JP2017175585A - アンテナ装置及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射電極が伸長されたときに、複数の周波数の信号を送受信可能なアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ装置１は、接地電極５０と、共通電極４０と、第１アンテナ素子１０と、第２アンテナ素子２０とを有する。第１アンテナ素子１０は、伸長したときに第１周波数を有する第１信号を送受信する伸縮可能な第１放射電極１２と、第１放射電極１２に接続された第１回路素子１３とを有する。第２アンテナ素子２０は、第１周波数よりも高い第２周波数を有する第２信号を送受信する第２放射電極２２と、第２放射電極２２に接続された第２回路素子２３とを有する。第１回路素子１３は、第１信号を第１放射電極１２と第１給電点１１との間に通し、第２信号を第１放射電極１２と接地電極５０との間に通す。第２回路素子２３は、第１信号を第２放射電極２２と接地電極５０との間に通し、第２信号を第２放射電極２２と第２給電点２１との間に通す。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の周波数を有する信号を送受信可能なアンテナ装置、及びそのようなアンテナ装置を搭載した通信装置に関する。

携帯電話及び携帯情報端末等の通信装置の小型化の進展に伴って、通信装置にアンテナ装置等の種々の電子部品を設置する設置面積が小さくなるため、複数の電子部品の構造の一部を共用化することが望まれる。例えば、アンテナ装置の放射電極を、スピーカに電力を給電するための伝送路として共用化することが知られている（例えば、特許文献１を参照）。アンテナ装置の放射電極をスピーカに電力を給電するための伝送路として共用化することで、通信装置の小型化及び構成の簡略化が図られる。また、放射電極を伸長したときにロッドアンテナ装置の放射電極として使用し、放射電極を収納したときに、ループアンテナの放射電極として使用可能とする共用アンテナ装置が知られる（例えば、特許文献２を参照）。放射電極を収納したときに、ループアンテナの放射電極として使用可能とすることで、アンテナ装置占有面積が縮小される。

特開２００６-１６９９３３号公報 特開平１０-１６３７２４号公報

しかしながら、放射電極をロッドアンテナ装置及びループアンテナの双方の放射電極に使用する場合、放射電極を伸長してロッドアンテナ装置の放射電極として使用するときに、ループアンテナは使用できない。

一実施形態では、複数の周波数の信号を送受信可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。

１つの態様では、アンテナ装置は、接地電極と、第１アンテナ素子と、第２アンテナ素子と、共通電極とを有する。第１アンテナ素子は、伸長したときに第１周波数を有する第１信号を空中へ送信または空中から受信する伸縮可能な第１放射電極と、第１放射電極、第１給電点及び接地電極に接続された第１回路素子とを有する。第２アンテナ素子は、第１放射電極に共通電極を介して接続され、第１周波数よりも高い第２周波数を有する第２信号を空中へ送信または空中から受信する第２放射電極と、第２放射電極、第２給電点及び接地電極に接続された第２回路素子とを有する。共通電極は、第１放射電極と第２放射電極とを接続する。第１回路素子は、第２信号よりも第１信号を第１放射電極と第１給電点との間に通し、第１信号よりも第２信号を第１放射電極と接地電極との間に通す。第２回路素子は、第２信号よりも第１信号を第２放射電極と接地電極との間に通し、第１信号よりも第２信号を第２放射電極と第２給電点との間に通す。

一実施形態では、複数の周波数の信号を送受信できる。

第１実施形態に係るアンテナ装置の概略構成図であり、（ａ）は第１放射電極が伸長された状態を示す図であり、（ｂ）は第１放射電極が収納された状態を示す図である。 （ａ）は第１放射電極が伸長された状態で第１周波数を有する第１信号を受信するときの図１に示すアンテナ装置の状態を示す図であり、（ｂ）は第１放射電極が伸長された状態で第２周波数を有する第２信号を受信するときの図１に示すアンテナ装置の状態を示す図であり、（ｃ）は第１放射電極が収納された状態で第１周波数を有する第１信号を受信するときの図１に示すアンテナ装置の状態を示す図であり、（ｄ）は第１放射電極が収納された状態で第２周波数を有する第２信号を受信するときの図１に示すアンテナ装置の状態を示す図である。 （ａ）は第１放射電極が伸長された状態の図１に示すアンテナ装置の平面図であり、（ｂ）は第１放射電極が収納された状態の図１に示すアンテナ装置の平面図であり、（ｃ）は（ａ）に対応する部分拡大斜視図であり、（ｄ）は（ｂ）に対応する部分拡大斜視図である。 （ａ）は第２放射電極のより具体的な構成の一例の第１の斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す例の第２の斜視図である。 （ａ）は第１放射電極が伸長された状態のトータル効率の一例を示す図であり、（ｂ）は第１放射電極が収納された状態のトータル効率の一例を示す図である。 （ａ）は第１放射電極が伸長された状態のＳパラメータの一例を示す図であり、（ｂ）は第１放射電極が収納された状態のＳパラメータの一例を示す図であり（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）に示すＳパラメータ測定した回路を示す図である。 （ａ）は第１回路素子を装荷せず第２回路素子側を接地した場合の第１アンテナ素子のインピーダンスを示すスミスチャートであり、（ｂ）は第１回路素子側を接地し第２回路素子を装荷していない場合の第２アンテナ素子のインピーダンスを示すスミスチャートである。 第１回路素子及び第２回路素子のフィルタリング特性を示す図であり、（ａ）は直列接続される第１インダクタ及び第２キャパシタが配置され、第１キャパシタ及び第２インダクタが配置されないときの特性を示し、（ｂ）は直列接続される第１インダクタ及び第２キャパシタに加えて、並列接続される第１キャパシタ及び第２インダクタが配置されたときの特性を示す。 第２実施形態に係るアンテナ装置の概略構成図であり、（ａ）は第１放射電極が伸長された状態を示す図であり、（ｂ）は第１放射電極が収納された状態を示す図であり、（ｃ）は第１放射電極と第２放射電極との接続関係を示す図である。 第３実施形態に係るアンテナ装置の概略構成図であり、（ａ）は第１放射電極が伸長された状態を示す図であり、（ｂ）は第１放射電極が収納された状態を示す図であり、（ｃ）は第１放射電極と第２放射電極との接続関係を示す図である。 第４実施形態に係るアンテナ装置の概略構成図であり、（ａ）は放射電極が伸長された状態を示す図であり、（ｂ）は放射電極が収納された状態を示す図である。 （ａ）は第１周波数を有する第１信号を受信するときの図１１に示すアンテナ装置の状態を示す図であり、（ｂ）は第２周波数を有する第２信号を受信するときの図１１に示すアンテナ装置の状態を示す図である。（ｃ）は、第３周波数を有する第３信号を受信するときの図１１に示すアンテナ装置の状態を示す図である。 実施形態によるアンテナ装置を有する通信装置の概略構成図である。 第１放射電極が収納されたときに、長手部と第１放射電極とが離隔して配置される場合の問題点を説明するための図であり、（ａ）は第１放射電極が収納された状態を示し、（ｂ）は第１放射電極が伸長された状態を示す。

