JP2008017426A - Antenna assembly - Google Patents

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Yusuke Nakamura
祐介 中村
Yuki Ikeda
友樹 池田
Yukio Otaki
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna assembly from which excellent reception sensitivity can be obtained over a broadband without losing downsizing and a gain. <P>SOLUTION: The antenna assembly 1 is configured such that a pattern antenna 4 is provided to other side of a circuit board (e.g. antenna board) 3 on one side of which a chip antenna 2 is mounted and the pattern antenna 4 is tuned to a high frequency part of a required frequency band and the chip antenna 2 is turned to the remaining band. Since varactor elements 7 are interposed to discontinuous parts 6a of a belt-like radiation conductor 6 wound on an outer circumferential face of a base body 5 and the capacitance of the varactor elements 7 is changed with a tuning voltage V(TUNE), the chip antenna 2 can be acted as a tunable antenna. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、誘電体や磁性体からなる基体に帯状の放射導体が巻装されているチップアンテナを備えたアンテナ装置に係り、特に、チップアンテナの放射導体に可変容量素子を付設して広帯域の周波数に同調できるようにしたアンテナ装置に関する。   The present invention relates to an antenna device including a chip antenna in which a strip-shaped radiation conductor is wound around a base made of a dielectric material or a magnetic material, and in particular, a variable capacitance element is attached to the radiation conductor of the chip antenna to provide a wide band. The present invention relates to an antenna device that can be tuned to a frequency.

従来より、誘電体や磁性体からなる略柱状の基体に放射導体を帯状(多くは螺旋状)に巻装して、所望の周波数に同調させるようにしたチップアンテナが知られている。また、この種のチップアンテナで広帯域の周波数に同調できるようにするため、帯状の放射導体に不連続部を設けて該不連続部に可変容量素子を介設し、バイアス制御信号に基づく同調電圧を可変容量素子に供給して容量値を変化させることにより、放射導体の共振周波数が同調電圧に応じて変化するように構成したアンテナ装置が従来提案されている(例えば、特許文献1参照)。かかる従来提案において、チップアンテナは給電回路やバイアス回路等が配設された回路基板上に実装されており、チップアンテナの放射導体の給電部が給電回路と接続されると共に、可変容量素子にバイアス回路から直流の同調電圧が供給されるようになっている。このように広帯域の周波数に同調可能なチップアンテナは、携帯電話器等の携帯無線機器に容易に内蔵できると共に、テレビ放送のUHF帯用の受信アンテナなどとして使用できるため、その実用的価値は今後ますます高まるものと予想される。
特開2005−210564号公報(第4−6頁、図1)
2. Description of the Related Art Conventionally, chip antennas are known in which a radiating conductor is wound in a strip shape (many spirals) around a substantially columnar base made of a dielectric material or a magnetic material so as to be tuned to a desired frequency. In addition, in order to be able to tune to a wide band frequency with this kind of chip antenna, a discontinuous portion is provided in the strip-shaped radiation conductor, and a variable capacitance element is provided in the discontinuous portion, and a tuning voltage based on a bias control signal is provided. Conventionally, an antenna device has been proposed in which the resonance frequency of the radiating conductor is changed in accordance with the tuning voltage by supplying a variable capacitance element to the capacitance element to change the capacitance value (see, for example, Patent Document 1). In such a conventional proposal, the chip antenna is mounted on a circuit board on which a feeding circuit, a bias circuit, and the like are disposed, and the feeding portion of the radiation conductor of the chip antenna is connected to the feeding circuit, and the variable capacitance element is biased. A DC tuning voltage is supplied from the circuit. Such a chip antenna that can be tuned to a wideband frequency can be easily built in a portable wireless device such as a cellular phone, and can be used as a receiving antenna for the UHF band of TV broadcasting. It is expected to increase more and more.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-210564 (page 4-6, FIG. 1)

しかしながら、放射導体に可変容量素子を付設している前述した従来提案は1バンドのアンテナ装置なので、可変容量素子の数を増やして受信感度が良好な周波数帯域を広げようとすると、大型化を余儀なくされてしまうという問題があった。例えば、かかる従来のアンテナ装置でテレビ放送のUHF帯をすべて受信しようとすると、携帯電話器等に内蔵させうる小型化が困難となり、かつ、可変容量素子の数が不所望に多くなるため利得が悪化してしまう。   However, since the above-described conventional proposal in which the variable capacitance element is attached to the radiation conductor is a one-band antenna device, if the number of variable capacitance elements is increased to widen the frequency band with good reception sensitivity, the size must be increased. There was a problem of being. For example, if such a conventional antenna device attempts to receive all UHF bands of television broadcasting, it becomes difficult to reduce the size that can be built into a mobile phone or the like, and the number of variable capacitance elements increases undesirably, resulting in a gain. It will get worse.

