JP2011055258A - Antenna device - Google Patents

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JP2011055258A JP2009202383A JP2009202383A JP2011055258A JP 2011055258 A JP2011055258 A JP 2011055258A JP 2009202383 A JP2009202383 A JP 2009202383A JP 2009202383 A JP2009202383 A JP 2009202383A JP 2011055258 A JP2011055258 A JP 2011055258A
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正二 南雲
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To compose an antenna device that does not cause an increase in a passing loss due to increase in the number of series stages of a circuit, and has a plurality of ports while utilizing a given full space for one antenna element. <P>SOLUTION: A variable matching circuit 30L for a low band and a variable matching circuit 30H for high-band are composed on a substrate 31. Then, the antenna device 101 is composed by packaging the antenna element 20 in which an antenna element electrode 21 is formed to a non-ground region NGA on the substrate 31. Branching paths to two output ports are extended from an antenna connection section 32 with a branching point as a boundary, and the respective paths are connected to power feed sections 40L, 40H by interposing the variable matching circuits 30L, 30H each. By controling the variable matching circuits 30L, 30H, the variable matching circuit 30L, 30H are used for both matching to an antenna and switching (diplex/multiplex) of an RF circuit. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、例えば携帯電話端末に備えられるアンテナ装置に関するものである。   The present invention relates to an antenna device provided in, for example, a mobile phone terminal.

携帯電話端末等の移動体無線端末用アンテナ装置の性能として、マルチバンドに対応するとともに小型化することが常に要求される。   As a performance of an antenna device for a mobile radio terminal such as a mobile phone terminal, it is always required to be compatible with multiband and downsized.

マルチバンドに対応するアンテナ装置として非特許文献1が開示されている。図1は非特許文献1のアンテナ装置の構成を示す図である。
非特許文献1のアンテナ装置は、与えられたスペースにローバンド(800MHz〜900MHz)用のアンテナ素子6、ハイバンド(1.7GHz〜2GHz)用のアンテナ素子7が設置され、アンテナ素子6の給電点4とアンテナスイッチ1との間に整合回路2が設けられ、アンテナ素子7の給電点5とアンテナスイッチ1との間に整合回路3が設けられている。
Non-Patent Document 1 is disclosed as an antenna device corresponding to multiband. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an antenna device of Non-Patent Document 1.
In the antenna device of Non-Patent Document 1, an antenna element 6 for low band (800 MHz to 900 MHz) and an antenna element 7 for high band (1.7 GHz to 2 GHz) are installed in a given space. The matching circuit 2 is provided between the antenna switch 1 and the antenna switch 1, and the matching circuit 3 is provided between the antenna switch 1 and the feeding point 5 of the antenna element 7.

NTT DoCoMoテクニカルジャーナル Vol.14 No.2NTT DoCoMo Technical Journal Vol. No. 14 2

ところが、非特許文献1に開示されているアンテナ装置では、与えられたスペースをローバンド用とハイバンド用の2つのアンテナに仕切る(エリアを分割する)ことになるので、個々のアンテナ素子が小さくなって、放射Qが劣化し放射能力が損なわれる。加えて2つのアンテナ素子が近接しているため、周波数が近いと干渉が生じ、遠いと一方が他方に対し近接金属体に見える。いずれの場合でも特性劣化が懸念される。   However, in the antenna device disclosed in Non-Patent Document 1, a given space is divided into two antennas for low band and high band (dividing the area), so that each antenna element becomes small. As a result, the radiation Q deteriorates and the radiation capability is impaired. In addition, since the two antenna elements are close to each other, interference occurs when the frequency is close, and when the frequency is far, one appears to be a close metal body with respect to the other. In either case, there is a concern about characteristic deterioration.

仮に、単一のアンテナ素子を用い、アンテナ素子の(出力)ポートからダイプレクサ等を介して分波する構成では、マッチング回路とダイプレクサ(又はスイッチ)との2段の回路により通過ロスが生じる。   If a configuration is used in which a single antenna element is used and demultiplexed from the (output) port of the antenna element via a diplexer or the like, a passage loss occurs due to a two-stage circuit including a matching circuit and a diplexer (or switch).

そこで、この発明の目的は、与えられたスペース一杯を1つのアンテナ素子に利用しつつ、回路のシリーズ段数を費やすことによる通過ロスの増大が無く、複数のポートを備えたアンテナ装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an antenna device having a plurality of ports without using a full space provided for one antenna element and without increasing the passage loss due to the number of series stages of the circuit. It is in.

上記課題を解決するために、この発明は次のように構成する。
(1)アンテナ素子と、前記アンテナ素子と給電部との間に接続されるアンテナ整合回路と、を備えたアンテナ装置であって、
前記アンテナ整合回路は、周波数帯域毎の複数の可変マッチング回路で構成され、
各可変マッチング回路のアンテナ(出力)ポートは共通接続され、
各可変マッチング回路は、使用通信ポートとアンテナ(出力)ポートとを整合させ、前記アンテナポート(共通接続点)からみて非使用通信ポート側が高インピーダンスとなるように制御されるように(制御可能に)構成されたことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
(1) An antenna device comprising: an antenna element; and an antenna matching circuit connected between the antenna element and a power feeding unit,
The antenna matching circuit is composed of a plurality of variable matching circuits for each frequency band,
The antenna (output) port of each variable matching circuit is connected in common,
Each variable matching circuit matches the used communication port and the antenna (output) port, and is controlled so that the non-used communication port side has a high impedance when viewed from the antenna port (common connection point) (controllable) ) It is structured.

上記の構造により、前記可変マッチング回路はアンテナとの整合とRF回路の切替(ダイプレックス/マルチプレックス)とを兼用することになり、シリーズに接続される段数を増すことなく、一つのアンテナ素子を兼用することができる。すなわち、複数のアンテナポートに接続されるRF回路は一つのアンテナ素子を兼用することができる。したがって、与えられたスペース一杯にアンテナ素子を設けることができ、エリア分割に伴う弊害を回避し良好なアンテナ特性(帯域幅,効率)を得ることができる。   With the above structure, the variable matching circuit is used for both matching with the antenna and switching of the RF circuit (diplex / multiplex), so that one antenna element can be formed without increasing the number of stages connected to the series. Can also be used. That is, an RF circuit connected to a plurality of antenna ports can also serve as one antenna element. Therefore, the antenna element can be provided in a given space, and the adverse effects associated with the area division can be avoided and good antenna characteristics (bandwidth and efficiency) can be obtained.

(2)前記可変マッチング回路は、可変容量素子を含み、前記可変容量素子の制御によって前記整合状態と前記高インピーダンス状態とを切り替える。 (2) The variable matching circuit includes a variable capacitance element, and switches between the matching state and the high impedance state by controlling the variable capacitance element.

この構成により、分岐点からみて非使用通信ポートに高インピーダンスを現出することで、通信ポート間のアイソレーションが確保される、アンテナ素子−使用通信ポート間の通電状態(マッチング)に悪影響を与えない、といった効果を奏する。   With this configuration, high impedance appears at the unused communication port when viewed from the branch point, which ensures isolation between the communication ports and adversely affects the current-carrying state (matching) between the antenna element and the used communication port. There is no effect.

(3)前記可変容量素子は、MEMSスイッチで構成されている。
このことにより、高調波歪みの発生を抑えて整合をとることができる。
(3) The variable capacitance element includes a MEMS switch.
Thus, matching can be achieved while suppressing generation of harmonic distortion.

(4)前記可変マッチング回路は、前記給電部から前記アンテナ側ポートの方向に前記可変マッチング回路を見たリターンロス特性が、利用周波数の帯域でそれぞれ複共振特性となるインピーダンス回路で構成する。 (4) The variable matching circuit is configured by an impedance circuit in which return loss characteristics when the variable matching circuit is viewed in the direction from the power feeding unit to the antenna-side port have double resonance characteristics in the band of the use frequency.

この構成により次のような効果を奏する。
各通信ポートに可変マッチング回路が接続されているため、各通信ポートに割当てられている周波数帯に対し、それぞれ良好に整合することになる。
可変マッチング回路であることで、アンテナを小型化又は広帯域化できる。
アンテナ素子部の設計簡略化、標準化あるいは少品種化が期待できる。
This configuration has the following effects.
Since the variable matching circuit is connected to each communication port, the frequency band assigned to each communication port is well matched.
With the variable matching circuit, the antenna can be downsized or widened.
Simplification of design, standardization, or reduction in the number of antenna elements can be expected.

(5)前記可変マッチング回路は、前記アンテナ素子の根元部に接続される可変リアクタンス部と、前記給電部と前記可変リアクタンス部との間に接続されるマッチング部と、を備え、
前記マッチング部は、前記給電部とグランドとの間にそれぞれシャントに接続される並列インダクタ及び並列キャパシタで構成され、
前記可変リアクタンス部は、複数の周波数帯に対応するために共振周波数を切替えると共に、人体の影響により変化する共振周波数を微調整するリアクタンス値に定められ、
前記並列インダクタは、前記給電部から前記可変マッチング回路側を見たインピーダンスの軌跡がスミスチャートのほぼ第1象限で小円軌跡を描く値に定められ、
前記並列キャパシタは、前記小円軌跡が前記スミスチャート上の中央へ移動させる値に設定する。
(5) The variable matching circuit includes a variable reactance unit connected to a root portion of the antenna element, and a matching unit connected between the power feeding unit and the variable reactance unit,
The matching unit includes a parallel inductor and a parallel capacitor connected to the shunt between the power feeding unit and the ground,
The variable reactance unit is set to a reactance value that finely adjusts the resonance frequency that changes due to the influence of the human body, while switching the resonance frequency to correspond to a plurality of frequency bands,
In the parallel inductor, the impedance locus when the variable matching circuit side is viewed from the power supply unit is set to a value that draws a small circle locus in almost the first quadrant of the Smith chart,
The parallel capacitor is set to a value that moves the small circle locus to the center on the Smith chart.

この構成により、周囲影響に応じた良好なマッチング状態を供出できる。すなわち、人体の手や躰の影響によってずれる、アンテナと給電回路とのマッチング(=アンテナの入力インピーダンス)が補正され、人体の手や躰の影響を受けた環境下でより良いVSWR特性となる。   With this configuration, it is possible to provide a good matching state according to the ambient influence. That is, the matching between the antenna and the feeding circuit (= input impedance of the antenna), which is shifted due to the influence of the human hand or heel, is corrected, and the VSWR characteristics are improved in an environment affected by the human hand or heel.

(6)前記アンテナ整合回路を構成する回路要素の一部または全部が、誘電体層と導体層との積層体である多層基板にパッケージ化されている。
これにより、実装先の回路基板上に実装可能な部品として扱うことができ、回路基板上の占有面積が削減できる。
(6) A part or all of the circuit elements constituting the antenna matching circuit are packaged in a multilayer substrate that is a laminate of a dielectric layer and a conductor layer.
Thereby, it can be handled as a component that can be mounted on the circuit board of the mounting destination, and the occupied area on the circuit board can be reduced.

