシタンスを調整する容量調整手段とを有することを特徴とする。

この発明によれば、アンテナエレメント単体の電気長がアンテナ動作波長の１／４よりも短くても、ローディング部とインダクタ部とを組み合わせることで、全体の電気長としてアンテナ動作波長の１／４を満足する。これにより、例えば地上デジタル放送の放送帯域である４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの周波数帯域であっても、アンテナ装置の大幅な短縮化を図ることができる。
また、アンテナ装置の共振周波数は、アンテナエレメントの電気長によるインダクタンス成分をＬとし、容量可変素子によるキャパシタンス成分をＣとしたときに、１／√（Ｌ・Ｃ）に比例する。そこで、容量可変素子のキャパシタンスを変化させることで、アンテナ装置の共振周波数を設定することができる。したがって、例えば地上デジタル放送の放送帯域である４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのように広い帯域幅であっても、キャパシタンスが適宜の範囲で可変である容量可変素子を用いることで、チャンネルに合わせてキャパシタンスを調整し、共振周波数をシフトすることでカバーできる。
また、周波数調整部の一端とグラウンド導体とを接続するようにインダクタ部を設けることで、アンテナ装置のインピーダンスが調整され、例えば４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの周波数帯域においても、電圧定在波比（Voltage Standing Wave Ratio、以下ＶＳＷＲ
と省略する）特性の劣化を防止する。

また、本発明にかかるアンテナ装置は、前記ローディング部を複数備えると共に、前記周波数調整部が、複数の前記ローディング部の一端と前記インダクタ部とをそれぞれ接続する複数の前記容量可変素子を備えることが好ましい。
この発明によれば、複数のローディング部のうちの１つと、このローディング部とインダクタ部とをそれぞれ接続する容量可変素子と、インダクタ部とによって１つのアンテナ部が形成される。したがって、アンテナ装置は、複数のアンテナ部を有することになる。
このとき、複数のアンテナ部のうちの少なくとも１つのアンテナ部によってカバーされる周波数帯域の少なくとも一部が、他のアンテナ装置によってカバーされる周波数帯域と異なるように構成することで、アンテナ部が１つだけの場合と比較して、より広い周波数帯域をカバーすることができる。一方、容量可変素子のキャパシタンスの可変範囲が小さく、１つのアンテナ部がカバー可能な周波数帯域が狭くても、各アンテナ部が分担してカバーすることによって広い周波数帯域をカバーすることができる。
また、受信する周波数において、複数のアンテナ部のうちからＶＳＷＲの最も小さいアンテナ部で受信した高周波信号を選択して受信することで、よりＶＳＷＲ特性の劣化が小さく、良好な状態で受信することができる。

また、本発明にかかるアンテナ装置は、前記容量可変素子が、容量可変ダイオードで構成され、前記容量調整手段が、前記容量可変ダイオードにバイアス電圧を印加して該容量可変ダイオードのキャパシタンスを調整することが好ましい。
この発明によれば、容量可変ダイオードに対してバイアス電圧を入力し、この電圧を高くすることによって、容量可変ダイオードの空乏層の幅が広がる。これは、平行平板コンデンサにおいて平行平板間の距離が大きくなることと同様の効果であり、バイアス電圧を高くすることによって、容量可変ダイオードのキャパシタンスが小さくなる。したがって上述したように、印加するバイアス電圧を高くすることで、アンテナ装置の共振周波数が高周波側にシフトする。以上より、印加するバイアス電圧によって、アンテナ装置の共振周波数を容易に設定できる。

また、本発明にかかるアンテナ装置は、前記導体パターンの一端に接続される集中定数素子が設けられていることが好ましい。
この発明によれば、集中定数素子によって、ローディング部の導体パターンの長さを変更することなく電気長を調整可能となるので、容易に共振周波数を設定できる。また、給電点におけるアンテナ装置のインピーダンスを整合させることができる。

また、本発明にかかるアンテナ装置は、前記周波数調整部が、前記基板に載置可能であると共に前記導体パターンの一端と前記インダクタ部とを接続する周波数調整モジュールとされていることが好ましい。
この発明によれば、周波数調整部を周波数調整モジュールとしていることで、ユーザに対して周波数調整部の回路構造及び素子値をブラックボックス化することができ、さらにシンプルな構成となることからアンテナ装置の設計の自由度が増大する。

