JP2007143063A

JP2007143063A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2007143063A
Application number: JP2005337483A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Nakamura; 祐介中村
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-11-22
Filing date: 2005-11-22
Publication date: 2007-06-07
Also published as: US20070115197A1; EP1788662A1; US7304615B2

Abstract

【課題】広帯域に亘って良好な受信感度が得られるアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】アンテナ装置１は、誘電体や磁性体からなる基体２と、基体２の外周面に螺旋状に巻装された第１〜第３の放射導体３〜５と、第１の放射導体３と第２の放射導体４にそれぞれ分散配置された複数の可変容量素子６と、給電端Ｐ１，Ｐ２間に介設された高周波スイッチ７とを備えており、チューナ１５に接続されている高周波スイッチ７によって給電端Ｐ１，Ｐ２を選択的に高周波回路と接続させることができる。また、直列に接続されている第２および第３の放射導体４，５の全長が第１の放射導体３よりも長いため、第１の放射導体３をハイバンドに共振させて第２および第３の放射導体４，５をローバンドに共振させることができると共に、可変容量素子６の容量値をチューナ１５側から変化させることによって、選択した周波数帯域内で共振周波数を変化させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体や磁性体からなる基体に帯状の導体を螺旋状に巻装して所望の周波数に同調させるようにしたアンテナ装置に係り、特に、広帯域でテレビ放送のＵＨＦ帯の受信などに好適なアンテナ装置に関する。

図４は磁性体に巻装した導体にキャパシタを分散させて構成される従来のアンテナ装置の斜視図、図５は該アンテナ装置の等価回路図である（例えば、特許文献１参照）。図４に示す従来のアンテナ装置２０において、フェライト磁心２１の外周面には螺旋導体２２が巻装されており、螺旋導体２２の端部は接続端子２３，２４となっている。この螺旋導体２２は複数の分割導体部２２ａを直列に接続したものであり、隣接する分割導体部２２ａどうしがキャパシタ２５を介して相互に接続されている。すなわち、図５の等価回路図に示すように、このアンテナ装置２０は螺旋導体２２の線路中に複数のキャパシタ２５を分散させて閉ループ回路を構成しており、接続端子２３，２４へ高周波信号を給電することによって所定の周波数に同調させることができる。
特開昭５１−８３７５５号公報（第２−３頁、図３）

しかしながら、前述した従来のアンテナ装置２０では、受信感度が良好な周波数帯域が限定されてしまうため、例えばテレビ放送のＵＨＦ帯を低域側（４７０〜６２０ＭＨｚ）から高域側（６２０〜７７０ＭＨｚ）に亘って受信することはできなかった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、広帯域に亘って良好な受信感度が得られるアンテナ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のアンテナ装置では、誘電体または磁性体からなる基体と、この基体の一部に螺旋状に巻装されて一端側を高周波信号用の給電端となした第１の放射導体と、前記基体の他部に前記第１の放射導体と同等の長さの螺旋状に巻装されて一端側を高周波信号用の給電端となした第２の放射導体と、前記基体のさらに他部に螺旋状に巻装されて前記第２の放射導体と直列に接続された第３の放射導体と、前記第１および第２の放射導体をそれぞれ複数に分割してなる分割導体部に直列に接続することによって該第１および第２の放射導体に分散配置された複数の可変容量素子と、前記第１および第２の放射導体の前記給電端どうしの間に介設されて外部の高周波回路に接続された高周波スイッチとを備え、前記高周波スイッチに切換制御信号を供給することにより前記第１の放射導体と前記第２および第３の放射導体とが選択的に前記高周波回路と接続されて互いに異なる周波数帯域で共振するようになし、かつ、前記可変容量素子にバイアス制御信号を供給して容量値を変化させることにより選択した周波数帯域内で共振周波数が変化するように構成した。

このように構成されたアンテナ装置は、第１の放射導体の給電端と第２の放射導体の給電端との間に介設した高周波スイッチによって、これら両放射導体が選択的に外部の高周波回路と接続できるようになっており、かつ、第２の放射導体と第３の放射導体を直列に接続して合成される放射導体の全長が第１の放射導体よりも長くなっているため、第１の放射導体を第１周波数帯域に共振させるハイバンドのモードと、第２および第３の放射導体を第１周波数帯域よりも低周波な第２周波数帯域に共振させるローバンドのモードとが任意に選択できる。また、いずれの周波数帯域を選択した場合でも、可変容量素子の容量値の変化範囲内で、第１の放射導体の共振周波数や第２および第３の放射導体の共振周波数を任意に変化させることができる。したがって、このアンテナ装置は広い周波数帯域に亘って良好な受信感度が得られる。

