JP5017461B2

JP5017461B2 - アンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器

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Publication number: JP5017461B2
Application number: JP2011013007A
Authority: JP
Inventors: 浩之堀田; 晃一佐藤; 功大場
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2012-09-05
Anticipated expiration: 2031-01-25
Also published as: EP2479838A1; US8614647B2; JP2012156696A; US20120188134A1

Description

この発明の実施形態は、アンテナ装置とこのアンテナ装置を備えた電子機器に関する。

近年、携帯電話機やスマートホン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）に代表される携帯端末機器では、小型軽量化の観点から筐体のさらなる軽薄短小化が求められており、それに伴いアンテナ装置についても小型化が望まれている。また、最近では１台の携帯端末機器で異なる周波数帯を使用する複数の無線システムと通信できるようにすることが要求されている。

そこで従来では、例えばモノポールアンテナのアンテナ素子を途中で折り返して往路部と復路部と接地点とを形成した折り返しモノポールアンテナが提案されている。また、この折り返し型のモノポールアンテナのアンテナ素子を途中でさらに折り畳んだアンテナも提案されている。この折り畳み構造を採用した多周波折り返しモノポールアンテナであれば、通常のモノポールアンテナは勿論のこと、一般的な折り返しアンテナに比べ携帯端末機器に実装するために必要なスペースを小さくすることができ、携帯端末機器のさらなる小型化が期待できる。

しかしながら、折り畳み構造を採用した折り返しモノポールアンテナでは、折り畳み構造を採用していない一般的な折り返しモノポールアンテナにおいて、給電点から往路部と復路部を介して接地点に至るまでの経路長が略２分の１波長となる周波数帯で得られる第１の共振と、給電点から往路部と復路部を介して接地点に至るまでの経路長が略２分の３波長となる周波数帯で得られる第２の共振のうち、第２の共振周波数がターゲットとする無線システムの周波数帯からシフトしてしまい、通信を行うことができなくなる虞がある。

そこで、折り返しモノポールアンテナに対し当該モノポールアンテナの素子方向とは反対の方向に第２のアンテナ素子を設けた多周波折り返しアンテナが提案されている（例えば特許文献１を参照）。

特開２００７−８８９７５号公報

ところが、特許文献１に記載された多周波折り返しモノポールアンテナでは、モノポールアンテナ素子に対し反対方向に第２のアンテナ素子を追加することにより、アンテナの全長が長くなり、アンテナ装置の大型化を招いて小型の携帯端末機器への内蔵が困難となる。

この発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、アンテナ素子のサイズを大型化することなく複数の共振周波数を所望の周波数帯に設定できるようにしたアンテナ装置とこのアンテナ真装置を備えた電子機器を提供することにある。

実施形態によれば、アンテナ装置は、第１のアンテナ素子と、スタブと、先端開放素子とを具備する。第１のアンテナ素子は、その導体を折り返し部で折り返して往路部と復路部を形成した折り返しモノポール構造を有し、上記往路部の始端部が給電点に接続されると共に上記復路部の終端部が第１の集中定数素子を介して接地点に接続される。上記スタブは、上記第１のアンテナ素子の往路部と復路部との間に、当該往路部と復路部とを短絡するように設けられる。前記先端開放素子は、その導体が上記第１の集中定数素子に対し並列に配置され、当該導体の基端部が上記第１のアンテナ素子の復路部の上記スタブと接地点との間に接続されると共に先端部が開放される。上記第１のアンテナ素子の上記給電点から接地点までの電気長は、予め設定された第１の共振周波数の波長の１／２又はそれに近い長さとなるように設定される。また、上記給電点から上記第１のアンテナ素子の往路部、上記スタブ及び上記第１のアンテナ素子の復路部を介して上記先端開放素子の先端部に至る電気長が、上記第１の共振周波数より高く設定された第２の共振周波数の波長の１／４の整数倍又はそれに近い長さとなるように設定される。
さらにアンテナ装置は、第２の集中定数素子と、切替回路を具備する。第２の集中定数素子は、キャパシタ、インダクタ、抵抗及び開放回路のうち少なくとも２つからなる。切替回路は、上記先端開放素子の先端部と上記接地点との間に、上記第２の集中定数素子を択一的に接続する。

