JP4704287B2 - アンテナ装置および携帯無線機 - Google Patents

Description

本発明は、複数の周波数帯域に対応したマルチバンドのアンテナ装置、及びこれを用いたマルチバンドの携帯無線機に関する。

近年、例えば携帯電話機など携帯無線機は、小型化が進み、これに伴ってアンテナについても小型のものが求められている。
また、日本国内では９００ＭＨｚ帯を使用するＰＤＣ（Personal Digital Cellular）と２ＧＨｚ帯を使用するＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）とを併用できる携帯無線機が商品化されており、海外でも９００ＭＨｚ帯を使用するＧＳＭ（Global System for Mobile Communications）、１．８ＧＨｚ帯を使用するＤＣＳ（Digital Communication System）、１．９ＧＨｚ帯を使用するＰＣＳ（Personal Communication Services）、２ＧＨｚ帯を使用するＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System）を併用できる携帯無線機などが商品化されている。さらに、日本国内ではＣＤＭＡ方式において８００ＭＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯を使用する携帯無線機も商品化されている。従って、このような携帯無線機のアンテナについてはマルチバンド化が求められている。

従来、携帯無線機のアンテナとしては、例えば特許文献１に開示されているように、第１および第２周波数帯域に対応する第１および第２アンテナ素子を備えたデュアルバンド対応の内蔵アンテナにおいて、第１および第２アンテナ素子がその給電部近傍において互いに離間する方向に延びるように構成されたものが知られている。また、このような構成のアンテナでは、各アンテナ素子のインピーダンス調整を独立に行うことが比較的容易になることが知られている。

また、他のアンテナとしては、例えば特許文献２に開示されているように、アンテナ素子の給電部と開放端部を切り替えるように構成されたものが知られている。また、このような構成のアンテナでは、指向性ダイバーシチおよび偏波ダイバーシチ効果が得られることが知られている。

また、アンテナ素子の給電部と開放端部を切り替えるような切替スイッチとしては、例えば、特許文献３に開示されているように、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System(s)）スイッチを用い、導通状態における挿入損失が小さく、遮断状態におけるアイソレーションが高い構成のものが提案されている。
特開２００２−１８５２３８号公報（第１図） WO２００２／０３９５４４号公報（第１図） 特開２００２−２６１５３３号公報（第９図）

しかしながら、特許文献１に開示されている従来の携帯無線機のアンテナにおいて、第１アンテナ素子が、使用する複数の周波数帯域の中で最も低い９００ＭＨｚ帯に対応するためには、その４分の１波長程度の素子長が必要であり、９００ＭＨｚ帯専用の第１アンテナ素子はサイズが大きくなる。
さらに、第２アンテナ素子が１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯および２ＧＨｚ帯に対応するためには、第１アンテナ素子に比べて第２アンテナ素子の対応周波数帯が高いためサイズは小さくなるが、１．８ＧＨｚ帯乃至２ＧＨｚ帯の全ての周波数帯域（例えば４６０ＭＨｚ）の確保のために、第２アンテナ素子はサイズが大きくなる、あるいは、別のアンテナ素子を追加する必要がある、という問題があった。すなわち、９００ＭＨｚ帯、１．８ＧＨｚ帯、１．９ＧＨｚ帯および２ＧＨｚ帯の全ての周波数帯域に対応するアンテナは、全体のサイズが大きくなる。

また、特許文献２に開示されている従来の携帯無線機のアンテナでは、特許文献３に開示されているＭＥＭＳスイッチを用いても、指向性ダイバーシチおよび偏波ダイバーシチ効果が得られるだけであるから、複数の周波数帯域に対応できない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、小型で、かつ、複数の周波数帯域において高いアンテナ性能を有するアンテナ装置及び携帯無線機を提供することを目的とする。

本発明のアンテナ装置は、第１周波数帯域に対応した第１アンテナ素子と、第２周波数帯域に対応した第２アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子の一端と前記第２アンテナ素子の一端とを接続するリアクタンス回路と、前記第１アンテナ素子の他端と前記第２アンテナ素子の他端のいずれか一方と接続する給電部と、前記第１アンテナ素子の他端または前記第２アンテナ素子の他端のいずれか一方と前記給電部との間を接続させ、かつ、前記他方のアンテナ素子の他端と前記給電部との間を開放させるように接続切替を行う切替手段と、を備え、前記リアクタンス回路は、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域の高周波信号を遮断するとともに、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域とは異なる第３周波数帯域の高周波信号を通過させる構成を有している。この構成により、使用する無線通信の周波数帯域に応じて適当なアンテナ素子を選択できるため、小型で、かつ、複数の周波数帯域において高いアンテナ性能を得ることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１アンテナ素子、前記第２アンテナ素子及び前記リアクタンス回路が、前記第３周波数帯域に対応したアンテナ素子として動作する構成を有している。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第３周波数帯域が、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域よりも低い周波数帯域である。この構成により、使用する無線通信の周波数帯域の中で最も低い第３周波数帯域用のアンテナ素子を別個に必要としないため、小型で、かつ、複数の周波数帯域において高いアンテナ性能を得ることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１周波数帯域が、略２ＧＨｚ帯、前記第２周波数帯域が、略１．８ＧＨｚ帯、前記第３周波数帯域が、略９００ＭＨｚ帯である 。

