JP2007235635A - Multi-frequency resonant antenna and mobile terminal using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は多周波共振アンテナ及びそれを用いた携帯端末に関し、特に携帯電話機等の携帯端末に搭載するアンテナに関する。 The present invention relates to a multi-frequency resonant antenna and a mobile terminal using the same, and more particularly to an antenna mounted on a mobile terminal such as a mobile phone.
近年、携帯端末向けアンテナにおいては、デザインの観点から携帯端末の筐体への内蔵化、多周波対応が要求されている。つまり、この種のアンテナでは、携帯端末の筐体の小型化に伴って小型化することが求められている(筐体への内蔵化)。しかしながら、一般的に、アンテナを小型化すると、低抵抗となるため、アンテナ効率が劣化してしまい、使用可能な周波数帯域が狭くなってしまう。 In recent years, antennas for mobile terminals have been required to be built in a casing of a mobile terminal and support multiple frequencies from the viewpoint of design. In other words, this type of antenna is required to be miniaturized with the miniaturization of the casing of the portable terminal (incorporation in the casing). However, generally, when the antenna is downsized, the resistance becomes low, so that the antenna efficiency is deteriorated and the usable frequency band is narrowed.
一方、携帯端末では、基地局との間の通信のみならず、テレビジョン放送の受信等のさまざまな用途に対応することが求められているが、この場合には複数の周波数帯域に対応したアンテナが必要となる(多周波対応)(例えば、特許文献1,2参照)。
On the other hand, mobile terminals are required to support not only communication with base stations but also various uses such as reception of television broadcasts. In this case, antennas corresponding to a plurality of frequency bands are required. (Multiple frequency support) (see, for example,
上述した従来の携帯端末用のアンテナでは、アンテナを筐体内に内蔵するのに、一般的に、小型化する必要があるが、このアンテナの小型化に伴って狭帯域化といった問題を生じることとなる。 In the conventional antenna for a portable terminal described above, it is generally necessary to reduce the size of the antenna in order to incorporate the antenna in the housing. Become.
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、小型化によるアンテナ特性の狭帯域化を解決することができる多周波共振アンテナ及びそれを用いた携帯端末を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a multi-frequency resonant antenna and a mobile terminal using the same, which can solve the above-mentioned problems and can solve the narrowing of antenna characteristics due to downsizing.
本発明による多周波共振アンテナは、一つのアンテナエレメントに対して第1及び第2の給電経路を持ち、かつそのアンテナエレメントが前記第1及び第2の給電経路それぞれによって異なる周波数でλ/4エレメントを形成し、前記第1及び第2の給電経路を選択することで電気長が選択可能な多周波共振アンテナであって、
前記第1及び第2の給電経路に対応して設けられかつインピーダンス整合をとるための第1及び第2の整合回路と、
前記第1及び第2の給電経路のうちの一方を電気的に導通しかつ前記第1及び第2の給電経路のうちの他方を非導通とすることで前記給電経路の選択を行う第1のスイッチと、
前記第1の給電経路において前記アンテナエレメントと前記第1の整合回路との導通、非導通を選択する第2のスイッチと、
前記第2の給電経路においてインピーダンス調整を行うための回路を含むショートスタブと、
前記第2の給電経路において前記アンテナエレメントと前記第2の整合回路及び前記ショートスタブのいずれかとの接続を選択する第3のスイッチとを備えている。
The multi-frequency resonant antenna according to the present invention has first and second feeding paths for one antenna element, and the antenna element has a λ / 4 element at a different frequency depending on each of the first and second feeding paths. A multi-frequency resonant antenna capable of selecting an electrical length by selecting the first and second feeding paths,
First and second matching circuits provided corresponding to the first and second feeding paths and for impedance matching;
The first power supply path is selected by electrically connecting one of the first and second power supply paths and non-conductive the other of the first and second power supply paths. A switch,
A second switch for selecting conduction or non-conduction between the antenna element and the first matching circuit in the first feeding path;
A short stub including a circuit for adjusting impedance in the second feeding path;
A third switch for selecting connection between the antenna element and any of the second matching circuit and the short stub in the second feeding path;
本発明による携帯端末は、上記の多周波共振アンテナを用いることを特徴としている。 A portable terminal according to the present invention is characterized by using the multi-frequency resonant antenna.
