JP2010124210A - アンテナ装置、及び、無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御用ラインを設けることなく、使用周波数帯に合わせて複数のアンテナ長を実現可能な無線装置を提供する。
【解決手段】基板１０２には、複数の導体パターン１０８〜１１０が接続される。共振周波数調整回路１０７は、導体パターン１０８〜１１０のうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を、導体パターンに流れる信号の周波数に応じたアンテナ長に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置及び無線装置に関し、更に詳しくは、複数の周波数帯の信号を用いた無線通信に対応したアンテナ装置及び無線装置に関する。

近年、携帯電話機は、多機能化や筐体の薄型化、小型化の要求が一層強まっていている。また、多周波化対応の要求も高まっている。複数の周波数帯に対応した携帯電話機では、各周波数帯に対応した複数のアンテナが必要である。複数のアンテナを有する携帯電話機では、アンテナ実装スペースの確保と、アンテナ素子間の結合による特性劣化が問題となる。

図１５に、２つの周波数帯に対応するアンテナを有する携帯電話機を示す。基板２０２は、筐体２０１の内部に配置される。基板２０２は、整合回路２０４ａ、２０４ｂ、無線回路２０５、及び、制御回路２０６を有する。整合回路２０４ａは、第１周波数帯対応アンテナ２２０に接続される。整合回路２０４ｂは、第２周波数帯対応アンテナ２２１に接続される。第１周波数帯対応アンテナ２２０は、例えば、８００ＭＨｚ帯に対応したアンテナである。第２周波数帯対応アンテナ２２１は、例えば、２ＧＨｚ帯に対応したアンテナである。

図１６に、アンテナのインピーダンスを示し、図１７に、周波数とリターンロスとの関係を示す。上記携帯電話機にて、８００ＭＨｚ帯で共振するようにアンテナを調整したとき、第１周波数帯対応アンテナ２２０の単体インピーダンスをスミスチャート上に示すと、図１６に示すようになる。また、リターンロスは、図１７に示すようになる。第１周波数帯対応アンテナ２２０を８００ＭＨｚで共振するように調整すると、そのおよそ２倍の周波数でも共振が起こる。これは、第１周波数帯対応アンテナ２２０が、８００ＭＨｚ帯と、その２倍の共振周波数でアンテナとして機能することを意味している。

２ＧＨｚの周波数帯では、第１周波数帯対応アンテナ２２０と第２周波数帯対応アンテナ２２１とがアンテナとして動作するため、結合によるアンテナ特性劣化が問題となる。第１周波数帯対応アンテナ２２０と第２周波数帯対応アンテナ２２１との結合を回避するためには、アンテナ間の距離を離せばよい。しかし、携帯電話機は小型化が進んでいることから両者間の距離を離すことは実装エリア確保の点で難しい。また、筐体２０１の両端に２つのアンテナを配置すると、ストリップラインの損失が大きくなるという問題もある。

第１周波数帯対応アンテナ２２０と第２周波数帯対応アンテナ２２１との結合への対策として、アンテナ終端のインピーダンスを調整する方法も考えられる。しかし、アンテナ終端のインピーダンスの調整で、２つの周波数帯での影響を完全に回避することは困難である。また、周波数帯が３つ、４つと増えると、終端条件の最適化は困難になる。従って、多周波化対応時のアンテナ間の結合による劣化は避けられず、特性が劣化した状態で使用せざるを得ない。

ここで、アンテナ装置の共振周波数を変更する技術として、特許文献１に記載の技術がある。特許文献１では、給電導体の所要位置に導体パターンを断続するスイッチを設け、そのスイッチにより給電導体の導体パターンを断続して、アンテナ装置の共振周波数を変化させている。すなわち、スイッチを制御することで給電導体の長さを可変とし、アンテナの共振周波数を変化させている。
特開２００７−２１５０９３号公報

特許文献１の構成では、得たい共振周波数に応じて、スイッチを操作してアンテナ長を変化させ、共振周波数を制御する必要がある。従って、操作が面倒である。また、特許文献１の構成では、スイッチから、スイッチの開閉を制御する制御部までの間に、スイッチの制御ラインが必要であり、実装面積の上で不利である。

本発明は、制御用ラインを設けることなく、使用周波数帯に合わせて複数のアンテナ長を実現可能なアンテナ装置及び無線装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無線装置は、複数の周波数帯で無線通信を行う無線装置であって、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の導体パターンと、前記Ｎ個の導体パターンのうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を前記導体パターンを流れる信号の周波数に応じたアンテナ長に制御する共振周波数調整回路とを有するアンテナ装置を備えることを特徴とする。