また、本発明のアンテナ装置は、第１周波数帯域に対応した第１アンテナ素子と、第２周波数帯域に対応した第２アンテナ素子と、前記第１アンテナ素子の一端と前記第２アンテナ素子の一端とを接続するリアクタンス回路と、前記第１アンテナ素子の他端と前記第２アンテナ素子の他端のいずれか一方と接続する給電部と、前記第１アンテナ素子の他端または前記第２アンテナ素子の他端のいずれか一方と前記給電部との間を接続させ、かつ、前記他方のアンテナ素子の他端と前記給電部との間を開放させるように接続切替を行う切替手段と、を備え、前記リアクタンス回路は、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域の高周波信号を遮断するとともに、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域とは異なる第３周波数帯域および第４周波数帯域の高周波信号を通過させる構成を有している。この構成により、使用する無線通信の周波数帯域に応じて適当なアンテナ素子を選択できるため、小型で、かつ、複数の周波数帯域において高いアンテナ性能を得ることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１アンテナ素子、前記第２アンテナ素子及び前記リアクタンス回路が、前記第３周波数帯域および前記第４周波数帯域に対応したアンテナ素子として動作する構成を有している。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第３周波数帯域および前記第４周波数帯域が、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域よりも低い周波数帯域であるである。この構成により、使用する無線通信の周波数帯域の中で比較的低い第３周波数帯域および第４周波数帯域用のアンテナ素子を別個に必要としないため、小型で、かつ、複数の周波数帯域において高いアンテナ性能を得ることができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１周波数帯域は前記第２周波数帯域よりも高い周波数帯域であり、前記第３周波数帯域は前記第４周波数帯域よりも高い周波数帯域である。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１周波数帯域が、略２ＧＨｚ帯、前記第２周波数帯域が、略１．８ＧＨｚ帯、前記第３周波数帯域が、略９００ＭＨｚ帯、前記第４周波数帯域が、略８００ＭＨｚ帯である。

また、本発明のアンテナ装置は、所定のインピーダンスを有するとともに、前記各アンテナ素子と接続可能な終端素子を有し、前記切替手段は、前記いずれか他方のアンテナ素子の他端を前記終端素子と接続させることによって、前記所定のインピーダンスで終端して、前記いずれか他方のアンテナ素子の他端と前記給電部との間を開放する構成を有している。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１アンテナ素子の他端と前記第２アンテナ素子の他端とが、離隔して配置してある。この構成により、第１、第２のアンテナ素子がグランドパターンから突出するのを最小限に抑えることができるので、アンテナ装置をより小型化することができる。

また、本発明のアンテナ装置は、前記第１アンテナ素子の他端と前記第２アンテナ素子の他端とが、近接して配置してある。この構成により、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子と、切替手段あるいは給電部との距離を短縮できる。

また、本発明の携帯無線機は、上記のいずれかに記載のアンテナ装置を搭載した携帯無線機であって、前記アンテナ装置に備えた前記切替手段を、無線通信の周波数帯域に応じて制御する制御手段を有する。この構成により、小型でかつ複数の周波数帯域において高いアンテナ性能が得られる携帯無線機を実現することができる。

また、本発明の携帯無線機は、上記のいずれかに記載のアンテナ装置を搭載した携帯無線機であって、受信品質を検出する検出手段を有し、前記検出手段が受信品質の低下を検出した場合に、前記アンテナ装置に備えた前記切替手段を制御して、前記給電部との間の開放動作を、一方のアンテナ素子の他端から他方のアンテナ素子の他端へ切替える制御手段を有する。この構成により、小型でかつ複数の周波数帯域において高いアンテナ性能が得られる携帯無線機を実現することができる。

本発明によれば、使用する無線通信の周波数帯域に応じて、最適なアンテナ素子を適宜選択して切替えることができるので、小型でかつ複数の周波数帯域において高いアンテナ性能を有するアンテナ装置およびこれを用いた携帯無線機を提供できる。