第１の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図。図１に示したアンテナ装置の実施例１を説明するための図。図２に示したアンテナ装置によるＶＳＷＲ周波数特性を示す図。図１に示したアンテナ装置の実施例２を説明するための図。図４に示したアンテナ装置によるＶＳＷＲ周波数特性を示す図。図１に示したアンテナ装置の変形例を説明するための図。第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。図７に示したアンテナ装置によるＶＳＷＲ周波数特性を示す図。第３の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。図９に示したアンテナ装置によるＶＳＷＲ周波数特性を示す図。第４の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。図１１に示したアンテナ装置によるＶＳＷＲ周波数特性を示す図。第５の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。図１３に示したアンテナ装置によるＶＳＷＲ周波数特性を示す図。図１１又は図１３に示したアンテナ装置の具体的な用途を説明するための図。第６の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図。図１６に示したアンテナ装置によるＶＳＷＲ周波数特性を示す図。図１に示したアンテナ装置の他の異なる第１の変形例群を説明するための図。図１に示したアンテナ装置の他の異なる第２の変形例群を説明するための図。図１６に示したアンテナ装置の他の異なる第１の変形例群を説明するための図。図１６に示したアンテナ装置の別の変形例を説明するための図。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係るアンテナ装置を備えた電子機器の構成を示す図である。この電子機器は、携帯電話機、スマートホン或いは電子書籍端末等の携帯端末機器からなり、図示しない筐体内には印刷配線基板１とアンテナ装置４が収容される。印刷配線基板１には、携帯端末機器を構成するために必要な複数の回路ユニットが実装されている。これらの回路ユニットの中には無線ユニット２が含まれる。無線ユニット２は、通信対象となる無線システムが使用するチャネル周波数を有する無線信号を送受信する機能を有する。上記印刷配線基板１には給電点２２が設けられ、この給電点２２と上記無線ユニット２との間は給電線路２１により接続されている。また上記印刷配線基板１には接地パターン３が設けられている。

ところで、アンテナ装置４は次のように構成される。すなわち、アンテナ装置４は第１のアンテナ素子４１と、スタブ４２と、開放先端素子４３と、第１の集中定数素子としてのインダクタ４４とを備える。

第１のアンテナ素子４１は、折り畳み構造を採用した折り返しモノポールアンテナからなる。この折り畳み構造を採用した折り返しモノポールアンテナは、導線を折り返し部で折り返し、さらにこの折り返しにより形成された導線の往路部と復路部との対を途中で１回折り曲げることにより構成される。上記往路部の始端は上記給電点２２に接続される。また、復路部１２の終端は、上記インダクタ４４を介して上記印刷配線基板１の接地パターン（接地点）３に接続される。

スタブ４２は、上記第１のアンテナ素子４１の往路部と復路部との間に、当該往路部と復路部とを短絡するように設けられる。

上記先端開放素子４３は、上記インダクタ４４に対し並列に配置される。先端開放素子４３の基端部は、上記第１のアンテナ素子４１の復路部の上記スタブ４２と接地点３との間に接続され、また先端部は開放されている。

上記第１のアンテナ素子４１の上記給電点２２から接地点３までの電気長は、通信対象候補としての第１の無線システムが使用する第１の共振周波数の波長の１／２となるように設定される。また、上記給電点２２から上記第１のアンテナ素子４１の往路部、上記スタブ４２及び上記第１のアンテナ素子４１の復路部を介して上記先端開放素子４３の先端部に至る電気長は、通信対象候補としての第２の無線システムが使用する第２の共振周波数の波長の１／４の整数倍、好ましくは３／４となるように設定される。

