JP2007214733A - アンテナ受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ特性を改善させることができるアンテナ受信装置を提供する。
【解決手段】所定の周波数帯域内でアンテナによるリアクタンスを打ち消すとともにこの周波数帯域内の所定の周波数に同調する第１同調回路１６と、第１同調回路１６によるリアクタンスを打ち消すとともに第１同調回路１６の同調周波数に同調する第３同調回路１８とを備えたアンテナ受信装置１である。第１同調回路１６と第３同調回路１８とは、直列に接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタルＴＶ（ＵＨＦ）放送、アナログＴＶ（ＶＨＦ）放送、ＦＭ放送等の複数の放送に対応した携帯電話等の携帯無線機に用いられるアンテナ受信装置に関するものである。

携帯電話に代表される近年の携帯無線機は、複数の周波数帯を使用可能になっている。例えば、セルラ帯（「ＧＳＭ：Global System Mobile communications」、「Ｗ−ＣＤＭＡ：Wideband Code Division Multiple Access」、「ＰＤＣ：Personal Digital Cellular」、「ＣＤＭＡ：Code Division Multiple Access」）及び、低周波ノンセルラ帯（ＦＭ放送、アナログＴＶ放送、デジタルＴＶ放送）等の複数の周波数帯に対応可能になっている。そのため、このような携帯無線機に搭載されるアンテナも、これらの周波数帯に対応した小型で単一のアンテナが求められている。

複数の周波数帯に対応したアンテナとして、長さを可変にして所定の周波数帯に対応させるロッドアンテナ、或いは、例えば特許文献１で公開されている複数の周波数帯域で共振可能な線状アンテナが知られている。
特開２００１−２２３５１８号公報

特許文献１に開示されるようなアンテナは、外付け構造で形状も長くなりがちであり、デザイン性、携帯性が求められる現在の携帯電話には不向きなものとなっている。そのために現在の携帯電話には、筐体に内蔵可能で長さが１／４λ以下で放送帯に対応した小型アンテナが強く要望されている。しかしこのような小型アンテナは、アンテナ入力インピーダンスが非常に小さく、アンテナ共振周波数のＱが非常に高くなる。そのために所望の周波数帯域を確保することが困難であり、大きな不整合損が生じてしまうことがある。

一般に、周波数帯域が確保できない場合には、アンテナに同調回路を付加しておき、アンテナ共振周波数を可変にすることで所定の周波数帯域に対応させる。従来の携帯無線機に用いられるアンテナの広帯域同調の先行技術として、特許文献２に記載されている技術がある。
特開２００４−３２０６１１号公報

特許文献２には、アンテナと１個の同調回路とを直列接続した装置が開示されている。しかし、このような装置のアンテナに長さが１／４λ以下の携帯無線機に内蔵可能な小型アンテナを用いてデジタルＴＶ放送帯（４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ）に対応させた場合、高域でアンテナ特性が劣化しがちである。
これは、アンテナ入力インピーダンスが非常に小さくなるために、所定の同調範囲を確保しようとすると同調回路の共振周波数とアンテナ共振周波数とが近接となり、同調回路の共振周波数での急激なインピーダンス変化によりアンテナ特性が劣化してしまうためである。

本発明はこのような問題を解決するものであり、携帯無線機の筐体に内蔵可能な長さが１／４λ以下の小型アンテナを用いた場合に、同調範囲を確保しながら同調回路の共振周波数の急激なインピーダンス変化を抑止して、アンテナ特性を改善させることができるアンテナ受信装置を提供することを主たる課題とする。

本発明のアンテナ受信装置は、携帯無線機の筐体に内蔵可能なアンテナに接続されるアンテナ受信装置であって、所定の周波数帯域内で前記アンテナによるリアクタンスを打ち消すとともに前記周波数帯域内の所定の周波数に同調する第１同調手段と、この第１同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに前記第１同調手段の同調周波数に同調する第２同調手段と、を備えており、前記第１同調手段と前記第２同調手段とが直列に接続されている。

本発明のアンテナ受信装置に接続されるアンテナは、携帯電話等の携帯無線機の筐体に内蔵可能な大きさであり、アンテナ入力インピーダンスが非常に小さくなる。そのため、第１同調手段だけで所定の周波数帯域に対応させるためには、第１同調手段の共振周波数をこの周波数帯域に近づけなければならず、アンテナ特性が劣化してしまう。そこで、第１同調手段の共振周波数を同調させるための第２同調手段を第１同調手段に直列接続することで、アンテナの特性劣化を防止する。

