JP2015154136A - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
予め設けられたn個のバンドのうち同時に使用するm個のバンドの組み合わせに対応した2個以上nCm個以下の整合回路と(n>m≧2)、
複数の共振を有し、前記整合回路のうちの1つと電気的に接続されるアンテナと、
同時に使用するm個のバンドの所望の組み合わせに対応した整合回路を選択して前記アンテナと接続するスイッチと
を有するアンテナ装置である。
2.動 作
3.効 果
4.応用例(4バンド)
4.1 アンテナ装置
4.2 シミュレーション結果
以下の説明におけるこれらの項目の区分けは実施の形態に本質的ではなく、2つ以上の項目に記載された事項が必要に応じて組み合わせて使用されてよいし、ある項目に記載された事項が、別の項目に記載された事項に(矛盾しない限り)適用されてよい。
図1は実施の形態で使用可能な通信装置10を示す。通信装置10は信号を送受信することが可能な適切な如何なる装置であってよく、移動端末でも固定端末でもよいが、少なくともキャリアアグリゲーション(CA)による通信を実行することが可能である。通信装置10は、具体的には、ユーザ装置、携帯電話、情報端末、携帯端末、高機能携帯電話、スマートフォン、パーソナルディジタルアシスタント、スタンドアローン型のパーソナルコンピュータ、携帯用のパーソナルコンピュータ等のようなユーザ側の装置であってもよいし、或いはアクセスポイントや基地局等のようなシステム側の装置であってもよいが、これらに限定されない。
図8は図1に示す通信装置10がキャリアアグリゲーション(CA)により通信を行う際に実行する手順の一例をフローチャートで示す。
実施の形態による効果を定性的に説明する。説明の便宜上、図2に示すようなアンテナ素子Aが通信装置10に備わっているとする。従って、アンテナ素子Aは、高々3つのバンドで同時に共振することが可能である。一例として、3つのバンドは、800MHz帯である低周波数のバンド(LB)、1.5GHz帯である中間周波数のバンド(MB)、1.7〜2.1GHz帯である高周波数のバンド(HB)であるとする。キャリアアグリゲーション(CA)により、通信装置10が3つのバンドのうち2つのバンドを同時に使用して通信を行うとする。この場合、図9に示すように、3つの状態が考えられる。図9に示す状態1-3は、図2に関する説明の際に登場した7つの状態1-7のうちの状態5-7に対応する。
次に、キャリアアグリゲーション(CA)のバンドの候補が4つ存在し、それら4つのバンドのうち2つのバンドを用いてキャリアアグリゲーション(CA)が行われる応用例を考察する。
図16は図1のアンテナ素子Aとして使用可能なアンテナ素子Aの具体例を示す。図16に示す例の場合、アンテナ素子Aは、高々4つのバンドで同時に共振することが可能である。図16に示すアンテナ素子Aは、逆Lアンテナを組み合わせたモノポールアンテナとして形成されているが、逆Fアンテナその他の任意の構造を利用することが可能である。一例として、4つのバンドは、第1の低周波数のバンド(LB1)、第2の低周波数のバンド(LB2)、中間周波数のバンド(MB)及び高周波数のバンド(HB)である。一例として、第1の低周波数のバンド(LB1)は700MHz帯、第2の低周波数のバンド(LB2)は800MHz帯、中間周波数のバンド(MB)は1.5GHz帯、及び高周波数のバンド(HB)は1.7〜2.1GHz帯である。
図20は、比較例として示された従来のアンテナ装置を示す。アンテナ装置は、アンテナ素子Aswと、給電回路FDと、アンテナ素子Aswと給電回路FDとの間に接続された整合回路MTとを有する。アンテナ素子Aswは、図16に示すアンテナ素子Aと同様に、スイッチSWL12の状態に応じて、高々3つのバンドに共振することが可能な2つの状態を切り替えることができる。具体的には、(i)第1の低周波数(LB1)、中間周波数(MB)及び高周波数のバンド(HB)という高々3つのバンドに共振する状態と、(ii)第2の低周波数(LB2)、中間周波数(MB)及び高周波数のバンド(HB)という高々3つのバンドに共振する状態とを切り替えることができる。従って、整合回路MTは、スイッチSWL12の状態が(i)である場合に、第1の低周波数(LB1)、中間周波数(MB)及び高周波数(HB)の3つのバンドでアンテナ装置が共振するように設定されいる。更に、整合回路MTは、スイッチSWL12の状態が(ii)である場合に、第2の低周波数(LB2)、中間周波数(MB)及び高周波数(HB)の3つのバンドでアンテナ装置が共振するように設定されている。
