JP2009038513A - アンテナ装置 - Google Patents

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昌彦 日笠
Satoru Senda
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Abstract

【課題】アンテナのリアクタンス成分の周波数特性カーブの傾きを緩やかにしてチューニング帯域幅を広げること。
【解決手段】接地板11と、前記接地板11上に取り付けられ誘電体又は磁性体からなる基体21及び前記基体21に設けられた放射導体22からなるアンテナ素子1とを備えたアンテナ装置20において、アンテナ装置20のグランド23に基端部が接続して先端部が放射導体22側に延出した突起電極26を設け、グランド23とアンテナ間に発生する容量を増加させ、アンテナ装置20のリアクタンス成分の周波数特性カーブの傾き緩やかにし、チューニング帯域幅を広域化する。
【選択図】図1

Description

本発明は、アンテナのリアクタンス成分をインダクタ及び可変容量素子の合成リアクタンスで整合させるアンテナ装置に関する。
従来、携帯電話機等のモバイル機器に内蔵されるテレビジョン受信機用のアンテナ装置として、アンテナの共振周波数を後段の整合回路を用いて可変させるチューナブルアンテナがある(例えば、特許文献1参照)。チューナブルアンテナでは、アンテナ部のインピーダンスを容量性にしておき、後段の回路部にリアクタンスLを配置し、このリアクタンスLを可変させることで共振周波数を変えるように構成されている。
図4は一般的なチューナブルアンテナの回路構成図である。同図に示すチューナブルアンテナは、アンテナ素子1及び整合回路2で構成されている。整合回路2は、バラクタダイオード3,4及びコイル5のLC直列共振回路で構成されている。バラクタダイオード3,4のアノードにはバラクタ制御電圧源6から共振周波数を制御するチューニング電圧が印加される。また、整合回路2の出力端には後段の高周波受信回路との整合をとるコイル7が並列に接続されている。なお、整合回路2の両端部は直流カットコンデンサ8,9を介してアンテナ素子1、高周波受信回路にそれぞれ接続される。
上記チューナブルアンテナでは、バラクタダイオード3,4の容量を変化させることで等価的にリアクタンスLを変化させることができ、共振周波数を変えることができる。このようなチューナブルアンテナのチューニング帯域を決定する要素として、バラクタダイオード3,4の容量可変比と、アンテナ素子1のリアクタンス成分の周波数特性カーブとが挙げられる。
図5はアンテナ素子1のリアクタンス成分の周波数特性カーブを示す図である。リアクタンス成分が0となる点がアンテナ単体での共振ポイントである。たとえば、このような周波数特性カーブを示すアンテナ素子1を470MHzで共振させるためには、リアクタンス成分が470MHzで0となるように整合回路2でリアクタンス補正する必要がある。
特開2006−197056号公報
ところが、従来のチューナブルアンテナでチューニング帯域幅を広帯域化(例えば、470MHzから750MHz)しようとすると、アンテナ自体のリアクタンス成分の周波数特性カーブの傾きが大きいために、十分なチューニング帯域幅を実現することが困難であった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、アンテナのリアクタンス特性のカーブを緩やかにしてチューニング帯域幅を広げることができるアンテナ装置を提供することを目的とする。
本発明のアンテナ装置は、グランド部を有する接地板と、前記接地板上に取り付けられ誘電体又は磁性体からなる基体及び前記基体に設けられた放射導体からなるアンテナ素子とを備えたアンテナ装置において、前記接地板のグランド部に基端部が接続され前記放射導体の一部に先端部を対向させたグランド導体を備え、前記アンテナ素子と前記グランド部との間に発生する容量を増加させることを特徴とする。
この構成によれば、アンテナ素子とグランド部との間に発生する容量を増加させることにより、アンテナ素子のリアクタンス成分の周波数特性カーブの傾きを緩やかにすることができ、チューニング帯域幅を広げることができる。
また本発明は、上記アンテナ装置において、前記グランド導体は、前記基体の一面で接地板側の面又は前記接地板上で前記基材が取り付けられる面に設けられた突起電極で構成されることを特徴とする。
