JP2009278192A - アンテナ装置及び通信端末装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】低周波数帯域において複数の共振モードに対応可能であり、構造が簡素なアンテナ装置及びそれを備える通信端末装置を提供する。
【解決手段】所定の低周波数帯域及び高周波数帯域の信号に対応可能なアンテナ素子と、給電端子部と、低周波数帯域を所定の帯域幅に広げるための第１及び第２帯域幅調整回路とを備えたアンテナ装置を提供する。第１及び第２帯域幅調整回路に含まれるキャパシタの容量及びインダクタのインダクタンスを適宜調整することにより、低周波数帯域の帯域幅を所定の幅に広げる。また、キャパシタ及び／又はインダクタで構成される第１及び第２帯域幅調整回路を用いることにより、アンテナ装置の構造をより簡素にすることができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、アンテナ装置及び通信端末装置に関し、より詳細には、マルチバンド対応の単一給電方式のアンテナ装置及びそれを備える通信端末装置に関する。
現在、携帯電話で採用されている無線通信方式の一つにＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）方式がある。ＧＳＭ方式における利用周波数帯域は、例えば、８５０ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１８００ＭＨｚ帯及び１９００ＭＨｚ帯などである。また、ＧＳＭ方式以外では、ＵＴＭＳ（Universal Mobile Telecommunication System）が採用されており、ＵＴＭＳの利用周波数帯域は２ＧＨｚ帯である。
また、従来、上述した無線通信方式に対応可能な携帯電話端末等の無線通信端末装置が開発されている。このような無線通信端末装置では、複数の利用周波数帯域に対応可能な構成になっている。また、このような無線通信端末装置のアンテナ装置部においては、複数の周波数帯域に対応できるようにするために様々な構造が提案されている。その例を図３３〜３５に示す。
図３３〜３５に示したアンテナ装置部は、単一給電方式のアンテナ装置部である。また、図３３〜３５に示したアンテナ装置部は、低周波数帯域では、ＧＳＭ方式の８５０ＭＨｚ帯または９００ＭＨｚ帯に対応可能であり、高周波数帯域では、ＧＳＭ方式の１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯及びＵＴＭＳの２ＧＨｚ帯に対応可能である。
図３３に示したアンテナ装置部１１０は、短絡寄生素子付きのアンテナ装置部である（例えば、特許文献１参照）。アンテナ装置部１１０のアンテナ素子２は、図３３に示すように、低周波数帯域用のアンテナ導体部７２と、高周波数帯域用の２つのアンテナ導体部７３及び７４とを備える。高周波数帯域用アンテナ導体部７４は、もう一方の高周波数帯域用アンテナ導体部７３の外側に沿って形成され、その高周波数帯域用アンテナ導体部７３とは電気的には接続されていない。このアンテナ装置部１１０は、高周波数帯域用アンテナ導体部７３と、もう一方の高周波数帯域用アンテナ導体部７４との容量結合を利用して、複数の高周波数帯域モードに対応可能にしている。なお、各対応周波数帯域の信号の波長をλとすると、各導体部の経路長はλ／４となるように調整されている。
また、図３４に示したアンテナ装置部１１１は、ＧＦスロットタイプ（接地部（Ground）とフィード（Feed）接続部との間にスロットが存在するタイプ）のアンテナ装置部である。このアンテナ装置部１１１のアンテナ素子２は、図３４に示すように、低周波数帯域用のアンテナ導体部９２と高周波数帯域用の２つのアンテナ導体部９３及び９４とを備える。このアンテナ装置１１１では、これらのアンテナ導体部は電気的に接続されている。そして、このアンテナ装置部１１１では、各アンテナ導体部の経路長を変えることにより、複数の周波数に対応している。
図３５に示したアンテナ装置部８１は、並列共振回路３９で整合をとった２股エレメントタイプのアンテナ装置部である。このアンテナ装置部８１のアンテナ素子２は、図３５に示すように、２つのアンテナ導体部３５及び３６と、インダクタ３７及びキャパシタ３８を並列に接続した並列共振回路３９とを備える。並列共振回路３９の一方の端子は給電点３とアンテナ導体部３５及び３６とを繋ぐフィード線１１に接続され、他方の端子はショート線１０により接地されている。
図３５に示したアンテナ装置部８１では、インダクタ３７及びキャパシタ３８からなる並列共振回路３９を設けることにより複数の高周波数帯域モードに対応している。具体的には、周波数の低い方の高周波数帯域モードに対しては、並列共振回路３９内のインダクタ３７のみが実質的に作用するように並列共振回路３９が設計されている。また、周波数の高い方の高周波数帯域モードに対しては、並列共振回路３９内のキャパシタ３８のみが実質的に作用するように並列共振回路３９が設計されている。
図３３〜３５に示したアンテナ装置部の周波数特性には、いずれも、低周波数帯域と高周波数帯域が存在する。高周波数帯域は、１８００ＭＨｚ、１９００ＭＨｚ及び２ＧＨｚの周波数帯域の３つのモードからなるので広帯域特性となる。一方、低周波数帯域は、８５０ＭＨｚ（または９００ＭＨｚ）の単一モードから構成されるので狭帯域特性となる。
また、従来、低周波数帯域においても複数の周波数帯域に対応可能な種々のアンテナ装置部が提案されている（特許文献２、３及び非特許文献１参照）。
特許文献２には、誘電体共振器型のアンテナ装置部が提案されており、このアンテナ装置部では、高誘電体材料を用いることにより低周波数帯域を２共振特性にして広帯域特性を得ている。
特許文献３には、チューナブルアンテナと呼ばれるアンテナ装置部が提案されている。このアンテナ装置部は、周波数帯域の切り替えスイッチを備えており、この切り替えスイッチにより、低周波数帯域の２つのモードに対応している。
また、非特許文献１には、積層型のアンテナ装置部が提案されており、このアンテナ装置部では、２つのアンテナ導体部を貼り合せて２層構造にすることにより、低周波数帯域で広帯域特性を得ている。
特表２００６−５２７９４９号公報 特表２００５−５２１３１５号公報 再表２００４−０４７２２３号公報 A Brief Survey of Internal antennas in GSM phone 1998 to 2005（Corbett Roewll, Hong Kong）
上述のように、特許文献２及び３並びに非特許文献１では、複数の低周波数帯域に対応可能な種々のアンテナ装置部が提案されている。しかしながら、これらのアンテナ装置部はいずれもその構造が複雑であるという問題がある。
また、特許文献２で提案されているアンテナ装置では、高価な高誘電体材料を用いるのでコストが高くなるという問題がある。さらに、構造が複雑であるので、設計も複雑になるという問題もある。
また、特許文献３で提案されているアンテナ装置では、周波数帯域を切り替える切替スイッチを備えているので、高コスト及び高消費電力という問題がある。また、切替スイッチにより高周波信号に歪みが生じることもある。
さらに、非特許文献１で提案されているアンテナ装置は２つのアンテナ導体部を貼り合せるような構造であるので、貼り合せ精度を高くする必要があり量産性に問題がある。
上述のように、特許文献２及び３並びに非特許文献１で提案されているアンテナ装置部では、構造が複雑であるとともに、高コスト、低量産性といった問題もある。
そこで、比較的構造が簡素である図３３〜３５に示すような低周波数帯域が単一共振モードのアンテナ装置部においても、８５０ＭＨｚ帯及び９００ＭＨｚ帯の両帯域への対応が望まれている。また、これらのアンテナ装置部は設計上の制約から一般に持ち手の影響（電磁波が人体に吸収され放射効率が低下するなど）を受けやすい位置に実装される場合もある。このような持ち手の影響の観点からも、図３３〜３５に示したようなアンテナ装置部において、低周波数帯域を広くすることが望まれている。
図３３〜３５に示すようなアンテナ装置部において低周波数帯域を広くするには、例えばアンテナ装置部内でＧＮＤ（Ground）とする地導体の長さを長くする方法や、アンテナ素子の体積を大きくする方法などが考えられる。しかしながら、これらの方法は、例えば通信端末装置の小型化の要請などから物理的に制限を受ける。
また、特許文献２及び３並びに非特許文献１に記載されているアンテナ装置部の構造や設計手法等は、図３３〜３５に示したアンテナ装置部のそれと根本的に異なる。それゆえ、特許文献２及び３並びに非特許文献１に記載されている技術を図３３〜３５に示すようなアンテナ装置部に適用することは技術的に困難である。
