JP3608379B2

JP3608379B2 - 同調型スロットアンテナ

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Publication number: JP3608379B2
Application number: JP14688698A
Authority: JP
Inventors: 寛岡部; 健武井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2018-05-28
Also published as: JPH1146115A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯無線端末機に適用して好適なアンテナに関し、特に、同軸共振器を利用したスロットアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯無線端末機は、携帯性向上の観点から、小型化，薄型化が進んでおり、同時にそのような端末機に搭載されるための小型アンテナが多種類開発されている。その中で、同軸共振器を利用したスロットアンテナは、突起物を持たずに内蔵可能な特徴を持っており、特に、その中心導体（帯状導体）を共振器外箱（偏平導体箱）と非接触にする構造によって小型化した同軸共振型スロットアンテナが特願平７−２２７９５９願書によって提案されている。
【０００３】
当該アンテナは、共振器構造を含むので、その体積とインピーダンス整合帯域は正比例の関係にある。したがって、複数の搬送周波数を用いて大容量化した広帯域無線通信システムの端末機に適用する場合、アンテナが備えるべきインピーダンス整合周波数帯域が拡大し、アンテナの体積が増大するという問題があった。
【０００４】
通常、特定の基地局と端末機の間で通話に用いられる周波数はシステム全体の周波数帯域よりもきわめて狭い。従って、通話の度にアンテナのインピーダンス整合中心周波数をその通話の際に用いる周波数に適応的に変化させることにより、アンテナが備えるべき周波数帯域を減少させ、アンテナの体積を小さくすることができる。このようなアンテナとして、同軸共振器を利用したスロットアンテナにおいて、帯状導体の高周波電力が供給される結合部から遠い方の端を含むその近傍の一点と偏平導体箱の壁面との間に可変容量素子を接続し、可変容量素子の容量値を変えることによってアンテナのインピーダンス整合中心周波数を変化させることが可能な同調型スロットアンテナが、特願平９−５４８２５願書によって提案されている。その構造の例を図１０に示す。
【０００５】
当該アンテナは、全体として直方体である偏平導体箱１と、当該導体箱の内部空間の共振軸方向に沿い、かつ、偏平導体箱１と絶縁して配設された細長い帯状導体３と、偏平導体箱１の上面に帯状導体３と交差して形成された電波送受用のスロット２によって構成され、帯状導体３に設定された結合部１０と偏平導体箱１の壁面との間で高周波給電回路７から高周波電力の給電が行われる。また、帯状導体３の結合部１０から遠い方の端を含むその近傍の一点と偏平導体箱１の壁面との間に可変容量素子６が接続されており、高周波の流出を阻止する素子８及び帯状導体３を介して、可変直流電源９から可変容量素子６に直流電圧が印加される。当該アンテナでは、可変直流電源９から可変容量素子６に印加する直流電圧により可変容量素子６の容量値を変化させ、これによりスロット直下の帯状導体上の電流位相を変化させて、同軸共振型スロットアンテナの共振周波数に関係のある帯状導体３の長さを等価的に変えることで、アンテナのインピーダンス整合中心周波数、すなわち、共振周波数を変えることを実現している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記特願平７−２２７９５９願書によって提案されている同軸共振型スロットアンテナ及び前記特願平９−５４８２５願書によって提案されている従来の同調型スロットアンテナの整合条件は、スロット直下の帯状導体上の電流位相とスロット長の両者によって決定される。したがって、同アンテナにおいて帯状導体の結合部から遠い方の端を含むその近傍点と偏平導体箱の壁面との間に接続した可変容量素子の容量値を変えることによりスロット直下の帯状導体上の電流位相を変化させた場合、共振周波数の変化と共に整合条件も変化し、アンテナに対して有効な高周波電力を供給できなくなる。