JP4835572B2 - Tunable antenna - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナ素子と同調回路を備えた同調型アンテナに関する。   The present invention relates to a tuning antenna including an antenna element and a tuning circuit.

地上波ディジタルテレビジョン放送は、地上(陸上)のディジタル方式の無線局を用いて行われるテレビジョン放送である。日本においては、1953年に放送が開始されたアナログ方式のテレビジョン放送(VHF1〜12ch)を、2011年7月にUHFチャンネル(470〜770MHz帯で13〜62ch)のみを使用したディジタル方式に置き換える予定である。   Terrestrial digital television broadcasting is television broadcasting performed using a digital radio station on the ground (land). In Japan, the analog television broadcast (VHF 1-12ch), which began broadcasting in 1953, will be replaced with a digital system using only UHF channels (13-62ch in the 470-770 MHz band) in July 2011. Is scheduled.

地上波ディジタルテレビジョン放送では、マルチチャンネルのOFDM(直交周波数変調)方式を用いており、キャリアを13のセグメントに分割し、セグメントごとに異なるディジタル変調を行うこともできる。   In terrestrial digital television broadcasting, a multi-channel OFDM (Orthogonal Frequency Modulation) system is used, and the carrier can be divided into 13 segments and different digital modulation can be performed for each segment.

通常のテレビや、デスクトップ型やノート型パソコンなどのコンピュータは3セグメントで4チャンネルを収納でき、ハイビジョンでは12セグメントを用い、残りの1セグメントをデータ伝送用として、ワンセグ(携帯電話・移動体端末向けの1セグメント部分受信サービス)の放送に用いる。ワンセグの受信は、携帯電話、カーナビ、PDA(携帯型情報通信端末)、ゲーム機などの移動・携帯機器での受信を目的としている。   Computers such as ordinary TVs and desktop and laptop computers can store 4 channels in 3 segments. In HDTV, 12 segments are used, and the remaining 1 segment is used for data transmission. One-segment (for mobile phones and mobile terminals) 1 segment partial reception service). One-seg reception is intended for reception by mobile / mobile devices such as mobile phones, car navigation systems, PDAs (portable information communication terminals), and game machines.

このような地上波ディジタルテレビジョン放送を受信するアンテナとして、モノポールアンテナや図4に示すような従来の同調型アンテナ41がある。   As an antenna for receiving such terrestrial digital television broadcasting, there are a monopole antenna and a conventional tuned antenna 41 as shown in FIG.

同調型アンテナ41では、受波素子42の一端に可変容量ダイオード(VCD)43が電気的に接続される。VCDはバリキャップダイオード、バリコンともいう。VCD43にはDC(直流)カット用キャパシタ44が電気的に接続され、VCD43とDCカット用キャパシタ44間にはRF(高周波)カット用抵抗45の一端が電気的に接続され、RFカット用抵抗45の他端側である電源側端子には、制御電圧用ケーブル46を介して周波数制御電源47の一端が電気的に接続され、周波数制御電源47の他端側は接地される。受波素子42の他端には、RF出力用(受信RF信号出力用)ケーブル48を介してアンプを備えた受信回路49が電気的に接続される。   In the tuning antenna 41, a variable capacitance diode (VCD) 43 is electrically connected to one end of the wave receiving element 42. VCD is also called a varicap diode or a variable capacitor. A DC (direct current) cut capacitor 44 is electrically connected to the VCD 43, and one end of an RF (high frequency) cut resistor 45 is electrically connected between the VCD 43 and the DC cut capacitor 44. One end of the frequency control power supply 47 is electrically connected to the power supply side terminal, which is the other end side, via the control voltage cable 46, and the other end side of the frequency control power supply 47 is grounded. A reception circuit 49 including an amplifier is electrically connected to the other end of the wave receiving element 42 via an RF output (received RF signal output) cable 48.

同調型アンテナ41では、より詳細には図5に示すように、プリント回路基板(PCB)51に受波素子42や各素子が搭載され、RFカット用抵抗45と接続する制御電圧端子52に制御電圧用ケーブル46が電気的に接続され、受波素子42のRF出力端子53にRF出力用ケーブル48が電気的に接続される。   In more detail, in the tuning antenna 41, as shown in FIG. 5, the receiving element 42 and each element are mounted on a printed circuit board (PCB) 51, and the control voltage terminal 52 connected to the RF cut resistor 45 is controlled. The voltage cable 46 is electrically connected, and the RF output cable 48 is electrically connected to the RF output terminal 53 of the wave receiving element 42.

この同調型アンテナ41では、VCD43の容量を周波数制御電源46の制御電圧で変化させ、受波素子42で受信する電波の周波数に応じて同調周波数を変化させ、所望のチャンネルの放送を受信する。   In this tuning antenna 41, the capacity of the VCD 43 is changed by the control voltage of the frequency control power supply 46, the tuning frequency is changed according to the frequency of the radio wave received by the wave receiving element 42, and the broadcast of the desired channel is received.

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。   The prior art document information related to the invention of this application includes the following.

