JP2007159083A - Antenna matching circuit - Google Patents

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JP2006116875A
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Inventor
Mitsuya Okazaki
三也 岡崎
Original Assignee
Alps Electric Co Ltd
アルプス電気株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H03BASIC ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38Impedance-matching networks

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna matching circuit suitable for a small-sized antenna which can be housed in a thin electronic device.
SOLUTION: An antenna matching circuit 6 comprises a first variable capacitance element 7 connected in series with an antenna element 1, a second variable capacitance element 8 connected in parallel with the antenna element 1, a first inductor 9 connected in series with the antenna element 1, and a second inductor 10 connected in parallel with the antenna element 1. The antenna element 1 comprises a serial resistor 2 and a series capacitance element 3. A transmission line 4 contains a load resistor 5.
COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明はアンテナ整合回路に関し、特に小型アンテナに適するアンテナ整合回路に関する。 The present invention relates to an antenna matching circuit, an antenna matching circuit particularly suitable for small antenna.

広帯域、小型であって、屋根の棟内に配置するのが容易なアンテナ素子として、特開平11−355031号公報に開示されているアンテナ素子がある。 Broadband, a small, as readily antenna elements to place in the ridge of a roof, there is an antenna device disclosed in JP-A-11-355031. このアンテナ素子1は、略ホーン形状に構成されている。 The antenna element 1 is configured in a substantially horn-shaped. このアンテナ素子は、その中心軸線がほぼ垂直に、かつ ホーンの頂点が接地板側に位置するように配置されている。 The antenna element has its central axis substantially vertical, and the vertex of the horn is arranged to be positioned on the ground plane side. また、アンテナ素子の底面の周縁部には、所定間隔をおいて容量体が配置されている。 Further, in a peripheral edge portion of the bottom surface of the antenna element, capacitor element at a predetermined interval are arranged. この容量体の一端は、接地板に結合されている。 One end of the capacitor element is coupled to the ground plate.
特開平11−355031号公報 JP 11-355031 discloses

上記のようなアンテナ素子は、立体形状であるので、ノートブック型のパーソナルコンピュータのような薄型の電子機器に収納することができない。 Antenna element as described above, because it is three-dimensional shape can not be housed in a thin electronic device such as a notebook personal computer. また、アンテナ素子のサイズも電波波長の約6分の1と比較的大きいので、前記薄型の電子機器に搭載すると、電子機器に対してアンテナ素子の占める割合が大きくなり、デザイン的に不釣合いである。 Further, since the size of the antenna elements is relatively large as about 1/6 of the electric wave wavelength, when mounted on the thin electronic devices, the ratio of antenna elements is increased to the electronic device, designed to unbalance Ide is there. したがって、近年、薄型の電子機器に収納することができる小型アンテナへの要望が高まっている。 Therefore, in recent years, there has been an increasing demand for small-sized antenna that can be housed in a thin electronic equipment.

上記のような薄型の電子機器に収納することができる小型アンテナを実現する場合、従来のような略ホーン形状のアンテナを用いることができず、小型アンテナは、そのアンテナ素子に適したアンテナ整合回路を設けることが必要となる。 When implementing a small antenna that can be housed in a thin electronic apparatus such as described above, it can not be used an antenna of a conventional substantially horn shaped like a small antenna, the antenna matching circuit suitable for the antenna element it is necessary to provide a.

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、薄型の電子機器に収納することができる小型アンテナに適したアンテナ整合回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and an object thereof is to provide an antenna matching circuit suitable for a small antenna that can be housed in a thin electronic device.

本発明のアンテナ整合回路は、アンテナ素子と伝送線路との間に介在させたアンテナ整合回路であって、前記アンテナ整合回路は、前記アンテナ素子と直列に接続された第1可変容量素子と、前記アンテナ素子及び前記第1可変容量素子に対して並列に接続された第2可変容量素子と、前記アンテナ素子、前記第1可変容量素子及び前記第2可変容量素子に対して直列又は並列に接続されたインダクタと、を具備することを特徴とする。 Antenna matching circuit of the present invention provides an antenna matching circuit is interposed between the antenna element and the transmission line, the antenna matching circuit includes a first variable capacitive element connected to said antenna element in series, wherein a second variable capacitance element connected in parallel to the antenna element and the first variable capacitance element, said antenna elements are connected in series or in parallel to the first variable capacitance device and said second variable capacitance element characterized by comprising the inductor, the.

この構成によれば、第1可変容量素子によりアンテナ整合回路のQ値を略一定に保ち、インダクタにより伝送線路の負荷抵抗と整合をとる。 According to this configuration, the first variable capacitance element maintaining the Q value of the antenna matching circuit substantially constant, taking the load resistor and the matching of the transmission line by the inductor. これにより、アンテナ素子と伝送線路との間のインピーダンス整合をとることができる。 Thus, it is possible to perform impedance matching between the antenna element and the transmission line. また、第2可変容量素子を可変にすることにより、同調周波数を変えることができる。 Further, by setting the second variable capacitance element variable, it is possible to vary the tuning frequency. したがって、薄型の電子機器に収納することができる小型アンテナを用いても、広い周波数範囲においてインピーダンス整合をとることができる。 Therefore, even with a small antenna that can be accommodated in thin electronic devices, it is possible to perform impedance matching in a wide frequency range.

本発明のアンテナ整合回路においては、前記インダクタは、前記アンテナ素子、前記第1可変容量素子及び前記第2可変容量素子に対して直列に接続された第1インダクタと、前記アンテナ素子、前記第1可変容量素子及び前記第2可変容量素子に対して並列に接続された第2インダクタとで構成されることが好ましい。 In the antenna matching circuit of the present invention, the inductor, the antenna element, a first inductor connected in series with the first variable capacitance device and said second variable capacitance element, the antenna element, the first it is preferably configured in the second inductor to the variable capacitance element and the second variable capacitance element connected in parallel.