同アンテナにおいて、整合状態の変化範囲をアンテナに対して有効な高周波電力を供給できる程度に押さえるような可変容量素子の容量値の絶対値及び変化量は非常に小さいため、アンテナに有効な高周波電力を供給できる状態で共振周波数を広範囲に変化させられないという問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、スロット直下の帯状導体長とスロット長を同時に等価的に変化させることにより、アンテナの整合条件を保ちながらアンテナの共振周波数を広範囲に変化させることが可能な新規の同調型スロットアンテナを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の前記課題は、導体箱と、前記導体箱の主面に配設されたスロットと、前記導体箱の内部に前記導体箱と絶縁し前記スロットと交差して配設された導体とを有し、前記導体に接続された結合部と前記導体箱との間で交流電力の供給が行われるスロットアンテナにおいて、前記スロット内に前記導体箱と絶縁した島状導体が形成され、前記島状導体と前記導体箱の壁面との間に、両導体間の容量値を変化させることが可能な回路が接続されていることによって効果的に解決することができる。より具体的にいえば、全体として直方体である偏平導体箱と、当該導体箱の内部空間の共振軸方向に沿い、かつ、偏平導体箱と絶縁して配設された細長い帯状導体と、偏平導体箱の上面に帯状導体と交差して形成された電波送受用のスロットとからなり、当該帯状導体に設定された結合部と偏平導体箱の壁面との間で高周波電力の給電が行われる同軸共振型スロットアンテナにおいて、スロット内に偏平導体箱と絶縁して配設された細長い島状導体を備え、当該島状導体と前記偏平導体箱の壁面との間に両導体間の容量値を変化させることが可能な可変容量回路を接続することによって効果的に解決することができる。
【０００９】
このような手段を採用すれば、可変容量回路により島状導体と偏平導体箱の壁面との間の容量値を変えることで、アンテナの整合条件に影響を与えることなく広範囲にアンテナのインピーダンス整合中心周波数を変化させることが可能となるからである。
【００１０】
同軸共振型アンテナの共振周波数を、帯状導体長を等価的に変化させることにより変化させる技術が、前記特願平９−５４８２５願書によって提案されている。一方、本発明においては帯状導体の端部と導体箱壁との間に直接可変容量素子を接続するのではなく、スロット内に設けられ帯状導体と容量的に結合した島状導体と導体箱壁との間の容量値を変化させることが可能な可変容量回路を設ける。これにより、可変容量回路によって容量値を大きく変化させた場合にも、帯状導体端と導体箱壁との間に微小な容量値変化を生じさせることができるため、アンテナのインピーダンス整合中心周波数を高精度に変化させることが可能である。
【００１１】
なお、少なくとも等価的なスロットの長さを変化させるという課題を達成するには、第１の導体と、前記第１の導体内に設けられたスロットと、第２の導体とを有し、前記第１の導体と前記第２の導体との間に交流電力が供給されるスロットアンテナにおいて、前記スロット内に前記第１の導体と絶縁して第３の導体を設け、前記第３の導体と前記第１の導体との間に前記第１と第３の導体間の容量値を変化させることが可能な回路が接続されていればよい。
【００１２】
なお、少なくとも導体箱の壁面と導体箱内部に配設された導体との間で微少な容量値変化を生じさせ、アンテナのインピーダンス整合中心周波数を高精度に変化させるという課題を達成するためには、前記導体と容量的に結合した前記島状導体はスロット内に設けられている必要はなく、導体箱と、前記導体箱の主面に配設されたスロットと、前記導体箱の内部に前記導体箱と絶縁し前記スロットと交差して配設された導体とを有し、前記導体に接続された結合部と前記導体箱との間で交流電力の供給が行われるスロットアンテナにおいて、前記導体と容量的に結合した島状導体と、前記島状導体と前記導体箱の壁面との間に接続された、両導体間の容量値を変化させることが可能回路を有していればよい。
【００１３】
さらに、スロットアンテナに限らず、一般的に、第１の導体と第２の導体とを有し、前記第１の導体と前記第２の導体との間で交流電力の供給が行われるアンテナにおいて、前記第２の導体と対向して配置された第３の導体を有し、前記第１の導体と前記第３の導体との間に接続された前記第１と第３の導体間の容量値を変化させることが可能な回路が接続されていれば、前記第１の導体と前記第２の導体との間で微少な容量値変化を生じさせるという課題が達成される。
【００１４】
また、同調型スロットアンテナの整合条件は、スロット直下の帯状導体上の電流位相とスロット長の両者によって決定される。前記可変容量回路によって島状導体と接地電位である導体箱壁との間の容量値を変化させた場合、例えば容量値が十分大きくなると、島状導体の電位は接地電位である導体箱壁の電位とほぼ等しくなり、等価的に島状導体分スロットの幅が減ることになる。スロットの幅が部分的に減ることはスロットの長さが長くなることに相当するため、結果的に可変容量回路の容量値を変化させることにより、等価的なスロットの長さを変化させることが可能となる。容量値を増やすことにより、帯状導体長，スロット長ともに等価的に長くなるようにみえるため、アンテナの整合条件が維持される。