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、小型化や利得を損なわずに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。   The present invention has been made in view of the actual situation of the prior art, and an object of the present invention is to provide an antenna device capable of obtaining good reception sensitivity over a wide band without reducing the size and gain. .

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の外周面に放射導体が帯状に巻装されていると共に、この放射導体の不連続部に可変容量素子が介設されているチップアンテナと、片面に前記チップアンテナが実装される回路基板と、この回路基板の他面に電気長が前記放射導体よりも短い導体パターンとして形成されたパターンアンテナとを備え、前記回路基板に、前記チップアンテナの放射導体および前記パターンアンテナに給電信号を供給する伝送線路と、バイアス制御信号に基づく同調電圧を前記可変容量素子に供給して容量値を変化させるバイアス線路とを設け、前記パターンアンテナを相対的に高くて狭い周波数帯域に同調させると共に、前記チップアンテナを相対的に低くて広い周波数帯域に同調させるように構成した。   In order to achieve the above object, in the antenna device of the present invention, a radiating conductor is wound in a strip shape on the outer peripheral surface of a base made of a dielectric or magnetic material, and a variable capacitance element is provided at a discontinuous portion of the radiating conductor. A chip antenna, a circuit board on which the chip antenna is mounted on one side, and a pattern antenna formed on the other side of the circuit board as a conductor pattern having an electrical length shorter than that of the radiating conductor. A transmission line for supplying a power supply signal to the radiation conductor of the chip antenna and the pattern antenna on the circuit board; and a bias line for changing a capacitance value by supplying a tuning voltage based on a bias control signal to the variable capacitance element. The pattern antenna is tuned to a relatively high and narrow frequency band, and the chip antenna is relatively low and wide frequency Configured to tune to the band.

このようにチップアンテナが実装される回路基板の該チップアンテナ側とは逆側の面にパターンアンテナを設けたアンテナ装置は、チップアンテナの放射導体に比べてパターンアンテナの電気長を短く設定することにより、所要の周波数帯域のうちの高域部に同調可能なパターンアンテナを回路基板の限られた領域に形成することができる。また、チップアンテナの放射導体には不連続部に可変容量素子が介設されており、バイアス線路を介して印加される同調電圧の大きさに応じて可変容量素子の容量値が変化するため、同調周波数が適宜変更可能なチューナブルアンテナとして動作させることができるチップアンテナを、所要の周波数帯域のうち前記高域部を除く残余の帯域に同調させることが可能となる。したがって、このアンテナ装置は平面的な大きさを増大させなくても、広い周波数帯域に亘って適用可能な2バンド化が実現できる。また、このアンテナ装置のチップアンテナは、パターンアンテナが同調可能な高域部を除く帯域がカバーできるように設定されていればよいため、可変容量素子の数を特に増やす必要はない。したがって、かかる構成のアンテナ装置は、小型化や利得を損なわずに広い周波数帯域に亘って良好な受信感度を得ることが可能であり、例えば携帯電話器等に内蔵されるテレビ放送UHF帯用の受信アンテナとして好適となる。   In this way, in the antenna device provided with the pattern antenna on the surface opposite to the chip antenna side of the circuit board on which the chip antenna is mounted, the electrical length of the pattern antenna should be set shorter than the radiation antenna of the chip antenna. Thus, a pattern antenna that can be tuned to a high frequency portion of a required frequency band can be formed in a limited region of the circuit board. In addition, a variable capacitance element is interposed in the discontinuous portion in the radiation conductor of the chip antenna, and the capacitance value of the variable capacitance element changes according to the magnitude of the tuning voltage applied via the bias line. It is possible to tune a chip antenna that can be operated as a tunable antenna whose tuning frequency can be changed as appropriate, to a remaining band excluding the high frequency part in a required frequency band. Therefore, this antenna apparatus can realize two bands applicable over a wide frequency band without increasing the planar size. Further, since the chip antenna of this antenna device only needs to be set so as to cover the band excluding the high frequency part where the pattern antenna can be tuned, it is not necessary to increase the number of variable capacitance elements. Therefore, the antenna device having such a configuration can obtain good reception sensitivity over a wide frequency band without reducing the size and gain. For example, the antenna device for a television broadcast UHF band built in a mobile phone or the like can be obtained. It is suitable as a receiving antenna.

上記の構成において、パターンアンテナがミアンダ形状の導体パターンとして形成されていると、相応の電気長を有するパターンアンテナを回路基板の限られた領域にコンパクトに形成することができるため、アンテナ装置の小型化が一層図りやすくなる。   In the above configuration, if the pattern antenna is formed as a meander-shaped conductor pattern, the pattern antenna having a corresponding electrical length can be formed compactly in a limited area of the circuit board, so that the antenna device can be reduced in size. It becomes easier to plan.