本発明は上記問題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、複数の低周波数帯域に対応可能であり、構造がより簡素な単一給電方式のアンテナ装置及びそれを備えた通信端末装置を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明のアンテナ装置は、所定の第１周波数帯域及び該第１周波数帯域より高い周波数の第２周波数帯域の無線信号を送受信するアンテナ素子と、給電端子部とを備える構成とした。また、本発明のアンテナ装置は、第１周波数帯域の帯域幅を所定の帯域幅に広げるための第１及び第２帯域幅調整回路を備える構成とした。また、第１帯域幅調整回路は、第１キャパシタを含み、第１キャパシタの一方の端子がアンテナ素子に接続され且つ他方の端子が接地されている構成とした。なお、第１キャパシタの容量は第１周波数帯域の所定の帯域幅に応じて所定の値に設定されており、第１キャパシタが第２周波数帯域の信号に対して略短絡状態となるように第１キャパシタの容量が所定の値に設定されている。また、第２帯域幅調整回路は、第２キャパシタ、第３キャパシタ及び第１インダクタを含む構成とした。そして、第２帯域幅調整回路では、第２キャパシタの一方の端子がアンテナ素子に接続され且つ他方の端子が給電端子部に接続されている構成とした。また、第２帯域幅調整回路では、第３キャパシタ及び第１インダクタが直列に接続されて第１共振回路を構成し、第１共振回路の一方の端子が給電端子部に接続され且つ他方の端子が接地されている構成とした。なお、第２及び第３キャパシタの容量及び第１インダクタのインダクタンスが第１周波数帯域の所定の帯域幅に応じてそれぞれ所定の値に設定されている。また、第２キャパシタが第２周波数帯域の信号に対して略短絡状態となるように第２キャパシタの容量が所定の値に設定されている。さらに、第１共振回路が第２周波数帯域の信号に対して略開放状態となるように第３キャパシタの容量及び第１インダクタのインダクタンスがそれぞれ所定の値に設定されている。
なお、本明細書でいう「略短絡状態」とは、回路のリアクタンスが０となる場合だけでなく、回路のリアクタンスが無視できるほど小さくなり、実質的に回路が短絡状態に等しい状態であるとみなせる場合も含む意味である。また、本明細書でいう「略開放状態」とは、回路が完全に開放状態にある場合だけでなく、回路のリアクタンスが非常に大きくなり、実質的に回路が開放状態に等しい状態であるとみなせる場合も含む意味である。
本発明のアンテナ装置では、第１〜第３キャパシタ並びに第１インダクタのリアクタンスを適宜調整することにより、第１周波数帯域の帯域幅を広げて所望の帯域幅にする。この設計原理については、後に詳述する。
また、第１及び第２キャパシタが第２周波数帯域の信号に対して略短絡状態となるように第１及び第２キャパシタの容量を設定する。さらに、第２帯域幅調整回路内の第１共振回路が第２周波数帯域の信号に対して略開放状態となるように、第３キャパシタの容量並びに第１インダクタのリアクタンスを設定する。それゆえ、第２周波数帯域内の周波数の信号がアンテナ装置部に入力された際には、アンテナ装置の構成は、アンテナ素子がショート線により直接接地され且つフィード線により給電端子部に直接接続されている構成とほぼ同じになる。すなわち、本発明のアンテナ装置の構成は、第２周波数帯域内の周波数の信号に対しては従来のアンテナ装置（例えば、図３３〜３５のアンテナ装置）とほぼ同じ構成となる。その結果、本発明のアンテナ装置の第２周波数帯域の周波数特性は、ほぼ従来と同様の特性が得られ、良好な特性が維持される。
従って、本発明のアンテナ装置よれば、第１〜第３キャパシタの容量及び第１インダクタのリアクタンスを適宜調整することにより、アンテナ装置の第２周波数帯域の特性を従来同様の良好な特性に保ちつつ第１周波数帯域の帯域幅を所定の幅に広げることができる。
また、上記課題を解決するために、本発明の通信端末装置は、所定の第１周波数帯域及び該第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の無線信号を送受信するアンテナ素子と、給電端子部とを備える構成とした。また、本発明の通信端末装置は、第１周波数帯域の帯域幅を所定の帯域幅に広げるための第１及び第２帯域幅調整回路を備える構成とした。さらに、本発明の通信端末装置は、アンテナ素子で送受信される無線信号を変復調する通信回路を備える構成とした。
すなわち、本発明の通信端末装置は、上述した本発明のアンテナ装置を備える構成とした。それゆえ、本発明の通信端末装置によれば、第２周波数帯域（高周波数側の帯域）の特性を良好に保ちつつ広帯域の第１周波数帯域（低周波数側の帯域）を有する通信端末装置を提供することができる。
上述のように、本発明のアンテナ装置では、第１及び第２帯域幅調整回路を構成するキャパシタの容量及びインダクタのリアクタンスを適宜調整することにより第１周波数帯域（低周波数側の周波数帯域）の帯域幅を所望の帯域幅に広げることができる。それゆえ、本発明によれば、低周波数側の周波数帯域において、複数の周波数帯域に対応可能なアンテナ装置及び通信端末装置を提供することができる。
また、本発明のアンテナ装置は、キャパシタ及び／又はインダクタからなる第１及び第２帯域幅調整回路をそれぞれ、アンテナ素子と接地点との間、及び、アンテナ素子と給電端子部との間に設けただけの構成である。それゆえ、本発明によれば、アンテナ装置及び通信端末装置の構成をより簡易な構成にすることができる。
以下に、本発明の実施形態の例を、図面を参照しながら具体的に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係る通信端末装置及びそれに含まれるアンテナ装置部（アンテナ装置）を、図１〜図２５を参照しながら以下に説明する。
［通信端末装置の構成］
まず、本実施形態に係る通信端末装置の構成について説明する。なお、本実施形態では、通信端末装置として、移動通信端末を用いた例を説明する。ただし、ここでいう移動通信端末は、いわゆる携帯電話端末と称されるものであり、無線電話用の基地局と無線通信を行う端末装置である。本実施形態のアンテナ装置部１を搭載した移動通信端末のブロック構成図を図１に示す。
移動通信端末２１は、図１に示すように、アンテナ装置部１と、アンテナ装置部１と接続されたＲＦ（Radio Frequency）回路２２（通信回路）と、ＲＦ回路２２に接続された無線制御部２３とを備える。また、移動通信端末２１は、制御部２４と、インターフェイス制御部２５と、記憶部２６と、データ操作部２７と、表示部２８とを備える。さらに、移動通信端末２１は、動画及び静止画を撮影することができるカメラ２９と、通話時の音声を出力するためのスピーカ３０と、通話時の音声を吸音するためのマイクロフォン３１とを備える。
また、移動通信端末２１は、図１に示すように、制御ライン３２を備える。制御ライン３２は、これに接続されている各部を制御する信号を流す信号線である。移動通信端末２１内の各部は、図１に示すように、制御ライン３２を通じて制御部２４と接続されており、各部の処理動作は制御部２４により制御される。なお、図１には示していないが、移動通信端末２１は電源部を備えており、電源部から各部に電力が供給されている。
ＲＦ回路２２は、アンテナ装置部１で送受信される無線信号の変復調を行う回路である。そして、無線制御部２３は、ＲＦ回路２２での無線信号の変復調処理を制御する。
制御部２４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算制御装置からなり、移動通信端末２１を構成する各部を制御する。また、インターフェイス制御部２５は、外部機器とのデータ転送を制御する。
記憶部２６は、フラッシュメモリ（半導体メモリ）等の不揮発性メモリから構成される。記憶部２６には、電話帳やスケジュール、メールメッセージ、動画、静止画、音楽、アプリケーションソフトウェア、ブックマーク、ウェブページ等の様々なデータ及びコンピュータプログラムが格納される。
データ操作部２７は、ジョグダイアルやキーパッドなどから構成される。データ操作部２７では、電話番号やメール文などの入力操作、各種モードの設定操作などの入力操作信号を入力することができる。また、表示部２８は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）などで構成される。
［アンテナ装置部の構成］
次に、本実施形態のアンテナ装置部１の構成について説明する。本実施形態のアンテナ装置部１は、マルチバンド対応可能な単一給電方式のアンテナ装置部であり、その構成を図２に示した。アンテナ装置部１は、図２に示すように、アンテナ素子２と、給電端子部３（以下、給電点３ともいう）と、第１帯域幅調整回路４と、第２帯域幅調整回路５とを備える。
第１帯域幅調整回路４及び第２帯域幅調整回路５は、後述するように、低周波数帯域（第１周波数帯域）の帯域幅を所定の帯域幅に広げるための回路である。第１帯域幅調整回路４は、図２に示しように、アンテナ素子２と接地点２０とをつなぐショート線１０の途中に設けた。また、第２帯域幅調整回路５は、アンテナ素子２と給電点３とをつなぐフィード線１１の途中に設けた。なお、フィード線１１は５０オーム系のストリップラインで形成した。