本発明のアンテナ整合回路においては、前記第1及び第2可変容量素子がほぼ同じ特性を有することが好ましい。 In the antenna matching circuit of the present invention, it is preferable that the first and second variable capacitive element has substantially the same characteristics. この構成によれば、同種の可変容量素子を用いることができるので、部品種類を増加させることがない。 According to this configuration, it is possible to use a variable capacitance element of the same type, it does not increase the component type.

本発明のアンテナ整合回路においては、前記アンテナ素子はアンテナ給電点において等価である直列容量素子を含み、前記直列容量素子と前記第1可変容量素子とが直列接続されており、前記直列容量素子と前記第2可変容量素子とが並列接続されていることが好ましい。 In the antenna matching circuit of the present invention, the antenna element includes a series capacitance elements are equivalent in antenna feed point, wherein a series capacitor element and the first variable capacitance element are connected in series, and the series capacitive element it is preferable that the second variable capacitance element are connected in parallel.

本発明のアンテナ整合回路においては、前記第1及び第2可変容量素子は、一つの素子に形成されていることが好ましい。 In the antenna matching circuit of the present invention, the first and second variable capacitance element, it is preferably formed into a single element. この構成によれば、アンテナ整合回路の小型化を図ることができると共に生産性を向上することができる。 According to this configuration, it is possible to improve the productivity it is possible to reduce the size of the antenna matching circuit.

本発明のアンテナ整合回路は、アンテナ素子と伝送線路との間に介在させたアンテナ整合回路であって、前記アンテナ整合回路は、前記アンテナ素子と並列に接続された第1同調インダクタ、前記アンテナ素子と直列に接続された第1可変容量素子及び前記アンテナ素子と並列に接続された結合素子で構成された第1共振回路と、前記伝送線路と直列に接続された第2可変容量素子及び第2同調インダクタ、並びに前記伝送線路と並列に接続された前記結合素子で構成された第2共振回路と、が前記結合素子で疎結合されてなることを特徴とする。 Antenna matching circuit of the present invention provides an antenna matching circuit is interposed between the antenna element and the transmission line, the antenna matching circuit includes a first tuning inductor connected in parallel with the antenna element, the antenna element the first is connected in series with the variable capacitance element and the antenna element and the first resonant circuit comprising the connected coupling element in parallel, the transmission line and the second variable are connected in series capacitive element and the second tuning inductor, and a second resonant circuit comprising the connected the coupling element in parallel with the transmission line, is characterized by comprising a loosely coupled by the coupling element. この構成によれば、一定の通過帯域幅を有する広帯域同調アンテナを実現できる。 According to this configuration, it is possible to realize a wide band tuning antenna having a predetermined passband width.

本発明のアンテナ整合回路においては、前記第2可変容量素子と並列に接続された第1固定容量素子と、前記第2可変容量素子と直列に接続された第2固定容量素子とを有することが好ましい。 In the antenna matching circuit of the present invention, have a first fixed capacitance element connected in parallel with said second variable capacitance element, and a second fixed capacitance element connected to the second variable capacitive element in series preferable. この構成によれば、必要な通過帯域幅を保ったまま、中心周波数だけを可変することができる。 According to this configuration, while maintaining the required pass band width can be variably only the center frequency.

本発明のアンテナ整合回路においては、前記第2共振回路において、前記伝送線路と並列に接続された負荷整合インダクタを有することが好ましい。 In the antenna matching circuit of the present invention, in the second resonance circuit, it is preferable to have a connected load matching inductor in parallel with the transmission line.

本発明のアンテナ整合回路においては、前記アンテナ素子は、最低周波数信号の波長の1/4よりも短い高さを有する先端開放型のアンテナ素子であることが好ましい。 In the antenna matching circuit of the present invention, the antenna element is preferably a open-end type antenna element having a quarter shorter height than the wavelength of the lowest frequency signal.

本発明によれば、アンテナ素子と伝送線路との間に介在させたアンテナ整合回路であって、前記アンテナ整合回路は、前記アンテナ素子と直列に接続された第1可変容量素子と、前記アンテナ素子及び前記第1可変容量素子に対して並列に接続された第2可変容量素子と、前記アンテナ素子、前記第1可変容量素子及び前記第2可変容量素子に対して直列又は並列に接続されたインダクタと、を具備するので、薄型の電子機器に収納することができる小型アンテナに適したアンテナ整合回路を提供することができる。 According to the present invention, an antenna matching circuit is interposed between the antenna element and the transmission line, the antenna matching circuit includes a first variable capacitive element connected to said antenna element in series, the antenna element and said second variable capacitance elements connected in parallel with the first variable capacitance element, said antenna element, an inductor connected in series or in parallel with the first variable capacitance device and said second variable capacitance element When the so equipped, it is possible to provide an antenna matching circuit suitable for a small antenna that can be housed in a thin electronic device.

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態1) (Embodiment 1)
本発明者は、薄型の電子機器に収納することができる小型アンテナに適したアンテナ整合回路を実現するにあたり、次のような考察を行った。 The present inventors, when implementing the antenna matching circuit suitable for a small antenna that can be accommodated in thin electronic devices, was carried out the following considerations.

薄型の電子機器に収納することができる小型アンテナとして、図1に示すような小型アンテナ(微小三角アンテナ)が考えられる。 As a small antenna that can be accommodated in thin electronic devices, a small antenna such as shown in FIG. 1 (small triangle antenna) can be considered. この先端開放型の小型アンテナは、接地板102上に略三角形状のアンテナ素子101が設けられており、接地板102とアンテナ素子101の先端部との間に給電点103が設けられている。 The open tip of a small antenna are substantially triangular shaped antenna element 101 is provided on the ground plate 102, the feeding point 103 is disposed between the distal end portion of the ground plate 102 and the antenna element 101.

