JP2010041455A - チューナブルアンテナ、及びチューナブルアンテナを備えた受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】十分な受信感度が得られ、しかも一つの出力端子で受信するチューナブルアンテナを提供する。
【解決手段】金属導体からなる第１の受波素子１１と該第１の受波素子１１の一端部に電気的に接続された第１の可変容量手段２１と、金属導体からなる第２の受波素子１２と該第２の受波素子の一端部に電気的に接続された第２の可変容量手段２２と、第１の受波素子１１の他端部と前記第２の受波素子１２の他端部に電気的に接続された高周波信号給電部３と、それぞれ受信した高周波信号を出力する高周波信号出力端子３１と、前記高周波信号給電部３に電気的に接続されると共に接地されるグランド端子とを備えチューナブルアンテナ。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話、パソコン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、ゲーム機
等の携帯用無線端末に使用するためのチューナブルアンテナ、及びチューナブルアンテナを備えた受信装置に関する。

地上波アナログ放送や地上波デジタル放送など、携帯電話と比較して低い周波数の電波を受信する無線システムに適用する従来技術のアンテナとして、モノポールアンテナを使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このようなアンテナは帯域が広くシステムが用いる周波数の全帯域に対応可能であるが、このアンテナが受信すべき電波の波長は、例えば日本の地上波デジタルテレビジョン放送の場合は６４ｃｍであり、最大で約２０ｃｍの寸法を持つ現行の携帯電話やＰＤＡ、受信装置などの携帯無線端末への内蔵は困難であるという問題がある。

現在、携帯無線端末では高機能化が進んでおり、たとえば携帯電話においては電話機能に加えて、今後はテレビジョン放送・ラジオ放送などの受信機能が複合されて実装されていくことが考えられる。これら放送システムは各々異なる周波数帯が割り当てられており、これら帯域を周波数分割したチャネルを使用している。たとえば、日本の地上波デジタルテレビ放送には４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚのＵＨＦ群が割り当てられており、この帯域内において、１３チャンネルから６２チャンネルが６ＭＨｚ間隔で与えられている。テレビジョン放送の視聴のためには視聴者が所望のチャンネルを選局することになる。

各無線システムが使用する広い周波数帯域のすべてを一つのアンテナで受信すると、不必要な電波が妨害波として受信波に入力してしまう。妨害波抑圧の観点からは、必要な帯域だけ、狭帯域で受信することが望ましい。そこで、テレビジョンシステムにとっては妨害波となる他の無線システムの信号を受信することを防ぐため、視聴を所望する周波数チャネル以外の不要な周波数チャネルはアンテナの後段に設けられるトラッキングフィルタ回路などによって除去される仕組みが設けられていることもある。

また、一方で、携帯無線端末は携帯性向上の観点から小型化が要求されているため、各アンテナに対しても小型化が求められる。このような背景の中、同調形アンテナのインピーダンス整合の中心周波数を受信周波数に合わせて制御することを特徴とした、所謂チューナブルアンテナを用いた受信端末が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
チューナブルアンテナの同調回路には、可変容量手段として可変容量ダイオードが組み込まれている。この可変容量ダイオードの印加電圧をアンテナ外部から制御することで、アンテナのインピーダンス整合の中心周波数を変化させることが出来る。インピーダンス整合の中心周波数（共振周波数）は、おおよそ、アンテナ受波素子部分のインダクタンス値（Ｌ）と可変容量手段の容量値（Ｃ）で決まっており、受信可能な周波数範囲は、可変容量手段の容量変化比に依存している。また、チューナブルアンテナのアンテナ利得は、受波素子の大きさ、すなわち、そのインダクタンス値（Ｌ）に依存している。アンテナ利得を大きくするには、受波素子のインダクタンス値を大きくすることが必要となる。

図９に、チューナブルアンテナを備えた受信装置の従来例を示す。チューナブルアンテナは、主に、受波素子１１と、受波素子１１に電気的に接続された可変容量手段２１と、高周波信号出力端子３１を備えた高周波信号給電部３とから構成される。これらの部品はプリント配線基板１に設けられる。

上記チューナブルアンテナを筐体内に収納して、内蔵アンテナとして使用するには、プリント配線基板１を受信装置本体基板１０に搭載し、受信装置本体基板に設けられたチューナブルアンテナの高周波信号出力端子３１にチューナ回路１０１を電気的に接続し、制御回路１０３を可変容量手段２１に電気的に接続して、共振周波数をアンテナ外部から制御する方法がとられる。地上波デジタルテレビ放送に割り当てられたＵＨＦ全帯域の４７０〜７７０ＭＨｚを受信するには、チューナブルアンテナ内に設けられた可変容量手段２１の容量値を大きく変化させる必要がある。
一方、十分な感度を得るには、受波素子をある程度大きくする必要がある。受波素子の長さを携帯電話機に収まる大きさとなる約４０ｍｍ程度としたとき、可変容量手段である可変容量ダイオードの容量変化は、１ｐＦから４．５ｐＦ程度の変化が必要となる。現行の可変容量ダイオードでは、容量値を１ｐＦとするには、約６Ｖの印加電圧が必要となる。また、容量値を４．５ｐＦまでとするには、印加電圧は０Ｖまで下げる必要がある。
図１０に従来例のチューナブルアンテナの特性を示す。実線特性は、可変容量ダイオードの制御電圧を０．０Ｖとしたときを示している。このとき、受波素子１１が受信可能となる帯域１１１でＶＳＷＲ（定在波比）が低くなっており、アンテナがこのチャンネルで受信可能であることを示している。一方、破線特性は、制御電圧を６．０Ｖとしたときの特性を示しており、受波素子１１が受信可能となる帯域１１２でＶＳＷＲが低くなっている。すなわち、従来例のチューナブルアンテナでは、図１１に示すように４７０〜７７０ＭＨｚ全帯域カバーするためには、０〜６Ｖ程度の制御電圧が必要となる。