本発明のアンテナ装置は、複数の周波数帯で無線通信を行う無線装置に用いられるアンテナ装置であって、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の導体パターンと、前記Ｎ個の導体パターンのうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を、前記導体パターンを流れる信号の周波数に応じたアンテナ長に制御する共振周波数調整回路とを備えることを特徴とする。

本発明の無線装置は、複数の周波数帯で無線通信を行う無線装置であって、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の導体パターンと、前記Ｎ個の導体パターンのうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を、通信に用いる周波数帯に応じたアンテナ長に制御する共振周波数調整回路とを有し、前記Ｎ個の導体パターンのうちの給電端から見て最も遠い導体パターンの先端がグランドに接続されているアンテナ装置を備えることを特徴とする。

本発明のアンテナ装置は、複数の周波数帯で無線通信を行う無線装置に用いられるアンテナ装置であって、Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の導体パターンと、前記Ｎ個の導体パターンのうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を、通信に用いる周波数帯に応じたアンテナ長に制御する共振周波数調整回路とを備え、前記Ｎ個の導体パターンのうちの給電端から見て最も遠い導体パターンの先端がグランドに接続されていることを特徴とする。

本発明の無線装置及びアンテナ装置は、制御用ラインを設けることなく、使用周波数帯に合わせたアンテナ長を実現することができる。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施形態の無線装置を示している。無線装置は、複数の周波数帯で無線通信を行う。以下では、無線装置は、３種類の周波数帯に対応した携帯電話機であるとする。携帯電話機は、筐体１０１の内部に、基板１０２を有する。基板１０２は、整合回路１０４、無線回路１０５、制御回路１０６、及び、共振周波数調整回路１０７を有する。整合回路１０４は、アンテナからの反射損失を低減する。無線回路１０５は、無線信号の生成などを行う。制御回路１０６は、携帯電話機の各部を制御する。

フレキシブル基板１０３と共振周波数調整回路１０７とは、アンテナ装置を構成する。フレキシブル基板１０３は、複数（Ｎ個：Ｎは２以上の整数）の導体パターン（１０８〜１１０）を有する。図２に、フレキシブル基板１０３に形成された導体パターンを示す。導体パターン１０８〜１１０は、それぞれ、フレキシブル基板１０３の一端側に端子１０８ａ〜１１０ａを有し、他端側に端子１０８ｂ〜１１０ｂを有する。フレキシブル基板１０３は、筒状に巻かれて基板１０２に接続される。フレキシブル基板１０３上の端子１０８ａ〜１１０ａ及び１０８ｂ〜１１０ｂは、それぞれ、基板１０２の表面及び裏面の端子に接続される。

図３に、フレキシブル基板１０３と共振周波数調整回路１０７とを示す。共振周波数調整回路１０７は、複数の導体パターン（１０８〜１１０）のうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を、導体パターンを流れる信号の周波数に応じたアンテナ長に制御する。共振周波数調整回路１０７は、２つのフィルタ１１１、１１２を有する。フィルタ１１１、１１２は、隣接する２つの導体パターンに接続される。より詳細には、フィルタ１１１は、導体パターン１０８の端子１０８ｂと、導体パターン１０９の端子１０９ａとに接続される。フィルタ１１２は、導体パターン１０９の端子１０９ｂと、導体パターン１１０の端子１１０ａとに接続される。導体パターン１０８の端子１０８ａは、整合回路１０４に接続され、導体パターン１１０の端子１１０ｂは、オープンになっている。

フィルタ１１１、１１２は、所定周波数よりも高い周波数の信号を遮断する。フィルタ１１１、１１２は、例えば、コイルとコンデンサとを組み合わせて構成される。フィルタ１１１におけるコイルのインダクタンスをＬ１／２、コンデンサの容量をＣ１／２とし、フィルタ１１１の遮断周波数をｆａとすると、以下の式が成り立つ。

また、フィルタ１１２におけるコイルのインダクタンスをＬ２／２、コンデンサの容量をＣ２／２とし、フィルタ１１２の遮断周波数をｆｂとすると、以下の式が成り立つ。

フィルタ１１１は、遮断周波数ｆａ以下の周波数は通過し、ｆａよりも高い周波数は遮断する。フィルタ１１２は、遮断周波数ｆｂ以下の周波数は通過し、ｆｂよりも高い周波数は遮断する。共振周波数調整回路１０７内のフィルタの遮断周波数は、給電側に近いフィルタほど、遮断周波数が高い。すなわち、フィルタ１１１の遮断周波数ｆａと、フィルタ１１２の遮断周波数ｆｂとの関係は、ｆｂ＜ｆａである。また、携帯電話機が対応する第１〜第３の周波数帯の周波数をそれぞれＦ１、Ｆ２、Ｆ３（Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３）すると、フィルタ１１１の遮断周波数ｆａとフィルタ１１２の遮断周波数ｆｂとは、下記関係式を満たす。
Ｆ１＜ｆｂ＜Ｆ２＜ｆａ＜Ｆ３