このようなアンテナ受信装置において、前記第１同調手段及び前記第２同調手段は、例えば、それぞれ、並列接続された誘導性素子及び可変容量素子を有して構成される。このような構成では、前記第１同調手段の前記誘導性素子及び前記可変容量素子の合成リアクタンスが、前記周波数帯域内で、前記アンテナによるリアクタンスを打ち消すとともに、この可変容量素子の容量を変化させることで前記アンテナの容量性リアクタンスを可変して同調するようになる。また、前記第２同調手段の前記誘導性素子及び前記可変容量素子の合成リアクタンスが、前記周波数帯域内で、前記第１同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに、この可変容量素子の容量を変化させることで前記第１同調手段の容量性リアクタンスを可変して同調するようになる。

本発明の他のアンテナ受信装置は、携帯無線機の筐体に内蔵可能で且つ複数の周波数帯で共振可能なアンテナに接続されるアンテナ受信装置であって、前記アンテナの実効長を可変にするための誘導性素子が介装される経路と短絡される経路とを切り替えるための切替手段と、前記誘導性素子が介装される経路に接続されており、所定の第１周波数帯域内で前記アンテナ及び前記切替手段の合成リアクタンスを打ち消すとともに、前記第１周波数帯域内の所定の周波数に同調する第１同調手段と、前記誘導性素子が短絡される経路に接続されており、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域内で前記アンテナ及び前記切替手段の合成リアクタンスを打ち消すとともに、前記第２周波数帯域内の所定の周波数に同調する第２同調手段と、前記第１同調手段及び前記第２同調手段のそれぞれに直列に接続されており、前記第１周波数帯域を受信する場合には前記第１同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに前記第１同調手段の同調周波数に同調し、前記第２周波数帯域を受信する場合には前記第２同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに前記第２同調手段の同調周波数に同調する第３同調手段と、を備えている。

このアンテナ受信装置は、誘導性素子を有する切替手段を備えるために、アンテナが共振可能な複数の周波数帯を第１周波数帯域と第２周波数帯域に分けて同調させることができるため、第１、第２同調手段のそれぞれの同調範囲は、比較的狭く設定できる。そのために、第１、第２同調手段の共振周波数をアンテナの共振周波数に近接させなくてもすむために、アンテナ特性の劣化を防ぐことができる。

このようなアンテナ受信装置は、例えば、前記第１周波数帯域が前記第２周波数帯域よりも相対的に低い周波数帯域である。このような場合には、前記切替手段が、前記第１周波数帯域を受信する場合に前記誘導性素子が介装される経路を選択し、前記第２周波数帯域を受信する場合に前記誘導性素子が短絡される経路を選択するように構成される。

前記第１同調手段、前記第２同調手段、及び前記第３同調手段は、例えば、それぞれ、並列接続された誘導性素子及び可変容量素子を有して構成される。この場合、第１〜第３同調手段は以下のようになる。前記第１同調手段は、前記誘導性素子及び前記可変容量素子の合成リアクタンスが、前記第１周波数帯域内で、前記アンテナ及び前記切替手段の誘電性素子によるリアクタンスを打ち消すとともに、この可変容量素子の容量を変化させることで前記アンテナの容量性リアクタンスを可変して同調する。前記第２同調手段は、前記誘導性素子及び前記可変容量素子の合成リアクタンスが、前記第２周波数帯域内で、前記アンテナ及び前記切替手段の誘電性素子によるリアクタンスを打ち消すとともに、この可変容量素子の容量を変化させることで前記アンテナの容量性リアクタンスを可変して同調する。前記第３同調手段は、前記誘導性素子及び前記可変容量素子の合成リアクタンスが、前記第１周波数帯域内で、前記第１同調手段の合成リアクタンスを打ち消すとともにこの可変容量素子の容量を変化させることで前記第１同調手段の容量性リアクタンスを可変して同調し、前記第２周波数帯域内で、前記第２同調手段の合成リアクタンスを打ち消すとともにこの可変容量素子の容量を変化させることで前記第２同調手段の容量性リアクタンスを可変して同調する。

