JP5003628B2 - Tunable antenna and receiving device equipped with tunable antenna - Google Patents
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Description
本発明は、携帯電話、パソコン、PDA(Personal Digital Assistants)、ゲーム機
等の携帯用無線端末に使用するためのチューナブルアンテナ、及びチューナブルアンテナを備えた受信装置に関する。
The present invention relates to a tunable antenna for use in a portable wireless terminal such as a mobile phone, a personal computer, a PDA (Personal Digital Assistants), and a game machine, and a receiver equipped with the tunable antenna.
地上波アナログ放送や地上波デジタル放送など、携帯電話と比較して低い周波数の電波を受信する無線システムに適用する従来技術のアンテナとして、モノポールアンテナを使用することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。 It has been proposed to use a monopole antenna as a prior art antenna that is applied to a radio system that receives a radio wave having a frequency lower than that of a mobile phone, such as terrestrial analog broadcasting and terrestrial digital broadcasting (for example, Patent Document 1).
このようなアンテナは帯域が広くシステムが用いる周波数の全帯域に対応可能であるが、このアンテナが受信すべき電波の波長は、例えば日本の地上波デジタルテレビジョン放送の場合は64cmであり、最大で約20cmの寸法を持つ現行の携帯電話やPDA、受信装置などの携帯無線端末への内蔵は困難であるという問題がある。 Such an antenna has a wide band and can correspond to the entire frequency band used by the system, but the wavelength of the radio wave to be received by this antenna is, for example, 64 cm in the case of Japanese terrestrial digital television broadcasting, Therefore, there is a problem that it is difficult to incorporate it into a portable wireless terminal such as a current cellular phone, PDA, or receiver having a size of about 20 cm.
現在、携帯無線端末では高機能化が進んでおり、たとえば携帯電話においては電話機能に加えて、今後はテレビジョン放送・ラジオ放送などの受信機能が複合されて実装されていくことが考えられる。これら放送システムは各々異なる周波数帯が割り当てられており、これら帯域を周波数分割したチャネルを使用している。たとえば、日本の地上波デジタルテレビ放送には470MHzから770MHzのUHF群が割り当てられており、この帯域内において、13チャンネルから62チャンネルが6MHz間隔で与えられている。テレビジョン放送の視聴のためには視聴者が所望のチャンネルを選局することになる。 Currently, mobile wireless terminals are becoming more sophisticated. For example, in mobile phones, it is conceivable that reception functions such as television broadcasting and radio broadcasting will be combined in the future in addition to telephone functions. Each of these broadcasting systems is assigned a different frequency band, and uses a channel obtained by frequency-dividing these bands. For example, UHF groups of 470 MHz to 770 MHz are allocated to Japanese terrestrial digital television broadcasting, and 13 to 62 channels are given at 6 MHz intervals within this band. In order to view a television broadcast, the viewer selects a desired channel.
各無線システムが使用する広い周波数帯域のすべてを一つのアンテナで受信すると、不必要な電波が妨害波として受信波に入力してしまう。妨害波抑圧の観点からは、必要な帯域だけ、狭帯域で受信することが望ましい。そこで、テレビジョンシステムにとっては妨害波となる他の無線システムの信号を受信することを防ぐため、視聴を所望する周波数チャネル以外の不要な周波数チャネルはアンテナの後段に設けられるトラッキングフィルタ回路などによって除去される仕組みが設けられていることもある。 When all the wide frequency bands used by each wireless system are received by one antenna, unnecessary radio waves are input as interference waves to the received waves. From the viewpoint of interference wave suppression, it is desirable to receive only a necessary band in a narrow band. Therefore, in order to prevent the reception of signals from other wireless systems that would interfere with the television system, unnecessary frequency channels other than the desired frequency channel are removed by a tracking filter circuit provided after the antenna. There is also a mechanism that is provided.
また、一方で、携帯無線端末は携帯性向上の観点から小型化が要求されているため、各アンテナに対しても小型化が求められる。このような背景の中、同調形アンテナのインピーダンス整合の中心周波数を受信周波数に合わせて制御することを特徴とした、所謂チューナブルアンテナを用いた受信端末が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
チューナブルアンテナの同調回路には、可変容量手段として可変容量ダイオードが組み込まれている。この可変容量ダイオードの印加電圧をアンテナ外部から制御することで、アンテナのインピーダンス整合の中心周波数を変化させることが出来る。インピーダンス整合の中心周波数(共振周波数)は、おおよそ、アンテナ受波素子部分のインダクタンス値(L)と可変容量手段の容量値(C)で決まっており、受信可能な周波数範囲は、可変容量手段の容量変化比に依存している。また、チューナブルアンテナのアンテナ利得は、受波素子の大きさ、すなわち、そのインダクタンス値(L)に依存している。アンテナ利得を大きくするには、受波素子のインダクタンス値を大きくすることが必要となる。
On the other hand, since portable wireless terminals are required to be downsized from the viewpoint of improving portability, downsizing of each antenna is also required. In such a background, a receiving terminal using a so-called tunable antenna is proposed in which the center frequency of impedance matching of a tuning antenna is controlled in accordance with the receiving frequency (for example, Patent Document 2). reference).
The tuning circuit of the tunable antenna incorporates a variable capacitance diode as variable capacitance means. The center frequency of impedance matching of the antenna can be changed by controlling the voltage applied to the variable capacitance diode from the outside of the antenna. The center frequency (resonance frequency) of impedance matching is roughly determined by the inductance value (L) of the antenna receiving element portion and the capacitance value (C) of the variable capacitance means, and the receivable frequency range is that of the variable capacitance means. It depends on the capacity change ratio. The antenna gain of the tunable antenna depends on the size of the receiving element, that is, its inductance value (L). In order to increase the antenna gain, it is necessary to increase the inductance value of the receiving element.
図9に、チューナブルアンテナを備えた受信装置の従来例を示す。チューナブルアンテナは、主に、受波素子11と、受波素子11に電気的に接続された可変容量手段21と、高周波信号出力端子31を備えた高周波信号給電部3とから構成される。これらの部品はプリント配線基板1に設けられる。
FIG. 9 shows a conventional example of a receiving apparatus provided with a tunable antenna. The tunable antenna is mainly composed of a
上記チューナブルアンテナを筐体内に収納して、内蔵アンテナとして使用するには、プリント配線基板1を受信装置本体基板10に搭載し、受信装置本体基板に設けられたチューナブルアンテナの高周波信号出力端子31にチューナ回路101を電気的に接続し、制御回路103を可変容量手段21に電気的に接続して、共振周波数をアンテナ外部から制御する方法がとられる。地上波デジタルテレビ放送に割り当てられたUHF全帯域の470〜770MHzを受信するには、チューナブルアンテナ内に設けられた可変容量手段21の容量値を大きく変化させる必要がある。
一方、十分な感度を得るには、受波素子をある程度大きくする必要がある。受波素子の長さを携帯電話機に収まる大きさとなる約40mm程度としたとき、可変容量手段である可変容量ダイオードの容量変化は、1pFから4.5pF程度の変化が必要となる。現行の可変容量ダイオードでは、容量値を1pFとするには、約6Vの印加電圧が必要となる。また、容量値を4.5pFまでとするには、印加電圧は0Vまで下げる必要がある。
図10に従来例のチューナブルアンテナの特性を示す。実線特性は、可変容量ダイオードの制御電圧を0.0Vとしたときを示している。このとき、受波素子11が受信可能となる帯域111でVSWR(定在波比)が低くなっており、アンテナがこのチャンネルで受信可能であることを示している。一方、破線特性は、制御電圧を6.0Vとしたときの特性を示しており、受波素子11が受信可能となる帯域112でVSWRが低くなっている。すなわち、従来例のチューナブルアンテナでは、図11に示すように470〜770MHz全帯域カバーするためには、0〜6V程度の制御電圧が必要となる。
In order to house the tunable antenna in a housing and use it as a built-in antenna, the printed
On the other hand, in order to obtain sufficient sensitivity, it is necessary to enlarge the receiving element to some extent. When the length of the receiving element is about 40 mm, which is a size that can be accommodated in a mobile phone, the capacitance change of the variable capacitance diode as the variable capacitance means needs to change from about 1 pF to about 4.5 pF. In the current variable capacitance diode, an applied voltage of about 6 V is required to set the capacitance value to 1 pF. Further, in order to make the capacitance value up to 4.5 pF, the applied voltage needs to be lowered to 0V.
