JP2006345042A - アンテナ、アンテナを具備した無線モジュール、無線ユニットおよび無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 狭帯域且つ広帯域にわたり受信感度が高く且つ小型が可能なアンテナ、アンテナを具備した無線モジュール、無線ユニットおよび無線装置を提供する。
【解決手段】 本発明のアンテナは、伝送線路例えば１１，１２および該伝送線路に接続された可変容量手段１３から構成され、該可変容量手段１３により共振周波数が制御されることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話、パソコン、ＰＤＡなどの無線装置およびその無線モジュールに使用するためのアンテナ、アンテナを具備した無線モジュール、無線ユニットおよび無線装置に関する。

携帯型テレビジョン受信機では、従来、モノポールアンテナが使用されている。ただし，携帯型テレビジョン受信機の使い勝手などを考慮して、モノポールアンテナの長さを６０ｃｍ前後に抑えてある，ということが特許文献１に記載されている。携帯端末内に搭載するテレビ受信機では，さらに短く，モノポールアンテナの長さを２０ｃｍ前後に抑えている。

特開２００１−２５１１３１号公報

しかしながら、従来の携帯型テレビジョン受信機のように、２０ｃｍ前後もあるモノポールアンテナでは使い勝手がまだまだ悪いという課題がある。

図１９は、日本における地上波デジタルテレビジョン放送の周波数に対するモノポールアンテナのアンテナ利得特性を示す図である。

日本における地上波デジタルテレビジョン放送の周波数は、ＵＨＦ帯の４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚが使用され、もっとも低いチャネルの中心周波数が４７３＋１／７ＭＨｚであり、以降中心周波数の間隔が６ＭＨｚである。

モノポールアンテナは比較的には広帯域ではあるものの、中央の最も受信感度の高い周波数から離れるに従い、受信感度は図示のように低下するため、全帯域４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚを受信しようとすると、帯域の両端すなわち４７０ＭＨｚ付近と７７０ＭＨｚ付近では受信感度の低下が避けられないという課題がある。

さらに，全周波数帯域が受信回路に入力されることにより，希望信号に対して非希望信号が妨害波となり受信特性が劣化することが考えられる。

また、使い勝手から、アンテナをケース内に収納した内蔵アンテナが望まれているが、内蔵アンテナはモノポールアンテナ以上に受信帯域が狭く、携帯電話等、周波数が高く狭帯域の無線機に使用されている。

本発明の目的は、狭帯域且つ広帯域にわたり受信感度が高く且つ小型が可能なアンテナ、アンテナを具備した無線モジュール、無線ユニットおよび無線装置を提供することにある。

本発明のアンテナは、伝送線路および該伝送線路に接続された可変容量手段から構成され、該可変容量手段により共振周波数が制御されることを特徴とする。

本発明において、上記可変容量手段は、スイッチによる可変容量装置で構成するか、可変容量ダイオードで構成することができる。

また、上記伝送線路はその数が限定されず、一つの伝送線路であっても二つの伝送線路であってもアンテナを構成することが可能である。

また本発明のアンテナは、伝送線路、可変容量ダイオードおよび給電端から構成され、前記可変容量ダイオードの一端例えばアノード端がグランドに電気的に接地され、前記可変容量ダイオードの他端例えばカソード端が前記伝送線路を介して前記給電端に接続され、直流逆方向電圧により制御される前記可変容量ダイオードの容量値により共振周波数が制御される。

上記アンテナは、前記伝送線路の電気長がλ／２またはそれより短く、前記可変容量ダイオードを短絡したときに前記給電端から前記アンテナをみた入力インピーダンスが使用する周波数帯において誘導性である。

また本発明のアンテナは、第１および第２の伝送線路、可変容量ダイオード、給電端および制御信号入力端子から構成され、前記可変容量ダイオードの一端例えばアノード端がグランドに電気的に接地され、前記可変容量ダイオードの他端例えばカソード端が前記抵抗を介して前記制御信号入力端子に接続されるとともに前記第１の伝送線路を介して前記給電端に接続され且つ前記第１の伝送線路の前記給電端側の端が前記第２の伝送線路を介してグランドに電気的に接地され、前記制御信号入力端子より供給される直流逆方向電圧により制御される前記可変容量ダイオードの容量値により共振周波数が制御される。

望ましくは、前記可変容量手段または前記可変容量ダイオードと、前記伝送線路または前記第１の伝送線路との間に、容量が接続される。

また本発明のアンテナは、第１および第２の伝送線路、可変容量ダイオード、抵抗、制御信号入力端子、第１および第２の容量から構成され、前記可変容量ダイオードの一端例えばアノード端がグランドに電気的に接地され、前記可変容量ダイオードの他端例えばカソード端が、前記第１の伝送線路、前記抵抗を介して前記制御信号入力端子に接続され、前記第１の伝送線路の前記抵抗側端が前記第２の伝送線路を介してグランドに電気的に接地され、前記抵抗の前記第１の伝送線路側端と前記給電端の間に第１の容量が接続され、前記第２の伝送線路の前記グランド側端と前記グランドの間および前記第２の伝送線路の前記第１の伝送線路側端と前記第１の伝送線路の間の少なくとも一方に第２の容量が接続され、前記制御信号入力端子より供給される直流逆方向電圧により制御される前記可変容量ダイオードの容量値により共振周波数が制御される。