(7)前記アンテナ素子は、誘電体または磁性体の基体と、前記基体の表面または前記基体の内部に配置されたアンテナ素子電極とから構成され、前記基体は前記アンテナ整合回路を内包している。 (7) The antenna element includes a dielectric or magnetic base and an antenna element electrode disposed on the surface of the base or inside the base, and the base includes the antenna matching circuit. .

この構成により、素子の小型化もさることながら実装先の回路基板上へのアンテナ整合回路用部品の実装が不要または少なくなり、その分全体の小型化が図れる。   With this configuration, it is unnecessary or less necessary to mount the antenna matching circuit component on the circuit board as a mounting destination, as well as downsizing the element, and the overall size can be reduced accordingly.

(8)前記アンテナ素子は、前記アンテナ整合回路のアンテナ接続部に接続可能な複数種のアンテナ素子のうち、前記アンテナ素子の単体で放射Qの良好なアンテナ素子である。 (8) The antenna element is an antenna element having a good radiation Q as a single antenna element among a plurality of types of antenna elements connectable to the antenna connection portion of the antenna matching circuit.

この構成により、放射Qの良好なアンテナを前記アンテナ整合回路に接続することによって、効率の高いアンテナ装置が構成できる。   With this configuration, an antenna device with high efficiency can be configured by connecting an antenna with good radiation Q to the antenna matching circuit.

(9)前記複数種のアンテナ素子の選択条件は、前記アンテナ素子に対する給電点の位置、前記アンテナ素子と対向するグランドとの間隔、前記アンテナ素子のサイズのいずれか又はこれらの複数の組み合わせである。 (9) The selection condition of the plurality of types of antenna elements is any one of a position of a feeding point with respect to the antenna elements, a distance from the ground facing the antenna elements, a size of the antenna elements, or a combination thereof. .

これにより、放射Qの良好なアンテナ素子を容易且つ確実に選定でき、高効率なアンテナ装置が構成できる。   Thereby, an antenna element with good radiation Q can be selected easily and reliably, and a highly efficient antenna device can be configured.

この発明によれば、複数のアンテナポートに接続されるRF回路は一つのアンテナ素子を兼用することができる。したがって、与えられたスペース一杯にアンテナ素子を設けることができ、エリア分割に伴う弊害を回避し良好なアンテナ特性(帯域幅,効率)を得ることができる。   According to the present invention, an RF circuit connected to a plurality of antenna ports can also serve as one antenna element. Therefore, the antenna element can be provided in a given space, and the adverse effects associated with the area division can be avoided and good antenna characteristics (bandwidth and efficiency) can be obtained.

非特許文献1のアンテナ装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the antenna apparatus of a nonpatent literature 1. 第1の実施形態に係るアンテナ装置101の構成を示す斜視図である。1 is a perspective view illustrating a configuration of an antenna device 101 according to a first embodiment. アンテナ装置101の回路図である。1 is a circuit diagram of an antenna device 101. FIG. 図4(A)はローバンドで通信を行う状態での回路図、図4(B)はローバンドで通信を行う状態でのアンテナのリターンロスについての周波数特性を示す図である。FIG. 4A is a circuit diagram in a state where communication is performed in the low band, and FIG. 4B is a diagram illustrating frequency characteristics regarding a return loss of the antenna in a state where communication is performed in the low band. 図5(A)はハイバンドで通信を行う状態での回路図、図5(B)はハイバンドで通信を行う状態でのアンテナのリターンロスについての周波数特性を示す図である。FIG. 5A is a circuit diagram in a state where communication is performed in a high band, and FIG. 5B is a diagram showing frequency characteristics regarding a return loss of an antenna in a state where communication is performed in a high band. 図4に示したアンテナ装置における可変マッチング回路30L,30Hによる上述の機能を等価的に表すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram equivalently representing the above-described functions of the variable matching circuits 30L and 30H in the antenna device shown in FIG. 検討対象のアンテナ装置のアンテナ素子(筺体電流を含めた擬似的ダイポールアンテナ)の構成図である。It is a block diagram of the antenna element (pseudo dipole antenna including a housing current) of the antenna apparatus to be examined. ローバンド用の可変マッチング回路30L及びハイバンド用の可変マッチング回路30Hの回路である。These are a low-band variable matching circuit 30L and a high-band variable matching circuit 30H. 図8におけるポートからアンテナ素子20を見たリターンロスの周波数特性図である。It is a frequency characteristic figure of the return loss which looked at the antenna element 20 from the port in FIG. 図8に示した、ローバンド用の可変マッチング回路30L及びハイバンド用の可変マッチング回路30Hを、分岐点を境にしてそのまま接合した場合の特性悪化の様子を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a state of deterioration of characteristics when the low-band variable matching circuit 30L and the high-band variable matching circuit 30H illustrated in FIG. 8 are directly joined at a branch point. ローバンド用可変マッチング回路30L及びハイバンド用可変マッチング回路30Hの回路定数を最適に設定し、ローバンド用可変マッチング回路30Lを使用する状態での特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic in the state which sets the circuit constant of the low-band variable matching circuit 30L and the high-band variable matching circuit 30H optimally, and uses the low-band variable matching circuit 30L. ローバンド用可変マッチング回路30L及びハイバンド用可変マッチング回路30Hの回路定数を最適に設定し、ハイバンド用可変マッチング回路30Hを使用する状態での特性を示す図である。It is a figure which shows the characteristic in the state which sets the circuit constant of the low-band variable matching circuit 30L and the high-band variable matching circuit 30H optimally, and uses the high-band variable matching circuit 30H. ローバンド用可変マッチング回路及びハイバンド用可変マッチング回路のそれぞれを個別部品で構成した例である。This is an example in which each of the low-band variable matching circuit and the high-band variable matching circuit is configured with individual components. 直方体形状の誘電体基体の表面に漏斗状に広がったアンテナ素子電極21Aを形成したアンテナ素子20Aを用いたアンテナ装置の分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of an antenna device using an antenna element 20A in which an antenna element electrode 21A extending in a funnel shape is formed on the surface of a rectangular parallelepiped dielectric base. ほぼ直方体形状の誘電体基体の表面に、中央がスリットで分岐されたアンテナ素子電極21Bを備えたアンテナ素子20Bを用いたアンテナ装置の分解斜視図である。It is an exploded perspective view of an antenna device using an antenna element 20B provided with an antenna element electrode 21B having a center branched by a slit on the surface of a substantially rectangular parallelepiped dielectric base. 携帯電話端末の下部筐体内にローバンド用及びハイバンド用の可変マッチング回路を備え、上部筐体をアンテナ素子として作用させるようにしたアンテナ装置の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of an antenna device in which a low band and a high band variable matching circuit are provided in a lower casing of a mobile phone terminal, and the upper casing functions as an antenna element. 第3の実施形態に係る幾つかのアンテナ装置の回路図である。It is a circuit diagram of some antenna apparatuses which concern on 3rd Embodiment. ローバンド側またはハイバンド側の可変マッチング回路の構成例である。It is a structural example of a variable matching circuit on the low band side or the high band side. 図18に示した可変リアクタンス部RC及びマッチング部Mをローバンド用に切り替えた可変マッチング回路の特性について示す図であり、図19(A)はローバンド側の使用ポートから可変マッチング回路側を見た入力インピーダンスをスミスチャート上に表した図、図19(B)はリターンロスの周波数特性図である。FIG. 19A is a diagram illustrating characteristics of a variable matching circuit in which the variable reactance unit RC and the matching unit M illustrated in FIG. 18 are switched to a low band, and FIG. 19A is an input when the variable matching circuit side is viewed from a used port on the low band side. FIG. 19B is a frequency characteristic diagram of return loss. FIG. 19B is a diagram showing impedance on a Smith chart. 図18に示した可変リアクタンス部RC及びマッチング部Mをハイバンド側に切り替えた可変マッチング回路の特性について示す図であり、図20(A)はハイバンド側の使用ポートから可変マッチング回路側を見た入力インピーダンスをスミスチャート上に表した図、図20(B)はリターンロスの周波数特性図である。FIG. 20 is a diagram illustrating characteristics of a variable matching circuit in which the variable reactance unit RC and the matching unit M illustrated in FIG. 18 are switched to the high band side, and FIG. FIG. 20B is a frequency characteristic diagram of return loss, showing the input impedance on the Smith chart. 図18に示したマッチング部MのキャパシタC2の作用について示す図である。図21(A)はローバンド側の使用ポートから可変マッチング回路側を見たインピーダンスをスミスチャート上に表した図、図21(B)はリターンロスの周波数特性図である。It is a figure shown about the effect | action of the capacitor C2 of the matching part M shown in FIG. FIG. 21A is a diagram showing impedance on the Smith chart when the variable matching circuit side is viewed from the port used on the low band side, and FIG. 21B is a frequency characteristic diagram of return loss. 図18に示したマッチング部MのキャパシタC2の作用について示す図である。図22(A)はローバンド側の使用ポートから可変マッチング回路側を見たインピーダンスをスミスチャート上に表した図、図22(B)はリターンロスの周波数特性図である。It is a figure shown about the effect | action of the capacitor C2 of the matching part M shown in FIG. FIG. 22A is a diagram showing impedance on the Smith chart when the variable matching circuit side is viewed from the port used on the low band side, and FIG. 22B is a frequency characteristic diagram of return loss. マッチング部MのインダクタL2(並列インダクタ)の作用について示す図である。It is a figure shown about the effect | action of the inductor L2 (parallel inductor) of the matching part M. FIG. ローバンド用とハイバンド用の可変マッチング回路を一体化した可変マッチング回路30を基板31に実装したアンテナ装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an antenna device in which a variable matching circuit 30 in which a low band and a high band variable matching circuit are integrated is mounted on a substrate 31. FIG. アンテナ素子20Cにアンテナ素子電極21Cを形成するとともに、誘電体基体内部に可変マッチング回路30Cを構成したアンテナ装置の分解斜視図である。FIG. 5 is an exploded perspective view of an antenna device in which an antenna element electrode 21C is formed on an antenna element 20C and a variable matching circuit 30C is configured inside a dielectric substrate. 放射Qの異なる2種類のアンテナの斜視図である。It is a perspective view of two types of antennas from which radiation Q differs.

《第1の実施形態》
第1の実施形態に係るアンテナ装置について各図を参照して説明する。
この発明に係るアンテナ装置の基本構成は、アンテナ素子が1つあり、アンテナ素子→アンテナ整合回路→通信ポートの順に繋がり、通信ポートは複数であって、各々の通信ポートに周波数帯の違う出力が取り出せる。
<< First Embodiment >>
The antenna device according to the first embodiment will be described with reference to the drawings.
The basic configuration of the antenna device according to the present invention has one antenna element, which is connected in the order of antenna element → antenna matching circuit → communication port. There are a plurality of communication ports, and each communication port has an output with a different frequency band. I can take it out.

