JP2011015342A - Antenna device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は携帯端末用のアンテナ装置に関し、特に複数の周波数帯域に対応した受信が可能なアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device for a portable terminal, and more particularly to an antenna device capable of reception corresponding to a plurality of frequency bands.
近年、ワンセグ放送（１セグメント放送）を視聴可能な携帯電話機などの携帯端末が開発され、実用化されている。このような携帯端末では、専ら、ホイップアンテナが使用されている。 In recent years, mobile terminals such as mobile phones capable of viewing one-segment broadcasting (one-segment broadcasting) have been developed and put into practical use. In such a portable terminal, a whip antenna is exclusively used.
ワンセグ放送をホイップアンテナで受信する携帯端末においては、最大効率で受信するためにホイップアンテナの長さを半波長（λ／２）にすることが望ましい。しかし、小型化が要求される携帯端末において、λ／２のアンテナ長を確保するのはサイズ的に困難である。このため、アンテナ長をλ／４にし、筐体や基板のグランドをλ／４に見立てて、λ／２を等価的に構成している（例えば特許文献１参照）。しかし、携帯端末では広大なグランドを確保することが困難であるため、鏡像法によりグランド側にλ／４のアンテナを作成するのは困難である。 In a portable terminal that receives a one-segment broadcast with a whip antenna, it is desirable to set the length of the whip antenna to a half wavelength (λ / 2) in order to receive it with maximum efficiency. However, it is difficult in terms of size to secure an antenna length of λ / 2 in a portable terminal that is required to be downsized. For this reason, the antenna length is set to λ / 4, and the ground of the housing and the substrate is assumed to be λ / 4, so that λ / 2 is configured equivalently (see, for example, Patent Document 1). However, since it is difficult to secure a vast ground in a mobile terminal, it is difficult to create an antenna of λ / 4 on the ground side by the mirror image method.
他方、ホイップアンテナではないが、アンテナ長を調整可能とすることにより、複数の周波数帯域に対応可能としたアンテナ装置が特許文献２、３に記載されている。特許文献２には、バンド切替リング内に線状のアンテナラインの両端部を挿入してストラップ型としたアンテナの線長を変更する構成が示されている。また、特許文献３には、板状のアンテナ素子の給電線とグランドとの間に、グランドと電磁結合する複数の整合素子のうちの任意のものを選択的に接続することで、アンテナの有効長を変更する構成が示されている。 On the other hand, although not a whip antenna, Patent Documents 2 and 3 describe antenna devices that can cope with a plurality of frequency bands by adjusting the antenna length. Patent Document 2 discloses a configuration in which the line length of a strap-type antenna is changed by inserting both ends of a linear antenna line into a band switching ring. Patent Document 3 discloses that an antenna can be effectively connected by selectively connecting any of a plurality of matching elements that are electromagnetically coupled to the ground between the feed line of the plate-shaped antenna element and the ground. A configuration for changing the length is shown.
ワンセグ周波数帯は、４７０ＭＨｚ〜７７０ＭＨｚと広帯域であり、アンテナ長はλ／４でも１００ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲で最適な長さが変わってしまう。このため、特許文献１に記載されるように、λ／４波長型の固定長のホイップアンテナを使用する構成では、ワンセグ帯域内の全てのチャネルを最適な状態で視聴することは困難である。 The one seg frequency band is a wide band of 470 MHz to 770 MHz, and the optimum length changes within the range of 100 mm to 150 mm even when the antenna length is λ / 4. For this reason, as described in Patent Document 1, in a configuration using a λ / 4 wavelength type fixed-length whip antenna, it is difficult to view all channels in the one-segment band in an optimal state.