アンテナ装置部１のより詳細な構成図を図３に示した。本実施形態では、図３に示すように、第１帯域幅調整回路４を容量Ｃ１のキャパシタ（以下では、第１キャパシタ４ともいう）で構成した。また、第１キャパシタ４の一方の端子をアンテナ素子２に接続し、他方の端子を接地した。
また、本実施形態では、図３に示すように、第２帯域幅調整回路５を、容量Ｃ２のキャパシタ６（以下、第２キャパシタ６ともいう）と、容量Ｃ３のキャパシタ７（以下、第３キャパシタ７ともいう）と、インダクタンスＬ１のインダクタ８（以下、第１インダクタ８ともいう）とから構成した。また、第２帯域幅調整回路５内では、第３キャパシタ７と第１インダクタ８とを直列に接続して直列共振回路９（第１共振回路）を構成した。
また、第２帯域幅調整回路５では、図３に示すように、第２キャパシタ６の一方の端子をアンテナ素子２に接続し、他方の端子を給電点３に接続した。また、直列共振回路９の一方の端子を第２キャパシタ６と給電点３とをつなぐフィード線１１に接続し、他方の端子を接地した。すなわち、本実施形態では、直列共振回路９を第２キャパシタ６より給電点３側の位置に設けた。
なお、第１キャパシタ４の容量Ｃ１、第２キャパシタ６の容量Ｃ２、第３キャパシタ７の容量Ｃ３及び第１インダクタ８のインダクタンスＬ１は、アンテナ装置部１に必要な周波数特性に応じて適宜設定する。具体的には、以下のような定性的な条件（１）〜（３）を全て満たすように、第１キャパシタ４の容量Ｃ１、第２キャパシタ６の容量Ｃ２、第３キャパシタ７の容量Ｃ３及び第１インダクタ８のインダクタンスＬ１を設定する。なお、設計原理は後で詳述する。
（１）低周波数帯域（第１周波数帯域）で必要とする帯域幅に応じて、第１キャパシタ４の容量Ｃ１、第２キャパシタ６の容量Ｃ２、第３キャパシタ７の容量Ｃ３及び第１インダクタ８のインダクタンスＬ１を設定する。
（２）第１キャパシタ４及び第２キャパシタ６が高周波数帯域（第２周波数帯域）の信号に対して略短絡状態となるように、第１キャパシタ４の容量Ｃ１及び第１キャパシタ６の容量Ｃ２を設定する。
（３）第２帯域調整回路５内の直列共振回路９が高周波数帯域の信号に対して略開放状態となるように、第３キャパシタ７の容量Ｃ３及び第１インダクタ８のインダクタンスＬ１を設定する。
なお、アンテナ装置部１の接地点２０は、移動通信端末２１内の回路基板（不図示）の接地点に板バネなどを介して接続されている。また、アンテナ装置部１の給電点３は、ＲＦ回路２２からスイッチを介して形成されている５０オーム系のストリップ線路（不図示）に、板バネ等を介して接続されている。
次に、本実施形態のアンテナ装置部の具体例を説明する。この具体例では、本実施形態のアンテナ装置部の構成を、図３５に示したアンテナ装置部（並列共振回路で整合をとった２股エレメントタイプのアンテナ装置）に適用した例を説明する。なお、この例では、低周波数帯域ではＧＳＭの８５０ＭＨｚ帯及び９００ＭＨｚ帯に対応可能であり、高周波数帯域ではＧＳＭの１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯及びＵＴＭＳの２ＧＨｚ帯に対応可能であるアンテナ装置部について説明する。
この例のアンテナ装置部１の概略構成を図４に示した。また、この例のアンテナ装置部１では、第１キャパシタ４の容量Ｃ１を２０ｐＦとし、第２キャパシタ６の容量Ｃ２を２７ｐＦとした。また、第３キャパシタ７の容量Ｃ３を２ｐＦとし、第１インダクタ８のインダクタンスＬ１を１０ｎＨとした。
また、この例で用いたアンテナ素子２は、図４に示すように、２つのアンテナ導体部３５及び３６と、インダクタ３７及びキャパシタ３８を並列に接続した共振回路３９とを備える。
アンテナ導体部３５及び３６はフィード線１１により第２帯域幅調整回路５内の第２キャパシタ６に接続されている。そして、並列共振回路３９の一方の端子はアンテナ導体部３５及び３６と第２キャパシタ６とを繋ぐフィード線１１に接続され、他方の端子は第１キャパシタ４に接続されている。
なお、図４に示したアンテナ装置部１では、インダクタ３７及びキャパシタ３８からなる並列共振回路３９により複数の高周波数帯域モードに対応している。具体的に説明すると、周波数の低い方の高周波数帯域モードに対しては、並列共振回路３９内のインダクタ３８のみが実質的に作用し、周波数の高い方の高周波数帯域モードに対しては、並列共振回路３９内のキャパシタ３７のみが実質的に作用するように並列共振回路３９が設計されている。
また、この例のアンテナ素子２では、低周波数帯域の共振モードがＧＳＭの８５０ＭＨｚ帯となるようにアンテナ導体部３６の経路長を設計した。これは、以下の理由によるものである。本発明のアンテナ装置部では、後述するように、低周波数帯域を高周波数側に広げることができる。それゆえ、図３３〜３５に示すような単一低周波数モードに対応したアンテナ装置部に本発明を適用する場合には、アンテナ素子の低周波数帯域の共振モードを、アンテナ装置部で対応する複数の低周波数モードのうち最も低い周波数モードに合わせることが好ましい。
なお、低周波数帯域の共振モードがＧＳＭの９００ＭＨｚ帯であるようなアンテナ装置部に本発明を適用する場合には、低周波数帯域用のアンテナ導体部の経路に迂回経路を形成してアンテナ導体部の経路長を長くする工夫が必要となる。アンテナ導体部の経路に迂回経路を形成する方法としては、例えば、低周波数帯域用のアンテナ導体部の経路中にスリット、メアンダ状線路または直列インダクタを付加する方法等が考えられる。
［周波数特性］
次に、この例のアンテナ装置部１の周波数特性を調べた。具体的には、給電点３からアンテナ素子２側を見たときのアンテナ装置部１のインピーダンス特性とそれに対応するアンテナ特性を調べた。その結果を図５及び６に示した。図５は給電点３からアンテナ素子２側を見たときのアンテナ装置部１のインピーダンスの軌跡を表したスミスチャートである。また、図６のアンテナ特性は、アンテナ装置部１の給電点３における反射量の変化を示した特性であり、横軸には周波数、縦軸には電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を取った。なお、給電点３での反射が小さい（整合性が良好）ほど、ＶＳＷＲは小さくなる。
図５から明らかなように、この例のアンテナ装置部１では、低周波数帯域のインピーダンスの軌跡１００（図５中の太実線）が、軌跡１０１とほぼ同様に、スミスチャートの中心（５０オーム）付近に存在している。なお、図５に示した太実線部分の周波数範囲は、ＧＳＭの８５０ＭＨｚ帯及び９００ＭＨｚ帯の両帯域に対応するために必要な８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの周波数範囲である。また、図６から明らかなように、低周波数帯域（８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）でＶＳＷＲが約２．５〜３．５となり、ＶＲＷＲが十分に改善されていることが分かる。
これらの結果から、この例のアンテナ装置部１では、図４に示すような第１帯域幅調整回路４及び第２帯域幅調整回路５を設けることにより、所望の低周波数帯域で十分な整合性が得られることが分かる。また、この例のアンテナ装置部１で用いたアンテナ素子２は、上述したように、低周波数帯域では８５０ＭＨｚ帯の共振モードのみに対応可能な構造である。それゆえ、図６の結果から、この例のアンテナ装置部１では、第１帯域幅調整回路４及び第２帯域幅調整回路５を設けることにより、低周波数帯域が高周波数側に広がっていることが分かる。
また、図５から明らかなように、この例のアンテナ装置部１では、高周波数帯域のインピーダンスの軌跡１０１（図５中の太破線）がスミスチャートの中心（５０オーム）付近に存在している。なお、図５に示した太破線部分の周波数範囲は、ＧＳＭの１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯及びＵＴＭＳの２ＧＨｚ帯に対応するために必要な１．７１ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚの周波数範囲である。また、図６から明らかなように、高周波数帯域（１．７１ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚ）でＶＲＷＲが十分に改善されていることが分かる。これらの結果から、この例のアンテナ装置部１では、高周波数帯域においても良好な整合性が得られていることが分かる。
上述のように、本実施形態のアンテナ装置部１では、低周波数帯域の帯域幅を所望の幅に広げることができ、高周波数帯域だけでなく低周波数帯域においても複数の共振モード（８５０ＭＨｚ帯及び９００ＭＨｚ帯）に対応することができる。
［比較例］