すなわち、アンテナ素子からマッチング回路までを含めたアンテナ装置として、複数帯域を複数ポートに分波できるものである。換言すると、ダイプレックス機能を兼ねた可変マッチング回路を備えたアンテナ装置である。
図2は、第1の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。回路基板(以下、単に「基板」という。)31にはグランド領域GA及び非グランド領域NGAが設けられていて、この基板31上にローバンド用可変マッチング回路30L及びハイバンド用可変マッチング回路30Hが構成されている。そして、アンテナ素子電極21が形成されたアンテナ素子20が、基板31の非グランド領域NGAに実装されることによってアンテナ装置101が構成される。
That is, as an antenna device including an antenna element to a matching circuit, a plurality of bands can be demultiplexed into a plurality of ports. In other words, the antenna device includes a variable matching circuit that also serves as a diplex function.
FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the antenna device according to the first embodiment. A circuit board (hereinafter simply referred to as “substrate”) 31 is provided with a ground region GA and a non-ground region NGA, and a low-band variable matching circuit 30L and a high-band variable matching circuit 30H are formed on the substrate 31. Has been. Then, the antenna device 101 is configured by mounting the antenna element 20 on which the antenna element electrode 21 is formed in the non-ground region NGA of the substrate 31.

アンテナ接続部32から分岐点を境に二つの通信ポートへの分岐経路が延びていて、各経路は可変マッチング回路30L,30Hをそれぞれ介在して給電部40L,40Hに接続されている。   Branch paths to the two communication ports extend from the antenna connection section 32 at the branch point, and each path is connected to the power feeding sections 40L and 40H via the variable matching circuits 30L and 30H, respectively.

図3はアンテナ装置101の回路図である。図3に示すように、ローバンド用可変マッチング回路30Lは、アンテナ素子20とローバンドの給電部40Lとの間に構成されている。また、ハイバンド用可変マッチング回路30Hは、アンテナ素子20とハイバンドの給電部40Hとの間に構成されている。   FIG. 3 is a circuit diagram of the antenna device 101. As shown in FIG. 3, the low-band variable matching circuit 30L is configured between the antenna element 20 and the low-band power feeding unit 40L. The high-band variable matching circuit 30H is configured between the antenna element 20 and the high-band power feeding unit 40H.

前記ローバンド用可変マッチング回路30Lは、可変リアクタンス部RC及びマッチング部Mで構成されている。可変リアクタンス部RCはインダクタL11とキャパシタC11の並列回路で構成されていて、そのLC並列回路がアンテナ素子20の根元部に直列に接続されている。マッチング部MはインダクタL12(本発明に係る並列インダクタ)とキャパシタC12(本発明に係る並列キャパシタ)の並列回路で構成されていて、そのLC並列回路が給電部40Lと可変リアクタンス部RCとの間でシャントに接続されている。   The low-band variable matching circuit 30L includes a variable reactance unit RC and a matching unit M. The variable reactance portion RC is configured by a parallel circuit of an inductor L11 and a capacitor C11, and the LC parallel circuit is connected in series to the root portion of the antenna element 20. The matching unit M is configured by a parallel circuit of an inductor L12 (parallel inductor according to the present invention) and a capacitor C12 (parallel capacitor according to the present invention), and the LC parallel circuit is between the power feeding unit 40L and the variable reactance unit RC. Connected to the shunt.

ハイバンド用可変マッチング回路30Hについても同様に、可変リアクタンス部RC及びマッチング部Mで構成されている。可変リアクタンス部RCはインダクタL21とキャパシタC21の並列回路で構成されていて、そのLC並列回路がアンテナ素子20の根元部に直列に接続されている。マッチング部MはインダクタL22(並列インダクタ)とキャパシタC22(並列キャパシタ)の並列回路で構成されていて、そのLC並列回路が給電部40Hと可変リアクタンス部RCとの間でシャントに接続されている。   Similarly, the high-band variable matching circuit 30H includes a variable reactance unit RC and a matching unit M. The variable reactance part RC is composed of a parallel circuit of an inductor L21 and a capacitor C21, and the LC parallel circuit is connected in series to the root part of the antenna element 20. The matching unit M includes a parallel circuit of an inductor L22 (parallel inductor) and a capacitor C22 (parallel capacitor), and the LC parallel circuit is connected to the shunt between the power supply unit 40H and the variable reactance unit RC.

図4(A)はローバンドで通信を行う状態での回路図、図4(B)はローバンドで通信を行う状態でのアンテナのリターンロスについての周波数特性を示す図である。
図5(A)はハイバンドで通信を行う状態での回路図、図5(B)はハイバンドで通信を行う状態でのアンテナのリターンロスについての周波数特性を示す図である。
FIG. 4A is a circuit diagram in a state where communication is performed in the low band, and FIG. 4B is a diagram illustrating frequency characteristics regarding a return loss of the antenna in a state where communication is performed in the low band.
FIG. 5A is a circuit diagram in a state where communication is performed in a high band, and FIG. 5B is a diagram showing frequency characteristics regarding a return loss of an antenna in a state where communication is performed in a high band.

ローバンドで通信を行う状態では、図4(A)に示すように、ローバンド用可変マッチング回路30Lは、ローバンド側の使用通信ポートとアンテナ側ポートとが整合状態なり、また、分岐点からみて非使用通信ポート側(ハイバンド側の通信ポート)が高インピーダンスとなるように制御する。   In the low-band communication state, as shown in FIG. 4A, the low-band variable matching circuit 30L has a matching state between the communication port on the low-band side and the antenna-side port, and is not used as seen from the branch point. Control is performed so that the communication port side (high band side communication port) has high impedance.

そのため、図4(B)に示すように、アンテナのリターンロスはローバンド側で低くなり、アンテナはローバンドでの通信に使用可能となる。このとき、ハイバンド側の可変マッチング回路30Hは等価的に非接続状態となるので、可変マッチング回路30Hが、可変マッチング回路30Lとアンテナとの間の通電ラインへアンテナ特性上の影響を与えない。   Therefore, as shown in FIG. 4B, the return loss of the antenna is low on the low band side, and the antenna can be used for communication in the low band. At this time, since the variable matching circuit 30H on the high band side is equivalently disconnected, the variable matching circuit 30H does not affect the antenna characteristics on the energization line between the variable matching circuit 30L and the antenna.

同様に、ハイバンドで通信を行う状態では、図5(A)に示すように、ローバンド用可変マッチング回路30Lは、ハイバンド側の使用通信ポートとアンテナ側ポートとが整合状態なり、また、分岐点からみて非使用通信ポート側(ローバンド側の通信ポート)が高インピーダンスとなるように制御する。   Similarly, in the state where communication is performed in the high band, as shown in FIG. 5A, in the low band variable matching circuit 30L, the communication port used on the high band side is matched with the antenna side port, and the branching is performed. From the point of view, control is performed so that the unused communication port side (low band side communication port) has high impedance.

そのため、図5(B)に示すように、アンテナのリターンロスはハイバンド側で低くなり、アンテナはハイバンドでの通信に使用可能となる。このとき、ローバンド側の可変マッチング回路30Lは等価的に非接続状態となるので、可変マッチング回路30Lが、可変マッチング回路30Hとアンテナとの間の通電ラインへアンテナ特性上の影響を与えない。   Therefore, as shown in FIG. 5B, the return loss of the antenna is low on the high band side, and the antenna can be used for communication in the high band. At this time, since the variable matching circuit 30L on the low band side is equivalently disconnected, the variable matching circuit 30L does not affect the antenna characteristics on the energization line between the variable matching circuit 30H and the antenna.

図6は、図4に示したアンテナ装置における可変マッチング回路30L,30Hによる上述の機能を等価的に表すブロック図である。本発明の可変マッチング回路30L,30Hによる機能は、ローバンド側の通信ポート及びハイバンド側の通信ポートに分波する分波回路と、この分波回路とアンテナ素子20との間の整合をとる整合回路とで実現できる。   FIG. 6 is a block diagram equivalently representing the above-described functions of the variable matching circuits 30L and 30H in the antenna device shown in FIG. The functions of the variable matching circuits 30L and 30H according to the present invention include a demultiplexing circuit for demultiplexing to a low-band communication port and a high-band communication port, and matching for matching between the demultiplexing circuit and the antenna element 20. Can be realized with a circuit.

しかし、この図6に示した回路を実際に構成するとなると、分波回路と整合回路とがシリーズに2段接続された構成となるので、通過ロスが大きくなる。これに対し、本発明では一段の回路構成で前述の分波と整合を同時に実現できる。   However, if the circuit shown in FIG. 6 is actually configured, the branching circuit and the matching circuit are connected in series in two stages, so that the passage loss increases. On the other hand, in the present invention, the above-described demultiplexing and matching can be realized simultaneously with a single-stage circuit configuration.

ここで、前記可変マッチング回路30L,30Hの具体的な設計例を示す。
先ず、回路シミュレーション上にて、可変マッチング回路でダイプレクス機能を兼ねる実現性を検証した。図7は検討対象のアンテナ装置のアンテナ素子(筺体電流を含めた擬似的ダイポールアンテナ)の構成図である。図7に示す一つのアンテナ素子20に対してローバンドとハイバンドの各々でマッチング回路の定数を決定した。
Here, a specific design example of the variable matching circuits 30L and 30H will be shown.
First, on the circuit simulation, the feasibility of having a diplex function with a variable matching circuit was verified. FIG. 7 is a configuration diagram of an antenna element (a pseudo dipole antenna including a housing current) of the antenna device to be studied. Constants of the matching circuit were determined for each of the low band and the high band for one antenna element 20 shown in FIG.

図7において、基板31の非グランド領域NGAの幅寸法Wは40mm、奥行き寸法Lは4mmである。また、アンテナ素子20の高さ寸法Tは3mmであり、その長さは基板31の非グランド領域NGAの幅寸法Wに等しい。   In FIG. 7, the width dimension W of the non-ground region NGA of the substrate 31 is 40 mm, and the depth dimension L is 4 mm. The height dimension T of the antenna element 20 is 3 mm, and its length is equal to the width dimension W of the non-ground region NGA of the substrate 31.

図8は、ローバンド用の可変マッチング回路30L及びハイバンド用の可変マッチング回路30Hの回路である。   FIG. 8 shows a low-band variable matching circuit 30L and a high-band variable matching circuit 30H.

図9はポートからアンテナ素子20を見たリターンロスの周波数特性図である。図9において、曲線RL1はローバンド用可変マッチング回路30Lを通して、ポートからアンテナ素子20を見たリターンロス、曲線RL2はハイバンド用可変マッチング回路30Hを通して、ポートからアンテナ素子20を見たリターンロスである。   FIG. 9 is a frequency characteristic diagram of return loss when the antenna element 20 is viewed from the port. In FIG. 9, a curve RL1 is a return loss when the antenna element 20 is viewed from the port through the low-band variable matching circuit 30L, and a curve RL2 is a return loss when the antenna element 20 is viewed from the port through the high-band variable matching circuit 30H. .