また、上記の構成において、回路基板に、給電回路に接続された入力端と、チップアンテナの給電部に接続された第1の出力端と、パターンアンテナの給電部に接続された第2の出力端とを有する高周波切換回路を設け、この高周波切換回路を制御して入力端が第1の出力端または第2の出力端と選択的に導通されるようにしてあると、チップアンテナに対する給電時には高周波切換回路の入力端を第1の出力端と導通させることによって、パターンアンテナには給電信号が供給されないように設定でき、同様にパターンアンテナに対する給電時には高周波切換回路の入力端を第2の出力端と導通させることによって、チップアンテナには給電信号が供給されないように設定できる。その結果、チップアンテナとパターンアンテナのいずれを選択して給電した場合でも、これらチップアンテナとパターンアンテナとが干渉を起こす虞がなくなるため、常に良好なアンテナ性能が期待できる。   In the above configuration, the circuit board includes an input terminal connected to the power supply circuit, a first output terminal connected to the power supply unit of the chip antenna, and a second output connected to the power supply unit of the pattern antenna. When a power is supplied to the chip antenna, a high-frequency switching circuit having a terminal is provided, and the high-frequency switching circuit is controlled so that the input terminal is selectively connected to the first output terminal or the second output terminal. By connecting the input terminal of the high-frequency switching circuit to the first output terminal, the pattern antenna can be set not to be supplied with a feeding signal. Similarly, when feeding power to the pattern antenna, the input terminal of the high-frequency switching circuit is connected to the second output terminal. It is possible to set the chip antenna so that no power supply signal is supplied by conducting to the end. As a result, even when any one of the chip antenna and the pattern antenna is selected and fed, there is no possibility of interference between the chip antenna and the pattern antenna, so that good antenna performance can always be expected.

また、この場合において、パターンアンテナを設けた回路基板が、外部回路基板(母基板)の配線パターンに接続される外部接続端子と、前記高周波切換回路と、前記同調電圧を生成するバイアス回路とを有するアンテナ基板であると、このアンテナ基板にチップアンテナを実装してユニット化(モジュール化)したアンテナ装置を母基板に簡単に装着できるため、アンテナ装置の取扱い性や汎用性が高まる。さらに、前記バイアス回路にバイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧する昇圧手段が設けてあると、母基板側の電源電圧が低くてもアンテナ装置の同調電圧を該電源電圧よりも高めに設定できるため、電源電圧が低めに設定されている携帯無線機器にアンテナ装置を内蔵させた場合にも、可変容量素子の容量値の制御に支障をきたす虞がなくなる。   In this case, the circuit board provided with the pattern antenna includes an external connection terminal connected to a wiring pattern of an external circuit board (mother board), the high-frequency switching circuit, and a bias circuit that generates the tuning voltage. The antenna board having the antenna board can be easily mounted on the mother board by mounting a chip antenna on the antenna board to form a unit (module), so that the handleability and versatility of the antenna board is enhanced. Further, if the bias circuit is provided with a boosting means for boosting the voltage level of the bias control signal to a required level, the tuning voltage of the antenna device can be made higher than the power supply voltage even if the power supply voltage on the mother board side is low. Therefore, even when the antenna device is incorporated in a portable wireless device in which the power supply voltage is set to be low, there is no possibility of hindering the control of the capacitance value of the variable capacitance element.

本発明のアンテナ装置は、チップアンテナが実装される回路基板の該チップアンテナ側とは逆側の面に、所要の周波数帯域のうちの高域部に同調可能なパターンアンテナが設けてあり、このパターンアンテナは回路基板の限られた領域に形成することができる。また、可変容量素子が付設されているチップアンテナは、同調周波数を適宜変更可能なチューナブルアンテナとして動作させることができるため、このチップアンテナを所要の周波数帯域のうち高域部を除く残余の帯域に同調させることができる。したがって、このアンテナ装置は平面的な大きさを増大させなくても、広い周波数帯域に亘って適用可能な2バンド化が実現できる。また、このアンテナ装置のチップアンテナは、パターンアンテナが同調可能な高域部を除く帯域がカバーできるように設定されていればよいため、可変容量素子の数を特に増やす必要はない。したがって、このアンテナ装置は、小型化や利得を損なわずに広い周波数帯域に亘って良好な受信感度を得ることが可能であり、例えば携帯電話器等に内蔵されるテレビ放送UHF帯用の受信アンテナとして好適となる。   In the antenna device of the present invention, a pattern antenna that can be tuned to a high frequency portion of a required frequency band is provided on the surface opposite to the chip antenna side of the circuit board on which the chip antenna is mounted. The pattern antenna can be formed in a limited area of the circuit board. In addition, the chip antenna provided with the variable capacitance element can be operated as a tunable antenna whose tuning frequency can be changed as appropriate. Can be tuned to. Therefore, this antenna apparatus can realize two bands applicable over a wide frequency band without increasing the planar size. Further, since the chip antenna of this antenna device only needs to be set so as to cover the band excluding the high frequency part where the pattern antenna can be tuned, it is not necessary to increase the number of variable capacitance elements. Therefore, this antenna device can obtain good reception sensitivity over a wide frequency band without reducing the size and gain, and for example, a reception antenna for a television broadcast UHF band built in a mobile phone or the like. It becomes suitable as.