ここで、図４に示した本実施形態のアンテナ装置部１の具体例における第１帯域幅調整回路４及び第２帯域幅調整回路５の作用及び効果をより明確にするために、具体例のアンテナ装置部１の周波数特性（図５及び６）を、第１及び第２帯域調整回路を備えないアンテナ装置部の周波数特性と比較する。すなわち、具体例のアンテナ装置部１の周波数特性と、図３５に示したアンテナ装置部８１（以下では、比較例のアンテナ装置部８１ともいう）の周波数特性を比較する。この比較例のアンテナ装置部８１の構成は、第１及び第２帯域調整回路を備えないこと以外は、具体例のアンテナ装置部１と同様の構成とした。
比較例のアンテナ装置部８１の周波数特性を図７及び８に示した。図７はアンテナ装置部８１の周波数に対するインピーダンスの軌跡を表したスミスチャートである。また、図８は、アンテナ装置部８１のアンテナ特性であり、横軸には周波数、縦軸には電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を取った。
具体例及び比較例のインピーダンス特性（図５及び７）において、低周波数帯域のインピーダンスの軌跡１００を比較すると、両者ともスミスチャートの中央（５０オーム）付近で変化しており、ともに十分な整合性が得られていることが分かる。また、具体例及び比較例のアンテナ特性（図６及び８）において、低周波数帯域の特性を比較すると、具体例の低周波数帯域の帯域幅が比較例のそれより高周波数側に広がっていることが分かる。これらのことから、具体例のように第１及び第２帯域幅調整回路４及び５を設けることにより、低周波数帯域で十分な整合性を得ながら、その帯域幅を高周波数側に広げることができることが分かる。
また、具体例及び比較例のインピーダンス特性（図５及び７）において、高周波数帯域のインピーダンスの軌跡１０１を比較すると、両者ともスミスチャートの中央（５０オーム）付近で変化しており、ともに十分な整合性が得られていることが分かる。また、具体例及び比較例のアンテナ特性（図６及び８）において、高周波数帯域（１．７１ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚ）の特性を比較すると、両者とも、高周波数帯域で十分ＶＳＷＲが低減されている。これらのことから、高周波数帯域の信号に対して、具体例のアンテナ装置部１と比較例のアンテナ装置部８１とが実質的に同様の構成になっていることが分かる。すなわち、具体例のアンテナ装置部１内の第１キャパシタ４（第１帯域幅調整回路）及び第２帯域幅調整回路５内の第２キャパシタ６が高周波数帯域の信号に対して略短絡状態となり、第２帯域幅調整回路５内の直列共振回路９が高周波数帯域の信号に対して略開放状態となっていることが分かる。
［設計原理］
次に、上記具体例のアンテナ装置部１の設計原理を図５〜２５を参照しながら説明する。具体的には、上述した比較例のアンテナ装置部８１の構成から具体例のアンテナ装置部１の構成に至る設計手順を説明する。
なお、以下で説明するアンテナ装置部のインピーダンス特性（スミスチャート）は、給電点３からアンテナ素子２側を見たときのアンテナ装置部の周波数に対するインピーダンスの軌跡を表したスミスチャートである。また、以下で説明するアンテナ特性もまた、アンテナ装置部の給電点における反射量（ＶＳＷＲ）の変化を示した特性である。
まず、第１帯域幅調整回路４及び第２帯域幅調整回路５を備えない構成の従来のアンテナ装置部（比較例のアンテナ装置部８１）を考える。このアンテナ装置部８１の概略構成を図９に示した。図９に示したアンテナ装置部８１では、アンテナ素子２は、ショート線１０により直接接地され且つフィード線１１により給電点３に直接接続された構成となる。
なお、図９のアンテナ装置部８１のアンテナ素子２は、低周波数帯域ではＧＳＭの８５０ＭＨｚ帯に対応可能に設計されているものとする。これは、上述したように、本発明のアンテナ装置部では、低周波数帯域の帯域幅が高周波数側に広がるためである。また、図９のアンテナ装置部８１のアンテナ素子２は、高周波数帯域ではＧＳＭの１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯及びＵＴＭＳの２ＧＨｚ帯に対応可能となるように設計されているものとする。
図９に示したアンテナ装置部８１のインピーダンス特性及びアンテナ特性は、それぞれ上記比較例で説明した図７及び８となる。図８のアンテナ特性から明らかなように、このアンテナ装置部８１では、低周波数帯域は単一モード（８５０ＭＨｚ帯）の狭帯域特性となる。一方、高周波数帯域はＧＳＭの１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯及びＵＴＭＳの２ＧＨｚ帯の各モードが重なるので広帯域特性となる。
次に、図９に示したアンテナ装置部８１の構成において、容量Ｃ１の第１キャパシタ４をアンテナ素子２と接地点２０とを繋ぐショート線１０の途中に設けたアンテナ装置部を考える。そのアンテナ装置部の概略構成を図１０に示した。
図１０に示したアンテナ装置部８２は、ショート線１０に第１キャパシタ４を直列に接続した構成となる。ただし、第１キャパシタ４の容量Ｃ１は、第１キャパシタ４が高周波数帯域の信号に対して略短絡状態となるように設定する。すなわち、高周波数帯域の信号に対しては、アンテナ装置部８２の構成が、第１キャパシタ４を備えない構成（図９のアンテナ装置部８１の構成）と実質同じになるように、第１キャパシタ４の容量Ｃ１を設定する。
上述のような構成のアンテナ装置部８２のインピーダンス特性及びアンテナ特性をそれぞれ図１１及び１２に示した。なお、図１１及び１２の特性は、第１キャパシタ４の容量Ｃ１を２０ｐＦとした場合の特性であり、図１１中の太線部分の軌跡１００は低周波数帯域（８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）のインピーダンスの軌跡である。
図１１と図７のスミスチャートを比較すると、図１１と図７の高周波数帯域（１．７１ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚ）のインピーダンスの軌跡１０１は、ほぼ同じ軌跡になっていることが分かる。また、図１２と図８のアンテナ特性を比較すると、図１２と図８の高周波数帯域の特性がほぼ同じになっていることが分かる。これらのことから、高周波数帯域の信号に対して、アンテナ装置部８２の構成は、図９に示したアンテナ装置部８１とほぼ同じ構成となっており、アンテナ装置部８２の第１キャパシタ４が高周波数帯域の信号に対して略短絡状態となっていることが分かる。
一方、図１１と図７において低周波数帯域のインピーダンスの軌跡１００を比較すると、図７では低周波数帯域のインピーダンスの軌跡１００がスミスチャートの中央近傍にあったが、図１１では、その軌跡１００はスミスチャート上で左上方に移動している。また、図１２と図８のアンテナ特性を比較すると、図１２の低周波数帯域のＶＳＷＲが図８の特性に比べて大きくなっていることが分かる。これらの結果から、図１０のアンテナ装置部８２では、図９のアンテナ装置部８１に比べて低周波数帯域の整合性が劣化していることが分かる。すなわち、図１０に示すような構成のアンテナ装置部８２では、高周波数帯域の周波数特性は良好に維持できるが、低周波数帯域で良好な特性が得られなくなる。
ここで、図１０に示したアンテナ装置部８２において、図１１及び１２に示すような周波数特性が得られる理由を図１３〜１５を用いてより詳細に説明する。
図１３は、図９に示したアンテナ装置部８１（比較例のアンテナ装置部）の等価回路図である。図９に示したアンテナ装置部８１の等価回路では、ショート線１０がインダクタＺｂとして表され、そのインダクタＺｂは、アンテナ素子２の等価回路Ｚａ（直列共振回路）と並列に接続された回路となる。
ショート線１０のインダクタンスは、ショート線１０の長さにより変化する。それゆえ、ショート線１０の長さを変えると、給電点３からアンテナ素子２側をみたときのインピーダンスＺｉｍｐも変化し、スミスチャート上のＺｉｍｐの軌跡も変化する。その様子を示したのが、図１４である。ショート線１０の長さを短くすると、図１４に示すように、インピーダンスＺｉｍｐの軌跡は、その円弧状の軌跡の径を小さくしながらスミスチャート中央（太線部）から左上方（破線部）に移動する。
上述したショート線１０の長さとインピーダンス特性との関係を考慮した上で、図１０に示したアンテナ装置部８２に付加した第１キャパシタ４の作用を考える。キャパシタのリアクタンス（１／ωＣ）の周波数特性は、図１５に示すような特性になる。図１５では、横軸に周波数、縦軸にリアクタンスをとった。キャパシタのリアクタンスは、図１５に示すように、高周波数の信号に対して小さくなる。ここでは、高周波数帯域の信号に対して第１キャパシタ４が略短絡状態となるように設定しているので、第１キャパシタ４のリアクタンスは高周波数帯域で非常に小さくなる。それに対して、低周波数帯域の信号は第１キャパシタ４のリアクタンスの影響を受ける。
すなわち、図１０に示したアンテナ装置部８２の第１キャパシタ４は、高周波数帯域の信号に対しては略短絡状態となるので、ショート線１０の長さは実質的に変化しない状態となる。それゆえ、図１０に示したアンテナ装置部８２では、高周波数帯域のインピーダンスの軌跡１０１は、図１１に示すように、中央からほぼ移動しない。