以下、本発明の実施の形態のアンテナ装置および携帯無線機について、添付図面を用いて説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置１を示すものであり、このアンテナ装置１は、第１アンテナ素子１１と、第２アンテナ素子１２と、リアクタンス回路１３と、切替手段である高周波スイッチ１４と、給電部１５（１５Ａ、１５Ｂ）とを備えている。なお、図中、符号１６は、接地電位を持つグランドパターンであり、例えば回路基板上の導体パターンで構成されている。

このうち、第１アンテナ素子１１は、「第１周波数帯域」とした２ＧＨｚ帯において４分の１波長程度の電気長を有するものである。一方、第２アンテナ素子１２は、「第２周波数帯域」とした１．８ＧＨｚ帯乃至１．９ＧＨｚ帯において、第１アンテナ素子１１より長い、４分の１波長程度の電気長を有するものである。

リアクタンス回路１３は、第１アンテナ素子１１の一端と第２アンテナ素子１２の一端に接続されており、第１、第２周波数帯域である１．８ＧＨｚ帯乃至２ＧＨｚ帯において十分高いインピーダンスを有するとともに、「第３周波数帯域」とした９００ＭＨｚ帯においては十分低いインピーダンスを有するものが用いられる。

このような構成の第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２は、１．８ＧＨｚ帯乃至２ＧＨｚ帯ではリアクタンス回路１３によって高周波的に遮断される。また、この第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２は、９００ＭＨｚ帯ではリアクタンス回路１３を介して高周波的に導通され、その全長が９００ＭＨｚ帯において４分の１波長程度の電気長を有する。これは、２ＧＨｚ帯の波長（およそ０．１５ｍ）と１．８ＧＨｚ帯の波長（およそ０．１７ｍ）の和が９００ＭＨｚ帯の波長（およそ０．３３ｍ）に概ね一致するためである。

高周波スイッチ１４は、スイッチ１４Ａ及びスイッチ１４Ｂで構成されている。これらのスイッチ１４Ａ、１４Ｂは、第１アンテナ素子１１の他端１１Ａまたは第２アンテナ素子１２の他端１２Ａのうちいずれか一方を、給電部１５Ａまたは給電部１５Ｂに接続し、かつ、第１アンテナ素子１１の他端１１Ａまたは第２アンテナ素子１２の他端１２Ａのうちこの給電部１５Ａまたは１５Ｂと接続しない方を、開放端とする。

次に、図２は、リアクタンス回路１３の具体例を示したものであり、同図（Ａ）はインダクタ１３Ａ、同図（Ｂ）はインダクタ１３Ａとキャパシタ１３Ｂの並列共振回路である。
本実施形態では、第１、第２周波数帯域である１．８ＧＨｚ帯乃至２ＧＨｚ帯において十分高いインピーダンスを有するとともに、第３周波数帯域である９００ＭＨｚ帯においては十分低いインピーダンスとなるように、例えば図２（Ａ）では、インダクタ１３Ａのインダクタンスを３３ｎＨとしている。また、図２（Ｂ）では、インダクタ１３Ａのインダクタンスを１５ｎＨ、キャパシタ１３Ｂのキャパシタンスを０．５ｐＦに設定する。このように、リアクタンス回路１３を、例えば図２（Ａ）のように構成すれば、第３周波数帯域である９００ＭＨｚ帯に比べて、第１、第２周波数帯域である１．８ＧＨｚ帯乃至２ＧＨｚ帯においては十分高いインピーダンスを有するといった効果が得られ、同図（Ｂ）のように構成すれば、第１、第２周波数帯域である１．８ＧＨｚ帯乃至２ＧＨｚ帯において十分高いインピーダンスを有するとともに、第３周波数帯域である９００ＭＨｚ帯においては十分低いインピーダンスを有するといった効果が得られる。

次に、図３は、高周波スイッチ１４の具体例を示したものであり、この高周波スイッチ１４にＰＩＮダイオード１４Ｃおよび１４Ｄを用いているとともに、高周波スイッチ１４を制御する制御手段として、制御端子１７Ａおよび１７Ｂを備えており、一般的なＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）スイッチで構成されている。

以上のように構成されたアンテナ装置１について、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio；電圧定在波比）特性を用いてその動作を説明する。
図３において、まず、高周波スイッチ１４の制御手段を構成する制御端子１７Ａに順バイアスを印加して、高周波スイッチを構成するＰＩＮダイオード１４Ｃを導通状態とし、第１アンテナ素子１１の端部１１Ａを給電部１５に接続する。一方、制御手段を構成する制御端子１７Ｂには逆バイアスを印加するか接地電位として、高周波スイッチを構成するＰＩＮダイオード１４Ｄを遮断状態とし、第２アンテナ素子１２の端部１２Ａを開放端とする（これを、「第１状態」とよぶ）。この第１状態の場合、図４（Ａ）に示すようなＶＳＷＲ特性を示し、第１アンテナ素子１１が、第１周波数帯域である２ＧＨｚ帯においてモノポールアンテナ素子として動作するとともに、第３周波数帯域である９００ＭＨｚ帯においても第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２がリアクタンス回路１３を介してモノポールアンテナ素子として動作する。