本発明のアンテナは、送信回路あるいは／および受信回路が実装されるプリント基板に、前記伝送線路あるいは第１および第２の伝送線路が一体成形されている。

本発明の無線モジュールは、上記記載のアンテナ、および送信回路あるいは／および受信回路を少なくとも具備した。

また本発明の無線モジュールは、アンテナ、および送信回路あるいは／および受信回路を少なくとも具備し、前記アンテナは上記のうちいずれかに記載のアンテナであり、前記送信回路あるいは／および受信回路はアンテナ制御信号を出力する回路を含み、前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、前記送信回路あるいは／および受信回路が出力する前記アンテナ制御信号によって制御される。

また本発明の無線モジュールは、アンテナ、送信回路あるいは／および受信回路を具備し、前記アンテナは上記のうちいずれかに記載のアンテナであり、前記送信回路あるいは／および受信回路はアンテナ制御信号を出力する回路を含み、前記送信回路あるいは／および受信回路が前記アンテナより送信／受信する無線信号の周波数は、無線無線モジュールの外部に設けられる中央演算回路が前記送信回路あるいは／および受信回路を制御することによって設定され、前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、前記中央演算回路が前記送信回路あるいは／および受信回路を制御することにより前記送信回路あるいは／および受信回路が出力する前記アンテナ制御信号によって制御され、前記送信回路あるいは／および受信回路が送信／受信する無線信号の周波数と、前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、連動して制御される。

上記記載の無線モジュールであって、前記アンテナが送信／受信する無線信号の周波数帯域は、前記アンテナが送信／受信する無線システムにおいて使用される全周波数帯域より狭く、前記中央演算回路が、前記アンテナが送信／受信する共振周波数を可変させることによって、前記無線システムにおいて使用される全周波数帯域における送信／受信を可能とする。

本発明の無線ユニットは、アンテナと送信回路あるいは／および受信回路が同軸ケーブルで接続された無線ユニットであって、前記アンテナは、伝送線路および可変容量ダイオードから構成され、該可変容量ダイオードの一端例えばアノード端がグランドに電気的に接地され、前記可変容量ダイオードの他端例えばカソード端が前記伝送線路を介して前記同軸ケーブルの一端に接続され、前記送信回路あるいは／および受信回路は、前記同軸ケーブルの他端に直流逆方向電圧を供給する回路を具備し、前記アンテナは前記直流逆方向電圧により制御される前記可変容量ダイオードの容量値により共振周波数が制御される。

本発明の無線装置は、上記のいずれかに記載の無線モジュールを搭載した。

また本発明の無線装置は、上記に記載の無線ユニットを搭載した。

また本発明の無線装置は、アンテナ、および送信回路あるいは／および受信回路を少なくとも具備した無線モジュールを搭載した無線装置であって、前記アンテナは上記のうちいずれかに記載のアンテナであって、前記送信回路あるいは／および受信回路はアンテナ制御信号を出力する回路を含み、前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、前記送信回路あるいは／および受信回路が出力する前記アンテナ制御信号によって制御される。

また本発明の無線装置は、アンテナ、送信回路あるいは／および受信回路および中央演算回路を少なくとも具備した無線モジュールを搭載した無線装置であって、前記アンテナは上記のうちいずれかに記載のアンテナであり、前記送信回路あるいは／および受信回路はアンテナ制御信号を出力する回路を含み、前記送信回路あるいは／および受信回路が前記アンテナより送信／受信する無線信号の周波数は、前記中央演算回路が前記送信回路あるいは／および受信回路を制御することによって設定され、前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、前記中央演算回路が前記送信回路あるいは／および受信回路を制御することにより前記送信回路あるいは／および受信回路が出力する前記アンテナ制御信号によって制御され、前記送信回路あるいは／および受信回路が送信／受信する無線信号の周波数と、前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、連動して制御される。

上記記載の無線装置であって、前記アンテナが送信／受信する無線信号の周波数帯域は、前記アンテナが送信／受信する無線システムにおいて使用される全周波数帯域より狭く、前記中央演算回路が、前記アンテナが送信／受信する共振周波数を可変させることによって、前記無線システムにおいて使用される全周波数帯域における送信／受信を可能とする。

本発明によれば、アンテナが伝送線路で構成されるため、共振の鋭さを示すＱが高い。またアンテナは可変容量手段の持つ容量成分および誘導性である伝送線路の持つインダクタ成分より決定される共振周波数をもつ。よって周波数帯域の狭い狭帯域とし、且つ可変容量手段の容量成分を変化させて共振周波数を制御することで、狭帯域で且つ広帯域にわたり受信感度が高いアンテナの実現が可能である。

また、特定の共振周波数を得る場合、可変容量手段の持つ容量成分により、可変容量手段が無い場合と比較し、伝送線路による容量成分およびインダクタ成分を小さくでき、伝送線路の容量成分およびインダクタ成分はその長さの正接に比例していることから、伝送線路長を短縮することが可能であり、その結果、小型のアンテナの実現が可能である。

図１は、本発明の第１の実施の形態で、アンテナの基本構成の例を示す図である。図１においては、伝送線路が２つの伝送線路１１、１２からなり、アンテナは、各々の電気長がλ／４またはそれより短い２つの伝送線路１１、１２と可変容量手段１３と給電端１４から構成される。