以下、図を参照しつつ、アンテナ装置及びアンテナ装置を搭載した通信装置について説明する。このアンテナ装置は、共通電極を介して接続された第１アンテナ素子と、第２アンテナ素子とを有する。第１アンテナ素子及び第２アンテナ素子のそれぞれは、周波数に応じて信号を通す経路を切り換える切替回路として機能する回路素子を有する。実施形態に係るアンテナ装置は、周波数に応じて信号を通す経路を切り換えることで、放射電極を伸長したときに、比較的低い周波数を有する信号を第１アンテナ素子が送受信し、比較的高い周波数を有する信号を第２アンテナ素子が送受信することができる。

図１は第１実施形態に係るアンテナ装置の概略構成図であり、図１（ａ）は第１放射電極が伸長された状態を示す図であり、図１（ｂ）は第１放射電極が収納された状態を示す図である。

アンテナ装置１は、第１アンテナ素子１０と、第２アンテナ素子２０と、共通電極４０と、接地電極５０とを有する。第１アンテナ素子１０は、第１給電点１１と、第１放射電極１２と、第１回路素子１３とを有する。第１アンテナ素子１０は、一例では、ロッドアンテナである。また、第１周波数は、一例では、地上デジタルテレビ放送の周波数であり、４００［ＭＨｚ］〜７００［ＭＨｚ］の周波数帯である。第２アンテナ素子２０は、第２給電点２１と、第２放射電極２２と、第２回路素子２３とを有する。第２アンテナ素子２０は、第１放射電極１２が伸長されたかまたは第２放射電極が収納されたかにかかわらず、共通電極４０と共にループアンテナを形成し、第１周波数よりも高い第２周波数を有する第２信号を空中へ送信または空中から受信する。第２アンテナ素子２０は、第２放射電極２２が共通電極４０及び第１回路素子１３を介して接地されることで、共通電極と共にループアンテナを形成する。第２周波数は、一例では、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）の周波数帯であり、２．４［ＧＨｚ］及び５．１［ＧＨｚ］である。第１放射電極１２と第２放射電極２２とは、共通電極４０を介して接続される。

第１放射電極１２は、第１回路素子１３及び共通電極４０を介して、第１給電点１１に接続される。第１放射電極１２は、伸縮可能であり、伸長したときに第１周波数を有する第１信号を空中へ送信または空中から受信する。第１回路素子１３は、第１インダクタ１６と、第１キャパシタ１７とを有する。第１インダクタ１６は、比較的高い周波数を有する第２信号よりも比較的低い第１周波数を有する第１信号を通す。一方、第１キャパシタ１７は、比較的低い第１周波数を有する第１信号よりも比較的高い周波数を有する第２信号を通す。第１インダクタ１６の一端は第１給電点１１に接続され、第１キャパシタ１７の一端は接地電極５０に接続される。第１インダクタ１６及び第１キャパシタ１７の他端は、共通電極４０を介して第１放射電極１２の一端に接続される。第１回路素子１３は、第２信号よりも第１信号を第１放射電極１２と第１給電点１１との間に通し、第１信号よりも第２信号を第１放射電極１２と接地電極５０との間に通す。

第２放射電極２２は、一端が第２回路素子２３を介して第２給電点２１に接続され、他端が共通電極４０及び第１回路素子１３を介して接地電極５０に接続される。

第２回路素子２３は、第２インダクタ２６と、第２キャパシタ２７とを有する。第２インダクタ２６は、比較的高い周波数を有する第２信号よりも比較的低い第１周波数を有する第１信号を通す。一方、第２キャパシタ２７は、比較的低い第１周波数を有する第１信号よりも比較的高い周波数を有する第２信号を通す。第２回路素子２３は、第２信号よりも第１信号を第２放射電極２２と接地電極５０との間に通し、第１信号よりも第２信号を第２放射電極２２と第２給電点２１との間に通す。第２インダクタ２６の一端は接地電極５０に接続され、第２キャパシタ２７の一端は第２給電点２１に接続される。第２インダクタ２６及び第２キャパシタ２７の他端は、第２放射電極２２の一端に接続される。

第２インダクタ２６及び第２キャパシタ２７の接続関係は、第１インダクタ１６及び第１キャパシタ１７の接続関係と反対である。第１インダクタ１６は第１給電点１１に接続されるのに対し、第２インダクタ２６は接地電極５０に接続される。また、第１キャパシタ１７は接地電極５０に接続されるのに対し、第２キャパシタ２７は第２給電点２１に接続される。

第１放射電極１２が伸長され且つ周波数が比較的低い第１信号を送受信するとき、第１信号は第１インダクタ１６及び第２インダクタ２６を通るので、第１放射電極１２、第２放射電極２２及び共通電極４０は、逆Ｆアンテナを形成する。第１放射電極１２が伸長され且つ周波数が比較的高い第２信号を送受信するとき、第２信号は第１キャパシタ１７及び第２キャパシタ２７を通るので、第２放射電極２２と共通電極４０とは、ループアンテナを形成する。第１放射電極１２が収納され且つ周波数が比較的高い第２信号を送受信するとき、第２信号は第１キャパシタ１７及び第２キャパシタ２７を通るので、収納された第１放射電極１２及び第２放射電極は、共通電極４０と共に単一のループアンテナを形成する。第２アンテナ素子２０は、第１放射電極１２が収納されたときに、第１放射電極１２の一端に接触する。なお、第１放射電極１２が収納されたときに、第１放射電極１２は、第１放射電極１２の長手方向は第２放射電極２２の長手方向が近接するように配置される。

