JP4128337B2 - 周波数帯切換可能な移動体通信端末用アンテナ - Google Patents
周波数帯切換可能な移動体通信端末用アンテナ Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信端末用アンテナに係り、とくに複数周波数帯で使用するアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば携帯電話は使用者が移動先で利用できるものであり、移動先が外国に及ぶ場合にも携帯電話を利用できることが望ましい。このような観点から、欧州ＧＳＭ（送信８９０−９１５MHz,受信９３５−９６０MHz）／ＤＣＳ（送信１７１０−１７８５MHz、受信１８０５−１８８０MHz）デュアルバンドおよび北米ＰＣＳバンド（送信１８５０−１９１０MHz、受信１９３０−１９９０MHz）で使用できる携帯電話が既に提供されている。そして、実現はまだ先であっても、世界統一規格制定の動きもある。
【０００３】
このような状況から、従来、所定周波数帯用のアンテナを他の周波数帯で使用するために、アンテナエレメントと移動体端末の内部回路との間にマッチング回路を挿入することにより周波数帯の切換を行うアンテナが提供されている。
【０００４】
図４（a）は、アンテナエレメントＡと移動体通信端末の内部回路ＲＦとの間に、切換スイッチＳＷおよび２つのマッチング回路ＭＣ１,ＭＣ２を設けておき、スイッチＳＷの切換によってマッチング回路の一方ＭＣ１によれば周波数ｆ１を、また他方ＭＣ２によれば周波数ｆ２を取り出して内部回路ＲＦに与えるようにしている。また、図４（b）は、切換スイッチＳＷによりマッチング回路ＭＣを通さずに内部回路ＲＦに接続する場合と、マッチング回路ＭＣを通して内部回路ＲＦに接続する場合とを切り換えるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの構成の何れを採るにしても、切換スイッチＳＷによる信号の伝送損失が１−２ｄＢと大きいことと、不使用状態ながら内部回路ＲＦに接続された状態のマッチング回路が影響を及ぼし、電圧定在波比、利得、損失等を最適設計することができない、という問題がある。これは、スイッチが電気的なものであれ、機械的なものであれ、同様に発生する問題である。
【０００６】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、同一アンテナエレメントを所定周波数帯以外の周波数帯にも効率よく切換使用できる移動体端末用アンテナを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題解決のための手段】
上記目的達成のため、本発明では、
所定周波数帯用のアンテナエレメントに他の要素を接続することにより、前記所定周波数帯とは異なる他の周波数帯を含む複数の周波数帯で使用するようにした移動体通信端末用アンテナにおいて、
一面に前記アンテナエレメントが設けられた誘電体製のキャリアと、前記他の要素として、前記キャリアを挟んで前記アンテナエレメントと反対側に設けられる金属板と、前記キャリアと所定距離をおいて設けられ前記金属板に接続される接地パターンを有する回路基板とを備え、前記アンテナエレメントと前記金属板との間に形成される接地容量を用い、前記金属板と前記接地パターンとの接続をオン、オフまたは段階的に変化させて、この接地容量の値を変えることにより複数の周波数帯で使用するようにした
ことを特徴とする移動体通信端末用アンテナ、
を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１（a），（b）は、本発明の1実施例の構造を示す平面図および図１（a）におけるＡ−Ａ線に沿って切断した側断面図である。この実施例は、スイッチの切換によって接地容量を付加することにより、ＧＳＭ／ＰＣＳデュアルバンド・エレメントにおけるＰＣＳエレメントをＤＣＳエレメントとしても利用するようにしたものである。
【０００９】
この実施例では、図１（a）に示すように、給電点１が給電部に接続され、また接地点２が接地接続されたＰＣＳエレメント３およびＧＳＭエレメント４が設けられている。そして、これら両エレメント３，４は、図示のように、誘電体製のキャリア５上に６箇所で固着されている。
【００１０】
キャリア５を間に挟んだＰＣＳエレメント３の裏面位置には、金属板６が設けられており、ＰＣＳエレメント３との間に接地容量を形成している。さらに金属板６は、スイッチ８によって回路基板７に接続されている。回路基板７は、キャリア５によってＧＳＭ／ＰＣＳデュアルバンド・エレメント３，４と所定距離を置くように支持されている。