図8に示した、ローバンド用の可変マッチング回路30L及びハイバンド用の可変マッチング回路30Hを、分岐点を境にしてそのまま接合してしまうと、ローバンド用の可変マッチング回路30L及びハイバンド用の可変マッチング回路30H単独では最適であったマッチング状態(ローバンド側の使用通信ポート又はハイバンド側の使用通信ポートとアンテナ素子間のマッチング状態)は崩れる。また、ローバンドでのアイソレーション(ローバンド側の使用通信ポートとハイバンド側の使用通信ポートとの間のアイソレーション)も悪化する。   If the low-band variable matching circuit 30L and the high-band variable matching circuit 30H shown in FIG. 8 are joined together at the branch point, the low-band variable matching circuit 30L and the high-band variable matching circuit 30H are joined. The matching state (the matching state between the low-band-side communication port or the high-band-side communication port and the antenna element) that is optimal for the matching circuit 30H alone is destroyed. In addition, the isolation in the low band (isolation between the low-band use communication port and the high-band use communication port) also deteriorates.

図10はそのことを示す図である。図10において、曲線RL1はローバンド用可変マッチング回路30Lを通して、ポートからアンテナ素子20を見たリターンロス、曲線RL2はハイバンド用可変マッチング回路30Hを通して、ポートからアンテナ素子20を見たリターンロスである。また、S21はローバンド側の通信ポートからハイバンド側の通信ポートへの透過量(SパラメータのS21)であり、アイソレーションを示している。   FIG. 10 is a diagram showing this. In FIG. 10, a curve RL1 is a return loss when the antenna element 20 is viewed from the port through the low-band variable matching circuit 30L, and a curve RL2 is a return loss when the antenna element 20 is viewed from the port through the high-band variable matching circuit 30H. . S21 is a transmission amount (S parameter S21) from the low-band communication port to the high-band communication port, and indicates isolation.

図10に表れているように、900MHzを中心周波数とするローバンドの周波数帯でリターンロスが悪化し、ローバンド側の通信ポートとハイバンド側の通信ポートとの間のアイソレーションがとれないことが分かる。   As shown in FIG. 10, it can be seen that the return loss deteriorates in the low-band frequency band centered at 900 MHz, and the isolation between the low-band communication port and the high-band communication port cannot be obtained. .

このことは、マッチング回路からアンテナ素子20までの経路の途中(但しここは50Ωではない)にマッチングを乱す負荷が装荷されていると捉えることができる。したがって、この“乱す”負荷を分岐点からみて対象周波数で十分に高インピーダンスに見えるようにすればよい。   This can be understood as a load that disturbs the matching being loaded in the middle of the path from the matching circuit to the antenna element 20 (but not 50Ω here). Therefore, this “disturbing” load may be made to appear sufficiently high impedance at the target frequency when viewed from the branch point.

次に、ローバンド用可変マッチング回路30L及びハイバンド用可変マッチング回路30Hの回路定数を最適に設定した状態の特性例を示す。
但し、アンテナポートは非50Ωのポイントであり、厳密には、分岐点(アンテナポート)からローバンドの通信ポート(ポート1)又はハイバンドの通信ポート(ポート2)が“高アイソレーション”になっているか否かを見ることはできない。そこで、以降に説明するように、ローバンドの通信ポートとハイバンドの通信ポートとのアイソレーションが確保されるか否かについて示す。
Next, characteristic examples in a state where the circuit constants of the low-band variable matching circuit 30L and the high-band variable matching circuit 30H are optimally set will be described.
However, the antenna port is a non-50Ω point. Strictly speaking, the low-band communication port (port 1) or the high-band communication port (port 2) is “highly isolated” from the branch point (antenna port). I can't see if it is. Therefore, as described below, whether or not isolation between a low-band communication port and a high-band communication port is ensured will be described.

図11は、ローバンド用可変マッチング回路30L及びハイバンド用可変マッチング回路30Hの回路定数を最適に設定し、ローバンド用可変マッチング回路30Lを使用する状態での特性を示す図である。図11(A)は可変マッチング回路30L,30Hの回路図、図11(B)は前記可変マッチング回路30L,30Hの各部のインピーダンス軌跡をスミスチャート上に表した図、図11(C)は前記可変マッチング回路30L,30Hの各部の周波数特性図である。図11(B)中、太線部分はローバンドの周波数範囲である。   FIG. 11 is a diagram illustrating characteristics in a state where the circuit constants of the low-band variable matching circuit 30L and the high-band variable matching circuit 30H are optimally set and the low-band variable matching circuit 30L is used. FIG. 11A is a circuit diagram of the variable matching circuits 30L and 30H, FIG. 11B is a diagram showing the impedance locus of each part of the variable matching circuits 30L and 30H on a Smith chart, and FIG. It is a frequency characteristic figure of each part of variable matching circuits 30L and 30H. In FIG. 11B, the thick line portion is the low-band frequency range.

図11(B),図11(C)において、曲線RL1はポート1からアンテナ素子20(ポート2)側を見たリターンロスの周波数特性図、曲線RL2はポート2からアンテナ素子20(ポート1)側を見たリターンロスの周波数特性図、曲線S21はポート1からポート2への透過量である。   11B and 11C, a curve RL1 is a frequency characteristic diagram of a return loss when the antenna element 20 (port 2) side is viewed from the port 1, and a curve RL2 is a port 2 to the antenna element 20 (port 1). The frequency characteristic diagram of the return loss as seen from the side, curve S21 is the transmission amount from port 1 to port 2.

図10に示した特性と比較すれば明らかなように、ローバンドの周波数帯で、ポート1からポート2はオープンに見え、ポート2からポート1はショートに見える(全反射に近くなる)。このことから、ローバンドでポート1とアンテナポートとが整合し、且つアンテナポートから見てポート2が高インピーダンスに見えることになる。   As is clear from comparison with the characteristics shown in FIG. 10, in the low band frequency band, port 1 to port 2 appear to be open, and port 2 to port 1 appear to be short-circuited (close to total reflection). For this reason, the port 1 and the antenna port are matched in the low band, and the port 2 looks high impedance when viewed from the antenna port.

したがってハイバンド用可変マッチング回路30Hの影響を受けることなく、ローバンドの通信をポート1を用いて行うことができる。   Therefore, low-band communication can be performed using the port 1 without being affected by the high-band variable matching circuit 30H.

図12は、ローバンド用可変マッチング回路30L及びハイバンド用可変マッチング回路30Hの回路定数を最適に設定し、ハイバンド用可変マッチング回路30Hを使用する状態での特性を示す図である。図12(A)は可変マッチング回路30L,30Hの回路図、図12(B)は前記可変マッチング回路30L,30Hの各部のインピーダンス軌跡をスミスチャート上に表した図、図12(C)は前記可変マッチング回路30L,30Hの各部の周波数特性図である。図12(B)中、太線部分はハイバンドの周波数範囲である。   FIG. 12 is a diagram illustrating characteristics in a state where the circuit constants of the low-band variable matching circuit 30L and the high-band variable matching circuit 30H are optimally set and the high-band variable matching circuit 30H is used. 12A is a circuit diagram of the variable matching circuits 30L and 30H, FIG. 12B is a diagram showing an impedance locus of each part of the variable matching circuits 30L and 30H on a Smith chart, and FIG. It is a frequency characteristic figure of each part of variable matching circuits 30L and 30H. In FIG. 12B, the bold line portion is the high-band frequency range.

図12(B),図12(C)において、曲線RL1はポート1からアンテナ素子20(ポート2)側を見たリターンロスの周波数特性図、曲線RL2はポート2からアンテナ素子20(ポート1)側を見たリターンロスの周波数特性図、曲線S21はポート1からポート2への透過量である。   In FIGS. 12B and 12C, a curve RL1 is a frequency characteristic diagram of return loss when the antenna element 20 (port 2) side is viewed from port 1, and a curve RL2 is a port 2 to antenna element 20 (port 1). The frequency characteristic diagram of the return loss as seen from the side, curve S21 is the transmission amount from port 1 to port 2.

図10に示した特性と比較すれば明らかなように、ハイバンドの周波数帯で、ポート2からポート1はオープンに見え、ポート1からポート2はショートに見える(全反射に近くなる)。このことから、ハイバンドでポート2とアンテナポートとが整合し、且つアンテナポートから見てポート2が高インピーダンスに見えることになる。   As is clear from comparison with the characteristics shown in FIG. 10, in the high-band frequency band, port 2 to port 1 appear to be open, and port 1 to port 2 appear to be short-circuited (close to total reflection). For this reason, the port 2 and the antenna port are matched in the high band, and the port 2 looks high impedance when viewed from the antenna port.

したがってローバンド用可変マッチング回路30Lの影響を受けることなく、ハイバンドの通信をポート2を用いて行うことができる。   Therefore, high-band communication can be performed using the port 2 without being affected by the low-band variable matching circuit 30L.

《第2の実施形態》
第2の実施形態に係る幾つかのアンテナ装置について、図13〜図16を参照して説明する。
図13は、ローバンド用可変マッチング回路及びハイバンド用可変マッチング回路のそれぞれを個別部品で構成した例である。基板31にはグランド領域GA及び非グランド領域NGAが設けられていて、この基板31上にチップ状可変容量素子C11,C12,C21,C22、チップインダクタL11,L12,L21,L22がそれぞれ実装されている。これらのチップ部品の記号は図3中に示した回路素子の記号に対応している。
<< Second Embodiment >>
Several antenna devices according to the second embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 13 shows an example in which each of the low-band variable matching circuit and the high-band variable matching circuit is configured with individual components. The substrate 31 is provided with a ground region GA and a non-ground region NGA, and chip-like variable capacitance elements C11, C12, C21, C22 and chip inductors L11, L12, L21, L22 are mounted on the substrate 31, respectively. Yes. The symbols of these chip parts correspond to the symbols of the circuit elements shown in FIG.

このようにして、基板31上に上記複数のチップ部品を実装することによって、ローバンド用可変マッチング回路及びハイバンド用可変マッチング回路が構成される。そして、アンテナ素子電極21が形成されたアンテナ素子20が、基板31の非グランド領域NGAに実装されることによってアンテナ装置が構成される。   In this way, by mounting the plurality of chip components on the substrate 31, a low-band variable matching circuit and a high-band variable matching circuit are configured. An antenna device is configured by mounting the antenna element 20 on which the antenna element electrode 21 is formed in the non-ground region NGA of the substrate 31.

アンテナ接続部32から分岐点を境に二つの出力ポートへの分岐経路が延びていて、各経路は二つの可変マッチング回路をそれぞれ介在して給電部40L,40Hに接続される。   Branch paths from the antenna connection section 32 to the two output ports extend from the branch point, and each path is connected to the power feeding sections 40L and 40H via two variable matching circuits.