すなわち、本発明の多周波共振アンテナは、多周波共振アンテナにおいて、小型化によるアンテナ特性の狭帯域化を多周波共振によって解決する手段を提供することを特徴とする。 That is, the multi-frequency resonant antenna of the present invention is characterized by providing means for solving the narrowing of the antenna characteristics due to the miniaturization by multi-frequency resonance in the multi-frequency resonant antenna.
より具体的に説明すると、本発明の多周波共振アンテナでは、第1のスイッチからみたアンテナ電気長が周波数faにおいてλ/4アンテナ(以下、λa/4アンテナとする)、第2のスイッチからみたアンテナ電気長が周波数fbにおいてλ/4アンテナ(以下、λb/4アンテナとする)を形成している。 More specifically, in the multi-frequency resonant antenna of the present invention, the antenna electrical length viewed from the first switch is λ / 4 antenna (hereinafter referred to as λa / 4 antenna) at the frequency fa and viewed from the second switch. An antenna electrical length forms a λ / 4 antenna (hereinafter referred to as a λb / 4 antenna) at a frequency fb.
本発明の多周波共振アンテナでは、使用する周波数に応じてアンテナ電気長が選択可能であり、λb/4アンテナが動作時に第1のスイッチがλa/4アンテナの第1の整合回路の影響を排除するためにオフ(OFF)、第2のスイッチ及び第3のスイッチが第2の整合回路を選択する。λa/4アンテナが動作時に第1のスイッチをオン(ON)、第2のスイッチがインピーダンス調整回路を選択、第3のスイッチが第1の整合回路を選択する。 In the multi-frequency resonant antenna of the present invention, the antenna electrical length can be selected according to the frequency used, and the first switch eliminates the influence of the first matching circuit of the λa / 4 antenna when the λb / 4 antenna is operated. In order to do so, the second switch and the second switch select the second matching circuit. When the λa / 4 antenna operates, the first switch is turned on (ON), the second switch selects the impedance adjustment circuit, and the third switch selects the first matching circuit.
この時、インピーダンス調整回路はλa/4アンテナが動作時にA点から第2のスイッチまでの経路へ電流が漏洩して悪影響を及ぼさぬよう、アンテナ上のA点からB点(インピーダンス調整回路におけるグランドへの接地点)をみたインピーダンスをオープン(OPEN)、もしくはオープンに近い高インピーダンスになるように調整する役割を果たす。 At this time, the impedance adjustment circuit causes the current to leak from the point A to the second switch during operation of the λa / 4 antenna so that it does not adversely affect the point A to point B (the ground in the impedance adjustment circuit). It plays the role of adjusting the impedance (seeing the grounding point) to open (OPEN) or high impedance close to open.
上記の構成によって、本発明の多周波共振アンテナでは、一つのアンテナエレメントを複数の周波数帯で共振させ、使用周波数を分割してアンテナの小型化によって狭帯域となったアンテナ素子を用いることが可能となる。また、分割した周波数帯のそれぞれについて独立して最適設計が可能となる。 With the above configuration, in the multi-frequency resonant antenna of the present invention, it is possible to use an antenna element in which one antenna element is resonated in a plurality of frequency bands, and the frequency used is divided to narrow the antenna by reducing the size of the antenna. It becomes. In addition, optimum design can be made independently for each of the divided frequency bands.
本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、小型化によるアンテナ特性の狭帯域化を解決することができるという効果が得られる。 The present invention has the above-described configuration and operation, so that the effect of narrowing the antenna characteristics due to the miniaturization can be solved.