さらに、本発明にかかるアンテナ装置は、前記周波数調整モジュールが、配線パターンを表面に有するモジュール基板と、前記モジュール基板に前記配線パターンを用いて設けられた周波数調整部本体と、前記モジュール基板に設けられ前記ローディング部に接続されるアンテナ端子と、を備え、前記配線パターンが、前記アンテナ端子に接続されトリミング可能な周波数微調整用の調整パッド部を有していることを特徴とする。
この発明によれば、配線パターンに、トリミング可能な周波数微調整用の調整パッド部を設けているので、配線パターンの形状精度や実装する容量可変素子等のディスクリート部品自体のばらつきを調整パッド部のトリミングによって微調整することができる。

また、本発明にかかるアンテナ装置は、前記導体パターンが、前記素体の長手方向に巻回された螺旋形状を有することが好ましい。
この発明によれば、導体パターンを螺旋形状とすることで、導体パターンが長くなり、アンテナ装置の利得を増やすことができる。

また、本発明にかかるアンテナ装置は、前記導体パターンが、前記素体の表面に形成されたミアンダ形状を有することが好ましい。
この発明によれば、導体パターンをミアンダ形状とすることで、導体パターンが長くなり、アンテナ装置の利得が向上する。また、導体パターンが、素体の表面に形成されることで導体パターンの形成が容易となる。

本発明のアンテナ装置によれば、ローディング部とインダクタ部とを組み合わせることで、電気長としてアンテナ動作波長の１／４を満足し、アンテナ装置の大幅な短縮化を図ることができる。また、容量調整手段で容量可変素子のキャパシタンスを調整することで、アンテナ装置の共振周波数を変更することが可能である。そこで、キャパシタンスが適宜の範囲で可変である容量可変素子を用いることで、例えば地上デジタル放送の放送帯域のように広い帯域幅であっても、キャパシタンスを調整することでカバーできる。そして、インダクタ部を設けることで、アンテナ装置のインピーダンスが調整されてＶＳＷＲ特性の劣化を抑制する。

以下、本発明にかかるアンテナ装置の第１の実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。
本実施形態によるアンテナ装置１は、例えば地上デジタル放送を受信可能な携帯端末に用いられるアンテナ装置である。

このアンテナ装置１は、例えば樹脂などの絶縁性材料からなるほぼ逆Ｌ字状の基板２と、基板２の表面に形成されて高周波回路（図示略）のグラウンドに接続されるグラウンド導体３と、基板２の表面上に基端部から先端部がグラウンド導体３から離間するような方向に配置されたローディング部４と、一方が給電部７に接続可能であると共に他方がグラウンド導体３に接続されるチップインダクタ（インダクタ部）５と、ローディング部４の一端とチップインダクタ５との間に配置された周波数調整部６と、チップインダクタ５と周波数調整部６との接続点Ｐ１に給電する給電部７と、周波数調整部６とチップインダクタ５と給電部７とを接続する給電導体８と、を備えている。

ローディング部４は、ローディング素子１１と、基板２の表面に形成されてローディング素子１１を基板２上に載置するためのランド１２Ａ、１２Ｂとを備えている。そして、ランド１２Ａと周波数調整部６とが、連結導体１３によって接続されている。
ローディング素子１１は、図２に示すように、例えばアルミナなどの誘電体からなる直方体の素体１４と、この素体１４の表面に素体１４の長手方向に対して螺旋形状に巻回された線状の導体パターン１５とによって構成されている。
この導体パターン１５の両端は、ランド１２Ａ、１２Ｂと接続するように、素体１４の裏面に形成された接続導体１６Ａ、１６Ｂにそれぞれ接続されている。
また、連結導体１３には、連結導体１３を分断する分断部（図示略）が形成されており、この分断部が集中定数素子としてチップインダクタ１７が設けられている。このチップインダクタ１７は、アンテナ装置１の共振周波数を設定する働きを有している。

なお、ローディング部４単体の電気長がアンテナ装置１のアンテナ動作波長の１／４よりも短く構成されているので、ローディング部４の自己共振周波数がアンテナ装置１のアンテナ動作周波数である共振周波数よりも高周波側となる。したがって、アンテナ装置１の共振周波数を基準として考えた場合において、このローディング部４が自己共振しているとはいえないので、アンテナ動作周波数で自己共振するヘリカルアンテナとは性質の異なるものとなっている。