可変容量手段１３の一端がグランドに電気的に接地され、他端が伝送線路１１の一端に接続され、伝送線路１１の他端が給電端１４に接続されるとともに伝送線路１２の一端に接続され、伝送線路１２の他端がグランドに電気的に接地される。そして可変容量手段の容量変化により共振周波数が制御される。
可変容量手段がスイッチによる容量変化である場合にはスイッチを制御することによる容量変化により、可変容量手段が可変容量ダイオードである場合には直流逆方向電圧により制御される可変容量ダイオードの容量値により共振周波数が制御される。

このアンテナは電気長がλ/４またはそれより短い伝送線路で構成されるため、共振の鋭さを示すＱが高い。

図２は、図１のアンテナの集中定数による等価回路である。

図２において、図１の伝送線路１１は容量成分Ｃａで表現され、伝送線路１２はインダクタ成分Ｌｂで表現され、可変容量ダイオード１３は容量成分Ｃで表現されている。

このアンテナがある周波数において共振するには、可変容量ダイオードの両端を短絡したときにその周波数において給電端１４からアンテナをみた入力インピーダンスが誘導性であればよい。このときの入力インピーダンスが誘導性であれば、可変容量ダイオードを接続したとき、ある周波数で入力インピーダンスの虚数成分が零となり必ず共振する。

このことを図２に示す等価回路に適用し、入力インピーダンスの虚数成分が零となる共振周波数ｆを計算すると

となる。

共振周波数はＬｂ、Ｃａ及びＣで決定されており、可変容量ダイオード１３の容量成分Ｃを変化させることで共振周波数を制御することが可能である。

よって、アンテナの受信帯域を地上波デジタルテレビジョン放送が使用する全帯域より狭く、例えば８ＭＨｚの狭帯域とし、可変容量手段の容量成分を変化させて共振周波数を制御することで、アンテナの受信中心である共振周波数を可変することが可能である。

図１のアンテナでは、伝送線路１２の片端がグランドに接地されているが、片端を開放、すなわちオープンスタブとしてもよい。その場合、伝送線路１２の電気長はλ／２またはそれより短くすればよい。

図３は、日本における地上波デジタルテレビジョン放送の周波数に対する本発明のアンテナのアンテナ利得特性を示す図である。

本発明のアンテナでは、ＵＨＦ帯の４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの全帯域にわたり受信感度が優れ、特に帯域の両端すなわち４７０ＭＨｚ付近と７７０ＭＨｚ付近での受信感度も優れている。

また、特定の共振周波数を得る場合、可変容量手段１３の持つ容量成分Ｃにより、伝送線路による容量成分Ｃａおよびインダクタ成分Ｌｂを小さくすることができ、伝送線路の容量成分およびインダクタ成分はその長さの正接に比例していることから、伝送線路長を短縮することが可能であり、その結果、小型のアンテナの実現が可能である。

また、図１において、給電端１４の良好な整合条件を実現するためには、入力インピーダンスの虚数成分と実数成分を同時に調整する必要があるが、本構成によれば、伝送線路１１と伝送線路１２の２つのパラメータが存在するので、給電端１４とアンテナの良好な整合を実現でき、その結果、高感度なアンテナが実現可能である。

図４は、本発明の第２の実施の形態で、アンテナの構成を示す図である。図４において図１と同一個所に同一符号を付けた。図４においては、伝送線路１１、１２とスイッチによる可変容量装置１３Ａと給電端１４と制御信号入力端子１５から構成される。図１の可変容量手段１３がスイッチによる可変容量装置１３Ａである場合の構成を示す図である。

ここでスイッチによる可変容量装置１３Ａは、スイッチ回路１３ａと第１から第４の容量１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅから構成される。スイッチ回路１３ａは制御信号入力端子１５に入力される制御信号によって制御され、任意の１乃至複数の容量を選択して伝送線路１１と接続する機能を有する。

ここで、第１から第４の容量の値は互いに等しい値でも互いに異なる値でも良い。互いに異なる値とすれば、４個の容量から任意の容量を選択することで１６段階の容量値を得ることが可能である。

制御信号としては、容量の個数分の制御信号線を用意し個別にＯＮまたはＯＦＦの制御信号を送信する方法、複数ビットからなるデジタル信号を１本の信号線を用いて送信し、各ビットの０または１の値に応じて容量を個別にＯＮまたはＯＦＦする方法、スイッチ回路において制御信号入力端子５に供給された電圧値によってどの容量が選択されるかをあらかじめ定めておき連続的に変化する電圧を制御信号として印加する方法などを用いることができる。

なお、この例では容量が４個の場合について説明したが、２個以上の任意の個数とすることができる。

図５は、本発明の第３の実施の形態で、アンテナの構成を示す図である。図５において図１と同一個所に同一符号を付けた。図５においては、伝送線路が１つの伝送線路１１からなり、アンテナは、電気長がλ／２またはそれより短い伝送線路１１と可変容量手段１３と給電端１４から構成される。

可変容量手段１３の一端がグランドに電気的に接地され、他端が伝送線路１１の一端に接続され、伝送線路１１の他端が給電端１４に接続される。そして可変容量手段１３の容量値により共振周波数が制御される。

図６は、本発明の第４の実施の形態で、アンテナの構成を示す図である。図６において図１と同一個所に同一符号を付けた。図１の可変容量手段１３が可変容量ダイオード１３Ｂである場合で且つさらに抵抗１６と容量１７が配置される。

図６においては、可変容量ダイオード１３Ｂのアノード端がグランドに電気的に接地され、カソード端が抵抗１６の一端に接続され、抵抗１６の他端が制御信号入力端子１５に接続される。