上記の構成において、高周波スイッチをマザーボード側に実装しても良いが、この高周波スイッチが基体に実装されていると、アンテナ装置が搭載されるマザーボード側のスペースファクタを向上させることができて好ましい。

また、上記の構成において、可変容量素子がバラクタダイオードであって、各バラクタダイオードにバイアス制御信号として直流の同調電圧が印加されるようにしてあれば、構成が簡素化できるため好ましい。

また、上記の構成において、第１の放射導体が共振する周波数帯域がテレビ放送のＵＨＦ帯における高域側の帯域であって、かつ、第２および第３の放射導体が共振する周波数帯域がテレビ放送のＵＨＦ帯における低域側の帯域であれば、携帯機器等に組み込まれるテレビ放送受信用アンテナとして利用できるため好ましい。

本発明のアンテナ装置は、第１の放射導体の給電端と第２の放射導体の給電端を選択的に外部の高周波回路と接続できる高周波スイッチを具備し、かつ、第２の放射導体と第３の放射導体を直列に接続して合成される放射導体の全長を第１の放射導体よりも長くしてあるため、第１の放射導体を第１周波数帯域に共振させるハイバンドのモードと、第２および第３の放射導体を第１周波数帯域よりも低周波な第２周波数帯域に共振させるローバンドのモードとが任意に選択できる。また、いずれの周波数帯域を選択した場合でも、可変容量素子の容量値の変化範囲内で、第１の放射導体の共振周波数や第２および第３の放射導体の共振周波数を任意に変化させることができる。すなわち、このアンテナ装置は、広い周波数帯域に亘って良好な受信感度が得られるため実用性が高く、例えば携帯機器等に組み込まれるテレビ放送受信用アンテナとして好適となる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図、図２は該アンテナ装置の等価回路図、図３は該アンテナ装置における放射導体の電圧分布を共振周波数別に示す説明図である。

図１に示すアンテナ装置１は、テレビ放送のＵＨＦ帯を受信するために携帯機器（例えば携帯電話器）に組み込まれるものであり、該携帯機器のマザーボード上に搭載して使用される。このアンテナ装置１は、誘電体からなる柱状の基体２と、基体２の外周面に螺旋状に巻装された第１の放射導体３と第２の放射導体４および第３の放射導体５と、第１および第２の放射導体３，４の線路中にそれぞれ分散された複数の可変容量素子６と、第１および第２の放射導体３，４の高周波信号用の給電端Ｐ１，Ｐ２の間に介設された高周波スイッチ７とによって主に構成されており、この高周波スイッチ７は前記マザーボード側のチューナ１５に接続されている。なお、図１中の符号８〜１０は直流成分除去用のキャパシタ、１１は給電導体、１２は接地導体を示している。また、基体２の材料は磁性体であっても良く、その形状が板状であっても良い。

第１の放射導体３と第２の放射導体４は、高周波スイッチ７が配置されている箇所から逆向きに同等の長さの螺旋状に巻装されており、それぞれに同数の可変容量素子６が分散配置されている。このうち第１の放射導体３は複数の分割導体部３ａ〜３ｄを可変容量素子６を介して直列に接続したものであり、この第１の放射導体３の一端側は給電端Ｐ１で他端側は開放端Ｑ１となっている。つまり、給電端Ｐ１を含む分割導体部３ａとこれに隣接する分割導体部３ｂとの間に可変容量素子６が直列に接続されていると共に、開放端Ｑ１を含む分割導体部３ｄとこれに隣接する分割導体部３ｃとの間に可変容量素子６が直列に接続されており、分割導体部３ｂ，３ｃ間にも可変容量素子６が直列に接続されている。この第１の放射導体３は、高周波スイッチ７を介して給電端Ｐ１に所定の高周波信号を供給することによって、テレビ放送のＵＨＦ帯における高域側に相当する第１周波数帯域（６２０〜７７０ＭＨｚ）に共振させることができる。