このアンテナ素子101の高さを、例えば470MHzの波長である64cmの約1/18とすると(図1における矢印高さ)、その給電点103のインピーダンスは、図2に示すように、放射抵抗が極めて小さく、かつ、容量性負荷の特性となる。 The height of the antenna element 101, for example, be about 1/18 of 64cm which is a wavelength of 470 MHz (arrow height in FIG. 1), the impedance of the feeding point 103, as shown in FIG. 2, the radiation resistance very small, and the characteristics of the capacitive load. 図2において、raは直列抵抗を示し、xaはリアクタンスを示す。 In FIG. 2, ra denotes the series resistance, xa indicates a reactance.

この給電点103のインピーダンスの50Ω伝送線路に対する反射は、図3に示すよう、ほとんど全反射の状態となる。 Reflex to 50Ω transmission line impedance of the feeding point 103, as shown in FIG. 3, the most total reflection condition. このままでは、上記負荷との間で極めて大きな不整合を生じ、伝送線路に電力を供給することができない。 In this state, results in very large mismatch between the load, it is impossible to supply power to the transmission line.

このような大きな不整合を解決する手段として、パイ型(π型)整合回路がある。 As means for solving such a large mismatch, there is a pi-type ([pi type) matching circuit. 図4に示すように、π型整合回路116は、アンテナ素子111と伝送線路114との間に設けられている。 As shown in FIG. 4, [pi-type matching circuit 116 is provided between the antenna element 111 transmission line 114. π型整合回路116は、アンテナ素子111と直列に接続されたインダクタ117と、アンテナ素子111と並列に接続された入力側及び出力側可変容量素子118,119とを含む。 π-type matching circuit 116 includes an inductor 117 connected in series with the antenna element 111, and an input-side and output-side variable capacitive elements 118 and 119 connected in parallel with the antenna element 111. アンテナ素子111は、直列抵抗112と直列容量素子113とを含む。 Antenna element 111 includes a series resistor 112 in series with capacitor 113. また、伝送線路114は負荷抵抗115を含む。 Further, the transmission line 114 includes a load resistor 115.

上記π型整合回路116を用いて、470MHzから770MHzにおいて、図2に示す給電点インピーダンスを50Ωに整合させると、必要となる入力容量と出力容量は図5に示すようになる。 With the π-type matching circuit 116, the 770MHz from 470 MHz, when aligning the feed point impedance shown in FIG. 2 to 50 [Omega, the input and output capacitance required is as shown in FIG. 図5において、入力容量C1は、上記π型整合回路116における入力側可変容量素子118の入力容量であり、出力容量C2は、上記π型整合回路116における出力側可変容量素子119の出力容量である。 5, input capacitor C1 is an input capacitance of the input side variable capacitance element 118 in the π-type matching circuit 116, an output capacitor C2, the output capacitance of the output-side variable capacitive element 119 in the π-type matching circuit 116 is there. 図5から分かるように、入力容量C1及び出力容量C2の容量特性は大きく異なる。 As can be seen from FIG. 5, the capacity characteristics of the input capacitor C1 and the output capacitor C2 is different. すなわち、上記π型整合回路116を用いて、470MHzから770MHzにおいて給電点インピーダンスを50Ωに整合させると、容量特性が異なる2つの可変容量素子が必要となり、部品点数が多くなる。 That is, using the π-type matching circuit 116, when aligning the feed point impedance 50Ω at 770MHz from 470 MHz, 2 one variable capacitance element the capacitance characteristics are different is required, so the number of parts. さらに、2つの可変容量素子を同期して可変する必要があるので、複雑な制御が必要になる。 Furthermore, since it is necessary to vary in synchronization with the two variable capacitance elements, it requires complicated control.

本発明者は上記の点に着目し、ほぼ同じ特性を有する可変容量素子を用いて、しかも可変容量素子の一つを調整することで、広帯域の信号に対してインピーダンス整合を行うことができるアンテナ整合回路を達成するに至った。 Antenna present inventors in view of the above problems, that can substantially use a variable capacitance element having the same characteristics, yet by adjusting the single variable capacitance element, by performing impedance matching for wideband signals This has led to the achievement of the matching circuit.

図6は、本発明の実施の形態1に係るアンテナ整合回路を含むアンテナ装置を示す図であり、図7は、図6に示すアンテナ整合回路の等価回路図である。 Figure 6 is a diagram illustrating an antenna device including the antenna matching circuit according to a first embodiment of the present invention, FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of the antenna matching circuit shown in FIG. 図6に示すアンテナ装置は、アンテナ素子1と、伝送線路4と、アンテナ素子1と伝送線路4との間に設けられたアンテナ整合回路6とから主に構成されている。 The antenna device shown in FIG. 6, the antenna element 1, and the transmission line 4, is mainly composed of an antenna matching circuit 6 which provided between the antenna element 1 and the transmission line 4. アンテナ素子1は、最低周波数信号の波長の1/4よりも短い高さを有することが好ましい。 Antenna element 1 preferably has a 1/4 shorter height than the wavelength of the lowest frequency signal.