図14は、直方体(角柱)形状の誘電体基体の表面に漏斗状に広がったアンテナ素子電極21Aを形成したアンテナ素子20Aを用いた例である。このようにアンテナ素子20Aの給電部からアンテナ素子電極21Aが徐々に広がったパターンのアンテナ素子電極21Aを形成することによって、広い周波数帯域に亘って1/4波長で共振することになり、広帯域化が促進される。   FIG. 14 shows an example using an antenna element 20A in which an antenna element electrode 21A extending in a funnel shape is formed on the surface of a rectangular parallelepiped (prism) -shaped dielectric substrate. In this way, by forming the antenna element electrode 21A having a pattern in which the antenna element electrode 21A gradually spreads from the feeding portion of the antenna element 20A, the antenna element 20A resonates at a quarter wavelength over a wide frequency band, and the bandwidth is increased. Is promoted.

図14に示した例では、アンテナ素子20Aの底面に、アンテナ接続部に対する電極のみを形成しているので、またアンテナ素子20Aにある程度の体積を備えているので、基板31Aのグランド領域に直接実装可能である。   In the example shown in FIG. 14, since only the electrode for the antenna connection portion is formed on the bottom surface of the antenna element 20A, and the antenna element 20A has a certain volume, it is mounted directly on the ground region of the substrate 31A. Is possible.

図15は、ほぼ直方体形状の誘電体基体の表面に、中央がスリットで分岐されたアンテナ素子電極21Bを備えたアンテナ素子20Bを用いた例である。このようにアンテナ素子電極21Bがスリットで分岐されていることによって、アンテナ素子電極の基本波でローバンド用のアンテナ素子として作用し、アンテナ素子電極の二次高調波でハイバンド用のアンテナ素子として作用する。あるいは、分岐素子の一方がローバンド用のアンテナ素子として作用し、もう一方がハイバンド用のアンテナ素子として作用する。   FIG. 15 shows an example in which an antenna element 20B having an antenna element electrode 21B whose center is branched by a slit on the surface of a substantially rectangular parallelepiped dielectric base. Since the antenna element electrode 21B is branched by the slit in this manner, it acts as a low-band antenna element with the fundamental wave of the antenna element electrode, and acts as a high-band antenna element with the second harmonic of the antenna element electrode. To do. Alternatively, one of the branch elements acts as a low-band antenna element, and the other acts as a high-band antenna element.

図16は、携帯電話端末の下部筐体内にローバンド用及びハイバンド用の可変マッチング回路を備え、上部筐体をアンテナ素子として作用させるようにした例である。このように、アンテナ素子が基板上に実装されないタイプであっても適用できる。   FIG. 16 shows an example in which variable matching circuits for low band and high band are provided in the lower casing of the mobile phone terminal, and the upper casing functions as an antenna element. Thus, even if the antenna element is a type that is not mounted on the substrate, it can be applied.

《第3の実施形態》
図17は第3の実施形態に係る幾つかのアンテナ装置の構成図である。第3の実施形態では、アンテナ素子と複数の可変マッチング回路との分岐点の位置の他の例を示すものである。図17(A)は分岐点を基板のグランド領域GA外に設けた例であり、これは第1・第2の実施形態で示したものと同様である。図17(B)は分岐点をアンテナ素子20内に設けた例である。図17(C)は分岐点を基板のグランド領域内に設けた例である。さらに、図17(D)は、二つの可変マッチング回路30L,30Hを備えた可変マッチング回路内に分岐点を設けた例である。
<< Third Embodiment >>
FIG. 17 is a configuration diagram of several antenna devices according to the third embodiment. In the third embodiment, another example of the position of the branch point between the antenna element and the plurality of variable matching circuits is shown. FIG. 17A shows an example in which a branch point is provided outside the ground region GA of the substrate, which is the same as that shown in the first and second embodiments. FIG. 17B shows an example in which a branch point is provided in the antenna element 20. FIG. 17C shows an example in which the branch point is provided in the ground region of the substrate. Further, FIG. 17D is an example in which a branch point is provided in a variable matching circuit including two variable matching circuits 30L and 30H.

《第4の実施形態》
第4の実施形態では、対象の周波数帯域にアンテナの共振周波数を合わせるReconfigureな作用だけでなく、人体の手や躰の影響によってずれる、アンテナと給電回路とのマッチング(=アンテナの入力インピーダンス)を補正し、人体の手や躰の影響を受けた環境下でより良いVSWRにするAdjustableな作用を奏する可変マッチング回路の例を示す。
<< Fourth Embodiment >>
In the fourth embodiment, not only the reconfigure action of adjusting the resonance frequency of the antenna to the target frequency band, but also the matching between the antenna and the feeding circuit (= the antenna input impedance), which is shifted by the influence of the human hand or heel, is performed. An example of a variable matching circuit that corrects and has an Adjustable effect of making a better VSWR under an environment affected by a human hand or a heel is shown.

図18はローバンド側またはハイバンド側の可変マッチング回路の構成例である。この可変マッチング回路は、可変リアクタンス部RC及びマッチング部Mで構成されている。可変リアクタンス部RCはインダクタL1とキャパシタC1の並列回路で構成されていて、そのLC並列回路がアンテナ素子20の根元部に直列に接続される。マッチング部MはインダクタL2(本発明に係る並列インダクタ)とキャパシタC2(本発明に係る並列キャパシタ)の並列回路で構成されていて、そのLC並列回路が給電部40と可変リアクタンス部RCとの間にシャントに接続されている。   FIG. 18 shows a configuration example of a variable matching circuit on the low band side or the high band side. This variable matching circuit includes a variable reactance unit RC and a matching unit M. The variable reactance part RC is configured by a parallel circuit of an inductor L1 and a capacitor C1, and the LC parallel circuit is connected in series to the root part of the antenna element 20. The matching unit M is configured by a parallel circuit of an inductor L2 (parallel inductor according to the present invention) and a capacitor C2 (parallel capacitor according to the present invention), and the LC parallel circuit is between the power feeding unit 40 and the variable reactance unit RC. Connected to the shunt.

非使用ポートを高インピーダンスにみせる作用は、可変リアクタンス部RCとインダクタL2(並列インダクタ)でほぼ決まってしまうこと、特に可変リアクタンス部のLC共振子の作用が大きいことを確認している。   It has been confirmed that the action of making the unused port high impedance is almost determined by the variable reactance part RC and the inductor L2 (parallel inductor), and in particular, the action of the LC resonator of the variable reactance part is large.

図19は、可変リアクタンス部RC及びマッチング部Mをローバンド用に切り替えた(対応させた)可変マッチング回路の特性について示す図であり、図19(A)はローバンド側の通信ポートから可変マッチング回路側を見た入力インピーダンスをスミスチャート上に表した図、図19(B)はリターンロスの周波数特性図である。   FIG. 19 is a diagram illustrating characteristics of a variable matching circuit in which the variable reactance unit RC and the matching unit M are switched (corresponding) for low band, and FIG. 19A illustrates the communication port on the low band side to the variable matching circuit side. FIG. 19B is a frequency characteristic diagram of return loss.

この時の周波数700MHz〜2700MHzでのスミスチャート上のインピーダンス軌跡は軌跡SCTfで表されるものとなる。また、この時のリターンロスは図19(B)において曲線RLfで表す特性となる。このように900MHzを中心周波数とするローバンドの周波数帯でリターンロスが確保される。   The impedance locus on the Smith chart at a frequency of 700 MHz to 2700 MHz at this time is represented by a locus SCTf. Further, the return loss at this time has a characteristic represented by a curve RLf in FIG. Thus, a return loss is ensured in a low-band frequency band with 900 MHz as the center frequency.

アンテナ装置が例えば携帯電話端末に組み込まれて、そのアンテナ装置の近傍に、人体頭部が近接する、また、さらに、携帯電話端末を持つ手が被る状態(以下、「人体近接状態」という。)で最適な整合状態となるためには、可変リアクタンス部RCのキャパシタC1、マッチング部MのキャパシタC2を可変とする。このことにより、図19(A)において軌跡SCThで示すように、インピーダンス軌跡は小円(小ループ)が小さくなるとともにスミスチャートの中央部に移動する。その結果、図19(B)においてリターンロスRLhで示すように900MHz帯で充分なリターンロス特性が得られる。   For example, the antenna device is incorporated in a mobile phone terminal, the human head is close to the antenna device, and the hand holding the mobile phone terminal is further worn (hereinafter referred to as “human body proximity state”). In order to achieve an optimum matching state, the capacitor C1 of the variable reactance unit RC and the capacitor C2 of the matching unit M are made variable. As a result, as indicated by a locus SCTh in FIG. 19A, the impedance locus moves to the center of the Smith chart as the small circle (small loop) becomes smaller. As a result, sufficient return loss characteristics can be obtained in the 900 MHz band as indicated by return loss RLh in FIG.

図20は、可変リアクタンス部RC及びマッチング部Mをハイバンド側に切り替えた(対応させた)可変マッチング回路の特性について示す図であり、図20(A)はハイバンド側の使用ポートから可変マッチング回路側を見た入力インピーダンスをスミスチャート上に表した図、図20(B)はリターンロスの周波数特性図である。   FIG. 20 is a diagram illustrating characteristics of a variable matching circuit in which the variable reactance unit RC and the matching unit M are switched to (corresponding to) the high band side. FIG. 20A illustrates the variable matching from the use port on the high band side. FIG. 20B is a frequency characteristic diagram of the return loss, and FIG. 20B is a diagram showing the input impedance as viewed on the circuit side on the Smith chart.

この時の周波数700MHz〜2700MHzでのスミスチャート上のインピーダンス軌跡は軌跡SCTfで表されるものとなる。また、この時のリターンロスは図20(B)において曲線RLfで表す特性となる。このように1900MHzを中心とするハイバンドの周波数帯域でリターンロスが確保される。   The impedance locus on the Smith chart at a frequency of 700 MHz to 2700 MHz at this time is represented by a locus SCTf. Further, the return loss at this time has a characteristic represented by a curve RLf in FIG. Thus, a return loss is ensured in a high-band frequency band centered on 1900 MHz.

前記アンテナ装置101の人体近接状態で最適な整合状態となるためには、マッチング部MのキャパシタC2を可変とする。このことにより、図20(A)において軌跡SCThで示すように、インピーダンス軌跡はループ(小円)が小さくなるとともにスミスチャートの中央部に移動する。その結果、図20(B)においてリターンロスRLhで示すように1900MHzを中心とするハイバンドの帯域で充分なリターンロス特性が得られる。   In order to achieve an optimum matching state when the antenna device 101 is in the proximity of the human body, the capacitor C2 of the matching unit M is made variable. As a result, as indicated by a locus SCTh in FIG. 20A, the impedance locus moves to the center of the Smith chart as the loop (small circle) becomes smaller. As a result, sufficient return loss characteristics can be obtained in a high-band band centered on 1900 MHz as indicated by return loss RLh in FIG.

前記可変リアクタンス部RCは、アンテナ素子20が有する初期リアクタンス値にリアクタンスをプラスすることによりアンテナの共振周波数を所定値に定める。この可変リアクタンス部RCのキャパシタC1の値の調整によって、人体の影響により変化する共振周波数の微調整も行う。   The variable reactance unit RC sets the resonance frequency of the antenna to a predetermined value by adding reactance to the initial reactance value of the antenna element 20. By adjusting the value of the capacitor C1 of the variable reactance unit RC, the resonance frequency that changes due to the influence of the human body is also finely adjusted.