ＦＭ、ＶＨＦ、及びＵＨＦの３つの周波数帯域で使用する場合の本発明のアンテナ受信装置は、以下のようになる。このアンテナ受信装置は、携帯無線機の筐体に内蔵可能で且つＦＭ帯、ＶＨＦ帯、及びＵＨＦ帯で共振可能なアンテナに接続されるアンテナ受信装置であって、前記ＦＭ帯及び前記ＶＨＦ帯を受信する場合に、前記アンテナの実効長を可変にするための第１誘導性素子が介装される経路を選択し、前記ＵＨＦ帯を受信する場合に、前記第１誘導性素子が短絡される経路を選択する第１切替手段と、前記第１誘導性素子が介装される経路に接続されており、前記ＦＭ帯及び前記ＶＨＦ帯内で前記アンテナ及び前記第１切替手段の合成リアクタンスを打ち消すとともに、前記ＦＭ帯及び前記ＶＨＦ帯内の所定の周波数に同調するＦＭ、ＶＨＦ同調手段と、前記第１誘導性素子が短絡される経路に接続されており、前記ＵＨＦ帯内の所定の周波数未満の帯域であるＵＨＦ−Ｌ帯を受信する場合に、前記アンテナの実効長を可変にするための第２誘導性素子が介装される経路を選択し、前記ＵＨＦ帯内の所定の周波数以上の帯域であるＵＨＦ−Ｈ帯を受信する場合に、前記第２誘導性素子が短絡される経路を選択する第２切替手段と、前記第２誘導性素子が介装される経路に接続されており、前記ＵＨＦ−Ｌ帯内で前記アンテナ、前記第１切替手段、及び前記第２切替手段の合成リアクタンスを打ち消すとともに、前記ＵＨＦ−Ｌ帯内の所定の周波数に同調する第１同調手段と、前記第２誘導性素子が短絡される経路に接続されており、前記ＵＨＦ−Ｈ帯内で前記アンテナ、前記第１切替手段、及び前記第２切替手段の合成リアクタンスを打ち消すとともに、前記ＵＨＦ−Ｈ帯内の所定の周波数に同調する第２同調手段と、前記第１同調手段及び前記第２同調手段の各々に直列になるように接続されており、前記ＵＨＦ−Ｌ帯を受信する場合には、前記第１同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに前記第１同調手段の同調周波数に同調し、前記ＵＨＦ−Ｈ帯を受信する場合には、前記第２同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに前記第２同調手段の同調周波数に同調する第３同調手段と、を備えている。

本発明によれば、携帯電話等の携帯無線機の筐体に内蔵可能な小型アンテナで各放送帯に対応ができ、携帯無線機及び移動無線機の用途を大幅に拡張することができる。その結果、携帯、移動端末などの多様化を図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態のアンテナ受信回路１の構成図である。このアンテナ受信回路１は、ＵＨＦ帯に同調するためのＵＨＦ回路１０と、ＦＭ、ＶＨＦ帯に同調するためのＦＭ、ＶＨＦ回路１１と、ＵＨＦ回路１０とＦＭ、ＶＨＦ回路１１とを切り替えるためのＦＭ、ＶＨＦ／ＵＨＦ切替回路１２と、ＵＨＦ回路１０及びＦＭ、ＶＨＦ回路１１の出力を合成するための合成器１３と、を備えている。このアンテナ受信回路１は、長さが１／４λ以下の小型アンテナに対応したＦＭ、ＶＨＦ、ＵＨＦ放送帯用となっている。

このようなアンテナ受信回路１は受信装置に用いられる。図２は、アンテナ受信回路１を用いた受信装置の構成図である。この受信装置は、図１のアンテナ受信回路１の他に、複数の周波数帯で共振可能で長さが１／４λ以下の小型アンテナ２と、制御回路３と、ＦＭ／ＶＨＦ／ＵＨＦチューナモジュール４と、受信部５と、を備えている。制御回路３は、ＦＭ／ＶＨＦ／ＵＨＦチューナモジュール４及び受信部５からの制御信号に応じて第１、第２切替信号及び同調信号を生成して、アンテナ受信回路１に供給するようになっている。小型アンテナ２は、この受信装置を搭載する携帯無線機の筐体に内蔵可能であり、メアンダ、板状、或いはチップ等で構成することができる。

アンテナ受信回路１のＦＭ、ＶＨＦ／ＵＨＦ切替回路１２は、ＵＨＦ回路１０及びＦＭ、ＶＨＦ回路１１に接続される。ＦＭ、ＶＨＦ／ＵＨＦ切替回路１２は、誘電性素子及び切替素子を有しており、第１切替信号により切替素子が操作されて、入力から、誘電性素子が介装されるＦＭ、ＶＨＦ回路１１への経路と、誘電性素子が短絡されるＵＨＦ回路１０への経路と、が切り替えられるようになっている。

長さが１／４λ以下の小型アンテナ２では、アンテナの実効長を可変にしてアンテナ共振周波数を切り替える方式がアンテナ特性の劣化を軽減できるために有効である。アンテナ受信回路１では、ＦＭ、ＶＨＦ／ＵＨＦ切替回路１２の誘導性素子の有無によりアンテナの実効長を変えて、ＵＨＦ帯とＦＭ、ＶＨＦ帯とが切り替えられるようになっている。ＵＨＦ帯が選択された場合には、誘導性素子がＵＨＦ帯に対して高インピーダンス素子として働くために、ＦＭ、ＶＨＦ回路１１の影響を軽減できる。
なお、誘導性素子の設定によっては、ＵＨＦ帯で十分に高いインピーダンスとならない場合がある。この場合、誘導性素子が介装される経路に接続されたＦＭ、ＶＨＦ回路１１をＵＨＦ帯に対して高インピーダンスになるように設定することで、誘導性素子との合成により高インピーダンスを得るとともに、アンテナ共振周波数を可変させるようにしてもよい。