アンテナ整合回路6は、アンテナ素子1と直列に接続された第1可変容量素子7と、アンテナ素子1と並列に接続された第2可変容量素子8、アンテナ素子1と直列に接続された第1インダクタ9と、アンテナ素子1と並列に接続された第2インダクタ10とを有する。 Antenna matching circuit 6, the antenna element 1 and the first variable capacitive element 7 connected in series, a second variable capacitance element 8 connected in parallel with the antenna element 1, the first connected to the antenna element 1 and the series having an inductor 9, a second inductor 10 connected in parallel with the antenna element 1. アンテナ素子1は、直列抵抗2と直列容量素子3とを含む。 Antenna element 1 includes a series resistor 2 and series capacitor element 3. また、伝送線路4は負荷抵抗5を含む。 Further, the transmission line 4 comprises a load resistor 5. また、アンテナ素子1の直列容量素子3と第1可変容量素子7とが直列接続されており、直列容量素子3と第2可変容量素子8とが並列接続されている。 Also, the series capacitance 3 of the antenna element 1 and the first variable capacitance element 7 are connected in series, the series capacitive element 3 and the second variable capacitance element 8 is connected in parallel. 言い換えると、アンテナ整合回路6においては、アンテナ素子1の直列容量素子3と第1可変容量素子7とが直列接続されており、第1インダクタ9と第2インダクタ10とが直列接続されており、これらの両者が並列に接続されている。 In other words, the antenna matching circuit 6 includes a series capacitance element 3 of the antenna element 1 has a first variable capacitance element 7 are connected in series, and the first inductor 9 and the second inductor 10 are connected in series, these two are connected in parallel. このように、本アンテナ整合回路にアンテナ素子が接続されることにより、広帯域同調アンテナを構成することができる。 Thus, by the antenna element is connected to the antenna matching circuit, it is possible to construct a wide-band tuning antenna.

第1可変容量素子7と第2可変容量素子とはほぼ同じ特性を有する。 A first variable capacitance element 7 and the second variable capacitance element has substantially the same characteristics. 第1可変容量素子7は、図7に示すように、等価容量11と等価損失抵抗12で表され、第2可変容量素子8は、図7に示すように、等価容量13と等価損失抵抗14で表される。 First variable capacitive element 7, as shown in FIG. 7, expressed in equivalent capacitance 11 and the equivalent loss resistance 12, second variable capacitance element 8, as shown in FIG. 7, the equivalent loss resistance and the equivalent capacitance 13 14 in represented. また、第1インダクタ9は、図7に示すように、等価インダクタンス15と等価損失抵抗16で表され、第2インダクタ10は、図7に示すように、等価インダクタンス17と等価損失抵抗18で表される。 Further, Table first inductor 9, as shown in FIG. 7, expressed in equivalent inductance 15 and the equivalent loss resistance 16, the second inductor 10, as shown in FIG. 7, an equivalent inductance 17 and the equivalent loss resistance 18 It is.

第1可変容量素子7は、周波数に拘らずアンテナ整合回路6のQ値を略一定にすると共に、第2可変容量素子8による共振周波数の可変範囲を拡張する。 First variable capacitive element 7, while a substantially constant Q value regardless antenna matching circuit 6 to the frequency, to extend the variable range of the resonance frequency of the second variable capacitance element 8. 第2可変容量素子8は、アンテナ整合回路6の共振周波数を可変する。 Second variable capacitive element 8, to vary the resonant frequency of the antenna matching circuit 6. 第1インダクタ9は、容量性リアクタンスを打ち消すと共に、第2インダクタ10とのタップダウン効果により伝送線路4の負荷抵抗5と整合をとる。 The first inductor 9, together counteract the capacitive reactance, the matching load resistor 5 of the transmission line 4 by the tap-down effect of the second inductor 10.

このような構成のアンテナ整合回路においては、第1可変容量素子7によりアンテナ整合回路6のQ値を略一定に保ち、第1インダクタ9及び第2インダクタ10により伝送線路4の負荷抵抗5と整合をとる。 In the antenna matching circuit having such a configuration, the first variable capacitance element 7 keeps the Q value of the antenna matching circuit 6 substantially constant, consistent with the load resistance 5 of the transmission line 4 by the first inductor 9 and the second inductor 10 the take. これにより、アンテナ素子1と伝送線路4との間のインピーダンス整合をとることができる。 Thus, it is possible to perform impedance matching between the antenna element 1 and the transmission line 4. また、第2可変容量素子8を可変にすることにより、同調周波数を変えることができる。 Further, by setting the second variable capacitance element 8 in a variable, it is possible to vary the tuning frequency. 同調周波数を変えても、前述と同様にしてアンテナ素子1と伝送線路4との間のインピーダンス整合をとることができる。 Be changed the tuning frequency, it is possible to perform impedance matching between the antenna element 1 and the transmission line 4 in the same manner as described above. この構成においては、アンテナ素子1と同調素子である第2可変容量素子8との間に第1可変容量素子7が介在しているので、アンテナ素子との結合を疎結合にすることができる。 In this configuration, the first variable capacitance element 7 is interposed between the second variable capacitive element 8 is tuning element to the antenna element 1, can be loosely coupled to coupling with the antenna element. これにより、負荷変動がアンテナ整合回路に影響を与えることを抑制することができる。 This makes it possible to load fluctuation can be suppressed to affect the antenna matching circuit. その結果、第2可変容量素子の同調範囲を拡張させることができる。 As a result, it is possible to extend the tuning range of the second variable capacitance element.

本発明に係るアンテナ整合回路は、アンテナ素子1及び第1可変容量素子7に対して第2可変容量素子8が並列に接続された構造を特徴としている。 Antenna matching circuit according to the present invention, the second variable capacitance element 8 with respect to the antenna element 1 and the first variable capacitive element 7 is characterized connected structures in parallel. したがって、図6及び図7に示す構成は一例であり、アンテナ素子1及び第1可変容量素子7に対して第2可変容量素子8が並列に接続されていれば他の構造であっても良い。 Thus, the configuration shown in FIG. 6 and FIG. 7 is an example, it may be another structure if the second variable capacitive element 8 with respect to the antenna element 1 and the first variable capacitive element 7 is connected in parallel . 例えば、インダクタについては、調整のために設けているので、個数や接続状態に制限はない。 For example, for the inductor, since provided for adjustment, it is not limited to the number and the connection state. 具体的には、伝送回路の負荷抵抗により、インダクタは一つでも良く、二つ以上であっても良い。 Specifically, the load resistance of the transmission circuit, an inductor may be one or may be two or more. また、インダクタの接続状態についても、図8(a)に示すように、前記構造(アンテナ素子1、第1可変容量素子7及び第2可変容量素子8の構造)と第1インダクタ9とが並列に接続され、さらにそれと第2インダクタ10とが直列に接続されても良く、図8(b)に示すように、前記構造と第2インダクタ10とが直列に接続され、さらにそれと第1インダクタ9とが並列に接続されても良い。 As for the connection status of the inductor, as shown in FIG. 8 (a), the structure (antenna element 1, the structure of the first variable capacitance element 7 and the second variable capacitance element 8) and the first inductor 9 in parallel It is connected to the further therewith a second inductor 10 may be connected in series, as shown in FIG. 8 (b), the structure and the second inductor 10 are connected in series, further therewith first inductor 9 door may be connected in parallel. なお、第1インダクタ9と第2インダクタ10とは入れ替わっていても良い。 Note that the first inductor 9 may be interchanged and the second inductor 10.