また可変容量ダイオード１３Ｂのカソード端が容量１７の一端に接続され、容量１７の他端が伝送線路１１の一端に接続され、伝送線路１１の他端が給電端１４に接続されるとともに伝送線路１２の一端に接続され、伝送線路１２の他端がグランドに電気的に接地される。さらに図６においては、伝送線路１１と可変容量ダイオード１３Ｂの間に容量１７が具備される。

制御信号入力端子１５には、可変容量ダイオード１３Ｂの容量値を制御するための直流逆方向電圧がアンテナ外部から供給され、直流逆方向電圧により制御される可変容量ダイオード１３Ｂの容量値により共振周波数が制御される。

本実施の形態では、図１の説明のところで記載した種々の効果の他に、伝送線路１１と可変容量ダイオード１３Ｂ間に挿入された容量１７により、可変容量ダイオード１３Ｂから伝送線路１１への直流電流を阻止し、受信した信号を直流電圧が零の状態で給電端１４から取り出すことが可能である。

図７は、本発明の第５の実施の形態で、アンテナの構成を示す図である。図７において図６と同一個所には同一符号を付けた。

図７においては、可変容量ダイオード１３のアノード端がグランドに電気的に接地され、カソード端が伝送線路１１の一端に接続され、伝送線路１１の他端が抵抗１６の一端に接続され、抵抗１６の他端が制御信号入力端子１５に接続される。

また伝送線路１１の他端が容量１８の一端に接続され、容量１８の他端が給電端１４に接続される。また伝送線路１１の他端が伝送線路１２の一端に接続され、伝送線路１２の他端が容量１９を介しグランドに電気的に接地される。

制御信号入力端子１５より供給され抵抗１６、伝送線路１１を介した直流逆方向電圧により制御される可変容量ダイオード１３Ｂの容量値により共振周波数が制御される。

本実施の形態では、図１の説明のところで記載した種々の効果の他に、容量１８により給電端１４方向への直流電流を阻止し、受信した信号を直流電圧が零の状態で取り出すことが可能である。また、容量１８および１９により接地方向への直流電流が阻止されるため、制御信号入力端子１５により供給された直流電圧をそのまま可変容量ダイオード１３Ｂに供給することが可能である。

また図６に示す実施例と異なる点として、給電端１４と制御信号入力端子１５が伝送線路１１，１２の同じ側に設けられており、本アンテナと後段回路との接続の容易性が高い。

次に、本発明のアンテナを具備した無線モジュール、無線装置について説明する。

まず、本発明のアンテナおよび後段の受信回路からなる無線モジュールを、携帯端末に内蔵された地上デジタルテレビジョン放送用受信装置に適用した例として説明する。受信動作についての説明のみになるが、本発明を送信回路に適応した場合についても同様の動作となる。

図８は、本発明の第６の実施の形態で、携帯端末のブロック構成図である。図８において、１０１は携帯端末、１０２は無線モジュール、１０３はアンテナ、１０４はチューナ、１０４ａは高周波回路部、１０４ｂは復調部、１０５はアンテナ制御信号処理部、１０６は論理回路部、１０７はＣＰＵ（中央演算回路：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

放送局から送信される放送信号はアンテナ１０３で受信され、チューナ１０４に入力される。チューナ１０４は高周波回路部１０４ａと復調部１０４ｂから構成されており、チューナ１０４に入力された放送信号は高周波回路部１０４ａに入力される。

高周波回路部１０４ａでは、ユーザが視聴を所望する周波数チャネルが放送信号から選局されるとともに、復調部１０４ｂの動作に最適な振幅に振幅制御された中間周波信号として生成される。復調部１０４ｂではこの中間周波信号を受けて、デジタル復調処理を行なったのち、誤り訂正処理を施し、トランスポートストリーム信号と呼ばれるデジタルデータ信号を出力する。

トランスポートストリーム信号はデジタル圧縮された画像信号や音声信号などが多重されており、論理回路部１０６において多重化が解かれ、さらにデジタル伸張処理を受けた後、画像処理、音声処理等の信号処理を受けて図示しないモニタ、スピーカ等から出力される。

チューナ１０４内の高周波回路部１０４ａと復調部１０４ｂの動作はＣＰＵ１０７からチューナ１０４に供給される制御信号により制御されている。

図９は、ユーザが視聴チャネルを変更する場合の制御の流れを示す図である。

本実施の形態では、たとえば、アンテナにおける受信中心の共振周波数とアンテナ制御信号である直流電圧値の相関表と、チューナ１０４が出力するアンテナ制御信号を設定するためにＣＰＵ１０７が出力すべき信号と所望受信周波数チャネルとの相関表とを予め用意しておき、ＣＰＵ１０７は選局動作とあわせて、アンテナの受信中心の共振周波数を所望周波数チャネルの中心周波数に合致させる。

ユーザによる携帯端末の数字ボタン押下などの操作により、携帯端末１０１のＣＰＵ１０７は所望周波数チャネルの情報を取得する（Ｓ４０１）。このときユーザが所望する周波数チャネルとしてＣＰＵ１０７がｎチャネルの情報を取得したとする。

この情報に基づいてＣＰＵ１０７は所望周波数チャネルに合致する適切な制御信号を生成する。例えばユーザが所望する周波数チャネルに対応する制御信号として例えば「０ｘ０４１０３１」を出力する。そして制御信号をチューナ１０４に送信する（Ｓ４０２）。