ＵＨＦ回路１０は、ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４及びＵＨＦ帯同調回路１５を備えており、ＵＨＦ帯同調回路１５は、第１〜第３同調回路１６〜１８を備えて構成されている。第１同調回路１６と第２同調回路１７は、ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４と第３同調回路との間に並列になるように接続されている。第１同調回路１６と第３同調回路１８とは直列に接続されており、第２同調回路１７と第３同調回路１８とは直列に接続されている。つまりＵＨＦ回路１０には、ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４から第１同調回路１６を介して第３同調回路１８に至る経路と、ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４から第２同調回路１７を介して第３同調回路１８に至る経路とがある。ＵＨＦ回路１０は、これら２つの経路をＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４により切り替えながら同調する切替型同調回路である。

ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４は、誘導性素子及び切替素子を有しており、第２切替信号により切替素子が操作されて、入力から、誘電性素子が介装される第２同調回路１７への経路と、誘電性素子が短絡される第１同調回路１６への経路と、が切り替えられるようになっている。第１同調回路１６への経路がＵＨＦの所定の周波数以上の高帯域（ＵＨＦ−Ｈ）に対応し、第２同調回路１７への経路がＵＨＦの所定の周波数未満の低帯域（ＵＨＦ−Ｌ）に対応する。第１同調回路１６への経路が選択された場合には、ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４の誘導性素子が高インピーダンス素子として働き、第２同調回路１７の影響を軽減する。
なお、誘導性素子の設定によっては、ＵＨＦ−Ｈ帯で十分に高いインピーダンスとならない場合がある。この場合、第２同調回路１７をＵＨＦ−Ｈ帯に対して高インピーダンスになるように設定することで、誘導性素子との合成により高インピーダンスを得るとともに、アンテナ共振周波数を可変させるようにしてもよい。

ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４の誘導性素子の有無によりアンテナの実効長を変化させることができるために、ＵＨＦ帯を、更にＵＨＦ−Ｌ帯とＵＨＦ−Ｈ帯の２つの帯域に分けて同調させることができる。このような構成により、第１、第２同調回路１６、１７のそれぞれの同調範囲を比較的小さく設定でき、第１、第２同調回路１６、１７の共振周波数とアンテナ２の共振周波数とが近接しなくてもすむようになる。そのために、アンテナ特性を劣化させずに同調することができる。

ＵＨＦ帯同調回路１５は、第１、第２同調回路１６、１７と第３同調回路１８との直列回路で構成される。第１〜第３同調回路１６〜１８は、それぞれ誘導性素子（例えばインダクタ）と可変容量素子（例えば、可変容量ダイオード）の並列回路で構成される。第１〜第３同調回路１６〜１８を同時に可変し、アンテナ入力インピーダンスを可変にして、それぞれ同調可能な周波数帯域に対応させている。ＵＨＦ帯同調回路１５で同調された信号は、合成器１３に送られるようになっている。なお、この実施形態では第３同調回路１８を第１、第２同調回路１６、１７のそれぞれに共通する直列接続の同調回路としているが、これに限らず、第１、第２同調回路１６、１７にそれぞれ別の同調回路を直列接続するように構成しても、同様の効果が得られる。

第１、第２同調回路１６、１７の各々は、誘導性素子と可変容量素子の合成リアクタンスが、対応する周波数帯域（ＵＨＦ−Ｌ帯、ＵＨＦ−Ｈ帯）内で小型アンテナ２と誘導性素子（ＦＭ、ＶＨＦ／ＵＨＦ切替回路１２、ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４）の合成リアクタンスを打ち消すように設定されており、可変容量素子の可変容量で小型アンテナ２の容量性リアクタンスを可変して同調する。可変容量素子の容量値は、同調信号により、第１、第２同調回路１６、１７のそれぞれの同調可能な周波数帯に応じた値になるようになっている。

長さが１／４λ以下の小型アンテナ２を使用するため、アンテナ入力インピーダンスが非常に小さくなる。そのために、第１、第２同調回路１６、１７だけで所望の周波数帯域に対応させるためには、誘導性素子と可変容量素子による並列共振周波数を、所望の周波数帯域に近づけなければならず、アンテナ特性が劣化してしまう。このため、並列共振周波数を同調させる第３同調回路１８を、第１、第２同調回路１６、１７のそれぞれに直列になるように接続する。