図9は、図7に示す等価回路における等価容量11,13の電圧対容量特性を示す図である。 Figure 9 is a diagram showing the voltage versus capacity characteristic of the equivalent capacitance 11, 13 in the equivalent circuit shown in FIG. 図9から分かるように、電圧が増加するにしたがって容量が減少している。 As can be seen from Figure 9, the capacity is reduced as the voltage increases. 図10は、図7に示す等価回路における等価損失抵抗12,14の電圧対抵抗特性を示す図である。 Figure 10 is a diagram showing a voltage versus resistance characteristic of the equivalent loss resistance 12 and 14 in the equivalent circuit shown in FIG. また、図10から分かるように、電圧が増加するにしたがって抵抗が減少している。 Moreover, as can be seen from FIG. 10, the resistance is decreased as the voltage increases. 図11は、図6に示す回路における第1及び第2インダクタ9,10のQ値を100とし、図9及び図10の特性を有する可変容量素子を用いた場合の整合特性(SWR(Standing Wave Ratio))を示す図である。 11, the Q value of the first and second inductors 9, 10 in the circuit shown in FIG. 6 as 100, matching characteristics when the variable capacitance element having the characteristics of FIG. 9 and FIG. 10 (SWR (Standing Wave Ratio)) is a diagram showing a. なお、アンテナ素子は、最低周波数信号の波長の1/4よりも短い高さを有するものとしている。 The antenna element is assumed to have a 1/4 shorter height than the wavelength of the lowest frequency signal. 図11から分かるように、周波数が470MHzから770MHzにわたってSWRが1.5以下であり、アンテナの整合状態が良好である。 As can be seen from Figure 11, the frequency is at SWR is 1.5 or less over 770MHz from 470 MHz, the matching state of the antenna is good.

このように、本実施の形態1に係るアンテナ整合回路は、薄型の電子機器に収納することができる小型アンテナを用いても、広い周波数範囲においてインピーダンス整合をとることができる。 Thus, an antenna matching circuit according to the first embodiment, even if a small antenna that can be accommodated in thin electronic devices, it is possible to perform impedance matching in a wide frequency range. また、このアンテナ整合回路によれば、同種の可変容量素子を用いることができるので、部品種類を増加させることがない。 Further, according to the antenna matching circuit, it is possible to use a variable capacitance element of the same type, it does not increase the component type.

本発明のアンテナ整合回路に用いる可変容量素子は、ほぼ同じ容量特性のものを用いることができるので、図12(a)に示すような、端子bが共通で可変容量素子a,cで構成されたペア素子(ツインバラクタ)を使用することができる。 Variable capacitance element used in the antenna matching circuit of the present invention is composed substantially because the same capacity characteristics can be used for, as shown in FIG. 12 (a), at the terminal b is common variable capacitance element a, in c pair elements may be used (twin varactor). このペア素子は、図12(b)に示すような一つの素子として製造することができる。 The paired elements can be manufactured as a single element as shown in Figure 12 (b). このように一つの素子に2つの可変容量素子を形成することにより、アンテナ整合回路の小型化を図ることができると共に生産性を向上することができる。 By thus forming the two variable capacitance elements in one element, it is possible to improve the productivity it is possible to reduce the size of the antenna matching circuit. この場合、図12(c)に示すように、ウエハ上に複数形成することが可能である。 In this case, as shown in FIG. 12 (c), it is possible to more formed on the wafer. このようにして製造することにより、特性のバラツキを抑えることが可能となる。 By manufacturing this way, it is possible to suppress the variation in characteristics.

(実施の形態2) (Embodiment 2)
上記実施の形態1に係るアンテナ整合回路について、周波数毎の整合特性(SWR)を調べた。 An antenna matching circuit according to the first embodiment, were examined matching characteristics of each frequency (SWR). その結果を図13(a)〜(d)に示す。 The results are shown in FIG. 13 (a) ~ (d). 図13(a)は、周波数470MHzでの整合特性であり、図13(b)は、周波数570MHzでの整合特性であり、図13(c)は、周波数670MHzでの整合特性であり、図13(d)は、周波数770MHzでの整合特性である。 13 (a) is a matching characteristic of the frequency 470 MHz, Fig. 13 (b), a matching characteristic of the frequency 570MHz, 13 (c) is a matching characteristic of the frequency 670MHz, 13 (d) is a matching characteristic of the frequency 770 MHz. 図13から分かるように、周波数が低域になるにしたがって整合できる帯域幅が狭くなっている。 As can be seen from FIG. 13, the bandwidth that can be matched as the frequency becomes low range is narrowed.