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を下方から見た斜視図、図2は該アンテナ装置の分解斜視図、図3は該アンテナ装置を母基板に実装した状態を示す外観図、図4は該アンテナ装置の等価回路図である。   1 is a perspective view of an antenna device according to an embodiment of the present invention as viewed from below, FIG. 2 is an exploded perspective view of the antenna device, and FIG. FIG. 4 is an external view showing a state where the antenna device is mounted on the mother board, and FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of the antenna device.

本実施形態例に係るアンテナ装置1は、下面にパターンアンテナ4が設けられているアンテナ基板3上にチップアンテナ2を実装してユニット化(モジュール化)したものであり、図3に示すように、アンテナ基板3は外部回路基板である母基板20上に実装される。この母基板20は携帯電話器等の携帯無線機器に内蔵されている回路基板であって、アンテナ装置1はテレビ放送のUHF帯用の受信アンテナとして使用される。そのため、図示していないが、母基板20にはアンテナ装置1用のチューナ等が配設されている。   The antenna device 1 according to this embodiment is a unit (module) by mounting the chip antenna 2 on the antenna substrate 3 having the pattern antenna 4 provided on the lower surface, as shown in FIG. The antenna board 3 is mounted on a mother board 20 which is an external circuit board. The mother board 20 is a circuit board built in a portable wireless device such as a cellular phone, and the antenna device 1 is used as a receiving antenna for the UHF band of television broadcasting. Therefore, although not shown, the mother board 20 is provided with a tuner for the antenna device 1 and the like.

アンテナ装置1のチップアンテナ2は、誘電体からなる略柱状の基体5と、この基体5の外表面に螺旋状に巻装された放射導体6と、放射導体6の線路中に分散配置された複数の可変容量素子(バラクタダイオード)7とによって主に構成されている。放射導体6は一端側に給電部P1を有し、他端側は開放端となっている。また、図2に示すように、放射導体6は線路中に不連続部6aを有するため複数の分割導体部に分割されているが、不連続部6aを介して隣接する分割導体部どうしは可変容量素子7によって直列に接続されている。このチップアンテナ2はアンテナ基板3上に位置決めされており、放射導体6の給電部P1を含む適宜箇所がアンテナ基板3の伝送線路11や半田ランド13に半田接合される。なお、基体4の材料は磁性体であってもよく、その形状が板状であってもよい。   The chip antenna 2 of the antenna device 1 includes a substantially columnar base 5 made of a dielectric, a radiation conductor 6 spirally wound around the outer surface of the base 5, and a dispersed arrangement in the line of the radiation conductor 6. It is mainly composed of a plurality of variable capacitance elements (varactor diodes) 7. The radiation conductor 6 has a power feeding part P1 on one end side, and the other end side is an open end. In addition, as shown in FIG. 2, the radiation conductor 6 has a discontinuous portion 6a in the line and is therefore divided into a plurality of divided conductor portions. However, adjacent divided conductor portions are variable via the discontinuous portion 6a. The capacitors 7 are connected in series. The chip antenna 2 is positioned on the antenna substrate 3, and an appropriate portion including the feeding portion P <b> 1 of the radiation conductor 6 is soldered to the transmission line 11 and the solder land 13 of the antenna substrate 3. The material of the substrate 4 may be a magnetic material, and the shape may be a plate shape.