チップインダクタ５は、アンテナ装置１のインピーダンスを調整する働きを有しており、グラウンド導体３と給電導体８とを接続するように配置されている。

周波数調整部６は、モジュール構造とされており、周波数調整部本体２１と、周波数調整部本体２１から外部に露出する６つの接続端子２２Ａ〜２２Ｆとを備えている。
周波数調整部本体２１は、図３に示すように、互いにカソード側が対向するように接続された容量可変ダイオード（容量可変素子）３１Ａ、３１Ｂと、容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂの接続点Ｐ２にバイアス電圧を印加するバイアス電圧入力端子（容量調整手段）３２と、容量可変ダイオード３１Ａのアノード側とアースＧとを接続して容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂに流れる高周波信号がグラウンドに流れることを防止するＲＦブロックインダクタ３３Ａと、容量可変ダイオード３１Ｂのアノード側とアースＧとを接続して容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂに流れる高周波信号がグラウンドに流れることを防止するＲＦブロックインダクタ３３Ｂと、バイアス電圧入力端子３２と接続点Ｐ２とを接続して容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂに流れる高周波信号がバイアス電圧入力端子３２に流れることを防止するＲＦブロックインダクタ３３Ｃと、容量可変ダイオード３１Ｂのアノード側と給電導体８とを接続して受信信号中の直流電流成分を除去するＤＣブロックコンデンサ３４と、を備えている。なお、図３に示すＲＦは、高周波回路を示している。

ここで、バイアス電圧入力端子３２が図１に示す接続端子２２Ｆを介して基板２上に形成されたバイアス電圧入力端子接続導体３５に、ＲＦブロックインダクタ３３Ａ、３３ＢのアースＧ側が図１に示す接続端子２２Ｄを介してグラウンド導体３に、容量可変ダイオード３１Ａ及びＲＦブロックインダクタ３３Ａの接続点Ｐ３が図１に示す接続端子２２Ｂを介して連結導体１３に、ＤＣブロックコンデンサ３４が図１に示す接続端子２２Ｅを介して給電導体８に、それぞれ接続されている。なお、接続端子２２Ａ、２２Ｃは、他の部材と電気的に接続されない端子となっており、それぞれ基板２上に形成されたランド３６Ａ、３６Ｂ上に固定されている。

図４に、容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂに印加する逆電圧に対するキャパシタンス特性を示す。各容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂは、印加するバイアス電圧を高くすると、各容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂ内の空乏層の幅が広がり、コンデンサの平行平板間距離が大きくなることと同等の効果が発生する。これにより、図４に示すように、容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂのキャパシタンスがそれぞれ小さくなる。以上より、バイアス電圧入力端子３２に印加するバイアス電圧によって容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂのキャパシタンスを調整する。

なお、バイアス電圧入力端子接続導体３５は、バイアス電圧入力端子３２に印加するバイアス電圧を制御する周波数設定回路（図示略）に接続される。ここで、アンテナ装置１の共振周波数は、アンテナエレメントの電気長によるインダクタンス成分をＬとし、容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂによるキャパシタンス成分をＣとしたときに、１／√（Ｌ・Ｃ）に比例する。そこで、容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂのキャパシタンスを変化させることで、アンテナ装置１の共振周波数を設定することができる。したがって、地上デジタル放送の受信チャンネルにあわせてバイアス電圧入力端子３２に印加するバイアス電圧が設定される。

また、給電導体８は、周波数調整部６と高周波回路（図示略）に接続される給電部７とを接続する直線状のパターンである。なお、給電導体８は、給電部７を介して上述した高周波回路に接続されている。

ここで、アンテナ装置１のＶＳＷＲ特性を、図５に示す。なお、チップインダクタ５のインダクタンスを６．８ｎＨ、チップインダクタ１７のインダクタンスを１００ｎＨ、ＲＦブロックインダクタ３３Ａ〜３３Ｃのインダクタンスを８２ｎＨ、ＤＣブロックコンデンサ３４のキャパシタンスを１００ｐＦとしている。また、図５に示す曲線Ｃ１〜Ｃ５は、バイアス電圧入力端子３２への印加電圧を０．０Ｖ、１．０Ｖ、２．０Ｖ、３．０Ｖ、３．５ＶとしたときのＶＳＷＲ特性をそれぞれ示している。