特開平10−173426号公報(同調タイプ、特に図2参照)Japanese Patent Laid-Open No. 10-173426 (tuned type, especially see FIG. 2) 特開2000−151448号公報(同調タイプ)JP 2000-151448 (tuned type) 特開2003−298341号公報(同調タイプ、特に図3参照)Japanese Patent Laid-Open No. 2003-298341 (tuned type, especially see FIG. 3) 特開2006−345042号公報(マイコン制御タイプ)JP 2006-345042 A (microcomputer control type)

しかしながら、従来の同調型アンテナ41では、受信信号を受信するために、制御電圧端子52とRF出力端子53の合計2個の入出力端子や、制御電圧用ケーブル46とRF出力用ケーブル48の合計2本のケーブルが必要になる。   However, in the conventional tuned antenna 41, in order to receive a received signal, a total of two input / output terminals of the control voltage terminal 52 and the RF output terminal 53, and a total of the control voltage cable 46 and the RF output cable 48 are included. Two cables are required.

また、同調型アンテナ41では、受波素子42と受信回路49が離れている場合、2本同時にケーブルをルーティングしなければならないため、ケーブルコストと組み立てコストの両面で割高になる。   Further, in the tuning antenna 41, when the receiving element 42 and the receiving circuit 49 are separated from each other, two cables must be routed at the same time. Therefore, both the cable cost and the assembly cost are high.

そこで、本発明の目的は、アンテナ素子に接続するケーブル本数を減らし、ケーブルコストと組み立てコストの低減を図った同調型アンテナを提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a tuning antenna that reduces the number of cables connected to an antenna element and reduces cable cost and assembly cost.

本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1の発明は、アンテナ素子と、該アンテナ素子と電気的に接続される同調回路とを備えた同調型アンテナにおいて、
上記アンテナ素子の第1端子と一端側で電気的に接続され、該アンテナ素子で受信した受信信号を出力するRF出力用信号線と、
該RF出力用信号線の他端側と電気的に接続され、上記同調回路を制御する周波数制御電源の制御電圧を重畳するための制御電圧重畳回路と、
一端側は上記アンテナ素子の第2端子と電気的に接続され、他端側は接地される第1DCカット用キャパシタとを備え、
上記同調回路は、
上記アンテナ素子の第3端子と電気的に接続される可変容量手段と、
一端側は該可変容量手段の他端と電気的に接続され、他端側は接地される容量調整用キャパシタと、
一端側は上記可変容量手段と上記容量調整用キャパシタとの接続点に電気的に接続され、他端側は接地される接地用素子とを備え、
上記RF出力用信号線と上記制御電圧重畳回路との接続点から出力された上記受信信号はDCカット手段に入力される同調型アンテナである。
The present invention has been devised to achieve the above object, and the invention of claim 1 is a tuning antenna comprising an antenna element and a tuning circuit electrically connected to the antenna element.
An RF output signal line electrically connected to the first terminal of the antenna element on one end side and outputting a reception signal received by the antenna element;
A control voltage superimposing circuit that is electrically connected to the other end of the RF output signal line and superimposes a control voltage of a frequency control power source that controls the tuning circuit;
One end side is electrically connected to the second terminal of the antenna element, and the other end side is provided with a first DC cut capacitor grounded,
The tuning circuit is
Variable capacitance means electrically connected to the third terminal of the antenna element;
One end side is electrically connected to the other end of the variable capacitance means, and the other end side is connected to the capacitance adjusting capacitor,
One end side is electrically connected to a connection point between the variable capacitance means and the capacitance adjusting capacitor, and the other end side includes a grounding element that is grounded.
The received signal output from the connection point between the RF output signal line and the control voltage superimposing circuit is a tuned antenna that is input to DC cut means.

請求項2の発明は、上記DCカット手段は、第2DCカット用キャパシタまたはアンプに内蔵されたDCカット素子である請求項1記載の同調型アンテナである。   A second aspect of the present invention is the tuning antenna according to the first aspect, wherein the DC cut means is a second DC cut capacitor or a DC cut element built in an amplifier.

請求項3の発明は、上記可変容量手段は、可変容量ダイオードであり、According to a third aspect of the present invention, the variable capacitance means is a variable capacitance diode,
該可変容量ダイオードのカソードには上記アンテナ素子の第3端子に接続され、アノードには上記容量調整用キャパシタが接続されている請求項1又は2記載の同調型アンテナである。3. The tuned antenna according to claim 1, wherein the variable capacitance diode has a cathode connected to a third terminal of the antenna element and an anode connected to the capacitance adjusting capacitor.

請求項4の発明は、上記接地用素子は、抵抗あるいはインダクタである請求項1〜3いずれかに記載の同調型アンテナである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the tuning antenna according to any one of the first to third aspects, the grounding element is a resistor or an inductor.

請求項5の発明は、MEMS可変容量である請求項1又は2記載の同調型アンテナである。
The invention of claim 5 is a tunable antenna according to claim 1 or 2 wherein the M EMS variable capacitance.

本発明によれば、アンテナ素子に接続するケーブル本数を減らし、ケーブルコストと組み立てコストを低減できる。   According to the present invention, the number of cables connected to the antenna element can be reduced, and the cable cost and the assembly cost can be reduced.

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。   Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の好適な実施形態を示す同調型アンテナの回路図、図2はその平面概略図である。   FIG. 1 is a circuit diagram of a tuning antenna showing a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view thereof.