また、現在、地上波デジタル放送の他に、アナログ放送がＶＨＦ帯を用いて放送されている。アナログ放送のＶＨＦ帯も受信するべく、ＶＨＦ帯を受信専用の受波素子・同調回路を備えたアンテナが提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特許文献３には、アンテナコイルと、これに巻かれた導体（線）と、同調回路２とを２組用意した同調アンテナが記載されているが、これは２つ以上の離れた帯域のＶＨＦ−Ｆ／ＶＨＦ−Ｆ／ＵＨＦを各々のアンテナコアで受信するものである。

特許文献３に記載の発明は、離れた帯域を各々のアンテナコアで受信するため、第１の出力端子と第２の出力端子とを接続して１つの出力端子としている。２つの同調アンテナは、低い方の周波数帯と高い方の周波数帯の受信とに夫々分離されているので、その間のアイソレーションを充分にとることができ、互いに妨害を与えることがないようになっている。これにより、出力端子を一つにすることができ、小型化をはかることができると共に、扱いが容易になるというものである。
特開２００１−２５１１３１号公報 特開２００３−２９８３４１号公報 特開２００３−１４２９２８号公報

一般的な携帯電話機器では、リチウムイオン電池が使用されており、０〜３Ｖなら容易に印加することが出来るが、それ以上の電圧を印加することはできない。仮に昇圧回路を使用して３Ｖ以上の電圧を印加したとしても、その回路の占有部分により装置小型化の障害となる。また、昇圧回路は低消費電力化の障害となるという問題や、昇圧回路から発生するノイズで受信感度の劣化を引き起こすという問題もある。

上記理由によって、携帯電話などの携帯無線端末にチューナブルアンテナを用いる場合は、０〜３Ｖ程度の印加電圧で制御することが望ましい。しかしながら、現状、チューナブルアンテナを０から３．０Ｖで制御可能とし、かつ、４７０〜７７０ＭＨｚまでを受信
可能とするには、この帯域を受信する受波素子を小さくし、そのインダクタンス値を下げるしか方法が無い。その結果、アンテナ利得が低下して十分な受信感度が得られないという課題がある。

なお、特許文献３記載の発明では、２つ以上の離れた帯域を各々のアンテナコアで受信するものであるから、低い方の周波数帯と高い方の周波数帯の受信とに夫々分離されており、その間のアイソレーションを充分にとることができ、互いに干渉することがないため、出力端子を一つにすることができ、小型化をはかることができるというものである。しかし、一つの連続した帯域（ＵＨＦ）を２つの同調回路で受信しようする場合には、低い方の周波数帯と高い方の周波数帯の間に十分なアイソレーションをとることができないから、互いに干渉し、出力端子を一つにすることができないという問題がある。

本発明の目的は、１つの連続した帯域を２つのアンテナで受信する場合であっても、十分な受信感度が得られ、しかも一つの出力端子で高周波信号を出力することが可能なチューナブルアンテナおよびそれを備えた受信装置を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、１つの連続した周波数帯域の高周波信号を受信するチューナブルアンテナにおいて、金属導体からなる第１の受波素子と該第１の受波素子の一端部に電気的に接続された第１の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち一部の帯域の高周波信号を受信する第１の同調回路と、金属導体からなる第２の受波素子と該第２の受波素子の一端部に電気的に接続された第２の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち残りの帯域の高周波信号を受信する第２の同調回路と、前記第１の同調回路の前記第１の受波素子の他端部と前記第２の同調回路の前記第２の受波素子の他端部に電気的に接続され前記第１及び第２の受波素子に給電するための高周波信号給電部と、該高周波信号給電部に電気的に接続され、前記第１及び第２の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を出力する高周波信号出力端子と、前記高周波信号給電部に電気的に接続されると共に接地されるグランド端子と、を備えるチューナブルアンテナが提供される。
１つの連続した周波数帯域の高周波信号を２つの同調回路でそれぞれ受信するので、十分な受信感度が得られる。また高周波信号給電部にグランド端子を設けたので、第１及び第２の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を、互いに干渉することなしに、１つの高周波信号出力端子から出力し、受信することができる。

この場合において、前記第２の同調回路の受信周波数帯域は前記第１の同調回路の受信周波数帯域よりも大きく、前記第１の受波素子の長さは第２の受波素子の長さより長くし、前記第１の可変容量手段の容量変化比は第２の可変容量手段の容量変化比より小さくすることが好ましい。
第２の同調回路の受信周波数帯域が第１の同調回路の受信周波数帯域よりも大きいと、第１の同調回路が受信する周波数変化の上限を低く設定でき、第１の受波素子の長さを長く、第１の可変容量手段の容量変化比を小さくすることができる。したがって、第１の受波素子の長さを第２の受波素子の長さより長くし、第１の可変容量手段の容量変化比を第２の可変容量手段の容量変化比より小さくすると、抵抗成分が小さくなるので、第１の同調回路が受信する周波数帯域の利得を改善できる。