図２（ａ）は、第１放射電極１２が伸長された状態で第１周波数を有する第１信号を受信するときのアンテナ装置１の状態を示す図である。図２（ｂ）は、第１放射電極１２が伸長された状態で第２周波数を有する第２信号を受信するときのアンテナ装置１の状態を示す図である。図２（ｃ）は、第１放射電極１２が収納された状態で第１周波数を有する第１信号を受信するときのアンテナ装置１の状態を示す図である。図２（ｄ）は第１放射電極１２が収納された状態で第２周波数を有する第２信号を受信するときのアンテナ装置１の状態を示す図である。

第１放射電極１２が伸長された状態で、比較的低い第１周波数を有する第１信号をアンテナ装置１が受信すると、第１インダクタ１６及び第２インダクタ２６は受信した第１信号を通し、第１キャパシタ１７及び第２キャパシタ２７は第１インダクタ１６及び第２インダクタ２６よりも受信した第１信号を通さない。第１インダクタ１６及び第２インダクタ２６が第１周波数を有する第１信号を通すので、第１アンテナ素子１０は、図２（ａ）に示すように、逆Ｆアンテナとして機能する。一方、第２アンテナ素子２０は、第２キャパシタ２７が第１周波数を有する第１信号をほとんど通さないので、第２給電点２１と第２放射電極２２との間が遮断されてアンテナ装置として機能しない。

第１放射電極１２が伸長された状態で、比較的高い第２周波数を有する第２信号をアンテナ装置１が受信すると、第１インダクタ１６及び第２インダクタ２６は受信した第２信号をほとんど通さず、第１キャパシタ１７及び第２キャパシタ２７は受信した第２信号を通す。第１アンテナ素子１０は、第１キャパシタ１７が第２周波数を有する第２信号をほとんど通さないので、第１給電点１１と第１放射電極１２との間が遮断されてアンテナ装置として機能しない。一方、第２アンテナ素子２０は、第１キャパシタ１７及び第２キャパシタ２７が第２周波数を有する第２信号を通すので、図２（ｂ）に示すように、共通電極４０と共にループアンテナを形成する。

第１放射電極１２が収納された状態で、比較的低い第１周波数を有する第１信号をアンテナ装置１が受信すると、第１放射電極１２が収納されているので、第１アンテナ素子１０は、図２（ｃ）に示すように、アンテナ装置として機能機しない。また、第２アンテナ素子２０は、第２キャパシタ２７によって第２給電点２１と第２放射電極２２との間が遮断されてアンテナ装置として機能しない。

第１放射電極１２が収納された状態で、比較的高い第２周波数を有する第２信号をアンテナ装置１が受信すると、第１インダクタ１６及び第２インダクタ２６は受信した第２信号をほとんど通さず、第１キャパシタ１７及び第２キャパシタ２７は受信した第２信号を通す。第１アンテナ素子１０は、第１放射電極１２が収納されているので、アンテナ装置として機能しない。第２アンテナ素子２０は、図２（ｄ）に示すように、共通電極４０と共にループアンテナを形成する。

図３（ａ）は第１放射電極１２が伸長された状態のアンテナ装置１の平面図であり、図３（ｂ）は第１放射電極１２が収納された状態のアンテナ装置１の平面図である。図３（ｃ）は図３（ａ）に対応する部分拡大斜視図であり、図３（ｄ）は図３（ｂ）に対応する部分拡大斜視図である。

第１アンテナ素子１０は、第１給電点１１を介して、第１送受信回路１８に接続される。第１送受信回路１８は、第１放射電極１２が伸長されたときに受信される第１周波数を有する第１受信信号を受信し、所定の処理を実行し、第１周波数を有し且つ処理の実行結果を示す第１送信信号を、第１放射電極１２を介して送信する。一方、第２アンテナ素子２０は、第２給電点２１を介して、第２送受信回路２８に接続される。第１送受信回路１８は、第２放射電極２２を介して受信される第２周波数を有する第２受信信号を受信し、所定の処理を実行し、第２周波数を有し且つ処理の実行結果を示す第２送信信号を、第２放射電極２２を介して送信する。

第２放射電極２２は、接続部２２１と、接触部２２３と、長手部２２４と、を有する。接続部２２１は、一端が配線パターン２２６を介して第２回路素子２３に接続され且つ他端が長手部２２４の一端に接続された導電部材である。接触部２２３は、一端が長手部２２４の一端に接続された導電部材であり、第１放射電極１２が収納されたときに、第１放射電極１２の一端に接触する。第１放射電極１２が収納されたときに、接触部２２３と第１放射電極１２とが接触することで、収納された第１放射電極１２と第２放射電極２２とは、単一のループアンテナを形成する。長手部２２４は、導電部材であり、一端に接続部２２１及び接触部２２３が接続され、他端に共通電極４０が接続される。また、長手部２２４の他端は、共通電極４０を介して第１放射電極１２が接続される共に、配線パターン２２７を介して第１回路素子１３と接続される。共通電極４０は、第１放射電極１２が伸長された状態では、第１放射電極１２の第２放射電極２２側の端面を支持し、第１放射電極１２が収納された状態では、第１放射電極１２の第２放射電極２２の反対側の端面を支持する。

図４（ａ）は第２放射電極２２のより具体的な構成の一例の第１の斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す例の第２の斜視図である。

図４（ａ）に示す例において、共通電極４０は、長手部２２４に接合されることで、第２放射電極２２と一体化される。接続部２２１及び共通電極４０は、貫通孔が形成された導電部材であり、貫通孔を貫通するビス及びネジ等の不図示の接合部材を介してアンテナ装置１が搭載される基板に接合される。