特許文献２、３に記載されたアイデアを特許文献１のアンテナに適用し、受信周波数に応じてホイップアンテナの長さを変更することも考えられる。しかしながら、前述したように携帯端末では広大なグランドを確保することが困難であるため、ホイップアンテナの長さを変更しても、鏡像法によりグランド側にそれに見合ったλ／４のアンテナを作成するのは困難である。 It is also conceivable to apply the idea described in Patent Documents 2 and 3 to the antenna of Patent Document 1 and change the length of the whip antenna according to the reception frequency. However, as described above, it is difficult to secure a vast ground with a mobile terminal. Therefore, even if the length of the whip antenna is changed, a λ / 4 antenna corresponding to the ground side is created by the mirror image method. It is difficult.
本発明はこのような事情に鑑みて提案されたものであり、その目的は、複数の周波数帯域に対応可能としたアンテナ装置を提供することにある。 The present invention has been proposed in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide an antenna device capable of supporting a plurality of frequency bands.
本発明の第１のアンテナ装置は、所定長のアンテナエレメントと、それぞれ異なるパターン長を有する複数のアンテナパターンと、上記アンテナエレメントの一端と上記複数のアンテナパターンとの間に接続され、上記複数のアンテナパターンのうちの任意の一つのアンテナパターンを上記アンテナエレメントの一端に接続するための第１のスイッチと、上記複数のアンテナパターンと基板グランドとの間に接続され、上記複数のアンテナパターンのうちの任意の一つのアンテナパターンを上記基板グランドに接続するための第２のスイッチと、それぞれ異なるパターン長を有する複数のグランドパターンと、上記複数のグランドパターンのうちの任意の一つのグランドパターンを上記基板グランドに接続するための第３のスイッチと、を有する。 A first antenna device of the present invention is connected between an antenna element having a predetermined length, a plurality of antenna patterns having different pattern lengths, one end of the antenna element and the plurality of antenna patterns, and the plurality of antenna patterns. A first switch for connecting any one of the antenna patterns to one end of the antenna element; and connected between the plurality of antenna patterns and the substrate ground; A second switch for connecting any one of the antenna patterns to the substrate ground, a plurality of ground patterns each having a different pattern length, and any one ground pattern of the plurality of ground patterns And a third switch for connecting to the substrate ground. That.
本発明によれば、複数の周波数帯域に対応可能としたアンテナ装置を得ることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the antenna apparatus which can respond to a some frequency band can be obtained.
図１を参照すると、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置は、ホイップアンテナ状の形状を有する所定長のアンテナエレメント８を備えている。アンテナエレメント８の一端（接地点側）は、スイッチ７の入力端子７ａに接続されている。他方、アンテナエレメント８の他端は、電気的に開放されている。
Referring to FIG. 1, the antenna device according to the embodiment of the present invention includes an
スイッチ７は、入力端子７ａ、出力端子７ｂ〜７ｅ、制御端子７ｆを有し、制御端子７ｆに加わる制御信号に応じて入力端子７ａと出力端子７ｂ〜７ｅの何れかとを接続することができる。入力端子７ａは上記アンテナエレメント８の一端に接続され、出力端子７ｂ〜７ｅは、それぞれ異なる４種類のアンテナパターン６−１〜６−４の一端に接続され、制御端子７ｆは制御回路１１の出力端子１１ｂに接続されている。