第３同調回路１８は、第１、第２同調回路１６、１７のそれぞれの合成リアクタンスを打ち消すように、誘導性素子と可変容量素子の合成リアクタンス値が設定されており、可変容量素子の可変容量により第１、第２同調回路１６、１７の容量性リアクタンスを可変し同調させている。第３同調回路は、同調信号により、ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４が誘導性素子が介装された経路を選択している場合に、この経路に接続された第２同調回路１７の合成リアクタンスを打ち消すように合成リアクタンスが設定され、誘導性素子が短絡される経路を選択している場合に、この経路に接続された第１同調回路１６の合成リアクタンスを打ち消すように合成リアクタンス値が設定される。同調信号により可変容量素子の容量値が決まるようになっている。
第１〜第３同調回路１６〜１８を１つの同調信号により同時に動作させることでアンテナ共振周波数を同調させて、ＵＨＦ帯に対応させている。

合成リアクタンスでアンテナ共振周波数を変える第１同調回路１６と、第１同調回路１６の共振周波数を合成リアクタンスで変える第３同調回路１８を直列に接続して構成する２共振型同調回路について更に詳述する。なお、第２同調回路１７と第３同調回路１８も同様に２共振型同調回路であり、以下の説明は、この間でも同様である。

第１同調回路１６でアンテナ共振周波数を変え、その際に生じる第１同調回路１６の共振周波数を第３同調回路１８の合成リアクタンスで可変させるとともに、共振周波数のＱが低くなるように第３同調回路１８を設定することにより、第１同調回路１６の共振周波数での急激なインピーダンス変化を抑制して、アンテナ特性を改善することができる。このとき、第３同調回路１８の共振周波数はアンテナ共振周波数に対して十分低く設定する。アンテナ共振周波数をｆant、第１同調回路１６の共振周波数をｆ1、第３同調回路１８の共振周波数をｆ2とすると、共振周波数の関係はｆ2＜ｆ1＜ｆantとなる。第３同調回路１８の共振周波数は、アンテナ共振周波数に比べて低く設定されるために、第３同調回路１８の共振周波数の影響によるアンテナ特性の劣化は受けづらくなる。

図３にこの２共振型同調回路によるアンテナ特性の例示図を示す。図４は、ＵＨＦ回路１０のアンテナ特性の例示図である。また、参考として図５に従来の広帯域同調回路によるアンテナ特性の例示図を示す。これらの図からわかるように、２共振型同調回路により、高域のアンテナ特性が改善される。また、切替型同調回路であるＵＨＦ回路１０により、全体的なアンテナ特性が更に改善される。
このようなアンテナ特性が得られるために、アンテナ入力インピーダンスが低い小型アンテナ２であっても、広帯域にアンテナ特性の劣化を押さえながら同調させることができるようになる。また、ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４の誘導性素子を大きくすることにより、より離れた周波数帯域でも同調可能である。

ＦＭ、ＶＨＦ回路１１は、ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９及びＦＭ、ＶＨＦ−Ｌ／ＶＨＦ−Ｈ切替回路２０を備えている。ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９で同調された信号が、ＦＭ、ＶＨＦ−Ｌ／ＶＨＦ−Ｈ切替回路１９に送られるようになっている。

ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９は、同調信号により、ＦＭ、ＶＨＦ帯域の所定の周波数に同調するようになっている。ＦＭ、ＶＨＦ−Ｌ／ＶＨＦ−Ｈ切替回路２０は、誘導性素子及び切替素子を有しており、第２切替信号により切替素子が操作されて、入力から、誘電性素子が介装されてＦＭ、ＶＨＦの低帯域（ＶＨＦ−Ｌ）に対応する経路と、誘電性素子が短絡されてＶＨＦの高帯域（ＶＨＦ−Ｈ）に対応する経路と、が切り替えられるようになっている。誘導性素子の介装の有無により小型アンテナ２の実効長を可変にして、ＦＭ、ＶＨＦ−Ｌ帯とＶＨＦ−Ｈ帯とを切り替えている。ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９で同調された信号は、いずれかの経路を介して合成器１３に送られるようになっている。

ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９も、第１〜第３同調回路１６〜１８と同じく、誘導性素子と可変容量素子（例えば、可変容量ダイオード）の並列回路で構成されている。ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９によるリアクタンスは容量性或いは誘導性になるように設定されており、可変容量素子の容量値を変えることにより容量性リアクタンス或いは誘導性リアクタンスを可変して同調させている。可変容量素子は、同調信号により所定の容量値になる。これはアンテナ条件によりそれぞれ選択可能である。
なお、ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９を、ＵＨＦ同調回路１０のように切替型同調回路により構成してもよい。

合成器１３は、ＵＨＦ回路１０から送られてくるＵＨＦ帯の信号とＦＭ、ＶＨＦ回路１１から送られてくるＦＭ、ＶＨＦ帯の信号とを合成すると共に、所定の周波数帯域でＦＭ／ＶＨＦ／ＵＨＦチューナモジュール４の入力インピーダンスと整合をとっている。