図1および図2に示すように、本実施形態に係る同調型アンテナ1は、主に地上波ディジタルテレビジョン放送を受信するため、例えば、デスクトップ型やノート型パソコンなどのコンピュータや、携帯電話、カーナビ、PDA、ゲーム機などの移動・携帯機器に搭載(内蔵)されて使用される。その他、同調型アンテナ1をチューナブル受信用アンテナとして用いてもよい。   As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the tunable antenna 1 according to the present embodiment mainly receives terrestrial digital television broadcasts. For example, a computer such as a desktop or laptop computer, a mobile phone, It is mounted (built in) and used in mobile / mobile devices such as car navigation systems, PDAs, and game machines. In addition, the tuning antenna 1 may be used as a tunable receiving antenna.

地上波ディジタルテレビジョン放送で使用する同調型アンテナには、図6(一般的なモノポールアンテナの例)に示すように広帯域な470〜770MHzもの全帯域で受信特性を維持する必要もある。このため、所望のチャンネルの放送を受信する際、同調周波数のバラツキを減らして受信特性の低下を防止することが重要である。   As shown in FIG. 6 (an example of a general monopole antenna), a tuning antenna used in terrestrial digital television broadcasting needs to maintain reception characteristics in a wide band of 470 to 770 MHz. For this reason, when receiving a broadcast of a desired channel, it is important to reduce the variation of the tuning frequency to prevent the reception characteristics from being deteriorated.

本発明者らは、上記の点を考慮して鋭意研究した結果、本発明を完成した。   The present inventors completed the present invention as a result of diligent research in consideration of the above points.

さて、本実施形態に係る同調型アンテナ1は、アンテナ素子としての受波素子2と、同調回路3とを備える。受波素子2は、Cu、Alなどの導電性を有する金属板や、プリント回路基板上に設けられるマイクロストリップラインで形成される。受波素子2には、可変容量手段4が電気的に接続される。本実施形態では、可変容量手段4としてVCDを用いた。   Now, the tuning antenna 1 according to the present embodiment includes a wave receiving element 2 as an antenna element and a tuning circuit 3. The wave receiving element 2 is formed of a conductive metal plate such as Cu or Al, or a microstrip line provided on a printed circuit board. The variable capacitance means 4 is electrically connected to the wave receiving element 2. In this embodiment, a VCD is used as the variable capacitance means 4.

本実施形態では、平面視で金属板をほぼF型に形成したアンテナ素子を受波素子2として用いた。受波素子2は、細長い第3端子(受信部)2rと、その第3端子2rの一端から側方に突出し先端が接地される第2端子(接地部)2eと、第3端子2rの側端から第2端子2eに沿って突出し電波を受信する第1端子(給電部)2dとからなる。第1端子2dの先端には、受信信号を出力するRF出力用(受信RF信号出力用)信号線5を介して、アンプを備えた受信回路49が電気的に接続される。RF出力用信号線5としては、細径の同軸ケーブルやプリント回路基板21に設けた配線パターンを用いる。   In the present embodiment, an antenna element in which a metal plate is formed in an approximately F shape in plan view is used as the wave receiving element 2. The wave receiving element 2 includes an elongated third terminal (receiving unit) 2r, a second terminal (grounding unit) 2e that protrudes laterally from one end of the third terminal 2r, and whose tip is grounded, and a side of the third terminal 2r The first terminal (feeding unit) 2d protrudes from the end along the second terminal 2e and receives radio waves. A receiving circuit 49 including an amplifier is electrically connected to the tip of the first terminal 2d via an RF output (receiving RF signal output) signal line 5 that outputs a receiving signal. As the RF output signal line 5, a thin coaxial cable or a wiring pattern provided on the printed circuit board 21 is used.

受波素子2の第3端子2rの他端には、可変容量手段4のカソードが電気的に直列接続される。可変容量手段4のアノードには、容量調整用キャパシタ(第1DCカット用キャパシタ)6の一端が電気的に直列接続され、その容量調整用キャパシタ6の他端が接地(グランド(GND)接続)される。   The cathode of the variable capacitor means 4 is electrically connected in series to the other end of the third terminal 2r of the wave receiving element 2. One end of a capacitance adjustment capacitor (first DC cut capacitor) 6 is electrically connected in series to the anode of the variable capacitance means 4 and the other end of the capacitance adjustment capacitor 6 is grounded (ground (GND) connection). The

このように可変容量手段4に容量調整用キャパシタ6を直列接続することで、可変容量手段4の容量値(可変幅)を調整することができる。   Thus, by connecting the capacitance adjusting capacitor 6 in series to the variable capacitance means 4, the capacitance value (variable width) of the variable capacitance means 4 can be adjusted.

本実施形態においては、可変容量手段4(容量値1〜4.5pF)に対して、容量値5pFの容量調整用キャパシタ6を直列接続した。これにより、可変容量手段4の容量値(可変幅)を0.8〜2.4pFに調整することができた。このように、可変容量手段4の容量値を低減することによりアンテナ素子のインダクタンスを上げ、利得を大きくしてアンテナの受信感度を向上させることができる。   In the present embodiment, a capacitance adjusting capacitor 6 having a capacitance value of 5 pF is connected in series to the variable capacitance means 4 (capacitance value 1 to 4.5 pF). As a result, the capacitance value (variable width) of the variable capacitance means 4 could be adjusted to 0.8 to 2.4 pF. Thus, by reducing the capacitance value of the variable capacitance means 4, the inductance of the antenna element can be increased, the gain can be increased, and the reception sensitivity of the antenna can be improved.