図５に示すように、インピーダンス特性を劣化させることなく、４７０ＭＨｚ〜７００ＭＨｚまでの広い周波数範囲をカバーすることが可能である。そこで、地上デジタル放送において、アンテナ装置１の共振周波数が受信したいチャンネルに対応するようにバイアス電圧入力端子３２に電圧を印加し、容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂのキャパシタンスを設定することで、所望のチャンネルの放送を受信する。

このように構成されたアンテナ装置１は、アンテナエレメント単体の電気長がアンテナ動作波長の１／４より短くても、ローディング部４とチップインダクタ５とを組み合わせることによって、全体の電気長としてアンテナ動作波長の１／４を満足する。これにより、例えば地上デジタル放送の放送帯域である４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの周波数であっても、アンテナ装置の大幅な短縮化を図ることができる。

また、容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂを用い、この容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂへ印加するバイアス電圧によって、容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂのキャパシタンスを調節して、アンテナ装置１の共振周波数を変更する。ここで、キャパシタンスを所定の範囲で可変である容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂを用いると共に、チップインダクタ５を給電導体８とグラウンド導体３とを接続するように設けることで、インピーダンス特性を劣化させることなく４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚをカバーすることができる。
本格運用される２０１１年からは４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚ帯域が地上デジタル放送として使用されると言われているが、０Ｖ〜３．５Ｖの範囲で印加するバイアス電圧を変化させることで、この範囲をほぼカバーする。

次に、第２の実施形態について図６及び図７を参照しながら説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。

第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、第２の実施形態におけるアンテナ装置４０では、ローディング部４（以下、第１ローディング部４と記載する。）及び第２ローディング部４２を備えている点である。

すなわち、第２ローディング部４２は、第１ローディング部４と同様に、素体４３及び素体４３表面に巻回された導体パターン４４を有するローディング素子４５と、基板２の表面に形成されてローディング素子４５を基板２上に載置するためのランド４６Ａ、４６Ｂとを備えている。そして、ランド４６Ａと周波数調整部４７とが、連結導体４８によって接続されている。なお、ローディング素子４５は、第１ローディング部４のローディング素子１１に対して反平行となるように配置されている。
また、連結導体４８には、連結導体４８を分断する分断部（図示略）が形成されており、この分断部が集中定数素子としてチップインダクタ４９が設けられている。

周波数調整部４７は、周波数調整部本体５１と、周波数調整部本体５１から外部に露出する６つの接続端子５２Ａ〜５２Ｆとを備えている。
周波数調整部本体５１は、図７に示すように、互いにカソード側が対向するように配置された２組の容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂ及び３１Ｃ、３１Ｄと、接続点Ｐ２及び容量可変ダイオード３１Ｃ、３１Ｄの接続点Ｐ４にそれぞれバイアス電圧を印加するバイアス電圧入力端子３２と、ＲＦブロックインダクタ３３Ａ〜３３Ｃと、容量可変ダイオード３１Ｃ、３１Ｄに流れる高周波信号がアースＧに流れることを防止するＲＦブロックインダクタ３３Ｄと、を備えている。

ここで、バイアス電圧入力端子３２が接続端子５２Ｆを介してバイアス電圧入力端子接続導体３５に、ＲＦブロック３３Ａ、３３Ｂ、３３ＤのアースＧ側が接続端子５２Ｄを介してグラウンド導体３に、接続点Ｐ３が接続端子５２Ｂを介して連結導体１３に、ＤＣブロックコンデンサ３４が接続端子５２Ｅを介して給電導体８に、容量可変ダイオード３１Ｃ及びＲＦブロックインダクタ３３Ｄの接続点Ｐ５が接続端子５２Ｃを介して連結導体４８に、それぞれ接続されている。なお、接続端子５２Ａは他の部材と電気的に接続されない端子となっており、基板２上に形成されたランド５３上に固定されている。

このアンテナ装置４０には、第１ローディング部４、チップインダクタ１７、容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂ、チップインダクタ５及び給電導体８によって、第１アンテナ部が形成され、第２ローディング部４２、チップインダクタ４９、容量可変ダイオード３１Ｃ、３１Ｄ、チップインダクタ５及び給電導体８によって、第２アンテナ部が形成されている。
第２アンテナ部は、導体パターン４４の長さやチップインダクタ４９のインダクタンスによって電気長を調整することによって、容量可変ダイオード３１Ａ〜３１Ｄにバイアス電圧を印加しない状態において、その共振周波数が第１アンテナ部の共振周波数よりも高周波側となるように構成されている。

