JP2007243282A

JP2007243282A - アンテナ装置及びそれを用いた電子機器

Info

Publication number: JP2007243282A
Application number: JP2006059154A
Authority: JP
Inventors: Motohiko Sako; 元彦佐古; Akihiko Iguchi; 明彦井口; Hiroki Satou; 祐己佐藤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2006-03-06
Publication date: 2007-09-20
Also published as: US20090278748A1; WO2007102293A1

Abstract

【課題】本発明は、１次共振周波数帯及び３次共振周波数帯において、アンテナ装置７の後段に接続される回路に対し整合の取り易いアンテナ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】この目的を達成するために本発明のアンテナ装置７は、グランド８と、このグランド８に形成された給電部９と、この給電部９に接続された第１導体１０と、グランド９に接続されると共に第１導体１０と所定間隔を設けて略平行に配置され、第１導体１０の導体長と導体長が略等しい第２導体１１とを有する。そして、第１導体１０と前記第２導体１１とは、少なくとも各々の先端１２とこの各々の先端から各々の導体長の略１／３の部分１３との間において互いに電気的に連結されている。
【選択図】図１

Description

本発明は折返し型のアンテナ装置とこれを用いた電子機器に関するものである。

近年、携帯端末のアンテナ装置として、折返しモノポールと呼ばれる中央で折返されると共に一端が給電部に接続され他端がグランドに接続されたアンテナ装置が用いられている。ここで、従来の折返しモノポールによるアンテナ装置を図９に示す。

図９（１）において、従来のアンテナ装置１は、グランド２と、このグランド２に形成された給電部３と、この給電部に接続された第１導体４と、グランド２に接続されると共に第１導体４と所定間隔を設けて略平行に配置され、第１導体４の導体長と導体長が略等しい第２導体５とを有する。また、この第１導体４と第２導体５とは各々の先端６で互いに電気的に連結されている。

次に従来のアンテナ装置１の動作について説明する。

１次共振周波数帯でのアンテナ装置１上の電流は、図９（２）に示す様に、各々の導体長に対して４倍の波長であり、第１導体４及び第２導体５において、給電部３側の端で腹を形成し各々の先端６側で節を形成する。この１次共振周波数帯において、各々の導体４，５上の電流は、互いに同相になるため強めあい、放射電流となる。

また、２次共振周波数帯でのアンテナ装置１上の電流は、図９（３）に示す様に、各々の導体長に対して２倍の波長であり、第１導体４及び第２導体５において、給電部３側の端と各々の先端６とで腹を形成し各々の中央部で節を形成する。しかし、この２次共振周波数帯において、各々の導体４，５上の電流は、互いに逆相になるため打ち消しあい、共振するが放射には寄与しない。

さらにまた、３次共振周波数帯でのアンテナ装置１上の電流は、図９（４）に示す様に、各々の導体長に対して４／３倍の波長であり、第１導体４及び第２導体５において、給電部３側の端と給電部３側の端から導体長の２／３の位置とで腹を形成し、各々の先端６と給電部３側の端から導体長の１／３の位置とで節を形成する。この３次共振周波数帯においても、各々の導体４，５上の電流は、互いに同相になるため強めあい、放射電流となる。

また、従来のアンテナ装置１のインピーダンス特性を示すスミスチャートを図１０に示す。図１０において、１次共振周波数帯におけるアンテナ装置１のインピーダンスは、点Ｚ１で示される。また、２次共振周波数帯におけるアンテナ装置１のインピーダンスは、点Ｚ２で示される。さらにまた、３次共振周波数帯におけるアンテナ装置１のインピーダンスは、点Ｚ３で示される。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−２０３８７８号公報

上記説明の様に、従来のアンテナ装置１の共振周波数帯として、１次共振周波数帯と３次共振周波数帯との間に、共振電流が放射に寄与しない２次共振周波数帯が存在すると共に、１次共振周波数帯におけるアンテナ装置のインピーダンスと３次共振周波数帯におけるアンテナ装置のインピーダンスが高くなり過ぎる。その結果、１次共振周波数帯及び３次共振周波数帯において、アンテナ装置１のインピーダンスをアンテナ装置１の後段に接続される回路に対し整合させることが困難であった。