The switch 7 has an
アンテナパターン６−１〜６−４は、互いにそれぞれ異なるパターン長を持つ導体（金属）パターンである。パターン長は、アンテナパターン６−４が最も短く、次にアンテナパターン６−３が短く、次に、アンテナパターン６−２が短く、アンテナパターン６−１は最も長くなっている。ここでは、アンテナパターン６−４は線分、アンテナパターン６−３は線分の途中に１つの屈曲部を設けた形状、アンテナパターン６−２は線分の途中に２つの屈曲部を設けた形状、アンテナパターン６−１は線分の途中に３つの屈曲部を設けた形状を有している。勿論、電気長がそれぞれ異なるパターンであれば、アンテナパターン６−１〜６−４の形状は任意で良い。それぞれのアンテナパターン６−１〜６−４の一端は上記スイッチ７のそれぞれ異なる出力端子７ｂ〜７ｅに接続され、他端は、スイッチ５のそれぞれ異なる入力端子５ｂ〜５ｅに接続されている。
The antenna patterns 6-1 to 6-4 are conductor (metal) patterns having different pattern lengths. Regarding the pattern length, the antenna pattern 6-4 is the shortest, the antenna pattern 6-3 is the next short, the antenna pattern 6-2 is the shortest, and the antenna pattern 6-1 is the longest. Here, the antenna pattern 6-4 has a line segment, the antenna pattern 6-3 has a shape in which one bent portion is provided in the middle of the line segment, and the antenna pattern 6-2 has two bent portions in the middle of the line segment. The shape and antenna pattern 6-1 have a shape in which three bent portions are provided in the middle of the line segment. Of course, the antenna patterns 6-1 to 6-4 may have any shape as long as they have different electrical lengths. One end of each antenna pattern 6-1 to 6-4 is connected to
スイッチ５は、入力端子５ｂ〜５ｅ、出力端子５ａ、制御端子５ｆを有し、制御端子５ｆに加わる制御信号に応じて入力端子５ｂ〜５ｅの何れかと出力端子５ａとを接続することができる。入力端子５ｂ〜５ｅはそれぞれ異なる上記アンテナパターン６−１〜６−４の一端に接続され、出力端子５ａは、整合回路４の入力端子４ａに接続されている。
The
整合回路４は、インピーダンスマッチング用の回路であり、入力端子４ａ、出力端子４ｂ、接地端子４ｃを有する。入力端子４ａと出力端子４ｂとの間、入力端子４ａと接地端子４ｃとの間、および出力端子４ｂと接地端子４ｃとの間には、図示しないインピーダンス素子が接続されている。整合回路４の入力端子４ａは上記スイッチ５の出力端子５ａに接続され、出力端子４ｂはワンセグ受信機３の入力端子３ａに接続され、接地端子４ｃは基板グランド２に接続されている。
The matching circuit 4 is an impedance matching circuit, and includes an
ワンセグ受信機３は、高周波増幅器、チューナーなどワンセグ受信に必要な回路部品で構成されている。ワンセグ受信機３は、入力端子３ａ、制御端子３ｂを有する。入力端子３ａは上記整合回路４の出力端子４ｂに接続されている。制御端子３ｂは、チャンネル選局用端子であり、制御回路１１の出力端子１１ａに接続されている。ワンセグ受信機３は、制御端子３ｂに加わる制御信号に応じたチャネルを受信選局し、そのチャネルの映像および音声を図示しないディスプレイ、スピーカに出力する。
The one-seg receiver 3 is composed of circuit components necessary for one-seg reception, such as a high-frequency amplifier and a tuner. The one-segment receiver 3 has an
また本実施の形態に係るアンテナ装置には、それぞれパターン長の異なる４種類のグランドパターン（導体パタンー）９−１〜９−４が設けられている。パターン長は、グランドパターン９−４が最も短く、次にグランドパターン９−３が短く、次に、グランドパターン９−２が短く、グランドパターン９−１は最も長くなっている。ここでは、グランドパターン９−１〜９−４は何れも薄くて細長い棒状の形状を有しているが、形状は任意で良い。それぞれのグランドパターン９−１〜９−４の一端は、電気的に開放されており、他端はスイッチ１０のそれぞれ異なる入力端子１０ｂ〜１０ｅに接続されている。