アンテナ受信回路１に用いられるＦＭ、ＶＨＦ／ＵＨＦ切替回路１２、ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４、及びＦＭ、ＶＨＦ−Ｌ／ＶＨＦ−Ｈ切替回路２０の構成を、図６により詳細に説明する。これらの切替回路は、図６に説明する２つの切替回路のいずれでも実現することができ、構築するシステムにより適宜選択可能である。図６（ａ）は、短絡切替方式の切替回路を示す構成図であり、図６（ｂ）は、線路切替方式の切替回路を示す図である。

図６（ａ）、（ｂ）のいずれの切替回路も、前述の通り、誘導性素子２１、２５及び切替素子２２、２４を含んで構成されている。誘導性素子２１、２５の介装の有無により、アンテナの実効長を変化させて、異なる周波数帯に共振させるようになっている。切替素子２２、２４は、第１切替信号又は第２切替信号により切り替わるようになっている。第１切替信号及び第２切替信号は、例えば図７に示すような組み合わせで、制御回路３からアンテナ受信回路１に供給される。

誘導性素子２１、２５は、アンテナの実効長を長くするものであり、分布定数素子又は集中定数素子で構成される。分布定数素子はメアンダ等のパターン、集中定数素子はチップコイルやフェライト材をコア材として形成された巻き型コイル等の表面実装素子で構成することができる。

切替素子２２、２４には、例えば半導体スイッチ素子を用いることができる。切替素子２２、２４は切替信号によりオン、オフが制御される。切替素子２２、２４の入力端子には所定の周波数帯において高インピーダンスとなる高インピーダンス素子２３、２６、例えば抵抗器、コイルなどが介装接続されており、切替信号は高インピーダンス素子２３、２６を介して入力される。切替素子２２、２４には、汎用のショットキーダイオードの他に、アイソレーションを重視する用途の場合にはＰＩＮダイオード、低電流動作を重視する用途の場合にはＦＥＴやＳＷ−ＩＣ、また強電界や低ひずみを重視する用途の場合にはＭＥＭＳスイッチなど用いることができる。また方式により、ＳＰＳＴ（Single Pole Single Throw）、ＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）等の複数経路を選択可能に構成してもよい。

図６（ａ）は、切替素子２２の導通と非導通により誘導性素子２１を介装又は短絡させて切替える方式である。誘導性素子２１が、介装時にアンテナ実効長の延長素子としての働きをすると共に、短絡時に所定の周波数帯に対して高インピーダンスとなるように設定されることにより、回路に影響を与えず高いアイソレーション値を得ることができる。

図６（ｂ）は、誘導性素子２５が介装された線路及び介装されない線路を切り替える方式である。一般に図６（ｂ）のアイソレーションは切替素子２４に依存するために、アイソレーションの高い切替素子２４を選択することにより高いアイソレーション値を得ることができる。

図２の受信装置において、制御回路３は、アンテナ受信回路１のＦＭ、ＶＨＦ／ＵＨＦ切替回路１２、ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４、ＦＭ、ＶＨＦ−Ｌ／ＶＨＦ−Ｈ切替回路２０の各切替素子の制御を行うための第１、第２切替信号及び第１〜第３同調回路１６〜１８、ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９の制御を行うための同調信号を生成するものである。第１、第２切替信号により、ＦＭ、ＶＨＦ／ＵＨＦ切替回路１２、ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路１４、ＦＭ、ＶＨＦ−Ｌ／ＶＨＦ−Ｈ切替回路２０の各誘導性素子が介装されるか否かが決まる。所定の放送帯の選択（第１、第２切替信号）及び所定の周波数の選択（同調信号）に応じて第１、第２切替信号、同調信号が出力される。なお制御回路３は、受信部５と一体に構成されてもよい。

以上のような受信装置において、ＦＭ、ＶＨＦ−Ｌ帯を受信する場合には、制御回路３から第１切替信号、第２切替信号が共にＬレベルで、ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９に同調させるような同調信号が出力される。これにより、アンテナ受信回路１は、ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９により同調する。ＦＭ、ＶＨＦ−Ｈ帯を受信する場合には、制御回路３から第１切替信号がＬレベル、第２切替信号がＨレベルで、ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９に同調させるような同調信号が出力される。これにより、アンテナ受信回路１は、ＦＭ、ＶＨＦ同調回路１９により同調する。ＵＨＦ−Ｌ帯を受信する場合には、制御回路３から第１切替信号がＨレベル、第２切替信号がＬレベルで、第２、第３同調回路１７、１８に同調させるような同調信号が出力される。これにより、アンテナ受信回路１は、第２、第３同調回路１７、１８により同調する。ＵＨＦ−Ｈ帯を受信する場合には、制御回路３から第１切替信号、第２切替信号が共にＨレベルで、第１、第３同調回路１６、１８に同調させるような同調信号が出力される。これにより、アンテナ受信回路１は、第１、第３同調回路１６、１８により同調する。