次に、図３において、今度は逆に、高周波スイッチ１４の制御端子１７Ｂに順バイアスを印加してＰＩＮダイオード１４Ｄを導通状態とし、第２アンテナ素子１２の端部１２Ａを給電部１５に接続する。一方、制御端子１７Ａには逆バイアスを印加するか接地電位としてＰＩＮダイオード１４Ｃを遮断状態とし、第１アンテナ素子１１の端部１１Ａを開放端とする（これを、「第２状態」とよぶ）。この第２状態の場合、図４（Ｂ）に示すようなＶＳＷＲ特性を示し、第２アンテナ素子１２が第２周波数帯域である１．８ＧＨｚ帯乃至１．９ＧＨｚ帯においてモノポールアンテナ素子として動作するとともに、第３周波数帯域である９００ＭＨｚ帯においても第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２がリアクタンス回路１３を介してモノポールアンテナ素子として動作する。

このような第１の実施形態のアンテナ装置１によれば、第１状態と第２状態を切り替えることによって、２ＧＨｚ帯では第１アンテナ素子１１が動作するとともに、１．８ＧＨｚ帯乃至１．９ＧＨｚ帯では第２アンテナ素子１２が動作し、また９００ＭＨｚ帯では第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２がリアクタンス回路１３を介して動作する。このため、使用する複数の周波数帯域の中で最も低い９００ＭＨｚ帯専用のアンテナ素子、すなわち最も長い電気長を必要とするアンテナ素子が不要となり、小型化が可能である。また、第１状態、第２状態のいずれの場合であっても、９００ＭＨｚ帯の動作が可能である。

なお、上記の実施形態では、第１周波数帯域が２ＧＨｚ帯、第２周波数帯域が１．８ＧＨｚ帯、第３周波数帯域が９００ＭＨｚ帯の場合について述べたが、各周波数帯域は上記に限るものではなく、第３周波数帯域が第１周波数帯域および第２周波数帯域よりも低い周波数帯域であって、特に、第１周波数帯域の波長と第２周波数帯域の波長の和が第３周波数帯域の波長に概ね一致すれば、リアクタンス回路の周波数特性を適宜設定することによって同様の効果が得られる。

また、上記の実施形態では、図１に示すように、第１アンテナ素子１１の端部１１Ａと第２アンテナ素子１２の端部１２Ａが比較的離隔した場合について述べたが、図５に示すアンテナ装置１Ａのように、第１アンテナ素子１１の端部１１Ａと第２アンテナ素子１２の端部１２Ａが近接するように構成しても、同様の効果が得られる。なお、第１アンテナ素子１１の端部１１Ａと第２アンテナ素子１２の端部１２Ａが離隔するように構成した場合には、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２がグランドパターン１６から突出するのを最小限に抑えることができるので、アンテナ装置をより小型化することができる。一方、図５に示すアンテナ装置１Ａのように、第１アンテナ素子１１の端部１１Ａと第２アンテナ素子１２の端部１２Ａが近接するように構成した場合には、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２と高周波スイッチ１４および給電部１５との距離を短縮することができる。

従って、本実施形態によれば、図１乃至図３に示したように、第１アンテナ素子１１の端部１１Ａと第２アンテナ素子１２の端部１２Ａが離隔した場合には、グランドパターン１６から第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２が突出する量を抑えることができる。一方、図５に示したように、第１アンテナ素子１１の端部１１Ａと第２アンテナ素子１２の端部１２Ａが近接したアンテナ装置１Ａの場合には、第１アンテナ素子１１の端部１１Ａおよび第２アンテナ素子１２の端部１２Ａと、高周波スイッチ１４あるいは給電部１５との距離を短縮できる。

いずれの場合でも、グランドパターン１６に最近接するアンテナ素子とグランドパターン１６との間隔を極力離すように（例えば５ｍｍ以上）構成することが、アンテナ性能上望ましい。なお、アンテナ素子とグランドパターン１６の間隔を例えば１５ｍｍ離すことで、第３周波数帯域を広げることができ、例えば８２０ＭＨｚから９６０ＭＨｚに拡大できるが、小型化には適さない。
また、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の形状は直線状に限るものではなく、例えば、Ｌ字形状、ミアンダ形状あるいは適宜の曲線形状であってもよく、またグランドパターン１６と同一平面上に形成する必要もない。