接触部２２３は、１つの面に接続部２２１が接合され且つ接続部２２１が接合された面に隣接する面に長手部２２４が接合され長方体形状の部材である。また、接触部２２３の共通電極４０と対向する面には、円柱状の凸部２２８が形成される。接触部２２３の共通電極４０と対向する面は、第１放射電極１２が収納されたときに第１放射電極１２の端部が接触する接触面であり、接触面に凸部２２８が形成されることで、第１放射電極１２と第２放射電極２２とを安定的に接触させることができる。例えば、第１放射電極１２が内部に円形状の空洞が形成されるロッドアンテナ装置であり、凸部２２８が第１放射電極１２の内部に形成される空洞の径と一致するとき、凸部２２８が第１放射電極１２の内部の空洞に嵌合されて、第１放射電極１２は固定される。なお、接触部２２３の接触面には凸部２２８の代わりに、第１放射電極１２の外形と形状が一致する凹部が形成されてもよい。

長手部２２４は、長手方向の一端に接触部２２３が接合され且つ長手方向の他端に共通電極４０が接合された導電部材である。

共通電極４０は、貫通孔に第１放射電極１２が挿入可能な導電部材であり、側壁の端部に長手部２２４が接合される。

図５（ａ）は第１放射電極１２が伸長された状態のトータル効率の一例を示す図であり、図５（ｂ）は第１放射電極１２が収納された状態のトータル効率の一例を示す図である。図５（ａ）及び５（ｂ）において、横軸は信号の周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸はトータル効率［ｄＢ］を示す。トータル効率は、波源からの全入力電力とアンテナ装置からの放射電力との比である。図５（ａ）において、波形５０１は第１アンテナ素子１０のトータル効率を示し、波形５０２は第２アンテナ素子２０のトータル効率を示す。図５（ｂ）において、波形５０３は第２アンテナ素子２０のトータル効率を示す。図５（ａ）及び５（ｂ）に示す例では、第１アンテナ素子１０は４００［ＭＨｚ］〜７００［ＭＨｚ］の周波数帯を有する信号を送受信するように設計され、第２アンテナ素子２０は２．４［ＧＨｚ］及び５．１［ＧＨｚ］の周波数を有する信号を送受信するように設計された。

波形５０１に示されるように、第１放射電極１２が伸長された状態では、第１アンテナ素子１０のトータル効率は、４００［ＭＨｚ］〜７００［ＭＨｚ］の周波数帯では非常に高くなっている。一方、第１放射電極１２が収納された状態では、第１アンテナ素子１０は機能しないため、図５（ｂ）には、第１放射電極１２のトータル効率は現れない。

波形５０２に示されるように、第１放射電極１２が伸長された状態では、第２アンテナ素子２０のトータル効率は、２．４ＧＨｚ及び５．１ＧＨｚの周波数では非常に高くなっている。また、波形５０３に示されるように、第１放射電極１２が収納された状態でも、第２アンテナ素子２０のトータル効率は、２．４［ＧＨｚ］及び５．１［ＧＨｚ］の周波数では非常に高くなっている。

図６（ａ）は第１放射電極１２が伸長された状態のＳパラメータの一例を示す図であり、図６（ｂ）は第１放射電極１２が収納された状態のＳパラメータの一例を示す図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）及び６（ｂ）に示すＳパラメータ測定した回路を示す図である。図６（ａ）及び６（ｂ）において、横軸は信号の周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸はＳパラメータ［ｄＢ］を示す。図６（ａ）において、波形６０１は第１アンテナ素子１０のＳパラメータ（Ｓ₂₂）を示し、波形６０２は第２アンテナ素子２０のＳパラメータ（Ｓ₁₁）を示し、波形６０３は第１アンテナ素子１０と第２アンテナ素子２０との結合のＳパラメータ（Ｓ₂₁）を示す。波形６０３は第２アンテナ素子２０から第１アンテナ素子１０に流れる電流の大きさに対応する。図６（ｂ）において、波形６０４は第１アンテナ素子１０のＳパラメータ（Ｓ₂₂）を示し、波形６０５は第２アンテナ素子２０を示すＳパラメータ（Ｓ₁₁）を示し、波形６０６は第１アンテナ素子１０と第２アンテナ素子２０との結合を示すＳパラメータを（Ｓ₂₁）示す。波形６０６は第２アンテナ素子２０から第１アンテナ素子１０に流れる電流の大きさに対応する。図６（ａ）及び６（ｂ）に示す例では、第１アンテナ素子１０は４００［ＭＨｚ］〜７００［ＭＨｚ］の周波数帯を有する信号を送受信するように設計され、第２アンテナ素子２０は２．４［ＧＨｚ］及び５．１［ＧＨｚ］の周波数を有する信号を送受信するように設計された。また、図６（ｃ）に示すように、第１インダクタ１６のインダクタンスは２６［ｎＨ］であり、第１キャパシタ１７のキャパシタンスは３［ｐＦ］であり、第２インダクタ２６のインダクタンスは５．２［ｎＨ］であり、第１キャパシタ１７のキャパシタンスは０．６［ｐＦ］である。

波形６０１に示されるように、第１放射電極１２が伸長された状態では、第１アンテナ素子１０のＳパラメータ（Ｓ₂₂）は、４００［ＭＨｚ］〜７００［ＭＨｚ］の周波数帯では良好である。一方、第１放射電極１２が収納された状態では、第１アンテナ素子１０は機能しないため、波形６０４に示されるように、第１放射電極１２のＳパラメータ（Ｓ₂₂）は０［ｄＢ］から変化しない。

波形６０２に示されるように、第１放射電極１２が伸長された状態では、第２アンテナ素子２０のＳパラメータ（Ｓ₁₁）は、２．４［ＧＨｚ］及び５．１［ＧＨｚ］の周波数では良好である。また、波形６０５に示されるように、第１放射電極１２が収納された状態でも、第２アンテナ素子２０のＳパラメータ（Ｓ₁₁）は、２．４［ＧＨｚ］及び５．１［ＧＨｚ］の周波数では良好である。

波形６０３に示されるように、第１放射電極１２が伸長された状態では、第１アンテナ素子１０と第２アンテナ素子２０との結合を示すＳパラメータ（Ｓ₂₁）は、−２０［ｄＢ］以下であり良好である。また、波形６０６に示されるように、第１放射電極１２が収納された状態でも、第１アンテナ素子１０と第２アンテナ素子２０との結合を示すＳパラメータ（Ｓ₂₁）は、略−２０［ｄＢ］以下であり良好である。