携帯電話でワンセグ地上デジタル放送を受信する際に使用するアンテナであれば、図13に示す特性でも十分である。 If antennas used in receiving the one-segment terrestrial digital broadcasting in the mobile phone, it is also sufficient characteristic shown in FIG. 13. しかしながら、さらに高度なサービスを受けるためのアンテナの場合には、通過帯域幅を図13に示す幅よりも広げる必要がある。 However, in the case of an antenna for receiving a more advanced service, it is necessary to widen than the width indicating the pass bandwidth in FIG. また、通過帯域幅を広げる場合においては、テレビジョン周波数の上側で使用されている携帯電話の干渉を避けるために、高域周波数(具体的には770MHz)での帯域幅が必要以上に広がらないようにすることが必要である。 Further, in the case of widening the passband width, in order to avoid interference of the mobile phone used in the above television frequencies, not spread more than necessary bandwidth at high frequency (specifically 770 MHz) it is necessary to so. すなわち、必要な通過帯域幅を保ったまま、中心周波数だけを可変できるアンテナ整合回路が必要となる。 That is, while maintaining the required pass band width, only the variable can antenna matching circuit is required center frequency. そこで、本実施の形態においては、必要な通過帯域幅を保ったまま、中心周波数だけを可変できるアンテナ整合回路を提供する。 Therefore, in the present embodiment, while maintaining the required pass band width, to provide an antenna matching circuit capable of changing only the center frequency.

図14は、本発明の実施の形態2に係るアンテナ整合回路を含むアンテナ装置を示す図である。 Figure 14 is a diagram illustrating an antenna device including the antenna matching circuit according to a second embodiment of the present invention. 図14に示すアンテナ整合回路は、アンテナ素子1と並列に接続された第1同調インダクタ22、アンテナ素子1と直列に接続された可変容量素子23及びアンテナ素子1と並列に接続された結合インダクタ24で構成された閉回路である第1共振回路と、伝送線路4と直列に接続された可変容量素子25及び第2同調インダクタ28、並びに結合インダクタ24で構成された閉回路である第2共振回路と、が結合インダクタ24で疎結合されて構成されている。 Antenna matching circuit shown in FIG. 14, the first tuning inductor 22 connected in parallel with the antenna element 1, the variable capacitance element 23 and the coupled inductor 24 connected in parallel with the antenna element 1 connected in series with the antenna element 1 in a first resonant circuit is configured closed circuit, the second resonant circuit is a closed circuit constituted by the transmission line 4 and the variable capacitance element 25 and the second tuning inductor 28 connected in series and coupled inductors 24, When, it is constituted by loose coupling coupled inductor 24. すなわち、このアンテナ整合回路は、第1共振回路と第2共振回路が結合インダクタ24で疎結合された複同調回路である。 That is, the antenna matching circuit is a double tuning circuit in which the first resonant circuit and the second resonant circuit is loosely coupled with coupled inductor 24. このように、第1共振回路と第2共振回路とを疎結合した複同調回路を構成するので、共振周波数を広い範囲で可変にすることができ、通過帯域幅を広げることができる。 Thus, since constituting the double-tuned circuit in which loosely coupled to the first resonant circuit and the second resonant circuit, it is possible to vary the resonant frequency over a wide range, it is possible to widen the pass band. なお、第1共振回路は、アンテナ素子1の直列抵抗2及び直列容量素子3と可変容量素子21を通して結合されている。 The first resonant circuit is coupled through a series resistor 2 and the series capacitor element 3 and the variable capacitance element 21 of the antenna element 1. これにより、一定の通過帯域幅を有する広帯域同調アンテナを構成することができる。 Thus, it is possible to configure the wideband tuning antenna having a predetermined passband width. また、第2共振回路は、第2同調インダクタ28及び負荷整合インダクタ29の接続点に伝送線路4の負荷抵抗5が結合されている。 The second resonant circuit, the load resistance 5 of the transmission line 4 is coupled to a connection point of the second tuning inductor 28 and load matching inductor 29.

図14に示すアンテナ整合回路においては、第1共振回路の可変容量素子23と第2共振回路の可変容量素子25とが直列に接続されており、可変容量素子23,25と結合インダクタ24とが並列に接続されている。 In the antenna matching circuit shown in FIG. 14, the variable capacitance element 23 of the first resonant circuit and the variable capacitance element 25 of the second resonance circuit are connected in series, and a coupled inductor 24 and the variable capacitance element 23 and 25 They are connected in parallel. 可変容量素子23,25は、共振回路の共振周波数を可変すると同時にアンテナ素子1と第1共振回路と第2共振回路とを結合する機能も有しており、低域周波数では結合を増やして通過帯域幅を確保し、高域周波数では結合を小さくして選択度特性を確保する。 The variable capacitance element 23 and 25, when varying the resonance frequency of the resonance circuit has the ability to bind the antenna element 1 and the first resonant circuit and the second resonant circuit at the same time, pass to increase the binding in the low frequency securing the bandwidth, the high frequency to ensure the selectivity characteristic by reducing the coupling. その結果、通過周波数が高域周波数であるときに帯域が広がることを防止することができる。 As a result, it is possible to prevent the band is spread when passing frequency is high frequency.