また、高周波回路は、第１及び第２アンテナ部で受信した高周波信号のうち、地上デジタル放送の受信チャンネルにおいて受信状態が良好な一方の高周波信号を受信するように構成されている。

ここで、アンテナ装置４０のＶＳＷＲ特性を、図８に示す。なお、チップインダクタ５のインダクタンスを１５ｎＨ、チップインダクタ１７、４９のインダクタンスをそれぞれ７０ｎＨ、ＲＦブロックインダクタ３３Ａ〜３３Ｄのインダクタンスをそれぞれ８２ｎＨ、ＤＣブロックコンデンサ３４のキャパシタンスを１００ｐＦとしている。このとき、バイアス電圧入力端子３２には、バイアス電圧を印加していない。
図８に示すように、バイアス電圧を印加しない状態において、第１アンテナ部は約４７０ＭＨｚの共振周波数を有し、第２アンテナ部は第１アンテナ部の共振周波数よりも高周波である約６５０ＭＨｚの共振周波数を有している。

また、バイアス電圧入力端子３２への印加電圧を適宜変更した状態におけるアンテナ装置４０のＶＳＷＲ特性を、図９に示す。また、各周波数に共振周波数を調整したときにおけるＶＳＷＲの最小値を、同様に図９に示す。
図９に示すように、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのうちの低周波の帯域を第１アンテナ部で、高周波の帯域を第２アンテナ部でそれぞれ分担して受信することによって、６５０ＭＨｚ以上のような高周波帯域においてもインピーダンス特性の劣化をより抑えてカバーできる。

このように構成されたアンテナ装置４０は、上述した第１の実施形態におけるアンテナ装置１と同様の作用、効果を有するが、第１及び第２アンテナ部で低周波帯域と高周波帯域とで分担してカバーすることによって、広い周波数帯域であってもよりインピーダンス特性の劣化を抑えてカバーすることができる。
また、１つのアンテナ部によってカバーする周波数帯域を狭くできるため、各アンテナ部を構成する容量可変ダイオードのキャパシタンスの可変範囲が小さくなる。これにより、バイアス電圧入力端子３２に印加する電圧の範囲を、第１の実施形態におけるアンテナ装置１と比較して、０Ｖ〜３．０Ｖのように小さくすることができる。

次に、本発明にかかる通信機器を、実施例により具体的に説明する。
実施例として、第１の実施形態におけるアンテナ装置１を試料１として製作し、地上デジタル放送の放送帯域である４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚにおけるＶＳＷＲ特性を測定した。この結果は、図５に示すとおりである。また、比較例として、図１０に示すように、チップインダクタ５が設けられていないアンテナ装置を製作し、同様にバイアス電圧入力端子３２への印加電圧を０．０Ｖ、１．０Ｖ、２．０Ｖ、３．０Ｖ、３．５ＶとしたときにおけるＶＳＷＲ特性を測定した。この結果を図１１に示す。なお、図１１に示す曲線Ｃ６〜Ｃ１０は、印加電圧を０．０Ｖ、１．０Ｖ、２．０Ｖ、３．０Ｖ、３．５ＶとしたときのＶＳＷＲ特性をそれぞれ示している。

図５及び図１１より、チップインダクタ５を給電導体８とグラウンド導体３とを接続するように設けることで、インピーダンス特性の劣化が抑制されていることを確認した。したがって、４７０ＭＨｚ〜７００ＭＨｚのように広い周波数範囲においても、共振周波数が可変であると共に、利得の高い小型のアンテナ装置とすることができる。

次に、上述した試料１のアンテナ装置を携帯電話機に実装し、バイアス電圧入力端子３２への印加電圧を調整して共振周波数が、４７０ＭＨｚ、５００ＭＨｚ、５５０ＭＨｚ、６００ＭＨｚ、６５０ＭＨｚ、７００ＭＨｚとなるように調整したときのＶＳＷＲ特性を測定した。この結果を図１２に示す。なお、図１２に示す曲線Ｃ１１〜Ｃ１６は、共振周波数を４７０ＭＨｚ、５００ＭＨｚ、５５０ＭＨｚ、６００ＭＨｚ、６５０ＭＨｚ、７００ＭＨｚとしたときのＶＳＷＲ特性をそれぞれ示している。