また、第１の受波素子と第１の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の上限値が、第２の受波素子と第２の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の下限値より高いことが好ましい。
第１の受波素子と第１の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の上限値が、第２の受波素子と第２の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の上限値より高いと、第１の同調回路の利得が改善され、第２の同調回路の利得が劣化するが、元々、周波数
が高いほどアンテナ利得が高いため、アンテナ利得を平準化できる。

また、本発明の第２の態様によれば、第１の態様のチューナブルアンテナと、前記高周波信号出力端子に電気的に接続されるチューナ回路と、前記第１及び第２の可変容量手段に共通の制御電圧を印加して前記第１及び第２の可変容量手段を制御する制御回路と、を有するチューナブルアンテナを備えた受信装置が提供される。高周波信号給電部にグランド端子を設けて、このグランド端子を接地するようにしたので、２つの同調回路のインピーダンスマッチングをとれば、第１及び第２の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を分離することができ、互いに干渉することなしに１つの高周波信号出力端子から出力し、受信することができる受信装置を提供できる。

また、本発明の第３の態様によれば、１つの連続した周波数帯域の高周波信号を受信するチューナブルアンテナを備えた受信装置において、金属導体からなる第１の受波素子と該第１の受波素子の一端部に電気的に接続された第１の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち一部の帯域の高周波信号を受信する第１の同調回路と、金属導体からなる第２の受波素子と該第２の受波素子の一端部に電気的に接続された第２の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち残りの帯域の高周波信号を受信する第２の同調回路と、前記第１の同調回路の前記第１受波素子と前記第２の同調回路の前記第２受波素子とに電気的に接続される高周波信号給電部と、前記高周波信号給電部に設けられ、前記第１及び第２の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を出力する高周波信号出力端子と、前記高周波信号出力端子に電気的に接続された同軸線路と、該同軸線路を介して前記高周波信号出力端子に接続されるチューナ回路と、前記高周波信号給電部に電気的に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの他端と電気的に接続されると共に接地されるグランド端子と、前記第１及び第２の可変容量手段に印加する制御電圧を前記高周波信号出力端子から出力される前記高周波信号に重畳させる制御電圧重畳回路と、前記制御電圧重畳回路に電気的に接続され、前記高周波信号出力端子から前記第１及び第２の受波素子を介して前記第１及び第２の可変容量手段に前記制御電圧を印加して前記第１及び第２の可変容量手段の容量を制御する制御回路と、を有するチューナブルアンテナを備えた受信装置が提供される。

１つの連続した周波数帯域の高周波信号を２つの同調回路でそれぞれ受信するので、十分な受信感度が得られる。また高周波信号出力端子とチューナとの間を同軸線路で電気的に接続するようにしたので、第１及び第２の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を、互いに干渉することなしに、１つの高周波信号出力端子から出力し、受信することができる。また、高周波信号出力端子にコンデンサを電気的に接続するとともに、高周波信号出力端子から出力される高周波信号出力に制御電圧を重畳する制御電圧重畳回路を設けて、高周波信号出力端子から第１及び第２の可変容量手段に制御電圧を印加するようにしたので、高周波信号出力線と制御電圧線を一本化できる。

本発明によれば、１つの連続した周波数帯域を低周波帯域側と高周波帯域側とに分け、２つのアンテナでそれぞれの周波数を受信する場合であっても、１つの出力端子で高周波信号を出力することができ、しかも十分な受信感度（出力強度）が得られる。

以下に本発明の実施の形態について説明する。
［第１の実施の形態］

図１は本発明の第１の実施の形態を示し、チューナブルアンテナを備えた受信装置の基本構成例を示す図である。

受信装置は、チューナブルアンテナ１００と、チューナブルアンテナを搭載する本体２００とから構成される。

チューナブルアンテナ１００は、プリント配線基板１にプリントされた２つの受波素子１１、１２と、それぞれの受波素子１１，１２の一端部（一端または一端より距離が離れた場所）に電気的に接続された可変容量手段２１、２２と、１つの高周波信号給電部３とによって構成されている。第１の受波素子１１と第１の可変容量手段２１とから第１の同調回路が構成され、第２の受波素子１２と第２の可変容量手段２２とから第２の同調回路が構成される。第１の同調回路と高周波信号給電部３とによって第１のアンテナが構成され、第２の同調回路と高周波信号給電部３とによって第２のアンテナが構成される。

各可変容量手段２１，２２は、受波素子１１、１２の一端部となる接続部４１、４２と、受信周波数を制御するための制御電圧を印加する周波数制御端子５１、５２と、グランド接続するための可変容量手段用グランド端子６１、６２とを備えている。

受波素子１１，１２の接続部４１、４２には、可変容量ダイオード７１、７２のカソードが電気的に接続されており、アノードにはチップコンデンサ８１、８２と、チップ抵抗９１、９２の一端が電気的に接続されている。

チップ抵抗９１、９２の他端は、周波数制御端子５１、５２の一端に電気的に接続されている。このチップ抵抗９１，９２は、可変容量ダイオード７１、７２の容量値を制御するための制御電圧を印加し、かつ、受波素子１１、１２が受信した高周波信号が周波数制御端子５１、５２に流入するのを防ぐ作用をする。

チップコンデンサ８１、８２の他端は、可変容量手段用グランド端子６１、６２の一端に電気的に接続されている。このチップコンデンサ８１，８２は、上記の制御電圧が可変容量手段用グランド端子６１，６２に印加されないようにするためのＤＣカットとして作用する。