図８にアンテナ共振周波数の詳細図を示す。切替回路により所定の周波数帯域にアンテナ共振周波数を可変し、同調回路により同調させ所定の帯域に対応させている。アンテナ共振周波数は、アンテナと切替回路内の誘導性素子の電気的な長さの和で決まり、この長さは筐体基体の条件によりアンテナ共振周波数をλとすると、略（２ｎ＋１）λ／８（ｎ＝０，１，２・・・）、或いは略（２ｎ＋１）λ／４（ｎ＝０，１，２・・・）になるように設定される。

図９は、セルラ帯及び放送帯を共有するための受信装置の構成例である。図２の受信装置とは、分波器６及び増幅器７を設けたことを除いて同じ構成である。分波器６は、小型アンテナ２とアンテナ受信回路１との間に設けられており、セルラ帯と放送帯とを分波する。分波したセルラ帯の信号は、直接受信部５に送られ、放送帯の信号はアンテナ受信回路１に送られるようになっている。増幅器７は、必要に応じてアンテナ受信回路１とＦＭ／ＶＨＦ／ＵＨＦチューナモジュール４との間に設けられるものであり、所定の帯域の信号を増幅するようになっている。

本実施形態のアンテナ受信回路の構成図である。 本実施形態の受信装置の構成図である。 ２共振型同調回路によるアンテナ特性を示す図である。 ＵＨＦ回路によるアンテナ特性を示す図である。 従来の広帯域同調回路によるアンテナ特性図である。 切替回路の例示図であり、図６（ａ）は、短絡切替方式の切替回路を示す構成図であり、図６（ｂ）は、線路切替方式の切替回路を示す図である。 第１切替信号と第２切替信号との組み合わせの例示図である。 アンテナ共振周波数の説明図である。 セルラ帯及び放送帯を共有するための受信装置の構成図である。

符号の説明

１ アンテナ受信回路
２ 小型アンテナ
３ 制御回路
４ ＦＭ／ＶＨＦ／ＵＨＦチューナモジュール
５ 受信部
６ 分波器
７ 増幅器
１０ ＵＨＦ回路
１１ ＦＭ、ＶＨＦ回路
１２ ＦＭ、ＶＨＦ／ＵＨＦ切替回路
１３ 合成器
１４ ＵＨＦ−Ｌ／ＵＨＦ−Ｈ切替回路
１５ ＵＨＦ帯同調回路
１６ 第１同調回路
１７ 第２同調回路
１８ 第３同調回路
１９ ＦＭ、ＶＨＦ同調回路
２０ ＦＭ、ＶＨＦ−Ｌ／ＶＨＦ−Ｈ切替回路
２１、２５ 誘導性素子
２２、２４ 切替素子
２３、２６ 高インピーダンス素子

Claims (6)