【００１５】
本発明の同調型スロットアンテナに用いる可変容量回路としては、直流電圧を印加することによって容量値が変化する素子、例えば可変容量ダイオードを用いることができる。このような直流電圧を印加することによって容量値が変化する素子を用いる場合、素子の一端を島状導体に、他端を接地電位である導体箱壁に接続し、島状導体に直流電圧を印加することによって島状導体と偏平導体箱の壁面との間の容量値を変化させることが可能となる。
【００１６】
可変容量回路への制御信号の供給は、偏平導体箱の内部に偏平導体箱と絶縁して制御線を配設し、同制御線の一端は偏平導体箱の壁面にあけた小穴を介して可変容量回路に接続し、他端は偏平導体箱の壁面にあけた別の小穴から引き出して制御回路と接続することにより実現することができる。
【００１７】
このようなアンテナを無線通信システムの端末機に用いることにより、通話の都度設定される無線周波数にアンテナの共振周波数を同調させることが可能となる。この場合アンテナの周波数帯域は、通話に必要とする帯域があればよいので、無線通信システムが有する周波数帯域に比べて極めて狭いものとなる。従って、当該周波数帯域全体をカバーするアンテナに比べてその体積を小さくすることができ、それによって端末機へのアンテナの内蔵が容易となる。さらに、本構造のアンテナは共振周波数の変化範囲が広いことから、広いシステム周波数帯域を有する無線通信システムで用いられる携帯無線端末機に適用することができる。
【００１８】
また、本発明の同調型スロットアンテナに用いる可変容量回路は、ある端子に印加する制御信号によって２値以上容量値を切り替えられる回路、例えば高周波スイッチと容量素子の組み合わせ回路とすることができる。この場合、高周波スイッチの入出力端子の１端を例えば偏平導体箱上に、他端を容量素子の一端に容量素子の他端を島状導体に接続すれば、高周波スイッチの制御端子に制御信号を印加して入出力端子間をオン／オフ制御することによって、島状導体と偏平導体箱の壁面との間の容量値を変化させることが可能となる。
【００１９】
さらに、容量素子及び高周波スイッチの入出力数を複数設けることにより、多値の容量値変化を実現することができる。多値の容量値変化を実現するためには、前述のような複数の素子を用いるだけでなく、複数の容量素子と複数の入出力を持つ高周波スイッチを集積化した集積回路を用いることでも実現できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る同調型スロットアンテナの実施の形態を図面に示したいくつかの実施例を参照してさらに詳細に説明する。なお、図１〜図３における同一の記号は、同一物又は類似物を表示するものとする。
【００２１】
＜実施例１＞
偏平導体箱の上面に可変容量回路を配置し、結合部を箱の外部に引き出すための島状導体を同箱底面に設けた同調型スロットアンテナを図１に示す。図１ａはその斜視図、図１ｂはＢ−Ｂ線断面図である。図１において、２０はスロット２内に設けた島状導体、１６は可変容量回路、３０は可変容量回路に直流電圧を供給する制御線、１４は結合部１０の直下の偏平導体箱１１の底面に形成した島状導体、１３は結合部１０と島状導体１４を電気的に結ぶためスルーホール導体（以下本願では単にスルーホールという）を示す。なお、偏平導体箱１内部は、帯状導体３を固定するための絶縁物で充填されて
いるが、絶縁物の図示を省略した。
【００２２】
偏平導体箱１の壁面にあけた小穴の中に同壁面に接触しないように形成された島状導体１４はアンテナの給電点となり、この給電点に対して給電回路７から高周波電力を供給する。
【００２３】
可変容量回路１６は、端子間容量が変化する端子対の一方を島状導体２０に、他方を偏平導体箱１の壁面に接続され、端子間容量を変化させるための制御信号を印加する端子に制御線３０の一端が接続されている。制御線３０の他端を制御回路５０に接続し、制御回路５０から供給する制御信号を変化させることにより、島状導体２０と偏平導体箱１の間の容量値を変化させることができる。
【００２４】
島状導体２０と偏平導体箱１の間の容量と帯状導体３と島状導体２０との間の容量との合成容量は、帯状導体３の結合部１０から遠い方の端を含むその近傍点と接地電位である導体箱壁面との間に容量を付加する役割を果たすため、結合部１０から遠い方の端を含むその近傍点での電気力線の密度が、島状導体２０及び可変容量回路１６のない場合と比べて増加し、この電気力線密度の増加を補償するように帯状導体３上に誘起する電流密度が増加する。結果として、あたかも帯状導体３の長さが変化したようになり、インピーダンス整合中心周波数、すなわち共振周波数が変化する。前記合成容量は直列合成容量であるため、帯状導体３と島状導体２０との間の容量値を小さくすることにより、島状導体２０と偏平導体箱１の間の容量値を可変容量回路１６によって大きく変化させた場合にも、微小な容量値変化を生じさせることができるため、アンテナの共振周波数を高精度に変化させることが可能である。