このような構成であるから、第１の無線システムと通信を行う場合には、電気長が第１の共振周波数の波長の１／２となるように設定された第１のアンテナ素子４１により無線信号の送受波が行われる。一方、第２の無線システムと通信を行う場合には、上記スタブ４２と先端開放素子４３を含む経路の電気長が第２の共振周波数の波長の３／４となるように設定されているので、第２の無線システムの無線信号はこの経路により送受波される。すなわち、スタブ４２を備えた折り返しモノポール構造をなす第１のアンテナ素子４１と、先端開放素子４３とを組み合わせた１台のアンテナ装置を用いて、第１及び第２の無線システムとの間でそれぞれ無線通信を行うことが可能となる。

（実施例１）
図２は、上記図１に示したアンテナ装置の実施例１を示すものである。同図において、第１のアンテナ素子４１の給電点２２から最初の折り曲げ位置までの長さは７．５mmに設定され、上記最初の折り曲げ位置から次の折り曲げ位置までの長さは４５mmに、また往路部と復路部との間の間隔は５mmにそれぞれ設定されている。また、インダクタ４４の値は１２nHに設定され、さらに接地パターンのサイズは１６０×１００mmに設定されている。

このような構成において、第１のアンテナ素子４１の最初の折り曲げ位置からスタブ４２までの長さを３５mmに設定すると、例えば図３の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）周波数特性に示すように第２の共振周波数を２．８GHzに設定することができる。ちなみに、図２に示したアンテナ装置からスタブ４２と先端開放素子４３を除去したアンテナでは、第２の共振周波数は２．２GHz付近にシフトしてしまい、ターゲットとする第２の無線システムが使用する２．８GHzに共振周波数を設定することができない。

さらに、実施例１に示す構成において、第１のアンテナ素子４１の最初の折り曲げ位置からスタブ４２までの長さを例えば４０mm、４５mmに変更すると、図３のＶＳＷＲ周波数特性に示すように、８００MHz帯の第１の共振周波数を変化させずに第２の共振周波数をそれぞれ２．６GHz、２．４５GHzに可変設定することができる。

（実施例２）
図４は、上記図１に示したアンテナ装置の実施例２を示すもので、第１のアンテナ素子４１の各部位の長さ、インダクタ４４のインダクタンス値及び接地パターン３のサイズは実施例１と同一値に設定されている。

このような構成において、先端開放素子４３の素子長を２．５mmに設定すると、例えば図５のＶＳＷＲ周波数特性に示すように第２の共振周波数を２．８GHzに設定することができる。ちなみに、図４に示したアンテナ装置からスタブ４２と先端開放素子４３を除去したアンテナでは、第２の共振周波数は２．２GHz付近にシフトしてしまい、ターゲットとする第２の無線システムが使用する２．８GHzに共振周波数を設定することができない。

さらに、実施例２に示す構成において、先端開放素子４３の素子長を例えば７．５mm、１２．５mmに変更すると、図５のＶＳＷＲ周波数特性に示すように、８００MHz帯の第１の共振周波数を変化させずに第２の共振周波数をそれぞれ２．７GHz、２．６５GHzに可変設定することができる。

以上詳述したように第１の実施形態では、スタブ４２を備えた折り返しモノポール構造をなす第１のアンテナ素子４１に、先端開放素子４３を組み合わせることによりアンテナ装置を構成している。そして、第１のアンテナ素子４１の上記給電点２２から接地点３までの電気長を、通信対象候補としての第１の無線システムが使用する第１の共振周波数の波長の１／２となるように設定している。また、上記給電点２２から上記第１のアンテナ素子４１の往路部、上記スタブ４２及び上記第１のアンテナ素子４１の復路部を介して上記先端開放素子４３の先端部に至る電気長を、通信対象候補としての第２の無線システムが使用する第２の共振周波数の波長の３／４となるように設定している。