【００１１】
図２(a),（b），(c)は、図１の実施例をモデル化して表わしたもので、何れも金属板６をスイッチ、もしくは可変容量ダイオードによって回路基板７の接地パターンに接続する構成を示している。そして、図２(a)は、機械的にオン,オフする機械的スイッチ８により接続する構成を示し、図２(b)は電圧＋Ｖの印加如何によりオン,オフするダイオードスイッチ９によって接続する構成を示している。ダイオードスイッチ９は、ピンダイオードを用いて構成すれば、抵抗１０を解して電圧＋Ｖを印加するとピンダイオードは短絡状態であり、電圧印加を止めると開放状態となる。
【００１２】
これにより、図２(a),(b)の回路構成によれば、スイッチのオン,オフによって金属板６が接地される状態、接地されない状態が形成され、これに応じてＰＣＳエレメント３は接地容量が２段階に変化することになる。
【００１３】
一方、図２(c)は、図２(a),(b)におけるスイッチに替えて、可変容量ダイオード１１により接続している。そして、可変容量ダイオード１１に印加する電圧を段階的に変えれば可変容量ダイオード１１の示す容量が段階的に変化させられるし、連続的に変えれば容量も連続的に変化させることができる。
【００１４】
図３(a),(b)は、図２(a),(b),(c)に示した３つのモデルを、等価回路として示したものである。そして、図３(a)は、図２(a),(b)に示したスイッチによる構成の等価回路であり、図３(b)は、図２(c)に示した可変容量ダイオードによる構成の等価回路である。
【００１５】
金属板６がＰＣＳエレメント３に設けられているとし、かつ両者間に形成される接地容量がＣ１であるとすると、図３(a)におけるスイッチＳＷを閉じることによりＰＣＳエレメント３は接地容量Ｃ１を介して接地され、スイッチＳＷを開くことにより接地容量Ｃ１による接地がなくなるから、スイッチＳＷの開閉に応じて容量変化が起きる。
【００１６】
また、図３(ｂ)に可変容量Ｃ２で示される可変容量ダイオードの容量変化によって、ＰＣＳエレメント３、誘電体、金属板６により構成される接地容量Ｃ１が、この接地容量Ｃ１に直列接続された可変容量Ｃ２との合成容量を変化させる。
【００１７】
このような接地容量の変化により、ＰＣＳエレメントの周波数を変化させることができる。したがって、ＰＣＳエレメントが持つ本来の周波数とは別に、他の周波数を受信することができる。
【００１８】
そして、この周波数の切換では、従来のマッチング回路をこのマッチング回路と直列に挿入されたスイッチにより切り換える場合のような信号の損失は生じない。伝送損失を生じるスイッチが、信号伝送経路に直列に挿入されていないからである。
【００１９】
（変形例）
上記実施例では、ＰＣＳエレメントの周波数を変化させてＤＣＳ周波数帯に移行させる例を示したが、同様のことをＧＳＭエレメントに適用して欧州向けＧＳＭ／ＤＣＳデュアルバンドと北米向けＡＭＰＳ／ＰＣＳデュアルバンドとの切換を行うこともできる。
【００２０】
また、下記表1によるバンド切換もできる。すなわち、
【表１】
とすることであり、この表1に記載される２つのスイッチＧＳＭ ＳＷ、ＰＣＳＳＷの何れか一方をＯＮ／ＯＦＦすることにより、図３（a），（b）に示すように接続される容量を切り換えて、欧州で使用されるＧＳＭとＤＣＳとに対応することができ、北米においてはＡＭＰＳとＰＣＳとに対応することができる。これにより、いわゆるデュアルバンド方式の携帯電話機に使用しうるアンテナ・システムを提供することができる。
【００２１】
また、切換方式で接地容量を変化させるために用いる容量を複数設けることにより３バンドとか、４バンドの周波数切換を行うこともできる。たとえば、ＧＳＭエレメント（８９０〜９６０ＭＨｚ）、Ｗ−ＣＤＭＡ Ｔｘエレメント（１９２０〜１９８０ＭＨｚ）、Ｗ−ＣＤＭＡエレメント（２１１０から２１７０ＭＨｚ）の３種類のエレメントで構成される内蔵アンテナの場合、それぞれのエレメントにスイッチを設けることにより下記表２の組み合わせを実現することができる。すなわち、
【表２】
とすることであり、スイッチＳＷのオン，オフによって接続される容量を切り換えて複数バンドに対応する。
【００２２】