【００２５】
また、スロット２内に設けられた島状導体２０は偏平導体箱１の壁面と容量的に結合しているため、スロットの周囲に発生する電流の一部は、容量値に応じて島状導体上にもその経路を取るようになる。従って、島状導体２０と偏平導体箱１との間の容量値を可変容量回路１６によって変化させることにより、スロットの周囲に発生する電流の経路を変える、すなわち等価的なスロットの長さを変えることができる。
【００２６】
本実施例によれば、前述したように、可変容量回路１６によって島状導体２０と偏平導体箱１との間の容量値を変化させることにより、帯状導体３の長さとスロット２の長さを同時に等価的に変化させることができる。同軸共振型アンテナのアンテナの整合条件は、スロット直下の帯状導体上の電流位相とスロット長の両者によって決定されるため、これら両者を同時に変化させることが可能な本構造により、整合条件に影響を与えることなく広範囲にアンテナのインピーダンス整合中心周波数、即ち共振周波数を変化させることが可能である。
【００２７】
島状導体２０と偏平導体箱１との間の容量値は可変容量回路１６によって変化させることができるので、可変容量回路１６に容量値を変化させるための制御信号を供給する制御回路５０によって共振周波数を変化させることができる。従って、通話の度に設定される無線周波数に応じて制御回路５０からの制御信号を変化させることにより、無線周波数を共振周波数に一致させることができる。それによってアンテナのある共振周波数における帯域を、システムが必要とする全帯域に比べて極めて狭い、通話に必要とされる帯域に制限することができ、アンテナの体積を小さくすることができる。さらに、本構造のアンテナは共振周波数の変化範囲が広いことから、広いシステム周波数帯域を有する無線通信システムで用いられる携帯無線端末機に適用することができる。
【００２８】
本構造は、従来の同軸共振型スロットアンテナと同様に偏平な薄板平面構造とすることが可能であり、携帯無線端末機等の高周波回路基板に搭載することによって外部突起を持たない内蔵アンテナの形態とすることができる。
【００２９】
なお、本構造のアンテナにおいても、偏平導体箱の内部に誘電体材料を充填することにより、誘電体材料がない場合に比べてアンテナ寸法を短縮できることは、前記特願平９−５４８２５願書によって提案されている従来の同調型スロットアンテナの場合と同様である。
【００３０】
＜実施例２＞
実施例１における制御回路として可変直流電源回路を用いた一実施例を図２に示す。図２において９は可変直流電源回路である。本構成においては、可変容量回路１６は可変直流電源回路９から制御線３０を介して印加される直流電圧により、島状導体２０と偏平導体箱１との間の容量値を変化させる。
【００３１】
本実施例によれば、アンテナ近傍に設けられる制御線３０の電位が時間的に一定（直流）となることから、アンテナに対して不要な雑音を与えることがなく、送受信特性が改善される。
【００３２】
なお、可変直流電源回路９は、電圧制御回路（図示せず）の制御を受けて電圧を変える。電圧制御回路は、無線周波数に対応した電圧値を指示する制御信号を生成し、可変直流電源９は、同制御信号に従って所定の直流電圧を発生する。可変直流電源９は、制御信号を入力するための制御信号端子（図示せず）を有する。
【００３３】
＜実施例３＞
実施例２における可変容量回路として、直流電圧を印加することによって容量値が連続的に変化する可変容量素子を用いた一実施例を図３に示す。図３において６は可変容量素子であり、このような素子として例えばバリキャップダイオードが挙げられる。可変容量素子６の一端を島状導体２０に、他端を接地電位である偏平導体箱１の壁面に接続し、可変直流電源回路９から制御線３０を介して島状導体２０に直流電圧を印加することにより、島状導体２０と偏平導体箱１との間の容量値を変化させることができる。
【００３４】
本実施例によれば、可変容量回路として１つの可変容量素子を用いればよいため、回路構成を単純化でき、部品コストを低減することができる。また、可変容量素子として印加する直流電圧により、容量値が連続的に可変するものを用いるため、直流電圧値によって共振周波数を連続的に任意の値に変化させることができる。
【００３５】
なお、電圧制御回路（図示せず）は、可変容量素子の直流印加電圧対容量値の関係を記憶しておき、無線周波数に対応した容量値を発生させるための電圧値を可変直流電源回路９に指示することにより、アンテナの共振周波数を所望の無線周波数に一致させることが可能である。
【００３６】
＜実施例４＞