したがって、第１のアンテナ素子４１の軸方向のサイズを大型化することなく、第１及び第２の無線システムで使用される周波数の両方にそれぞれ第１及び第２の共振周波数を設定することが可能となる。
しかも、第１のアンテナ素子４１の最初の折り曲げ位置からスタブ４２までの長さ、又は先端開放素子４３の素子長を任意に設定することで、第１の共振周波数を変化させずに第２の共振周波数を可変設定することができる。

（変形例）
図６は、図１に示したアンテナ装置の変形列を示すものである。
この変形例は、第１のアンテナ素子４０を折り畳み構造とせずに単に１回折り返したモノポール構造としたものである。なお、インダクタ４４に対し並行に先端開放素子４３を配置し、この先端開放素子４３の基端部を第１のアンテナ素子４０の復路部のスタブ４２と接地点３との間に接続した点は、図１に示した構成と同一である。

このような構成であれば、図１に示した構成に比べると第１のアンテナ素子４０の素子長は長くなるが、第１のアンテナ素子４１の最初の折り曲げ位置からスタブ４２までの長さ、又は先端開放素子４３の素子長を任意に設定することで、第１の共振周波数を変化させずに第２の共振周波数を可変設定することが可能となる。

［第２の実施形態］
図７は第２の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成を示す図である。なお、同図において前記図２及び図４と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
図７において、先端開放素子４３の先端部と接地端３との間には、第２の集中定数素子としての可変容量型のキャパシタ４５が接続されている。この可変容量型のキャパシタ４３は、例えば印刷配線基板１に実装された制御ユニット（図示せず）から出力される制御信号により容量値が可変制御される。

このような構成であるから、可変容量型のキャパシタ４５の容量値を可変することで、第１の共振周波数及び第２の共振周波数をそれぞれ可変設定することが可能となる。例えば、可変容量型のキャパシタ４５の容量値を０．１pF、０．２pF、０．５pFに可変設定すると、図８のＶＳＷＲ周波数特性に示すように、８００MHz帯の第１の共振周波数及び２GHz帯の第２の共振周波数がそれぞれ変化する。この場合、８００MHz帯の第１の共振周波数の変化は微小であるが、２GHz帯の第２の共振周波数については例えば４００MHzの間隔で変化させることができる。

［第３の実施形態］
図９は、第３の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成を示す図である。なお、同図においても、前記図２及び図４と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

図９において、接地端３には複数の集中定数素子としてキャパシタ４６及び０Ω抵抗４７の一端が接続されている。また、先端開放素子４３の先端部と上記キャパシタ４６及び０Ω抵抗４７の他端との間にはＳＰＤＴスイッチ５１が設けられている。このＳＰＤＴスイッチ５１は１個の可動接点と２個の固定接点を備えた切替スイッチからなり、例えば印刷配線基板１に実装された制御ユニット（図示せず）から出力される切替制御信号により可動接点が２個の固定接点のいずれかに接続されるように切替動作する。ＳＰＤＴスイッチ５１は、この切替動作により上記先端開放素子４３の先端部と接地点３との間に上記キャパシタ４６及び０Ω抵抗４７のいずれか一方を接続する。

このような構成であるから、例えば出荷時においてオペレータが、例えば図１５に示す一覧データに従い、第１の無線システムとして「GSM（登録商標）850」、「W-CDMAのBand VI」、「CDMA2000(JAPAN)のBC0」、或いは「CDMA2000(US)のBC0」のいずれかを選択し、かつ第２の無線システムとして「GSMのPCS」、「W-CDMAのBand I」、「CDMA2000(JAPAN)のBC6」、或いは「CDMA2000(US)のBC1」のいずれかを選択するためのコマンドを制御ユニットに対し入力したとする。

そうすると、制御ユニットからＳＰＤＴスイッチ５１に対しキャパシタ４６を選択するための切替制御信号が出力され、これによりＳＰＤＴスイッチ５１がキャパシタ４６側に切り替わる。この結果、上記先端開放素子４３の先端部と接地点３との間には上記キャパシタ４６が接続される。したがって、例えばいまキャパシタ４６の容量が０．１pFに設定されていたとすれば、第１の共振周波数及び第２の共振周波数はそれぞれ図１０の実線に示す周波数に設定され、これにより上記選択した第１及び第２の無線システムと通信することが可能となる。