受波素子１１、１２の他端部は互いに電気的に接続されており、さらに、高周波信号給電部３に電気的に接続される。高周波信号給電部３には、高周波信号出力端子３１とインピーダンス整合用グランド端子３２とが備えられている。インピーダンス整合用グランド端子３２のグランド接続により、チューナブルアンテナの特性インピーダンスをおおよそ５０Ωに整合することができる。
また、このインピーダンス整合用グランド端子３２が設けられることにより、第１及び第２の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を互いに干渉を与えること無しに、１つの高周波信号出力端子３１からそれぞれの高周波信号を取り出し、受信することができるようになる。なお、この高周波信号出力端子３１から出力された２つの高周波信号は、後述するチューナ回路１０１に入力された後、所望の高周波信号のみが信号処理される。
なお、受波素子１１、１２の他端を互いに電気的に接続せず（他端を共通にせず）、受波素子１１，１２の他端を別々に形成し、各他端部（他端または他端より距離が離れた場所）が高周波信号給電部３に電気的に接続されるようにしてもよい。

チューナブルアンテナ１００を搭載する本体２００は、チューナ回路１０１と受信周波数制御回路１０３とを主に設けた受信装置本体基板１０を備える。この受信装置本体基板１０に上記チューナブルアンテナ１００を搭載したプリント配線基板１が実装されている。チューナブルアンテナ１００の可変容量手段用グランド端子６１、６２の他端とインピーダンス整合用グランド端子３２の他端は、受信装置本体基板１０のグランド面（図示せず）に電気的に接続される。高周波信号出力端子３１は、チューナ回路１０１の入力端子１０２に配線１０６で電気的に接続される。周波数制御端子５１、５２は、チューナブル
アンテナ外部にある受信周波数制御回路１０３に配線１０５で電気的に共通接続される。受信周波数制御回路１０３は、単独１系統の制御電圧で可変容量ダイオード７１、７２の容量値を制御する。

次に、図２により、第１の実施の形態によるチューナブルアンテナの動作を説明する。図２は、図１のチューナブルアンテナの高周波信号出力端子３１からみた、ＶＳＷＲを横軸周波数で示したものである。図２に示した実線の特性（Ａ）は、可変容量ダイオード７１、７２の制御電圧を０．０Ｖとしたときを示している。このとき、受波素子１１が受信可能となる帯域１１１と、受波素子１２が受信可能となる１１２の２つの帯域でＶＳＷＲが低くなっており、本チューナブルアンテナがこの２つのチャンネルで受信可能であることを示している。

一方、図２に示した破線の特性（Ｂ）は、制御電圧を３．０Ｖとしたときの特性を示しており、受波素子１１が受信可能となる帯域１１３と、受波素子１２が受信可能となる１１４の２つの帯域でＶＳＷＲが低くなっている。

上記より、制御電圧０．０Ｖから３．０Ｖによって受波素子１１が受信する帯域は、１１１の帯域から１１３の帯域である。すなわち、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ全帯域のうち約１／２程度をカバーすることが出来る。一方、受波素子１２が受信することが出来るのは、１１２の帯域から、１１４の帯域である。すなわち、残りの１／２の帯域をカバーすることが出来る。

よって、４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚの全帯域に割り当てられた各チャンネルに同調するには、図３に示す、受信周波数と制御電圧の対応曲線のうち、実線（Ａ）の２つの対応曲線に従って制御すれば良い。
なお、図２に示すように、第１の同調回路が受信する帯域（１１１〜１１３）の高周波側と、第２の同調回路が受信する帯域（１１２〜１１４）の低周波側とが重複するように第１及び第２の同調回路を設計する。そして重複している周波数帯においては、可変容量ダイオードに印加する電圧が大きくなる方の同調回路を使用することが好ましい。すなわち、図２のように６２０ＭＨｚを受信する時は、第１の同調回路（ａｔ３．０Ｖ)を使用
することが好ましい。可変容量ダイオードに印加する電圧が大きいほど、可変容量ダイオードの抵抗成分が小さく、アンテナ利得が良くなるからである。

なお、従来例によるチューナブルアンテナでは、１つの受波素子で４７０〜７７０ＭＨｚの全帯域をカバーするため、受波素子１１あるいは受波素子１２と同じインダクタンス値を有する受波素子では、図３の破線（Ｂ）に示すように、０〜６Ｖまで制御電圧を印加しなければならない。また、仮に、１つの受波素子で４７０〜７７０ＭＨｚの全帯域をカバーし、かつ、０Ｖ〜３Ｖで制御可能となるように設計すると、受信周波数はインダクタンスＬの大きさに比例することから、受波素子を小さくする必要があり、アンテナ利得の低下が避けられない。

第１の実施の形態のチューナブルアンテナ及び受信装置によれば、以下に挙げる一つ又はそれ以上の効果を有する。
（１）１つの連続した４７０〜７７０ＭＨｚの周波数帯域をもつ高周波信号を２つの同調回路で分割して受信するようにして、携帯端末が通常備えている３Ｖの制御電圧でチューナブルアンテナを制御可能としたので、インダクタンス値を下げるために受波素子を小さくする必要がなくなり、アンテナ利得の低下がなく、十分な受信感度が得られる。
（２）１つの連続した周波数帯域をもつ高周波信号を２つの同調回路で分割して受信する場合において、２つの同調回路を電気的に接続して１つの高周波出力端子から取り出そうとするとき、第１及び第２の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号が互いに干渉しあい
分離できないという問題が生じるが、第１の実施の形態によれば、高周波信号給電部に高周波信号出力端子と共にインピーダンス整合用グランド端子を設けたので、このインピーダンス整合用グランド端子を接地して２つの同調回路のインピーダンスマッチングをとれば、第１及び第２の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を互いに干渉することなしに、１つの高周波信号出力端子から取り出し、分離することができる。
なお、給電部３のコの字部分(スリット部)の形状を変更することにより、上記の２つの同調回路のインピーダンスマッチング整合を行う。
（３）また、チューナブルアンテナは、無線機の筐体に内蔵できるほど小型化することができる。
[第２の実施の形態]