図７（ａ）は第１回路素子を装荷せず第２回路素子側を接地した場合の第１アンテナ素子１０のインピーダンスを示すスミスチャートであり、図７（ｂ）は第１回路素子側を接地し第２回路素子を装荷していない場合の第２アンテナ素子２０のインピーダンスを示すスミスチャートである。図７（ａ）及び７（ｂ）において、周波数は０．４［ＧＨｚ］から６［ＧＨｚ］まで変化する。図７（ａ）において、矢印１は４７０［ＭＨｚ］を示し、矢印２は７００［ＭＨｚ］を示す。図７（ｂ）において、矢印１は２．４［ＧＨｚ］を示し、矢印２は５．０［ＧＨｚ］を示す。

第１アンテナ素子１０では、第１給電点１１に並列接続される第１キャパシタ１７により右下方向に回転させ、第１給電点１１に直列接続される第１インダクタ１６により左上方向に回転させる。一方、第２アンテナ素子２０は、第２放射電極２２と共通電極４０とで形成されるループアンテナ単体で、２．０［ＧＨｚ］及び５．０［ＧＨｚ］の近傍に共振点が配置される。第２アンテナ素子２０では、第２給電点２１に並列接続される第２インダクタ２６により右上方向に回転させ、第２給電点２１に直列接続される第２キャパシタ２７により左下方向に回転させる。

図８は、第１回路素子１３及び第２回路素子２３のフィルタリング特性を示す図である。図８（ａ）は、直列接続される第１インダクタ１６及び第２キャパシタ２７が配置され、第１キャパシタ１７及び第２インダクタ２６が配置されないときの特性を示す。図８（ｂ）は、直列接続される第１インダクタ１６及び第２キャパシタ２７に加えて、並列接続される第１キャパシタ１７及び第２インダクタ２６が配置されたときの特性を示す。図８（ａ）及び８（ｂ）において、横軸は信号の周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸はＳパラメータ［ｄＢ］を示す。図８（ａ）において、波形８０１は、第１インダクタ１６が配置され且つ第１キャパシタ１７が配置されないときの第１アンテナ素子１０のフィルタリング特性を示す。また、波形８０２は、第２キャパシタ２７が配置され且つ第２インダクタ２６が配置されないときの第２アンテナ素子２０のフィルタリング特性を示す。図８（ｂ）において、波形８０３は第１アンテナ素子１０のフィルタリング特性を示し、波形８０４は第２アンテナ素子２０のフィルタリング特性を示す。

第１回路素子１３は高域阻止フィルタとして機能し、第２回路素子２３は低域素子フィルタとして機能する。

図９は第２実施形態に係るアンテナ装置の概略構成図であり、図９（ａ）は第１放射電極が伸長された状態を示す図であり、図９（ｂ）は第１放射電極が収納された状態を示す図であり、図９（ｃ）は第１放射電極と第２放射電極との接続関係を示す図である。

第２実施形態に係るアンテナ装置２は、第１アンテナ素子１０の代わりに第１アンテナ素子２１０が配置され且つ第２アンテナ素子２０の代わりに第２アンテナ素子２２０が配置されることが第１実施形態に係るアンテナ装置１と相違する。第１アンテナ素子２１０は、第１放射電極１２の代わりに第１放射電極２１２が配置されることが第１アンテナ素子１０と相違する。第２アンテナ素子２２０は、第２放射電極２２の代わりに第２放射電極２２２が配置されることが第２アンテナ素子２０と相違する。第１放射電極２１２及び第２放射電極２２２以外のアンテナ装置２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたアンテナ装置１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

第１放射電極２１２は、伸縮可能な導電部材である。第２放射電極２２２は、第１放射電極２１２が収納されるときに第１放射電極２１２を収納可能な筒状の形状を有する導電部材である。すなわち、第２放射電極２２２は、内壁が第１放射電極２１２の側壁と接触するように第１放射電極２１２を収納する収納部２００を有する。第１放射電極２１２は、収納時に第２放射電極２２２の内部に格納される。第１放射電極２１２の側壁と第２放射電極２２２の内壁とが接触することにより、第１放射電極２１２と第２放射電極２２２とは電気的に接続される。

図１０は第３実施形態に係るアンテナ装置の概略構成図であり、図１０（ａ）は第１放射電極が伸長された状態を示す図であり、図１０（ｂ）は第１放射電極が収納された状態を示す図であり、図１０（ｃ）は第１放射電極と第２放射電極との接続関係を示す図である。

第３実施形態に係るアンテナ装置３は、第１アンテナ素子１０の代わりに第１アンテナ素子３１０が配置され且つ第２アンテナ素子２０の代わりに第２アンテナ素子３２０が配置されることが第１実施形態に係るアンテナ装置１と相違する。第１アンテナ素子３１０は、第１放射電極１２の代わりに第１放射電極３１２が配置されることが第１アンテナ素子１０と相違する。第２アンテナ素子３２０は、第２放射電極２２の代わりに第２放射電極３２２が配置されることが第２アンテナ素子２０と相違する。第１放射電極３１２及び第２放射電極３２２以外のアンテナ装置２の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたアンテナ装置１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

第１放射電極３１２は、第２放射電極３２２を収納可能な筒状の形状を有する伸縮可能な導電部材である。すなわち、第１放射電極３１２は、内壁が第２放射電極３２２の側壁と接触するように第２放射電極３２２を収納する収納部３００を有する。第２放射電極２２２は、円柱状の導電部材である。第１放射電極２１２は、収納時に第２放射電極２２２を内部に収納する。第１放射電極２１２の内壁と第２放射電極２２２の側壁とが接触することにより、第１放射電極２１２と第２放射電極２２２とは電気的に接続される。

図１１は第４実施形態に係るアンテナ装置の概略構成図であり、図１１（ａ）は放射電極が伸長された状態を示す図であり、図１１（ｂ）は放射電極が収納された状態を示す図である。

第４実施形態に係るアンテナ装置４は、第３アンテナ素子３０と、第２共通電極４１とを更に有することが、第１実施形態に係るアンテナ装置１と相違する。第３アンテナ素子３０及び第２共通電極４１以外のアンテナ装置４の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付されたアンテナ装置１の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。