また、上記の実施形態では、整合回路を適用しない場合について述べたが、図６に示すアンテナ装置１Ｂのように、整合回路を適用する場合には、ＰＩＮダイオード１４Ｃおよび１４Ｄに、それぞれＰＩＮダイオード１８Ａおよび１８Ｂを直列に接続するようにして、その間に整合回路１９Ａおよび１９Ｂを装荷するように構成すればよい。
また、上記の実施形態では、高周波スイッチ１４としてＰＩＮダイオード１４Ｃおよび１４Ｄを用いた場合について述べたが、遮断状態においてより高いアイソレーションを確保するために、ＰＩＮダイオードに替えて、［背景技術］で説明した、同じく高周波スイッチであるＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System(s)）スイッチを用いてもよい。その場合、リアクタンス回路１３は９００ＭＨｚ帯において低インピーダンスであるため、給電部と開放端部を切り替える高周波スイッチには、遮断状態において、少なくとも９００ＭＨｚ帯において高いアイソレーションが確保されることが要求される。

また、上記実施形態では、２つのアンテナ素子を１つのリアクタンス回路１３で接続する場合について述べたが、Ｎ（Ｎ≧３）個のアンテナ素子をＮ−１個のリアクタンス回路で接続してもよい。例えば図７に示すアンテナ装置１Ｃのように、３つのアンテナ素子１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを２つのリアクタンス回路１３Ｃ、１３Ｄで接続し、より多くの周波数帯域に対応させることも可能である。この場合、所望の周波数帯域によって、各アンテナ素子の素子長およびリアクタンス回路の周波数特性を適宜設定すればよい。

［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置及びこのアンテナ装置を搭載した携帯無線機について説明する。なお、図８にアンテナ装置２を、図９にこのアンテナ装置２を搭載した携帯無線機３を示す。本実施形態において、第１の実施形態におけるアンテナ装置１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
図８において、本実施形態に係るアンテナ装置２は、第１の実施形態と異なり、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２、リアクタンス回路１３、高周波スイッチ１４を、樹脂やセラミックなどの誘電体２１の表面および内部に一体化して備えてある。

本実施形態のアンテナ装置２には、インタフェースとしては、給電端子２２及び１つ以上の制御端子２３の他に、図示外の接地端子や電源端子を有しており、アンテナ装置２内部の高周波スイッチ１４周辺には図示外のグランドパターンを有する。なお、これら第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２、リアクタンス回路１３は、上記グランドパターンから所定の間隔（例えば５ｍｍ以上）を隔てて配置してある。

次に、図９において、図８のアンテナ装置２を搭載した携帯無線機３を示す。
この携帯無線機３には、アンテナ装置２の他に、無線回路３１と、制御手段である通信制御装置３２とを備えており、第１の実施形態と同様に、通信制御装置３２が、無線通信の周波数帯域に応じて、高周波スイッチ１４の第１状態と第２状態を切り替える。この無線回路３１及び通信制御装置３２は、回路基板３３にはんだ付けなどにより実装されており、その回路基板３３のほぼ全面に、接地電位を持つグランドパターンを有する。

以上のように構成されたアンテナ装置２および携帯無線機３について、その動作を説明する。
アンテナ装置２を携帯無線機３に搭載した状態においては、第１アンテナ素子１１、第２アンテナ素子１２、リアクタンス回路１３はアンテナ装置２内部のグランドパターンおよび回路基板３３上のグランドパターンから所定の間隔（例えば５ｍｍ以上）が確保されているため、高いアンテナ性能を得ることができる。

また、無線通信の周波数帯域が２ＧＨｚ（ＵＭＴＳ）帯の場合は高周波スイッチ１４を制御して第１状態に、１．８ＧＨｚ（ＤＣＳ）帯乃至１．９ＧＨｚ（ＰＣＳ）帯の場合は高周波スイッチ１４を制御して第２状態にというように、無線通信の周波数帯域に応じてそれぞれ切り替えることで、高いアンテナ性能が得られる状態を選択することができる。

また、９００ＭＨｚ（ＧＳＭ）帯の場合は、第１状態、第２状態のいずれの状態であっても、高いアンテナ性能が得られる。よって、第１状態において２ＧＨｚ（ＵＭＴＳ）帯で通信中であっても、切替制御をすることなく９００ＭＨｚ（ＧＳＭ）帯の受信電界強度を測定することができる。
また、９００ＭＨｚ（ＧＳＭ）帯、１．８ＧＨｚ（ＤＣＳ）、１．９ＧＨｚ（ＰＣＳ）帯の３つの無線通信の周波数帯域を切り替える場合には、第２状態を選択すればよく、第１状態に切り替える必要がない。