図４は本発明の第２の実施の形態を示し、チューナブルアンテナを備えた受信装置の変形構成例を示す図である。図４の構成が図１と異なる点は、制御電圧を高周波信号出力端子に重畳するようにした点である。

第２の実施の形態のチューナブルアンテナは、第１の実施の形態と同様、２つの受波素子１１、１２と、それぞれの受波素子の一端に電気的に接続された可変容量手段２１、２２と、それぞれの受波素子の他端に電気的に接続された１つの高周波信号給電部３を備えている。それぞれの可変容量手段２１，２２は、受波素子との接続部４１、４２と、グランド接続するための可変容量手段用グランド端子６１、６２とを備えている。
第１の実施の形態のチューナブルアンテナとは異なり、第２の実施の形態のチューナブルアンテナにおいては、受波素子１１、１２側から可変容量ダイオード７１、７２に電圧が印加されているため、受波素子接続部４１，４２と可変容量ダイオード７１，７２のアノードが電気的に接続されている。これに対して、第１の実施の形態のチューナブルアンテナにおいては、コンデンサ８１，８２側から可変容量ダイオード７１，７２に電圧が印加されているため、受波素子接続部４１，４２と可変容量ダイオード７１，７２のカソードが電気的に接続されている。
可変容量ダイオード７１、７２のカソードと可変容量手段用グランド端子６１、６２の間には、チップコンデンサ８１、８２と、チップ抵抗９１、９２とが電気的に並列接続されている。チップ抵抗９１、９２は、可変容量ダイオード７１、７２のカソードに電荷が蓄積されるのを防ぐ作用をする。

チップコンデンサ８１、８２は、可変容量ダイオード７１、７２と電気的に直列接続されることで、可変容量手段２１、２２の容量値の微調整に用いる。受波素子１１、１２の他端は互いに高周波信号給電部３に電気的に接続される。高周波信号給電部３には、高周波信号出力端子３１とＤＣカット用チップコンデンサ３３が備えられている。

第２の実施の形態では、高周波信号出力端子３１に受信周波数を制御する為の制御電圧を重畳するので、ＤＣカット作用のあるＤＣカット用チップコンデンサ３３が必要となる。このＤＣカット用チップコンデンサ３３は、ＤＣカット用グランド端子３２ａを介して受信装置本体基板１０のグランド面（図示せず）に電気的に接続される。
また、第２の実施の形態によれば、高周波信号出力端子３１に電気的に接続されるＤＣカット用チップコンデンサ３３を設け、この一端がＤＣカット用グランド端子３２ａを介して接地して２つの同調回路のインピーダンスマッチング整合を行っている。これにより、可変容量手段７１、７２に印加されるべき制御電圧がＤＣカット用グランド端子３２ａに印加されることを防止すると共に、第１及び第２の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を互いに干渉すること無しに、１つの高周波信号出力端子３１から取り出し、受信することができるようになる。

高周波信号出力端子３１は、同軸ケーブル１２１を介してチューナ回路１０１と電気的
に接続される。これにより、２つの受波素子１１、１２でそれぞれ受信した高周波信号は、同軸線路となる同軸ケーブル１２１を介してチューナ回路１０１に入力される。また、この同軸ケーブル１２１を用いて、それぞれの同調回路に設けられた可変容量ダイオード７１，７２に制御電圧を印加する。このように、それぞれの受波素子で受信した高周波信号と、この制御電圧とを重畳するためには、重畳回路１２３をチューナ回路１０１側に組み込む必要がある。重畳回路１２３は、チューナ入力端子１０２と同軸ケーブル１２１の芯線１２２との間に設けられるチップコンデンサ１２５と、同軸ケーブル１２１の芯線１２２と受信周波数制御回路１０３との間に設けられるチップ抵抗１２６とから構成される。

第２の実施形態においては、第１の実施の形態で用いたインピーダンス整合用グランド端子３２ではなく、同軸ケーブル１２１によってチューナブルアンテナの特性インピーダンスがおおよそ５０Ωに整合されている。

第２の実施の形態によれば、制御電圧を高周波信号出力端子３１に重畳することが可能である為、第１の実施の形態では必要であった周波数制御端子５１、５２が不要となる。また、特にチューナブルアンテナ１００とチューナ回路１０１とが離れた場所に設置される場合に、配線本数を１本抑えられ、配線費用を抑えることが出来る。
特に、２軸からなるヒンジ部を有する携帯電話に好適であり、チューナブルアンテナ１００を液晶ディスプレイ側に配置し、受信装置本体基板１０をキーボード側に配置し、同軸ケーブル１２１をヒンジ部に配置すればよい。
なお、同軸ケーブル１２１の代わりにマイクロストリップ線路を用いることもできる。[第３の実施の形態]