上記関係式は、通信に用いる周波数帯が３つある場合の関係式であるが、これを一般化して考える。アンテナパターンとなる導体パターンがＮ個あるとき、フィルタは、隣接する２つの導体パターンの間に配置されるので、フィルタの個数はＮ−１個になる。Ｎ−１個のフィルタを、給電端に近い側から順に、第１〜第Ｎ−１のフィルタとする。また、無線装置が通信に用いる複数の周波数帯の周波数を、Ｆ１〜ＦＮ（Ｆ１＜Ｆ２＜・・・＜ＦＮ）とする。第１〜第Ｎ−１のフィルタの遮断周波数をｆ_１〜ｆ_Ｎ−１とすると、通信に用いる周波数帯の周波数Ｆ１〜ＦＮと、フィルタの遮断周波数ｆ_１〜ｆ_Ｎ−１とは、下記関係式を満たす。
Ｆ１＜ｆ_Ｎ−１＜Ｆ２＜ｆ_Ｎ−２＜Ｆ３＜・・・＜ＦＮ−１＜ｆ_１＜ＦＮ

図４に、第３の周波数帯を使用しているときのアンテナの等価回路を示す。無線回路１０５は、整合回路１０４を介して、導体パターン１０８に第３の周波数帯の信号を出力する。第３の周波数帯の周波数Ｆ３は、フィルタ１１１の遮断周波数ｆａよりも高いので、信号はフィルタ１１１で遮断され、導体パターン１０９及び１１０は、導体パターン１０８から高周波的に切断される。つまり、フレキシブル基板１０３上に形成された３つの導体パターンのうち、アンテナ素子として機能するのは導体パターン１０８のみであり、導体パターン１０９、１１０は、アンテナ素子として機能しない。従って、第３の周波数帯では、アンテナの有効長は、導体パターン１０８の長さとなる。

図５に、第２の周波数帯を使用しているときのアンテナの等価回路を示す。無線回路１０５は、整合回路１０４を介して、導体パターン１０８に第２の周波数帯の信号を出力する。第２の周波数帯の周波数Ｆ２は、フィルタ１１１の遮断周波数よりも低いので、信号は、フィルタ１１１を通過する。しかし、第２の周波数帯の周波数Ｆ２は、フィルタ１１２の遮断周波数よりも高いので、信号は、フィルタ１１２で遮断される。このため、導体パターン１１０は、導体パターン１０８及び１０９から高周波的に切断され、導体パターン１１０は、アンテナ素子として機能しない。第２の周波数帯では、図５に示すように、導体パターン１０８及び１０９がアンテナ素子として機能し、アンテナの有効長は、導体パターン１０８、１０９の長さとなる。

図６に、第１の周波数帯を使用しているときのアンテナの等価回路を示す。無線回路１０５が第１の周波数帯の信号を出力するとき、第１の周波数帯の周波数Ｆ１は、フィルタ１１１、１１２の遮断周波数ｆａ、ｆｂよりも低いので、信号は、フィルタ１１１、１１２を通過する。従って、フレキシブル基板１０３上に形成された３つの導体パターン１０８〜１１０の全てが、アンテナ素子として機能する。第１の周波数帯では、図６に示すように、アンテナの有効長は、導体パターン１０８〜１１０の有効長となる。

本実施形態では、アンテナ装置は、導体パターン１０８〜１１０のうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を、導体パターンを流れる信号の周波数に応じたアンテナ長に制御する共振周波数調整回路１０７を有する。共振周波数調整回路１０７は、無線回路１０５が出力する信号の周波数、つまり、通信に用いる信号の周波数に応じて、導体パターン１０８と導体パターン１０９との間、及び、導体パターン１０９と導体パターン１１０との間の接続を制御する。このようにすることで、アンテナの長さを、導体パターン１０８〜１１０の３つの導体パターンの長さ、導体パターン１０８及び１０９の２つの導体パターンの長さ、又は、導体パターン１０８の長さの３通りに制御でき、通信に用いる周波数帯に応じたアンテナ長を実現できる。また、本実施形態では、共振周波数調整回路１０７が、信号周波数に応じて、自発的に、アンテナ長を制御するため、アンテナ長を制御するための制御ラインは不要である。

