JP2008042651A - Communication apparatus and method of adjusting resonance frequency - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、通信機器及び共振周波数の調整方法に関する。 The present invention relates to a communication device and a method for adjusting a resonance frequency.
近年、携帯電話機に代表される携帯用の通信機器では、高機能化が要求され、近接非接触通信機能、地上デジタルテレビ受信機能、GPS機能等を備えたものが開発されている。 In recent years, portable communication devices typified by mobile phones are required to have higher functions, and those equipped with a proximity non-contact communication function, a digital terrestrial television reception function, a GPS function, and the like have been developed.
これらの機能にはそれぞれアンテナ素子が必要であり、アンテナ素子が多数化する一方、携帯用の通信機器には小型化、軽量化の要求があるため、アンテナ素子同士やアンテナ素子と通信機器内の回路等の導電体を近接して配置する必要がある。このため、アンテナ素子同士やアンテナ素子と通信機器内の導電体とが近接することにより電磁結合し、アンテナ素子の同調が崩れたり回路に渦電流が発生したりして通信機能が低下するおそれがあり、これを回避する必要がある。 Each of these functions requires an antenna element, and the number of antenna elements is increased. On the other hand, portable communication devices are required to be smaller and lighter. It is necessary to arrange conductors such as circuits close to each other. For this reason, there is a possibility that the antenna elements may be electromagnetically coupled when they are close to each other or between the antenna elements and the conductor in the communication device, and the communication function may be deteriorated due to the loss of tuning of the antenna elements or the generation of eddy currents in the circuit. There is a need to avoid this.
そこで、アンテナ素子と導電体との影響を低減するために、アンテナ素子と導電体との間に磁性体シートを配置する等の対策がとられている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、上記従来技術では、二つのアンテナ素子同士が隣接して配置されると、アンテナ素子間の磁気結合により共振周波数が変化し、各アンテナ素子のアンテナ利得や受信感度等のアンテナ性能が変化する。 By the way, in the above prior art, when two antenna elements are arranged adjacent to each other, the resonance frequency changes due to the magnetic coupling between the antenna elements, and the antenna performance such as antenna gain and reception sensitivity of each antenna element changes. .
また、各アンテナ素子を送受信すべき電波の周波数帯に対応するよう調整する場合においても、アンテナ素子間の磁気結合が強いと、相互に干渉し合い、あるアンテナ素子を所定の周波数帯に対応するよう調整しても、この調整量に応じて隣接する他のアンテナ素子の対応可能な周波数帯がシフトするため、調整が煩雑になるという問題がある。 In addition, when adjusting each antenna element to correspond to the frequency band of the radio wave to be transmitted / received, if the magnetic coupling between the antenna elements is strong, the antenna elements interfere with each other, and a certain antenna element corresponds to a predetermined frequency band. Even if such adjustment is performed, the frequency band that can be accommodated by other antenna elements adjacent to each other shifts in accordance with the adjustment amount, so that there is a problem that adjustment becomes complicated.
本発明の課題は、互いに異なる周波数帯の電波の送受信を行う複数のアンテナ素子を備えた通信機器において、隣接するアンテナ素子間の磁気結合を低減し、アンテナ素子の共振周波数を調整することである。 An object of the present invention is to reduce the magnetic coupling between adjacent antenna elements and adjust the resonance frequency of the antenna elements in a communication device including a plurality of antenna elements that transmit and receive radio waves in different frequency bands. .
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、第1のアンテナ素子であるロッドアンテナと、ロッドアンテナが収納されるアンテナガイドと、アンテナガイドに隣接して配置された第2のアンテナ素子とを備える通信機器において、前記アンテナガイドには前記第2のアンテナ素子との隣接する外周部に筒状の磁性体シートが設けられていることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, the invention according to
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の通信機器であって、前記磁性体シートには軸方向にスリットが設けられていることを特徴とする。 A second aspect of the present invention is the communication device according to the first aspect, wherein the magnetic sheet is provided with a slit in the axial direction.