制御信号には選局情報が含まれており、この選局情報により、チューナ１０４内の高周波回路部１０４ａの選局動作が制御され（Ｓ４０３）、ユーザが所望する周波数チャネルが中間周波信号に変換されて復調部１０４ｂに出力される。

一方で、ＣＰＵ１０７が出力する制御信号にはアンテナ制御信号もまた含まれており、このアンテナ制御信号を受けて、復調部１０４ｂはアンテナ１０３を制御するアンテナ制御信号例えば２．２５Ｖの直流電圧をアンテナ制御信号処理部１０５へ出力する（Ｓ４０４）。

アンテナ１０３はアンテナ制御信号処理部１０５からアンテナ制御信号例えば直流電圧を受けて、受信中心の共振周波数を制御しユーザが所望する周波数チャネルに合致させ、例えば受信中心の共振周波数がｎチャネルに設定される（Ｓ４０５）。

一方でＣＰＵ１０７はチューナ１０４の選局動作も制御しており、上記動作に同期してチューナ１０４の選局動作をｎチャネルに合わせているため、アンテナ１０３が受信した信号を好適にチューナ１０４が処理し論理回路部１０６に出力することができ、論理回路部１０６はチューナ１０４が出力する信号を受けて映像信号や音声信号を生成し、さらに後段の図示しない信号処理部を介してモニタやスピーカから映像音声を出力する。

アンテナ１０３の受信帯域は狭帯域化されているため、全周波数帯域を受信するアンテナに比較して受信感度の向上と寸法の小型化が可能である。また、所望周波数チャネルに対して妨害波となるｎ−１チャネルやｎ＋１チャネルおよびその他の信号が抑圧されるため、妨害特性の向上も実現される。

また、アンテナ１０３の受信帯域は無線システムにおいて使用される全帯域よりも狭帯域に、かつ所望の周波数チャネルを受信するために必要な帯域に合わせて設計されており、所望の周波数チャネル以外の周波数帯域は抑圧されるため、妨害成分が少ない品質の良い信号がアンテナ１０３より供給される。

ＣＰＵ１０７がチューナ１０４に送信する制御信号において、選局情報とアンテナ制御情報は独立した個別のデータとして伝送してよいが、復調部１０４Ｂにおけるアンテナ制御信号生成が選局情報のすべてあるいは一部分を利用することによって行なう構成とすることで、アンテナ制御情報を別個に伝送する必要がなく、制御信号のデータ量の削減を図ることが可能である。

アンテナ１０３の制御には連続的に可変する電圧が必要であるが、チューナ１０４が出力するアンテナ制御信号は連続可変電圧である必要はなく、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗａｖｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号として出力しても良い。この場合はチューナ１０４外に設けられるアンテナ制御信号処理部において、ローパスフィルタ回路などを用いてＰＷＭ信号を連続可変電圧に変換してからアンテナ１０３に供給する必要がある。

別の方法として、複数ビットからなるデジタル信号として出力することも考えられる。この場合は、アンテナ制御信号処理部１０５はＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ ｔｏ Ａｎａｌｏｇ）コンバータ回路を備え、デジタル信号として供給されるアンテナ制御信号をアナログ信号である連続可変電圧に変換する必要がある。

アンテナ制御信号によるアンテナ受信周波数の選択は高周波回路部１０４ａの選局動作と連動して行なわれる必要があるため、復調部１０４ｂにおけるアンテナ制御信号の生成は、ＣＰＵ１０７がチューナ１０４を制御する制御信号によって行なわれる。

高周波回路部１０４ａがアンテナ制御信号を出力する機能を備えている場合は、ＣＰＵ１０７の制御を受けて高周波回路部１０４ａがアンテナ制御信号を出力しても良い。

アンテナ制御信号をＣＰＵ１０７から直接出力することも考えられるが、ＣＰＵ１０７からチューナ１０４を制御し、チューナ１０４からアンテナ制御信号を出力することにより、アンテナ１０３により近い箇所に設置したチューナ１０４でアンテナ信号生成を行なうことが可能となり、アンテナ制御信号を伝送する距離を短くすることが可能である。

この結果、アンテナ制御信号に雑音などが漏れこみアンテナ制御信号の品質が劣化することを防ぐことができ、アンテナ制御の誤動作を防ぐことが可能となる。

本実施の形態では、アンテナ制御信号処理部１０５をチューナ１０４外に設けられているが、アンテナ制御信号処理部１０５はチューナ１０４内に設置されても良い。

この場合、アンテナ１０３近傍にアンテナ制御信号処理部１０５が組まれることがなくなるため、アンテナ１０３がチューナ１０４から離れて設置される場合、アンテナ１０３側の回路構成を小さくすることができ、アンテナ１０３単体の小型化が可能である。

図１０は、本発明の第７の実施の形態で、無線ユニットの構成を示す図である。図１０において、無線ユニットは、アンテナ１０３Ａとチューナ１０４Ａが同軸ケーブル２０で接続される。

アンテナ１０３Ａは、伝送線路１１、１２と可変容量ダイオード１３Ｂから構成される。可変容量ダイオード１３Ｂのアノード端がグランドに電気的に接地され、可変容量ダイオード１３Ｂのカソード端が伝送線路１１の一端に接続され、伝送線路１１の他端が伝送線路１２の一端に接続され、伝送線路１２の他端が容量１９を介しグランドに電気的に接地される。そして伝送線路１１，１２の接続点が同軸ケーブル２０の内導体の一端に接続される。