さらに、アンテナエレメントの接地容量を変化させることは、スイッチの選択を含めて種々の手段を選択することによって行うことができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上述のように、移動体通信端末用アンテナにおけるアンテナエレメントの接地容量を変化させて周波数を変化させるため、従来のこの種のアンテナのように送受信信号の伝送経路に直列にスイッチを挿入することがないので、信号伝送損失の問題を生じることなく複数周波数に対応しうるアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（a），（b）は、本発明の一実施例の構成を示す平面図およびそのＡ−Ａ線に沿って切断した断面図。
【図２】図２(a),(b),(c)は、図１の実施例を実現するためのモデルとして示した説明図であり、図２(a)は機械的スイッチによる例、図２(b)はダイオードスイッチによる例、図２(c)は可変容量ダイオードによる例を示す説明図。
【図３】図３(a),(b)は、図２（a），(b)，(c)の構成を等価回路として表わした説明図。
【図４】図４(a)，（b）は、従来の周波数切換式移動体通信端末用アンテナの構成例を示す概略結線図。
【符号の説明】
１ 給電点
２ 接地点
３ ＰＣＳエレメント
４ ＧＳＭエレメント
５ キャリア
６ 金属板
７ 回路基板
８ 機械的スイッチ
９ ダイオードスイッチ
１０ 抵抗
１１ 可変容量ダイオード
ＳＷ スイッチ
Ｃ１ 接地容量
Ｃ２ 可変容量
ＭＣ マッチング回路
ＲＦ 内部回路
ｆ１，ｆ２ 周波数
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動体通信端末用アンテナに係り、とくに複数周波数帯で使用するアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば携帯電話は使用者が移動先で利用できるものであり、移動先が外国に及ぶ場合にも携帯電話を利用できることが望ましい。このような観点から、欧州ＧＳＭ（送信８９０−９１５MHz,受信９３５−９６０MHz）／ＤＣＳ（送信１７１０−１７８５MHz、受信１８０５−１８８０MHz）デュアルバンドおよび北米ＰＣＳバンド（送信１８５０−１９１０MHz、受信１９３０−１９９０MHz）で使用できる携帯電話が既に提供されている。そして、実現はまだ先であっても、世界統一規格制定の動きもある。
【０００３】
このような状況から、従来、所定周波数帯用のアンテナを他の周波数帯で使用するために、アンテナエレメントと移動体端末の内部回路との間にマッチング回路を挿入することにより周波数帯の切換を行うアンテナが提供されている。
【０００４】
図４（a）は、アンテナエレメントＡと移動体通信端末の内部回路ＲＦとの間に、切換スイッチＳＷおよび２つのマッチング回路ＭＣ１,ＭＣ２を設けておき、スイッチＳＷの切換によってマッチング回路の一方ＭＣ１によれば周波数ｆ１を、また他方ＭＣ２によれば周波数ｆ２を取り出して内部回路ＲＦに与えるようにしている。また、図４（b）は、切換スイッチＳＷによりマッチング回路ＭＣを通さずに内部回路ＲＦに接続する場合と、マッチング回路ＭＣを通して内部回路ＲＦに接続する場合とを切り換えるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの構成の何れを採るにしても、切換スイッチＳＷによる信号の伝送損失が１−２ｄＢと大きいことと、不使用状態ながら内部回路ＲＦに接続された状態のマッチング回路が影響を及ぼし、電圧定在波比、利得、損失等を最適設計することができない、という問題がある。これは、スイッチが電気的なものであれ、機械的なものであれ、同様に発生する問題である。
【０００６】
本発明は上述の点を考慮してなされたもので、同一アンテナエレメントを所定周波数帯以外の周波数帯にも効率よく切換使用できる移動体端末用アンテナを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題解決のための手段】
上記目的達成のため、本発明では、
所定周波数帯用のアンテナエレメントに他の要素を接続することにより、前記所定周波数帯とは異なる他の周波数帯を含む複数の周波数帯で使用するようにした移動体通信端末用アンテナにおいて、
一面に前記アンテナエレメントが設けられた誘電体製のキャリアと、前記他の要素として、前記キャリアを挟んで前記アンテナエレメントと反対側に設けられる金属板と、前記キャリアと所定距離をおいて設けられ前記金属板に接続される接地パターンを有する回路基板とを備え、前記アンテナエレメントと前記金属板との間に形成される接地容量を用い、前記金属板と前記接地パターンとの接続をオン、オフまたは段階的に変化させて、この接地容量の値を変えることにより複数の周波数帯で使用するようにした
ことを特徴とする移動体通信端末用アンテナ、