図21は、マッチング部MのキャパシタC2の作用について示す図である。図21(A)はローバンド側の通信ポートから可変マッチング回路側を見たインピーダンスをスミスチャート上に表した図、図21(B)はリターンロスの周波数特性図である。   FIG. 21 is a diagram illustrating the operation of the capacitor C2 of the matching unit M. FIG. 21A is a diagram showing impedance on the Smith chart when the variable matching circuit side is viewed from the communication port on the low band side, and FIG. 21B is a frequency characteristic diagram of return loss.

本発明のAdjustableな作用を奏する可変マッチング回路は、マッチング部MのキャパシタC2で小円軌跡をスミスチャートの第1象限から中央(50Ω)付近に移動させることを基本とし、(1)人体影響の「無」から「有」の状態遷移と、(2)周波数帯域の切替え時の広帯域化とを、共通(兼用)のアーキテクチャで賄うことが大きな特徴である。何故(1)(2)のいずれにおいても共通のアーキテクチャ(=回路構成)で賄えるのか、以後で説明する。   The variable matching circuit having an adjustable function according to the present invention is basically based on moving the small circle locus from the first quadrant of the Smith chart to the center (50Ω) by the capacitor C2 of the matching unit M. A major feature is that a common (shared) architecture covers state transition from “no” to “present” and (2) widening of the frequency band when switching. The reason why both (1) and (2) can be covered by a common architecture (= circuit configuration) will be described below.

図21(A)はローバンドについて小円軌跡をスミスチャート上の第1象限から中央へ移動させる様子を示している。図21(A)において、小円軌跡SCTf0はフリー状態でのインピーダンス軌跡、小円軌跡SCTh0は人体近接状態でのインピーダンス軌跡である。また、小円軌跡SCTfは、マッチング部MのキャパシタC2によって、前記小円軌跡SCTf0の移動後の小円軌跡である。小円軌跡SCThは、マッチング部MのキャパシタC2によって、前記小円軌跡SCTh0の移動後の小円軌跡である。   FIG. 21A shows how the small circle locus is moved from the first quadrant to the center on the Smith chart for the low band. In FIG. 21A, a small circle locus SCTF0 is an impedance locus in a free state, and a small circle locus SCTh0 is an impedance locus in a human body proximity state. Further, the small circle locus SCTf is a small circle locus after the small circle locus SCTf0 is moved by the capacitor C2 of the matching unit M. The small circle locus SCTh is a small circle locus after the small circle locus SCTh0 is moved by the capacitor C2 of the matching unit M.

後述するように、人体の影響は、スミスチャートの第1象限にある小円軌跡の大きさがその位置で小さくなるように作用する。   As will be described later, the influence of the human body acts so that the size of the small circle locus in the first quadrant of the Smith chart becomes smaller at that position.

図21(B)において、曲線RLf0は前記小円軌跡SCTf0に対応するリターンロス、曲線RLh0は前記小円軌跡SCTh0に対応するリターンロスである。また、曲線RLfは前記小円軌跡SCTfに対応するリターンロス、曲線RLhは前記小円軌跡SCThに対応するリターンロスである。   In FIG. 21B, a curve RLf0 is a return loss corresponding to the small circle locus SCTF0, and a curve RLh0 is a return loss corresponding to the small circle locus SCTh0. A curve RLf is a return loss corresponding to the small circle locus SCCTf, and a curve RLh is a return loss corresponding to the small circle locus SCTh.

図22は図18に示したマッチング部MのキャパシタC2の作用について示す図である。図22(A)はハイバンド側の使用ポートから可変マッチング回路側を見たインピーダンスをスミスチャート上に表した図、図22(B)はリターンロスの周波数特性図である。   FIG. 22 is a diagram illustrating the operation of the capacitor C2 of the matching unit M illustrated in FIG. FIG. 22A is a diagram showing impedance on the Smith chart when the variable matching circuit side is viewed from the high-band side use port, and FIG. 22B is a frequency characteristic diagram of return loss.

図22(A)はハイバンドについて小円軌跡をスミスチャート上の第1象限から中央へ移動させる様子を示している。図22(A)において、小円軌跡SCTf0はフリー状態でのインピーダンス軌跡、小円軌跡SCTh0は人体近接状態でのインピーダンス軌跡である。また、小円軌跡SCTfは、マッチング部MのキャパシタC2によって、前記小円軌跡SCTf0の移動後の小円軌跡である。小円軌跡SCThは、マッチング部MのキャパシタC2によって、前記小円軌跡SCTh0の移動後の小円軌跡である。   FIG. 22 (A) shows how the small circle locus is moved from the first quadrant to the center on the Smith chart for the high band. In FIG. 22A, a small circle locus SCTF is an impedance locus in a free state, and a small circle locus SCTh0 is an impedance locus in a human body proximity state. Further, the small circle locus SCTf is a small circle locus after the small circle locus SCTf0 is moved by the capacitor C2 of the matching unit M. The small circle locus SCTh is a small circle locus after the small circle locus SCTh0 is moved by the capacitor C2 of the matching unit M.

図22(B)において、曲線RLf0は前記小円軌跡SCTf0に対応するリターンロス、曲線RLh0は前記小円軌跡SCTh0に対応するリターンロスである。また、曲線RLfは前記小円軌跡SCTfに対応するリターンロス、曲線RLhは前記小円軌跡SCThに対応するリターンロスである。   In FIG. 22B, a curve RLf0 is a return loss corresponding to the small circle locus SCTF0, and a curve RLh0 is a return loss corresponding to the small circle locus SCTh0. A curve RLf is a return loss corresponding to the small circle locus SCCTf, and a curve RLh is a return loss corresponding to the small circle locus SCTh.

なお、前記小円軌跡SCTh0は第1象限だけでなく第2象限にもかかっているが、マッチング部MのキャパシタC2(並列C)の作用によって、スミスチャートの中心部へ近づくことになる。前記マッチング部MのインダクタL2(並列インダクタ)は、給電部から可変マッチング回路側を見たインピーダンスの軌跡がスミスチャートのほぼ第1象限で小円軌跡を描くが、小円軌跡が前記並列Cでスミスチャートの中心部へ近づく位置であればよい。すなわち、前記「ほぼ第1象限」の「ほぼ」の意味は、この意味である。   Although the small circle locus SCTh0 is not only in the first quadrant but also in the second quadrant, the small circle locus SCTh0 approaches the center of the Smith chart by the action of the capacitor C2 (parallel C) of the matching unit M. In the inductor L2 (parallel inductor) of the matching unit M, the impedance locus when the variable matching circuit side is viewed from the power feeding unit draws a small circle locus in the first quadrant of the Smith chart, but the small circle locus is the parallel C. Any position close to the center of the Smith chart may be used. That is, the meaning of “almost” in the “almost first quadrant” is this meaning.

このように、マッチング部MのインダクタL2によってインピーダンス軌跡の小円(後にスミスチャート上の中央付近で回転する小円)を描かせ、マッチング部MのキャパシタC2によってスミスチャートの第1象限から前記小円を含む軌跡の回転をスミスチャート上の中央(50Ω)付近に移動させる。すなわち、周波数変化によるスミスチャート上のインピーダンス軌跡がスミスチャートの中央で小円を描く。このことは、マッチング部Mが、給電部からアンテナ接続部の方向に見たリターンロス特性が所定の周波数帯域で複共振するインピーダンス回路を構成することを意味する。   In this way, a small circle of the impedance locus is drawn by the inductor L2 of the matching unit M (a small circle that is later rotated around the center on the Smith chart), and the small C is detected from the first quadrant of the Smith chart by the capacitor C2 of the matching unit M. The rotation of the locus including the circle is moved near the center (50Ω) on the Smith chart. That is, the impedance locus on the Smith chart due to the frequency change draws a small circle at the center of the Smith chart. This means that the matching unit M constitutes an impedance circuit in which the return loss characteristic viewed from the power feeding unit to the antenna connection unit performs double resonance in a predetermined frequency band.

なお、マッチング部MのインダクタL2は、後述するように、インピーダンス軌跡を小円化するとともにスミスチャートの第1象限に位置させる作用がある。このインダクタL2は、ローバンドの共振系とハイバンドの共振系とで最適値が異なるが、ローバンド/ハイバンドの切替をできる限り行わなくて済むように、両者間の中間的(妥協的)な値に固定している。   As will be described later, the inductor L2 of the matching unit M has an effect of making the impedance locus small and positioning it in the first quadrant of the Smith chart. The optimum value of the inductor L2 is different between the low-band resonance system and the high-band resonance system. It is fixed to.

図23は、マッチング部MのインダクタL2(並列インダクタ)の作用について示す図である。(A)はアンテナ素子20の共振周波数をハイバンドに設定し、可変マッチング回路にマッチング部のインダクタL2のみを設けた状態の斜視図、(B)は給電部から可変マッチング回路側を見たインピーダンスをスミスチャート上に表した図、(C)はリターンロスの周波数特性図である。   FIG. 23 is a diagram illustrating the operation of the inductor L2 (parallel inductor) of the matching unit M. (A) is a perspective view in a state where the resonance frequency of the antenna element 20 is set to a high band, and only the inductor L2 of the matching unit is provided in the variable matching circuit, and (B) is the impedance when the variable matching circuit side is viewed from the power feeding unit. (C) is a frequency characteristic diagram of return loss.

本発明の可変マッチング回路のアーキテクチャのもう一つの特徴は、スミスチャート上のインピーダンス軌跡を小円にするとともにスミスチャート上の第1象限に位置させることである。このことはローバンド・ハイバンドともに、人体の影響を受けた際に第1象限(初期位置)において小円がより小さくなる方向に作用するので、マッチング部MのキャパシタC2でスミスチャート上の中央を狙う場合有利に作用する。   Another feature of the variable matching circuit architecture of the present invention is that the impedance locus on the Smith chart is made into a small circle and positioned in the first quadrant on the Smith chart. This is because both the low band and the high band act in the direction in which the small circle becomes smaller in the first quadrant (initial position) when affected by the human body. It works well when aiming.

図23(B)において、マッチング部のインダクタL2を備えない場合は、軌跡SCT0のうち周波数1710〜2170MHzの範囲はスミスチャート上の第1象限及び第3象限に存在し、元々50Ωより低い領域にある。マッチング部インダクタL2を設けることにより、軌跡SCT0は軌跡SCT1のように小円状態になるとともにスミスチャート上の第1象限方向へ移動する。   In FIG. 23B, when the inductor L2 of the matching unit is not provided, the range of the frequency 1710 to 2170 MHz in the locus SCT0 exists in the first quadrant and the third quadrant on the Smith chart and is originally in a region lower than 50Ω. is there. By providing the matching portion inductor L2, the locus SCT0 becomes a small circle like the locus SCT1 and moves in the first quadrant direction on the Smith chart.