図26は、図23に示すアンテナ装置において、使用されるバンドの組み合わせが図19の状態1(LB1,MB)であったことに応じて整合回路MAT1が選択された場合の反射係数S11の周波数依存性を示す。図中、LB1、MB、HBのグラフは、個々のバンドで共振するアンテナ素子(図23)の部分LB1、MB、HBにそれぞれ対応する。反射係数S11は、第1の低周波数のバンド(LB1:700MHz帯)の比較的広い範囲にわたって、かなり低い値に達している(ピークでは約-7.5dB)。また、反射係数S11は、中間周波数のバンド(MB:1.5GHz帯)の比較的広い範囲にわたって、かなり低い値に達している。
図28は、図23に示すアンテナ装置において、使用されるバンドの組み合わせが図19の状態2(LB1、HB)であったことに応じて整合回路MAT2が選択された場合の反射係数S11の周波数依存性を示す。図中、LB1、MB、HBのグラフは、個々のバンドで共振するアンテナ素子(図23)の部分LB1、MB、HBにそれぞれ対応する。反射係数S11は、第1の低周波数のバンド(LB1:700MHz帯)の比較的広い範囲にわたって、かなり低い値に達している(ピークでは約-9dB)。また、反射係数S11は、高周波数のバンド(HB:1.7〜2.1GHz帯)の比較的広い範囲にわたって、かなり低い値に達している。
図30は、図23に示すアンテナ装置において、使用されるバンドの組み合わせが図19の状態3(LB2、MB)であったことに応じて整合回路MAT3が選択された場合の反射係数S11の周波数依存性を示す。図中、LB2、MB、HBのグラフは、個々のバンドで共振するアンテナ素子(図23)の部分LB2、MB、HBにそれぞれ対応する。反射係数S11は、第2の低周波数のバンド(LB2:800MHz帯)の比較的広い範囲にわたって、かなり低い値に達している(ピークでは約-14dB)。また、反射係数S11は、中間周波数のバンド(MB:1.5GHz帯)の比較的広い範囲にわたって、かなり低い値に達している。
図32は、図23に示すアンテナ装置において、使用されるバンドの組み合わせが図19の状態4(LB2、HB)であったことに応じて整合回路MAT4が選択された場合の反射係数S11の周波数依存性を示す。図中、LB2、MB、HBのグラフは、個々のバンドで共振するアンテナ素子(図23)の部分LB2、MB、HBにそれぞれ対応する。反射係数S11は、第2の低周波数のバンド(LB2:800MHz帯)の比較的広い範囲にわたって、かなり低い値に達している(ピークでは約-14dB)。また、反射係数S11は、高周波数のバンド(HB:1.7〜2.1GHz帯)の比較的広い範囲にわたって、かなり低い値に達している。
図34は、図23に示すアンテナ装置において、使用されるバンドの組み合わせが図19の状態5(MB、HB)であったことに応じて整合回路MAT5が選択された場合の反射係数S11の周波数依存性を示す。図中、LB1又はLB2、MB、HBのグラフは、個々のバンドで共振するアンテナ素子(図23)の部分LB1又はLB2、MB、HBにそれぞれ対応する。反射係数S11は、中間周波数のバンド(MB:1.5GHz帯)の比較的広い範囲にわたって、かなり低い値に達している。また、反射係数S11は、高周波数のバンド(HB:1.7〜2.1GHz帯)の比較的広い範囲にわたって、かなり低い値に達している。