一方、図１０に示したアンテナ装置部８２の第１キャパシタ４は、低周波数帯域の信号に対してはキャパシタとして作用しているので、ショート線１０の長さは実質的に短くなった状態となる。それゆえ、アンテナ装置部８２では、低周波数帯域のインピーダンスの軌跡１００は、図１１に示すように、左上方に移動する（整合性が劣化する）。
次に、図１０に示したアンテナ装置部８２の構成において、アンテナ素子２と給電点３との間にさらに、容量Ｃ２の第２キャパシタ６を直列に挿入したアンテナ装置部を考える。そのアンテナ装置部の概略構成を図１６に示した。第２キャパシタ６は、低周波数帯域のインピーダンス特性を微調整するために設けたものである。具体的には、スミスチャート上で、低周波数帯域のインピーダンスの軌跡（円弧状の軌跡）の中心位置を調整するものである。ただし、第２キャパシタ６の容量Ｃ２は、第２キャパシタ６が、第１キャパシタ４と同様に、高周波数帯域の信号に対しては略短絡状態となるように設定される。
図１６に示したアンテナ装置部８３のインピーダンス特性及びアンテナ特性をそれぞれ図１７及び図１８に示した。なお、図１７及び図１８の特性は、第１キャパシタ４の容量Ｃ１を２０ｐＦとし、第２キャパシタ６の容量Ｃ２を２７ｐＦとした場合の特性である。
図１７と図１１のインピーダンス特性を比較すると、第２キャパシタ６を設けたことにより、低周波数帯域のインピーダンスの円弧状の軌跡１００の中心位置が若干変化するとともに、軌跡１００の径も若干大きくなることが分かる。一方、高周波数帯域のインピーダンスの軌跡１０１は図１７と図１１とで、ほぼ同じ軌跡が得られている。
また、図１８と図１２のアンテナ特性を比較すると、図１８の特性の低周波数帯域では、図１２の特性に比べて若干ＶＳＷＲが若干小さくなるが、高周波数帯域ではほぼ同じ特性が得られている。図１８及び１２の結果から、高周波数帯域の信号に対して、アンテナ装置部８３の構成は、図１０に示したアンテナ装置部８２とほぼ同じ構成となっており、アンテナ装置部８３の第２キャパシタ６が高周波数帯域の信号に対して略短絡状態となっていることが分かる。
上述のように、図１６に示したアンテナ装置部８３では、高周波数帯域で広帯域で良好な特性を維持することができるが、低周波数帯域では狭帯域となっている。そこで、次に、図１６に示したアンテナ装置部８３において、低周波数帯域のインピーダンスの軌跡をスミスチャートの中央に移動させて帯域幅を広げるような構成を考える。そのアンテナ装置部の構成を図１９に示した。
図１９に示したアンテナ装置部８４では、図１６に示したアンテナ装置部８３の構成にさらに、容量Ｃ３の第３キャパシタ７を設けた。具体的には、図１９に示すように、第３キャパシタ７の一方の端子を第２キャパシタ６と給電点３とを繋ぐフィード線１１に接続し、他方の端子を接地した。
第３キャパシタ７の容量Ｃ３は、必要とする低周波数帯域の帯域幅に応じて適宜設定される。ここでは、８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚの低位周波数帯域でＶＳＲＷが２．５〜３．５となるようにするために、第３キャパシタ７の容量Ｃ３を６ｐＦとした。なお、第１キャパシタ４の容量Ｃ１は２０ｐＦとし、第２キャパシタ６の容量Ｃ２は２７ｐＦとした。この場合のアンテナ装置部８４のインピーダンス特性及びアンテナ特性をそれぞれ図２０及び２１に示した。
図２０の特性から明らかなように、図１９に示したアンテナ装置部８４では、第３キャパシタ７を設けることにより、低周波数帯域のインピーダンスの軌跡１００がスミスチャートの中央に移動することが分かる。また、図２１の特性から明らかなように、所望の低周波数帯域（８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）でＶＳＷＲが２．５〜３．５となっていることが分かる。
さらに、図２１と図１８のアンテナ特性を比較すると、図１９に示したアンテナ装置部８４では、低周波数帯域の帯域幅が広がっていることが分かる。また、図２１と図１８の特性の比較から、図１９に示したアンテナ装置部８４では、第３キャパシタ７を設けることにより、低周波数帯域が高周波数側に広がることが分かる。
しかしながら、図２０及び２１の結果から明らかなように、図１９に示したアンテナ装置部８４では、高周波数帯域の整合性が劣化する。これは、第３キャパシタ７が高周波数帯域の信号に対して略短絡状態となるためである。
次に、図１９に示したアンテナ装置部８４において、低周波数帯域の良好な特性を維持しながら高周波数帯域の整合性を向上させる構成を考える。その構成が上記本実施形態で説明した図３及び４のアンテナ装置部１である。すなわち、図１９に示したアンテナ装置部８４において、高周波数帯域の整合性を向上させるために、第３キャパシタ７と直列にインダクタンスＬ１の第１インダクタ８を接続した。
ただし、図３に示したアンテナ装置部１の第３キャパシタ７と第１インダクタ８とからなる直列共振回路９と、図１９に示したアンテナ装置部８４の第３キャパシタ７とでは、低周波数帯域の信号に対するリアクタンス特性は異なる。それゆえ、図３に示したアンテナ装置部１では、低周波数帯域の所望の帯域幅（８２４ＭＨｚ〜９６０ＭＨｚ）でＶＳＷＲが２．５〜３．５となるように、再度、第３キャパシタ７の容量Ｃ３と第１インダクタ８のインダクタンスＬ１を設定する。
図３のアンテナ装置部１中の第３キャパシタ７と第１インダクタ８とからなる直列共振回路９のリアクタンス特性は図２２のようになる。図２２には、第３キャパシタ７の容量Ｃ３と第１インダクタ８のインダクタンスＬ１との組み合わせを変えたときの直列共振回路９のリアクタンス特性を示した。具体的には、図２２には、Ｃ３＝１．２ｐＦとし、Ｌ１＝２０ｎＨとした場合（図２２中の破線の特性）、及び、Ｃ３＝２ｐＦとし、Ｌ１＝１２ｎＨとした場合（図２２中の実践の特性）の特性を示した。また、比較のため、Ｃ３＝６ｐＦとしＬ１＝０ｎＨとし、第３キャパシタのみの構成とした場合（図１９のアンテナ装置部の場合）の特性も図２２中に示した（図２２中の一点鎖線の特性）。
第１インダクタ８を備えない場合（第３キャパシタのみの構成の場合）には、図２２の一点鎖線の特性に示されているように、高周波数帯域（１．７１〜２．１７ＧＨｚ）ではリアクタンスが非常に小さくなり略短絡状態となる。
しかしながら、所定のインダクタンスを有する第１インダクタ８を第３キャパシタ７に直列接続した場合には、図２２の実線及び破線の特性に示されているように、高周波数帯域のリアクタンスが大きくなり短絡状態でなくなる。特に、第３キャパシタ７の容量Ｃ３＝１．２ｐＦとし、第１インダクタ８のインダクタンスＬ１＝２０ｎＨとした場合（図２２中の破線特性）には、高周波数帯域で直列共振回路９のリアクタンスが約１４０オーム以上となり、直列共振回路９が略開放状態となる。
ただし、高周波数帯域で直列共振回路９が略開放状態となる場合であっても、第３キャパシタ７の容量Ｃ３と第１インダクタ８のインダクタンスＬ１との組み合わせによっては、リアクタンスの変化率（リアクタンス特性の傾き）が大きくなる。この場合、低周波数帯域及び高周波数帯域の両端周波数でのリアクタンスの差が大きくなるので、低周波数帯域及び高周波数帯域の全域に渡って所望の特性が得られなくなる場合もある。その一例を図２３及び２４に示す。
図２３及び２４は、図３に示したアンテナ装置部１の構成において、第３キャパシタ７の容量Ｃ３＝１．２ｐＦとし、第１インダクタ８のインダクタンスＬ１＝２０ｎＨとした場合のインピーダンス特性及びアンテナ特性である。
図２３と図５のインピーダンス特性を比較すると、図２３の低周波数帯域でのインピーダンスの軌跡１００（太実線）の両端（黒丸点）が、図５の軌跡に比べて、スミスチャートの中央から離れていることが分かる。また、図２４と図６のアンテナ特性を比べると、高周波数帯域の特性は、両者とも良好であるが、低周波数帯域では、帯域幅が図２４の特性の方が若干は狭くなっていることが分かる。
図２３及び２４の結果から、図３に示したアンテナ装置部１の構成において、第３キャパシタ７の容量Ｃ３＝１．２ｐＦとし、第１インダクタ８のインダクタンスＬ１＝２０ｎＨとした場合には、低周波数帯域の両端周波数近傍で整合性が劣化していることが分かる。これは、直列共振回路９の低周波数帯域でのリアクタンス特性の変動が大きくなり、低周波数帯域の両端周波数でのリアクタンスの差が大きくなったためであると考えられる。
それゆえ、図３に示したアンテナ装置部１の構成において、第３キャパシタ７の容量Ｃ３と第１インダクタ８のインダクタンスＬ１との組み合わせを設定する際には、低周波数帯域及び高周波数帯域の両端周波数でのリアクタンスの差ができるだけ小さくなるように容量Ｃ３とインダクタンスＬ１との組み合わせを設定することが望ましい。