図1に示すように、パターンアンテナ4は、一端側に給電部P2を有して他端側が開放端となっているミアンダ形状の導体パターンとしてアンテナ基板3の下面に形成されている。このパターンアンテナ4の電気長は、チップアンテナ2の放射導体6に比べて短く設定されている。一方、アンテナ基板3の上面には、入力端8aを選択的に第1の出力端8bまたは第2の出力端8cと導通させる切換動作を行う高周波切換スイッチ8と、バイアス制御信号に基づく同調電圧V(TUNE)をチップアンテナ2の可変容量素子7に供給して容量値を変化させるバイアス回路9とが配設されている。また、アンテナ基板3には高周波切換スイッチ8の近傍に、前記チューナ内の給電回路に接続されて入力端8aに給電信号RFを供給する伝送線路10と、第1の出力端8bに接続されて放射導体6の給電部P1に給電信号RFを供給する伝送線路11と、第2の出力端8cに接続されてパターンアンテナ4の給電部P2に給電信号RFを供給するスルーホール(サイドスルー)12とが設けられている。アンテナ基板3の上面にはさらに、放射導体6の適宜箇所に半田接合される複数の半田ランド13や、インピーダンス調整用の図示せぬ整合回路等が設けられている。各半田ランド13はチップアンテナ2をアンテナ基板3に機械的に固定するという役割を果たしているが、一部の半田ランド13は同調電圧V(TUNE)を可変容量素子7に印加するための信号経路として利用される。また、アンテナ基板3の周縁部には複数箇所に外部接続端子14が設けられており、これらの外部接続端子14が母基板20の図示せぬ配線パターンと半田接合される。   As shown in FIG. 1, the pattern antenna 4 is formed on the lower surface of the antenna substrate 3 as a meander-shaped conductor pattern having a feeding portion P <b> 2 on one end side and an open end on the other end side. The electrical length of the pattern antenna 4 is set shorter than that of the radiation conductor 6 of the chip antenna 2. On the other hand, on the upper surface of the antenna substrate 3, a high frequency changeover switch 8 for performing a switching operation for selectively connecting the input end 8a to the first output end 8b or the second output end 8c, and a tuning voltage based on a bias control signal. A bias circuit 9 is provided that supplies V (TUNE) to the variable capacitance element 7 of the chip antenna 2 to change the capacitance value. In addition, the antenna substrate 3 is connected to the power supply circuit in the tuner near the high-frequency selector switch 8 and connected to the transmission line 10 for supplying the power supply signal RF to the input terminal 8a, and to the first output terminal 8b. A transmission line 11 that supplies a feeding signal RF to the feeding portion P1 of the radiation conductor 6, and a through hole (side through) 12 that is connected to the second output end 8c and supplies the feeding signal RF to the feeding portion P2 of the pattern antenna 4. And are provided. On the upper surface of the antenna substrate 3, a plurality of solder lands 13 soldered to appropriate portions of the radiation conductor 6, a matching circuit (not shown) for impedance adjustment, and the like are further provided. Each solder land 13 plays a role of mechanically fixing the chip antenna 2 to the antenna substrate 3, but a part of the solder lands 13 has a signal path for applying the tuning voltage V (TUNE) to the variable capacitance element 7. Used as Further, external connection terminals 14 are provided at a plurality of locations on the peripheral edge of the antenna substrate 3, and these external connection terminals 14 are soldered to a wiring pattern (not shown) of the mother substrate 20.

高周波切換スイッチ8の入力端8aには伝送線路10を介して母基板20の前記給電回路から給電信号RFが供給されるが、入力端8aが第1の出力端8bと導通されているときには、第2の出力端8cには給電信号RFが供給されず、図4に示すように、入力端8aが第2の出力端8cと導通されているときには、第1の出力端8bには給電信号RFが供給されない。つまり、この高周波切換スイッチ8は、入力端8aを一対の出力端8b,8cと択一的に導通させるという切換動作を行うようになっており、こうした切換動作はスイッチ制御信号V(CTL)によって制御される。   The power supply signal RF is supplied from the power supply circuit of the mother board 20 to the input terminal 8a of the high-frequency switch 8 via the transmission line 10, but when the input terminal 8a is electrically connected to the first output terminal 8b, When the power supply signal RF is not supplied to the second output terminal 8c and the input terminal 8a is electrically connected to the second output terminal 8c, as shown in FIG. 4, the power supply signal is supplied to the first output terminal 8b. RF is not supplied. That is, the high-frequency switch 8 performs a switching operation in which the input terminal 8a is selectively conducted to the pair of output terminals 8b and 8c. Such a switching operation is performed by the switch control signal V (CTL). Be controlled.

バイアス回路9には、電源電圧V(DD)(例えば3ボルト)を常に一定の動作電圧(例えば5ボルト)に昇圧するDC/DCコンバータ15と、このDC/DCコンバータ15の出力(動作電圧)およびバイアス制御信号(パルス幅変調信号)から昇圧済みバイアス信号を生成するFETスイッチ回路と、この昇圧済みバイアス信号を平滑化して直流の同調電圧V(TUNE)を生成する平滑化回路とが設けられている。このバイアス回路9によって、同調電圧V(TUNE)をバイアス制御信号のパルス幅に応じて例えば0.2〜4.8ボルトの範囲内で変化させることができる。それゆえ、同調電圧V(TUNE)を可変容量素子7に供給して容量値を変化させることにより、チップアンテナ2の同調周波数を適宜変更することができる。   The bias circuit 9 includes a DC / DC converter 15 that constantly boosts a power supply voltage V (DD) (for example, 3 volts) to a constant operating voltage (for example, 5 volts), and an output (operating voltage) of the DC / DC converter 15. And an FET switch circuit that generates a boosted bias signal from the bias control signal (pulse width modulation signal), and a smoothing circuit that smoothes the boosted bias signal to generate a DC tuning voltage V (TUNE). ing. The bias circuit 9 can change the tuning voltage V (TUNE) within the range of 0.2 to 4.8 volts, for example, according to the pulse width of the bias control signal. Therefore, the tuning frequency of the chip antenna 2 can be appropriately changed by supplying the tuning voltage V (TUNE) to the variable capacitance element 7 to change the capacitance value.