1. 携帯無線機の筐体に内蔵可能なアンテナに接続されるアンテナ受信装置であって、
   所定の周波数帯域内で前記アンテナによるリアクタンスを打ち消すとともに前記周波数帯域内の所定の周波数に同調する第１同調手段と、
   この第１同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに前記第１同調手段の同調周波数に同調する第２同調手段と、を備えており、
   前記第１同調手段と前記第２同調手段とが直列に接続されている、
   アンテナ受信装置。
2. 前記第１同調手段及び前記第２同調手段は、それぞれ、並列接続された誘導性素子及び可変容量素子を有しており、
   前記第１同調手段の前記誘導性素子及び前記可変容量素子の合成リアクタンスが、前記周波数帯域内で、前記アンテナによるリアクタンスを打ち消すとともに、この可変容量素子の容量を変化させることで前記アンテナの容量性リアクタンスを可変して同調するように構成されており、
   前記第２同調手段の前記誘導性素子及び前記可変容量素子の合成リアクタンスが、前記周波数帯域内で、前記第１同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに、この可変容量素子の容量を変化させることで前記第１同調手段の容量性リアクタンスを可変して同調するように構成されている、
   請求項１記載のアンテナ受信装置。
3. 携帯無線機の筐体に内蔵可能で且つ複数の周波数帯で共振可能なアンテナに接続されるアンテナ受信装置であって、
   前記アンテナの実効長を可変にするための誘導性素子が介装される経路と短絡される経路とを切り替えるための切替手段と、
   前記誘導性素子が介装される経路に接続されており、所定の第１周波数帯域内で前記アンテナ及び前記切替手段の合成リアクタンスを打ち消すとともに、前記第１周波数帯域内の所定の周波数に同調する第１同調手段と、
   前記誘導性素子が短絡される経路に接続されており、前記第１周波数帯域とは異なる第２周波数帯域内で前記アンテナ及び前記切替手段の合成リアクタンスを打ち消すとともに、前記第２周波数帯域内の所定の周波数に同調する第２同調手段と、
   前記第１同調手段及び前記第２同調手段のそれぞれに直列に接続されており、前記第１周波数帯域を受信する場合には前記第１同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに前記第１同調手段の同調周波数に同調し、前記第２周波数帯域を受信する場合には前記第２同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに前記第２同調手段の同調周波数に同調する第３同調手段と、を備えている、
   アンテナ受信装置。
4. 前記第１周波数帯域が前記第２周波数帯域よりも相対的に低い周波数帯域であり、
   前記切替手段は、前記第１周波数帯域を受信する場合に前記誘導性素子が介装される経路を選択し、前記第２周波数帯域を受信する場合に前記誘導性素子が短絡される経路を選択するように構成されている、
   請求項３記載のアンテナ受信装置。
5. 前記第１同調手段、前記第２同調手段、及び前記第３同調手段は、それぞれ、並列接続された誘導性素子及び可変容量素子を有しており、
   前記第１同調手段の前記誘導性素子及び前記可変容量素子の合成リアクタンスが、前記第１周波数帯域内で、前記アンテナ及び前記切替手段の誘電性素子によるリアクタンスを打ち消すとともに、この可変容量素子の容量を変化させることで前記アンテナの容量性リアクタンスを可変して同調するように構成されており、
   前記第２同調手段の前記誘導性素子及び前記可変容量素子の合成リアクタンスが、前記第２周波数帯域内で、前記アンテナ及び前記切替手段の誘電性素子によるリアクタンスを打ち消すとともに、この可変容量素子の容量を変化させることで前記アンテナの容量性リアクタンスを可変して同調するように構成されており、
   前記第３同調手段の前記誘導性素子及び前記可変容量素子の合成リアクタンスが、前記第１周波数帯域内で、前記第１同調手段の合成リアクタンスを打ち消すとともにこの可変容量素子の容量を変化させることで前記第１同調手段の容量性リアクタンスを可変して同調し、前記第２周波数帯域内で、前記第２同調手段の合成リアクタンスを打ち消すとともにこの可変容量素子の容量を変化させることで前記第２同調手段の容量性リアクタンスを可変して同調するように構成されている、
   請求項３記載のアンテナ受信装置。
6. 携帯無線機の筐体に内蔵可能で且つＦＭ帯、ＶＨＦ帯、及びＵＨＦ帯で共振可能なアンテナに接続されるアンテナ受信装置であって、
   前記ＦＭ帯及び前記ＶＨＦ帯を受信する場合に、前記アンテナの実効長を可変にするための第１誘導性素子が介装される経路を選択し、前記ＵＨＦ帯を受信する場合に、前記第１誘導性素子が短絡される経路を選択する第１切替手段と、
   前記第１誘導性素子が介装される経路に接続されており、前記ＦＭ帯及び前記ＶＨＦ帯内で前記アンテナ及び前記第１切替手段の合成リアクタンスを打ち消すとともに、前記ＦＭ帯及び前記ＶＨＦ帯内の所定の周波数に同調するＦＭ、ＶＨＦ同調手段と、
   前記第１誘導性素子が短絡される経路に接続されており、前記ＵＨＦ帯内の所定の周波数未満の帯域であるＵＨＦ−Ｌ帯を受信する場合に、前記アンテナの実効長を可変にするための第２誘導性素子が介装される経路を選択し、前記ＵＨＦ帯内の所定の周波数以上の帯域であるＵＨＦ−Ｈ帯を受信する場合に、前記第２誘導性素子が短絡される経路を選択する第２切替手段と、
   前記第２誘導性素子が介装される経路に接続されており、前記ＵＨＦ−Ｌ帯内で前記アンテナ、前記第１切替手段、及び前記第２切替手段の合成リアクタンスを打ち消すとともに、前記ＵＨＦ−Ｌ帯内の所定の周波数に同調する第１同調手段と、
   前記第２誘導性素子が短絡される経路に接続されており、前記ＵＨＦ−Ｈ帯内で前記アンテナ、前記第１切替手段、及び前記第２切替手段の合成リアクタンスを打ち消すとともに、前記ＵＨＦ−Ｈ帯内の所定の周波数に同調する第２同調手段と、
   前記第１同調手段及び前記第２同調手段の各々に直列になるように接続されており、前記ＵＨＦ−Ｌ帯を受信する場合には、前記第１同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに前記第１同調手段の同調周波数に同調し、前記ＵＨＦ−Ｈ帯を受信する場合には、前記第２同調手段によるリアクタンスを打ち消すとともに前記第２同調手段の同調周波数に同調する第３同調手段と、を備えている、
   アンテナ受信装置。
   

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