可変容量手段4と容量調整用キャパシタ6間には、接地用素子7の受波素子側端子rが電気的に並列接続され、その反対側の端子が接地される。接地には、プリント回路基板21に設けたグランド配線パターンやグランド層などのグランド部を用いる。   Between the variable capacitance means 4 and the capacitance adjusting capacitor 6, the receiving element side terminal r of the grounding element 7 is electrically connected in parallel, and the opposite terminal is grounded. For grounding, a ground portion such as a ground wiring pattern or a ground layer provided on the printed circuit board 21 is used.

本実施形態では、容量調整用キャパシタ6としてチップコンデンサを用い、その容量値を5pFとした。また、接地用素子7としては、高周波数帯域で同調型アンテナ1を安定して動作させるため、抵抗を用いた。この抵抗としては、チップ抵抗を使用し、その抵抗値を100kΩにした。   In this embodiment, a chip capacitor is used as the capacitance adjusting capacitor 6, and the capacitance value is 5 pF. Further, as the grounding element 7, a resistor is used to stably operate the tuning antenna 1 in a high frequency band. A chip resistor was used as this resistor, and the resistance value was set to 100 kΩ.

これら可変容量手段4と、容量調整用キャパシタ6と、接地用素子7とで、受波素子2で受信する電波の周波数に応じて同調周波数を変化させる同調回路3を構成する。   The variable capacitance means 4, the capacitance adjusting capacitor 6, and the grounding element 7 constitute a tuning circuit 3 that changes the tuning frequency according to the frequency of the radio wave received by the wave receiving element 2.

RF出力用信号線5と受信回路49間には、同調回路3を制御する可変直流電源としての周波数制御電源8が電気的に並列接続される。この周波数制御電源8は、可変容量手段4に周波数制御電圧を正電圧で印加するためのものである。   Between the RF output signal line 5 and the receiving circuit 49, a frequency control power source 8 as a variable DC power source for controlling the tuning circuit 3 is electrically connected in parallel. This frequency control power supply 8 is for applying a frequency control voltage to the variable capacitance means 4 as a positive voltage.

周波数制御電源8の周波数制御電圧の範囲は、地上波ディジタルテレビジョン放送の場合、約0〜6Vである。また、この周波数制御電圧により、可変容量手段4の静電容量は約1.0〜4.5pFの範囲で変化する。   The range of the frequency control voltage of the frequency control power supply 8 is about 0 to 6 V in the case of terrestrial digital television broadcasting. Further, the electrostatic capacity of the variable capacitance means 4 changes in the range of about 1.0 to 4.5 pF by this frequency control voltage.

さらに、周波数制御電源8とRF出力用信号線5間には、インダクタ(インダクタンス270nH)からなる制御電圧重畳回路9が電気的に直列接続される。RF出力用信号線5と受信回路49間で、制御電圧重畳回路9との接続点jよりも受信回路49側には、DCカット手段としての受信側DCカット用キャパシタ(第2DCカット用キャパシタ)10bが電気的に直列接続される。この受信側DCカット用キャパシタ10bの容量値は1000pFとした。   Further, a control voltage superposition circuit 9 made of an inductor (inductance 270 nH) is electrically connected in series between the frequency control power supply 8 and the RF output signal line 5. Between the RF output signal line 5 and the receiving circuit 49, the receiving circuit 49 side is closer to the receiving circuit 49 than the connection point j between the control voltage superimposing circuit 9 and a receiving side DC cutting capacitor (second DC cutting capacitor). 10b is electrically connected in series. The capacitance value of the receiving side DC cut capacitor 10b was set to 1000 pF.

本実施形態に係る同調型アンテナ1は、受信信号を出力するRF出力用信号線5に、同調回路3を制御する周波数制御電源8の周波数制御電圧を重畳する点に特徴がある。   The tuning antenna 1 according to this embodiment is characterized in that a frequency control voltage of a frequency control power supply 8 that controls the tuning circuit 3 is superimposed on an RF output signal line 5 that outputs a reception signal.

また、受波素子2の接地部2eには、周波数制御電圧を同調回路3に印加するためのDCカット用キャパシタ(第1DCカット用キャパシタ)10aの一端が電気的に接続され、そのDCカット用キャパシタ10aの他端が接地される。DCカット用キャパシタ10aにも、チップコンデンサを用い、その容量値は1000pFとした。   In addition, one end of a DC cut capacitor (first DC cut capacitor) 10a for applying a frequency control voltage to the tuning circuit 3 is electrically connected to the ground portion 2e of the wave receiving element 2, and the DC cut capacitor The other end of the capacitor 10a is grounded. A chip capacitor was also used as the DC cut capacitor 10a, and its capacitance value was set to 1000 pF.

本実施形態の作用を説明する。   The operation of this embodiment will be described.

同調型アンテナ1では、RF出力用信号線5に、周波数制御電源8の周波数制御電圧を重畳することで、可変容量手段4の容量を変化させ、受波素子2で受信する電波の周波数に応じて同調周波数を変化させ、所望のチャンネルの放送を受信する。受波素子2で受信した電波の周波数は、受信信号として第1端子2dから受信回路49に伝送される。   In the tuning antenna 1, the capacity of the variable capacity means 4 is changed by superimposing the frequency control voltage of the frequency control power supply 8 on the RF output signal line 5, and according to the frequency of the radio wave received by the wave receiving element 2. The tuning frequency is changed to receive a broadcast of a desired channel. The frequency of the radio wave received by the wave receiving element 2 is transmitted as a received signal from the first terminal 2d to the receiving circuit 49.