このように、本発明の第２の実施形態のアンテナ装置２および携帯無線機３によれば、小型で、かつ、複数の周波数帯域において、高いアンテナ性能を確保できる。
なお、この携帯無線機３においてアンテナ装置２を搭載する位置は、ストレート型の携帯無線機であれば、受話部（スピーカ）近傍となる携帯無線機３の筐体上端部あるいは送話部（マイク）近傍となる携帯無線機３の筐体下端部、折畳式の携帯無線機にあっては筐体上端部あるいは下端部の他にヒンジ部近傍とするのが一般的である。

［第３の実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置について説明する。本実施形態において、基本構成は第１の実施形態に係るアンテナ装置１と同一であり、リアクタンス回路１３が、「第３周波数帯域」とした９００ＭＨｚ帯のみならず「第４周波数帯域」とした８００ＭＨｚ帯においても十分低いインピーダンスを有する点が第１の実施形態と相違する。

以上のように構成されたアンテナ装置について、図１０（Ａ）、（Ｂ）に示すＶＳＷＲ特性を用いてその動作を説明する。
本実施形態のアンテナ装置は、図１において、第１状態で第１アンテナ素子１１が「第１周波数帯域」とした２ＧＨｚ帯においてモノポールアンテナ素子として動作し、第２状態で第２アンテナ素子１２が「第２周波数帯域」とした１．８ＧＨｚ帯乃至１．９ＧＨｚ帯においてモノポールアンテナ素子として動作する点で、第１の実施形態と同様である。

また、本実施形態のアンテナ装置については、第１の実施形態のアンテナ装置１と異なり、第１状態では、「第４周波数帯域」とした８００ＭＨｚ帯においても、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２がリアクタンス回路１３を介してモノポールアンテナ素子として動作する。なお、第２状態での「第３周波数帯域」とした９００ＭＨｚ帯においても、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２がリアクタンス回路１３を介してモノポールアンテナ素子として動作する点は、第１の実施形態のアンテナ装置１と同じである。

このような動作が行えるのは、リアクタンス回路１３を介した第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２において、第１アンテナ素子１１と第２アンテナ素子１２の長さが異なることで、リアクタンス回路１３の位置が第１状態と第２状態で非対称となるためである。より具体的には、リアクタンス回路１３の位置が比較的給電部寄りの第１状態（図１に示す状態のとき）でのリアクタンス回路１３を介した第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２の全電気長に比べて、リアクタンス回路１３の位置が比較的開放端寄りの第２状態（図１において、スイッチ１４Ａがオフで、１４Ｂがオンの状態のとき）での全電気長が短くなるためである。

このように、本発明の第３の実施形態のアンテナ装置１によれば、第１状態と第２状態を切り替えることによって、「第１周波数帯域」とした２ＧＨｚ帯（図１０（Ａ）参照）では第１アンテナ素子１１が動作するとともに、「第２周波数帯域」とした１．８ＧＨｚ帯乃至１．９ＧＨｚ帯（図１０（Ｂ））では第２アンテナ素子１２が動作する。また「第３周波数帯域」とした９００ＭＨｚ帯（図１０（Ｂ））および「第４周波数帯域」とした８００ＭＨｚ帯（図１０（Ａ））では第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２がリアクタンス回路１３を介して動作する。このため、使用する複数の周波数帯域の中で比較的低い９００ＭＨｚ帯および８００ＭＨｚ帯専用のアンテナ素子、すなわち比較的長い電気長を必要とするアンテナ素子が不要となり、小型化が可能である。

［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置４について図１１を参照して説明する。なお、本実施形態において、第１および第３の実施形態におけるアンテナ装置１と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
図１１において、本実施形態に係るアンテナ装置４は、高周波スイッチ４１（４１Ａ、４１Ｂ）と終端素子４２（４２Ａ、４２Ｂ）を備える点で第１の実施形態と異なる。

即ち、第１の実施形態では、高周波スイッチ１４（１４Ａ、１４Ｂ）が第１アンテナ素子１１の他端１１Ａまたは第２アンテナ素子の他端１２Ａを開放端とする場合に、高周波スイッチ１４の有する不要なインピーダンスや、第１アンテナ素子１１および第２アンテナ素子１２と高周波スイッチ１４との間の配線パターンによっては、必ずしも開放端とならず、アンテナ性能が低下する場合がある。

これに対して本実施形態に係るアンテナ装置４では、高周波スイッチ４１はＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）であり、第１アンテナ素子１１の他端１１Ａまたは第２アンテナ素子の他端１２Ａを開放端とする場合に、高周波スイッチ４１Ａまたは４１Ｂを介して終端素子４２Ａまたは４２Ｂに接続され、所定のインピーダンスで終端される。