また、第２の放射導体４は複数の分割導体部４ａ〜４ｄを可変容量素子６を介して直列に接続したものであり、この第２の放射導体４の一端側は給電端Ｐ２であるが、逆側の分割導体部４ｄは第３の放射導体５と連続的に直列接続されており、この第３の放射導体５の一端側が開放端Ｑ２となっている。つまり、給電端Ｐ２を含む分割導体部４ａとこれに隣接する分割導体部４ｂとの間に可変容量素子６が直列に接続されており、同様に分割導体部４ｂ，４ｃ間と分割導体部４ｃ，４ｄ間にそれぞれ可変容量素子６が直列に接続されている。そして、第２の放射導体４の分割導体部４ｄから境目なしに第３の放射導体５が延出形成されているため、第２および第３の放射導体４，５は、一端側が給電端Ｐ２で他端側が開放端Ｑ２のひと続きの放射導体と見なすことができ、この合成された放射導体の全長は第１の放射導体３に比べて十分に長くなっている。そのため、高周波スイッチ７を介して給電端Ｐ２に所定の高周波信号を供給することによって、これら第２および第３の放射導体４，５をテレビ放送のＵＨＦ帯における低域側に相当する第２周波数帯域（４７０〜６２０ＭＨｚ）に共振させることができる。

可変容量素子６はバラクタダイオードである。そして、分割導体部３ａ，３ｃや分割導体部４ａ，４ｃにチューナ１５からバイアス制御信号として直流の同調電圧Ｖｔを供給すると、この同調電圧Ｖｔが各可変容量素子６の両端間に印加されるため、同調電圧Ｖｔの大きさに応じて各可変容量素子６の容量値を変化させることができ、それに伴って第１の放射導体３の共振周波数や第２および第３の放射導体４，５の共振周波数を変化させることができる。なお、分割導体部３ｂ，３ｄや分割導体部４ｂ，４ｄは、前記マザーボード側で抵抗を介して直流的に接地されている。

図２の等価回路図に示すように、高周波スイッチ７の端子７ａは直流成分除去用のキャパシタ８を介して第１の放射導体３の給電端Ｐ１に接続されており、端子７ｂは直流成分除去用のキャパシタ９を介して第２の放射導体４の給電端Ｐ２に接続されている。高周波スイッチ７の端子７ｃはチューナ１５の電源回路に接続されているため、この端子７ｃには電源電圧ＶＤＤが供給される。また、高周波スイッチ７の端子７ｄは直流成分除去用のキャパシタ１０を介してチューナ１５の高周波回路に接続されているため、給電信号や受信信号といった高周波信号ＲＦが端子７ｄとチューナ１５との間で授受される。さらに、高周波スイッチ７の端子７ｅにはチューナ１５から２種類の切換制御信号（制御電圧ＶＣＴＬ）が供給されるようになっており、この切換制御信号に応じて端子７ｅが端子７ａと端子７ｂのいずれか一方と接続されるため、第１の放射導体３と第２の放射導体４が選択的にチューナ１５の高周波回路と接続されるようになっている。なお、図２において、符号１３は第１の放射導体３に対するインピーダンス整合用のキャパシタを示し、符号１４は第２および第３の放射導体４，５に対するインピーダンス整合用のキャパシタを示している。

上述したアンテナ装置１は、第１の放射導体３の電気長が可変容量素子６の容量値の変化範囲内で高域側の第１周波数帯域（６２０〜７７０ＭＨｚ）に共振するように設定されており、かつ、第２および第３の放射導体４，５の電気長が可変容量素子６の容量値の変化範囲内で低域側の第２周波数帯域（４７０〜６２０ＭＨｚ）に共振するように設定されている。そして、これら第１の放射導体３と第２および第３の放射導体４，５とが高周波スイッチ７を介して選択的にチューナ１５の高周波回路と接続できるようになっているので、このアンテナ装置１は、第１の放射導体３を第１周波数帯域に共振させるハイバンドのモードと、第２および第３の放射導体４，５を第２周波数帯域に共振させるローバンドのモードとが任意に選択できる。つまり、このアンテナ装置１は、ハイバンドとローバンドのいずれを選択した場合でも、可変容量素子６の容量値の変化範囲内で、第１の放射導体３の共振周波数や第２および第３の放射導体４，５の共振周波数を任意に変化させることができる。それゆえ、このアンテナ装置１は、テレビ放送のＵＨＦ帯を低域側から高域側に亘って良好な感度で受信することができる。