次に、上記の如くに構成されるアンテナ装置1の動作について説明する。このアンテナ装置1は、高周波切換スイッチ8が入力端8aを第1の出力端8bと導通させているとき、伝送線路11を介してチップアンテナ2の放射導体6の給電部P1に給電信号RFを供給することができるため、パターンアンテナ4に比べて電気長が長い放射導体6を相対的にローバンドな周波数帯域で共振させることができる。このとき、放射導体6の不連続部6aに介設されている可変容量素子7に印加する同調電圧V(TUNE)を変化させると、チップアンテナ2の同調周波数は変化する。本実施形態例の場合、チップアンテナ2の同調周波数が470〜700MHzの範囲内で適宜変更できるように設計されているため、このチップアンテナ2は、テレビ放送UHF帯の高域部を除くすべての帯域を受信可能なチューナブルアンテナとして動作させることができる。   Next, the operation of the antenna device 1 configured as described above will be described. In the antenna device 1, when the high-frequency switch 8 connects the input terminal 8 a to the first output terminal 8 b, the power supply signal RF is supplied to the power feeding part P 1 of the radiation conductor 6 of the chip antenna 2 through the transmission line 11. Since it can be supplied, the radiation conductor 6 having a longer electrical length than the pattern antenna 4 can resonate in a relatively low frequency band. At this time, if the tuning voltage V (TUNE) applied to the variable capacitance element 7 interposed in the discontinuous portion 6a of the radiating conductor 6 is changed, the tuning frequency of the chip antenna 2 changes. In the case of the present embodiment example, the chip antenna 2 is designed so that the tuning frequency of the chip antenna 2 can be appropriately changed within a range of 470 to 700 MHz. It can be operated as a tunable antenna capable of receiving a band.

また、図4に示すように、高周波切換スイッチ8が入力端8aを第2の出力端8cと導通させているときには、スルーホール12を介してパターンアンテナ4の給電部P2に給電信号RFを供給することができるため、放射導体6に比べて電気長が短いパターンアンテナ4を相対的にハイバンドな周波数帯域で共振させることができる。本実施形態例の場合、パターンアンテナ4が700〜770MHzの周波数帯域で同調するように設計されているため、このパターンアンテナ4によってテレビ放送UHF帯の高域部を受信することができる。   As shown in FIG. 4, when the high frequency changeover switch 8 connects the input end 8 a to the second output end 8 c, the feed signal RF is supplied to the feed portion P <b> 2 of the pattern antenna 4 through the through hole 12. Therefore, the pattern antenna 4 having an electrical length shorter than that of the radiation conductor 6 can resonate in a relatively high frequency band. In the case of the present embodiment example, the pattern antenna 4 is designed to be tuned in the frequency band of 700 to 770 MHz, so that the high frequency part of the television broadcast UHF band can be received by the pattern antenna 4.

このように本実施形態例に係るアンテナ装置1は、下面にパターンアンテナ4が設けられたアンテナ基板3上にチップアンテナ2を実装し、所要の周波数帯域のうちの高域部はパターンアンテナ4で受信して残余の帯域はチップアンテナ2で受信するという構成にしてあるため、装置の平面的な大きさを増大させることなく、広い周波数帯域に亘って適用可能な2バンド化が実現されている。具体的には、チューナブルアンテナとして動作するチップアンテナ2が470〜700MHzの周波数帯域で同調可能であり、かつ、電気長が相対的に短いパターンアンテナ4が700〜770MHzの周波数帯域で同調可能なため、このアンテナ装置1によってテレビ放送のUHF帯の全域(470〜770MHz)をカバーすることができる。そして、チップアンテナ2については、パターンアンテナ4が同調可能な高域部を除く帯域がカバーできるように設定されていればよいため、可変容量素子7の数を特に増やす必要はない。また、パターンアンテナ4は電気長が比較的短くてミアンダ形状に形成されているため、アンテナ基板3の限られた領域にパターンアンテナ4をコンパクトに形成することができる。したがって、このアンテナ装置1は、小型化や利得を損なわずに広い周波数帯域に亘って良好な受信感度を得ることができ、携帯電話器等に内蔵されるテレビ放送UHF帯用の受信アンテナとして好適である。   Thus, in the antenna device 1 according to the present embodiment, the chip antenna 2 is mounted on the antenna substrate 3 having the pattern antenna 4 provided on the lower surface, and the high frequency part of the required frequency band is the pattern antenna 4. Since the remaining band after reception is received by the chip antenna 2, the two-band configuration applicable to a wide frequency band is realized without increasing the planar size of the apparatus. . Specifically, the chip antenna 2 operating as a tunable antenna can be tuned in a frequency band of 470 to 700 MHz, and the pattern antenna 4 having a relatively short electrical length can be tuned in a frequency band of 700 to 770 MHz. Therefore, this antenna device 1 can cover the entire UHF band (470 to 770 MHz) of television broadcasting. Since the chip antenna 2 only needs to be set so as to cover the band excluding the high frequency part where the pattern antenna 4 can be tuned, it is not necessary to increase the number of variable capacitance elements 7 in particular. In addition, since the pattern antenna 4 has a relatively short electric length and is formed in a meander shape, the pattern antenna 4 can be formed compactly in a limited area of the antenna substrate 3. Therefore, the antenna device 1 can obtain good reception sensitivity over a wide frequency band without reducing the size and gain, and is suitable as a reception antenna for a television broadcast UHF band built in a cellular phone or the like. It is.