FIG. 10 shows the characteristics of a conventional tunable antenna. The solid line characteristics indicate the case where the control voltage of the variable capacitance diode is 0.0V. At this time, the VSWR (standing wave ratio) is low in the
また、現在、地上波デジタル放送の他に、アナログ放送がVHF帯を用いて放送されている。アナログ放送のVHF帯も受信するべく、VHF帯を受信専用の受波素子・同調回路を備えたアンテナが提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In addition to terrestrial digital broadcasting, analog broadcasting is currently broadcast using the VHF band. In order to receive the analog broadcast VHF band, an antenna including a receiving element and a tuning circuit dedicated to reception of the VHF band has been proposed (for example, see Patent Document 3).
特許文献3には、アンテナコイルと、これに巻かれた導体(線)と、同調回路2とを2組用意した同調アンテナが記載されているが、これは2つ以上の離れた帯域のVHF−F/VHF−F/UHFを各々のアンテナコアで受信するものである。
特許文献3に記載の発明は、離れた帯域を各々のアンテナコアで受信するため、第1の出力端子と第2の出力端子とを接続して1つの出力端子としている。2つの同調アンテナは、低い方の周波数帯と高い方の周波数帯の受信とに夫々分離されているので、その間のアイソレーションを充分にとることができ、互いに妨害を与えることがないようになっている。これにより、出力端子を一つにすることができ、小型化をはかることができると共に、扱いが容易になるというものである。
一般的な携帯電話機器では、リチウムイオン電池が使用されており、0〜3Vなら容易に印加することが出来るが、それ以上の電圧を印加することはできない。仮に昇圧回路を使用して3V以上の電圧を印加したとしても、その回路の占有部分により装置小型化の障害となる。また、昇圧回路は低消費電力化の障害となるという問題や、昇圧回路から発生するノイズで受信感度の劣化を引き起こすという問題もある。 In a general mobile phone device, a lithium ion battery is used, and a voltage of 0 to 3 V can be easily applied, but a voltage higher than that cannot be applied. Even if a voltage of 3 V or higher is applied using a booster circuit, the occupied portion of the circuit becomes an obstacle to downsizing of the apparatus. In addition, there is a problem that the booster circuit becomes an obstacle to lowering power consumption and a problem that the reception sensitivity is deteriorated due to noise generated from the booster circuit.
上記理由によって、携帯電話などの携帯無線端末にチューナブルアンテナを用いる場合は、0〜3V程度の印加電圧で制御することが望ましい。しかしながら、現状、チューナブルアンテナを0から3.0Vで制御可能とし、かつ、470〜770MHzまでを受信
可能とするには、この帯域を受信する受波素子を小さくし、そのインダクタンス値を下げるしか方法が無い。その結果、アンテナ利得が低下して十分な受信感度が得られないという課題がある。
For the above reasons, when using a tunable antenna in a portable wireless terminal such as a cellular phone, it is desirable to control with an applied voltage of about 0 to 3V. However, at present, in order to make the tunable antenna controllable from 0 to 3.0 V and to be able to receive up to 470 to 770 MHz, it is necessary to reduce the receiving element to receive this band and reduce its inductance value. There is no way. As a result, there is a problem that the antenna gain is reduced and sufficient reception sensitivity cannot be obtained.
なお、特許文献3記載の発明では、2つ以上の離れた帯域を各々のアンテナコアで受信するものであるから、低い方の周波数帯と高い方の周波数帯の受信とに夫々分離されており、その間のアイソレーションを充分にとることができ、互いに干渉することがないため、出力端子を一つにすることができ、小型化をはかることができるというものである。しかし、一つの連続した帯域(UHF)を2つの同調回路で受信しようする場合には、低い方の周波数帯と高い方の周波数帯の間に十分なアイソレーションをとることができないから、互いに干渉し、出力端子を一つにすることができないという問題がある。
In the invention described in
本発明の目的は、1つの連続した帯域を2つのアンテナで受信する場合であっても、十分な受信感度が得られ、しかも一つの出力端子で高周波信号を出力することが可能なチューナブルアンテナおよびそれを備えた受信装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a tunable antenna capable of obtaining a sufficient reception sensitivity and outputting a high-frequency signal at one output terminal even when one continuous band is received by two antennas. And providing a receiving apparatus including the same.
本発明の第1の態様によれば、1つの連続した周波数帯域の高周波信号を受信するチューナブルアンテナにおいて、金属導体からなる第1の受波素子と該第1の受波素子の一端部に電気的に接続された第1の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち低周波帯域側の高周波信号を受信する第1の同調回路と、金属導体からなる第2の受波素子と該第2の受波素子の一端部に電気的に接続された第2の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち高周波帯域側の高周波信号を受信する第2の同調回路と、前記第1の同調回路の前記第1の受波素子の他端部と前記第2の同調回路の前記第2の受波素子の他端部に電気的に接続され前記第1及び第2の受波素子に給電するための高周波信号給電部と、該高周波信号給電部に電気的に接続され、前記第1及び第2の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を出力する高周波信号出力端子と、前記高周波信号給電部に電気的に接続されると共に接地されるグランド端子と、を備え、前記第2の同調回路の受信周波数帯域は前記第1の同調回路の受信周波数帯域よりも大きく、前記第1の受波素子の長さは前記第2の受波素子の長さより長く、前記第1の可変容量手段の容量変化比は第2の可変容量手段の容量変化比より小さくしたチューナブルアンテナが提供される。
1つの連続した周波数帯域の高周波信号を2つの同調回路でそれぞれ受信するので、十分な受信感度が得られる。また高周波信号給電部にグランド端子を設けたので、第1及び第2の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を、互いに干渉することなしに、1つの高周波信号出力端子から出力し、受信することができる。
According to the first aspect of the present invention, in a tunable antenna that receives a high-frequency signal in one continuous frequency band, a first receiving element made of a metal conductor and one end of the first receiving element A first tuning circuit having a first variable capacitance means electrically connected, and receiving a high frequency signal on a low frequency band side of the frequency band; a second receiving element made of a metal conductor; A second tuning circuit electrically connected to one end of the second receiving element, and receiving a high-frequency signal on the high- frequency band side of the frequency band; and The first and second receiving elements are electrically connected to the other end of the first receiving element of the first tuning circuit and the other end of the second receiving element of the second tuning circuit. A high-frequency signal power supply unit for supplying power to the wave element, and electrically connected to the high-frequency signal power supply unit Comprises a high frequency signal output terminal for outputting the high-frequency signals received respectively by said first and second tuning circuits, and a ground terminal that is grounded together with the the high-frequency signal feed electrically connected to the second The tuning frequency of the first tuning circuit is larger than the receiving frequency band of the first tuning circuit, the length of the first receiving element is longer than the length of the second receiving element, and the first variable A tunable antenna is provided in which the capacity change ratio of the capacity means is smaller than the capacity change ratio of the second variable capacity means .
Since high frequency signals in one continuous frequency band are received by the two tuning circuits, sufficient reception sensitivity can be obtained. In addition, since the ground terminal is provided in the high-frequency signal feeder, the high-frequency signals received by the first and second tuning circuits can be output and received from one high-frequency signal output terminal without interfering with each other. it can.
また、第2の同調回路の受信周波数帯域が第1の同調回路の受信周波数帯域よりも大きいと、第1の同調回路が受信する周波数変化の上限を低く設定でき、第1の受波素子の長さを長く、第1の可変容量手段の容量変化比を小さくすることができる。したがって、第1の受波素子の長さを第2の受波素子の長さより長くし、第1の可変容量手段の容量変化比を第2の可変容量手段の容量変化比より小さくすると、抵抗成分が小さくなるので、第1の同調回路が受信する周波数帯域の利得を改善できる。
Further, when the reception frequency band of the second tuning circuit is larger than the reception frequency band of the first tuning circuit, the upper limit of the frequency change received by the first tuning circuit can be set low, and the first receiving element The length can be increased and the capacity change ratio of the first variable capacity means can be reduced. Accordingly, if the length of the first receiving element is made longer than the length of the second receiving element and the capacitance change ratio of the first variable capacitance means is made smaller than the capacitance change ratio of the second variable capacitance means, the resistance Since the component becomes small, the gain of the frequency band received by the first tuning circuit can be improved.