図１２に示すように、５００ＭＨｚ〜６５０ＭＨｚの周波数帯域において、ＶＳＷＲが１．５以下となり、インピーダンス特性の劣化が抑制されていることを確認した。

また、第２の実施形態におけるアンテナ装置４０を試料２として製作し、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚにおける水平偏波の利得を測定した。さらに、上述した試料１のアンテナ装置についても同様に水平偏波の利得を測定した。この結果を図１３に示す。

図１３に示すように、２つのローディング部を用いてアンテナ部を２つ形成することで、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚのように広い周波数範囲においても、利得を高く維持した状態で共振周波数が可変であるアンテナ装置とすることができることを確認した。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、本実施形態において、アンテナ装置を、地上デジタル放送を受信可能な携帯端末に用いたが、携帯電話機など、他の無線通信機器に用いてもよい。

また、各ローディング部と周波数調整部とは基板の同一面上に配置されているが、各ローディング部を基板の裏面に配置し、基板に形成したスルーホールなどを介して各ローディング部と周波数調整部とを接続する構成であってもよい。
また、容量可変素子として容量可変ダイオードを用いているが、容量可変コンデンサなど、他の容量可変素子を用いてもよい。また、２つの容量可変ダイオードを用いているが、共振周波数の可変範囲に応じて、１つであってもよく、３つ以上用いてもよい。

また、集中定数素子としてインダクタンス成分を有するチップインダクタを用いたが、インダクタンス成分に限らず、キャパシタンス成分を有するコンデンサを用いてもよく、これらを組み合わせてもよい。また、集中定数素子は、容量可変素子によるアンテナ装置の共振周波数を調節する機能を有しているので、アンテナ装置の共振周波数に応じて適宜の値を有するものを用いてもよく、連結導体に分断部を形成しないと共に集中定数素子を設けない構成であってもよい。

また、素体として誘電体材料であるアルミナを用いたが、磁性体あるいは誘電体及び磁性体を兼ね備えた複合材料を用いてもよい。
また、導体パターンが素体表面に巻回された螺旋形状を有していたが、素体表面に形成されたミアンダ形状を有していてもよく、他の形状であってもよい。
また、給電導体に分断部を形成し、この分断部をチップコンデンサによって接続してもよい。ここで、チップコンデンサのキャパシタンスを適宜設定することで、給電部におけるインピーダンスを容易に整合させることができる。なお、インピーダンス調整部としてチップコンデンサに限らず、インダクタを用いることも可能である。

また、上述した第２の実施形態において、２つのローディング部を設けることによって２つのアンテナ部を形成しているが、ローディング部を３つ以上設けることで３つ以上のアンテナ部を形成してもよい。
また、図１４に示すように、接続点Ｐ２と接続点Ｐ４との間にＲＦブロックインダクタ３３Ｅを設け、接続点Ｐ２と接続点Ｐ４との間で高周波信号が流れることを防止するような構成であってもよい。

また、図１５に示すように、容量可変ダイオード３１Ａを設けず、第１アンテナ部と第２アンテナ部とで容量可変ダイオード３１Ｄを共有する構成であってもよい。
また、図１６に示すように、接続点Ｐ２と接続点Ｐ４とをオープンとし、第１アンテナ部の容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂに対してＲＦブロックインダクタ３３Ｆを介してバイアス電圧入力端子３２Ａから電圧を印加し、第２アンテナ部の容量可変ダイオード３１Ｃ、３１Ｄに対してＲＦブロックインダクタ３３Ｃを介してバイアス電圧入力端子３２Ｂから電圧を印加するような構成であってもよい。

また、周波数調整部において、周波数の微調整が可能な構成としても構わない。
この例として、具体的な構成及び周波数の微調整方法について、図１７及び図２５を参照しながら説明する。

周波数微調整可能な周波数調整部１０６は、図１７から図２４に示すように、上記実施形態と同様に周波数調整モジュールとされ、配線パターン１０７を表面に有するモジュール基板１０８と、モジュール基板１０８に配線パターン１０７を用いて設けられた周波数調整部本体２１と、モジュール基板１０８に設けられローディング部４に接続される接続端子（アンテナ端子）２２Ｂと、ケース部材１０９と、を備えている。