The antenna device according to the present embodiment is provided with four types of ground patterns (conductor patterns) 9-1 to 9-4 having different pattern lengths. Regarding the pattern length, the ground pattern 9-4 is the shortest, the ground pattern 9-3 is the next shortest, the ground pattern 9-2 is the shortest, and the ground pattern 9-1 is the longest. Here, each of the ground patterns 9-1 to 9-4 has a thin and elongated bar shape, but the shape may be arbitrary. One end of each of the ground patterns 9-1 to 9-4 is electrically opened, and the other end is connected to
スイッチ１０は、入力端子１０ｂ〜１０−ｅ、出力端子１０ａ、制御端子１０ｆを有し、制御端子１０ｆに加わる制御信号に応じて入力端子１０ｂ〜１０ｅの何れかを出力端子１０ａと接続することができる。端子１０ｂ〜１０ｅはそれぞれ異なる上記グランドパターン９−１〜９−４の一端に接続され、端子１０ａは、基板グランド２に接続され、制御端子１０ｆは制御回路１１の出力端子１１ｂに接続されている。
The
制御回路１１は、出力端子１１ａ、１１ｂを有する。出力端子１１ａは、上記ワンセグ受信機３の制御端子３ｂに接続され、端子１１ｂは、上記スイッチ５、７、１０の制御端子５ｆ、７ｆ、１０ｆに接続されている。制御回路１１は、ワンセグ受信機３の受信チャネルの制御と各スイッチ５、７、１０の切替制御とを行う機能を有する。
The
図２は、ワンセグ受信機３の受信チャネルとスイッチ５、７、１０の設定状態との関係を示す制御テーブルである。この制御テーブルは、制御回路１１から参照可能なメモリに記憶される。制御回路１１は、図３に示されるような関係を満たすように、ワンセグ受信機３の受信チャネルの制御にあわせてスイッチ５、７、１０の切替制御を行う。図３の設定例では、１３〜６２のワンセグチャネルを４つのグループに分け、各グループ単位でスイッチ５、７、１０の切替状態を設定している。
FIG. 2 is a control table showing the relationship between the reception channel of the one-segment receiver 3 and the setting states of the
具体的には、１３〜２３チャネルを同じＡグループとし、Ａグループに属する何れかのワンセグチャネルを受信する際には、スイッチ７では入力端子７ａを出力端子７ｂに接続し、スイッチ５では入力端子５ｂを出力端子５ａに接続し、スイッチ１０では入力端子１０ｂを出力端子１０ａに接続する。これにより、Ａグループに属する何れかのワンセグチャネルの受信時には、アンテナエレメント８に対して直列にアンテナパターン６−１が接続され、また基板グランド２にはグランドパターン９−１が接続される。ここで、アンテナエレメント８とアンテナパターン６−１とで構成される部分と、グランドパターン９−１の部分との何れもが、Ａグループに属する全てのワンセグチャネルに対してほぼλ／４のアンテナ有効長となるように、アンテナエレメント８、アンテナパターン６−１、グランドパターン９−１の長さが予め定められている。これにより、アンテナエレメント８とアンテナパターン６−１とで構成される部分と、グランドパターン９−１とで、Ａグループに属するアンセグチャネルに対して、１／２波長型のダイポールアンテナが等価的に構成される。
Specifically, when
また、２４〜３７チャネルを同じＢグループとし、Ｂグループに属する何れかのワンセグチャネルを受信する際には、スイッチ７では入力端子７ａを出力端子７ｃに接続し、スイッチ５では入力端子５ｃを出力端子５ａに接続し、スイッチ１０では入力端子１０ｃを出力端子１０ａに接続する。これにより、Ｂグループに属する何れかのワンセグチャネルの受信時には、アンテナエレメント８に対して直列にアンテナパターン６−２が接続され、また基板グランド２にグランドパターン９−２が接続される。ここで、アンテナエレメント８とアンテナパターン６−２とで構成される部分と、グランドパターン９−２の部分との何れもが、Ｂグループに属する全てのワンセグチャネルに対してほぼλ／４のアンテナ有効長となるように、アンテナパターン６−２、グランドパターン９−２の長さが、アンテナパターン６−１、グランドパターン９−１よりも短く設定されている。これにより、アンテナエレメント８とアンテナパターン６−２とで構成される部分と、グランドパターン９−２とで、Ｂグループに属するワンセグチャネルに対して、１／２波長型のダイポールアンテナが等価的に構成される。
Also, when
また、３８〜５２チャネルを同じＣグループとし、Ｃグループに属する何れかのワンセグチャネルを受信する際には、スイッチ７では入力端子７ａを出力端子７ｄに接続し、スイッチ５では入力端子５ｄを出力端子５ａに接続し、スイッチ１０では入力端子１０ｄを出力端子１０ａに接続する。これにより、Ｃグループに属する何れかのワンセグチャネルの受信時には、アンテナエレメント８に対して直列にアンテナパターン６−３が接続され、また基板グランド２にはグランドパターン９−３が接続される。ここで、アンテナエレメント８とアンテナパターン６−３とで構成される部分と、グランドパターン９−３の部分との何れもが、Ｃグループに属する全てのワンセグチャネルに対してほぼλ／４のアンテナ有効長となるように、アンテナパターン６−３、グランドパターン９−３の長さが、アンテナパターン６−２、グランドパターン９−２よりもさらに短く設定されている。これにより、アンテナエレメント８とアンテナパターン６−３とで構成される部分と、グランドパターン９−３とで、Ｃグループに属するワンセグチャネルに対して、１／２波長型のダイポールアンテナが等価的に構成される。