また、第1の受波素子と第1の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の上限値が、第2の受波素子と第2の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の下限値より高いことが好ましい。
第1の受波素子と第1の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の上限値が、第2の受波素子と第2の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の上限値より高いと、第1の同調回路の利得が改善され、第2の同調回路の利得が劣化するが、元々、周波数
が高いほどアンテナ利得が高いため、アンテナ利得を平準化できる。
The upper limit value of the reception frequency that can be controlled by the first wave receiving element and the first variable capacitance means is the lower limit value of the reception frequency that can be controlled by the second wave receiving element and the second variable capacitance means. Higher is preferred.
The upper limit value of the reception frequency that can be controlled by the first wave receiving element and the first variable capacitance means is higher than the upper limit value of the reception frequency that can be controlled by the second wave receiving element and the second variable capacitance means. Then, the gain of the first tuning circuit is improved and the gain of the second tuning circuit is deteriorated. However, since the antenna gain is originally higher as the frequency is higher, the antenna gain can be leveled.
また、本発明の第2の態様によれば、第1の態様のチューナブルアンテナと、前記高周波信号出力端子に電気的に接続されるチューナ回路と、前記第1及び第2の可変容量手段に共通の制御電圧を印加して前記第1及び第2の可変容量手段を制御する制御回路と、を有するチューナブルアンテナを備えた受信装置が提供される。高周波信号給電部にグランド端子を設けて、このグランド端子を接地するようにしたので、2つの同調回路のインピーダンスマッチングをとれば、第1及び第2の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を分離することができ、互いに干渉することなしに1つの高周波信号出力端子から出力し、受信することができる受信装置を提供できる。 According to the second aspect of the present invention, the tunable antenna according to the first aspect, the tuner circuit electrically connected to the high-frequency signal output terminal, and the first and second variable capacitance means are provided. There is provided a receiving device including a tunable antenna having a control circuit for applying a common control voltage to control the first and second variable capacitance means. Since the ground terminal is provided in the high-frequency signal feeding unit and the ground terminal is grounded, the impedance matching of the two tuning circuits is taken to separate the high-frequency signals received by the first and second tuning circuits, respectively. Therefore, it is possible to provide a receiving apparatus that can output and receive from one high-frequency signal output terminal without interfering with each other.
また、本発明の第3の態様によれば、1つの連続した周波数帯域の高周波信号を受信するチューナブルアンテナを備えた受信装置において、金属導体からなる第1の受波素子と該第1の受波素子の一端部に電気的に接続された第1の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち低周波帯域側の高周波信号を受信する第1の同調回路と、金属導体からなる第2の受波素子と該第2の受波素子の一端部に電気的に接続された第2の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち高周波帯域側の高周波信号を受信する第2の同調回路と、前記第1の同調回路の前記第1受波素子と前記第2の同調回路の前記第2受波素子とに電気的に接続される高周波信号給電部と、前記高周波信号給電部に設けられ、前記第1及び第2の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を出力する高周波信号出力端子と、前記高周波信号出力端子に電気的に接続された同軸線路と、該同軸線路を介して前記高周波信号出力端子に接続されるチューナ回路と、前記高周波信号給電部に電気的に接続されたコンデンサと、前記コンデンサの他端と電気的に接続されると共に接地されるグランド端子と、前記第1及び第2の可変容量手段に印加する制御電圧を前記高周波信号出力端子から出力される前記高周波信号に重畳させる制御電圧重畳回路と、前記制御電圧重畳回路に電気的に接続され、前記高周波信号出力端子から前記第1及び第2の受波素子を介して前記第1及び第2の可変容量手段に前記制御電圧を印加して前記第1及び第2の可変容量手段の容量を制御する制御回路と、を有し、前記第2の同調回路の受信周波数帯域は前記第1の同調回路の受信周波数帯域よりも大きく、前記第1の受波素子の長さは前記第2の受波素子の長さより長く、前記第1の可変容量手段の容量変化比は第2の可変容量手段の容量変化比より小さいチューナブルアンテナを備えた受信装置が提供される。 According to the third aspect of the present invention, in a receiving apparatus including a tunable antenna that receives a high-frequency signal in one continuous frequency band, the first receiving element made of a metal conductor and the first receiving element A first tuning circuit that is electrically connected to one end of the wave receiving element and that receives a high-frequency signal on the low frequency band side of the frequency band; and a metal conductor. And a second variable capacitance means electrically connected to one end of the second receiving element and receiving a high frequency signal on the high frequency band side of the frequency band. Two tuning circuits, a high-frequency signal feeder electrically connected to the first receiving element of the first tuning circuit and the second receiving element of the second tuning circuit, and the high-frequency signal Provided in the power feeding unit and received by the first and second tuning circuits, respectively A high-frequency signal output terminal for outputting a high-frequency signal, a coaxial line electrically connected to the high-frequency signal output terminal, a tuner circuit connected to the high-frequency signal output terminal via the coaxial line, and the high-frequency signal A capacitor electrically connected to the power supply unit, a ground terminal electrically connected to the other end of the capacitor and grounded, and a control voltage applied to the first and second variable capacitance means are applied to the high frequency A control voltage superimposing circuit for superimposing on the high-frequency signal output from the signal output terminal, and electrically connected to the control voltage superimposing circuit, from the high-frequency signal output terminal via the first and second receiving elements possess a control circuit for controlling the capacity of said first and said control voltage is applied to the second variable capacitance means and the first and second variable capacitance means, said second tuning circuit The reception frequency band is larger than the reception frequency band of the first tuning circuit, the length of the first reception element is longer than the length of the second reception element, and the capacitance of the first variable capacitance means There is provided a receiving apparatus including a tunable antenna whose change ratio is smaller than the capacity change ratio of the second variable capacitance means .
1つの連続した周波数帯域の高周波信号を2つの同調回路でそれぞれ受信するので、十分な受信感度が得られる。また高周波信号出力端子とチューナとの間を同軸線路で電気的に接続するようにしたので、第1及び第2の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を、互いに干渉することなしに、1つの高周波信号出力端子から出力し、受信することができる。また、高周波信号出力端子にコンデンサを電気的に接続するとともに、高周波信号出力端子から出力される高周波信号出力に制御電圧を重畳する制御電圧重畳回路を設けて、高周波信号出力端子から第1及び第2の可変容量手段に制御電圧を印加するようにしたので、高周波信号出力線と制御電圧線を一本化できる。 Since high frequency signals in one continuous frequency band are received by the two tuning circuits, sufficient reception sensitivity can be obtained. Further, since the high-frequency signal output terminal and the tuner are electrically connected by a coaxial line, the high-frequency signals received by the first and second tuning circuits can be combined into one high-frequency signal without interfering with each other. It can be output from the signal output terminal and received. In addition, a capacitor is electrically connected to the high frequency signal output terminal, and a control voltage superimposing circuit for superimposing a control voltage on the high frequency signal output output from the high frequency signal output terminal is provided. Since the control voltage is applied to the two variable capacitance means, the high-frequency signal output line and the control voltage line can be unified.
本発明によれば、1つの連続した周波数帯域を低周波帯域側と高周波帯域側とに分け、2つのアンテナでそれぞれの周波数を受信する場合であっても、1つの出力端子で高周波信号を出力することができ、しかも十分な受信感度(出力強度)が得られる。 According to the present invention, one continuous frequency band is divided into a low frequency band side and a high frequency band side, and a high frequency signal is output from one output terminal even when two antennas receive each frequency. In addition, sufficient reception sensitivity (output intensity) can be obtained.
以下に本発明の実施の形態について説明する。
[第1の実施の形態]
Embodiments of the present invention will be described below.