このように、同調型アンテナ1では、受波素子2に電気的に接続したRF出力用信号線5から信号を出力する一方で、RF出力用信号線5を介して可変容量手段4に周波数制御電圧を印加している。   As described above, the tuning antenna 1 outputs a signal from the RF output signal line 5 electrically connected to the wave receiving element 2, while controlling the frequency to the variable capacitance means 4 via the RF output signal line 5. A voltage is applied.

このため、同調型アンテナ1では、RF出力用信号線5を受信用かつ制御電圧重畳用として使用でき、従来必要であった制御電圧端子や制御電圧用ケーブルが不要になる。   Therefore, in the tuning antenna 1, the RF output signal line 5 can be used for reception and control voltage superposition, and the control voltage terminal and the control voltage cable, which are conventionally required, are unnecessary.

また、同調型アンテナ1は、受波素子2と受信回路が離れている場合にも、RF出力用信号線5の1本だけをルーティングすればよい。   Further, the tuning antenna 1 need only route one of the RF output signal lines 5 even when the receiving element 2 and the receiving circuit are separated from each other.

したがって、同調型アンテナ1によれば、受波素子2に接続するケーブル本数や接続のための端子が減り、配線パターン長も短くでき、ケーブルコストと組み立てコストの両方を低減できる。   Therefore, according to the tuning antenna 1, the number of cables connected to the wave receiving element 2 and terminals for connection are reduced, the wiring pattern length can be shortened, and both the cable cost and the assembly cost can be reduced.

また、同調型アンテナ1は、周波数制御電源8とRF出力用信号線5間に、インダクタからなる制御電圧重畳回路9を電気的に接続しているため、RF出力用信号線5に周波数制御電圧を簡単に重畳できる。   Further, since the tuning antenna 1 is electrically connected with a control voltage superposition circuit 9 made of an inductor between the frequency control power supply 8 and the RF output signal line 5, the frequency control voltage is applied to the RF output signal line 5. Can be easily superimposed.

さらに、同調型アンテナ1は、同調回路3が可変容量手段4と、容量調整用キャパシタ6と、接地用素子7とで構成され、容量調整用キャパシタ6の一端と接地用素子7の一端が共にグランド接続されている。   Further, in the tuning antenna 1, the tuning circuit 3 is composed of a variable capacitance means 4, a capacitance adjusting capacitor 6, and a grounding element 7. One end of the capacitance adjusting capacitor 6 and one end of the grounding element 7 are both connected. Connected to ground.

このため、同調型アンテナ1では、可変容量手段4と容量調整用キャパシタ6間に蓄積されやすくて同調周波数の制御を不安定にさせる電荷を、接地用素子7でグランドに逃がすことで、安定的に同調周波数を制御することが可能となる。従来の同調型アンテナのように接地用素子7がない場合には、可変容量手段4と容量調整用キャパシタ6間に蓄積される電荷を外部に逃がす線路がない。そのため、この電荷に影響を受けて、可変容量手段4に印加される周波数制御電圧が不安定になるので、同調周波数の制御も不安定となる。   For this reason, in the tuning antenna 1, the electric charge that easily accumulates between the variable capacitance means 4 and the capacitance adjusting capacitor 6 and destabilizes the tuning frequency is released to the ground by the grounding element 7. It is possible to control the tuning frequency. When there is no grounding element 7 as in the conventional tuned antenna, there is no line for escaping the electric charge accumulated between the variable capacitance means 4 and the capacitance adjusting capacitor 6 to the outside. For this reason, the frequency control voltage applied to the variable capacitor means 4 becomes unstable under the influence of the electric charge, and therefore the tuning frequency control becomes unstable.

また、同調型アンテナ1は、受波素子2の第2端子2eにDCカット用キャパシタ10aを電気的に接続しているため、第2端子2eではなく、可変容量手段4に周波数制御電圧を確実に印加できる。   In addition, since the tuning antenna 1 has the DC cut capacitor 10a electrically connected to the second terminal 2e of the receiving element 2, the frequency control voltage is surely applied not to the second terminal 2e but to the variable capacitance means 4. Can be applied.

周波数制御電源8から第1端子2dを介して印加される周波数制御電圧は、DCカット用キャパシタ10aによって第2端子2e側に印加されることが防止され、可変容量手段4に所定の周波数制御電圧が印加されるようになるからである。   The frequency control voltage applied from the frequency control power supply 8 via the first terminal 2d is prevented from being applied to the second terminal 2e side by the DC cut capacitor 10a, and a predetermined frequency control voltage is applied to the variable capacitance means 4. This is because is applied.

また、図1に示すように、RF出力用信号線5と受信回路49間で、制御電圧重畳回路9との接続点jよりも受信回路49側に、さらに受信側DCカット用キャパシタ10bを電気的に直列接続すれば、受信回路49側ではなく、可変容量手段4に周波数制御電圧をより確実に印加できる。   Further, as shown in FIG. 1, a receiving side DC cut capacitor 10b is further electrically connected between the RF output signal line 5 and the receiving circuit 49 on the receiving circuit 49 side from the connection point j with the control voltage superimposing circuit 9. Thus, if they are connected in series, the frequency control voltage can be applied more reliably to the variable capacitance means 4 rather than to the receiving circuit 49 side.