In addition, when the 38-52 channels are set to the same C group and any one-seg channel belonging to the C group is received, the switch 7 connects the
また、５３〜６２チャネルを同じＤグループとし、Ｄグループに属する何れかのワンセグチャネルを受信する際には、スイッチ７では入力端子７ａを出力端子７ｅに接続し、スイッチ５では入力端子５ｅを出力端子５ａに接続し、スイッチ１０では入力端子１０ｅを出力端子１０ａに接続する。これにより、Ｄグループに属する何れかのワンセグチャネルの受信時には、アンテナエレメント８に対して直列にアンテナパターン６−４が接続され、また基板グランド２にグランドパターン９−４が接続される。ここで、アンテナエレメント８とアンテナパターン６−４とで構成される部分と、グランドパターン９−４の部分との何れもが、Ｄグループに属する全てのワンセグチャネルに対してほぼλ／４のアンテナ有効長となるように、アンテナパターン６−４、グランドパターン９−４の長さが、アンテナパターン６−３、グランドパターン９−３よりもさらに短く設定されている。これにより、アンテナエレメント８とアンテナパターン６−４とで構成される部分と、グランドパターン９−４とで、Ｄグループに属するワンセグチャネルに対して、１／２波長型のダイポールアンテナが等価的に構成される。
Further, when
図３は本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の物理的な構造の一例を示す透視平面図である。この例では、携帯端末（携帯電話装置など）内部の基板（多層プリント基板）１の或る層に、基板グランド２としての金属面が形成されると共に、同じ層あるいは他の層にワンセグ受信機３、整合回路４、スイッチ５、スイッチ７、スイッチ１０、アンテナパターン６（６−１〜６−４）、グランドパターン９（９−１〜９−４）等の電子部品が搭載されている。ワンセグ受信機３は、配線パターンにて整合回路４に接続され、整合回路４はスイッチ５に接続され、スイッチ５はスイッチ７と接続される。スイッチ５とスイッチ７の間には電気長を補正するためにアンテナパターン６としての金属パターンが形成され、スイッチ５とスイッチ７の設定により何れか１つのアンテナパターンが接続される。スイッチ７はワンセグアンテナとして使用するアンテナエレメント８に接続され、ワンセグ電波を受けて、ワンセグ受信機３まで電力を供給する回路が構成されている。
FIG. 3 is a perspective plan view showing an example of the physical structure of the antenna device according to the embodiment of the present invention. In this example, a metal surface as a substrate ground 2 is formed on a certain layer of a substrate (multilayer printed circuit board) 1 inside a portable terminal (such as a mobile phone device), and a one-segment receiver is formed on the same layer or another layer. 3, matching circuit 4,
一方、基板１上にグランドパターン９としての金属パターンが形成され、スイッチ１０を介して基板グランド２に接続されている。スイッチ１０の設定によって何れか１つのグランドパターンが基板グランド２に接続される。
On the other hand, a metal pattern as a
以上のように本実施の形態によれば、広帯域のワンセグ帯域において、全帯域でアンテナ効率を最大限に引き出すことができる１／２波長型のダイポールアンテナを等価的に構成することができる。その理由は、アンテナエレメント８の不足分の電気長を補うアンテナパターンを複数種類設け、受信チャネルに応じてスイッチ５、７によりアンテナパターンを選択して最適な電気長に調整するとともに、λ／４として使用するグランドパターンを複数種類設け、受信チャネルに応じてスイッチ１０によりグランドパターンを選択して最適なグランドパターンを選択しているためである。
As described above, according to the present embodiment, it is possible to equivalently configure a ½ wavelength type dipole antenna capable of maximizing antenna efficiency in all bands in a wide one-segment band. The reason for this is that a plurality of types of antenna patterns for compensating for the shortage of the electrical length of the
以上の実施の形態では、アンテナパターン６−１〜６−４は４種類、グランドパターン９−１〜９−４は４種類使用したが、これらのパターンの種類は４種類に限定されず、２種類以上であれば任意で良い。 In the above embodiment, four types of antenna patterns 6-1 to 6-4 and four types of ground patterns 9-1 to 9-4 are used. However, the types of these patterns are not limited to four types, but 2 types. It is arbitrary as long as it is more than types.