[First Embodiment]
図1は本発明の第1の実施の形態を示し、チューナブルアンテナを備えた受信装置の基本構成例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a basic configuration example of a receiving apparatus including a tunable antenna according to the first embodiment of this invention.
受信装置は、チューナブルアンテナ100と、チューナブルアンテナを搭載する本体200とから構成される。
The receiving apparatus includes a
チューナブルアンテナ100は、プリント配線基板1にプリントされた2つの受波素子11、12と、それぞれの受波素子11,12の一端部(一端または一端より距離が離れた場所)に電気的に接続された可変容量手段21、22と、1つの高周波信号給電部3とによって構成されている。第1の受波素子11と第1の可変容量手段21とから第1の同調回路が構成され、第2の受波素子12と第2の可変容量手段22とから第2の同調回路が構成される。第1の同調回路と高周波信号給電部3とによって第1のアンテナが構成され、第2の同調回路と高周波信号給電部3とによって第2のアンテナが構成される。
The
各可変容量手段21,22は、受波素子11、12の一端部となる接続部41、42と、受信周波数を制御するための制御電圧を印加する周波数制御端子51、52と、グランド接続するための可変容量手段用グランド端子61、62とを備えている。
Each of the variable capacitance means 21 and 22 is connected to the
受波素子11,12の接続部41、42には、可変容量ダイオード71、72のカソードが電気的に接続されており、アノードにはチップコンデンサ81、82と、チップ抵抗91、92の一端が電気的に接続されている。
The cathodes of the
チップ抵抗91、92の他端は、周波数制御端子51、52の一端に電気的に接続されている。このチップ抵抗91,92は、可変容量ダイオード71、72の容量値を制御するための制御電圧を印加し、かつ、受波素子11、12が受信した高周波信号が周波数制御端子51、52に流入するのを防ぐ作用をする。
The other ends of the
チップコンデンサ81、82の他端は、可変容量手段用グランド端子61、62の一端に電気的に接続されている。このチップコンデンサ81,82は、上記の制御電圧が可変容量手段用グランド端子61,62に印加されないようにするためのDCカットとして作用する。
The other ends of the
受波素子11、12の他端部は互いに電気的に接続されており、さらに、高周波信号給電部3に電気的に接続される。高周波信号給電部3には、高周波信号出力端子31とインピーダンス整合用グランド端子32とが備えられている。インピーダンス整合用グランド端子32のグランド接続により、チューナブルアンテナの特性インピーダンスをおおよそ50Ωに整合することができる。
また、このインピーダンス整合用グランド端子32が設けられることにより、第1及び第2の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を互いに干渉を与えること無しに、1つの高周波信号出力端子31からそれぞれの高周波信号を取り出し、受信することができるようになる。なお、この高周波信号出力端子31から出力された2つの高周波信号は、後述するチューナ回路101に入力された後、所望の高周波信号のみが信号処理される。
なお、受波素子11、12の他端を互いに電気的に接続せず(他端を共通にせず)、受波素子11,12の他端を別々に形成し、各他端部(他端または他端より距離が離れた場所)が高周波信号給電部3に電気的に接続されるようにしてもよい。
The other ends of the
Further, by providing the impedance matching
The other ends of the
チューナブルアンテナ100を搭載する本体200は、チューナ回路101と受信周波数制御回路103とを主に設けた受信装置本体基板10を備える。この受信装置本体基板10に上記チューナブルアンテナ100を搭載したプリント配線基板1が実装されている。チューナブルアンテナ100の可変容量手段用グランド端子61、62の他端とインピーダンス整合用グランド端子32の他端は、受信装置本体基板10のグランド面(図示せず)に電気的に接続される。高周波信号出力端子31は、チューナ回路101の入力端子102に配線106で電気的に接続される。周波数制御端子51、52は、チューナブル
アンテナ外部にある受信周波数制御回路103に配線105で電気的に共通接続される。受信周波数制御回路103は、単独1系統の制御電圧で可変容量ダイオード71、72の容量値を制御する。
A
次に、図2により、第1の実施の形態によるチューナブルアンテナの動作を説明する。図2は、図1のチューナブルアンテナの高周波信号出力端子31からみた、VSWRを横軸周波数で示したものである。図2に示した実線の特性(A)は、可変容量ダイオード71、72の制御電圧を0.0Vとしたときを示している。このとき、受波素子11が受信可能となる帯域111と、受波素子12が受信可能となる112の2つの帯域でVSWRが低くなっており、本チューナブルアンテナがこの2つのチャンネルで受信可能であることを示している。
Next, the operation of the tunable antenna according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows VSWR on the horizontal axis as viewed from the high-frequency
一方、図2に示した破線の特性(B)は、制御電圧を3.0Vとしたときの特性を示しており、受波素子11が受信可能となる帯域113と、受波素子12が受信可能となる114の2つの帯域でVSWRが低くなっている。
On the other hand, the broken line characteristic (B) shown in FIG. 2 shows the characteristic when the control voltage is set to 3.0 V, and the
上記より、制御電圧0.0Vから3.0Vによって受波素子11が受信する帯域は、111の帯域から113の帯域である。すなわち、470MHz〜770MHz全帯域のうち約1/2程度をカバーすることが出来る。一方、受波素子12が受信することが出来るのは、112の帯域から、114の帯域である。すなわち、残りの1/2の帯域をカバーすることが出来る。
From the above, the band received by the
よって、470MHzから770MHzの全帯域に割り当てられた各チャンネルに同調するには、図3に示す、受信周波数と制御電圧の対応曲線のうち、実線(A)の2つの対応曲線に従って制御すれば良い。
なお、図2に示すように、第1の同調回路が受信する帯域(111〜113)の高周波側と、第2の同調回路が受信する帯域(112〜114)の低周波側とが重複するように第1及び第2の同調回路を設計する。そして重複している周波数帯においては、可変容量ダイオードに印加する電圧が大きくなる方の同調回路を使用することが好ましい。すなわち、図2のように620MHzを受信する時は、第1の同調回路(at3.0V)を使用
することが好ましい。可変容量ダイオードに印加する電圧が大きいほど、可変容量ダイオードの抵抗成分が小さく、アンテナ利得が良くなるからである。
Therefore, in order to tune to each channel assigned to the entire band from 470 MHz to 770 MHz, control may be performed according to two corresponding curves of the solid line (A) among the corresponding curves of the reception frequency and the control voltage shown in FIG. .
As shown in FIG. 2, the high frequency side of the band (111 to 113) received by the first tuning circuit overlaps the low frequency side of the band (112 to 114) received by the second tuning circuit. Thus, the first and second tuning circuits are designed. In the overlapping frequency band, it is preferable to use a tuning circuit that increases the voltage applied to the variable capacitance diode. That is, when receiving 620 MHz as shown in FIG. 2, it is preferable to use the first tuning circuit (at 3.0 V). This is because the higher the voltage applied to the variable capacitance diode, the smaller the resistance component of the variable capacitance diode and the better the antenna gain.
なお、従来例によるチューナブルアンテナでは、1つの受波素子で470〜770MHzの全帯域をカバーするため、受波素子11あるいは受波素子12と同じインダクタンス値を有する受波素子では、図3の破線(B)に示すように、0〜6Vまで制御電圧を印加しなければならない。また、仮に、1つの受波素子で470〜770MHzの全帯域をカバーし、かつ、0V〜3Vで制御可能となるように設計すると、受信周波数はインダクタンスLの大きさに比例することから、受波素子を小さくする必要があり、アンテナ利得の低下が避けられない。
In the tunable antenna according to the conventional example, since one receiving element covers the entire band of 470 to 770 MHz, the receiving element having the same inductance value as the receiving
第1の実施の形態のチューナブルアンテナ及び受信装置によれば、以下に挙げる一つ又はそれ以上の効果を有する。
(1)1つの連続した470〜770MHzの周波数帯域をもつ高周波信号を2つの同調回路で分割して受信するようにして、携帯端末が通常備えている3Vの制御電圧でチューナブルアンテナを制御可能としたので、インダクタンス値を下げるために受波素子を小さくする必要がなくなり、アンテナ利得の低下がなく、十分な受信感度が得られる。
(2)1つの連続した周波数帯域をもつ高周波信号を2つの同調回路で分割して受信する場合において、2つの同調回路を電気的に接続して1つの高周波出力端子から取り出そうとするとき、第1及び第2の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号が互いに干渉しあい
分離できないという問題が生じるが、第1の実施の形態によれば、高周波信号給電部に高周波信号出力端子と共にインピーダンス整合用グランド端子を設けたので、このインピーダンス整合用グランド端子を接地して2つの同調回路のインピーダンスマッチングをとれば、第1及び第2の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を互いに干渉することなしに、1つの高周波信号出力端子から取り出し、分離することができる。
なお、給電部3のコの字部分(スリット部)の形状を変更することにより、上記の2つの同調回路のインピーダンスマッチング整合を行う。
(3)また、チューナブルアンテナは、無線機の筐体に内蔵できるほど小型化することができる。
[第2の実施の形態]
According to the tunable antenna and the receiving apparatus of the first embodiment, one or more of the following effects are provided.