実施例３において可変容量素子に印加する直流電圧の供給部位を帯状導体の結合部と一致させた一実施例を図４に示す。図４において６は可変容量素子、２１は抵抗素子である。抵抗素子２１の一端は島状導体２０に接続され、他端は偏平導体箱１上にあけられた小穴の中に、偏平導体箱１の壁面と接触しないように設けられた島状導体４に接続される。島状導体４はスルーホール５を介して帯状導体３の結合部１０から遠い方の端を含むその近傍点１１において帯状導体３に接続される。
【００３７】
抵抗素子２１の抵抗値を帯状導体３の結合部１０から遠い方の端における高周波インピーダンスからみて無視できるほど大きく、かつ、可変容量素子６の直流電圧印加端子のインピーダンスより十分小さくすることにより、帯状導体３に供給される高周波電力を損なうことなく、島状導体２０の直流電位と結合部１０の直流電位とをほぼ同じ電位にすることができる。具体的には抵抗値を数ｋΩから百ｋΩ程度の値とすることで前記条件は実現可能である。
【００３８】
可変容量素子６に印加する直流電圧の供給部位を帯状導体３の結合部１０とを一致させることにより、制御線３０を削除でき、回路の簡単化を図ることができる。また、アンテナのスロット近傍に設けられる制御線３０を削除することにより、アンテナの放射パターンに与える影響を低減することができる。
【００３９】
結合部１０に対する高周波及び直流電圧の給電は、結合部１０に一端が接続されたスルーホール１４の他端に接続される、偏平導体箱１の壁面にあけた小穴内に偏平導体箱１と絶縁して設けられた島状導体１４から行われる。高周波給電回路７と可変直流電源９及び可変直流電源９に対して高周波電流の流出を阻止する素子８を用いて給電を行なう方式は、前記特願平９−５４８２５願書によって提案されている従来の同調型スロットアンテナの場合と同様である。
【００４０】
＜実施例５＞
実施例１における可変容量回路として、制御信号によってある端子間の容量値を２値以上切り替えられる可変容量回路を用いた一実施例を図５に示す。図５において５１はある端子間の容量値を２値以上切り替えられる可変容量回路である。可変容量回路５１は例えば高周波スイッチと容量素子との組み合わせで実現することができ、図５においては、スイッチによって容量値を３値切り替えられるような構成を示している。このような可変容量回路５１の容量が変化する端子対の一端を島状導体２０に、他端を接地電位である偏平導体箱１の壁面に接続し、制御回路５０から制御線３０を介して可変容量回路５１の制御端子に制御信号を印加することにより、島状導体２０と偏平導体箱１との間の容量値を設定した値に切り替えることができる。
【００４１】
島状導体２０と偏平導体箱１との間の容量値で決定されるアンテナの共振周波数を所望のアンテナ共振周波数と一致するように各容量値を設定すれば、可変容量回路に対して各容量値を発生するような制御信号を与えることでアンテナの共振周波数を所望の周波数にすることが可能となる。この場合、実施例２のような直流印加電圧によって連続的に容量値が変化する可変容量回路と比較して、限られた共振周波数しか実現できないという制限はあるが、実際に携帯無線端末機で通話に使用するキャリア周波数は離散的な値を取るために問題はない。
【００４２】
また、このような可変容量回路に供給する制御信号は、信号電圧のレベルの違いや信号の時間的パターンなどで容量値の切り替えを指示するいわゆるデジタル信号でよく、他の回路などからの信号干渉に強いため、アンテナに安定した共振周波数を維持させることが可能となる。
【００４３】
＜実施例６＞
実施例５における制御回路として可変直流電源回路を用いた一実施例を図６に示す。ある端子間の容量値を２値以上切り替えられる可変容量回路としては、例えば高周波スイッチのようにある端子に直流電圧が印加されることによりある端子間のインピーダンスが切り替わる素子と容量素子との組み合わせが考えられる。図６において２２は容量素子、２３は高周波スイッチである。容量素子２２の一端は島状導体２０に接続され、他端は高周波スイッチ２３の入出力端子の一端に接続され、さらに高周波スイッチ２３の他端は偏平導体箱１の壁面に接続される。また、高周波スイッチ２３の制御端子は制御線３０に接続され、可変直流電源回路９から制御線３０を介して印加される直流電圧値によって、高周波スイッチ２３の入出力端子間が低インピーダンス状態もしくは高インピーダンス状態に変化する。
【００４４】
本構成により島状導体２０と偏平導体箱１との間の容量値は、高周波スイッチ２３の入出力端子間が高インピーダンス状態の場合には島状導体２０と偏平導体箱１との間に元々存在する導体間容量値、同入出力端子間が低インピーダンス状態の場合には前記導体間容量値に容量素子２２の容量値を加えた値となる。
【００４５】
なお、可変直流電源回路９は、電圧制御回路（図示せず）の制御を受けて電圧を変える。電圧制御回路は、無線周波数に対応した電圧値を指示する制御信号を生成し、可変直流電源９は、同制御信号に従って所定の直流電圧を発生する。可変直流電源９は、制御信号を入力するための制御信号端子（図示せず）を有する。