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の通信機器であって、前記第2のアンテナ素子に隣接して配置された第3のアンテナ素子をさらに備えることを特徴とする。 A third aspect of the present invention is the communication apparatus according to the first or second aspect, further comprising a third antenna element disposed adjacent to the second antenna element.
請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の通信機器であって、前記ロッドアンテナは地上デジタルテレビ放送用のアンテナ素子であり、前記第2のアンテナ素子は近接非接触通信用のアンテナ素子であり、前記第3のアンテナ素子は携帯電話通信用のアンテナ素子であることを特徴とする。
The invention according to claim 4 is the communication device according to
請求項5に記載の発明は、第1のアンテナ素子であるロッドアンテナと、ロッドアンテナが収納されるアンテナガイドと、アンテナガイドに隣接して配置された第2のアンテナ素子と、第2のアンテナ素子に隣接して配置された第3のアンテナ素子とを備える通信機器の共振周波数の調整方法であって、前記アンテナガイドの前記第2のアンテナ素子との隣接する外周部に筒状の磁性体シートを設け、この磁性体シートに軸方向にスリットを設けることにより、前記第2のアンテナ素子の共振周波数を第3のアンテナ素子の通信周波数帯から除外することを特徴とする共振周波数の調整方法である。
The invention according to
本発明によれば、ロッドアンテナが収納されるアンテナガイドの第2のアンテナ素子との隣接部に筒状の磁性体シートを設けることで、アンテナガイドに収納されるロッドアンテナと第2のアンテナ素子との磁気結合が低減され、各アンテナ素子のアンテナ利得や受信感度等のアンテナ性能を維持することができる。また、磁性体シートにスリットを設けることで、第2のアンテナ素子の共振周波数を調整することができる。 According to the present invention, the rod antenna and the second antenna element accommodated in the antenna guide are provided by providing the cylindrical magnetic sheet in the adjacent portion of the antenna guide in which the rod antenna is accommodated with the second antenna element. And the antenna performance such as antenna gain and reception sensitivity of each antenna element can be maintained. Moreover, the resonant frequency of a 2nd antenna element can be adjusted by providing a slit in a magnetic material sheet.
以下、本発明を適用した通信機器の実施形態について詳細に説明する。
図1は複数のアンテナ素子を備える通信機器1を示す回路ブロック図である。
Hereinafter, embodiments of a communication device to which the present invention is applied will be described in detail.
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a
通信機器1は、メインアンテナ20、ロッドアンテナ30、RFID(Radio Frequency Identification)アンテナ40の3つのアンテナ素子を有し、メインアンテナ20用の整合回路21、アンテナスイッチ22、送受信回路23、ロッドアンテナ30用の整合回路31、受信回路32、OFDM復調回路33、RFIDアンテナ40用の整合回路41、受信回路42、検波回路43、及びこれらの回路を制御する制御CPU50を備える。
The
メインアンテナ20は携帯電話通信用の800MHz近傍、2GHz近傍の2帯域に対応している。800MHz近傍の帯域は、受信帯域を843〜870MHz、送信帯域を898〜925MHzとし、2GHz近傍の帯域は受信帯域を2110〜2130MHz、送信帯域を1920〜1940MHzとする。
The
整合回路21はコイルとコンデンサを組み合わせてなり、メインアンテナ20とアンテナスイッチ22側とのインピーダンスを整合する。アンテナスイッチ22は整合回路21と送受信回路23内の送信回路または受信回路のいずれか一方とを接続する。受信回路は、メインアンテナ20が受信し、整合回路21、アンテナスイッチ22を通過した信号のフィルタリング、周波数変換、増幅等を行い、復調、A/D変換等の処理を行った後、制御CPU50へ出力する。送信回路は制御CPU50より入力された信号に、D/A変換、変調、等の信号処理を施した後、アンテナスイッチ22、整合回路21を介してメインアンテナ20に出力する。