第2共振回路においては、可変容量素子25と固定容量素子26とが並列に接続され、可変容量素子25と固定容量素子27とが直列に接続されている。 In the second resonance circuit, the variable capacitance element 25 and the fixed capacitance element 26 are connected in parallel, a variable capacitance element 25 and the fixed capacitor 27 are connected in series. このような構成にすることにより、固定容量素子26,27が、可変容量素子25による共振周波数変化に制限を加えることができる。 With such a configuration, it is possible to add fixed capacitance element 26 and 27, restrictions on the resonant frequency change due to the variable capacitance element 25. この固定容量素子26,27は、第1共振回路の共振周波数変化とトラッキングをとるように設定される。 The fixed capacitance element 27 is set to have a resonance frequency change and the tracking of the first resonant circuit. このため、可変容量素子25の容量が小さくなっても固定容量素子26で律速されて容量がある値以下になることを防止し、可変容量素子25の容量が大きくなっても固定容量素子27で律速されて容量がある値以上になることを防止する。 Therefore, even if the capacitance of the variable capacitance element 25 is reduced is rate-limiting in the fixed capacitance element 26 and prevented from being less than a certain value capacity, even if the capacitance of the variable capacitance element 25 increases at a fixed capacitor 27 is rate-limiting prevented from becoming more than a certain value capacity. これにより、略一定の通過帯域幅を維持しつつ広帯域に同調周波数を可変できる広帯域同調アンテナを実現することができる。 Thus, it is possible to realize a wide band tuning antenna capable of changing the tuning frequency in the wideband while maintaining a substantially constant pass bandwidth. なお、可変容量素子21,23,25が異なる特性を持ち、トラッキング可能な容量特性を有するのであれば、固定容量素子26,27を設けなくても良い。 Incidentally, it has a variable capacitance element 21, 23, 25 have different characteristics, as long as having a trackable capacity characteristics, may not be provided fixed capacitance element 26, 27.

また、第2共振回路において伝送線路4と並列に接続された負荷整合インダクタ29は、アンテナ素子1の直列容量素子3と伝送線路4の負荷抵抗5との間の整合のために設けているので、直列容量素子3と負荷抵抗5との間のインピーダンス差が小さいときには設けなくても良い。 The load matching inductor 29 connected in parallel with the transmission line 4 in the second resonance circuit, since provided for matching between the series capacitor element 3 of the antenna element 1 and the load resistance 5 of the transmission line 4 it may not be provided when the impedance difference between the series capacitive element 3 and the load resistor 5 is small. また、本実施の形態においては、第1共振回路と第2共振回路とを疎結合する結合素子として結合インダクタ24を用いているが、本発明においては、結合素子が結合容量素子であっても良い。 Further, in this embodiment, is used a coupled inductor 24 as a coupling element for loosely coupled the first resonant circuit and the second resonant circuit, in the present invention, even in the coupling element is coupling capacitance element good.

本実施の形態に係るアンテナ整合回路について、周波数毎の整合特性(SWR)を調べた。 An antenna matching circuit according to the present embodiment, were examined matching characteristics of each frequency (SWR). その結果を図15(a)〜(d)に示す。 The results are shown in FIG. 15 (a) ~ (d). 図15(a)は、周波数470MHzでの整合特性であり、図15(b)は、周波数570MHzでの整合特性であり、図15(c)は、周波数670MHzでの整合特性であり、図15(d)は、周波数770MHzでの整合特性である。 Figure 15 (a) is a matching characteristic of the frequency 470 MHz, Fig. 15 (b), a matching characteristic of the frequency 570MHz, Figure 15 (c) a matching characteristic of the frequency 670MHz, 15 (d) is a matching characteristic of the frequency 770 MHz. 図15から分かるように、本実施の形態に係るアンテナ整合回路は、必要な通過帯域幅を保ったまま、中心周波数だけを可変できるものである。 As it can be seen from FIG. 15, an antenna matching circuit according to the present embodiment, while maintaining the required pass band width, in which only the center frequency can be varied.

本発明は上記実施の形態1,2に限定されず、種々変更して実施することが可能である。 The present invention is not limited to the first and second embodiments, but can be implemented with various modifications. 例えば、上記実施の形態1,2において説明した構成は、これらに限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。 For example, the configurations described in the first and second embodiments are not limited thereto, but can be appropriately changed without departing from the scope of the present invention.

小型アンテナを示す図である。 It is a diagram showing a small antenna. 図1の小型アンテナの給電点インピーダンスを示す特性図である。 It is a characteristic diagram showing the feed point impedance of a small antenna of FIG. 図2の反射特性図である。 A reflection characteristic diagram of FIG. π型整合回路を示す図である。 Is a diagram showing the π-type matching circuit. 図4に示すπ型整合回路の可変容量を示す特性図である。 It is a characteristic diagram showing the variable capacitance of the π-type matching circuit shown in FIG. 本発明の実施の形態1に係るアンテナ整合回路を含むアンテナ装置を示す図である。 It is a diagram illustrating an antenna device including the antenna matching circuit according to a first embodiment of the present invention. 図6に示すアンテナ整合回路の等価回路図である。 It is an equivalent circuit diagram of the antenna matching circuit shown in FIG. (a),(b)は、本発明の実施の形態1に係るアンテナ整合回路を含むアンテナ装置における接続バリエーションを示す図である。 (A), (b) is a diagram showing a connection variations of the antenna device including an antenna matching circuit according to a first embodiment of the present invention. 図7に示す等価回路における等価容量の電圧対容量特性を示す図である。 Is a diagram showing the voltage versus capacity characteristic of the equivalent capacitance in the equivalent circuit shown in FIG. 図7に示す等価回路における等価損失抵抗の電圧対抵抗特性を示す図である。 It is a diagram showing a voltage versus resistance characteristic of the equivalent loss resistance in the equivalent circuit shown in FIG. 図6に示す回路における第1及び第2インダクタのQ値を100とし、図9及び図10の特性を有する可変容量素子を用いた場合の整合特性を示す図である。 The first and the Q value of the second inductor in the circuit shown in FIG. 6 as 100, illustrates the matching characteristics when the variable capacitance element having the characteristics of FIGS. (a)〜(c)は、ペア素子構成の可変容量素子を示す図である。 (A) ~ (c) are views showing a variable capacitor pair element structure. (a)〜(d)は、本発明の実施の形態1に係るアンテナ整合回路を用いた際のSWRの周波数特性を示す図である。 (A) ~ (d) are diagrams showing the frequency characteristic of the SWR when using an antenna matching circuit according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態2に係るアンテナ整合回路を含むアンテナ装置を示す図である。 It is a diagram illustrating an antenna device including the antenna matching circuit according to a second embodiment of the present invention. (a)〜(d)は、本発明の実施の形態2に係るアンテナ整合回路を用いた際のSWRの周波数特性を示す図である。 (A) ~ (d) are diagrams showing the frequency characteristic of the SWR when using an antenna matching circuit according to a second embodiment of the present invention.