図５は本発明の第３の実施の形態を示し、チューナブルアンテナを備えた受信装置の変形構成例を示す図である。図５の構成が図４と異なる点は、第１の受波素子１１と第２の受波素子１２との長さの比率（インダクタンスの比率）を変えた点である。
第１の受波素子１１の長さは、接続部４１から給電部３までの距離ａであり、第２の受波素子１２の長さは、接続部４２から給電部３までの距離ｂである。

第３の実施の形態のチューナブルアンテナは、第２の実施の形態と同様、２つの受波素子１１、１２と、それぞれの受波素子１１，１２に電気的に接続された可変容量手段２１、２２と、１つの高周波信号出力端子３１から構成されている。それぞれの可変容量手段２１，２２には、可変容量ダイオード７１、７２が含まれている。第３の実施の形態では、第１の受波素子１１の長さ（ａ）を、第２の受波素子１２の長さ（ｂ）よりも大きく設定している。これは、低周波数受信側となる第１の受波素子１１のインダクタンスＬを大きくして、アンテナ利得を良くするためである。さらに第２の受波素子１２に電気的に接続される可変容量ダイオード７２の容量変化比を、第１の受波素子１１に電気的に接続される可変容量ダイオード７１の容量変化比より大きく設定している。

次に、図６及び図７により、第３の実施の形態によるチューナブルアンテナの動作を説明する。図６は、図５のチューナブルアンテナの高周波信号出力端３１からみた、ＶＳＷＲを横軸周波数で示したものである。図６に実線で示した特性（Ｃ）は、可変容量ダイオード７１、７２に印可する制御電圧を０．０Ｖとしたときの特性を示す。図中に破線で示した特性（Ｄ）は、制御電圧を３．０Ｖとしたときの特性を示す。制御電圧を０．０Ｖから３．０Ｖに変化したとき、第１の受波素子１１が受信可能となる帯域は、帯域１１１から帯域１１３まで変化し、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚ全帯域の約１／３程度つまり、４７０ＭＨｚ〜５７０ＭＨｚまでをカバーする。

一方、第２の受波素子１２が受信可能となる１１２の帯域は、１１４の帯域まで変化し
、残りの２／３の帯域をカバーする。第１の受波素子１１が受信しなければならない帯域を全帯域の１／３程度にすることで、周波数変化の上限を５７０ＭＨｚと低く設定でき、第１の受波素子１１の長さを長く、かつ、可変容量ダイオード７１の容量変化比を小さくすることが出来る。可変容量ダイオードの容量変化比が小さいと、抵抗成分が小さいので、第１の受波素子１１が長く出来ることと併せて、第１の受波素子１１が受信する帯域、４７０〜５７０ＭＨｚのアンテナ利得改善の効果が見込める。

図７に第３の実施の形態によるチューナブルアンテナの受信周波数と制御電圧の関係を示す。４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚの全帯域に割り当てられた各チャンネルに同調するには、図７に示す、受信周波数と制御電圧の対応曲線のうち、実線（Ａ）の２つの対応曲線に従って制御すれば良い。５７０ＭＨｚ受信時は、第１の同調回路（ａｔ ３．０Ｖ）を使用する。可変容量ダイオード７１に印加される電圧が大きい程、可変容量ダイオードの抵抗成分が小さい。そのためアンテナ利得がよい。

図８に第３の実施の形態によるチューナブルアンテナの受信周波数とアンテナ利得の関係を示す。第３の実施の形態のアンテナ利得は、実線の曲線（Ｅ）に示すとおり、４７０〜５７０ＭＨｚ帯域のアンテナ利得を改善した分、５７０〜７７０ＭＨｚのアンテナ利得は劣化する。しかし、携帯電話筐体に内蔵するチューナブルアンテナにおいては、従来例の利得（Ｆ）に示すとおり、元々、周波数が高いほどアンテナ利得が高い。よって、第３の実施の形態によれば、アンテナ利得が平準化され、好都合である。

なお、上述した実施の形態ではいずれもチューナブルアンテナを備えた装置として、受信装置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、送信装置にも、送受信装置にも適用可能である。

本発明の好ましい形態を付記する。

アンテナは、共振周波数がアンテナ外部から制御可能なチューナブルアンテナであって、金属導体である受波素子とアンテナ外部から制御可能な可変容量手段からなり、前記受波素子と前記可変容量手段は、２組から構成されており、これらの受波素子が１つの高周波信号出力端子に電気的に接続され、この高周波信号部は接地されていることを特徴とする。

また、前記可変容量手段はアンテナの外部回路から印加される制御電圧によってその容量値を制御されており、かつ、前記制御電圧はチューナブルアンテナに含まれる可変容量手段すべてを単独１系統の電圧で制御することを特徴とする。

また、前記制御電圧は前記高周波信号端子に重畳されており、前記可変容量手段は、前記受波素子を介して制御電圧が印加されていることを特徴とする。

また、第１の受波素子（低周波受信用）と、第２の受波素子（高周波受信用）と、第１の受波素子に接続される第１の可変容量手段と、第２の受波素子に接続される第２の可変容量手段と、によって構成されており、第１の受波素子のインダクタンス値は、第２の受波素子より大きく、第１の可変容量手段の容量変化比は第２の可変容量手段より小さいことを特徴とする。

また、第１の受波素子と第１の可変容量手段によって制御可能な共振周波数上限値が、第２の受波素子と第２の可変容量手段によって制御可能な共振周波数下限値より高く、重複する周波数帯域においては、第１の受波素子で高周波信号を受信することを特徴とする。