リターンロスで表せば、図23(C)のようにマッチング部インダクタL2がない場合のリターンロスRL0からマッチング部インダクタL2が存在する場合のリターンロスRL1に変化する。   In terms of return loss, as shown in FIG. 23C, the return loss RL0 when there is no matching section inductor L2 changes to the return loss RL1 when there is a matching section inductor L2.

なお、図23ではハイバンドモノポールのアンテナを例示したが、ローバンドモノポールのアンテナでも同傾向にあることを確認している。また、非グランド領域に搭載するNon-GNDタイプのアンテナに限らず、グランド領域に搭載するOn-GNDタイプのアンテナにでも同傾向にあることを確認している。   In addition, although the high band monopole antenna is illustrated in FIG. 23, it is confirmed that the same tendency is observed with the low band monopole antenna. It has also been confirmed that the same tendency is observed not only for non-GND type antennas mounted in non-ground areas but also for On-GND type antennas mounted in ground areas.

以上に述べたように、マッチング部MのキャパシタC2によってスミスチャートの第1象限に形成された小円軌跡を中央(50Ω)付近に移動させる際に、(1)人体影響の「無」から「有」の状態遷移と、(2)周波数帯域の切替え時の広帯域化とを、共通(兼用)のアーキテクチャで対応することができる。   As described above, when the small circle locus formed in the first quadrant of the Smith chart is moved to the vicinity of the center (50Ω) by the capacitor C2 of the matching unit M, (1) from “none” of the human body influence to “ “Yes” state transition and (2) widening at the time of switching the frequency band can be handled by a common (shared) architecture.

《第5の実施形態》
第5の実施形態では、ローバンド用とハイバンド用の可変マッチング回路を一体化した例を示す。
図24は、ローバンド用とハイバンド用の可変マッチング回路を一体化した(モジュール化した)可変マッチング回路30を基板31に実装した例である。その他の構成は図2に示したものと同様である。このように、複数のバンド用の可変マッチング回路をモジュール化することによって全体に小型化できる。
<< Fifth Embodiment >>
In the fifth embodiment, an example is shown in which low-band and high-band variable matching circuits are integrated.
FIG. 24 shows an example in which a variable matching circuit 30 in which variable matching circuits for low band and high band are integrated (modulated) is mounted on a substrate 31. Other configurations are the same as those shown in FIG. In this way, the overall size can be reduced by modularizing the variable matching circuit for a plurality of bands.

図25は、アンテナ素子20Cにアンテナ素子電極21Cを形成するとともに、誘電体基体内部に可変マッチング回路30Cを構成した例である。したがって、このアンテナ素子20Cを実装する先の基板31Cには単にそれぞれのバンドの給電部40L,40Hを設ければよい。   FIG. 25 shows an example in which the antenna element electrode 21C is formed on the antenna element 20C and the variable matching circuit 30C is configured inside the dielectric substrate. Therefore, the power supply units 40L and 40H for the respective bands may be simply provided on the substrate 31C on which the antenna element 20C is mounted.

《第6の実施形態》
第6の実施形態では、放射Qの良いアンテナの選択について示す。
結論としては、この発明の可変マッチング回路を適用した場合の効率は、アンテナ(共振周波数を所望の周波数帯にもってくる装荷リアクタンス以外の整合回路を含まないアンテナ素子と輻射に寄与する筐体部分とを含んだ[擬似ダイポールとしての]アンテナ)そのものの持つ放射Qに依存する。このアンテナにはできる限り放射Qの良いもの(値の小さなもの)を選択すべきである。
<< Sixth Embodiment >>
In the sixth embodiment, selection of an antenna with good radiation Q will be described.
In conclusion, the efficiency when applying the variable matching circuit of the present invention is as follows: the antenna (the antenna element that does not include a matching circuit other than the loaded reactance that brings the resonance frequency to a desired frequency band, and the housing part that contributes to radiation) It depends on the radiation Q of the [antenna as pseudo dipole] itself. For this antenna, one having a radiation Q as good as possible (one with a small value) should be selected.

第6の実施形態では、この効果を実験的に検証するものである。
まず、放射Qの異なる2種類のアンテナを準備し、各々に可変マッチング回路を適用し,その特性を測定した。
In the sixth embodiment, this effect is verified experimentally.
First, two types of antennas having different radiation Qs were prepared, a variable matching circuit was applied to each, and the characteristics were measured.

図26はその2種類のアンテナの斜視図である。図26(A),図26(B)の何れの例でも、共振周波数を所望の値に持ってくるようアンテナ接続部32と給電部40との間に、共振周波数を所望の周波数帯にもってくる装荷リアクタンスL1aを挿入し、アンテナ素子20に対して給電位置を変えるように構成している。   FIG. 26 is a perspective view of the two types of antennas. In both the examples of FIGS. 26A and 26B, the resonance frequency is set to a desired frequency band between the antenna connection unit 32 and the power feeding unit 40 so as to bring the resonance frequency to a desired value. The coming loading reactance L1a is inserted, and the power feeding position is changed with respect to the antenna element 20.

図26(A)の例では、アンテナ接続部32を基板31の中央部に配置するとともに、中央給電のアンテナ素子20を接続するように構成している。また図26(B)の例では、アンテナ接続部32を基板31Bの端部に配置するとともに、端部給電のアンテナ素子20Bを接続するように構成している。   In the example of FIG. 26A, the antenna connection portion 32 is disposed at the center portion of the substrate 31 and is configured to connect the centrally fed antenna element 20. In the example of FIG. 26B, the antenna connection portion 32 is disposed at the end portion of the substrate 31B, and the end-feed antenna element 20B is connected.

上記2種類のアンテナの放射Qの値とマッチング回路付加後の平均効率は次のとおりであった。   The values of the radiation Q of the two types of antennas and the average efficiency after adding the matching circuit were as follows.

〈中央給電アンテナ〉
ローバンド
放射Q:8.4
効 率:−2.6dB
ハイバンド
放射Q:25.4
効 率:−2.3dB
〈端部給電アンテナ〉
ローバンド
放射Q:9.8
効 率:−2.4dB
ハイバンド
放射Q:35.8
効 率:−3.9dB
<Center feeding antenna>
Low band radiation Q: 8.4
Efficiency: -2.6 dB
High band radiation Q: 25.4
Efficiency: -2.3 dB
<End feed antenna>
Low band radiation Q: 9.8
Efficiency: -2.4 dB
High band radiation Q: 35.8
Efficiency: -3.9 dB

このように中央給電にすることによって良好な(値の小さな)アンテナの放射Qが得られた。また、中央給電にすることによって、ハイバンドで良好な効率が得られた。そして、前記装荷リアクタンスL1aに代えて、既に各実施形態で示した可変マッチング回路を実装すると、アンテナの放射Qの実力が反映され、放射Qが良好な(値が小さな)アンテナである程、高効率特性が得られた。   Thus, by using the central feeding, a good (small value) antenna radiation Q was obtained. Moreover, good efficiency was obtained in the high band by using the central power supply. If the variable matching circuit shown in each embodiment is already mounted instead of the loaded reactance L1a, the ability of the antenna radiation Q is reflected, and the higher the radiation Q is, the smaller the value is. Efficiency characteristics were obtained.

上述の例では中央給電アンテナと端部給電アンテナとを比較して放射Qの良好なアンテナを選択すべきであることを示したが、単に給電形式以外に、アンテナ素子と対向するグランドとの間隔、アンテナ素子のサイズによっても放射Qは異なるので、これらのいずれか又はこれらの複数の組み合わせを選定条件として、放射Qの良好な(値の小さな)アンテナ素子を選定すればよい。   In the above example, it is shown that the antenna having good radiation Q should be selected by comparing the center feeding antenna and the end feeding antenna. However, in addition to the feeding type, the distance between the antenna element and the ground facing the antenna element Since the radiation Q varies depending on the size of the antenna element, an antenna element having a good radiation Q (small value) may be selected using any one or a combination of these as a selection condition.

なお、以上に示した各実施形態では、ローバンドとハイバンドの二つの出力ポートを備えた例を挙げたが、3つ以上のポートを備えたものにも同様に適用できる。また、セルラー通信以外に用いるポート、例えばWLAN,Bluetooth,Wimax,GPSなどのポートに適用してもよい。   In each of the embodiments described above, an example in which two output ports, a low band and a high band, are provided. However, the present invention can be similarly applied to a device having three or more ports. Further, the present invention may be applied to ports used for purposes other than cellular communication, for example, ports such as WLAN, Bluetooth, Wimax, and GPS.

また、アンテナ素子が基板のグランド電極上か非グランド電極上のいずれに搭載するかは問わない。
また、アンテナ素子電極の構成、アンテナ素子電極と基板上パターンとのインターフェースは以上に示したものに限定されない。公知のパターン及びインターフェースにも全般的に適用できる。
It does not matter whether the antenna element is mounted on the ground electrode or non-ground electrode of the substrate.
Further, the configuration of the antenna element electrode and the interface between the antenna element electrode and the pattern on the substrate are not limited to those shown above. It can also be applied generally to known patterns and interfaces.

また、アンテナ素子は、基本波及び高調波を割当てた形状のものや、アンテナ素子中にリアクタンス素子を挿入して複数のバンドに共振点を有するようにしたものであってもよい。また直方体形状や略直方体形状に限らず屈曲形状やループ形状であってもよい。   Further, the antenna element may have a shape to which a fundamental wave and a harmonic are allocated, or may have a resonance point in a plurality of bands by inserting a reactance element in the antenna element. Further, the shape is not limited to a rectangular parallelepiped shape or a substantially rectangular parallelepiped shape, and may be a bent shape or a loop shape.

また、アンテナ素子は誘電体の基体に電極パターンを形成したものに限らず、磁性体基体に電極パターンを形成して構成してもよい。   Further, the antenna element is not limited to the one in which the electrode pattern is formed on the dielectric substrate, and may be configured by forming the electrode pattern on the magnetic substrate.

また、図4では可変マッチング回路の代表的な構成を示したが、本発明に係る可変マッチング回路はこの構成に限らず、可変マッチング部を有するマッチング回路であれば、他の構成も取り得ることは勿論である。   4 shows a typical configuration of the variable matching circuit, the variable matching circuit according to the present invention is not limited to this configuration, and other configurations can be used as long as the matching circuit has a variable matching unit. Of course.

また、以上に示した例では、可変リアクタンス部を並列のLC共振回路で構成したが、これに限らない。総体としてリアクタンス可変ができればよく、LC直列共振回路や、特許文献3(特開2008−113233号公報)のようなLC共振子に+αのディスクリート素子を付加したものであってもよい。   Moreover, in the example shown above, although the variable reactance part was comprised with the parallel LC resonance circuit, it is not restricted to this. As long as the reactance can be varied as a whole, an LC series resonance circuit or an LC resonator such as Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2008-113233) may be added with a + α discrete element.

また、可変リアクタンス部のLC共振子のインダクタ及びマッチング部のインダクタはディスクリート素子に限らず、例えばラインパターンなどに置換してもよい。   Further, the inductor of the LC resonator of the variable reactance unit and the inductor of the matching unit are not limited to the discrete elements, and may be replaced with, for example, a line pattern.