符号の説明 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 アンテナ素子 2 直列抵抗 3 直列容量素子 4 伝送線路 5 負荷抵抗 6 アンテナ整合回路 7 第1可変容量素子 8 第2可変容量素子 9 第1インダクタ 10, 第2インダクタ 11,13 等価容量 12,14 等価損失抵抗 15,17 等価インダクタンス 16,18 等価損失抵抗 21,23,25 可変容量素子 22 第1同調インダクタ 24 結合インダクタ 26,27 固定容量素子 28 第2同調インダクタ 29 負荷整合インダクタ 1 antenna element 2 in series resistors 3 series capacitor element 4 transmission line 5 load resistance 6 antenna matching circuit 7 first variable capacitance element 8 second variable capacitive element 9 first inductor 10, a second inductor 11 and 13 equivalent capacitance 12 equivalently loss resistance 15 and 17 equivalent inductance 16, 18 equivalent loss resistance 21, 23, 25 variable-capacitance element 22 first tuning inductor 24 coupled inductors 26 and 27 fixed capacitance element 28 second tuning inductor 29 load matching inductor

Claims (9)

  1. アンテナ素子と伝送線路との間に介在させたアンテナ整合回路であって、前記アンテナ整合回路は、前記アンテナ素子と直列に接続された第1可変容量素子と、前記アンテナ素子及び前記第1可変容量素子に対して並列に接続された第2可変容量素子と、前記アンテナ素子、前記第1可変容量素子及び前記第2可変容量素子に対して直列又は並列に接続されたインダクタと、を具備することを特徴とするアンテナ整合回路。 An antenna matching circuit is interposed between the antenna element and the transmission line, the antenna matching circuit includes a first variable capacitive element connected to said antenna element in series, the antenna element and the first variable capacitance by comprising a second variable capacitance element connected in parallel to the element, the antenna element, and a inductor connected in series or in parallel to the first variable capacitance device and said second variable capacitance element antenna matching circuit according to claim.
  2. 前記インダクタは、前記アンテナ素子、前記第1可変容量素子及び前記第2可変容量素子に対して直列に接続された第1インダクタと、前記アンテナ素子、前記第1可変容量素子及び前記第2可変容量素子に対して並列に接続された第2インダクタとで構成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ整合回路。 The inductor, the antenna element, a first inductor connected in series with the first variable capacitance device and said second variable capacitance element, the antenna element, the first variable capacitance device and said second variable capacitance antenna matching circuit according to claim 1, characterized in that it is constituted by a second inductor connected in parallel with the element.
  3. 前記第1及び第2可変容量素子がほぼ同じ特性を有することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のアンテナ整合回路。 Wherein the first and the antenna matching circuit according to claim 1 or claim 2, wherein the second variable capacitive element and having substantially the same characteristics.
  4. 前記アンテナ素子はアンテナ給電点において等価である直列容量素子を含み、前記直列容量素子と前記第1可変容量素子とが直列接続されており、前記直列容量素子と前記第2可変容量素子とが並列接続されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のアンテナ整合回路。 The antenna element includes a series capacitance elements are equivalent in antenna feed point, wherein a series capacitor element and the first variable capacitance element are connected in series, and the series capacitor element and the second variable capacitance element in parallel antenna matching circuit according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it is connected.
  5. 前記第1及び第2可変容量素子は、一つの素子に形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のアンテナ整合回路。 Said first and second variable capacitance element, an antenna matching circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that it is formed in one element.
  6. アンテナ素子と伝送線路との間に介在させたアンテナ整合回路であって、前記アンテナ整合回路は、前記アンテナ素子と並列に接続された第1同調インダクタ、前記アンテナ素子と直列に接続された第1可変容量素子及び前記アンテナ素子と並列に接続された結合素子で構成された第1共振回路と、前記伝送線路と直列に接続された第2可変容量素子及び第2同調インダクタ、並びに前記伝送線路と並列に接続された前記結合素子で構成された第2共振回路と、が前記結合素子で疎結合されてなることを特徴とするアンテナ整合回路。 An antenna matching circuit is interposed between the antenna element and the transmission line, the antenna matching circuit, the antenna element and the first tuning inductor connected in parallel, the antenna element and the first coupled in series a first resonance circuit composed of a variable capacitance element and the antenna element and connected to the coupling element in parallel, the transmission line and the second variable capacitance device and the second tuning inductor connected in series, and said transmission line antenna matching circuit and the second resonant circuit comprising the connected the coupling element in parallel, is characterized by comprising a loosely coupled by the coupling element.
  7. 前記第2可変容量素子と並列に接続された第1固定容量素子と、前記第2可変容量素子と直列に接続された第2固定容量素子とを有することを特徴とする請求項6記載のアンテナ整合回路。 Wherein a first fixed capacitance element connected in parallel with the second variable capacitive element, the second variable capacitance element and the antenna of claim 6, wherein the a second fixed capacitance element connected in series matching circuit.
  8. 前記第2共振回路において、前記伝送線路と並列に接続された負荷整合インダクタを有することを特徴とする請求項6又は請求項7記載のアンテナ整合回路。 Wherein the second resonant circuit, the antenna matching circuit according to claim 6 or claim 7, wherein the with connected load matching inductor in parallel with the transmission line.
  9. 前記アンテナ素子は、最低周波数信号の波長の1/4よりも短い高さを有する先端開放型のアンテナ素子であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載のアンテナ整合回路。 The antenna element includes an antenna matching circuit according to one of claims 1 to 8, characterized in that the open-end type antenna element having a quarter shorter height than the wavelength of the lowest frequency signal .
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