なお、このとき第２の実施形態で述べたようにキャパシタ４６の代わりに可変容量キャパシタ４５を用い、この可変容量キャパシタ４５の容量値を制御ユニットの制御により可変設定するようにしてもよい。このようにすると、第１及び第２の共振周波数をターゲットとする無線システムの使用周波数に応じてさらに正確にチューニングすることが可能となる。

一方、オペレータが例えば図１５に示す一覧データに従い、第１の無線システムとして「EGSM」又は「W-CDMAのBand VIII」のいずれかを選択し、かつ第２の無線システムとして「GSMのDCS」を選択するためのコマンドを制御ユニットに対し入力したとする。そうすると、制御ユニットからＳＰＤＴスイッチ５１に対し０Ω抵抗４７を選択するための切替制御信号が出力され、これによりＳＰＤＴスイッチ５１が０Ω抵抗４７側に切り替わる。この結果、上記先端開放素子４３の先端部と接地点３との間には上記０Ω抵抗４７が接続される。したがって、この場合第１の共振周波数及び第２の共振周波数はそれぞれ図１０の一点鎖線に示す周波数に設定され、これにより上記選択した第１及び第２の無線システムと通信することが可能となる。

以上述べたように第３の実施形態によれば、利用しようとする無線システムの組に対応する選択コマンドを入力することで、アンテナ装置の第１及び第２の共振周波数の両方を同時に変更設定することが可能となる。しかも、上記各共振周波数の変更を１個のＳＰＤＴスイッチ５１の切替動作により行うことができる。このため、複数の集中定数素子を択一的に接続するために複数の個別スイッチを設ける場合に比べ、簡単かつ小型の回路構成で実現できる利点がある。

［第４の実施形態］
図１１は、第４の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成を示す図である。なお、同図においても、前記図２及び図４と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

図１１において、接地端３には複数の集中定数素子として、キャパシタ４６、０Ω抵抗４７及びインダクタ４８の一端が接続されている。また、先端開放素子４３の先端部と上記キャパシタ４６、０Ω抵抗４７及びインダクタ４８の他端との間にはＳＰＤＴスイッチ５２が設けられている。このＳＰＤＴスイッチ５２は１個の可動接点と３個の固定接点を備えた切替スイッチからなる。そして、前記第３の実施形態と同様に、例えば印刷配線基板１に実装された制御ユニット（図示せず）から出力される切替制御信号により可動接点が３個の固定接点のいずれかに接続されるように切替動作する。ＳＰＤＴスイッチ５２は、この切替動作により上記先端開放素子４３の先端部と接地点３との間に、上記キャパシタ４６、０Ω抵抗４７及びインダクタ４８のいずれかを接続する。

このような構成であるから、例えば出荷時においてオペレータが、例えば図１５に示す一覧データに従い、第１の無線システムとして「GSM850」、「W-CDMAのBand VI」、「CDMA2000(JAPAN)のBC0」、或いは「CDMA2000(US)のBC0」のいずれかを選択し、かつ第２の無線システムとして「GSMのPCS」、「W-CDMAのBand I」、「CDMA2000(JAPAN)のBC6」、或いは「CDMA2000(US)のBC1」のいずれかを選択するためのコマンドを制御ユニットに対し入力したとする。

そうすると、制御ユニットからＳＰＤＴスイッチ５２に対しキャパシタ４６を選択するための切替制御信号が出力され、これによりＳＰＤＴスイッチ５２がキャパシタ４６側に切り替わる。この結果、上記先端開放素子４３の先端部と接地点３との間には上記キャパシタ４６が接続される。したがって、例えばいまキャパシタ４６の容量が０．１pFに設定されていたとすれば、第１の共振周波数及び第２の共振周波数はそれぞれ図１２の実線に示す周波数に設定され、これにより上記選択した第１及び第２の無線システムと通信することが可能となる。