(1) It is possible to control a tunable antenna with a control voltage of 3V, which is normally provided in mobile terminals, by receiving a high-frequency signal having a continuous frequency band of 470 to 770 MHz by two tuning circuits. Therefore, it is not necessary to make the receiving element small in order to reduce the inductance value, the antenna gain is not lowered, and sufficient reception sensitivity can be obtained.
(2) In a case where a high frequency signal having one continuous frequency band is divided and received by two tuning circuits, when two tuning circuits are electrically connected to be taken out from one high frequency output terminal, The high-frequency signals received by the first and second tuning circuits interfere with each other and cannot be separated, but according to the first embodiment, the high-frequency signal power supply unit and the high-frequency signal output terminal together with the impedance matching ground terminal Therefore, if the impedance matching ground terminal is grounded and impedance matching of the two tuning circuits is performed, one high frequency signal received by each of the first and second tuning circuits is not interfered with each other. It can be taken out from the high-frequency signal output terminal and separated.
Note that the impedance matching matching of the two tuning circuits is performed by changing the shape of the U-shaped portion (slit portion) of the
(3) Further, the tunable antenna can be reduced in size so that it can be built in the casing of the wireless device.
[Second Embodiment]
図4は本発明の第2の実施の形態を示し、チューナブルアンテナを備えた受信装置の変形構成例を示す図である。図4の構成が図1と異なる点は、制御電圧を高周波信号出力端子に重畳するようにした点である。 FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention and is a diagram showing a modified configuration example of a receiving apparatus provided with a tunable antenna. 4 differs from FIG. 1 in that the control voltage is superimposed on the high-frequency signal output terminal.
第2の実施の形態のチューナブルアンテナは、第1の実施の形態と同様、2つの受波素子11、12と、それぞれの受波素子の一端に電気的に接続された可変容量手段21、22と、それぞれの受波素子の他端に電気的に接続された1つの高周波信号給電部3を備えている。それぞれの可変容量手段21,22は、受波素子との接続部41、42と、グランド接続するための可変容量手段用グランド端子61、62とを備えている。
第1の実施の形態のチューナブルアンテナとは異なり、第2の実施の形態のチューナブルアンテナにおいては、受波素子11、12側から可変容量ダイオード71、72に電圧が印加されているため、受波素子接続部41,42と可変容量ダイオード71,72のアノードが電気的に接続されている。これに対して、第1の実施の形態のチューナブルアンテナにおいては、コンデンサ81,82側から可変容量ダイオード71,72に電圧が印加されているため、受波素子接続部41,42と可変容量ダイオード71,72のカソードが電気的に接続されている。
可変容量ダイオード71、72のカソードと可変容量手段用グランド端子61、62の間には、チップコンデンサ81、82と、チップ抵抗91、92とが電気的に並列接続されている。チップ抵抗91、92は、可変容量ダイオード71、72のカソードに電荷が蓄積されるのを防ぐ作用をする。
As in the first embodiment, the tunable antenna according to the second embodiment includes two receiving
Unlike the tunable antenna of the first embodiment, in the tunable antenna of the second embodiment, the voltage is applied to the
チップコンデンサ81、82は、可変容量ダイオード71、72と電気的に直列接続されることで、可変容量手段21、22の容量値の微調整に用いる。受波素子11、12の他端は互いに高周波信号給電部3に電気的に接続される。高周波信号給電部3には、高周波信号出力端子31とDCカット用チップコンデンサ33が備えられている。
The
第2の実施の形態では、高周波信号出力端子31に受信周波数を制御する為の制御電圧を重畳するので、DCカット作用のあるDCカット用チップコンデンサ33が必要となる。このDCカット用チップコンデンサ33は、DCカット用グランド端子32aを介して受信装置本体基板10のグランド面(図示せず)に電気的に接続される。
また、第2の実施の形態によれば、高周波信号出力端子31に電気的に接続されるDCカット用チップコンデンサ33を設け、この一端がDCカット用グランド端子32aを介して接地して2つの同調回路のインピーダンスマッチング整合を行っている。これにより、可変容量手段71、72に印加されるべき制御電圧がDCカット用グランド端子32aに印加されることを防止すると共に、第1及び第2の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を互いに干渉すること無しに、1つの高周波信号出力端子31から取り出し、受信することができるようになる。
In the second embodiment, since a control voltage for controlling the reception frequency is superimposed on the high frequency
Further, according to the second embodiment, the DC cut
高周波信号出力端子31は、同軸ケーブル121を介してチューナ回路101と電気的
に接続される。これにより、2つの受波素子11、12でそれぞれ受信した高周波信号は、同軸線路となる同軸ケーブル121を介してチューナ回路101に入力される。また、この同軸ケーブル121を用いて、それぞれの同調回路に設けられた可変容量ダイオード71,72に制御電圧を印加する。このように、それぞれの受波素子で受信した高周波信号と、この制御電圧とを重畳するためには、重畳回路123をチューナ回路101側に組み込む必要がある。重畳回路123は、チューナ入力端子102と同軸ケーブル121の芯線122との間に設けられるチップコンデンサ125と、同軸ケーブル121の芯線122と受信周波数制御回路103との間に設けられるチップ抵抗126とから構成される。
The high frequency
第2の実施形態においては、第1の実施の形態で用いたインピーダンス整合用グランド端子32ではなく、同軸ケーブル121によってチューナブルアンテナの特性インピーダンスがおおよそ50Ωに整合されている。
In the second embodiment, the characteristic impedance of the tunable antenna is matched to about 50Ω by the
第2の実施の形態によれば、制御電圧を高周波信号出力端子31に重畳することが可能である為、第1の実施の形態では必要であった周波数制御端子51、52が不要となる。また、特にチューナブルアンテナ100とチューナ回路101とが離れた場所に設置される場合に、配線本数を1本抑えられ、配線費用を抑えることが出来る。
特に、2軸からなるヒンジ部を有する携帯電話に好適であり、チューナブルアンテナ100を液晶ディスプレイ側に配置し、受信装置本体基板10をキーボード側に配置し、同軸ケーブル121をヒンジ部に配置すればよい。
なお、同軸ケーブル121の代わりにマイクロストリップ線路を用いることもできる。[第3の実施の形態]
According to the second embodiment, since the control voltage can be superimposed on the high-frequency
Particularly, it is suitable for a mobile phone having a hinge part composed of two axes, and the
Note that a microstrip line may be used instead of the
図5は本発明の第3の実施の形態を示し、チューナブルアンテナを備えた受信装置の変形構成例を示す図である。図5の構成が図4と異なる点は、第1の受波素子11と第2の受波素子12との長さの比率(インダクタンスの比率)を変えた点である。
第1の受波素子11の長さは、接続部41から給電部3までの距離aであり、第2の受波素子12の長さは、接続部42から給電部3までの距離bである。
FIG. 5 shows the third embodiment of the present invention and is a diagram showing a modified configuration example of a receiving apparatus including a tunable antenna. The configuration of FIG. 5 is different from that of FIG. 4 in that the length ratio (inductance ratio) between the first receiving
The length of the first
第3の実施の形態のチューナブルアンテナは、第2の実施の形態と同様、2つの受波素子11、12と、それぞれの受波素子11,12に電気的に接続された可変容量手段21、22と、1つの高周波信号出力端子31から構成されている。それぞれの可変容量手段21,22には、可変容量ダイオード71、72が含まれている。第3の実施の形態では、第1の受波素子11の長さ(a)を、第2の受波素子12の長さ(b)よりも大きく設定している。これは、低周波数受信側となる第1の受波素子11のインダクタンスLを大きくして、アンテナ利得を良くするためである。さらに第2の受波素子12に電気的に接続される可変容量ダイオード72の容量変化比を、第1の受波素子11に電気的に接続される可変容量ダイオード71の容量変化比より大きく設定している。
Similar to the second embodiment, the tunable antenna of the third embodiment includes two receiving
次に、図6及び図7により、第3の実施の形態によるチューナブルアンテナの動作を説明する。図6は、図5のチューナブルアンテナの高周波信号出力端31からみた、VSWRを横軸周波数で示したものである。図6に実線で示した特性(C)は、可変容量ダイオード71、72に印可する制御電圧を0.0Vとしたときの特性を示す。図中に破線で示した特性(D)は、制御電圧を3.0Vとしたときの特性を示す。制御電圧を0.0Vから3.0Vに変化したとき、第1の受波素子11が受信可能となる帯域は、帯域111から帯域113まで変化し、470MHz〜770MHz全帯域の約1/3程度つまり、470MHz〜570MHzまでをカバーする。