The matching
ロッドアンテナ30は地上デジタルテレビ放送用の13ch(473.142857MHz)〜62ch(767.142857MHz)の帯域に対応している。
整合回路31はコイルとコンデンサを組み合わせてなり、ロッドアンテナ30側と受信回路32側とのインピーダンスを整合する。
受信回路32はロッドアンテナ30が受信し、整合回路31を通過した信号のフィルタリング、周波数変換、増幅等を行った後、OFDM復調回路33へ出力する。
OFDM復調回路33は受信回路32より入力された信号に、復調、A/D変換、FFT処理、パラレル/シリアル変換等の信号処理を施した後、制御CPU50に出力する。
The
The
The
The
RFIDアンテナ40は近接非接触通信用の13.56MHzの通信に対応している。
受信回路42は、RFIDアンテナ40が受信し、整合回路41を通過した信号に周波数変換、増幅等を行った後、検波回路43に出力する。検波回路43は受信回路より入力された信号を復調し、制御CPU50に出力する。
The
The
次に、3つのアンテナ素子の実装構造について説明する。図2は通信機器1本体のメインアンテナ20、ロッドアンテナ30、RFIDアンテナ40が組み付けられた部分を示す斜視図であり、図3は図2の分解斜視図である。
Next, a mounting structure of three antenna elements will be described. 2 is a perspective view showing a portion of the
メインアンテナ20は、誘電体チップアンテナ、メアンダラインアンテナ等のアンテナ素子であり、図2,図3に示すように通信機器1内部の下端部に配置される。
ロッドアンテナ30は、筒状のアンテナガイド10に格納され、アンテナガイド10から引き出して使用可能とされる。アンテナガイド10は、図2,図3に示すように通信機器1の側端部に配置され、上端からロッドアンテナ30が挿入される。
The
The
RFIDアンテナ40は導線を複数回巻いたコイルであり、図2,図3に示すようにケーブル状に形成されている。RFIDアンテナ40は通信機器1本体の筐体2に矩形状に配置され、筐体2と、筐体2に嵌合するケーブル押さえ3とにより挟持され、固定される。図2の状態では、RFIDアンテナ40は下部においてメインアンテナ20と近接し、側部においてアンテナガイド10と近接する。このため、後述するようにアンテナガイド10内に格納されるロッドアンテナ30と、アンテナガイド10と近接して配置されるRFIDアンテナ40との磁気結合強度を低下させるために、アンテナガイド10の外周部には磁性体シート11が貼り付けられている。
The
なお、磁性体シート11には、アンテナガイド10に対してRFIDアンテナ40と反対側の部分に、軸方向にスリット12が設けられている。磁性体シート11にスリット12を設けることで、後述するように、RFIDアンテナ40とメインアンテナ20との磁気結合の強度が調整される。
The
ここで、磁性体シート11の有無によるRFIDアンテナ40とロッドアンテナ30、メインアンテナ20との磁気結合について説明する。
図4は通信機器1における各アンテナ素子の位置関係を示す模式図であり、図5は磁性体シート11がない場合、図6は磁性体シート11がある場合の各アンテナ素子の磁気的な結合関係を示す模式図である。
Here, the magnetic coupling between the
4 is a schematic diagram showing the positional relationship of each antenna element in the
図4に示すように、ロッドアンテナ30をアンテナガイド10に格納すると、RFIDアンテナ40とアンテナガイド10に格納された状態のロッドアンテナ30とが近接する。このため、図5に示すように、RFIDアンテナ40とロッドアンテナ30との磁気結合が強くなる。
As shown in FIG. 4, when the
そこで、アンテナガイド10の外周部に磁性体シート11を設けると、図6に示すように、RFIDアンテナ40とロッドアンテナ30との磁気結合を弱めることができる。しかし、磁性体シート11を設けると、RFIDアンテナ40のインダクタンスL1がL2に、静電容量C1がC2に変化し、RFIDアンテナ40の共振周波数がメインアンテナ20の通信用の周波数帯域にシフトし、この周波数帯域におけるRFIDアンテナ40とメインアンテナ20との磁気結合が強くなる。
Therefore, when the
これを防ぐために、磁性体シート11にスリット12を設け、RFIDアンテナ40のインダクタンスL1、静電容量C1の変化を調整する。これにより、RFIDアンテナ40の共振周波数がメインアンテナ20の通信用の周波数帯域までシフトすることを防ぐことができ、メインアンテナ20の利得の低下を抑えることができる。
In order to prevent this, the
次に、アンテナガイドに磁性体シートを設けない場合、スリットがない磁性体シートを設けた場合、スリットがある磁性体シートを設けた場合における、RFIDアンテナの共振周波数の変動値、メインアンテナのVSWR(Voltage Standing Wave Ratio;電圧定在波比)値、メインアンテナの利得を計測した結果を図7〜図11に示す。
なお、アンテナガイドの外径は5mm、磁性体シートを貼り付ける軸方向の長さは50mmとし、スリットの間隔は1mmとした。