を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１（a），（b）は、本発明の1実施例の構造を示す平面図および図１（a）におけるＡ−Ａ線に沿って切断した側断面図である。この実施例は、スイッチの切換によって接地容量を付加することにより、ＧＳＭ／ＰＣＳデュアルバンド・エレメントにおけるＰＣＳエレメントをＤＣＳエレメントとしても利用するようにしたものである。
【０００９】
この実施例では、図１（a）に示すように、給電点１が給電部に接続され、また接地点２が接地接続されたＰＣＳエレメント３およびＧＳＭエレメント４が設けられている。そして、これら両エレメント３，４は、図示のように、誘電体製のキャリア５上に６箇所で固着されている。
【００１０】
キャリア５を間に挟んだＰＣＳエレメント３の裏面位置には、金属板６が設けられており、ＰＣＳエレメント３との間に接地容量を形成している。さらに金属板６は、スイッチ８によって回路基板７に接続されている。回路基板７は、キャリア５によってＧＳＭ／ＰＣＳデュアルバンド・エレメント３，４と所定距離を置くように支持されている。
【００１１】
図２(a),（b），(c)は、図１の実施例をモデル化して表わしたもので、何れも金属板６をスイッチ、もしくは可変容量ダイオードによって回路基板７の接地パターンに接続する構成を示している。そして、図２(a)は、機械的にオン,オフする機械的スイッチ８により接続する構成を示し、図２(b)は電圧＋Ｖの印加如何によりオン,オフするダイオードスイッチ９によって接続する構成を示している。ダイオードスイッチ９は、ピンダイオードを用いて構成すれば、抵抗１０を解して電圧＋Ｖを印加するとピンダイオードは短絡状態であり、電圧印加を止めると開放状態となる。
【００１２】
これにより、図２(a),(b)の回路構成によれば、スイッチのオン,オフによって金属板６が接地される状態、接地されない状態が形成され、これに応じてＰＣＳエレメント３は接地容量が２段階に変化することになる。
【００１３】
一方、図２(c)は、図２(a),(b)におけるスイッチに替えて、可変容量ダイオード１１により接続している。そして、可変容量ダイオード１１に印加する電圧を段階的に変えれば可変容量ダイオード１１の示す容量が段階的に変化させられるし、連続的に変えれば容量も連続的に変化させることができる。
【００１４】
図３(a),(b)は、図２(a),(b),(c)に示した３つのモデルを、等価回路として示したものである。そして、図３(a)は、図２(a),(b)に示したスイッチによる構成の等価回路であり、図３(b)は、図２(c)に示した可変容量ダイオードによる構成の等価回路である。
【００１５】
金属板６がＰＣＳエレメント３に設けられているとし、かつ両者間に形成される接地容量がＣ１であるとすると、図３(a)におけるスイッチＳＷを閉じることによりＰＣＳエレメント３は接地容量Ｃ１を介して接地され、スイッチＳＷを開くことにより接地容量Ｃ１による接地がなくなるから、スイッチＳＷの開閉に応じて容量変化が起きる。
【００１６】
また、図３(ｂ)に可変容量Ｃ２で示される可変容量ダイオードの容量変化によって、ＰＣＳエレメント３、誘電体、金属板６により構成される接地容量Ｃ１が、この接地容量Ｃ１に直列接続された可変容量Ｃ２との合成容量を変化させる。
【００１７】
このような接地容量の変化により、ＰＣＳエレメントの周波数を変化させることができる。したがって、ＰＣＳエレメントが持つ本来の周波数とは別に、他の周波数を受信することができる。
【００１８】
そして、この周波数の切換では、従来のマッチング回路をこのマッチング回路と直列に挿入されたスイッチにより切り換える場合のような信号の損失は生じない。伝送損失を生じるスイッチが、信号伝送経路に直列に挿入されていないからである。
【００１９】
（変形例）
上記実施例では、ＰＣＳエレメントの周波数を変化させてＤＣＳ周波数帯に移行させる例を示したが、同様のことをＧＳＭエレメントに適用して欧州向けＧＳＭ／ＤＣＳデュアルバンドと北米向けＡＭＰＳ／ＰＣＳデュアルバンドとの切換を行うこともできる。
【００２０】
また、下記表1によるバンド切換もできる。すなわち、
【表１】
【００２１】
また、切換方式で接地容量を変化させるために用いる容量を複数設けることにより３バンドとか、４バンドの周波数切換を行うこともできる。たとえば、ＧＳＭエレメント（８９０〜９６０ＭＨｚ）、Ｗ−ＣＤＭＡ Ｔｘエレメント（１９２０〜１９８０ＭＨｚ）、Ｗ−ＣＤＭＡエレメント（２１１０から２１７０ＭＨｚ）の３種類のエレメントで構成される内蔵アンテナの場合、それぞれのエレメントにスイッチを設けることにより下記表２の組み合わせを実現することができる。すなわち、