そこで本発明は、１次共振周波数帯及び３次共振周波数帯において、アンテナ装置の後段に接続される回路に対し整合の取り易いアンテナ装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明のアンテナ装置は、グランドと、このグランドに形成された給電部と、この給電部に接続された第１導体と、グランドに接続されると共に第１導体と所定間隔を設けて略平行に配置され、第１導体の導体長と導体長が略等しい第２導体とを有する。そして、第１導体と前記第２導体とは、少なくとも各々の先端とこの各々の先端から各々の導体長の略１／３の部分との間において互いに電気的に連結されている。

上記構成により、本発明のアンテナ装置において、３次共振周波数帯≦２次共振周波数帯となる。これにより、アンテナ装置の共振周波数帯として、１次共振周波数帯と３次共振周波数帯との間から放射に寄与しない２次共振周波数帯が無くなる。そして、１次共振周波数帯におけるアンテナ装置のインピーダンスを誘導性にすることができると共に、３次共振周波数帯におけるアンテナ装置のインピーダンスを容量性とすることができる。その為、１次共振周波数帯及び３次共振周波数帯において、アンテナ装置のインピーダンスをアンテナ装置の後段に接続される回路に対し容易に整合させることができる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図を用いて説明する。

図１（１）は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の模式図である。図１のアンテナ装置７は、携帯端末のグランド基板からなるグランド８と、このグランド８に形成された給電部９と、この給電部９に接続された第１導体１０と、グランド８に接続されると共に第１導体１０と所定間隔を設けて略平行に配置され、第１導体１０の導体長と導体長が略等しい第２導体１１とを有する。そして、アンテナ装置７は、各々の先端１２とこの各々の先端１２から各々の導体長の略１／３以上の所定部分１３との間において互いに電気的に連結された接続部１４を有する。なお、このアンテナ装置７を搭載した電子機器は、例えば、給電部９に接続された無線回路（図示せず）と、この無線回路に接続された表示部（図示せず）とを有する。

次に、このアンテナ装置７の動作を説明する。

１次共振周波数帯でのアンテナ装置７上の電流は、図１（２）に示す様に、各々の導体長全体に対して４倍の波長であり、第１導体１０及び第２導体１１において、給電部９側の端で腹を形成し各々の先端１２側で節を形成する。そして、この１次共振周波数帯において、各々の導体１０，１１上の電流は、互いに同相になるため強めあい、放射電流となる。このように、１次共振時に、接続部１４において第１導体１０上及び第２導体１１上の電流は、対称性から同じ向き及び量であるため、互いに他方の電流を乱さない。

また、２次共振周波数帯でのアンテナ装置７上の電流は、図１（３）に示す様に、上記所定部分１３と給電部９側の端との間における各々の導体長に対して２倍の波長であり、第１導体１０及び第２導体１１において、給電部９側の端と上記所定部分１３とで腹を形成し、給電部９側の端と上記所定部分１３との中央部で節を形成する。しかし、この２次共振周波数帯において、各々の導体１０，１１上の電流は、互いに逆相になるため打ち消しあい、共振するが放射には寄与しない。このように、２次共振時に、接続部１４において、第１導体１０上及び第２導体１１上の電流は、同じ量で逆向きであるため、互いに他方の電流を相殺する。その結果、見かけ上電流は接続部１４に流れず、給電部９側の端と所定部分１３との間を流れる。

さらにまた、３次共振周波数帯でのアンテナ装置１上の電流は、図１（４）に示す様に、各々の導体長全体に対して４／３倍の波長であり、第１導体１０及び第２導体１１において、給電部９側の端と給電部９側の端から導体長の２／３の位置とで腹を形成し、各々の先端１２と給電部９側の端から導体長の１／３の位置とで節を形成する。この３次共振周波数帯においても、各々の導体１０，１１上の電流は、互いに同相になるため強めあい、放射電流となる。このように、３次共振時に、接続部１４において第１導体１０上及び第２導体１１上の電流は、対称性から同じ向き及び量であるため、互いに他方の電流を乱さない。