【００４６】
よって、本構成を適用した同調型スロットアンテナは、電圧制御回路によって指定され可変直流電源回路９から印加される直流電圧によって、２つの共振周波数を切り替えて実現することが可能である。
【００４７】
本実施例では容量素子と高周波スイッチを一つずつ用いた直列接続回路を１つのみ用いているが、かかる直列接続回路を島状導体２０と扁平導体箱１の壁面の間に複数並列接続することにより、複数の容量値、従って複数の共振周波数を実現することができる。また、複数の直列接続回路を用いるかわりに、複数の容量素子と複数の入出力を有する高周波スイッチとを集積化したような集積回路を用いることでも同様の効果が得られる。
【００４８】
＜実施例７＞
実施例６における容量素子及び高周波スイッチの接続点を偏平導体箱の壁面にあけた小穴内に偏平導体箱の壁面と接触しないように設けた島状導体に固定した実施例を図７に示す。図７において２４は偏平導体箱１の壁面にあけた小穴内に偏平導体箱１の壁面と接触しないように設けた島状導体である。容量素子２２の一端は島状導体２０に接続され、他端は前記島状導体４に接続される。高周波スイッチ２３の入出力端子の一端も同島状導体４に接続され、他端は偏平導体箱１の壁面に接続される。
【００４９】
本構成にすることにより、容量素子２２及び高周波スイッチ２３の入出力端子をそれぞれアンテナ上面の各導体上に固定することができ、回路の信頼性が向上する。また、本構成によれば、通常回路基板上に部品を搭載する際に用いられるリフロー等の技術で各素子をアンテナ上に一体搭載することができ、組み立てコストの低減を図ることができる。
【００５０】
＜実施例８＞
実施例７において制御線を一部を除いて偏平導体箱内に形成した一実施例を図８に示す。図８において２５及び２９は偏平導体箱１の壁面にあけた小穴内に偏平導体箱１の壁面と接触しないように設けた島状導体、２６及び２８はスルーホール、２７は偏平導体箱内に形成した制御線である。高周波スイッチ２３の制御端子に一端を接続される制御線３０は、高周波スイッチ２３の近傍の偏平導体箱１の壁面にあけた小穴内に偏平導体箱１の壁面と接触しないように設けられた島状導体２５にその他端が接続される。島状導体２５はスルーホール２６を介して偏平導体箱１内に設けられた制御線２７に接続される。さらに制御線２７はスルーホール２８を介してアンテナの下面に偏平導体箱１の壁面にあけた小穴内に偏平導体箱１の壁面と接触しないように設けられた島状導体２９と接続される。島状導体２９には可変直流電源回路９によって直流電圧が印加され、これにより、高周波スイッチ２３が制御される。
【００５１】
本構造により、可変容量回路に直流電圧を印加するための制御線のうちアンテナ上面に存在する部分を低減することが可能であるため、制御線によるアンテナ放射パターンへの影響を低減することができる。
【００５２】
＜実施例９＞
実施例８において偏平導体箱内に形成した帯状導体及び制御線のアンテナ外部との電気的接続を、アンテナ側面に設けた端面スルーホールを介して行なう一実施例を図９に示す。図９において１５及び３５は偏平導体箱１の壁面と接触しないようにアンテナの側面に設けられた半円状の端面スルーホールである。なお、端面スルーホールは半円状に限られず、例えば、角柱状であっても良い。帯状導体３の結合部１０は、アンテナの側面で端面スルーホール１５に接続される。偏平導体箱１の内部に設けられた制御線２７は、スルーホール２６と接続される端と反対の端で端面スルーホール３５に接続される。
【００５３】
本実施例によれば、端面スルーホール１５が結合部の引き出し先、端面スルーホール３５が制御線の給電先になると共に、同スルーホールの下部が偏平導体箱１の底面（接地電位）と同一面となる。従って、本アンテナを回路基板に実装することが容易となる。即ち、配線導体と接地導体面が形成されている回路基板を用意し、底面を下にしてアンテナを同基板に載せると、底面に接地導体面を接触させると同時にそのまま端面スルーホール１５及び３５に配線導体を接触させることができる。従って、通常の自動実装が可能となる。本実施例のアンテナは、適用する携帯無線端末機の製造コストを低減する効果を有する。
【００５４】