【表２】
【００２２】
さらに、アンテナエレメントの接地容量を変化させることは、スイッチの選択を含めて種々の手段を選択することによって行うことができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は上述のように、移動体通信端末用アンテナにおけるアンテナエレメントの接地容量を変化させて周波数を変化させるため、従来のこの種のアンテナのように送受信信号の伝送経路に直列にスイッチを挿入することがないので、信号伝送損失の問題を生じることなく複数周波数に対応しうるアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（a），（b）は、本発明の一実施例の構成を示す平面図およびそのＡ−Ａ線に沿って切断した断面図。
【図２】図２(a),(b),(c)は、図１の実施例を実現するためのモデルとして示した説明図であり、図２(a)は機械的スイッチによる例、図２(b)はダイオードスイッチによる例、図２(c)は可変容量ダイオードによる例を示す説明図。
【図３】図３(a),(b)は、図２（a），(b)，(c)の構成を等価回路として表わした説明図。
【図４】図４(a)，（b）は、従来の周波数切換式移動体通信端末用アンテナの構成例を示す概略結線図。
【符号の説明】
１ 給電点
２ 接地点
３ ＰＣＳエレメント
４ ＧＳＭエレメント
５ キャリア
６ 金属板
７ 回路基板
８ 機械的スイッチ
９ ダイオードスイッチ
１０ 抵抗
１１ 可変容量ダイオード
ＳＷ スイッチ
Ｃ１ 接地容量
Ｃ２ 可変容量
ＭＣ マッチング回路
ＲＦ 内部回路
ｆ１，ｆ２ 周波数
Claims (6)
- 所定周波数帯用のアンテナエレメントに他の要素を接続することにより、前記所定周波数帯とは異なる他の周波数帯を含む複数の周波数帯で使用するようにした移動体通信端末用アンテナにおいて、
一面に前記アンテナエレメントが設けられた誘電体製のキャリアと、前記他の要素として、前記キャリアを挟んで前記アンテナエレメントと反対側に設けられる金属板と、前記キャリアと所定距離をおいて設けられ前記金属板に接続される接地パターンを有する回路基板とを備え、前記アンテナエレメントと前記金属板との間に形成される接地容量を用い、前記金属板と前記接地パターンとの接続をオン、オフまたは段階的に変化させて、この接地容量の値を変えることにより複数の周波数帯で使用するようにした
ことを特徴とする移動体通信端末用アンテナ。 - 請求項１記載の移動体通信端末用アンテナにおいて、
前記接地容量の値を変えるために、スイッチを用いた移動体通信端末用アンテナ。 - 請求項２記載の移動体通信端末用アンテナにおいて、
前記スイッチは、機械的スイッチである移動体通信端末用アンテナ。 - 請求項２記載の移動体通信端末用アンテナにおいて、
前記スイッチは、半導体スイッチである移動体通信端末用アンテナ。 - 請求項１記載の移動体通信端末用アンテナにおいて、
前記接地容量の値を変えるために、可変容量ダイオードを用いた移動体通信端末用アンテナ。 - 請求項１記載の移動体通信端末用アンテナにおいて、
前記アンテナエレメントは、それぞれ周波数が異なるものが複数設けられている移動体通信端末用アンテナ。
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|---|---|---|---|
| JP2001029877A JP4128337B2 (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 周波数帯切換可能な移動体通信端末用アンテナ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001029877A JP4128337B2 (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 周波数帯切換可能な移動体通信端末用アンテナ |
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-02-06 JP JP2001029877A patent/JP4128337B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP2002232232A (ja) | 2002-08-16 |
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