なお、本発明のアンテナ装置７のインピーダンス特性を示すスミスチャートを図２に示す。図２において、１次共振周波数帯におけるアンテナ装置７のインピーダンスは、点Ｚ４で示される。また、３次共振周波数帯におけるアンテナ装置１のインピーダンスは、点Ｚ５で示される。このように、本発明のアンテナ装置７において、１次共振周波数帯と３次共振周波数帯は変化せず、２次共振周波数帯のみ高くなる。つまり、１次共振周波数帯と２次共振周波数帯との間から放射に寄与しない２次共振周波数帯が無くなる。さらに、１次共振周波数帯におけるアンテナ装置のインピーダンスを誘導性にすることができると共に、３次共振周波数帯におけるアンテナ装置のインピーダンスを容量性とすることができる。その為、１次共振周波数帯及び３次共振周波数帯において、アンテナ装置１のインピーダンスをアンテナ装置７の後段に接続される回路に対し容易に整合させることができる。

次にアンテナ装置７に接続される整合回路について説明する。

まず、１次共振周波数帯において、アンテナ装置７の整合を取るために、図３（１）に示すように、ＨＰＦ（ＨｉｇｈＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）型の整合回路１５をアンテナ装置７の給電部９に接続する場合を説明する。このＨＰＦ型の整合回路１５は、アンテナ装置７の給電部９に接続されると共にキャパシタンス値Ｃ１のキャパシタンス回路１６と、アンテナ装置７とキャパシタンス回路１６との間にシャントに接地接続されると共にインダクタンス値Ｌ１のインダクタンス回路１７とを有する。また、このＨＰＦ型の整合回路１５によって、１次共振周波数帯においてアンテナ装置７のインピーダンスを整合させたときのアンテナ装置７のインピーダンス特性を図３（２）に、ＶＳＷＲ特性を図３（３）に示す。

次に、３次共振周波数帯において、アンテナ装置７の整合を取るために、図４（１）に示すように、ＬＰＦ（ＬｏｗＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）型の整合回路１８をアンテナ装置７の給電部９に接続する場合を説明する。このＬＰＦ型の整合回路１８は、アンテナ装置７の給電部９に接続されると共にインダクタンス値Ｌ２のインダクタンス回路１９と、アンテナ装置７とインダクタンス回路１９との間にシャントに接地接続されると共にキャパシタンス値Ｃ２のキャパシタンス回路２０とを有する。また、このＬＰＦ型の整合回路１８によって、３次共振周波数帯においてアンテナ装置７のインピーダンスを整合させたときのインピーダンス特性を図４（２）に、ＶＳＷＲ特性を図４（３）に示す。

従って、アンテナ装置７に接続される整合回路２１を図５（１）のようにアンテナ装置７の給電部９に接続されたリアクタンス値Ｘ２のリアクタンス回路２２と、アンテナ装置７とリアクタンス回路２２との間にシャントに接地接続されたリアクタンス値Ｘ１のリアクタンス回路２３とで表現した場合、１次共振周波数帯でＸ１＝ωＬ１となると共にＸ２＝−１／（ωＣ１）となり、３次共振周波数帯でＸ１＝−１／（ωＣ２）となると共にＸ２＝ωＬ２となるときに、１次共振周波数帯と３次共振周波数帯の両方でアンテナ装置７の整合を取ることができる。つまり、アンテナ装置７の１次共振周波数帯でリアクタンス値Ｘ１は誘導性となると共にリアクタンス値Ｘ２は容量性となり、アンテナ装置７の３次共振周波数帯でリアクタンス値Ｘ１は容量性となると共にリアクタンス値Ｘ２は誘導性となれば良い。

この整合回路２１は具体的に図５（２）に示す様な、アンテナ装置７の給電部９に直列に接続されたインダクタンス値Ｌｂのインダクタンス回路２４及びキャパシタンス値Ｃｂのキャパシタンス回路２５と、アンテナ装置７とこれらの回路２４，２５との間にシャントに接地接続されると共に並列に接続されたインダクタンス値Ｌａのインダクタンス回路２６及びキャパシタンス値Ｃａのキャパシタンス回路２７とを有するＢＰＦ（ＢａｎｄＰａｓｓＦｉｌｔｅｒ）型の整合回路で実現することができる。その時、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｂ、Ｌｂが、１次共振周波数帯において、ωＣａ−１／（ωＬａ）＝−１／ωＬ１、かつωＬｂ−１／（ωＣｂ）＝−１／（ωＣ１）であり、３次共振周波数帯において、ωＣａ−１／（ωＬａ）＝ωＣ２かつ、ωＬｂ−１／（ωＣｂ）＝ωＬ２を満たせば良い。この整合回路２１を接続したアンテナ装置７のインピーダンス特性を図６（１）に、ＶＳＷＲ特性を図６（２）に示す。このように上記関係式を満たした整合回路２１をアンテナ装置７に接続させることにより、１次共振周波数帯及び３次共振周波数帯の両方でアンテナ装置７の整合を取ることができ、アンテナ装置７を広帯域化することができる。