このとき、終端素子４２Ａおよび４２Ｂは、少なくとも「第３周波数帯域」としての９００ＭＨｚ帯において、または少なくとも「第４周波数帯域」としての８００ＭＨｚ帯において、或いは「第３周波数帯域」としての９００ＭＨｚ帯および「第４周波数帯域」としての８００ＭＨｚ帯において、第１アンテナ素子１１の他端１１Ａまたは第２アンテナ素子の他端１２Ａが開放端となるインピーダンスに設定する。
このように、本発明の第４の実施形態のアンテナ装置４によれば、第１状態と第２状態を切り替えることによって、小型で、かつ、複数の周波数帯域において、高いアンテナ性能を確保できる。

［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置及びこのアンテナ装置を搭載した携帯無線機について説明する。ここでは、第２の実施形態で示した図９の携帯無線機に第３の実施形態で示した図１０のアンテナ特性を有するアンテナ装置を適用した場合について説明する。なお、本実施形態において、第２、第３の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

図９に示す第２の実施形態では、無線通信の周波数帯域に応じて通信制御装置３２がアンテナ装置２の高周波スイッチ１４の第１状態と第２状態を制御した。これに対し、本実施形態では、無線回路３１および通信制御装置３２が受信電界強度や誤り率などの受信品質を検出し、しかもその検出した受信品質の低下を検出した場合に第１状態と第２状態とを切り替える点で、第２の実施形態と相違する。

例えば、本実施形態の携帯無線機を手で保持した場合や、本実施形態の携帯無線機を机の上に置いた場合は、所定の誘電率の媒質がアンテナ素子に近接することになり、共振周波数が低下する。即ち、無線通信の周波数帯域が「第４周波数帯域」として８００ＭＨｚ帯であって、通信制御装置３２が第１状態を選択中の図１０（Ａ）に示すＶＳＷＲの状態で手や指がアンテナ素子に近接すると、共振周波数は例えば１００ＭＨｚ程度低下した７００ＭＨｚ帯に変化し、ＶＳＷＲが劣化するのでアンテナ性能が劣化する。そこで、本実施形態の携帯無線機では、無線回路３１および通信制御装置３２がこれを検出すると、第１状態から第２状態に切り替える。これにより、手や指がアンテナ素子に近接していない場合の共振周波数を９００ＭＨｚ帯に設定することで、手や指がアンテナ素子に近接した場合に共振周波数が１００ＭＨｚ程度低下して、「第４周波数帯域」の８００ＭＨｚ帯に共振周波数が得られ、ＶＳＷＲの劣化によるアンテナ性能の劣化を抑えることができる。

このように、本発明の第５の実施形態のアンテナ装置および携帯無線機によれば、小型で、かつ、複数の周波数帯域において、高いアンテナ性能を確保できる。

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。

本発明のアンテナ装置および携帯無線機は、使用する無線通信の周波数帯域に応じて、最適なアンテナ素子を選択して切替えることができるので、小型でかつ複数の周波数帯域において高いアンテナ性能を発揮できる効果を有し、マルチバンドアンテナ装置およびマルチバンド携帯無線機等として有用である。

本発明の第１の実施形態（及び第３の実施形態）に係るアンテナ装置の構成図 （Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ、そのアンテナ装置のリアクタンス回路の具体例を示す説明図 そのアンテナ装置の高周波スイッチの具体例を示す回路図 （Ａ）は本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の第１状態におけるＶＳＷＲ特性を示すグラフ （Ｂ）は本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置の第２状態におけるＶＳＷＲ特性を示すグラフ そのアンテナ装置の変形例を示す構成図 そのアンテナ装置の別の変形例を示す構成図 そのアンテナ装置の応用例を示す構成図 本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成図 その第２の実施形態に係るアンテナ装置を備えた本発明の実施形態に係る携帯無線機の構成図 （Ａ）は本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置の第１状態におけるＶＳＷＲ特性を示すグラフ （Ｂ）は本発明の第３実施形態に係るアンテナ装置の第２状態におけるＶＳＷＲ特性を示すグラフ 本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成図

符号の説明

１ アンテナ装置（第１、第３の実施形態）
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ アンテナ装置
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ アンテナ素子
１１ 第１アンテナ素子
１１Ａ 端部
１２ 第２アンテナ素子
１２Ａ 端部
１３ リアクタンス回路
１３Ａ インダクタ
１３Ｂ キャパシタ
１３Ｃ、１３Ｄ リアクタンス回路
１４ 高周波スイッチ（切替手段）
１４Ａ、１４Ｂ スイッチ
１４Ｃ、１４Ｄ ＰＩＮダイオード
１５、１５Ａ、１５Ｂ 給電部
１６ グランドパターン
１７Ａ、１７Ｂ 制御端子（制御手段）
１８Ａ、１８Ｂ ＰＩＮダイオード
１９Ａ、１９Ｂ 整合回路
２ アンテナ装置（第２の実施形態）
２１ 誘電体
２２ 給電端子
２３ 制御端子
３ 携帯無線機
３１ 無線回路
３２ 通信制御装置（制御手段）
３３ 回路基板
４１ 高周波スイッチ（切替手段）
４１Ａ、４１Ｂ スイッチ
４２Ａ、４２Ｂ 終端素子