すなわち、高周波数帯域で直列共振回路９が略開放状態となり、且つ、低周波数帯域及び高周波数帯域の両端周波数における直列共振回路９のリアクタンスの差ができるだけ小さくなるように、直列共振回路９を適宜設計する必要がある。これらのことを考慮して、本実施形態の具体例では、直列共振回路９を構成する第３キャパシタ７の容量Ｃ３＝２ｐＦとし、第１インダクタ８のインダクタンスＬ１＝１０ｎＨとした。この場合、図５及び６に示すように、低周波数帯域の良好な特性を保ったまま高周波数帯域の特性を改善することができる。
上記設計原理から明らかなように、本実施形態のアンテナ装置部１は、低周波数帯域の信号に対する構成と、高周波数帯域の信号に対する構成とが異なる。それを示したのが図２５（ａ）及び２５（ｂ）である。低周波数帯域の信号に対しては、本実施形態のアンテナ装置部１は、図２５（ａ）に示すように、第１キャパシタ４、第２キャパシタ６及び直列共振回路９を備えた構成となる。一方、高周波数帯域の信号に対しては、本実施形態のアンテナ装置部１は、図２５（ｂ）に示すように、第１キャパシタ４及び第２キャパシタ６が略短絡状態となり、直列共振回路９が略開放状態となる。
上述のようにして、本実施形態のアンテナ装置部では、アンテナ素子の外部に第１及び第２帯域幅調整回路を設け、それらを構成する各キャパシタの容量及びインダクタのインダクタンスを上記設計原理に基づいて適宜設定する。これにより、高周波数帯域の特性を良好に保ちつつ低周波数帯域を所定の帯域幅に広げることができる。すなわち、本実施形態では、第１及び第２帯域幅調整回路内の各キャパシタの容量及びインダクタのインダクタンスを適宜設定することにより、高周波数帯域だけでなく低周波数帯域においても複数の共振モードに対応することができる。
また、上述のように、本実施形態では、キャパシタ及び／又はインダクタからなる第１及び第２帯域幅調整回路をそれぞれ、アンテナ素子と接地点との間、及び、アンテナ素子と給電端子部との間に設けるだけの構成である。それゆえ、本実施形態では、アンテナ装置部及びそれを備える移動通信端末の構造をより簡素にすることができる。
また、本実施形態では、アンテナ素子の外部に第１及び第２帯域幅調整回路を設けることにより低周波数帯域の帯域幅を広げることができるので、アンテナ素子の設計手法を変える必要がなくなる。また、本実施形態では、上述のように、アンテナ装置部の設計原理が明確であるため、アンテナ装置部の周波数特性の調整も容易になる。
また、第１及び第２帯域幅調整回路に用いるキャパシタやインダクタは、比較的低価格で且つ作製し易い。それゆえ、本実施形態によれば、低コストで且つ量産性に優れたアンテナ装置部及びそれを備えた移動通信端末を提供することができる。
さらに、本実施形態では、アンテナ装置部内に第１及び第２帯域幅調整回路に用いるキャパシタやインダクタを実装するスペースが必要となるので、そのスペース分だけアンテナ装置部は大きくなる。しかしながら、本発明の構成を適用せずに、例えばアンテナ導体部の経路を長くするなどして複数の低周波数帯域に対応可能にするようなアンテナ装置部に比べると、アンテナ装置部を約１０〜３０％程度は小型化することが可能である。
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置部の例を、図２６〜図２８を参照しながら説明する。第２の実施形態では、第１の実施形態に比べて、高周波数帯域内での整合性をさらに向上させたアンテナ装置部について説明する。
［アンテナ装置部の構成］
本実施形態に係るアンテナ装置部の概略構成を図２６に示した。なお、本実施形態のアンテナ装置部はマルチバンド対応可能な単一給電方式のアンテナ装置部である。本実施形態のアンテナ装置部４１は、図２６に示すように、アンテナ素子２と、給電点３と、第１帯域幅調整回路４（第１キャパシタ４）と、第２帯域幅調整回路４５とを備える。
本実施形態では、図２６と図３の比較から明らかなように、図３に示した第１の実施形態のアンテナ装置部において第２帯域幅調整回路の構成を変えた。それ以外の構成は第１の実施形態と同様とした。それゆえ、ここでは、第２帯域幅調整回路のみを説明し、他の構成部分についての説明は省略する。
第２帯域幅調整回路４５は、図２６に示すように、第２キャパシタ６と、第３キャパシタ７及び第１インダクタ８からなる直列共振回路９と、直列共振回路９に並列接続された容量Ｃ４の第４キャパシタ４２とを備える。
第１の実施形態のアンテナ装置部１では、高周波数帯域の信号に対して直列共振回路９が略開放状態となるように構成した。すなわち、第２帯域幅調整回路５内において、フィード線１１と接地点２０との間の回路が、高周波数帯域の信号に対しては略開放状態となるようにした。それに対して、本実施形態では、第４キャパシタ２６を直列共振回路１１に並列接続することにより、フィード線１１と接地点２０との間の回路において、高周波数帯域の信号に対して該回路のリアクタンスの影響が若干出るようにした。すなわち、本実施形態では、高周波数帯域の信号に対してフィード線１１と接地点２０との間が完全に開放状態とならないようにした。
第４キャパシタ４２は高周波数帯域の整合性をより向上させるために設けたものである。第４キャパシタ４２を図２６に示すように設けることにより、高周波数帯域内での第２帯域幅調整回路４５のリアクタンスの変動を小さくすることができ、高周波数帯域での整合性を一層向上させることができる。
次に、上述した第２の実施形態のアンテナ装置部の具体例を説明する。ここでは、第２の実施形態のアンテナ装置部の構成を、図３５に示したアンテナ装置部に適用した例を説明する。なお、この例では、低周波数帯域ではＧＳＭの８５０ＭＨｚ帯及び９００ＭＨｚ帯に対応可能であり、高周波数帯域ではＧＳＭの１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯及びＵＴＭＳの２ＧＨｚ帯に対応可能であるアンテナ装置部について説明する。
なお、本実施形態の具体例のアンテナ素子２では、第１の実施形態の具体例と同様に、低周波数帯域ではＧＳＭの８５０ＭＨｚ帯、高周波数帯域ではＧＳＭの１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯及びＵＴＭＳの２ＧＨｚ帯に対応可能となるように設計されている。
また、この例では、図２６中の第１キャパシタ４の容量Ｃ１を２０ｐＦとし、第２キャパシタ６の容量Ｃ２を２７ｐＦとした。また、第３キャパシタ７の容量Ｃ３を２ｐＦとし、第１インダクタ８のインダクタンスＬ１を１０ｎＨとし、そして、第４キャパシタ４２の容量Ｃ４を１ｐＦとした。
［周波数特性］
次に、この例のアンテナ装置部４１に対して、第１の実施形態の具体例と同様に周波数特性を調べた。その結果を図２７及び２８に示した。図２７は給電点３からアンテナ素子２側を見たときのアンテナ装置部４１のインピーダンスの軌跡を表したスミスチャートである。また、図２８は、この例のアンテナ装置部４１のアンテナ特性であり、横軸には周波数、縦軸には電圧定在波比（ＶＳＷＲ）を取った。
まず、第１の実施形態の具体例のアンテナ装置部１のインピーダンス特性（図５）と、本実施形態の具体例のアンテナ装置部４１のインピーダンス特性（図２７）とを比較する。まず、低周波数帯域のインピーダンスの軌跡１００（太実線）を比較すると、両者ともほぼ同じ軌跡となっていることが分かる。一方、高周波数帯域のインピーダンスの軌跡１０１（太破線）を比較すると、本実施形態の具体例のアンテナ装置部４１のインピーダンスの軌跡１０１の方が、第１の実施形態のそれよりスミスチャートのより中央に位置していることが分かる。
また、第１の実施形態のアンテナ装置部１のアンテナ特性（図６）と、本実施形態の具体例のアンテナ装置部４１のアンテナ特性（図２８）とを比較する。低周波数帯域の特性を比較すると、両者の特性がほぼ同じ特性が得られていることが分かる。一方、高周波数帯域の特性を比較すると、本実施形態の具体例の高周波数帯域内でのＶＳＷＲの変動が、第１の実施形態に比べて小さくなっていることが分かる。これらの結果から、本実施形態の具体例のアンテナ装置部４１では、第１の実施形態のアンテナ装置部１に比べて、高周波数帯域の全域に渡って、より安定した整合性が得られていることが分かる。
［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置部の例を、図２９及び図３０を用いて具体的に説明する。
第１の実施形態のアンテナ装置部１では、第１キャパシタ４（第１帯域調整回路）及び第２帯域幅調整回路５の第２キャパシタ６及び第３キャパシタ７は、高周波数帯域の信号に対して実質的に短絡状態となるように構成されている。すなわち、第１キャパシタ４、第２キャパシタ６及び第３キャパシタ７の高周波数帯域におけるリアクタンスが無視できるほど非常に小さくなるように構成されている。しかしながら、例えば図１５に示すように、キャパシタのリアクタンスは高周波数帯域で完全に０にはならない。そこで、本発明者が高周波数帯域におけるキャパシタのリアクタンスの影響を検証したところ、次のようなことが分かった。