さらに、１次共振周波数帯において、アンテナ装置７の整合を取るために、図７（１）に示すように、ＬＰＦ型の整合回路をアンテナ装置７の給電部９に接続する場合を説明する。このＬＰＦ型の整合回路２８は、アンテナ装置７の給電部９に接続されると共にインダクタンス値Ｌ１のインダクタンス回路２９と、アンテナ装置７とインダクタンス回路２９との間にシャントに接地接続されると共にキャパシタンス値Ｃ１のキャパシタンス回路３０とを有する。

次に、３次共振周波数帯において、アンテナ装置７の整合を取るために、図７（２）に示すように、ＨＰＦ型の整合回路をアンテナ装置７の給電部９に接続する場合を説明する。このＨＰＦ型の整合回路３１は、アンテナ装置７の給電部９に接続されると共にキャパシタンス値Ｃ２のキャパシタンス回路３２と、アンテナ装置７とキャパシタンス回路３２との間にシャントに接地接続されると共にインダクタンス値Ｌ２のインダクタンス回路３３とを有する。

一方、アンテナ装置７に接続される整合回路３４を図８（１）のようにアンテナ装置７の給電部９に接続されたリアクタンス値Ｘ２のリアクタンス回路３５と、アンテナ装置７とリアクタンス回路３５との間にシャントに接地接続されたリアクタンス値Ｘ１のリアクタンス回路３６とで表現した場合、１次共振周波数帯でＸ１＝−１／（ωＣ１）となると共にＸ２＝ωＬ１となり、３次共振周波数帯でＸ１＝ωＬ２となると共にＸ２＝−１／（ωＣ２）となるときに、１次共振周波数帯と３次共振周波数帯の両方でアンテナ装置７の整合を取ることができる。つまり、アンテナ装置７の１次共振周波数帯でリアクタンス値Ｘ１は容量性となると共にリアクタンス値Ｘ２は誘導性となり、アンテナ装置７の３次共振周波数帯でリアクタンス値Ｘ１は誘導性となると共にリアクタンス値Ｘ２は容量性となれば良い。

この整合回路３４は具体的に図８（２）に示す様な、アンテナ装置７の給電部９に並列に接続されたインダクタンス値Ｌｂのインダクタンス回路３７及びキャパシタンス値Ｃｂのキャパシタンス回路３８と、アンテナ装置７とこれらの回路３７，３８との間にシャントに接地接続されると共に直列に接続されたキャパシタンス値Ｃａのキャパシタンス回路３９及びインダクタンス値Ｌａのインダクタンス回路４０とを有するＢＲＦ（ＢａｎｄＲeｊｅｃｔＦｉｌｔｅｒ）型の整合回路で実現することができる。その時、Ｃａ、Ｌａ、Ｃｂ、Ｌｂが、１次共振周波数帯において、ωＬａ−１／（ωＣａ）＝−１／ωＣ１、かつωＣｂ−１／（ωＬｂ）＝−１／（ωＬ１）であり、３次共振周波数帯において、ωＬａ−１／（ωＣａ）＝ωＬ２かつ、ωＣｂ−１／（ωＬｂ）＝ωＣ２を満たせば良い。このように上記関係式を満たした整合回路３４をアンテナ装置７に接続させることによっても、１次共振周波数帯及び３次共振周波数帯の両方でアンテナ装置７の整合を取ることができ、アンテナ装置７を広帯域化することができる。

なお、アンテナ装置７に接続される整合回路は、上記以外の構成、例えば、アンテナ装置７に直列に接続されたキャパシタンス回路及びインダクタンス回路であっても良い。これにより、整合回路を小型にすることができる。