Claims (14)

1. 第１周波数帯域に対応した第１アンテナ素子と、
   第２周波数帯域に対応した第２アンテナ素子と、
   前記第１アンテナ素子の一端と前記第２アンテナ素子の一端とを接続するリアクタンス回路と、
   前記第１アンテナ素子の他端と前記第２アンテナ素子の他端のいずれか一方と接続する給電部と、
   前記第１アンテナ素子の他端または前記第２アンテナ素子の他端のいずれか一方と前記給電部との間を接続させ、かつ、前記他方のアンテナ素子の他端と前記給電部との間を開放させるように接続切替を行う切替手段と、
   を備え、
   前記リアクタンス回路は、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域の高周波信号を遮断するとともに、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域とは異なる第３周波数帯域の高周波信号を通過させるアンテナ装置。
2. 前記第１アンテナ素子、前記第２アンテナ素子及び前記リアクタンス回路は、前記第３周波数帯域に対応したアンテナ素子として動作する請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記第３周波数帯域は、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域よりも低い周波数帯域である請求項１又は２に記載のアンテナ装置。
4. 前記第１周波数帯域は、略２ＧＨｚ帯、
   前記第２周波数帯域は、略１．８ＧＨｚ帯、
   前記第３周波数帯域は、略９００ＭＨｚ帯である請求項１から３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 第１周波数帯域に対応した第１アンテナ素子と、
   第２周波数帯域に対応した第２アンテナ素子と、
   前記第１アンテナ素子の一端と前記第２アンテナ素子の一端とを接続するリアクタンス回路と、
   前記第１アンテナ素子の他端と前記第２アンテナ素子の他端のいずれか一方と接続する給電部と、
   前記第１アンテナ素子の他端または前記第２アンテナ素子の他端のいずれか一方と前記給電部との間を接続させ、かつ、前記他方のアンテナ素子の他端と前記給電部との間を開放させるように接続切替を行う切替手段と、
   を備え、
   前記リアクタンス回路は、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域の高周波信号を遮断するとともに、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域とは異なる第３周波数帯域および第４周波数帯域の高周波信号を通過させるアンテナ装置。
6. 前記第１アンテナ素子、前記第２アンテナ素子及び前記リアクタンス回路は、前記第３周波数帯域および前記第４周波数帯域に対応したアンテナ素子として動作する請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記第３周波数帯域および前記第４周波数帯域は、前記第１周波数帯域および前記第２周波数帯域よりも低い周波数帯域である請求項５又は６に記載のアンテナ装置。
8. 前記第１周波数帯域は前記第２周波数帯域よりも高い周波数帯域であり、
   前記第３周波数帯域は前記第４周波数帯域よりも高い周波数帯域である請求項５から７のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
9. 前記第１周波数帯域は、略２ＧＨｚ帯、
   前記第２周波数帯域は、略１．８ＧＨｚ帯、
   前記第３周波数帯域は、略９００ＭＨｚ帯、
   前記第４周波数帯域は、略８００ＭＨｚ帯である請求項５から８のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
10. 所定のインピーダンスを有するとともに、前記各アンテナ素子と接続可能な終端素子を有し、
    前記切替手段は、前記いずれか他方のアンテナ素子の他端を前記終端素子と接続させることによって、前記所定のインピーダンスで終端して、前記いずれか他方のアンテナ素子の他端と前記給電部との間を開放する請求項１から９のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
11. 前記第１アンテナ素子の他端と前記第２アンテナ素子の他端とは、離隔して配置してある請求項１から１０のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
12. 前記第１アンテナ素子の他端と前記第２アンテナ素子の他端とは、近接して配置してある請求項１から１０のいずれかに記載のアンテナ装置。
13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載のアンテナ装置を搭載した携帯無線機であって、
    前記アンテナ装置に備えた前記切替手段を無線通信の周波数帯域に応じて制御する制御手段を有する携帯無線機。
14. 請求項１から１２のいずれか１項に記載のアンテナ装置を搭載した携帯無線機であって、
    受信品質を検出する検出手段を有し、
    前記検出手段が受信品質の低下を検出した場合に、前記アンテナ装置に備えた前記切替手段を制御して、前記第１アンテナ素子の他端または前記第２アンテナ素子の他端のいずれか一方と前記給電部との接続動作、および前記他方のアンテナ素子の他端の開放動作を一方のアンテナ素子から他方のアンテナ素子へ切替える制御手段を有する携帯無線機。

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