周波数制御電源8からの周波数制御電圧は、受信回路49側に印加されることが受信側DCカット用キャパシタ10bによって防止され、第1端子2dに所定の周波数制御電圧が印加されるようになるからである。さらに上記と同様の理由により、DCカット用キャパシタ10aによって、可変容量手段4に所定の周波数制御電圧が印加されるようになるからである。   The frequency control voltage from the frequency control power supply 8 is prevented from being applied to the receiving circuit 49 side by the receiving side DC cut capacitor 10b, and a predetermined frequency control voltage is applied to the first terminal 2d. It is. Further, for the same reason as described above, a predetermined frequency control voltage is applied to the variable capacitance means 4 by the DC cut capacitor 10a.

なお、DCカット手段としては、受信側DCカット用キャパシタ10bの代わりに、受DCカット素子(例えば、キャパシタ、ハイパスフィルタなど)を内蔵したアンプを用いても、上記の効果を得ることができる。図1の例で言えば、このDCカット素子を内蔵したアンプを受信回路49として使用できる。   As the DC cut means, the above effect can be obtained even if an amplifier including a receiving DC cut element (for example, a capacitor, a high-pass filter, etc.) is used instead of the receiving side DC cut capacitor 10b. In the example of FIG. 1, an amplifier incorporating this DC cut element can be used as the receiving circuit 49.

同調型アンテナ1を上述したコンピュータや移動・携帯機器に実装するには、例えば図2に示すように、ケース(筐体)23内に、その一端部から所定の距離だけ隔ててプリント基板21を実装すると共に、一端部に同調型アンテナ1を実装すればよい。   In order to mount the tuning antenna 1 in the above-described computer or mobile / mobile device, for example, as shown in FIG. 2, a printed circuit board 21 is placed in a case (housing) 23 at a predetermined distance from one end thereof. In addition to mounting, the tuning antenna 1 may be mounted at one end.

さらに、RF出力用信号線5として細径の同軸ケーブルを使用する場合には、受波素子2の第1端子2dにRF出力端子(受信RF信号出力端子)22を形成し、そのRF出力端子22に同軸ケーブルの中心導体を電気的に接続し、グランド部に外部導体を電気的に接続する。   Further, when a thin coaxial cable is used as the RF output signal line 5, an RF output terminal (received RF signal output terminal) 22 is formed on the first terminal 2d of the wave receiving element 2, and the RF output terminal. The central conductor of the coaxial cable is electrically connected to 22 and the external conductor is electrically connected to the ground portion.

上記実施形態では、可変容量手段4としてVCDを用いた例で説明したが、可変容量手段4としてMEMS(Micro Electro Mechanical System)可変容量を用いてもよい。   In the above-described embodiment, an example in which a VCD is used as the variable capacitor unit 4 has been described. However, a MEMS (Micro Electro Mechanical System) variable capacitor may be used as the variable capacitor unit 4.

特に、MEMS可変容量はVCDとは異なり、MEMS可変容量を用いて本実施形態に係る同調型アンテナ1を構成することで、受信アンテナだけでなく、送信アンテナとしても利用できる。   In particular, unlike the VCD, the MEMS variable capacitor can be used not only as a reception antenna but also as a transmission antenna by configuring the tunable antenna 1 according to the present embodiment using the MEMS variable capacitor.

なぜなら、半導体材料からなるVCDは、非線形デバイスであるため、比較的大きな電力(0dBm=1mW)以上で使うと、波形歪みを起こす。受信用のアンテナであれば、大きな電力が入力されることは無いが、送信用のアンテナの場合、パワーアンプで増幅された大きな電力が入力されるので、使用が困難である。しかし、MEMS可変容量であれば、半導体材料を使用せず、平行平板の機械的変動によって容量を変化させる線形デバイスなので、波形歪みを起こさない。よって、送信用のアンテナとしても使用可能である。   This is because a VCD made of a semiconductor material is a non-linear device, and thus causes waveform distortion when used at a relatively large power (0 dBm = 1 mW) or more. In the case of a receiving antenna, a large amount of power is not input, but in the case of a transmitting antenna, a large amount of power amplified by a power amplifier is input, so that it is difficult to use. However, if it is a MEMS variable capacitance, since it is a linear device which changes a capacity | capacitance by the mechanical fluctuation | variation of a parallel plate without using a semiconductor material, it will not cause waveform distortion. Therefore, it can also be used as an antenna for transmission.

また、接地用素子7としては、同調周波数が比較的高く(400MHz以上)、周波数制御が不安定にならなければ、インダクタ(例えば、インダクタンス270nH)を用いてもよい。   Further, as the grounding element 7, an inductor (for example, an inductance of 270 nH) may be used as long as the tuning frequency is relatively high (400 MHz or higher) and the frequency control does not become unstable.

制御電圧重畳回路9としては、インダクタ単体からなるものの他に、インダクタと抵抗の直列回路や並列回路などを使用してもよい。   As the control voltage superimposing circuit 9, in addition to a single inductor, a series circuit or parallel circuit of an inductor and a resistor may be used.