ここまで実施例を挙げて説明してきた本発明の同調型スロットアンテナは、前記特願平９−５４８２５願書によって提案されている従来の同調型スロットアンテナと同様に、通常の多層基板製造プロセスを用いて製作することが可能である。従って、高周波回路基板と同じ基板内に形成することにより、携帯無線端末機の部品コスト及び製造コストをさらに低減することが可能である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、スロット直下の帯状導体長とスロット長を同時に等価的に変化させることにより、アンテナの整合条件に影響を与えることなく広範囲にアンテナのインピーダンス整合中心周波数（共振周波数）を変化させることが可能な同調型スロットアンテナを実現することができる。本アンテナは共振周波数変化範囲が広いことから、広いシステム周波数帯域を有する無線通信システムで用いられる携帯無線端末機に適用できる。このアンテナを携帯無線端末機に適用すれば、通話の都度設定される無線周波数にアンテナの共振周波数を追従させることが可能となり、従って、アンテナがカバーすべき周波数帯域を減少させることができ、それにより、アンテナの体積を小さくすることができる。携帯無線端末機は、本アンテナを適用することにより、突起部が解消して携帯性が向上すると共に、体積を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る同調型スロットアンテナの第１の実施例を説明するための斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【図２】本発明の第２の実施例を説明するための斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【図３】本発明の第３の実施例を説明するための斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【図４】本発明の第４の実施例を説明するための斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【図５】本発明の第５の実施例を説明するための斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【図６】本発明の第６の実施例を説明するための斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【図７】本発明の第７の実施例を説明するための斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【図８】本発明の第８の実施例を説明するための斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【図９】本発明の第９の実施例を説明するための斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【図１０】従来の同調型スロットアンテナを説明するための斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）。
【符号の説明】
１…偏平導体箱、２…スロット３…帯状導体、４，１４，２４，２５，２９…島状導体、５，１３，２６，２８…スルーホール、６…可変容量素子、７…高周波給電回路、８…高周波電流の流出を阻止する素子、９…可変直流電源、１０…結合部、１５，３５…端面スルーホール、１６…可変容量回路、２０…スロット内に設けた島状導体、２１…抵抗素子、２２…容量素子、２３…高周波スイッチ、２７，３０…制御線、５０…制御回路、５１…容量値切替え型可変容量回路。

Claims

導体箱と、前記導体箱の主面に配設されたスロットと、前記導体箱の内部に前記導体箱と絶縁し前記スロットと交差して配設された導体とを有し、前記導体と前記導体箱との間で交流電力の供給が行われるスロットアンテナにおいて、前記スロット内に前記導体箱と絶縁して設けられた島状導体と、前記島状導体と前記導体箱の壁面との間に接続された前記島状導体と前記導体箱との間の容量値を変化させることが可能な回路とを有し、前記回路は前記導体の等価的な長さと、前記スロットの等価的な長さとを共に変化させることが可能であることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項１に記載のスロットアンテナにおいて、前記回路は第１の端子と、第２の端子と、前記第１の端子に印加される直流電圧によって前記第１と第２の端子間の容量値を変化させる可変容量素子とを有し、前記第１の端子は前記島状導体に接続され、前記第２の端子は前記導体箱の壁面に接続されていることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項２に記載のスロットアンテナにおいて、前記第１の端子に接続された可変直流電源を有することを特徴とするスロットアンテナ。