この構成により、突起電極の先端部と放射導体の一部とが対向して容量が発生し、アンテナ入力部に並列に容量を装荷したことと等価となり、アンテナ素子とグランド部との間に発生する容量を増加させることができる。また、突起電極は長さを調整することによりL成分を調整できるのでリアクタンス成分の周波数特性カーブの傾きを容易に調整することができる。
また本発明は、上記アンテナ装置において、前記グランド導体は、前記放射導体の給電点の近傍に位置する放射導体の一部に対して先端部が対向するようにする。また、上記アンテナ装置において、前記放射導体を、給電点より所定量離れた位置から前記基材に螺旋状に巻回された帯状の導体で構成することができる。また、前記アンテナ素子との間で所定の周波数範囲において整合を行うための整合回路を前記基体上に設け、前記整合回路に、直列接続された可変容量素子とインダクタ素子とを備える。
本発明によれば、アンテナのリアクタンス成分の周波数特性カーブの傾きを緩やかにしてチューニング帯域幅を広げることができる。
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
図1(a)(b)は本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置の外観図であり、同図(a)は接地板まで含んだ全体図、同図(b)はアンテナ装置近傍の拡大図である。
本実施の形態は、取付基板11aの上面にグランドパターン11bを形成してなる接地板11上面の一方の角に、グランドパターン11bの一部を切り欠いて矩形領域12を形成し、当該矩形領域12にアンテナ装置20を配置している。アンテナ装置20は、誘電体又は磁性体からなる柱状の基体21の右側半分に帯状の放射導体22を重ならないように間隔をあけて螺旋状に巻回している。基体21の左端部には、取付基板11a側の面に、放射導体22から離間して、アンテナ用グランドパターン23が形成されている。また、基体21の左端部で取付基板11aとは反対側の面に回路基板24が設けられている。回路基板24には、例えば図4に示す整合回路2が構成されている。放射導体22の一端は回路基板24に設けられた給電点25に接続されている。回路基板24からは給電ライン24aが接地板11側に伸びていて、図示されていない電源回路から電力供給を受けている。また、アンテナ用グランドパターン23はパターン23aを介して接地板11のグランドパターン11bに導通している。
本実施の形態では、基体21の取付基板11a側の面に、アンテナ用グランドパターン23から放射導体22側に伸びる突起電極26を形成している。突起電極26の基端部はアンテナ用グランドパターン23に接続して導通しており、先端部は取付基板11a側の面に配置する放射導体22のうち最も給電点25寄りの放射導体22の一部22aと近接している。突起電極26の先端部と近接している放射導体22の一部を近接導体22aとしている。
図2(a)(b)は本実施の形態に係るアンテナ装置20の原理図である。アンテナ装置20は、ヘリカルアンテナであるが、基本動作は図2(a)に示すようにモノポールアンテナと同じ原理で動作する。基体21に巻回した放射導体22は接地板11との間に容量が発生する。図2(a)に示すように、放射導体22と接地板11との間に容量C1が形成され、突起電極26の先端部と近接導体22aとの間に容量C2が形成される。突起電極26の先端部は近接導体22aに近接しているので、容量C2の方が容量C1よりも大きな値になる。図2(b)にアンテナ装置20の等価回路を示す。グランド側からアンテナ方向に伸びグランドと導通した突起電極26を設けることで、アンテナとグランド間に発生する容量を増加させている。そのため、等価回路としてはアンテナの入力部に並列の容量Cが装荷されたのと同等となり、アンテナ入力部から見たリアクタンス成分の周波数特性カーブが緩やかになる。
図6(a)(b)に従来のアンテナ装置の原理図及び等価回路図を示す。図2(a)と図6(a)とを対比すると明らかなように、本実施の形態はグランドとアンテナ間に発生した容量が突起電極26を設けたことで増加している。
図3は以上のように構成された本実施の形態に係るアンテナ装置20のリアクタンス成分の周波数特性をシミュレーションした結果を示す図である。図5に示すリアクタンス成分の周波数特性カーブと同一条件でシミュレーションしたものである。図3と図5とを対比すると明らかなように、アンテナ装置20のリアクタンス成分の周波数特性カーブの方が緩やかになっている。アンテナ装置20の突起電極26は誘導性リアクタンスLの成分を有し、その長手方向の寸法を長くすることでL成分を大きくすることができる。したがって、突起電極26の寸法を長くすることによりリアクタンス成分の周波数特性カーブが水平に近づいていきチューニング帯域幅が大幅に改善される。リアクタンス成分の周波数特性カーブが水平にならない範囲で突起電極26の寸法を最適化する。