上記配線パターン１０７は、図２１に示すように銅箔等でパターン形成されている。この配線パターン１０７上には、図１９に示すように、上述した容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂ、ＲＦブロックインダクタ３３Ａ、ＲＦブロックインダクタ３３Ｂ、ＲＦブロックインダクタ３３Ｃ、ＤＣブロックコンデンサ３４の６つのチップ状ディスクリート部品が上述した接続関係となるように半田材等で表面実装されている。

上記モジュール基板１０８は、ガラスエポキシ基板で形成されており、金属膜が形成された角部のうち３つに、アンテナ端子である接続端子２２Ｂ、バイアス電圧入力端子３２に接続された接続端子２２Ｆ、ＲＦ入出力端子である接続端子２２Ｅ、が設けられている。また、モジュール基板１０８の各辺には、金属膜が形成された凹部が形成されており、これら凹部にケース部材１０９を嵌め込むようにして、周波数調整部本体２１上をケース部材１０９で覆っている。また、上記凹部の一つは、アースＧ側に接続されるＧＮＤ端子である接続端子２２Ｄとされている。

さらに、上記配線パターン１０７は、アンテナ端子である接続端子２２Ｂに接続されトリミング可能な周波数微調整用の調整パッド部１１０を有している。この調整パッド部１１０は、長方形のランド状に形成されており、レーザトリミング可能な厚さで形成されている。
この周波数調整モジュールとした周波数調整部１０６は、図２２に示すように、ＰＣＢ基板である基板１０２に半田材等で実装される。なお、基板１０２は、上記実施形態の基板２と同様に、グラウンド導体３、給電部７、連結導体１３、バイアス電圧入力端子接続導体３５が形成され、チップインダクタ１７及びチップインダクタ５が所定位置に実装されている。

この周波数調整部１０６を用いた周波数の微調整は、以下のように行う。
まず、ケース部材１０９の取り付け前の状態で周波数調整部１０６を基板１０２に実装し、検査工程で周波数特性を評価する。その際、所望の周波数からずれている場合、レーザトリマーによって調整パッド部１１０にスリットを形成する。例えば、図２３に示すように、周波数の調整度合いに応じて、スリットＳ１、Ｓ２を一方のみ又は両方形成することで、共振周波数を修正する。その後、ケース部材１０９を基板１０２上に取り付けて周波数の微調整を完了する。

スリットＳ１を１個形成した場合、スリットＳ１及びスリットＳ２を両方形成した場合、スリットを形成しない場合について、ＶＳＷＲ特性を調べた結果を、図２４に示す。この結果からわかるように、スリットが多い程、調整パッド部１１０が狭く長くなるため、調整パッド部１１０のインダクタンスが高くなり、周波数が低周波数側にシフトしている。

このように、配線パターン１０７に、トリミング可能な周波数微調整用の調整パッド部１１０を設けているので、配線パターン１０７の形状精度や実装する容量可変ダイオード３１Ａ、３１Ｂ等のディスクリート部品自体の特性ばらつきを調整パッド部１１０のトリミングによって微調整することができる。
また、周波数を評価する工程の次にレーザトリマーによる共振周波数の修正工程を設けることにより、検査と同時に周波数の補正を行うことが可能になる。

なお、図２３に示す上記トリミングでは、調整パッド部１１０の短辺方向に沿ってスリットＳ１、Ｓ２を形成しているが、他の方向にスリットを形成しても構わない。例えば、図２５に示すように、調整パッド部１１０の長辺方向に沿ってスリットＳ３，Ｓ４を形成してもよい。この場合、上記スリットＳ１、Ｓ２を形成する場合よりも調整パッド部１１０を細く長くすることができ、周波数の調整範囲をより大きくすることができる。