請求項１に記載のスロットアンテナにおいて、さらに前記回路に制御信号を供給する制御回路を有し、前記回路は前記島状導体に接続された第１の端子と、前記導体箱の壁面に接続され第２の端子と、前記制御回路に接続された第３の端子とを有し、前記制御回路から前記第３の端子に供給される制御信号に基づいて前記第１の端子に接続された前記島状導体と前記第２の端子に接続された前記導体箱の壁面との間の容量値を変化させることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項４に記載のスロットアンテナにおいて、前記回路は直流電圧を印加することによって容量値が変化する可変容量素子を有し、前記可変容量素子は前記第１の端子と前記第２の端子との間に接続されていることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項５に記載のスロットアンテナにおいて、前記可変容量素子はバリキャップダイオードであることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項４に記載のスロットアンテナにおいて、前記制御回路は可変直流電源回路であることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項４に記載のスロットアンテナにおいて、前記回路は、互いに容量の異なる複数の容量素子と、前記複数の容量素子のうちいずれかの容量素子と前記第１の端子又は前記第２の端子との接続を切り替えるスイッチとを有し、前記第３の端子に供給される制御信号に基づいて前記スイッチの切替制御が行われることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項４に記載のスロットアンテナにおいて、前記導体箱の上面に設けられた第1のスルーホールと前記導体箱の下面に設けられた第2のスルーホールとを介して前記第3の端子と前記制御回路とを接続する制御線を有し、前記回路は前記導体箱の上面に設けられ、前記制御回路は前記導体箱の下面に設けられていることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項４に記載のスロットアンテナにおいて、前記導体箱の壁面に前記導体箱と絶縁して設けられた端面スルーホール導体を有し、前記制御回路と前記第３の端子は前記端面スルーホール導体によって接続されることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項４に記載のスロットアンテナにおいて、前記導体箱の側面に前記導体箱と絶縁して設けられた端面スルーホール導体を有し、前記導体と前記導体箱との間の交流電力の供給は、前記端面スルーホール導体を介して行われることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項１に記載のスロットアンテナにおいて、前記回路は容量素子と、印加される直流電圧によりインピーダンスを変化させるインピーダンス可変素子とを有することを特徴とするスロットアンテナ。
請求項１２に記載のスロットアンテナにおいて、前記導体箱の主面に前記導体箱と絶縁して前記スロットの外部に設けられた島状導体を有し、前記容量素子と前記インピーダンス可変素子との接続部が、前記スロットの外部に設けられた島状導体と接続されていることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項１に記載のスロットアンテナにおいて、前記回路は、容量素子と印加される直流電圧によりインピーダンスを変化させる可変素子との直列接続を複数有し、前記複数の直列接続を構成する複数の前記容量素子の容量値を互いに異なる値としたことを特徴とするスロットアンテナ。
導体箱と、前記導体箱の主面に配設されたスロットと、前記導体箱の内部に前記導体箱と絶縁し前記スロットと交差して配設された導体と、前記導体に接続された結合部とを有し、前記結合部と前記導体箱との間で交流電力の供給が行われるスロットアンテナにおいて、前記スロット内に前記導体箱と絶縁して設けられた島状導体と、前記島状導体と前記導体箱の壁面との間に接続された可変容量素子と、前記島状導体と前記導体との間に接続された抵抗素子と、前記結合部に接続された可変直流電源回路とを有し、前記可変直流電源回路からの直流電圧は、前記結合部と前記導体と前記抵抗素子とを介して前記可変容量素子に印加され、前記可変容量素子は前記導体の等価的な長さと、前記スロットの等価的な長さとを共に変化させることが可能であることを特徴とするスロットアンテナ。
請求項１５に記載のスロットアンテナにおいて、前記結合部と前記可変直流電源回路との間に接続された、交流電圧の流出を阻止する素子を有することを特徴とするスロットアンテナ。
第１の導体と、前記第１の導体内に設けられたスロットと、前記第１の導体と絶縁し前記スロットと交叉して設けられた第２の導体とを有し、前記第１の導体と前記第２の導体との間に交流電力が供給されるスロットアンテナにおいて、前記スロット内に前記第１の導体と絶縁して設けられた第３の導体と、前記第１の導体と前記第３の導体との間に接続された前記第１と第３の導体間の容量値を変化させることが可能な回路を有し、前記回路は前記第２の導体の等価的な長さと、前記スロットの等価的な長さとを共に変化させることが可能であることを特徴とするスロットアンテナ。