チューナ１０４Ａは、同軸ケーブル２０の内導体の他端に抵抗１６の一端が接続され、抵抗１６の他端が制御信号入力端子１５に接続される。また同軸ケーブル２０の内導体の他端に容量１８の一端が接続される。なお、容量１８の他端は図示していない高周波回路部に接続される。

制御信号入力端子１５より供給される直流逆方向電圧により制御される可変容量ダイオード１３Ｂの容量値により共振周波数が制御される。

本実施の形態では、図１の説明のところで記載した種々の効果の他に、アンテナ１０３Ａとチューナ１０４Ａが同軸ケーブル２０で接続されるため、アンテナ１０３Ａとチューナ１０４Ａを、距離をおいて配置することが可能であり、設計の自由度が増加する。

図１１は、本発明の第８の実施の形態で、携帯端末のブロック構成図である。図１１において、図１０と同一個所に同一符号を付けた。

本実施例の形態では、アンテナ制御信号はチューナ１０４Ａ内部で、アンテナ１０３Ａから受信信号が伝送されてくる高周波信号線に重畳される構成としている。

チューナ１０４Ａ内ではアンテナ制御信号を高周波信号線に重畳する回路構成が、アンテナにおいては高周波信号線からアンテナ制御信号を抽出する回路構成がそれぞれ必要となるが、図６、図７のアンテナを具備する図８の実施の形態においては、チューナ１０４とアンテナ１０３の間は、高周波信号線とアンテナ制御信号線の２本の信号線があることと比較して、本実施の形態では１本の信号線に集約されている。

高周波信号線は一般に同軸ケーブルが用いられ、雑音耐性に優れているため、アンテナ制御信号の雑音が混入することがなくなりアンテナ制御の誤動作を防ぐことが可能となる。また、携帯端末内での不要なスペースを低減することにも効果がある。本実施の形態は、チューナ１０４Ａとアンテナ１０３Ａが離れて設置される場合に特に効果的である。

図１２は、本発明の第９の実施の形態で、アンテナ１０３の構成を示す図である。図１２は、図６の構成をもつアンテナが携帯電話やＰＤＡなどの携帯通信端末内のプリント基板２１に実装される場合を示している。

本実施の形態では、プリント基板２１に伝送線路１２が一体成形され、伝送線路１２に伝送線路１１が一体成形され、伝送線路１１、１２の接続部が給電端１４に接続され、伝送線路１１で伝送線路１２と接続されていない端が、プリント基板２１上に配置された容量１７の一端と接続され、容量１７の他端がプリント基板２１上に配置された可変容量ダイオード１３Ｂのカソード端に接続され、可変容量ダイオード１３Ｂのアノード端が電気的に接地され、可変容量ダイオード１３Ｂのカソード端と容量１７の接続部が抵抗１６を介し制御信号入力端子１５に接続される。

本実施の形態によれば、図１、図６の説明のところで記載した種々の効果の他に、プリント基板２１とアンテナ１０３を独立して成形する場合と比較してコストを安くすることが可能である。

図１３は、本発明の第１０の実施の形態で、受信モジュール１０２の構成を示す図である。

本実施の形態では、プリント基板２１にアンテナ１０３が成形され、プリント基板２１上にチューナ１０４を実装する。このチューナ１０４は信号線aからアンテナで受信した信号を受け取った信号を復調し、信号線ｅから外部の信号処理回路（図示せず）へ送り出す。また、図示しないＣＰＵから信号線cにより受け取った制御信号により、アンテナ１０３の可変容量ダイオードを制御するための直流電圧を決定し信号線ｂにより供給する。また、信号線ｄは電源に接続される。

本実施の形態によれば、プリント基板２１とアンテナ１０３を同時に成形可能であり、プリント基板２１とアンテナ１０３を独立して成形する場合と比較してコストを低下することが可能である。

図１４は、本発明の第１１の実施の形態で、送受信モジュール１０８の構成の例を示す図である。

本実施の形態では、プリント基板２１にアンテナ１０３が一体成形され、プリント基板２１上に送受信回路１０９を実装する。この送受信回路１０９は信号線ａからアンテナで受信した信号を復調し信号線ｅから外部へ送り出す。また、信号線ｆから受け取った送信信号を変調し信号線ａからアンテナに送り出す。また、信号線ｃから受け取った制御信号により、アンテナ１０３の可変容量ダイオード１３Ｂを制御するための直流電圧を決定し信号線ｂにより供給する。また、信号線ｄは電源に接続される。

本実施の形態によれば、プリント基板２１とアンテナ１０３を同時に成形可能であり、プリント基板２１とアンテナ１０３を独立して成形する場合と比較してコストを低下することが可能である。

図１５は、図１３の受信モジュール１０２でのアンテナの反射損失をシミュレーションした特性図である。アンテナの可変容量ダイオード１３Ｂの値を可変すると、アンテナの共振周波数が左から右に移動するが確認でき、このことで、ＵＨＦ帯の４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚの全帯域をカバーすることができる。

図１６は、本発明の第１２の実施の形態で、図１３に示す受信モジュール１０２を内蔵した携帯端末１０１の外観を示す図である。

本実施の形態によれば、携帯端末の小型化を図り、地上デジタル放送の公的な受信動作を実現することが可能である。

図１７は、本発明の第１３の実施の形態で、図１３あるいは図１４に示す受信モジュール１０２を内蔵したノートパソコン１１０の外観を示す図である。

本実施の形態によれば、アンテナ１０３および受信あるいは送受信モジュール１０４あるいは１０７を筐体に内蔵するため、ノートパソコン１１０の外観を損なうことなく、電波の受信あるいは送信が可能である。