一方、オペレータが例えば図１５に示す一覧データに従い、第１の無線システムとして「EGSM」又は「W-CDMAのBand VIII」のいずれかを選択し、かつ第２の無線システムとして「GSMのDCS」を選択するためのコマンドを制御ユニットに対し入力したとする。そうすると、制御ユニットからＳＰＤＴスイッチ５２に対し０Ω抵抗４７を選択するための切替制御信号が出力され、これによりＳＰＤＴスイッチ５２が０Ω抵抗４７側に切り替わる。この結果、上記先端開放素子４３の先端部と接地点３との間には上記０Ω抵抗４７が接続される。したがって、この場合第１の共振周波数及び第２の共振周波数はそれぞれ図１２の破線に示す周波数に設定され、これにより上記選択した第１及び第２の無線システムと通信することが可能となる。

また、オペレータが例えば図１５に示す一覧データに従い、第１の無線システムとして「CDMA2000(JAPAN)のBC3」を選択するためのコマンドを制御ユニットに対し入力したとする。そうすると、制御ユニットからＳＰＤＴスイッチ５２に対しインダクタ４８を選択するための切替制御信号が出力され、これによりＳＰＤＴスイッチ５２がインダクタ４８側に切り替わる。この結果、上記先端開放素子４３の先端部と接地点３との間には上記インダクタ４８が接続される。したがって、この場合第１の共振周波数及び第２の共振周波数はそれぞれ図１２の一点鎖線に示す周波数に設定され、これにより上記選択した第１の無線システムと通信することが可能となる。

以上述べたように第４の実施形態においても、利用しようとする無線システムの組に対応する選択コマンドを入力することで、アンテナ装置の第１及び第２の共振周波数の両方を同時に変更設定することが可能となる。また、上記各共振周波数の変更を１個のＳＰＤＴスイッチ５２の切替動作により行うことができる。このため、複数の集中定数素子を択一的に接続するために複数の個別スイッチを設ける場合に比べ、簡単かつ小型の回路構成で実現することができる。

［第５の実施形態］
図１３は、第５の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成を示す図である。なお、同図においても、前記図２及び図４と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

図１３において、接地端３には複数の集中定数素子として、開放回路４９、０Ω抵抗４７及びインダクタ４８の一端が接続されている。また、先端開放素子４３の先端部と上記開放回路４９、０Ω抵抗４７及びインダクタ４８の他端との間にはＳＰＤＴスイッチ５３が設けられている。このＳＰＤＴスイッチ５３は１個の可動接点と３個の固定接点を備えた切替スイッチからなる。そして、前記第４の実施形態と同様に、例えば印刷配線基板１に実装された制御ユニット（図示せず）から出力される切替制御信号により可動接点が３個の固定接点のいずれかに接続されるように切替動作する。ＳＰＤＴスイッチ５３は、この切替動作により上記先端開放素子４３の先端部と接地点３との間に、上記開放回路４９、０Ω抵抗４７及びインダクタ４８のいずれかを接続する。

そうすると、制御ユニットからＳＰＤＴスイッチ５２に対し開放回路４９を選択するための切替制御信号が出力され、これによりＳＰＤＴスイッチ５２が開放回路４９側に切り替わる。この結果、上記先端開放素子４３の先端部は開放端となる。したがって、第１の共振周波数及び第２の共振周波数はそれぞれ図１４の実線に示す周波数に設定され、これにより上記選択した第１及び第２の無線システムと通信することが可能となる。