第３アンテナ素子３０は、第３給電点３１と、第３放射電極３２と、第３回路素子３３とを有する。第３アンテナ素子３０は、一例では、ロッドアンテナ装置である。また、第３周波数は、第１周波数よりも低く、一例では、防災無線の周波数であり、２６０［ＭＨｚ］の周波数帯である。

第３放射電極３２は、第３回路素子３３を介して、第３給電点３１に接続される。第３放射電極３２は、伸縮可能であり、伸長したときに第３周波数を有する第３信号を空中へ送信または空中から受信する。第３回路素子３３は、第３インダクタ３６と、第３キャパシタ３７とを有する。第３インダクタ３６は、第１周波数よりも低い第３周波数を有する第３信号を通すが、第１周波数よりも高い周波数を有する第２信号はほとんど通さない。一方、第３キャパシタ３７は、第１周波数よりも低い第３周波数を有する第３信号をほとんど通さないが、第１周波数よりも高い周波数を有する第２信号は通す。第３インダクタ３６の一端は第３給電点３１に接続され、第３キャパシタ３７の一端は接地電極５０に接続される。第３インダクタ３６及び第３キャパシタ３７の他端は、第３放射電極３２の一端に接続される。

第２共通電極４１は、導電部材であり、一端が第２放射電極２２に接続され、他端が第３放射電極３２に接続される。

図１２（ａ）は第１周波数を有する第１信号を受信するときのアンテナ装置４の状態を示す図であり、図１２（ｂ）は第２周波数を有する第２信号を受信するときのアンテナ装置４の状態を示す図である。図１２（ｃ）は、第３周波数を有する第３信号を受信するときのアンテナ装置４の状態を示す図である。図１２（ａ）〜１２（ｃ）において、第１放射電極１２及び第３放射電極３２の双方は伸長された状態である。しかしながら、図１２（ａ）において第３放射電極３２は収納されてもよく、図１２（ｂ）において第１放射電極１２及び第３放射電極３２の双方は収納されてもよく、図１２（ｃ）において第１放射電極１２は収納されてもよい。

第１放射電極１２が伸長された状態で、比較的低い第１周波数を有する第１信号をアンテナ装置４が受信すると、第１インダクタ１６、第２インダクタ２６及び第３インダクタ３６は、受信した第１信号を通す。一方、第１キャパシタ１７、第２キャパシタ２７及び第３キャパシタ３７は第１インダクタ１６、第２インダクタ２６及び第３インダクタ３６よりも受信した第１信号を通さない。第１インダクタ１６及び第２インダクタ２６が第１周波数を有する第１信号を通すので、第１アンテナ素子１０は、図１２（ａ）に示すように、逆Ｆアンテナとして機能する。第２アンテナ素子２０は、第２キャパシタ２７が第１周波数を有する第１信号をほとんど通さないので、第２給電点２１と第２放射電極２２との間が遮断されてアンテナ装置として機能しない。第３アンテナ素子３０は、アンテナ装置として機能する可能性はあるが、第１アンテナ素子１０と第３アンテナ素子３０とは、第２インダクタ２６を介して第１放射電極１２が接地電極５０に接続されるため、互いに干渉するおそれはない。

比較的高い第２周波数を有する第２信号をアンテナ装置４が受信すると、第１キャパシタ１７、第２キャパシタ２７及び第３キャパシタ３７は第１インダクタ１６、第２インダクタ２６及び第３インダクタ３６よりも受信した第２信号を通す。第１アンテナ素子１０は、第１キャパシタ１７が第２周波数を有する第２信号をほとんど通さないので、第１給電点１１と第１放射電極１２との間が遮断されてアンテナ装置として機能しない。第３アンテナ素子３０は、第３キャパシタ３７が第２周波数を有する第２信号をほとんど通さないので、第３給電点３１と第３放射電極３２との間が遮断されてアンテナ装置として機能しない。第２アンテナ素子２０は、図１２（ｂ）に示すように、共通電極４０と共にループアンテナを形成する。

第３放射電極３２が伸長された状態で、第１周波数よりも低い第３周波数を有する第３信号をアンテナ装置４が受信すると、第１インダクタ１６、第２インダクタ２６及び第３インダクタ３６は、第１キャパシタ１７、第２キャパシタ２７及び第３キャパシタ３７よりも受信した第１信号を通す。第３回路素子３３は、第２信号よりも第３信号を第３放射電極３２と第３給電点３１との間に通し、第３信号よりも第２信号を第３放射電極３２と接地電極５０との間に通す。第３インダクタ３６及び第２インダクタ２６が第３周波数を有する第３信号を通すので、第３アンテナ素子３０は、図１２（ｃ）に示すように、逆Ｆアンテナとして機能する。第１アンテナ素子１０は、アンテナ装置として機能する可能性はあるが、第１アンテナ素子１０と第３アンテナ素子３０とは、第２インダクタ２６を介して第３放射電極３２が接地電極５０に接続されるため、互いに干渉するおそれはない。第２アンテナ素子２０は、第２キャパシタ２７が第１周波数を有する第１信号をほとんど通さないので、第２給電点２１と第２放射電極２２との間が遮断されてアンテナ装置として機能しない。

図１３は、実施形態によるアンテナ装置を有する通信装置の概略構成図である。

通信装置１００は、無線処理部１０１と、アンテナ１０２と、記憶部１０３と、制御部１０４とを有する。このうち、無線処理部１０１、記憶部１０３及び制御部１０４は、それぞれ別個の回路として形成される。あるいはこれらの各部は、その各部に対応する回路が集積された一つの集積回路として通信装置１００に実装されてもよい。

無線処理部１０１は、制御部１０４から受信した送信すべき信号を所定の方式に従って変調し、且つ多重化する。なお、所定の変調・多重化方式は、例えば、シングルキャリア周波数分割多重方式(Single Carrier Frequency Division Multiple Access、SC-FDMA)とすることができる。無線処理部１０１は、多重化し、変調された信号を、制御部１０４により指定された無線周波数を有する搬送波に重畳する。そして無線処理部１０１は、搬送波に重畳された信号を、不図示のハイパワーアンプにより所望のレベルに増幅し、その信号をアンテナ１０２へ伝達する。