より詳細には、共振周波数調整回路１０７は、第１の導体パターン１０８と第２の導体パターン１０９との接続点に配置されたフィルタ１１１と、第２の導体パターン１０９と第３の導体パターン１１０との接続点に配置されたフィルタ１１２とを有する。フィルタ１１１、１１２が、所定周波数よりも高い周波数の信号を遮断することで、アンテナとして機能する導体パターンの長さが変化し、３つの周波数帯に対応した３つのアンテナ長を実現できる。その際、共振周波数調整回路１０７は、信号周波数と、フィルタ１１１、１１２の遮断周波数との関係に応じて、アンテナ長を自動的に変化させる。従って、本実施形態では、別途、制御回路１０６から共振周波数調整回路１０７にアンテナ長を変化させるための制御信号を送る必要はなく、制御用のラインを設けることなく、３つの周波数帯に対応したアンテナが実現できる。

本実施形態では、アンテナパターンをＮ個の導体パターンで形成し、Ｎ個の導体パターンの間のそれぞれにフィルタ（遮断手段）を配置することで、Ｎ種類のアンテナ長を実現できる。本実施形態では、各フィルタの遮断周波数を適切に設定することで、信号周波数に応じて、任意のアンテナ長を実現でき、使用する周波数帯が増えたときでも、アンテナ実装エリアを増大させることなく、各周波数帯に対応できる。また、本実施形態では、信号を遮断するフィルタの先にある導体パターン（アンテナパターン）は、共振するような長さにはならず、放射素子としては動作しない。このため、複数のアンテナを設ける場合に問題となるアンテナ間の結合問題が発生せず、アンテナ間の結合による劣化を回避することができる。

本実施形態では、フレキシブル基板１０３に複数の導体パターン１０８〜１１０を形成し、フレキシブル基板１０３を筒状に丸めて、基板１０２に取り付けている。フレキシブル基板１０３を丸めて基板１０２に取り付けることで、限られたアンテナ実装スペースの中に、所望のアンテナ特性を有するアンテナを実現することができる。つまり、アンテナ空間を最大限に利用し、各周波数帯で、良好なアンテナ特性を得ることができる。

図７は、本発明の第２実施形態の無線装置におけるフレキシブル基板及び共振周波数調整回路を示している。本実施形態では、共振周波数調整回路１０７ａは、フィルタに代えて、共振回路１１３、１１４を有している。共振回路１１３は、コイル１１５、１１６と、コンデンサ１１７とで構成される。共振回路１１４は、コイル１１８、１１９と、コンデンサ１２０とで構成される。共振回路１１３、１１４のインピーダンスは、それぞれ、所定の周波数以下の周波数の信号に対してはショートとなり、所定周波数よりも高い周波数の信号に対してはオープンとなるように設定される。

図８（ａ）及び（ｂ）に、共振回路１１３、１１４のインピーダンスを示す。共振回路１１３、１１４のインピーダンスをスミスチャートに示すと、図８（ａ）及び（ｂ）に示すようになる。共振回路１１３のコイル１１５、１１６のインダクタンスと、コンデンサ１１７の容量は、共振回路１１３のインピーダンスが、図８（ａ）に示すインピーダンスとなるように選定される。また、共振回路１１４のコイル１１８、１１９のインダクタンスと、コンデンサ１２０の容量は、共振回路１１４のインピーダンスが、図８（ｂ）に示すインピーダンスとなるように選定される。

共振回路１１３は、第１の周波数帯の信号（周波数Ｆ１）及び第２の周波数帯の信号（周波数Ｆ２）に対してショートとなり、第３の周波数帯の信号（周波数Ｆ３）に対してオープンとなる。共振回路１１４は、第１の周波数帯の信号（周波数Ｆ１）に対してショートとなり、第２の周波数帯の信号（周波数Ｆ２）及び第３の周波数帯の信号（周波数Ｆ３）に対してオープンとなる。これをまとめると、下記表のようになる。

上記を一般化すると、Ｎ−１個の共振回路を給電端に近い側から順に第１〜第Ｎ−１の共振回路として、ｉ番目（ｉ：１〜Ｎ−１）の共振回路は、Ｆ（Ｎ−ｉ）以下の周波数の信号に対してショートとなり、Ｆ（Ｎ＋１−ｉ）以上の周波数の信号に対してオープンとなる。

共振回路１１３、１１４のインピーダンスの周波数特性を上記設定とすることで、導体パターンを流れる信号の周波数がＦ１のとき、信号は、ショート状態の共振回路１１３、１１４を通過する。従って、３つの導体パターン１０８〜１１０が、アンテナ素子として機能する。導体パターンを流れる信号の周波数がＦ２のときは、信号は、共振回路１１３を通過するが、周波数Ｆ２の信号に対してオープン状態の共振回路１１４を通過できない。従って、３つの導体パターン１０８〜１１０のうち、導体パターン１１０が高周波的に切り離され、導体パターン１０８及び１０９がアンテナ素子として機能する。導体パターンを流れる信号の周波数がＦ３のとき、信号は、周波数Ｆ３の信号に対してオープン状態の共振回路１１３、１１４を通過でない。従って、導体パターン１０９及び１１０は、導体パターン１０８から高周波的に切り離され、導体パターン１０８がアンテナ素子として機能する。