Next, the operation of the tunable antenna according to the third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 6 shows the VSWR in terms of the horizontal axis frequency as viewed from the high-frequency
一方、第2の受波素子12が受信可能となる112の帯域は、114の帯域まで変化し
、残りの2/3の帯域をカバーする。第1の受波素子11が受信しなければならない帯域を全帯域の1/3程度にすることで、周波数変化の上限を570MHzと低く設定でき、第1の受波素子11の長さを長く、かつ、可変容量ダイオード71の容量変化比を小さくすることが出来る。可変容量ダイオードの容量変化比が小さいと、抵抗成分が小さいので、第1の受波素子11が長く出来ることと併せて、第1の受波素子11が受信する帯域、470〜570MHzのアンテナ利得改善の効果が見込める。
On the other hand, the 112 band that can be received by the second receiving
図7に第3の実施の形態によるチューナブルアンテナの受信周波数と制御電圧の関係を示す。470MHzから770MHzの全帯域に割り当てられた各チャンネルに同調するには、図7に示す、受信周波数と制御電圧の対応曲線のうち、実線(A)の2つの対応曲線に従って制御すれば良い。570MHz受信時は、第1の同調回路(at 3.0V)を使用する。可変容量ダイオード71に印加される電圧が大きい程、可変容量ダイオードの抵抗成分が小さい。そのためアンテナ利得がよい。
FIG. 7 shows the relationship between the reception frequency and the control voltage of the tunable antenna according to the third embodiment. In order to tune to each channel allocated to the entire band from 470 MHz to 770 MHz, control may be performed according to two corresponding curves of the solid line (A) among the corresponding curves of the reception frequency and the control voltage shown in FIG. When receiving 570 MHz, the first tuning circuit (at 3.0 V) is used. The larger the voltage applied to the
図8に第3の実施の形態によるチューナブルアンテナの受信周波数とアンテナ利得の関係を示す。第3の実施の形態のアンテナ利得は、実線の曲線(E)に示すとおり、470〜570MHz帯域のアンテナ利得を改善した分、570〜770MHzのアンテナ利得は劣化する。しかし、携帯電話筐体に内蔵するチューナブルアンテナにおいては、従来例の利得(F)に示すとおり、元々、周波数が高いほどアンテナ利得が高い。よって、第3の実施の形態によれば、アンテナ利得が平準化され、好都合である。 FIG. 8 shows the relationship between the reception frequency and antenna gain of the tunable antenna according to the third embodiment. The antenna gain of the third embodiment degrades the antenna gain at 570 to 770 MHz as much as the antenna gain in the 470 to 570 MHz band is improved as shown by the solid curve (E). However, in the tunable antenna built in the cellular phone casing, as shown in the gain (F) of the conventional example, the antenna gain is originally higher as the frequency is higher. Therefore, according to the third embodiment, the antenna gain is leveled, which is convenient.
なお、上述した実施の形態ではいずれもチューナブルアンテナを備えた装置として、受信装置に適用した場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、送信装置にも、送受信装置にも適用可能である。 In each of the above-described embodiments, the case where the tunable antenna is applied to the receiving device has been described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to the transmitting device and the transmitting / receiving device. It is.
本発明の好ましい形態を付記する。 Preferred forms of the present invention will be additionally described.
アンテナは、共振周波数がアンテナ外部から制御可能なチューナブルアンテナであって、金属導体である受波素子とアンテナ外部から制御可能な可変容量手段からなり、前記受波素子と前記可変容量手段は、2組から構成されており、これらの受波素子が1つの高周波信号出力端子に電気的に接続され、この高周波信号部は接地されていることを特徴とする。 The antenna is a tunable antenna whose resonance frequency can be controlled from the outside of the antenna, and includes a receiving element that is a metal conductor and variable capacitance means that can be controlled from outside the antenna, and the receiving element and the variable capacitance means include: It is composed of two sets, and these receiving elements are electrically connected to one high-frequency signal output terminal, and this high-frequency signal section is grounded.
また、前記可変容量手段はアンテナの外部回路から印加される制御電圧によってその容量値を制御されており、かつ、前記制御電圧はチューナブルアンテナに含まれる可変容量手段すべてを単独1系統の電圧で制御することを特徴とする。 The variable capacitance means is controlled in its capacitance value by a control voltage applied from an external circuit of the antenna, and the control voltage is a single system voltage for all the variable capacitance means included in the tunable antenna. It is characterized by controlling.
また、前記制御電圧は前記高周波信号端子に重畳されており、前記可変容量手段は、前記受波素子を介して制御電圧が印加されていることを特徴とする。 The control voltage is superimposed on the high-frequency signal terminal, and the variable capacitance means is applied with the control voltage via the receiving element.
また、第1の受波素子(低周波受信用)と、第2の受波素子(高周波受信用)と、第1の受波素子に接続される第1の可変容量手段と、第2の受波素子に接続される第2の可変容量手段と、によって構成されており、第1の受波素子のインダクタンス値は、第2の受波素子より大きく、第1の可変容量手段の容量変化比は第2の可変容量手段より小さいことを特徴とする。 A first receiving element (for low-frequency reception); a second receiving element (for high-frequency reception); a first variable capacitance means connected to the first receiving element; And a second variable capacitance means connected to the wave receiving element. The inductance value of the first wave receiving element is larger than that of the second wave receiving element, and the capacitance change of the first variable capacitance means. The ratio is smaller than the second variable capacitance means.
また、第1の受波素子と第1の可変容量手段によって制御可能な共振周波数上限値が、第2の受波素子と第2の可変容量手段によって制御可能な共振周波数下限値より高く、重複する周波数帯域においては、第1の受波素子で高周波信号を受信することを特徴とする。 Further, the resonance frequency upper limit value that can be controlled by the first wave receiving element and the first variable capacitance means is higher than the resonance frequency lower limit value that can be controlled by the second wave receiving element and the second variable capacitance means. In the frequency band to be received, the first receiving element receives a high-frequency signal.
また、上記チューナブルアンテナを備えた受信装置、送信装置、及び送受信装置であることを特徴とする。 Further, the present invention is a receiving device, a transmitting device, and a transmitting / receiving device provided with the tunable antenna.
[実施例1] [Example 1]
0〜3V駆動で同調回路を2つにしたときの実験例 Example of experiment with 2 tuning circuits with 0-3V drive
図1に示す第1の実施の形態のチューナブルアンテナについて、470〜770MHz全帯域カバーするために、可変容量ダイオード、チップコンデンサ、インダクタンスの各値を次のように設定して実験を行い、第1、第2アンテナの同調周波数を測定した。この実験は図4に示す第2の実施の形態のチューナブルアンテナについても共通する。 For the tunable antenna of the first embodiment shown in FIG. 1, in order to cover the entire band of 470 to 770 MHz, an experiment was performed by setting the values of the variable capacitance diode, the chip capacitor, and the inductance as follows. 1. The tuning frequency of the second antenna was measured. This experiment is common to the tunable antenna of the second embodiment shown in FIG.