Next, when the magnetic sheet is not provided on the antenna guide, when the magnetic sheet without slits is provided, or when the magnetic sheet with slits is provided, the fluctuation value of the resonance frequency of the RFID antenna, the VSWR of the main antenna The results of measuring the (Voltage Standing Wave Ratio) value and the gain of the main antenna are shown in FIGS.
The outer diameter of the antenna guide was 5 mm, the axial length for attaching the magnetic sheet was 50 mm, and the slit interval was 1 mm.
図7はロッドアンテナのアンテナガイドへの格納時とアンテナガイドからの引き出し時との、RFIDアンテナの共振周波数の変動値を示す表である。RFIDアンテナの共振周波数の変動値は、図5に示すように、磁性体シートがない場合には、約230kHzであった。一方、磁性体シート(スリットなし)がある場合には約40kHz、磁性体シート(スリットあり)がある場合には約50kHzであった。このため、磁性体シートがあることによりロッドアンテナの格納時/引き出し時に関わらず、RFIDアンテナの共振周波数を一定の範囲に保つことができる。 FIG. 7 is a table showing fluctuation values of the resonance frequency of the RFID antenna when the rod antenna is stored in the antenna guide and when the rod antenna is pulled out from the antenna guide. As shown in FIG. 5, the fluctuation value of the resonance frequency of the RFID antenna was about 230 kHz when there was no magnetic sheet. On the other hand, when there was a magnetic sheet (without slits), it was about 40 kHz, and when there was a magnetic sheet (with slits), it was about 50 kHz. For this reason, the presence of the magnetic sheet makes it possible to keep the resonance frequency of the RFID antenna in a certain range regardless of when the rod antenna is stored / drawn.
図8は磁性体シートがない場合、図9は磁性体シート(スリットなし)がある場合、図10は磁性体シート(スリットあり)がある場合の各条件における、周波数とメインアンテナのVSWR値との関係を示すグラフである。図8〜図10に示すように、メインアンテナへ入力した電力が空中へ放射されるために、受信帯域から送信帯域の間にかけてVSWR値が低下した。加えて、メインアンテナとRFIDアンテナとの共振により、メインアンテナへ入力した電力がRFIDアンテナへ放射されるためにVSWR値が低下する周波数(共振点A1〜A3,B1〜B3)が存在した(図8〜図10参照)。 FIG. 8 shows the frequency and the VSWR value of the main antenna in each condition when there is no magnetic sheet, FIG. 9 shows the case where there is a magnetic sheet (without slits), and FIG. 10 shows the case where there is a magnetic sheet (with slits). It is a graph which shows the relationship. As shown in FIGS. 8 to 10, since the power input to the main antenna is radiated into the air, the VSWR value decreased from the reception band to the transmission band. In addition, due to resonance between the main antenna and the RFID antenna, there is a frequency (resonance points A1 to A3, B1 to B3) at which the VSWR value decreases because the power input to the main antenna is radiated to the RFID antenna (see FIG. 8 to FIG. 10).
