JP2009038513A - アンテナ装置 - Google Patents

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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