第1の受波素子11と第2の受波素子12とを合わせた長さ(長手方向)は、携帯電話機に収まる大きさの40mmとした。第1及び第2の可変容量手段21、22である第1及び第2の可変容量ダイオード71、72には、その容量変化が共に1.8pFから4.
5pFに変化するものを使用した。これらの可変容量ダイオード71、72を駆動する印加電圧は0〜3Vとした。第1、第2のアンテナのチップコンデンサ81、82の容量値は6pF、2pFとした。第1、第2のアンテナのインダクタンスは共に45nHとした。これらの設定値及び測定結果は図12に示した。
The total length (longitudinal direction) of the first
What changed to 5 pF was used. The applied voltage for driving these
第1のアンテナの同調周波数は470MHz〜640MHzであり、第2のアンテナの同調周波数は620MHz〜770MHzであった。チューナブルアンテナの可変容量ダイオードへの印加電圧を0〜3Vの範囲とし、インダクタンスも大きくすることができた。これによりアンテナを大型化することができ、アンテナ利得を向上させることができた。
[比較例1]
The tuning frequency of the first antenna was 470 MHz to 640 MHz, and the tuning frequency of the second antenna was 620 MHz to 770 MHz. The voltage applied to the variable capacitance diode of the tunable antenna was in the range of 0 to 3 V, and the inductance could be increased. As a result, the size of the antenna can be increased, and the antenna gain can be improved.
[Comparative Example 1]
0〜6V駆動で同調回路を1つにしたときの実験例 Example of experiment when 0 to 6V drive and one tuning circuit
図9に示す従来例のチューナブルアンテナのチューナブルアンテナについて、470〜770MHzの全帯域をカバーするために、可変容量ダイオード、チップコンデンサ、インダクタンスの各値を次のように設定して実験を行い、アンテナの同調周波数を測定した。 In order to cover the entire band of 470 to 770 MHz, the tunable antenna of the conventional example shown in FIG. 9 was tested by setting the values of the variable capacitance diode, the chip capacitor, and the inductance as follows. The tuning frequency of the antenna was measured.
受波素子11の長さ(長手方向)は、実施例1と同じく携帯電話機に収まる大きさの40mmとした。可変容量手段21である可変容量ダイオードには、その容量変化が1.0
pFから4.5pFに変化するものを使用した。アンテナのチップコンデンサ容量値は6pFとした。アンテナのインダクタンスは45nHとした。これらの設定値及び測定結果は図13に示した。470〜770MHzの全帯域をカバーするには、可変容量ダイオードを印加電圧0〜6Vで駆動しなければならなかった。
[比較例2]
The length (longitudinal direction) of the
What changed from pF to 4.5 pF was used. The chip capacitor capacitance value of the antenna was 6 pF. The inductance of the antenna was 45 nH. These set values and measurement results are shown in FIG. In order to cover the entire band of 470 to 770 MHz, the variable capacitance diode had to be driven with an applied voltage of 0 to 6V.
[Comparative Example 2]
0〜3V駆動で同調回路を1つにしたときの実験例 Experimental example when one tuning circuit is used with 0-3V drive
比較例2は、比較例1と基本的に同じ構成のチューナブルアンテナを用い、0〜3V駆動とするために、可変容量ダイオード、チップコンデンサ、インダクタンスの各値を次のように設定して実験を行い、アンテナの同調周波数を測定した。 Comparative Example 2 uses a tunable antenna having basically the same configuration as Comparative Example 1, and in order to drive from 0 to 3 V, the values of variable capacitance diode, chip capacitor, and inductance are set as follows. The tuning frequency of the antenna was measured.
可変容量手段である可変容量ダイオードには、その容量変化が1.8pFから4.5p
Fに変化するものを使用した。アンテナのインダクタンスは25nHとした。これらの設定値及び測定結果は図14に示した。470〜770MHz全帯域カバーするには、アンテナのチップコンデンサ容量値を1000pFとしなければならなかった。
The variable capacitance diode, which is a variable capacitance means, has a capacitance change of 1.8 pF to 4.5 p.
What changed to F was used. The inductance of the antenna was 25 nH. These set values and measurement results are shown in FIG. In order to cover the entire band of 470 to 770 MHz, the chip capacitor capacitance value of the antenna had to be 1000 pF.
また、図14に示すように、比較例2で実施例1と同じ可変容量ダイオードを使用する場合、低電圧駆動(0〜3V駆動)とするためには、インダクタンス値を小さくする必要がある。そうすると、アンテナ素子を小さくする(インダクタンスの大きさに比例)必要があり、受信感度も小さくなり、アンテナ利得が低下した。
[実施例2]
As shown in FIG. 14, when the same variable capacitance diode as that of the first embodiment is used in the comparative example 2, it is necessary to reduce the inductance value in order to achieve low voltage driving (0 to 3 V driving). Then, it is necessary to make the antenna element small (proportional to the magnitude of the inductance), the reception sensitivity is also reduced, and the antenna gain is reduced.
[Example 2]
0〜3V駆動で同調回路を2つにして、その長さを変えたときの実験例 Experimental example when 0 to 3V drive with two tuning circuits and the length is changed
図5に示す第3の実施の形態のチューナブルアンテナについて、470〜770MHz全帯域カバーするために、可変容量ダイオード、チップコンデンサ、インダクタンスの各値を次のように設定して実験を行い、第1、第2アンテナの同調周波数を測定した。 With respect to the tunable antenna of the third embodiment shown in FIG. 5, in order to cover the entire band of 470 to 770 MHz, an experiment was performed by setting the values of the variable capacitance diode, the chip capacitor, and the inductance as follows. 1. The tuning frequency of the second antenna was measured.
第1の受波素子と第2の受波素子とを合わせた長さ(長手方向)は、実施例1と同様に携帯電話機に収まる大きさの40mmとした。第1の可変容量手段である第1の可変容量ダイオードには、その容量変化が1.8pFから4.5pFに変化するものを使用した。第2の可変容量手段である第2の可変容量ダイオードには、その容量変化が1.8pFか
ら4.5pFに変化するものを使用した。これらの可変容量ダイオードを駆動する印加電圧は0〜3Vとした。第1、第2のアンテナのチップコンデンサ容量値は共に4pFとした。第1、第2のアンテナのインダクタンスは52nH、35nHとした。第1、第2のアンテナ長さは45mm、24mmとした。これらの設定値及び測定結果は図15に示した。
The total length (longitudinal direction) of the first wave receiving element and the second wave receiving element was set to 40 mm, which is a size that can be accommodated in the mobile phone as in the first embodiment. As the first variable capacitance diode which is the first variable capacitance means, one whose capacitance change is changed from 1.8 pF to 4.5 pF was used. As the second variable capacitance diode which is the second variable capacitance means, one having a capacitance change from 1.8 pF to 4.5 pF was used. The applied voltage for driving these variable capacitance diodes was 0-3V. The chip capacitor capacitance values of the first and second antennas were both 4 pF. The inductances of the first and second antennas were 52 nH and 35 nH. The lengths of the first and second antennas were 45 mm and 24 mm. These set values and measurement results are shown in FIG.
第1のアンテナの同調周波数は470MHz〜570MHzであり、第2のアンテナの同調周波数は560MHz〜770MHzであった。第1アンテナ(低周波数用受信アンテナ)のインダクタンスをより大きくすることができた。これにより低周波数帯域(470〜570MHz)での受信感度を向上させることができた。 The tuning frequency of the first antenna was 470 MHz to 570 MHz, and the tuning frequency of the second antenna was 560 MHz to 770 MHz. The inductance of the first antenna (low frequency receiving antenna) could be further increased. As a result, the reception sensitivity in the low frequency band (470 to 570 MHz) could be improved.