磁性体シートがない場合には、図8に示すように、共振点A1は送信帯域よりも高い周波数帯に、共振点B1は受信帯域よりも低い周波数帯にあった。しかし、磁性体シート(スリットなし)がある場合には、図9に示すように、共振点の周波数が低下し、送信帯域よりも高い周波数帯の共振点A1は送信帯域にシフトした(共振点A2)。一方、図10に示すように、磁性体シート(スリットあり)を設けた場合には、共振点の周波数低下が抑えられ、共振点A1が送信帯域までシフトすることがなかった(共振点A3)。 When there was no magnetic material sheet, as shown in FIG. 8, the resonance point A1 was in a frequency band higher than the transmission band, and the resonance point B1 was in a frequency band lower than the reception band. However, when there is a magnetic sheet (without slits), as shown in FIG. 9, the frequency of the resonance point decreases, and the resonance point A1 in the frequency band higher than the transmission band shifts to the transmission band (resonance point). A2). On the other hand, as shown in FIG. 10, when a magnetic sheet (with slits) was provided, the frequency drop at the resonance point was suppressed, and the resonance point A1 did not shift to the transmission band (resonance point A3). .
図11は磁性体シートの有無及びスリットの有無による、通信周波数とメインアンテナの利得(dB)との関係を示すグラフである。図11に示すように、磁性体シート(スリットなし)を設けた場合には、磁性体シートを設けない場合と比較して、メインアンテナの利得が低下した。一方、磁性体シート(スリットあり)を設けた場合には、磁性体シート(スリットなし)を設けた場合と比較して、メインアンテナの利得の低減が抑えられたことがわかる。 FIG. 11 is a graph showing the relationship between the communication frequency and the gain (dB) of the main antenna depending on the presence / absence of a magnetic sheet and the presence / absence of a slit. As shown in FIG. 11, when the magnetic material sheet (without slits) was provided, the gain of the main antenna was reduced compared to the case where the magnetic material sheet was not provided. On the other hand, it can be seen that when the magnetic sheet (with slits) is provided, the reduction in the gain of the main antenna is suppressed as compared with the case where the magnetic sheet (without slits) is provided.
1 通信機器
10 アンテナガイド
11 磁性体シート
12 スリット
20 メインアンテナ(第3のアンテナ素子)
30 ロッドアンテナ(第1のアンテナ素子)
40 RFIDアンテナ(第2のアンテナ素子)
1
30 Rod antenna (first antenna element)
40 RFID antenna (second antenna element)
Claims (5)
前記アンテナガイドには前記第2のアンテナ素子との隣接する外周部に筒状の磁性体シートが設けられていることを特徴とする通信機器。 In a communication device including a rod antenna that is a first antenna element, an antenna guide that houses the rod antenna, and a second antenna element that is disposed adjacent to the antenna guide,
A communication device, wherein the antenna guide is provided with a cylindrical magnetic sheet on an outer periphery adjacent to the second antenna element.
前記アンテナガイドの前記第2のアンテナ素子との隣接する外周部に筒状の磁性体シートを設けるとともに、
前記磁性体シートに軸方向にスリットを設けることにより、
前記第2のアンテナ素子の共振周波数を第3のアンテナ素子の通信周波数帯から除外することを特徴とする共振周波数の調整方法。 A rod antenna that is a first antenna element, an antenna guide that houses the rod antenna, a second antenna element that is disposed adjacent to the antenna guide, and a second antenna element that is disposed adjacent to the second antenna element. 3 is a method for adjusting a resonance frequency of a communication device including the antenna element of 3,
While providing a cylindrical magnetic sheet on the outer periphery of the antenna guide adjacent to the second antenna element,
By providing a slit in the axial direction in the magnetic sheet,
A method for adjusting a resonance frequency, wherein the resonance frequency of the second antenna element is excluded from the communication frequency band of the third antenna element.
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