次に、同調型アンテナ1を携帯電話に用いた例を説明する。ここでは、同調型アンテナ1を送受信用アンテナとして使用するため、可変容量手段4としてMEMS可変容量を用いた。   Next, an example in which the tuning antenna 1 is used for a mobile phone will be described. Here, since the tuning antenna 1 is used as a transmission / reception antenna, a MEMS variable capacitor is used as the variable capacitor means 4.

図3(a)および図3(b)に示すように、携帯電話31は、ヒンジなどの回動手段で2つ折りに開閉自在に設けられるケース32を備える。   As shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the mobile phone 31 includes a case 32 that is provided so as to be opened and closed in half by a rotating means such as a hinge.

ケース32は、周波数制御電源8(図1参照)としても使用されるバッテリーを内蔵したバッテリー側ケース32aと、そのバッテリー側ケース32a側に液晶ディスプレイ(LCD)が収納され、バッテリー側ケース32aとは反対側に、図2と同様にしてプリント回路基板21、同調型アンテナが収納されたLCD側ケース32bと、収納したプリント回路基板21、同調型アンテナを覆ってLCD側ケース32bに取り付けられるバックカバー32cとからなる。同調型アンテナ受波素子2は、送信の場合、アンテナ素子としての放射素子の動作も行う。   The case 32 has a battery side case 32a containing a battery that is also used as the frequency control power supply 8 (see FIG. 1), and a liquid crystal display (LCD) is housed on the battery side case 32a side. On the opposite side, in the same manner as in FIG. 2, the printed circuit board 21 and the LCD side case 32b in which the tuning antenna is housed, and the back cover that covers the housed printed circuit board 21 and the tuning antenna and is attached to the LCD side case 32b. 32c. The tunable antenna receiving element 2 also operates as a radiating element as an antenna element in the case of transmission.

プリント回路基板21には、バッテリーと電気的に接続されるCPU33、CPU33にそれぞれ独立に接続されるチューナ34、送信回路35、受波素子2の受信部(放射素子の場合は送信部)にそれぞれ独立に電気的に接続され、CPU33からの切替信号でチューナ34と送信回路35を切り替える送受信切替スイッチ(SW)36が搭載される。   The printed circuit board 21 includes a CPU 33 electrically connected to the battery, a tuner 34 that is independently connected to the CPU 33, a transmission circuit 35, and a reception unit (a transmission unit in the case of a radiation element) of the wave receiving element 2. A transmission / reception switch (SW) 36 that is electrically connected independently and switches between the tuner 34 and the transmission circuit 35 by a switching signal from the CPU 33 is mounted.

チューナ34は、同調回路を除き、電波を受信するために一般的に必要な受信用増幅器、高周波回路、復調器などを備える。送信回路35は、電波を送信するために一般的に必要な周波数発生器、送信用増幅器、変調器、電力増幅器などを備える。   The tuner 34 includes a receiving amplifier, a high-frequency circuit, a demodulator, and the like that are generally necessary for receiving radio waves, excluding the tuning circuit. The transmission circuit 35 includes a frequency generator, a transmission amplifier, a modulator, a power amplifier, and the like that are generally necessary for transmitting radio waves.

携帯電話31では、ワンセグの放送を受信する場合、ボタンを操作して所望のチャンネルを選択すると、CPU33は、切替信号をチューナ34を介してSW36に出力し、SW36が受信側回路に切り替える。   In the mobile phone 31, when receiving a one-segment broadcast, if a desired channel is selected by operating a button, the CPU 33 outputs a switching signal to the SW 36 via the tuner 34, and the SW 36 switches to the receiving circuit.

他方、CPU33は、選択したチャンネルの同調周波数に応じた制御信号を、チューナ34を介して同調型アンテナ1の周波数制御電源8(図1参照)に出力し、周波数制御電源8が選択したチャンネルに応じた一定の周波数制御電圧を、RF出力用信号線5を介して可変容量手段4(図1参照)に印加する。   On the other hand, the CPU 33 outputs a control signal corresponding to the tuning frequency of the selected channel to the frequency control power supply 8 (see FIG. 1) of the tuning antenna 1 via the tuner 34, and the frequency control power supply 8 selects the selected channel. A corresponding constant frequency control voltage is applied to the variable capacitance means 4 (see FIG. 1) via the RF output signal line 5.

受波素子2で受信した電波は、受信信号として第1端子2dからSW36を介してチューナ34に入力された後、LCDに画像が表示される。電波を送信する場合、送信信号は送信回路35とSW36と給電部として動作する第1端子2dとを順次介して、受波素子2から電波として放射される。   The radio wave received by the wave receiving element 2 is input as a received signal from the first terminal 2d to the tuner 34 via the SW 36, and then an image is displayed on the LCD. When transmitting a radio wave, the transmission signal is radiated as a radio wave from the wave receiving element 2 through the transmission circuit 35, the SW 36, and the first terminal 2d that operates as a power feeding unit.

このように、同調型アンテナ1を用いれば、従来とは異なり、アンテナモジュール側のハードウェアに変更が必要なく、低コストな携帯電話31を実現できる。   Thus, if the tunable antenna 1 is used, unlike the conventional case, the hardware on the antenna module side does not need to be changed, and a low-cost mobile phone 31 can be realized.

また、同調型アンテナ1をスペースの制約が厳しいノート型パソコンなどの電気機器に実装すれば、使用するケーブル全長を従来よりも大幅に短くできるので、特に有効である。   In addition, if the tuning antenna 1 is mounted on an electric device such as a notebook personal computer having severe space restrictions, the total length of the cable to be used can be significantly shortened compared to the conventional case, which is particularly effective.