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施例による多周波共振アンテナの構成を示すブロック図である。図1において、本発明の一実施例による多周波共振アンテナは無線回路1に接続され、使用する周波数に対応したアンテナ電気長が選択可能である。また、本発明の一実施例による多周波共振アンテナは整合回路(#1,#2)2,3と、インピーダンス調整回路4と、アンテナエレメント5と、スイッチ(#1〜#3)6〜8とから構成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a multi-frequency resonant antenna according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, a multi-frequency resonant antenna according to an embodiment of the present invention is connected to a
スイッチ(#1)6はその切替え動作によってアンテナエレメント5と整合回路(#1)2との間を電気的に導通または非導通とする。スイッチ(#2)7はその切替え動作によってアンテナエレメント5を整合回路(#2)3またはインピーダンス調整回路4に電気的に接続する。スイッチ(#3)8はその切替え動作によって無線回路1を整合回路(#1)2または整合回路(#2)3に電気的に接続する。
The switch (# 1) 6 is electrically connected or disconnected between the
したがって、本実施例では、アンテナエレメント5に対して、無線回路1→スイッチ(#3)8→整合回路(#1)2→スイッチ(#1)6と接続されることによって給電経路#1が形成され、無線回路1→スイッチ(#3)8→整合回路(#2)3→スイッチ(#2)7と接続されることによって給電経路#2が形成される。
Therefore, in this embodiment, the power
スイッチ(#1)6からみたアンテナ電気長は周波数faにおいてλ/4アンテナ(以下、λa/4アンテナとする)を形成し、スイッチ(#2)7からみたアンテナ電気長は周波数fbにおいてλ/4アンテナ(以下、λb/4アンテナとする)を形成している。 The antenna electrical length viewed from the switch (# 1) 6 forms a λ / 4 antenna (hereinafter referred to as λa / 4 antenna) at the frequency fa, and the antenna electrical length viewed from the switch (# 2) 7 is λ / at the frequency fb. Four antennas (hereinafter referred to as λb / 4 antennas) are formed.
λb/4アンテナの動作時には、スイッチ(#1)6がλa/4アンテナの整合回路(#1)2の影響を排除するために、アンテナエレメント5と整合回路(#1)2とを電気的に非導通とし、スイッチ(#2)7及びスイッチ(#3)8において整合回路(#2)3を選択する。
During operation of the λb / 4 antenna, the switch (# 1) 6 electrically connects the
λa/4アンテナの動作時には、スイッチ(#1)6がアンテナエレメント5と整合回路(#1)2とを電気的に導通とし、スイッチ(#2)7においてインピーダンス調整回路4を選択し、スイッチ(#3)8において整合回路(#1)2を選択する。
During the operation of the λa / 4 antenna, the switch (# 1) 6 electrically connects the
この時、インピーダンス調整回路4はλa/4アンテナが動作時にアンテナエレメント5上のA点からスイッチ(#2)7までの経路へ電流が漏洩して悪影響を及ぼさぬように、A点からB点[インピーダンス調整回路4におけるグランド(GND)への接地点]をみたインピーダンスをオープン(OPEN)、もしくはオープンに近い高インピーダンスになるように調整する役割を果たす。
At this time, when the λa / 4 antenna is in operation, the
上記の構成によって、本発明の一実施例による多周波共振アンテナでは、一つのアンテナエレメント5を二つの周波数で共振させ、それぞれの周波数で他方の回路の影響を受けることなく、独立してインピーダンス整合を行うことができる。
With the above configuration, in the multi-frequency resonant antenna according to an embodiment of the present invention, one
図2(a),(b)は本発明の一実施例による多周波共振アンテナの周波数帯の選択例を示す図である。本発明の一実施例による多周波共振アンテナでは、例えば、図2(a)に示すように、近接する周波数を分割するように(周波数f0〜fAをλa/4アンテナで使用し、周波数fB〜f0をλb/4アンテナで使用する)、λa,λbを選択すれば、比帯域幅が狭いアンテナエレメント5でも高利得化が可能となる。
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing examples of selecting frequency bands of a multi-frequency resonant antenna according to an embodiment of the present invention. In the multi-frequency resonant antenna according to one embodiment of the present invention, for example, as shown in FIG. 2A, the frequencies f0 to fA are used in the λa / 4 antenna so as to divide adjacent frequencies, and the frequencies fB to If f0 is used with a λb / 4 antenna) and λa and λb are selected, it is possible to increase the gain even with the
また、本発明の一実施例による多周波共振アンテナでは、図2(b)に示すように、離れた周波数帯を選択すれば(周波数f4〜f3をλa/4アンテナで使用し、周波数f2〜f1をλb/4アンテナで使用する)、多共振アンテナを形成することができる。 In the multi-frequency resonant antenna according to one embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2 (b), if a distant frequency band is selected (frequency f4 to f3 is used as the λa / 4 antenna, frequency f2 to f2 f1 is used with a λb / 4 antenna), and a multi-resonant antenna can be formed.