また、本実施形態例に係るアンテナ装置1は、高周波切換スイッチ8の切換動作によって、チップアンテナ2に対する給電時にはパターンアンテナ4に対する給電が遮断され、同様にパターンアンテナ4に対する給電時にはチップアンテナ2に対する給電が遮断されるという回路設計にしてあるため、チップアンテナ2とパターンアンテナ4のいずれを選択して給電した場合でも、これらチップアンテナ2とパターンアンテナ4とが干渉を起こす虞がなく、常に良好なアンテナ性能が期待できる。   Further, in the antenna device 1 according to the present embodiment, the power supply to the pattern antenna 4 is cut off when the power is supplied to the chip antenna 2 by the switching operation of the high-frequency changeover switch 8. Therefore, even if either the chip antenna 2 or the pattern antenna 4 is selected and supplied with power, there is no possibility that the chip antenna 2 and the pattern antenna 4 will interfere with each other. Antenna performance can be expected.

また、本実施形態例に係るアンテナ装置1は、チップアンテナ2をアンテナ基板3に実装してユニット化したモジュールとなっているため、母基板20上への装着が容易で取扱い性に優れ、かつ、回路構成が異なる各種の母基板20に適用可能で汎用性に優れている。ただし、アンテナ専用の基板を用いてアンテナ装置1をユニット化する必要がない場合には、片面にパターンアンテナ4を設けた母基板20の他面にチップアンテナ2を直接実装してもよい。   In addition, the antenna device 1 according to the present embodiment is a module in which the chip antenna 2 is mounted on the antenna substrate 3 as a unit, so that the antenna device 1 can be easily mounted on the mother substrate 20 and is easy to handle. It is applicable to various mother boards 20 having different circuit configurations and is excellent in versatility. However, when it is not necessary to unitize the antenna device 1 using a substrate dedicated to the antenna, the chip antenna 2 may be directly mounted on the other surface of the mother substrate 20 provided with the pattern antenna 4 on one surface.

また、このアンテナ装置1では、バイアス回路9がバイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧するDC/DCコンバータ15を有しており、母基板20側の電源電圧が低くてもアンテナ装置1の同調電圧V(TUNE)を該電源電圧よりも高めに設定できるため、電源電圧が低めに設定されている携帯無線機器にアンテナ装置1が内蔵された場合でも、可変容量素子7の容量値の制御に支障をきたす虞はない。   Further, in this antenna apparatus 1, the bias circuit 9 has the DC / DC converter 15 that boosts the voltage level of the bias control signal to a required magnitude, and the antenna apparatus even if the power supply voltage on the mother board 20 side is low. 1 tuning voltage V (TUNE) can be set higher than the power supply voltage, so that the capacitance value of the variable capacitance element 7 can be obtained even when the antenna device 1 is built in a portable wireless device in which the power supply voltage is set lower. There is no risk of disturbing the control.

なお、上記実施形態例では、図4に示すように、可変容量素子7に印加される直流の同調電圧V(TUNE)を母基板側のチューナから専用の配線パターンによってアンテナ装置1へ供給しているが、図5に示すように、同調電圧V(TUNE)を給電信号RFに重畳させてアンテナ装置1へ供給してもよく、こうすると母基板側の配線パターンのレイアウトを簡素化することができる。   In the above embodiment, as shown in FIG. 4, a DC tuning voltage V (TUNE) applied to the variable capacitance element 7 is supplied from the tuner on the mother board side to the antenna device 1 by a dedicated wiring pattern. However, as shown in FIG. 5, the tuning voltage V (TUNE) may be supplied to the antenna device 1 by superimposing it on the feed signal RF, which can simplify the wiring pattern layout on the mother board side. it can.