また、可変キャパシタはMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)スイッチで構成してもよい。MEMSスイッチを用いれば、バラクタダイオードのように、容量形成部に生じる容量が信号電圧によって変化することが殆どなく、したがって高調波歪みの発生を抑えられる。   Further, the variable capacitor may be constituted by a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) switch. When the MEMS switch is used, unlike the varactor diode, the capacitance generated in the capacitance forming portion hardly changes depending on the signal voltage, and hence the generation of harmonic distortion can be suppressed.

GA…グランド領域
M…マッチング部
NGA…非グランド領域
RC…可変リアクタンス部
SCTf,SCTh…小円軌跡
SCTf0,SCTh0…小円軌跡
20…アンテナ素子
20A〜20C…アンテナ素子
21…アンテナ素子電極
21A〜21C…アンテナ素子電極
30…可変マッチング回路
30C…可変マッチング回路
30H…ハイバンド用可変マッチング回路
30L…ローバンド用可変マッチング回路
31…基板
31A〜31C…基板
32…アンテナ接続部
39…給電部
40…給電部
40L,40H…給電部
101…アンテナ装置
GA ... ground region M ... matching portion NGA ... non-ground region RC ... variable reactance portions SCTf, SCTh ... small circle locus SCTf0, SCTh0 ... small circle locus 20 ... antenna elements 20A-20C ... antenna element 21 ... antenna element electrodes 21A-21C ... Antenna element electrode 30 ... Variable matching circuit 30C ... Variable matching circuit 30H ... High-band variable matching circuit 30L ... Low-band variable matching circuit 31 ... Substrate 31A to 31C ... Substrate 32 ... Antenna connection part 39 ... Feeding part 40 ... Feeding part 40L, 40H ... feed unit 101 ... antenna device

Claims (9)

アンテナ素子と給電部との間に接続されるアンテナ整合回路、及び前記アンテナ素子を備えたアンテナ装置であって、
前記アンテナ整合回路は周波数帯域毎の複数の可変マッチング回路で構成され、
前記可変マッチング回路のアンテナ側ポートは共通接続され、
前記可変マッチング回路は、使用通信ポートとアンテナ側ポートとを整合させ、前記アンテナ側ポートからみて非使用通信ポートが高インピーダンスとなるように制御可能に構成された、アンテナ装置。
An antenna matching circuit connected between an antenna element and a power feeding unit, and an antenna device including the antenna element,
The antenna matching circuit is composed of a plurality of variable matching circuits for each frequency band,
The antenna side ports of the variable matching circuit are connected in common,
The said variable matching circuit is an antenna apparatus comprised so that a use communication port and an antenna side port were matched, and it can control so that a non-use communication port may become high impedance seeing from the said antenna side port.
前記可変マッチング回路は、可変容量素子を含み、前記可変容量素子の制御によって前記整合状態と前記高インピーダンス状態とを切り替える、請求項1に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 1, wherein the variable matching circuit includes a variable capacitance element, and switches between the matching state and the high impedance state under control of the variable capacitance element. 前記可変容量素子は、MEMSスイッチで構成された、請求項2に記載のアンテナ装置。   The antenna device according to claim 2, wherein the variable capacitance element is configured by a MEMS switch. 前記可変マッチング回路は、前記給電部から前記アンテナ側ポートの方向に前記可変マッチング回路を見たリターンロス特性が、利用周波数の帯域でそれぞれ複共振特性となるインピーダンス回路で構成された、請求項1〜3のいずれかに記載のアンテナ装置。   2. The variable matching circuit is configured by an impedance circuit in which return loss characteristics when the variable matching circuit is viewed from the power supply unit toward the antenna-side port have double resonance characteristics in a band of a use frequency. The antenna apparatus in any one of -3. 前記可変マッチング回路は、前記アンテナ素子の根元部に接続される可変リアクタンス部と、前記給電部と前記可変リアクタンス部との間に接続されるマッチング部と、を備え、
前記マッチング部は、前記給電部とグランドとの間にそれぞれシャントに接続される並列インダクタ及び並列キャパシタで構成され、
前記可変リアクタンス部は、複数の周波数帯に対応するために共振周波数を切替えると共に、人体の影響により変化する共振周波数を微調整するリアクタンス値に定められ、
前記並列インダクタは、前記給電部から前記可変マッチング回路側を見たインピーダンスの軌跡がスミスチャートのほぼ第1象限で小円軌跡を描く値に定められ、
前記並列キャパシタは、前記小円軌跡が前記スミスチャート上の中央へ移動させる値に設定された、請求項1〜4のいずれかに記載のアンテナ装置。
The variable matching circuit includes a variable reactance unit connected to a root portion of the antenna element, and a matching unit connected between the power feeding unit and the variable reactance unit,
The matching unit includes a parallel inductor and a parallel capacitor connected to the shunt between the power feeding unit and the ground,
The variable reactance unit is set to a reactance value that finely adjusts the resonance frequency that changes due to the influence of the human body, while switching the resonance frequency to correspond to a plurality of frequency bands,
In the parallel inductor, the impedance locus when the variable matching circuit side is viewed from the power supply unit is set to a value that draws a small circle locus in almost the first quadrant of the Smith chart,
The antenna device according to any one of claims 1 to 4, wherein the parallel capacitor is set to a value that causes the small circle locus to move to a center on the Smith chart.
前記アンテナ整合回路を構成する回路要素の一部または全部が、誘電体層と導体層との積層体である多層基板にパッケージ化された、請求項1〜5のいずれかに記載のアンテナ装置。   The antenna device according to any one of claims 1 to 5, wherein a part or all of circuit elements constituting the antenna matching circuit are packaged in a multilayer substrate that is a laminate of a dielectric layer and a conductor layer. 前記アンテナ素子は、誘電体または磁性体の基体と、前記基体の表面または前記基体の内部に配置されたアンテナ素子電極とから構成され、前記基体に前記アンテナ整合回路が内包された、請求項1〜6のいずれかに記載のアンテナ装置。   The antenna element includes a dielectric or magnetic base and an antenna element electrode disposed on a surface of the base or inside the base, and the antenna matching circuit is included in the base. The antenna apparatus in any one of -6. 前記アンテナ素子は、前記アンテナ整合回路のアンテナ接続部に接続可能な複数種のアンテナ素子のうち、前記アンテナ素子の単体で放射Qの良好なアンテナ素子である、請求項1〜7のいずれかに記載のアンテナ装置。   The antenna element according to any one of claims 1 to 7, wherein the antenna element is an antenna element having a good radiation Q among a plurality of types of antenna elements connectable to an antenna connection portion of the antenna matching circuit. The antenna device described. 前記複数種のアンテナ素子の選択条件は、前記アンテナ素子に対する給電点の位置、前記アンテナ素子と対向するグランドとの間隔、前記アンテナ素子のサイズのいずれか又はこれらの複数の組み合わせである、請求項8に記載のアンテナ装置。   The selection condition for the plurality of types of antenna elements is any one of a position of a feeding point with respect to the antenna elements, a distance from a ground facing the antenna elements, a size of the antenna elements, or a combination thereof. 9. The antenna device according to 8.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012120038A (en) * 2010-12-02 2012-06-21 Tdk Corp Antenna device
JP2013258649A (en) * 2012-06-14 2013-12-26 Tdk Corp Antenna device
CN103765670A (en) * 2011-07-26 2014-04-30 伯明翰大学 Multi-output antenna
JP2014230276A (en) * 2013-05-17 2014-12-08 群▲マイ▼通訊股▲ふん▼有限公司 Radio frequency matching circuit and wireless communication device
JP2016076964A (en) * 2011-05-09 2016-05-12 株式会社村田製作所 Communication terminal unit
US10305184B2 (en) 2014-05-19 2019-05-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Antenna matching circuit, antenna matching module, antenna device and wireless communication device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5553341U (en) * 1978-10-04 1980-04-10
JPH07221529A (en) * 1994-01-27 1995-08-18 Sony Corp Antenna system
JP2004194089A (en) * 2002-12-12 2004-07-08 Murata Mfg Co Ltd Double-resonant antenna device
JP2004242269A (en) * 2002-12-12 2004-08-26 Mitsubishi Electric Corp Two-frequency matching circuit
JP2007143031A (en) * 2005-11-22 2007-06-07 Staf Corp Antenna matching circuit
JP2008028862A (en) * 2006-07-24 2008-02-07 Matsushita Electric Works Ltd Receiver
JP2008519534A (en) * 2004-11-05 2008-06-05 クゥアルコム・インコーポレイテッド Frequency agile transceivers for use in multiband handheld communication devices
JP2009021716A (en) * 2007-07-11 2009-01-29 Hitachi Cable Ltd Tunable antenna and radio terminal equipment having the same
JP2009027342A (en) * 2007-07-18 2009-02-05 Murata Mfg Co Ltd Wireless ic device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5553341U (en) * 1978-10-04 1980-04-10
JPH07221529A (en) * 1994-01-27 1995-08-18 Sony Corp Antenna system
JP2004194089A (en) * 2002-12-12 2004-07-08 Murata Mfg Co Ltd Double-resonant antenna device
JP2004242269A (en) * 2002-12-12 2004-08-26 Mitsubishi Electric Corp Two-frequency matching circuit
JP2008519534A (en) * 2004-11-05 2008-06-05 クゥアルコム・インコーポレイテッド Frequency agile transceivers for use in multiband handheld communication devices
JP2007143031A (en) * 2005-11-22 2007-06-07 Staf Corp Antenna matching circuit
JP2008028862A (en) * 2006-07-24 2008-02-07 Matsushita Electric Works Ltd Receiver
JP2009021716A (en) * 2007-07-11 2009-01-29 Hitachi Cable Ltd Tunable antenna and radio terminal equipment having the same
JP2009027342A (en) * 2007-07-18 2009-02-05 Murata Mfg Co Ltd Wireless ic device

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012120038A (en) * 2010-12-02 2012-06-21 Tdk Corp Antenna device
JP2016076964A (en) * 2011-05-09 2016-05-12 株式会社村田製作所 Communication terminal unit
CN103765670A (en) * 2011-07-26 2014-04-30 伯明翰大学 Multi-output antenna
JP2014526188A (en) * 2011-07-26 2014-10-02 ザ ユニバーシティ オブ バーミンガム Multi-output antenna
US9537223B2 (en) 2011-07-26 2017-01-03 Smart Antenna Technologies Ltd. Multi-output antenna
CN103765670B (en) * 2011-07-26 2018-05-15 智能天线技术有限公司 Multi-output antenna
JP2013258649A (en) * 2012-06-14 2013-12-26 Tdk Corp Antenna device
JP2014230276A (en) * 2013-05-17 2014-12-08 群▲マイ▼通訊股▲ふん▼有限公司 Radio frequency matching circuit and wireless communication device
US10305184B2 (en) 2014-05-19 2019-05-28 Murata Manufacturing Co., Ltd. Antenna matching circuit, antenna matching module, antenna device and wireless communication device

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