このように、本実施例では、一つのアンテナエレメント5に対してスイッチ(#1)6と整合回路(#1)2とスイッチ(#3)8とによる給電経路、スイッチ(#2)7と整合回路(#2)3とスイッチ(#3)8とによる給電経路という2つの給電経路を設けることで、一つのアンテナエレメント5で複数の周波数に共振させることができる。
As described above, in this embodiment, the power supply path including the switch (# 1) 6, the matching circuit (# 1) 2, and the switch (# 3) 8 for one
また、本実施例では、λa/4アンテナの動作時に、スイッチ(#2)7をグランドに接地することで、A点からB点でλa/4のショートスタブを形成し、A点からみたショートスタブ部のインピーダンスをオープン、もしくはオープンに近い高インピーダンスとし、A点からスイッチ(#2)7までの経路へ電流が漏洩することによる悪影響を防止するとともに、ショートスタブ部にインピーダンス調整回路4を設けたことで、ショートスタブ部の長さ設計に自由度を与えることができる。
Further, in this embodiment, when the λa / 4 antenna is operated, the switch (# 2) 7 is grounded to the ground, so that a short stub of λa / 4 is formed from the point A to the point B, and the short as viewed from the point A. The impedance of the stub part is open or close to open, preventing adverse effects due to current leakage from the point A to the switch (# 2) 7 and providing the
さらにまた、本実施例では、λa/4アンテナ及びλb/4アンテナそれぞれへの給電経路において、もう一方の給電経路の影響を受けることなく、独立してインピーダンス整合を行うことが可能となる。よって、本実施例では、多周波共振アンテナの小型化及び高利得化を図ることができる。 Furthermore, in the present embodiment, impedance matching can be performed independently in the power supply path to each of the λa / 4 antenna and the λb / 4 antenna without being affected by the other power supply path. Therefore, in this embodiment, it is possible to reduce the size and increase the gain of the multi-frequency resonant antenna.
尚、本発明は、アンテナエレメント5の波長がλ/4以下またはλ/4以上であってもよい。また、本発明は、アンテナエレメント5の形状が逆Lアンテナ、ヘリカルアンテナ、メアンダアンテナ等の種々の形状を取り得る。さらに、本発明は、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)等の携帯端末に適用可能である。
In the present invention, the wavelength of the
1 無線回路
2 整合回路(#1)
3 整合回路(#2)
4 インピーダンス調整回路
5 アンテナエレメント
6 スイッチ(#1)
7 スイッチ(#2)
8 スイッチ(#3)
1
3 Matching circuit (# 2)
4
7 Switch (# 2)
8 switches (# 3)
Claims (5)
前記第1及び第2の給電経路に対応して設けられかつインピーダンス整合をとるための第1及び第2の整合回路と、
前記第1及び第2の給電経路のうちの一方を電気的に導通しかつ前記第1及び第2の給電経路のうちの他方を非導通とすることで前記給電経路の選択を行う第1のスイッチと、
前記第1の給電経路において前記アンテナエレメントと前記第1の整合回路との導通、非導通を選択する第2のスイッチと、
前記第2の給電経路においてインピーダンス調整を行うための回路を含むショートスタブと、
前記第2の給電経路において前記アンテナエレメントと前記第2の整合回路及び前記ショートスタブのいずれかとの接続を選択する第3のスイッチとを有することを特徴とする多周波共振アンテナ。 The antenna element has first and second feeding paths, and the antenna element forms λ / 4 elements at different frequencies according to the first and second feeding paths, respectively. A multi-frequency resonant antenna capable of selecting an electrical length by selecting two feeding paths,
First and second matching circuits provided corresponding to the first and second feeding paths and for impedance matching;
The first power supply path is selected by electrically connecting one of the first and second power supply paths and non-conductive the other of the first and second power supply paths. A switch,
A second switch for selecting conduction or non-conduction between the antenna element and the first matching circuit in the first feeding path;
A short stub including a circuit for adjusting impedance in the second feeding path;
A multi-frequency resonant antenna, comprising: a third switch for selecting connection between the antenna element and one of the second matching circuit and the short stub in the second feeding path.
前記第2の給電経路は、電気長の長いアンテナエレメントを形成することを特徴とする請求項1記載の多周波共振アンテナ。 The first feeding path forms an antenna element with a short electrical length,
The multi-frequency resonant antenna according to claim 1, wherein the second feeding path forms an antenna element having a long electric length.
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