また、無線処理部１０１は、アンテナ１０２から受信した信号を、不図示の低ノイズアンプにより増幅する。無線処理部１０１は、増幅された受信信号のうち、制御部１０４により指定された無線周波数を有する信号に、中間周波数を有する周期信号を乗じることにより、受信信号の周波数を無線周波数からベースバンド周波数に変換する。そして無線処理部１０１は、受信信号を所定の多重化方式に従って分離し、分離した信号をそれぞれ復調する。そして無線処理部１０１は、復調された信号を制御部１０４に出力する。なお、受信信号に対する多重化方式は、例えば、直交周波数分割多重方式(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing、OFDM)とすることができる。

アンテナ１０２は、上記の実施形態の何れかのアンテナ装置である。そしてアンテナ１０２は、無線処理部１０１から伝達された信号を放射する。また、アンテナ１０２は、他の通信装置から送信された信号を受信し、その受信信号を無線処理部１０１に伝達する。アンテナ１０２は、例えば、上記の第１〜第３の実施形態によるアンテナ装置のように、共通電極により一端が接続された第１放射電極及び第２放射電極と、第１放射電極の他端に接続された第１回路素子と、第２放射電極の他端に接続された第２回路素子とを有する。また、アンテナ１０２は、例えば、上記の第４の実施形態によるアンテナ装置のように、第２共通電極を介して一端が第２放射電極に接続された第３放射電極と、第３放射電極の他端に接続された第３回路素子を更に有してもよい。

記憶部１０３は、例えば、書き換え可能な不揮発性半導体メモリを有し、他の通信装置と通信するための制御に利用される各種の情報を記憶する。

制御部１０４は、通信装置１００を他の通信装置と無線接続するための処理を実行する。例えば、通信装置１００が携帯電話機のような、移動体通信システムの移動局装置である場合、制御部１０４は、位置登録、呼制御処理、ハンドオーバ処理または送信電力制御などの処理を実行する。また制御部１０４は、他の通信装置から受信した制御信号に応じた処理を実行する。制御部１０４は、一例では、ＣＰＵまたはＤＳＰ等のプロセッサであってもよい。

さらに、制御部１０４は、例えば、不図示のマイクロホンまたはキーパッドなどの不図示のユーザインターフェースを介して取得された音声信号あるいはデータ信号を含む、送信データを作成する。そして制御部１０４は、送信データに対して情報源符号化処理を行う。また制御部１０４は送信データ及び制御信号を含む送信信号を生成し、その送信信号に対して、誤り訂正用符号化処理などの送信処理を実行する。そして、制御部１０４は、その送信処理が施された送信信号を無線処理部１０１へ出力する。また制御部１０４は、無線接続されている他の通信装置から受信し、無線処理部１０１により復調された信号を受信し、その信号に対して誤り訂正復号処理及び情報源復号処理などの受信処理を実行する。そして制御部１０４は、復号された信号から、音声信号あるいはデータ信号を取り出す。制御部１０４は、取り出された音声信号を不図示のスピーカ（により再生しまたはデータ信号を不図示のディスプレイに表示させる。

実施形態に係るアンテナ装置は、周波数に応じて信号を通す経路を切り換える切替回路として機能する回路素子を有するので、第１放射電極が伸長されたときに、第１周波数を有する第１信号及び第２周波数を有する第２信号の双方を送受信することができる。

また、実施形態に係るアンテナ装置では、回路素子に含まれるインダクタのインダクタンス及びキャパシタのキャパシタンスを調整することで、切替回路として機能する回路素子を整合回路として利用することができる。

また、実施形態に係るアンテナ装置は、第１放射電極が収納されたときに、第１放射電極の端部に接触する接触部を有するので、第１放射電極が収納されたときに第１放射電極は、第２放射電極と共にループアンテナを形成することができる。

また、実施形態に係るアンテナ装置は、接触部が凹部または凸部の少なくとも１つが形成されるので、第１放射電極が収納されたときに第１放射電極と第２放射電極とをより確実に接触させることができる。

また、第１実施形態に係るアンテナ装置は、収納された第１放射電極に近接して配置される長手部を有するので、第１放射電極が伸長されたときと収納されたときの第２アンテナ素子の特性の変化を最小限にすることができる。

図１４は、第１放射電極が収納されたときに、長手部と第１放射電極とが離隔して配置される場合の問題点を説明するための図であり、図１４（ａ）は第１放射電極が収納された状態を示し、図１４（ｂ）は第１放射電極が伸長された状態を示す。

アンテナ装置９００は、伸縮可能な第１放射電極９０１と、第２放射電極９０２と、給電点９０３と、接地電極９０４とを有する。第１放射電極９０１は、収納されたときに、両端が第２放射電極９０２と接続される。第２放射電極は、第１放射電極９０１が伸長されたときに、単独でループアンテナを形成し、第１放射電極９０１が収納されたときに、第１放射電極と共にループアンテナを形成する。

第１放射電極９０１が伸長されたときに第２放射電極９０２により形成されるループアンテナの電流経路１の長さＬｇは、
Ｌｇ ＝ Ｌ１＋ Ｌ２ ＋ Ｌ３
で示される。一方、第１放射電極９０１が収納されたときに第１放射電極９０１及び第２放射電極９０２により形成されるループアンテナの電流経路２の長さＬｐは、
Ｌｐ ＝ Ｌ１´＋ Ｌ２ ＋ Ｌ３´
で示される。

長さがＬ２である第２放射電極９０２の長手部と第１放射電極９０１とが離隔して配置されると、Ｌ１とＬ１´及びＬ２とＬ２´の差が大きくなり、電流経路１の長さＬｇと電流経路２の長さＬｐとの差が大きくなる。アンテナの特性は電流経路の長さに依存するので、第１放射電極９０１が伸長されたときと第１放射電極９０１が収納されたときとで、電流経路の長さが相違すると、第１放射電極９０１の状態に応じてアンテナ特性が相違することになり、好ましくない。第１実施形態に係るアンテナ装置では、収納された第１放射電極に近接して配置されるので、第１放射電極が伸長されたときと収納されたときの第２アンテナ素子の特性の変化を最小限にすることができる。