実施の形態では、実際に使用されるバンドの組み合わせが状態1-5のうちの何れか(例えば、状態1(LB1、MB))であった場合、アンテナ装置が3つのバンドに共振できる性能を有していたとしても、その状態(例えば、状態1)に最適化された整合回路が使用される。全てのバンドに共振するような1つの整合回路が常に使用されるのではなく、敢えて共振数が少ない整合回路が使用される。その状態に最適化された整合回路(例えば、MAT1)がアンテナ素子Aに接続され、他の整合回路(例えば、MAT2-MAT5)がフローティング状態になるように、メインスイッチSWx及びサブスイッチSWy1-SWy5が制御される。その結果、実際に使用されるバンドで高周波信号を送受信するのに相応しい状態で通信を行うことができる。例えば、状態1(LB1、MB)のLB1及びMBに共振すればよい緩和された共振状態で動作するアンテナ装置を用いて通信できる。バンドの組み合わせ毎に最適化された整合回路を、実際に使用するバンドの組み合わせに応じて選択することで、キャリアアグリゲーション(CA)のためのバンドの選択肢が増えたとしても、個々のバンドで通信に使用可能な帯域幅を広く確保できる。
(付記1)
予め設けられたn個のバンドのうち同時に使用するm個のバンドの組み合わせに対応した2個以上nCm個以下の整合回路と(n>m≧2)、
複数の共振を有し、前記整合回路のうちの1つと電気的に接続されるアンテナと、
同時に使用するm個のバンドの所望の組み合わせに対応した整合回路を選択して前記アンテナと接続するスイッチと
を有するアンテナ装置。
(付記2)
前記2個以上nCm個以下の整合回路の各々と基準電位源とを接続又は分離するサブスイッチを更に有する付記1に記載のアンテナ装置。
(付記3)
前記スイッチ及びサブスイッチの動作を制御する制御回路を更に有する付記2に記載のアンテナ装置。
(付記4)
前記制御回路は、前記アンテナに電気的に接続される整合回路を前記基準電位源に接続し、かつ前記アンテナに電気的に接続されない整合回路を前記基準電位源から分離するように、前記サブスイッチの動作を制御する、付記3に記載のアンテナ装置。
(付記5)
前記スイッチが、前記2個以上nCm個以下の整合回路と給電回路との間に設けられている、付記1から4の何れか1項に記載のアンテナ装置。
(付記6)
前記同時に使用するm個のバンドはキャリアアグリゲーションによる通信に使用される、付記1から5の何れか1項に記載のアンテナ装置。
(付記7)
前記アンテナが、2個以上の分岐を有するモノポールアンテナにより形成されている、付記1から6の何れか1項に記載のアンテナ装置。
RFM RFモジュール
FIL フィルタ
FEED 給電回路
MAT1-MATNA 整合回路
SWx メインスイッチ
SWy1-SWyNA サブスイッチ
CONT 制御回路
Claims (5)
- 予め設けられたn個のバンドのうち同時に使用するm個のバンドの組み合わせに対応した2個以上nCm個以下の整合回路と(n>m≧2)、
複数の共振を有し、前記整合回路のうちの1つと電気的に接続されるアンテナと、
同時に使用するm個のバンドの所望の組み合わせに対応した整合回路を選択して前記アンテナと接続するスイッチと
を有するアンテナ装置。 - 前記2個以上nCm個以下の整合回路の各々と基準電位源とを接続又は分離するサブスイッチを更に有する請求項1に記載のアンテナ装置。
- 前記スイッチ及びサブスイッチの動作を制御する制御回路を更に有する請求項2に記載のアンテナ装置。
- 前記制御回路は、前記アンテナに電気的に接続される整合回路を前記基準電位源に接続し、かつ前記アンテナに電気的に接続されない整合回路を前記基準電位源から分離するように、前記サブスイッチの動作を制御する、請求項3に記載のアンテナ装置。
- 前記スイッチが、前記2個以上nCm個以下の整合回路と給電回路との間に設けられている、請求項1から4の何れか1項に記載のアンテナ装置。
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US10686421B2 (en) | 2016-09-27 | 2020-06-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Radio frequency front end circuit and communication apparatus |
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2014
- 2014-02-12 JP JP2014024265A patent/JP6330357B2/ja active Active
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