本実施形態では、共振周波数調整回路１０７ａは、第１の導体パターン１０８と第２の導体パターン１０９との接続点に配置された共振回路１１３と、第２の導体パターン１０９と第３の導体パターン１１０との接続点に配置された共振回路１１４とを有する。共振回路１１３、１１４のインピーダンスを、所望の周波数帯の信号に対してショート又はオープンとなるように設定することで、各周波数帯にて、アンテナとして機能する導体パターンの長さが変化し、３つの周波数帯に対応した３つのアンテナ長を実現できる。その際、共振周波数調整回路１０７ａは、信号周波数と、共振回路１１３、１１４のインピーダンスの周波数特性との関係に応じて、アンテナ長を自動的に変化させる。従って、本実施形態では、別途、制御回路１０６から共振周波数調整回路１０７ａにアンテナ長を変化させるための制御信号を送る必要はなく、制御用のラインを設けることなく、３つの周波数帯に対応したアンテナが実現できる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。

図９は、本発明の第３実施形態の無線装置を示している。本実施形態は、共振周波数調整回路１０７ｂが、スイッチ１２１と、終端インピーダンス調整回路１２２、１２３とを有する点で、第１実施形態と相違する。本実施形態では、給電端側から見て最も遠い導体パターンの先端である第３の導体パターン１１０の端子１１０ｂが、スイッチ１２１と、終端インピーダンス調整回路１２２又は１２３とを介して基板１０２のグランドに接続されている。終端インピーダンス調整回路（インピーダンス素子）１２２、１２３のインピーダンスは、相互に異なる。なお、フィルタ１１１、１１２に代えて、共振回路１１３、１１４を用いてもよい。

フィルタ１１１、１１２が、信号を遮断しているとき、導体パターン１１０の端子１１０ｂをグランドに接続すると、アンテナ装置は、給電素子と無給電素子とで構成されることになる。本実施形態では、アンテナ装置を給電素子と無給電素子とで構成することで、アンテナ特性の広帯域化を図る。また、本実施形態では、無給電アンテナとなった導体パターンを、スイッチ１２１を介して終端インピーダンス調整回路１２２又は１２３に接続し、導体パターンの先端を終端インピーダンス調整回路１２２又は１２３を通してグランドに接続することで、無給電素子による特性劣化を回避する。

図１０に、第３の周波数帯の信号を使用しているときのアンテナ装置の等価回路を示す。第３の周波数帯の信号（周波数Ｆ３）を使用しているときは、フィルタ１１１及び１１２は信号を遮断するため、導体パターン１０８と導体パターン１０９、及び、導体パターン１０９と導体パターン１１０は、それぞれ高周波的に切り離された状態となる。このとき、アンテナ装置は、導体パターン１０８で構成される給電アンテナと、導体パターン１１０で構成される無給電アンテナとを含む構成となる。

制御回路１０６は、スイッチ１２１に制御信号を送り、終端インピーダンス調整回路１２２又は１２３を、導体パターン１１０の端子１１０ｂに接続させる。制御回路１０６は、無線通信に用いる信号周波数に応じて、終端インピーダンス調整回路１２２又は１２３を選択する。或いは、制御回路１０６は、受信信号レベルを測定し、測定した受信信号レベルに基づいて終端インピーダンス調整回路１２２又は１２３の何れを選択するかを決定してもよい。

図１１に、受信信号レベルに基づいて終端インピーダンス調整回路を選択する際の動作手順を示す。初めに、制御回路１０６は、スイッチ１２１に、終端インピーダンス調整回路１２２側を選択する旨の制御信号を送る（ステップＳ１）。制御回路１０６は、無給電素子である導体パターン１１０が終端インピーダンス調整回路１２２に接続された状態で通信を行い、受信レベルＲＳＳＩ１（ＲＳＳＩ：Receive Signal Strength Indication）を測定する（ステップＳ２）。

次に、制御回路１０６は、スイッチ１２１に、終端インピーダンス調整回路１２３側を選択する旨の制御信号を送る（ステップＳ３）。制御回路１０６は、無給電素子である導体パターン１１０が終端インピーダンス調整回路１２３に接続された状態で通信を行い、受信レベルＲＳＳＩ２を測定する（ステップＳ４）。