アンテナ装置１〜４では、第１回路素子１３及び第２回路素子２３は、集中定数素子である第１インダクタ１６及び第１キャパシタ１７と、第２インダクタ２６及び第２キャパシタ２７とをそれぞれ有する。しかしながら、実施形態に係るアンテナ装置では、第１インダクタ１６、第１キャパシタ１７は分布定数素子により形成されてもよい。

また、アンテナ装置１〜４では、第２放射電極２２、２２２及び３２２のそれぞれは、成型された導電部材により形成される。しかしながら、実施形態に係るアンテナ装置では、第１放射電極は、一例では通信装置のカバーである誘電体上に蒸着された導電層として形成されてもよい。

１〜４ アンテナ装置
１０ 第１アンテナ素子
１１ 第１給電点
１２ 第１放射電極
１３ 第１回路素子
１６ 第１インダクタ
１７ 第１キャパシタ
２０ 第２アンテナ素子
２１ 第２給電点
２２ 第２放射電極
２３ 第２回路素子
２６ 第２インダクタ
２７ 第２キャパシタ
３０ 第３アンテナ素子
３１ 第３給電点
３２ 第３放射電極
３３ 第３回路素子
３６ 第３インダクタ
３７ 第３キャパシタ
４０ 共通電極
４１ 第２共通電極
５０ 接地電極

Claims (8)

1. 接地電極と、
   伸長したときに第１周波数を有する第１信号を空中へ送信または空中から受信する伸縮可能な第１放射電極と、前記第１放射電極、第１給電点及び前記接地電極に接続された第１回路素子とを有する第１アンテナ素子と、
   前記第１周波数よりも高い第２周波数を有する第２信号を空中へ送信または空中から受信する第２放射電極と、前記第２放射電極、第２給電点及び前記接地電極に接続された第２回路素子とを有する第２アンテナ素子と、
   前記第１放射電極と前記第２放射電極とを接続する共通電極と、を有し、
   前記第１回路素子は、前記第２信号よりも前記第１信号を前記第１放射電極と前記第１給電点との間に通し、前記第１信号よりも前記第２信号を前記第１放射電極と前記接地電極との間に通し、
   前記第２回路素子は、前記第２信号よりも前記第１信号を前記第２放射電極と前記接地電極との間に通し、前記第１信号よりも前記第２信号を前記第２放射電極と前記第２給電点との間に通す、アンテナ装置。
2. 前記第１回路素子は、前記第１放射電極と前記第１給電点との間に接続され且つ前記第２信号よりも前記第１信号を通す第１インダクタと、前記第１放射電極と前記接地電極との間に接続され且つ前記第１信号よりも前記第２信号を通す第１キャパシタとを有し、
   前記第２回路素子は、前記第２放射電極と前記第２給電点との間に接続され且つ前記第１信号よりも前記第２信号を通す第２キャパシタと、前記第２放射電極と前記接地電極との間に接続され且つ前記第２信号よりも前記第１信号を通す第２インダクタとを有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第１放射電極が伸長され且つ前記第１信号を送受信するとき、逆Ｆアンテナとして機能し、
   前記第１放射電極が伸長されたかまたは前記第１放射電極が収納されたかにかかわらず、前記第２信号を送受信するとき、ループアンテナとして機能する、請求項１または２に記載のアンテナ装置。
4. 前記第２放射電極は、
   前記第１放射電極が収納されたときに、前記第１放射電極の端部に接触する接触部と、
   長手方向の一端に前記接触部が接合され且つ前記第１放射電極が収納されたときに前記第１放射電極が近接して配置される長手部と、を有し
   前記共通電極は、前記長手部の他端に接合され且つ前記第１放射電極に内壁が接触する、請求項１〜３の何れか一項に記載のアンテナ装置。
5. 前記第２放射電極は、内壁が前記第１放射電極の側壁と接触するように前記第１放射電極を収納する収納部を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載のアンテナ装置。
6. 前記第１放射電極は、内壁が前記第２放射電極の側壁と接触するように前記第２放射電極を収納する収納部を有する、請求項１〜３の何れか一項に記載のアンテナ装置。
7. 前記第２放射電極に一端が接続された第２共通電極と、
   前記第２放射電極に前記第２共通電極を介して接続され、前記第１周波数よりも低い第３周波数を有する第３信号を空中へ送信または空中から受信する第３放射電極と、前記第３放射電極、第３給電点及び前記接地電極に接続された第３回路素子とを有する第３アンテナ素子と、を更に有し、
   前記第３回路素子は、前記第２信号よりも前記第３信号を前記第３放射電極と前記第３給電点との間に通し、前記第３信号よりも前記第２信号を前記第３放射電極と前記接地電極との間に通す、請求項１〜６の何れか一項に記載のアンテナ装置。
8. 少なくとも２つの周波数を有する送信信号を空中へ送信または少なくとも２つの周波数を有する受信信号を空中から受信するアンテナと、
   前記受信信号を前記アンテナを介して受信し、前記受信信号を復調すると共に、送信信号を変調して前記アンテナを介して送信する無線処理部と、
   復調された前記受信信号を取得すると共に、前記送信信号を生成する制御部と、を有し、
   前記アンテナは、
   接地電極と、
   伸長したときに第１周波数を有する第１信号を空中へ送信または空中から受信する伸縮可能な第１放射電極と、前記第１放射電極、第１給電点及び前記接地電極に接続された第１回路素子とを有する第１アンテナ素子と、
   前記第１周波数よりも高い第２周波数を有する第２信号を空中へ送信または空中から受信する第２放射電極と、前記第２放射電極、第２給電点及び前記接地電極に接続された第２回路素子とを有する第２アンテナ素子と、
   前記第１放射電極と前記第２放射電極とを接続する共通電極と、を有し、
   前記第１回路素子は、前記第２信号よりも前記第１信号を前記第１放射電極と前記第１給電点との間に通し、前記第１信号よりも前記第２信号を前記第１放射電極と前記接地電極との間に通し、
   前記第２回路素子は、前記第２信号よりも前記第１信号を前記第２放射電極と前記接地電極との間に通し、前記第１信号よりも前記第２信号を前記第２放射電極と前記第２給電点との間に通す、通信装置。

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