また、上記チューナブルアンテナを備えた受信装置、送信装置、及び送受信装置であることを特徴とする。

［実施例１］

０〜３Ｖ駆動で同調回路を２つにしたときの実験例

図１に示す第１の実施の形態のチューナブルアンテナについて、４７０〜７７０ＭＨｚ全帯域カバーするために、可変容量ダイオード、チップコンデンサ、インダクタンスの各値を次のように設定して実験を行い、第１、第２アンテナの同調周波数を測定した。この実験は図４に示す第２の実施の形態のチューナブルアンテナについても共通する。

第１の受波素子１１と第２の受波素子１２とを合わせた長さ（長手方向）は、携帯電話機に収まる大きさの４０ｍｍとした。第１及び第２の可変容量手段２１、２２である第１及び第２の可変容量ダイオード７１、７２には、その容量変化が共に１.８ｐＦから４．
５ｐＦに変化するものを使用した。これらの可変容量ダイオード７１、７２を駆動する印加電圧は０〜３Ｖとした。第１、第２のアンテナのチップコンデンサ８１、８２の容量値は６ｐＦ、２ｐＦとした。第１、第２のアンテナのインダクタンスは共に４５ｎＨとした。これらの設定値及び測定結果は図１２に示した。

第１のアンテナの同調周波数は４７０ＭＨｚ〜６４０ＭＨｚであり、第２のアンテナの同調周波数は６２０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚであった。チューナブルアンテナの可変容量ダイオードへの印加電圧を０〜３Ｖの範囲とし、インダクタンスも大きくすることができた。これによりアンテナを大型化することができ、アンテナ利得を向上させることができた。
［比較例１］

０〜６Ｖ駆動で同調回路を１つにしたときの実験例

図９に示す従来例のチューナブルアンテナのチューナブルアンテナについて、４７０〜７７０ＭＨｚの全帯域をカバーするために、可変容量ダイオード、チップコンデンサ、インダクタンスの各値を次のように設定して実験を行い、アンテナの同調周波数を測定した。

受波素子１１の長さ（長手方向）は、実施例１と同じく携帯電話機に収まる大きさの４０ｍｍとした。可変容量手段２１である可変容量ダイオードには、その容量変化が１.０
ｐＦから４．５ｐＦに変化するものを使用した。アンテナのチップコンデンサ容量値は６ｐＦとした。アンテナのインダクタンスは４５ｎＨとした。これらの設定値及び測定結果は図１３に示した。４７０〜７７０ＭＨｚの全帯域をカバーするには、可変容量ダイオードを印加電圧０〜６Ｖで駆動しなければならなかった。
［比較例２］

０〜３Ｖ駆動で同調回路を１つにしたときの実験例

比較例２は、比較例１と基本的に同じ構成のチューナブルアンテナを用い、０〜３Ｖ駆動とするために、可変容量ダイオード、チップコンデンサ、インダクタンスの各値を次のように設定して実験を行い、アンテナの同調周波数を測定した。

可変容量手段である可変容量ダイオードには、その容量変化が１.８ｐＦから４．５ｐ
Ｆに変化するものを使用した。アンテナのインダクタンスは２５ｎＨとした。これらの設定値及び測定結果は図１４に示した。４７０〜７７０ＭＨｚ全帯域カバーするには、アンテナのチップコンデンサ容量値を１０００ｐＦとしなければならなかった。

また、図１４に示すように、比較例２で実施例１と同じ可変容量ダイオードを使用する場合、低電圧駆動（０〜３Ｖ駆動）とするためには、インダクタンス値を小さくする必要がある。そうすると、アンテナ素子を小さくする（インダクタンスの大きさに比例）必要があり、受信感度も小さくなり、アンテナ利得が低下した。
［実施例２］

０〜３Ｖ駆動で同調回路を２つにして、その長さを変えたときの実験例

図５に示す第３の実施の形態のチューナブルアンテナについて、４７０〜７７０ＭＨｚ全帯域カバーするために、可変容量ダイオード、チップコンデンサ、インダクタンスの各値を次のように設定して実験を行い、第１、第２アンテナの同調周波数を測定した。

第１の受波素子と第２の受波素子とを合わせた長さ（長手方向）は、実施例１と同様に携帯電話機に収まる大きさの４０ｍｍとした。第１の可変容量手段である第１の可変容量ダイオードには、その容量変化が１．８ｐＦから４．５ｐＦに変化するものを使用した。第２の可変容量手段である第２の可変容量ダイオードには、その容量変化が１.８ｐＦか
ら４．５ｐＦに変化するものを使用した。これらの可変容量ダイオードを駆動する印加電圧は０〜３Ｖとした。第１、第２のアンテナのチップコンデンサ容量値は共に４ｐＦとした。第１、第２のアンテナのインダクタンスは５２ｎＨ、３５ｎＨとした。第１、第２のアンテナ長さは４５ｍｍ、２４ｍｍとした。これらの設定値及び測定結果は図１５に示した。

第１のアンテナの同調周波数は４７０ＭＨｚ〜５７０ＭＨｚであり、第２のアンテナの同調周波数は５６０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚであった。第１アンテナ（低周波数用受信アンテナ）のインダクタンスをより大きくすることができた。これにより低周波数帯域（４７０〜５７０ＭＨｚ）での受信感度を向上させることができた。