第１の実施形態のアンテナ装置部１で第１〜第３キャパシタの容量を、例えば低周波数帯域で５ｐＦ以下になるように設定した場合、第１〜第３キャパシタの高周波数帯域における容量（リアクタンス）の影響が無視できなくなる場合がある。この場合、第１〜第３キャパシタは、高周波数帯域の信号に対して略短絡状態とならなくなる。その結果、高周波数帯域内での第１〜第３キャパシタのリアクタンス変動の影響が大きくなり、高周波数帯域内で安定した特性が得られなくなる。すなわち、第１の実施形態のアンテナ装置部１において、第１〜第３キャパシタの容量によっては、高周波数帯域の整合性が劣化するといった不具合が生じることが分かった。本実施形態では、このような場合に対応しうるアンテナ装置部を説明する。
［アンテナ装置部の構成］
本実施形態に係るアンテナ装置部の概略構成を図２９に示した。なお、本実施形態のアンテナ装置部はマルチバンド対応可能な単一給電方式のアンテナ装置部である。本実施形態のアンテナ装置部５１は、図２９に示すように、アンテナ素子２と、給電点３と、第１帯域幅調整回路５４と、第２帯域幅調整回路５５とを備える。
本実施形態では、図２９と図３の比較から明らかなように、図３に示した第１の実施形態のアンテナ装置部において第１及び第２帯域幅調整回路の構成を変えた。それ以外の構成は第１の実施形態と同様とした。ここでは、第１及び第２帯域幅調整回路のみを説明し、他の構成部分についての説明は省略する。
本実施形態の第１帯域調整回路５４は、図２９に示すように、容量Ｃ１ａの第１キャパシタ５２とインダクタンスＬ２のインダクタ５３（以下では、第２インダクタ５３ともいう）とを直列に接続した直列共振回路６０（第２共振回路）で構成した。また、直列共振回路６０の第１キャパシタ５２側の端子をアンテナ素子２に接続し、第２インダクタ５３側の端子を接地した。
また、本実施形態の第２帯域幅調整回路５５は、図２９に示すように、容量Ｃ２ａの第２キャパシタ５６及びインダクタンスＬ３のインダクタ５８（以下では、第３インダクタ５８ともいう）を直列に接続した直列共振回路６１（第３共振回路）を備える。また、第２帯域幅調整回路５５は、容量Ｃ３ａの第３キャパシタ５７及びインダクタンスＬ４のインダクタ５９（以下では、第４インダクタ５９ともいう）を直列に接続した直列共振回路６２（第４共振回路）と、インダクタンスＬ１の第１インダクタ８とを備える。
本実施形態では、直列共振回路６１の第２キャパシタ５６側の端子をアンテナ素子２に接続し、第３インダクタ５８側の端子を給電点３に接続した。また、直列共振回路６２の第３キャパシタ５７側の端子を給電点３と直列共振回路６１とを繋ぐフィード線１１に接続し、第４インダクタ５９側の端子を第１インダクタ８に接続した。そして、第１インダクタ８の直列共振回路６２側とは反対側の端子を接地した。
すなわち、本実施形態のアンテナ装置部５１は、第１の実施形態のアンテナ装置部１に含まれる各キャパシタをキャパシタとインダクタからなる直列共振回路で置き換えた構成となっている。
また、本実施形態の上記直列共振回路６０〜６２では、高周波数帯域内の所定周波数で直列共振回路６０〜６２のリアクタンスが０となるように、各直列共振回路内のキャパシタの容量及びインダクタのインダクタンスを設定した。ここで、一例として、第１帯域幅調整回路５４内の直列共振回路６０（第２共振回路）のリアクタンス特性を図３０に示した。
図３０には、第１キャパシタ５２の容量Ｃ１ａを４ｐＦとし、第２インダクタ５３のインダクタンスＬ２を１．８ｎＨとした場合のリアクタンス特性を実線で示した。また、図３０には、比較のため、容量５．２ｐＦのキャパシタのリアクタンス特性及びインダクタンス１．８ｎＨのインダクタのリアクタンス特性をそれぞれ破線及び一点鎖線で示した。
インダクタのリアクタンス（ωＬ）の周波数特性（一点鎖線）は、図３０に示すように正の値となる。また、キャパシタのリアクタンス（−１／ωＣ）の周波数特性（破線）は図３０に示すように負の値となる。それに対して、キャパシタとインダクタを直列に接続した直列共振回路のリアクタンスは、キャパシタのリアクタンスとインダクタのリアクタンスとの和になる。それゆえ、直列共振回路内のキャパシタの容量とインダクタのインダクタンスを適宜調整することにより、ある特定の周波数で直列共振回路のリアクタンスを０（完全な短絡状態）にすることができる。
例えば、容量Ｃ１ａ＝４ｐＦの第１キャパシタ５２と、インダクタンスＬ２＝１．８ｎＨの第２インダクタ５３とからなる直列共振回路６０のリアクタンス特性は、図３０中の実線の特性に示すように、１８７５ＭＨｚでリアクタンスが０になる。このように、高周波数帯域内の所定の周波数で直列共振回路６０のリアクタンスが０になると、高周波数帯域の全域に渡って、直列共振回路６０のリアクタンスが０近傍で変動する。この場合には、高周波数帯域の全域に渡って、直列共振回路６０を確実に略短絡状態にすることができる。この結果、高周波数帯域の信号に対して直列共振回路６０のリアクタンスの変動幅をより小さくすることができ、高周波数帯域の整合性をより向上させることができる。
また、図３０に示した直列共振回路６０の低周波数帯域のリアクタンス特性（実線）は、容量５．２ｐＦのキャパシタの低周波数帯域のリアクタンス特性とほぼ同じ特性となり、９００ＭＨｚで両者のリアクタンスは同じになる。この結果から、容量Ｃ１ａ＝４ｐＦの第１キャパシタ５２及びインダクタンスＬ２＝１．８ｎＨの第２インダクタ５３からなる直列共振回路６０は、低周波数帯域の信号に対しては、容量５．２ｐＦのキャパシタと同等の構成となることが分かる。
ここで、第１キャパシタ５２の容量Ｃ１ａと第２インダクタ５３のインダクタンスＬ２との組み合わせを変えた場合のリアクタンスが０になる周波数と、９００ＭＨｚでリアクタンスが同じになる容量Ｃ（表１中の等価容量Ｃ）を下記表１に示した。なお、表１中の容量Ｃ１ａ及びインダクタンスＬ２は、低周波数帯域での容量及びインダクタンスである。
Figure 2009278192
表１に示すように、本実施形態では、第１キャパシタの容量Ｃ１ａを例えば低周波数帯域で５ｐＦ以下になるように設定した場合であっても、高周波数帯域の所定周波数でリアクタンスを０にすることができる。すなわち、本実施形態では、第１キャパシタの容量Ｃ１ａを低周波数帯域で５ｐＦ以下になるように設定した場合であっても、高周波数帯域の全域に渡って、第１帯域幅調整回路５４を確実に略短絡状態にすることができる。
また、第２帯域幅調整回路５５内の直列共振回路６１及び６２においても、高周波数帯域内の所定の周波数でリアクタンスが０になるように構成することにより、上述した第１帯域幅調整回路５４の直列共振回路６０と同様の効果が得られる。
上述のように、本実施形態のアンテナ装置部５１では、第１〜第３キャパシタの容量を例えば低周波数帯域で５ｐＦ以下になるように設定した場合であっても、高周波数帯域全域に渡って良好な整合性を安定して得ることができる。
なお、本実施形態では、第１の実施形態のアンテナ装置部１の全てのキャパシタを、キャパシタとインダクタからなる直列共振回路で置き換えた構成を説明したが、本発明はこれに限定されない。第１の実施形態のアンテナ装置部１内の第１〜第３キャパシタのうち、一部のキャパシタだけを例えば容量５ｐＦ以下にする必要がある場合には、その一部のキャパシタだけを直列共振回路で置き換えてもよい。
［変形例１］
上記実施形態では、本発明を図３５に示した従来のアンテナ装置部に適用した場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、低周波数帯域が単一モードである任意のアンテナ装置部に提供することができる。その一例を図３１に示した。
図３１のアンテナ装置部７１において、アンテナ素子２は、図３３に示した従来の短絡寄生素子付きのアンテナ装置部１１０のアンテナ素子２と同じ構成である。なお、図３１に示したアンテナ装置部７１では、アンテナ素子以外の構成は上述した実施形態のアンテナ装置部と同様の構成とした。ここでは、アンテナ素子についてのみ説明し、その他の構成についての説明は省略する。
アンテナ装置部７１のアンテナ素子２は、図３１に示すように、低周波数帯域用のアンテナ導体部７２と、高周波数帯域用の２つのアンテナ導体部７３及び７４とを備える。
低周波数帯域用アンテナ導体部７２は、第１の高周波数帯域用アンテナ導体部７３より長い経路長を有し、第１の高周波数帯域用アンテナ導体部７３と電気的に接続されている。また、第２の高周波数帯域用アンテナ導体部７４は、第１の高周波数帯域用アンテナ導体部７３の外側に沿って形成され、第１の高周波数帯域用アンテナ導体部７３とは電気的には接続されない構造になっている。
図３１に示したアンテナ装置部７１では、第１の高周波数帯域用アンテナ導体部７３と第２の高周波数帯域用アンテナ導体部７４との容量結合を利用して両者の導体部での共振モードの周波数を変えることにより複数の高周波数帯域モードに対応可能にしている。
また、図３１に示したアンテナ装置部７１では、第１帯域幅調整回路４は、低周波数帯域用アンテナ導体部７２と第１の高周波数帯域用アンテナ導体部７３からなるアンテナ導体部７５と接地点２０と接続するショート線１０の途中に設けられている。また、第２帯域幅調整回路５は、アンテナ導体部７５と給電点３と接続するフィード線１１の途中に設けられている。