1 プリント配線基板
10 受信装置本体基板
11,12 受波素子
21、22 可変容量手段
3 高周波信号給電部
31 高周波信号出力端子
32 インピーダンス整合用グランド端子
32a DCカット用グランド端子
33 DCカット用チップンデンサ
41,42 受波素子接続部
51,52 周波数制御端子
61,62 可変容量手段用グランド端子
71,72 可変容量ダイオード
81,82 チップコンデンサ
91,92 チップ抵抗
10 受信装置本体基板
100 チューナブルアンテナ
101 チューナ回路
102 チューナ入力
103 受信周波数制御回路
105、106 配線
111 第1の受波素子が受信する帯域
112 第2の受波素子が受信する帯域
121 同軸ケーブル(同軸線路)
122 同軸ケーブル芯線
123 制御電圧重畳回路
200 本体
DESCRIPTION OF
122
Claims (5)
金属導体からなる第1の受波素子と該第1の受波素子の一端部に電気的に接続された第1の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち低周波帯域側の高周波信号を受信する第1の同調回路と、
金属導体からなる第2の受波素子と該第2の受波素子の一端部に電気的に接続された第2の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち高周波帯域側の高周波信号を受信する第2の同調回路と、
前記第1の同調回路の前記第1の受波素子の他端部と前記第2の同調回路の前記第2の受波素子の他端部に電気的に接続され前記第1及び第2の受波素子に給電するための高周波信号給電部と、
該高周波信号給電部に電気的に接続され、前記第1及び第2の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を出力する高周波信号出力端子と、
前記高周波信号給電部に電気的に接続されると共に接地されるグランド端子と、
を備え、
前記第2の同調回路の受信周波数帯域は前記第1の同調回路の受信周波数帯域よりも大きく、
前記第1の受波素子の長さは前記第2の受波素子の長さより長く、
前記第1の可変容量手段の容量変化比は第2の可変容量手段の容量変化比より小さくしたことを特徴とするチューナブルアンテナ。 In a tunable antenna that receives a high-frequency signal in one continuous frequency band,
A first receiving element made of a metal conductor and a first variable capacitance means electrically connected to one end of the first receiving element, and a high frequency on a low frequency band side of the frequency band A first tuning circuit for receiving a signal;
And a second variable capacitance means electrically connected to one end of the second wave receiving element and the second wave receiving element comprising a metal conductor, a high frequency band side of the high-frequency signal of the frequency band A second tuning circuit for receiving
The first and second receiving elements are electrically connected to the other end of the first receiving element of the first tuning circuit and the other end of the second receiving element of the second tuning circuit. A high-frequency signal power supply unit for supplying power to the receiving element;
A high-frequency signal output terminal that is electrically connected to the high-frequency signal power supply unit and outputs a high-frequency signal received by each of the first and second tuning circuits;
A ground terminal that is electrically connected to the high-frequency signal power supply unit and grounded;
Equipped with a,
The reception frequency band of the second tuning circuit is larger than the reception frequency band of the first tuning circuit,
The length of the first receiving element is longer than the length of the second receiving element,
A tunable antenna characterized in that the capacitance change ratio of the first variable capacitance means is smaller than the capacitance change ratio of the second variable capacitance means .
前記第1の受波素子と前記第1の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の上限値が、第2の受波素子と第2の可変容量手段とによって制御可能な受信周波数の下限値より高いことを特徴としたチューナブルアンテナ。 The tunable antenna according to claim 1 .
The upper limit value of the receiving frequency that can be controlled by the first receiving element and the first variable capacitance means is the lower limit value of the receiving frequency that can be controlled by the second receiving element and the second variable capacitance means. A tunable antenna characterized by being higher.
前記第1の受波素子の長さは、前記第1の可変容量手段との接続部から前記高周波信号給電部までの長さであり、
前記第2の受波素子の長さは、前記第2の可変容量手段との接続部から前記高周波信号給電部までの長さであることを特徴とするチューナブルアンテナ。 The tunable antenna according to claim 1 or 2,
The length of the first receiving element is a length from a connection portion with the first variable capacitance means to the high-frequency signal power supply portion,
The length of the second receiving element is a length from a connection portion with the second variable capacitance means to the high-frequency signal feeding portion .
前記高周波信号出力端子に電気的に接続されるチューナ回路と、
前記第1及び第2の可変容量手段に共通の制御電圧を印加して前記第1及び第2の可変容量手段を制御する制御回路と、
を有するチューナブルアンテナを備えた受信装置。 A tunable antenna according to any one of claims 1 to 3,
A tuner circuit electrically connected to the high-frequency signal output terminal;
A control circuit for controlling the first and second variable capacitance means by applying a common control voltage to the first and second variable capacitance means;
Receiving device provided with a tunable antenna.
金属導体からなる第1の受波素子と該第1の受波素子の一端部に電気的に接続された第1の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち低周波帯域側の高周波信号を受信する第1の同調回路と、
金属導体からなる第2の受波素子と該第2の受波素子の一端部に電気的に接続された第2の可変容量手段とを有し、前記周波数帯域のうち高周波帯域側の高周波信号を受信する第2の同調回路と、
前記第1の同調回路の前記第1受波素子と前記第2の同調回路の前記第2受波素子とに電気的に接続される高周波信号給電部と、
前記高周波信号給電部に設けられ、前記第1及び第2の同調回路でそれぞれ受信した高周波信号を出力する高周波信号出力端子と、
前記高周波信号出力端子に電気的に接続された同軸線路と、
該同軸線路を介して前記高周波信号出力端子に接続されるチューナ回路と、
前記高周波信号給電部に電気的に接続されたコンデンサと、
前記コンデンサの他端と電気的に接続されると共に接地されるグランド端子と、
前記第1及び第2の可変容量手段に印加する制御電圧を前記高周波信号出力端子から出力される前記高周波信号に重畳させる制御電圧重畳回路と、
前記制御電圧重畳回路に電気的に接続され、前記高周波信号出力端子から前記第1及び第2の受波素子を介して前記第1及び第2の可変容量手段に前記制御電圧を印加して前記第1及び第2の可変容量手段の容量を制御する制御回路と、
を有し、
前記第2の同調回路の受信周波数帯域は前記第1の同調回路の受信周波数帯域よりも大きく、
前記第1の受波素子の長さは前記第2の受波素子の長さより長く、
前記第1の可変容量手段の容量変化比は第2の可変容量手段の容量変化比より小さいチューナブルアンテナを備えた受信装置。 In a receiving apparatus including a tunable antenna that receives a high-frequency signal in one continuous frequency band,
A first receiving element made of a metal conductor and a first variable capacitance means electrically connected to one end of the first receiving element, and a high frequency on a low frequency band side of the frequency band A first tuning circuit for receiving a signal;
And a second variable capacitance means electrically connected to one end of the second wave receiving element and the second wave receiving element comprising a metal conductor, a high frequency band side of the high-frequency signal of the frequency band A second tuning circuit for receiving
A high-frequency signal feeder that is electrically connected to the first receiving element of the first tuning circuit and the second receiving element of the second tuning circuit;
A high-frequency signal output terminal that is provided in the high-frequency signal power supply unit and outputs a high-frequency signal received by each of the first and second tuning circuits;
A coaxial line electrically connected to the high-frequency signal output terminal;
A tuner circuit connected to the high-frequency signal output terminal via the coaxial line;
A capacitor electrically connected to the high-frequency signal power supply unit;
A ground terminal electrically connected to the other end of the capacitor and grounded;
A control voltage superimposing circuit for superimposing a control voltage applied to the first and second variable capacitor means on the high frequency signal output from the high frequency signal output terminal;
Electrically connected to the control voltage superimposing circuit, applying the control voltage from the high-frequency signal output terminal to the first and second variable capacitance means via the first and second receiving elements, and A control circuit for controlling the capacity of the first and second variable capacity means;
Have,
The reception frequency band of the second tuning circuit is larger than the reception frequency band of the first tuning circuit,
The length of the first receiving element is longer than the length of the second receiving element,
A receiving apparatus comprising a tunable antenna having a capacitance change ratio of the first variable capacitance means smaller than a capacitance change ratio of the second variable capacitance means .
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