一方、オペレータが例えば図１５に示す一覧データに従い、第１の無線システムとして「EGSM」又は「W-CDMAのBand VIII」のいずれかを選択し、かつ第２の無線システムとして「GSMのDCS」を選択するためのコマンドを制御ユニットに対し入力したとする。そうすると、制御ユニットからＳＰＤＴスイッチ５２に対し０Ω抵抗４７を選択するための切替制御信号が出力され、これによりＳＰＤＴスイッチ５２が０Ω抵抗４７側に切り替わる。この結果、上記先端開放素子４３の先端部と接地点３との間には上記０Ω抵抗４７が接続される。したがって、この場合第１の共振周波数及び第２の共振周波数はそれぞれ図１４の破線に示す周波数に設定され、これにより上記選択した第１及び第２の無線システムと通信することが可能となる。

また、オペレータが例えば図１５に示す一覧データに従い、第１の無線システムとして「CDMA2000(JAPAN)のBC3」を選択するためのコマンドを制御ユニットに対し入力したとする。そうすると、制御ユニットからＳＰＤＴスイッチ５２に対しインダクタ４８を選択するための切替制御信号が出力され、これによりＳＰＤＴスイッチ５２がインダクタ４８側に切り替わる。この結果、上記先端開放素子４３の先端部と接地点３との間には上記インダクタ４８が接続される。したがって、この場合第１の共振周波数及び第２の共振周波数はそれぞれ図１４の一点鎖線に示す周波数に設定され、これにより上記選択した第１の無線システムと通信することが可能となる。

以上のように第５の実施形態においても、利用しようとする無線システムの組に対応する選択コマンドを入力することで、アンテナ装置の第１及び第２の共振周波数の両方を同時に変更設定することが可能となる。また、上記各共振周波数の変更を１個のＳＰＤＴスイッチ５２の切替動作により行うことができる。このため、複数の集中定数素子を択一的に接続するために複数の個別スイッチを設ける場合に比べ、簡単かつ小型の回路構成で実現することができる。

［第６の実施形態］
図１６は、第６の実施形態に係るアンテナ装置の具体的な構成を示す図である。なお、同図においても、前記図９と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

第６の実施形態に係るアンテナ装置は、第４の実施形態で述べた装置の構成に加え、第２のアンテナ素子５０をさらに備えている。この第２のアンテナ素子５０は、図１６に示すように導体が第１のアンテナ素子４１の往路部に対し並行に配置され、当該導体の基端部が第１のアンテナ素子の往路部の給電点２２とスタブ４２との間に接続されると共に、先端部が開放された構成となっている。また第２のアンテナ素子５０の素子長は、当該第２のアンテナ素子５０の先端部と第１のアンテナ素子４１の折り返し部との間隔が第２の共振周波数の波長の１／６０以下となるように設定される。

上記第２のアンテナ素子５０を設けたことで、第１のアンテナ素子４１の素子方向のサイズを大型化することなく第２の共振周波数の帯域幅を拡大することが可能となる。例えば、第２のアンテナ素子５０の先端部と第１のアンテナ素子４１の折り返し部との間隔を４mm、０mm、−４mmに設定した場合、第２共振周波数のＶＳＷＲ周波数特性は図１７に示すようにそれぞれ一点鎖線、破線、二点鎖線に示すようになる。すなわち、第２のアンテナ素子５０を設けない場合の第２共振周波数のＶＳＷＲ周波数特性（図１７中に実線で図示）に比べ、いずれもＶＳＷＲ＝４における帯域幅を２倍以上に拡げることができる。

［その他の実施形態］
前記第１の実施形態において図１に示したアンテナ装置は以下のような各種変形が可能である。

図１８はその第１の変形例群を示すもので、（ａ）は第１のアンテナ素子４１の折り曲げの形状を異ならせたもの、（ｂ）は第１のアンテナ素子４１の往路部と復路部との間に複数個（図では２個の場合を例示）のスタブ４２１，４２２を設けたもの、（ｃ）は板状をなすスタブ４２ａを設けたもの、（ｄ）は第１のアンテナ素子４１のスタブ４２ｂから先の形状を板状に構成したものをそれぞれ示している。