本発明の実施形態例に係るアンテナ装置を下方から見た斜視図である。It is the perspective view which looked at the antenna apparatus which concerns on the example of embodiment of this invention from the downward direction. 該アンテナ装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of this antenna apparatus. 該アンテナ装置を母基板に実装した状態を示す外観図である。It is an external view which shows the state which mounted this antenna apparatus in the motherboard. 該アンテナ装置の等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of the antenna device. 該アンテナ装置の変形例の等価回路図である。It is the equivalent circuit schematic of the modification of this antenna apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 アンテナ装置
2 チップアンテナ
3 アンテナ基板
4 パターンアンテナ
5 基体
6 放射導体
6a 不連続部
7 可変容量素子(バラクタダイオード)
8 高周波切換スイッチ(高周波切換回路)
8a 入力端
8b 第1の出力端
8c 第2の出力端
9 バイアス回路
10,11 伝送線路
12 スルーホール
14 外部接続端子
15 DC/DCコンバータ(昇圧手段)
20 母基板
P1,P2 給電部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna apparatus 2 Chip antenna 3 Antenna board 4 Pattern antenna 5 Base body 6 Radiation conductor 6a Discontinuous part 7 Variable capacitance element (varactor diode)
8 High-frequency switch (high-frequency switching circuit)
8a Input terminal 8b First output terminal 8c Second output terminal 9 Bias circuit 10, 11 Transmission line 12 Through hole 14 External connection terminal 15 DC / DC converter (step-up means)
20 Mother board P1, P2 Feeding part

Claims (5)

誘電体または磁性体からなる基体の外周面に放射導体が帯状に巻装されていると共に、この放射導体の不連続部に可変容量素子が介設されているチップアンテナと、片面に前記チップアンテナが実装される回路基板と、この回路基板の他面に電気長が前記放射導体よりも短い導体パターンとして形成されたパターンアンテナとを備え、
前記回路基板に、前記チップアンテナの放射導体および前記パターンアンテナに給電信号を供給する伝送線路と、バイアス制御信号に基づく同調電圧を前記可変容量素子に供給して容量値を変化させるバイアス線路とを設け、前記パターンアンテナを相対的に高くて狭い周波数帯域に同調させると共に、前記チップアンテナを相対的に低くて広い周波数帯域に同調させるようにしたことを特徴とするアンテナ装置。
A chip antenna in which a radiation conductor is wound in a band shape on the outer peripheral surface of a base made of a dielectric or magnetic material, and a variable capacitance element is interposed in a discontinuous portion of the radiation conductor, and the chip antenna on one side And a pattern antenna formed as a conductor pattern having an electrical length shorter than that of the radiation conductor on the other surface of the circuit board,
A transmission line for supplying a feeding signal to the radiation conductor of the chip antenna and the pattern antenna, and a bias line for changing a capacitance value by supplying a tuning voltage based on a bias control signal to the variable capacitance element on the circuit board. An antenna device is provided, wherein the pattern antenna is tuned to a relatively high and narrow frequency band, and the chip antenna is tuned to a relatively low and wide frequency band.
請求項1の記載において、前記パターンアンテナがミアンダ形状の導体パターンとして形成されていることを特徴とするアンテナ装置。   2. The antenna device according to claim 1, wherein the pattern antenna is formed as a meander-shaped conductor pattern. 請求項1または2の記載において、前記回路基板に、給電回路に接続された入力端と、前記チップアンテナの給電部に接続された第1の出力端と、前記パターンアンテナの給電部に接続された第2の出力端とを有する高周波切換回路を設け、この高周波切換回路を制御して前記入力端が前記第1の出力端または前記第2の出力端と選択的に導通されるようにしたことを特徴とするアンテナ装置。   3. The circuit board according to claim 1, wherein the circuit board is connected to an input terminal connected to a power feeding circuit, a first output terminal connected to a power feeding part of the chip antenna, and a power feeding part of the pattern antenna. And a high-frequency switching circuit having a second output terminal, and the high-frequency switching circuit is controlled so that the input terminal is selectively conducted to the first output terminal or the second output terminal. An antenna device characterized by that. 請求項3の記載において、前記回路基板が、外部回路基板の配線パターンに接続される外部接続端子と、前記高周波切換回路と、前記同調電圧を生成するバイアス回路とを有するアンテナ基板であることを特徴とするアンテナ装置のチップアンテナ取付構造。   4. The antenna board according to claim 3, wherein the circuit board is an antenna board having an external connection terminal connected to a wiring pattern of an external circuit board, the high-frequency switching circuit, and a bias circuit that generates the tuning voltage. A chip antenna mounting structure of a characteristic antenna device. 請求項4の記載において、前記バイアス回路に前記バイアス制御信号の電圧レベルを所要の大きさに昇圧する昇圧手段を設けたことを特徴とするアンテナ装置のチップアンテナ取付構造。   5. The chip antenna mounting structure for an antenna device according to claim 4, wherein boosting means for boosting the voltage level of the bias control signal to a required magnitude is provided in the bias circuit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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