本発明の第１の実施形態におけるアンテナ装置を模式的に示す平面図である。 図１におけるローディング素子の斜視図である。 図１における周波数調整部を説明するためのアンテナ装置を示す概略図である。 図１の容量可変ダイオードの印加した逆電圧に対するキャパシタンスを示すグラフである。 図１のバイアス電圧入力端子に印加した各バイアス電圧における、ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態におけるアンテナ装置を模式的に示す平面図である。 図６における周波数調整部を説明するためのアンテナ装置を示す概略図である。 図６のバイアス電圧入力端子に電圧を印加しない状態における、ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 図１のバイアス電圧入力端子に印加した各バイアス電圧における、ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 比較例におけるアンテナ装置を模式的に示す平面図である。 図１０のバイアス電圧入力端子に印加した各バイアス電圧における、ＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 アンテナ装置を携帯電話機に実装した際のＶＳＷＲ特性を示すグラフである。 各共振周波数における利得を示すグラフである。 本発明を適用可能な、他のアンテナ装置を模式的に示す平面図である。 同じく、本発明を適用可能な、他のアンテナ装置を模式的に示す平面図である。 同じく、本発明を適用可能な、他のアンテナ装置を模式的に示す平面図である。 同じく、本発明を適用可能な、他のアンテナ装置において、周波数調整モジュールとした周波数調整部を示すケース部材を外した分解斜視図である。 同じく、本発明を適用可能な、他のアンテナ装置において、周波数調整モジュールとした周波数調整部を示す斜視図である。 同じく、本発明を適用可能な、他のアンテナ装置において、周波数調整モジュールとした周波数調整部を示すケース部材を外した状態の平面図である。 同じく、本発明を適用可能な、他のアンテナ装置において、周波数調整モジュールとした周波数調整部を示すケース部材を外した状態の裏面図である。 同じく、本発明を適用可能な、他のアンテナ装置において、周波数調整モジュールとした周波数調整部の配線パターンを示す平面図である。 同じく、本発明を適用可能な、他のアンテナ装置において、周波数調整モジュールとした周波数調整部の実装状態を模式的に示す平面図である。 同じく、本発明を適用可能な、他のアンテナ装置において、周波数調整モジュールとした周波数調整部の調整パッド部にスリットを形成した状態を示す平面図である。 同じく、本発明を適用可能な、他のアンテナ装置において、スリットの有無に応じて周波数評価した際の周波数特性を示すグラフである。 同じく、本発明を適用可能な、他のアンテナ装置において、周波数調整モジュールとした周波数調整部の調整パッド部に、図２３とは別方向にスリットを形成した状態を示す平面図である。

符号の説明

１、４０…アンテナ装置、２、１０２…基板、３…グラウンド導体、４…ローディング部、５…チップインダクタ（インダクタ部）、６、１０６…周波数調整部、７…給電部、８…給電導体、１４、４３…素体、１５、４４…導体パターン、１７、４９…チップインダクタ（集中定数素子）、２１…周波数調整部本体、３１Ａ〜３１Ｄ…容量可変ダイオード（容量可変素子）、３２、３２Ａ、３２Ｂ…バイアス電圧入力端子（容量調整手段）、４２…第２ローディング部、１０７…配線パターン、１０８…モジュール基板
１１０…調整パッド部、Ｐ１…接続点、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４…スリット

Claims (8)

1. 基板と、
   該基板上の表面に形成されたグラウンド導体と、
   前記基板上に配置され、誘電体または磁性体あるいはその両方を兼ね備えた複合材料からなる素体と、該素体に形成された線状の導体パターンとを有するローディング部と、
   前記導体パターンの一端と前記グラウンド導体との間に接続されるインダクタ部と、
   前記インダクタ部の一端に給電する給電点とを備えるアンテナ装置において、
   前記導体パターンの一端と前記インダクタ部との間に周波数調整部が設けられ、
   該周波数調整部が、前記導体パターンの一端と前記インダクタ部とを接続する容量可変素子と、該容量可変素子のキャパシタンスを調整する容量調整手段とを有することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記ローディング部を複数備えると共に、
   前記周波数調整部が、複数の前記ローディング部の一端と前記インダクタ部とをそれぞれ接続する複数の前記容量可変素子を備えることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記容量可変素子が、容量可変ダイオードで構成され、
   前記容量調整手段が、前記容量可変ダイオードにバイアス電圧を印加して該容量可変ダイオードのキャパシタンスを調整することを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記導体パターンの一端に接続される集中定数素子が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記周波数調整部が、前記基板に載置可能であると共に前記導体パターンの一端と前記インダクタ部とを接続する周波数調整モジュールとされていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
6. 前記周波数調整モジュールが、配線パターンを表面に有するモジュール基板と、
   前記モジュール基板に前記配線パターンを用いて設けられた周波数調整部本体と、
   前記モジュール基板に設けられ前記ローディング部に接続されるアンテナ端子と、を備え、
   前記配線パターンが、前記アンテナ端子に接続されトリミング可能な周波数微調整用の調整パッド部を有していることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記導体パターンが、前記素体の長手方向に巻回された螺旋形状を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
8. 前記導体パターンが、前記素体の表面に形成されたミアンダ形状を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。