以上のように本発明のアンテナ装置は、１次共振周波数帯及び３次共振周波数帯において、アンテナ装置のインピーダンスをアンテナ装置の後段に接続される回路に対し容易に整合させることができ、特に携帯端末や車載用受信機などの電子機器用途において有用である。

（１）〜（４）は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の模式図同アンテナ装置のスミスチャート（１）は、同アンテナ装置の回路図、（２）は、同アンテナ装置のインピーダンス特性を示すスミスチャート、（３）は、同アンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図（１）は、同アンテナ装置の回路図、（２）は、同アンテナ装置のインピーダンス特性を示すスミスチャート、（３）は、同アンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図（１）（２）は、同アンテナ装置の回路図（１）は、同アンテナ装置のインピーダンス特性を示すスミスチャート、（２）は、同アンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図（１）（２）は、同アンテナ装置の回路図（１）（２）は、同アンテナ装置の回路図（１）〜（４）は、従来のアンテナ装置の模式図従来のアンテナ装置のスミスチャート

符号の説明

７アンテナ装置
８グランド
９給電部
１０第１導体
１１第２導体
１２各々の先端
１３各々の導体長の略１／３以上の所定部分
１４接続部

Claims

グランドと、
このグランドに形成された給電部と、
この給電部に接続された第１導体と、
前記グランドに接続されると共に前記第１導体と所定間隔を設けて略平行に配置され、前記第１導体の導体長と導体長が略等しい第２導体とを有し、
前記第１導体と前記第２導体とは、少なくとも各々の先端とこの各々の先端から各々の導体長の略１／３の部分との間において互いに電気的に連結されたアンテナ装置。
前記給電部に接続された整合回路を有し、
この整合回路は、前記給電部に接続されたリアクタンス値Ｘ２のリアクタンス回路と、前記給電部と前記リアクタンス回路との間にシャントに接地接続されたリアクタンス値Ｘ１のリアクタンス回路とを有し、前記アンテナ装置の１次共振周波数帯で前記リアクタンス値Ｘ１は誘導性となると共に前記リアクタンス値Ｘ２は容量性となり、前記アンテナ装置の３次共振周波数帯で前記リアクタンス値Ｘ１は容量性となると共に前記リアクタンス値Ｘ２は誘導性となる請求項１に記載のアンテナ装置。
前記整合回路は、前記給電部に直列に接続されたインダクタンス回路及びキャパシタンス回路と、前記給電部と前記直列に接続されたインダクタンス回路及びキャパシタンス回路との間にシャントに接地接続されると共に並列に接続されたインダクタンス回路及びキャパシタンス回路とを有する請求項２に記載のアンテナ装置。
前記給電部に接続された整合回路を有し、
この整合回路は、前記給電部に接続されたリアクタンス値Ｘ２のリアクタンス回路と、前記給電部と前記リアクタンス回路との間にシャントに接地接続されたリアクタンス値Ｘ１のリアクタンス回路とを有し、前記アンテナ装置の１次共振周波数帯で前記リアクタンス値Ｘ１は容量性となると共に前記リアクタンス値Ｘ２は誘導性となり、前記アンテナ装置の３次共振周波数帯で前記リアクタンス値Ｘ１は誘導性となると共に前記リアクタンス値Ｘ２は容量性となる請求項１に記載のアンテナ装置。
前記整合回路は、前記給電部に並列に接続されたインダクタンス回路及びキャパシタンス回路と、前記給電部と前記並列に接続されたインダクタンス回路及びキャパシタンス回路との間にシャントに接地接続されると共に直列に接続されたインダクタンス回路及びキャパシタンス回路とを有する請求項４に記載のアンテナ装置。
グランドと、
このグランドに形成された給電部と、
この給電部に接続された第１導体と、
前記グランドに接続されると共に前記第１導体と所定間隔を設けて略平行に配置され、前記第１導体の導体長と導体長が略等しい第２導体と、
前記給電部に接続された無線回路と、
この無線回路に接続された表示部とを有し、
前記第１導体と前記第２導体とは、少なくとも各々の先端とこの各々の先端から各々の導体長の略１／３の部分との間において互いに電気的に連結された電子機器。