制御回路１０６は、ステップＳ２で測定したＲＳＳＩ１と、ステップＳ４で測定したＲＳＳＩ２とを比較する（ステップＳ５）。制御回路１０６は、ＲＳＳＩ１がＲＳＳＩ２以上であると判断すると、スイッチ１２１に、終端インピーダンス調整回路１２２側を選択させる（ステップＳ６）。制御回路１０６は、ＲＳＳＩ１がＲＳＳＩ２よりも低いときは、スイッチ１２１に、終端インピーダンス調整回路１２３側を選択させる（ステップＳ７）。その後、無線装置は、終端インピーダンス調整回路１２２又は１２３が選択された状態で、通信を継続する。

本実施形態では、アンテナパターンの先端部アンテナパターンとなる導体パターン１１０の先端部（端子１１０ｂ）を、基板１０２のグランドに接続する。このようにすることで、フィルタ１１１又は１１２が高周波的に先端側の導体パターンを切り離した際に、アンテナを、給電素子と無給電子素子とで構成することができ、アンテナ特性の広帯域化を図ることができる。また、本実施形態では、スイッチ１２１を用い、終端インピーダンス調整回路１２２又は１２３の何れかを介して、端子１１０ｂを、グランドに接続する。スイッチ１２１を用い、良好な受信特性が得られる終端インピーダンス調整回路を選択することで、無給電素子による特性劣化を回避できる。その他の効果は、第１実施形態と同様である。

図１２は、本発明の第４実施形態の無線装置を示している。本実施形態は、共振周波数調整回路１０７ｃが、フィルタ１１１、１１２（図９）に代えて、ダイオード１２４、１２５を有する点で、第３実施形態と相違する。本実施形態の共振周波数調整回路１０７ｃは、制御回路１０６からの制御信号に従って、複数の導体パターンのうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を、無線通信に用いる信号の周波数に応じたアンテナ長に制御する。

共振周波数調整回路１０７ｃは、導体パターン１０８の端子１０８ｂと、導体パターン１０９の端子１０９ａとに接続されたダイオード１２４と、導体パターン１０９の端子１０９ｂと、導体パターン１１０の端子１１０ａとに接続されたダイオード１２５とを有する。ダイオード１２４、１２５は、外部（制御回路１０６）からの制御信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦする。ダイオード１２４、１２５は、高周波的に、隣接する２つの導体パターン間の接続／切断を制御するスイッチ素子に相当する。

制御回路１０６は、無線通信に使用する信号の周波数帯に応じて、ダイオード１２４、１２５のＯＮ／ＯＦＦを制御する。制御回路１０６が、ダイオード１２４、１２５のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、３つの導体パターン１０８〜１１０のうち、給電端に接続される導体パターンの数が変化する。これにより、無線通信に用いる信号の周波数帯に応じたアンテナ長が実現できる。

制御回路１０６は、通信に用いる信号が第３の周波数帯の信号であるときは、ダイオード１２４をＯＦＦにし、導体パターン１０８を給電素子とする。また、制御回路１０６は、ダイオード１２５をＯＦＦにし、導体パターン１１０を無給電素子とする。制御回路１０６は、第３の周波数帯の通信に際して、ダイオード１２４をＯＦＦ、ダイオード１２５をＯＮに制御してもよい。その場合、導体パターン１０９及び１１０の２つの導体パターンが無給電素子を構成することになるので、無給電素子の共振周波数が変化し、更に広い帯域で良好な特性を確保することができる。

制御回路１０６は、通信に用いる信号が第２の周波数帯の信号であるときは、ダイオード１２４をＯＮにし、ダイオード１２５をＯＦＦに制御する。この状態では、導体パターン１０８及び１０９が給電素子となり、導体パターン１１０が無給電素子となる。制御回路１０６は、通信に用いる信号が第１の周波数帯の信号であるときは、ダイオード１２４及び１２５の双方をＯＮにする。この状態では、導体パターン１０８〜１１０の全てが給電素子となる。

本実施形態では、アンテナ装置は、複数の導体パターンのうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を、通信に用いる周波数帯に応じたアンテナ長に制御する共振周波数調整回路１０７ｃを有する。また、複数の導体パターンのうちの給電端から見て最も遠い導体パターンの先端がグランドに接続されている。このような構成とすることで、共振周波数調整回路１０７ｃを用いてアンテナ長を制御した際に、給電端子に接続されない導体パターンを、無給電素子として活用することができ、アンテナ特性の広帯域化が可能になる。その他、終端インピーダンス調整回路１２２、１２３を切り替えて使用することで得られる効果は、第３実施形態における効果と同様である。

なお、上記各実施形態では、主に、無線装置が通信に用いる周波数帯が３つある例について説明したが、用いる周波数帯の数は、３つには限定されない。また、導体パターン１０８〜１１０がフレキシブル基板１０３上に形成される例について説明したが、導体パターンは、フレキシブル基板上に形成されている必要はない。例えば、導体パターンを、基板１０２上に形成してもよく、或いは、チップ素子に形成してもよい。また、成形したアンテナに、複数の導体パターンを形成する構成も可能である。