ワンセグ受信機能を有する携帯電話機などの携帯端末用のアンテナ装置として利用することができる。 It can be used as an antenna device for a portable terminal such as a cellular phone having a one-segment reception function.
１…基板
２…基板グランド
３…ワンセグ受信機
４…整合回路
５、７、１０…スイッチ
６（６−１〜６−４）…アンテナパターン
８…ホイップアンテナ形状のアンテナエレメント
９（９−１〜９−４）…グランドパターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Board | substrate 2 ... Board | substrate ground 3 ... One-segment receiver 4 ...
Claims (5)
それぞれ異なるパターン長を有する複数のアンテナパターンと、
前記アンテナエレメントの一端と前記複数のアンテナパターンとの間に接続され、前記複数のアンテナパターンのうちの任意の一つのアンテナパターンを前記アンテナエレメントの一端に接続するための第１のスイッチと、
前記複数のアンテナパターンと基板グランドとの間に接続され、前記複数のアンテナパターンのうちの任意の一つのアンテナパターンを前記基板グランドに接続するための第２のスイッチと、
それぞれ異なるパターン長を有する複数のグランドパターンと、
前記複数のグランドパターンのうちの任意の一つのグランドパターンを前記基板グランドに接続するための第３のスイッチと、
を有することを特徴とするアンテナ装置。 An antenna element of a predetermined length;
A plurality of antenna patterns each having a different pattern length;
A first switch connected between one end of the antenna element and the plurality of antenna patterns, and connecting any one of the plurality of antenna patterns to one end of the antenna element;
A second switch connected between the plurality of antenna patterns and the substrate ground, and for connecting any one of the plurality of antenna patterns to the substrate ground;
A plurality of ground patterns each having a different pattern length;
A third switch for connecting any one of the plurality of ground patterns to the substrate ground;
An antenna device comprising:
を有することを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。 A control circuit that switches a setting state of the first to third switches according to a reception frequency;
The antenna device according to claim 1, comprising:
前記整合回路を介してアンテナ受信電力を入力するワンセグ受信機と、
を有し、
前記制御回路は、前記ワンセグ受信機の受信チャネルに応じて前記第１乃至第３のスイッチの設定状態を切り替えることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。 A matching circuit connected between the second switch and the substrate ground;
A one-segment receiver that receives the antenna reception power via the matching circuit;
Have
The antenna device according to claim 2, wherein the control circuit switches a setting state of the first to third switches in accordance with a reception channel of the one-segment receiver.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009159820A JP2011015342A (en) | 2009-07-06 | 2009-07-06 | Antenna device |
Applications Claiming Priority (1)
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