以上のように本実施の形態によれば、アンテナ装置20のグランド23に基端部が接続して先端部が放射導体22側に延出した突起電極26を設けて、グランド23とアンテナ間に発生する容量を増加させたので、アンテナ装置20のリアクタンス成分の周波数特性カーブを緩やかにすることができ、チューニング帯域幅を広げることができる。
また本実施の形態によれば、突起電極26の長さを調整することでL成分を調整でき、リアクタンス成分の周波数特性カーブの傾きを極めて容易に調整することができる。
以上の説明では、アンテナ装置20のアンテナ素子として、帯状の放射導体22を基体21に螺旋状の巻回したヘリカル構造を例示したが、アンテナ寸法に応じて放射導体をミアンダ構造又はストレートラインとすることもできる。また、グランド導体としての突起電極26は基体21の接地板側の面に設けられているが、基体21の側面又は内部に設けても良い。また、棒状の突起電極26としたが、それ以外の形状であっても良い。
本発明は、モバイル機器に内蔵される小型のチューナブルアンテナに適用可能である。
(a)本発明の一実施の形態に係るアンテナ装置全体の外観図、(b)アンテナ装置近傍の拡大図 (a)上記一実施の形態に係るアンテナ装置の動作原理図、(b)上記一実施の形態に係るアンテナ装置の等価回路図 上記実施の形態に係るアンテナ装置のリアクタンス成分の周波数特性カーブを示す特性図 チューナブルアンテナの回路構成図 従来のアンテナ素子のリアクタンス成分の周波数特性カーブを示す特性図 (a)従来のアンテナ装置の動作原理図、(b)従来のアンテナ装置の等価回路図
符号の説明
1…アンテナ素子
2…整合回路
3、4…バラクタダイオード
5…コイル(直列挿入側)
6…バラクタ制御電圧源
7…コイル(並列挿入側)
8,9…直流カットコンデンサ
11…接地板
11a…取付基板
11b…グランドパターン
12…矩形領域
20…アンテナ装置
21…基体
22…放射導体
22a…近接導体
23…アンテナ用グランドパターン
24…回路基板
25…給電点
26…突起電極


Claims (5)

  1. グランド部を有する接地板と、前記接地板上に取り付けられ誘電体又は磁性体からなる基体及び前記基体に設けられた放射導体からなるアンテナ素子とを備えたアンテナ装置において、前記接地板のグランド部に基端部が接続され前記放射導体の一部に先端部を対向させたグランド導体を備え、前記アンテナ素子と前記グランド部との間に発生する容量を増加させることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 前記グランド導体は、前記基体の一面で接地板側の面又は前記接地板上で前記基材が取り付けられる面に設けられた突起電極で構成されることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
  3. 前記グランド導体は、前記放射導体の給電点の近傍に位置する放射導体の一部に対して先端部が対向したことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のアンテナ装置。
  4. 前記放射導体は、給電点より所定量離れた位置から前記基材に螺旋状に巻回された帯状の導体で構成されることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のアンテナ装置。
  5. 前記アンテナ素子との間で所定の周波数範囲において整合を行うための整合回路を前記基体上に設け、前記整合回路は、直列接続された可変容量素子とインダクタ素子とを有することを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のアンテナ装置。




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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014230276A (ja) * 2013-05-17 2014-12-08 群▲マイ▼通訊股▲ふん▼有限公司 無線周波整合回路及び無線通信装置

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