図１８は、本発明の第１４の実施の形態で、図１０に示す受信ユニット、あるいは受信回路１０４Ａを図１４の送受信回路１０９に代えた送受信モジュール１０８を内蔵したノートパソコン１１０の外観を示す図である。

本実施の形態によれば、同軸ケーブル２１により受信回路１０４Ａあるいは送受信回路１０９とアンテナ１０３Ａ間の距離をおいて配置可能であり、設計の自由度が増加する。また、受信回路１０４あるいは送受信回路１０７とアンテナ１０３Ａを筐体に内蔵するため、ノートパソコン１１０の外観を損なうことなく、電波の受信および送信が可能である。

本発明の第１の実施の形態で、アンテナの基本構成の例を示す図である。 図１のアンテナの集中定数による等価回路である。 日本における地上波デジタルテレビジョン放送の周波数に対する本発明のアンテナのアンテナ利得特性を示す図である。 本発明の第２の実施の形態で、アンテナの構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態で、アンテナの構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態で、アンテナの構成を示す図である。 本発明の第５の実施の形態で、アンテナの構成を示す図である。 図８は、本発明の第６の実施の形態で、携帯端末のブロック構成図である。 ユーザが視聴チャネルを変更する場合の制御の流れを示す図である。 本発明の第７の実施の形態で、無線ユニットの構成を示す図である。 本発明の第８の実施の形態で、携帯端末のブロック構成図である。 本発明の第９の実施の形態で、アンテナの構成を示す図である。 本発明の第１０の実施の形態で、受信モジュールの構成を示す図である。 本発明の第１１の実施の形態で、送受信モジュールの構成の例を示す図である。 図１３の受信モジュールでのアンテナの反射損失をシミュレーションした特性図である。 本発明の第１２の実施の形態で、図１３に示す受信モジュールを内蔵した携帯端末の外観を示す図である。 本発明の第１３の実施の形態で、図１３あるいは図１４に示す受信モジュールを内蔵したノートパソコンの外観を示す図である。 本発明の第１４の実施の形態で、図１０に示す受信ユニット、あるいは受信回路を図１４の送受信回路に代えた送受信モジュールを内蔵したノートパソコンの外観を示す図である。 日本における地上波デジタルテレビジョン放送の周波数に対するモノポールアンテナのアンテナ利得特性を示す図である。

符号の説明

１１，１２…伝送線路
１３…可変容量手段
１３Ａ…スイッチによる可変容量装置
１３ａ…スイッチ回路
１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ，１３ｅ…容量
１３Ｂ…可変容量ダイオード
１４…給電端
１５…制御信号入力端子
１６…抵抗
１７，１８，１９…容量
２０…同軸ケーブル
２１…プリント基板
１０１…携帯端末
１０２…無線モジュール
１０３，１０３Ａ…アンテナ
１０４，１０４Ａ…チューナ
１０４ａ…高周波回路部
１０４ｂ…復調部
１０５…アンテナ制御信号処理部
１０６…論理回路部
１０７…ＣＰＵ
１０８…送受信モジュール
１０９…送受信回路
１１０…ノートパソコン。

Claims (19)