このようなアンテナ装置１における第１の放射導体３と第２および第３の放射導体４，５のそれぞれについて、その電圧分布と共振周波数との相関関係を図３に基づいて説明すると、開放端Ｑ１，Ｑ２においては常に電圧が最大となるが、電圧最小の位置が共振周波数に応じて変化する。すなわち、図３（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ、第２および第３の放射導体４，５をローバンドの４７０ＭＨｚ、５４５ＭＨｚ、６２０ＭＨｚに共振させた場合の電圧分布を示しており、４７０ＭＨｚに共振させたときには電圧最小点が給電端Ｐ２の位置になるが、５４５ＭＨｚに共振させると電圧最小点は開放端Ｑ２側へ移動し、６２０ＭＨｚに共振させると電圧最小点はさらに開放端Ｑ２側へ移動する。同様に、図３（Ｄ）〜（Ｆ）はそれぞれ、第１の放射導体３をハイバンドの６２０ＭＨｚ、６９５ＭＨｚ、７７０ＭＨｚに共振させた場合の電圧分布を示しており、６２０ＭＨｚに共振させたときには電圧最小点が給電端Ｐ１の位置になるが、６９５ＭＨｚに共振させると電圧最小点は開放端Ｑ１側へ移動し、７７０ＭＨｚに共振させると電圧最小点はさらに開放端Ｑ１側へ移動する。

なお、上記実施形態例では、高周波スイッチ７を基体２に実装することによって、アンテナ装置１が搭載されるマザーボード側のスペースファクタを向上させているが、高周波スイッチ７をマザーボード側に実装してアンテナ装置１の小型化を図っても良い。

本発明の実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図である。該アンテナ装置の等価回路図である。該アンテナ装置における放射導体の電圧分布を共振周波数別に示す説明図である。従来例に係るアンテナ装置の斜視図である。該アンテナ装置の等価回路図である。

符号の説明

１アンテナ装置
２基体
３第１の放射導体
３ａ〜３ｄ分割導体部
４第２の放射導体
４ａ〜４ｄ分割導体部
５第３の放射導体
６可変容量素子（バラクタダイオード）
７高周波スイッチ
１５チューナ
Ｐ１，Ｐ２給電端
Ｑ１，Ｑ２開放端

Claims

誘電体または磁性体からなる基体と、この基体の一部に螺旋状に巻装されて一端側を高周波信号用の給電端となした第１の放射導体と、前記基体の他部に前記第１の放射導体と同等の長さの螺旋状に巻装されて一端側を高周波信号用の給電端となした第２の放射導体と、前記基体のさらに他部に螺旋状に巻装されて前記第２の放射導体と直列に接続された第３の放射導体と、前記第１および第２の放射導体をそれぞれ複数に分割してなる分割導体部に直列に接続することによって該第１および第２の放射導体に分散配置された複数の可変容量素子と、前記第１および第２の放射導体の前記給電端どうしの間に介設されて外部の高周波回路に接続された高周波スイッチとを備え、
前記高周波スイッチに切換制御信号を供給することにより前記第１の放射導体と前記第２および第３の放射導体とが選択的に前記高周波回路と接続されて互いに異なる周波数帯域で共振するようになし、かつ、前記可変容量素子にバイアス制御信号を供給して容量値を変化させることにより選択した周波数帯域内で共振周波数が変化するように構成したことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１の記載において、前記高周波スイッチが前記基体に実装されていることを特徴とするアンテナ装置。
請求項１または２の記載において、前記可変容量素子がバラクタダイオードであって、各バラクタダイオードに前記バイアス制御信号として直流の同調電圧が印加されるようにしたことを特徴とするアンテナ装置。
請求項１〜３のいずれか１項の記載において、前記第１の放射導体が共振する周波数帯域がテレビ放送のＵＨＦ帯における高域側の帯域であって、かつ、前記第２および第３の放射導体が共振する周波数帯域がテレビ放送のＵＨＦ帯における低域側の帯域であることを特徴とするアンテナ装置。