本発明の第１の実施の形態によるチューナブルアンテナを備えた受信装置の構成を示す図。 本発明の第１の実施の形態によるチューナブルアンテナの入力特性（ＶＳＷＲ）を示す図。 本発明の第１の実施の形態例によるチューナブルアンテナの受信周波数と制御電圧の関係を示す図。 本発明の第２の実施の形態によるチューナブルアンテナを備えた受信装置の構成を示す図。 本発明の第３の実施の形態によるチューナブルアンテナを備えた受信装置の構成を示す図。 本発明の第３の実施の形態によるチューナブルアンテナの入力特性（ＶＳＷＲ）を示す図。 本発明の第３の実施の形態によるチューナブルアンテナの受信周波数と制御電圧の関係を示す図。 本発明の第３の実施の形態によるチューナブルアンテナの受信周波数とアンテナ利得の関係を示す図。 従来例によるチューナブルアンテナを備えた受信装置の構成を示す図。 従来例によるチューナブルアンテナの入力特性（ＶＳＷＲ）を示す図。 従来例によるチューナブルアンテナの受信周波数と制御電圧の関係を示す図。 本発明の実施例１の実験結果を示す図。 比較例１の実験結果を示す図。 比較例２の実験結果を示す図。 本発明の実施例２の実験結果を示す図。

符号の説明

１ プリント配線基板
１０ 受信装置本体基板
１１，１２ 受波素子
２１、２２ 可変容量手段
３ 高周波信号給電部
３１ 高周波信号出力端子
３２ インピーダンス整合用グランド端子
３２ａ ＤＣカット用グランド端子
３３ ＤＣカット用チップンデンサ
４１，４２ 受波素子接続部
５１，５２ 周波数制御端子
６１，６２ 可変容量手段用グランド端子
７１，７２ 可変容量ダイオード
８１，８２ チップコンデンサ
９１，９２ チップ抵抗
１０ 受信装置本体基板
１００ チューナブルアンテナ
１０１ チューナ回路
１０２ チューナ入力
１０３ 受信周波数制御回路
１０５、１０６ 配線
１１１ 第１の受波素子が受信する帯域
１１２ 第２の受波素子が受信する帯域
１２１ 同軸ケーブル（同軸線路）
１２２ 同軸ケーブル芯線
１２３ 制御電圧重畳回路
２００ 本体

Claims (5)

1. １つの連続した周波数帯域の高周波信号を受信するチューナブルアンテナにおいて、
   金属導体からなる第１の受波素子と該第１の受波素子の一端部に電気的に接続された第１の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち一部の帯域の高周波信号を受信する第１の同調回路と、
   金属導体からなる第２の受波素子と該第２の受波素子の一端部に電気的に接続された第２の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち残りの帯域の高周波信号を受信する第２の同調回路と、
   前記第１の同調回路の前記第１の受波素子の他端部と前記第２の同調回路の前記第２の受波素子の他端部に電気的に接続され前記第１及び第２の受波素子に給電するための高周波信号給電部と、
   該高周波信号給電部に電気的に接続され、前記第１及び第２の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を出力する高周波信号出力端子と、
   前記高周波信号給電部に電気的に接続されると共に接地されるグランド端子と、
   を備えたことを特徴とするチューナブルアンテナ。
2. 請求項１に記載のチューナブルアンテナにおいて、
   前記第２の同調回路の受信周波数帯域は前記第１の同調回路の受信周波数帯域よりも大きく、
   前記第１の受波素子の長さは前記第２の受波素子の長さより長く、
   前記第１の可変容量手段の容量変化比は第２の可変容量手段の容量変化比より小さくしたことを特徴とするチューナブルアンテナ。
3. 請求項１または２に記載のチューナブルアンテナにおいて、
   前記第１の受波素子と前記第１の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の上限値が、第２の受波素子と第２の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の下限値より高いことを特徴としたチューナブルアンテナ。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載のチューナブルアンテナと、
   前記高周波信号出力端子に電気的に接続されるチューナ回路と、
   前記第１及び第２の可変容量手段に共通の制御電圧を印加して前記第１及び第２の可変容量手段を制御する制御回路と、
   を有するチューナブルアンテナを備えた受信装置。
5. １つの連続した周波数帯域の高周波信号を受信するチューナブルアンテナを備えた受信装置において、
   金属導体からなる第１の受波素子と該第１の受波素子の一端部に電気的に接続された第１の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち一部の帯域の高周波信号を受信する第１の同調回路と、
   金属導体からなる第２の受波素子と該第２の受波素子の一端部に電気的に接続された第２の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち残りの帯域の高周波信号を受信する第２の同調回路と、
   前記第１の同調回路の前記第１受波素子と前記第２の同調回路の前記第２受波素子とに電気的に接続される高周波信号給電部と、
   前記高周波信号給電部に設けられ、前記第１及び第２の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を出力する高周波信号出力端子と、
   前記高周波信号出力端子に電気的に接続された同軸線路と、
   該同軸線路を介して前記高周波信号出力端子に接続されるチューナ回路と、
   前記高周波信号給電部に電気的に接続されたコンデンサと、
   前記コンデンサの他端と電気的に接続されると共に接地されるグランド端子と、
   前記第１及び第２の可変容量手段に印加する制御電圧を前記高周波信号出力端子から出力される前記高周波信号に重畳させる制御電圧重畳回路と、
   前記制御電圧重畳回路に電気的に接続され、前記高周波信号出力端子から前記第１及び第２の受波素子を介して前記第１及び第２の可変容量手段に前記制御電圧を印加して前記第１及び第２の可変容量手段の容量を制御する制御回路と、
   を有するチューナブルアンテナを備えた受信装置。

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