第３及び第４実施形態では、導体パターンの先端を終端インピーダンス調整回路１２２又は１２３を接続する例について説明したが、終端インピーダンスの調整に用いるインピーダンス素子は、これらには限定されない。図１３に、第４実施形態の変形例の無線装置を示す。この例では、共振周波数調整回路１０７ｄは、終端インピーダンス調整用の共振回路１２６を有し、導体パターン１１０の端子１１０ｂは、終端インピーダンス調整用共振回路１２６を介して、グランドに接続されている。終端インピーダンス調整用共振回路１２６は、コイルとコンデンサとを組み合わせて構成されている。このような構成でも、第４実施形態と同様な効果を得ることができる。

図１４に、第４実施形態の別の変形例を示す。第４実施形態（図１２）では、制御回路１０６からの制御信号に基づいてＯＮ／ＯＦＦするダイオードを用いたが、この部分にスイッチを用いる構成も可能である。スイッチ１２７及び１２８は、それぞれ、制御回路１０６からの制御信号に基づいて、導体パターン１０８と導体パターン１０９との間の接続、及び、導体パターン１０９と導体パターン１１０との間の接続を制御する。このような構成でも、第４実施形態と同様な効果を得ることができる。

以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明のアンテナ装置及び無線装置は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、上記実施形態の構成から種々の修正及び変更を施したものも、本発明の範囲に含まれる。

本発明の第１実施形態の無線装置を示す斜視図。 フレキシブル基板に形成された導体パターンを示す平面図。 フレキシブル基板及び共振周波数調整回路を示す回路図。 第３の周波数帯を使用しているときのアンテナの等価回路図。 第２の周波数帯を使用しているときのアンテナの等価回路図。 第１の周波数帯を使用しているときのアンテナの等価回路図。 本発明の第２実施形態の無線装置を示す回路図。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ共振回路のインピーダンスを示すスミスチャート。 本発明の第３実施形態の無線装置を示す回路図。 第３の周波数帯を使用しているときのアンテナの等価回路図。 終端インピーダンス調整回路選択の際の手順を示すフローチャート。 本発明の第４実施形態の無線装置を示す回路図。 第４実施形態の変形例の無線装置を示す回路図。 第４実施形態の別の変形例の無線装置を示す回路図。 アンテナを２つ有する無線装置を示す斜視図。 図１５に示す無線装置におけるアンテナのインピーダンス特性を示すスミスチャート。 図１５に示す無線装置におけるアンテナのリターンロス率特性を示すグラフ。

符号の説明

１０１：筐体
１０２：基板
１０３：フレキシブル基板
１０４：整合回路
１０５：無線回路
１０６：制御回路
１０７：共振周波数調整回路
１０８〜１１０：導体パターン（アンテナパターン）
１１１、１１２：フィルタ
１１３、１１４：共振回路
１１５、１１６、１１８、１１９：コイル
１１７、１２０：コンデンサ
１２１：スイッチ
１２２、１２３：終端インピーダンス調整回路
１２４、１２５：ダイオード
１２６：終端インピーダンス調整用共振回路
１２７、１２８：スイッチ

Claims (20)