図３１に示したアンテナ装置部７１では、第１帯域幅調整回路４及び第２帯域幅調整回路５の内部構成は、上述した第１〜第３の実施形態のいずれかの構成にする。そのような構成にすることにより、第１〜第３の実施形態と同様に、高周波数帯域の特性を良好に保ちつつ低周波数帯域の帯域幅を広げることができる。これは、上述した設計原理から明らかである。
［変形例２］
また、別の変形例を図３２に示した。図３２のアンテナ装置部７１において、アンテナ素子２は、図３４に示したＧＦスロットタイプと呼ばれる従来のアンテナ装置部１１１のアンテナ素子２と同じ構成である。なお、図３２に示したアンテナ装置部９１では、アンテナ素子以外の構成は上述した実施形態のアンテナ装置部と同様の構成とした。ここでは、アンテナ素子についてのみ説明し、その他の構成についての説明は省略する。
図３２に示したアンテナ装置部９１は、低周波数帯域用のアンテナ導体部９２と、高周波数帯域用の２つのアンテナ導体部９３及び９４とを含むアンテナ素子２を備えている。また、これらの３つのアンテナ導体部９３、９４及び９５は電気的に接続されている。このアンテナ素子２では、３つのアンテナ導体部９３、９４及び９５の経路長を変えることにより、一つの低周波数帯域モード及び複数の高周波数帯域モードに対応可能にしている。
図３２に示したアンテナ装置部９１では、アンテナ導体部９３、９４及び９５の接続部と給電点３とがフィード線１１により接続されている。そして、そのフィード線１１の途中に第２帯域幅調整回路５が設けられている。また、高周波数用アンテナ導体部９３の一方の端部がショート線１０により接地されており、そのショート線１０の途中に第１帯域幅調整回路４が設けられている。
図３２に示したアンテナ装置部９１では、第１帯域幅調整回路４及び第２帯域幅調整回路５の内部構成は、上述した第１〜第３の実施形態のいずれかの構成にする。そのような構成にすることにより、第１〜第３の実施形態と同様に、高周波数帯域の特性を良好に保ちつつ低周波数帯域の帯域幅を広げることができる。これは、上述した設計原理から明らかである。
また、上記実施形態では、本発明を移動通信端末に適用した例を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明は、低周波数帯域が単一モードであるアンテナ装置部を備える任意の通信端末装置に適用することができる。
第１の実施形態に係る移動通信端末のブロック構成図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の概略構成図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の概略構成図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の概略構成図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部のインピーダンス特性である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部のアンテナ特性である。 比較例のアンテナ装置部のインピーダンス特性である。 比較例のアンテナ装置部のインピーダンス特性である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 第１の実施形態に係るアンテナ装置部の設計原理を説明するための図である。 図２５（ａ）は、第１の実施形態に係るアンテナ装置部の低周波数帯域における等価的な構成図であり、図２５（ｂ）は、第１の実施形態に係るアンテナ装置部の高周波数帯域における等価的な構成図である。 第２の実施形態に係るアンテナ装置部の概略構成図である。 第２の実施形態に係るアンテナ装置部のインピーダンス特性である。 第２の実施形態に係るアンテナ装置部のアンテナ特性である。 第３の実施形態に係るアンテナ装置部の概略構成図である。 第３の実施形態に係るアンテナ装置部の第１帯域幅調整回路のリアクタンス特性である。 変形例１のアンテナ装置部の概略構成図である。 変形例２のアンテナ装置部の概略構成図である。 従来のアンテナ装置部の概略構成図である。 従来のアンテナ装置部の概略構成図である。 従来のアンテナ装置部の概略構成図である。
符号の説明
１…アンテナ装置部（アンテナ装置）、２…アンテナ素子、３…給電点、４…第１帯域幅調整回路、５…第２帯域幅調整回路、６…第２キャパシタ、７…第３キャパシタ、８…第１インダクタ、９…直列共振回路（第１共振回路）、２１…移動通信端末、２２…ＲＦ回路（通信回路）、４２…第４キャパシタ、５３…第２インダクタ、５８…第３インダクタ、５９…第４インダクタ、６０…直列共振回路（第２共振回路）、６１…直列共振回路（第３共振回路）、６２…直列共振回路（第３共振回路）

Claims (4)

  1. 所定の第１周波数帯域及び該第１周波数帯域より高い周波数の第２周波数帯域の無線信号を送受信するアンテナ素子と、
    給電端子部と、
    第１周波数帯域の帯域幅を所定の帯域幅に広げるための第１キャパシタを含み、第１キャパシタの一方の端子が前記アンテナ素子に接続され且つ他方の端子が接地されており、第１キャパシタの容量が前記所定の帯域幅に応じて所定の値に設定されており、第１キャパシタが第２周波数帯域の信号に対して略短絡状態となるように第１キャパシタの容量が前記所定の値に設定されている第１帯域幅調整回路と、
    第１周波数帯域の帯域幅を前記所定の帯域幅に広げるための第２キャパシタ、第３キャパシタ及び第１インダクタを含み、第２キャパシタの一方の端子が前記アンテナ素子に接続され且つ他方の端子が前記給電端子部に接続されており、第３キャパシタ及び第１インダクタが直列に接続されて第１共振回路を構成し、第１共振回路の一方の端子が前記給電端子部に接続され且つ他方の端子が接地されており、第２及び第３キャパシタの容量及び第１インダクタのインダクタンスが前記所定の帯域幅に応じてそれぞれ所定の値に設定されており、第２キャパシタが第２周波数帯域の信号に対して略短絡状態となるように第２キャパシタの容量が前記所定の値に設定されており、第１共振回路が第２周波数帯域の信号に対して略開放状態となるように第３キャパシタの容量及び第１インダクタのインダクタンスがそれぞれ前記所定の値に設定されている第２帯域幅調整回路とを備える
    アンテナ装置。
  2. 第１帯域幅調整回路がさらに第２インダクタを含み、第２帯域幅調整回路がさらに第３及び第４インダクタを含み、第２インダクタ及び第１キャパシタが直列に接続されて第２共振回路を構成し、第３インダクタ及び第２キャパシタが直列に接続されて第３共振回路を構成し、第４インダクタ及び第３キャパシタが直列に接続されて第４共振回路を構成し、第２共振回路、第３共振回路及び第４共振回路のリアクタンスがそれぞれ第２周波数帯域内の所定周波数で０になるように、第１〜第３キャパシタの容量及び第２〜第４インダクタのインダクタンスが設定されている
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  3. 第２帯域幅調整回路が、さらに第４キャパシタを含み、第４キャパシタが第１共振回路と並列に接続されている
    請求項１に記載のアンテナ装置。
  4. 所定の第１周波数帯域及び該第１周波数帯域より高い第２周波数帯域の無線信号を送受信するアンテナ素子と、
    給電端子部と、
    第１周波数帯域の帯域幅を所定の帯域幅に広げるための第１キャパシタを含み、第１キャパシタの一方の端子が前記アンテナ素子に接続され且つ他方の端子が接地されており、第１キャパシタの容量が前記所定の帯域幅に応じて所定の値に設定されており、第１キャパシタが第２周波数帯域の信号に対して略短絡状態となるように第１キャパシタの容量が前記所定の値に設定されている第１帯域幅調整回路と、
    第１周波数帯域の帯域幅を所定の帯域幅に広げるための第２キャパシタ、第３キャパシタ及び第１インダクタを含み、第２キャパシタの一方の端子が前記アンテナ素子に接続され且つ他方の端子が前記給電端子部に接続されており、第３キャパシタ及び第１インダクタが直列に接続されて第１共振回路を構成し、第１共振回路の一方の端子が前記給電端子部に接続され且つ他方の端子が接地されており、第２及び第３キャパシタの容量及び第１インダクタのインダクタンスが前記所定の帯域幅に応じてそれぞれ所定の値に設定されており、第２キャパシタが第２周波数帯域の信号に対して略短絡状態となるように第２キャパシタの容量が前記所定の値に設定されており、第１共振回路が第２周波数帯域の信号に対して略開放状態となるように第３キャパシタの容量及び第１インダクタのインダクタンスがそれぞれ前記所定の値に設定されている第２帯域幅調整回路と
    前記アンテナ素子で送受信される前記無線信号を変復調する通信回路とを備える
    通信端末装置。
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