本発明の好適な実施形態を示す同調型アンテナの回路図である。1 is a circuit diagram of a tuning antenna showing a preferred embodiment of the present invention. 図1に示した同調型アンテナの平面概略図である。FIG. 2 is a schematic plan view of the tuning antenna shown in FIG. 1. 図3(a)は図1に示した同調型アンテナの実装例を示す平面図、図3(b)はそのプリント回路基板裏面の斜視図である。3A is a plan view showing a mounting example of the tuning antenna shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a perspective view of the back surface of the printed circuit board. 従来の同調型アンテナの回路図である。It is a circuit diagram of the conventional tuning type antenna. 従来の同調型アンテナの平面概略図である。It is the plane schematic diagram of the conventional tuning type antenna. 日本の地上波ディジタルテレビジョン放送において、一般的なモノポールアンテナのアンテナ利得特性を示す図である。It is a figure which shows the antenna gain characteristic of a common monopole antenna in Japanese terrestrial digital television broadcasting.

符号の説明Explanation of symbols

1 同調型アンテナ
2 受波素子(アンテナ素子)
2d 第1端子
2e 第2端子
2r 第3端子
3 同調回路
4 可変容量手段(VCDの例)
5 RF出力用信号線
6 容量調整用キャパシタ
8 周波数制御電源
9 制御電圧重畳回路
10a DCカット用キャパシタ(第1DCカット用キャパシタ)
10b 受信側DCカット用キャパシタ(DCカット手段:第2DCカット用キャパシタ)
1 Tunable antenna 2 Receiving element (antenna element)
2d 1st terminal 2e 2nd terminal 2r 3rd terminal 3 Tuning circuit 4 Variable capacity means (example of VCD)
5 RF output signal line 6 Capacitance adjustment capacitor 8 Frequency control power supply 9 Control voltage superimposing circuit 10a DC cut capacitor (first DC cut capacitor)
10b Receiving side DC cut capacitor (DC cut means: second DC cut capacitor)

Claims (5)

アンテナ素子と、該アンテナ素子と電気的に接続される同調回路とを備えた同調型アンテナにおいて、
上記アンテナ素子の第1端子と一端側で電気的に接続され、該アンテナ素子で受信した受信信号を出力するRF出力用信号線と、
該RF出力用信号線の他端側と電気的に接続され、上記同調回路を制御する周波数制御電源の制御電圧を重畳するための制御電圧重畳回路と、
一端側は上記アンテナ素子の第2端子と電気的に接続され、他端側は接地される第1DCカット用キャパシタとを備え、
上記同調回路は、
上記アンテナ素子の第3端子と電気的に接続される可変容量手段と、
一端側は該可変容量手段の他端と電気的に接続され、他端側は接地される容量調整用キャパシタと、
一端側は上記可変容量手段と上記容量調整用キャパシタとの接続点に電気的に接続され、他端側は接地される接地用素子とを備え、
上記RF出力用信号線と上記制御電圧重畳回路との接続点から出力された上記受信信号はDCカット手段に入力されることを特徴とする同調型アンテナ。
In a tuning antenna comprising an antenna element and a tuning circuit electrically connected to the antenna element,
An RF output signal line electrically connected to the first terminal of the antenna element on one end side and outputting a reception signal received by the antenna element;
A control voltage superimposing circuit that is electrically connected to the other end of the RF output signal line and superimposes a control voltage of a frequency control power source that controls the tuning circuit;
One end side is electrically connected to the second terminal of the antenna element, and the other end side is provided with a first DC cut capacitor grounded,
The tuning circuit is
Variable capacitance means electrically connected to the third terminal of the antenna element;
One end side is electrically connected to the other end of the variable capacitance means, and the other end side is connected to the capacitance adjusting capacitor,
One end side is electrically connected to a connection point between the variable capacitance means and the capacitance adjusting capacitor, and the other end side includes a grounding element that is grounded.
The tuning antenna according to claim 1, wherein the reception signal output from a connection point between the RF output signal line and the control voltage superimposing circuit is input to a DC cut means.
上記DCカット手段は、第2DCカット用キャパシタまたはアンプに内蔵されたDCカット素子である請求項1記載の同調型アンテナ。   2. The tuned antenna according to claim 1, wherein the DC cut means is a DC cut element built in a second DC cut capacitor or an amplifier. 上記可変容量手段は、可変容量ダイオードであり、The variable capacitance means is a variable capacitance diode,
該可変容量ダイオードのカソードには上記アンテナ素子の第3端子に接続され、アノードには上記容量調整用キャパシタが接続されている請求項1又は2記載の同調型アンテナ。The tuning antenna according to claim 1 or 2, wherein a cathode of the variable capacitance diode is connected to a third terminal of the antenna element, and an anode is connected to the capacitance adjusting capacitor.
上記接地用素子は、抵抗あるいはインダクタである請求項1〜3いずれかに記載の同調型アンテナ。 The tuned antenna according to claim 1, wherein the grounding element is a resistor or an inductor. 上記可変容量手段は、MEMS可変容量である請求項1又は2記載の同調型アンテナ。 The tuning antenna according to claim 1 or 2 , wherein the variable capacitance means is a M EMS variable capacitance.
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