1. 複数の周波数帯で無線通信を行う無線装置であって、
   Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の導体パターンと、前記Ｎ個の導体パターンのうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を前記導体パターンを流れる信号の周波数に応じたアンテナ長に制御する共振周波数調整回路とを有するアンテナ装置を備える無線装置。
2. 給電端から見て最も遠い導体パターンの先端がグランドに接続されている、請求項１に記載の無線装置。
3. 前記アンテナ装置がインピーダンス素子を有し、前記給電端から見て最も遠い導体パターンの先端が前記インピーダンス素子を介してグランドに接続される、請求項２に記載の無線装置。
4. 前記アンテナ装置が、前記インピーダンス素子を複数有し、前記給電端から見て最も遠い導体パターンの先端が、スイッチを介して、前記複数のインピーダンス素子のうちの何れかを介してグランドに接続される、請求項３に記載の無線装置。
5. 受信信号レベルを測定し、該測定した受信信号レベルに基づいて、前記複数のインピーダンス素子の中から、前記給電端から見て最も遠い導体パターンの先端に接続するインピーダンス素子を選択する制御部を更に有する、請求項４に記載の無線装置。
6. 前記インピーダンス素子が、コイルとコンデンサとを組み合わせた終端インピーダンス調整用の共振回路である、請求項３に記載の無線装置。
7. 前記共振周波数調整回路は、それぞれが、隣接する２つの導体パターンに接続され、所定の遮断周波数よりも高い周波数の信号を遮断するＮ−１個のフィルタ回路を含む、請求項１乃至６の何れか一に記載の無線装置。
8. 前記Ｎ−１個のフィルタ回路を給電端に近い側から順に第１〜第Ｎ−１のフィルタ回路とし、前記複数の周波数帯の周波数をＦ１〜ＦＮ（Ｆ１＜Ｆ２＜・・・＜ＦＮ）とし、前記第１〜第Ｎ−１のフィルタ回路の遮断周波数をｆ_１〜ｆ_Ｎ−１としたとき、
   Ｆ１＜ｆ_Ｎ−１＜Ｆ２＜ｆ_Ｎ−２＜Ｆ３＜・・・＜ＦＮ−１＜ｆ_１＜ＦＮ
   を満たす、請求項７に記載の無線装置。
9. 前記共振周波数調整回路は、それぞれが、隣接する２つの導体パターンに接続され、所定の周波数よりも低い周波数の信号に対してはショートとなり、所定周波数以上の周波数の信号に対してはオープンとなるＮ−１個の共振回路を含む、請求項１乃至６の何れか一に記載の無線装置。
10. 前記Ｎ−１個の共振回路を給電端に近い側から順に第１〜第Ｎ−１の共振回路とし、前記複数の周波数帯の周波数をＦ１〜ＦＮ（Ｆ１＜Ｆ２＜・・・＜ＦＮ）としたとき、ｉ番目（ｉ：１〜Ｎ−１）の共振回路は、Ｆ（Ｎ−ｉ）以下の周波数の信号に対してショートとなり、Ｆ（Ｎ＋１−ｉ）以上の周波数の信号に対してオープンとなる、請求項９に記載の無線装置。
11. 複数の周波数帯で無線通信を行う無線装置に用いられるアンテナ装置であって、
    Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の導体パターンと、
    前記Ｎ個の導体パターンのうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を、前記導体パターンを流れる信号の周波数に応じたアンテナ長に制御する共振周波数調整回路とを備えるアンテナ装置。
12. 複数の周波数帯で無線通信を行う無線装置であって、
    Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の導体パターンと、前記Ｎ個の導体パターンのうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を、通信に用いる周波数帯に応じたアンテナ長に制御する共振周波数調整回路とを有し、前記Ｎ個の導体パターンのうちの給電端から見て最も遠い導体パターンの先端がグランドに接続されているアンテナ装置を備える無線装置。
13. 前記アンテナ装置がインピーダンス素子を有し、前記給電端から見て最も遠い導体パターンの先端が前記インピーダンス素子を介してグランドに接続される、請求項１２に記載の無線装置。
14. 前記アンテナ装置が、前記インピーダンス素子を複数有し、前記給電端から見て最も遠い導体パターンの先端が、スイッチを介して、前記複数のインピーダンス素子のうちの何れかを介してグランドに接続される、請求項１３に記載の無線装置。
15. 受信信号レベルを測定し、該測定した受信信号レベルに基づいて、前記複数のインピーダンス素子の中から、前記給電端から見て最も遠い導体パターンの先端に接続するインピーダンス素子を選択する制御部を更に有する、請求項１４に記載の無線装置。
16. 前記インピーダンス素子が、コイルとコンデンサとを組み合わせた終端インピーダンス調整用の共振回路である、請求項１３に記載の無線装置。
17. 前記共振周波数調整回路は、それぞれが、隣接する２つの導体パターンに接続され、外部からの制御信号に基づいて、前記隣接する２つの導体パターン間の接続／切断を制御するＮ−１個のスイッチを含む、請求項１２乃至１６の何れか一に記載の無線装置。
18. 前記共振周波数調整回路は、それぞれが、隣接する２つの導体パターンに接続され、所定の遮断周波数よりも高い周波数の信号を遮断するＮ−１個のフィルタ回路を含む、請求項１２乃至１６の何れか一に記載の無線装置。
19. 前記共振周波数調整回路は、それぞれが、隣接する２つの導体パターンに接続され、所定の周波数よりも低い周波数の信号に対してはショートとなり、所定周波数以上の周波数の信号に対してはオープンとなるＮ−１個の共振回路を含む、請求項１２乃至１６の何れか一に記載の無線装置。
20. 複数の周波数帯で無線通信を行う無線装置に用いられるアンテナ装置であって、
    Ｎ個（Ｎは２以上の整数）の導体パターンと、
    前記Ｎ個の導体パターンのうちの少なくとも１つを用いて構成されるアンテナのアンテナ長を、通信に用いる周波数帯に応じたアンテナ長に制御する共振周波数調整回路とを備え、
    前記Ｎ個の導体パターンのうちの給電端から見て最も遠い導体パターンの先端がグランドに接続されているアンテナ装置。

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