1. 伝送線路および可変容量手段から構成され、該可変容量手段により共振周波数が制御されることを特徴とするアンテナ。
2. 請求項１記載のアンテナであって、前記可変容量手段がスイッチによる可変容量装置であることを特徴とするアンテナ。
3. 請求項１記載のアンテナであって、前記可変容量手段が可変容量ダイオードであることを特徴とするアンテナ。
4. 伝送線路、可変容量ダイオードおよび給電端から構成され、前記可変容量ダイオードの一端がグランドに電気的に接地され、前記可変容量ダイオードの他端が前記伝送線路を介して前記給電端に接続され、直流逆方向電圧により制御される前記可変容量ダイオードの容量値により共振周波数が制御されることを特徴とするアンテナ。
5. 請求項４記載のアンテナであって、前記伝送線路の電気長がλ／２またはそれより短く、前記可変容量ダイオードを短絡したときに前記給電端から前記アンテナをみた入力インピーダンスが使用する周波数帯において誘導性であることを特徴とするアンテナ。
6. 第１および第２の伝送線路、可変容量ダイオード、給電端，抵抗および制御信号入力端子から構成され、前記可変容量ダイオードの一端がグランドに電気的に接地され、前記可変容量ダイオードの他端が前記抵抗を介して前記制御信号入力端子に接続されるとともに前記第１の伝送線路を介して前記給電端に接続され且つ前記第１の伝送線路の前記給電端側の端が前記第２の伝送線路を介してグランドに電気的に接地され、前記制御信号入力端子より供給される直流逆方向電圧により制御される前記可変容量ダイオードの容量値により共振周波数が制御されることを特徴とするアンテナ。
7. 請求項１、３、４、５および６のいずれか記載のアンテナであって、前記可変容量手段または前記可変容量ダイオードと、前記伝送線路または前記第１の伝送線路との間に、容量が接続されることを特徴とするアンテナ。
8. 第１および第２の伝送線路、可変容量ダイオード、給電端、抵抗、制御信号入力端子及び第１および第２の容量から構成され、前記可変容量ダイオードの一端がグランドに電気的に接地され、前記可変容量ダイオードの他端が、前記第１の伝送線路、前記抵抗を介して前記制御信号入力端子に接続され、前記第１の伝送線路の前記抵抗側端が前記第２の伝送線路を介してグランドに電気的に接地され、前記抵抗の前記第１の伝送線路側端と前記給電端の間に第１の容量が接続され、前記第２の伝送線路の前記グランド側端と前記グランドの間および前記第２の伝送線路の前記第１の伝送線路側端と前記第１の伝送線路の間の少なくとも一方に第２の容量が接続され、前記制御信号入力端子より供給される直流逆方向電圧により制御される前記可変容量ダイオードの容量値により共振周波数が制御されることを特徴とするアンテナ。
9. 請求項１乃至８のうちいずれかに記載のアンテナであって、送信回路あるいは／および受信回路が実装されるプリント基板に、前記伝送線路あるいは第１および第２の伝送線路が一体成形されていることを特徴とするアンテナ。
10. 請求項１乃至９のうちいずれかに記載のアンテナ、および送信回路あるいは／および受信回路を少なくとも具備したことを特徴とする無線モジュール。
11. アンテナ、および送信回路あるいは／および受信回路を少なくとも具備した無線モジュールであって、
    前記アンテナは請求項１乃至９のうちいずれかに記載のアンテナであり、
    前記送信回路あるいは／および受信回路はアンテナ制御信号を出力する回路を含み、
    前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、前記送信回路あるいは／および受信回路が出力する前記アンテナ制御信号によって制御されることを特徴とする無線モジュール。
12. アンテナ、および送信回路あるいは／および受信回路を具備した無線モジュールであって、
    前記アンテナは請求項１乃至９のうちいずれかに記載のアンテナであり、
    前記送信回路あるいは／および受信回路はアンテナ制御信号を出力する回路を含み、
    前記送信回路あるいは／および受信回路が前記アンテナより送信／受信する無線信号の周波数は、無線無線モジュールの外部に設けられる中央演算回路が前記送信回路あるいは／および受信回路を制御することによって設定され、
    前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、前記中央演算回路が前記送信回路あるいは／および受信回路を制御することにより前記送信回路あるいは／および受信回路が出力する前記アンテナ制御信号によって制御され、
    前記送信回路あるいは／および受信回路が送信／受信する無線信号の周波数と、前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、連動して制御されることを特徴とする無線モジュール。
13. 請求項１１または１２に記載の無線モジュールであって、前記アンテナが送信／受信する無線信号の周波数帯域は、前記アンテナが送信／受信する無線システムにおいて使用される全周波数帯域より狭く、前記中央演算回路が、前記アンテナが送信／受信する共振周波数を可変させることによって、前記無線システムにおいて使用される全周波数帯域における送信／受信を可能とすることを特徴とする無線モジュール。
14. アンテナと送信回路あるいは／および受信回路が同軸ケーブルで接続された無線ユニットであって、前記アンテナは、伝送線路および可変容量ダイオードから構成され、該可変容量ダイオードの一端がグランドに電気的に接地され、前記可変容量ダイオードの他端が前記伝送線路を介して前記同軸ケーブルの一端に接続され、前記送信回路あるいは／および受信回路は、前記同軸ケーブルの他端に直流逆方向電圧を供給する回路を具備し、前記アンテナは前記直流逆方向電圧により制御される前記可変容量ダイオードの容量値により共振周波数が制御されることを特徴とする無線ユニット。
15. 請求項１０乃至１３のうちいずれかに記載の無線モジュールを搭載したことを特徴とする無線装置。
16. 請求項１４記載の無線ユニットを搭載したことを特徴とする無線装置。
17. アンテナ、および送信回路あるいは／および受信回路を少なくとも具備した無線モジュールを搭載した無線装置であって、
    前記アンテナは請求項１乃至９のうちいずれかに記載のアンテナであって、
    前記送信回路あるいは／および受信回路はアンテナ制御信号を出力する回路を含み、
    前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、前記送信回路あるいは／および受信回路が出力する前記アンテナ制御信号によって制御されることを特徴とする無線装置。
18. アンテナ、送信回路あるいは／および受信回路および中央演算回路を少なくとも具備した無線モジュールを搭載した無線装置であって、
    前記アンテナは請求項１乃至８のうちいずれかに記載のアンテナであり、
    前記送信回路あるいは／および受信回路はアンテナ制御信号を出力する回路を含み、
    前記送信回路あるいは／および受信回路が前記アンテナより送信／受信する無線信号の周波数は、前記中央演算回路が前記送信回路あるいは／および受信回路を制御することによって設定され、
    前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、前記中央演算回路が前記送信回路あるいは／および受信回路を制御することにより前記送信回路あるいは／および受信回路が出力する前記アンテナ制御信号によって制御され、
    前記送信回路あるいは／および受信回路が送信／受信する無線信号の周波数と、前記アンテナの送信信号／受信信号の共振周波数は、連動して制御されることを特徴とする無線装置。
19. 請求項１７または１８に記載の無線装置であって、前記アンテナが送信／受信する無線信号の周波数帯域は、前記アンテナが送信／受信する無線システムにおいて使用される全周波数帯域より狭く、前記中央演算回路が、前記アンテナが送信／受信する共振周波数を可変させることによって、前記無線システムにおいて使用される全周波数帯域における送信／受信を可能とすることを特徴とする無線装置。

Images