また図１９は第２の変形例群を示すもので、（ａ）は第１のアンテナ素子４１のスタブ４２の設置位置から先の往路部と復路部を１本の導線で共用したもの、（ｂ）は第１のアンテナ素子４１の往路部と復路部との間に複数のスタブ４２１，４２２を設け、かつこれらのスタブ４２１，４２２の設置位置から先の往路部と復路部を１本の導線で共用したもの、（ｃ）は第１のアンテナ素子４１のスタブ４２の設置位置から先の導線をメアンダ型に構成したものをそれぞれ示している。

さらに図２０及び図２１は、第６の実施形態において図１６に示した第２のアンテナ素子５０を付加したアンテナ装置の変形例群を示すもので、図２０（ａ）は第２のアンテナ素子５０ａを第１のアンテナ素子４１に対し平行に折り曲げたもの、図２０（ｂ）は第２のアンテナ素子５０ｂの先端部をメアンダ型に構成したもの、図２０（ｃ）は第２のアンテナ素子５０ｃを折り返してその先端を給電点２２の近傍で接地したもの、図２０（ｄ）は第２のアンテナ素子５０ｃを折り返し構造とすると共にこの折り返しにより形成される往路部と復路部との間にスタブを設けたものをそれぞれ示している。また図２１は、第２のアンテナ素子５０ｅを折り返し構造とすると共にスタブから先を１本の導線により構成したものを示している。

その他、適用対象となる無線システムの種類やその周波数帯域、アンテナ装置の設置対象となる電子機器の種類やその構成、アンテナ装置を構成する各素子の形状、切替回路の種類とその構成、アンテナ装置の各素子の寸法等についても、種々変形して実施可能である。

以上、本発明のいくつかの実施形態、実施例及び変形例を説明したが、これらの実施形態、実施例及び変形例はいずれも例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態、実施例及び変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態、実施例及び変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…印刷配線基板、２…無線ユニット、３…接地部、４…アンテナ装置、２１…給電線路、２２…給電点、４０，４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ…第１のアンテナ素子、４２，４２１，４２２，４２ａ，４２ｂ…スタブ、４３…先端開放素子、４４…第１の集中定数素子としてのインダクタ、４５…第２の集中定数素子としての可変容量キャパシタ、４６…第２の集中定数素子としてのキャパシタ、４７…第２の集中定数素子としての０Ω抵抗器、４８…第２の集中定数素子としてのインダクタ、４９…開放線路、５０，５０ａ，５０ｃ，５０ｄ，５０ｅ…第２のアンテナ素子、５１，５２，５３…ＳＰＤＴスイッチ。

Claims

導体を折り返し部で折り返して往路部と復路部を形成した折り返しモノポール構造を有し、前記往路部の始端部が給電点に接続されると共に前記復路部の終端部が第１の集中定数素子を介して接地点に接続された第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子の往路部と復路部との間に、当該往路部と復路部とを短絡するように設けられたスタブと、
導体が前記第１の集中定数素子に対し並列に配置され、当該導体の基端部が前記第１のアンテナ素子の復路部の前記スタブと接地点との間に接続されると共に先端部が開放された先端開放素子と、
キャパシタ、インダクタ、抵抗及び開放回路のうち少なくとも２つからなる第２の集中定数素子と、
前記先端開放素子の先端部と前記接地点との間に、前記第２の集中定数素子を択一的に接続する切替回路と
を具備し、
前記第１のアンテナ素子の前記給電点から前記折り返し部を介して接地点までの電気長が、予め設定された第１の共振周波数の波長の１／２又はそれに近い長さとなるように設定され、かつ前記給電点から前記第１のアンテナ素子の往路部、前記スタブ及び前記第１のアンテナ素子の復路部を介して前記先端開放素子の先端部に至る電気長が、第２の共振周波数の波長の１／４の整数倍又はそれに近い長さとなるように設定されてなるアンテナ装置。
前記第１のアンテナ素子は、その往路部及び復路部の対が途中で少なくとも１回折り曲げ形成されてなる請求項１記載のアンテナ装置。
前記第１の集中定数素子は、インダクタからなる請求項１記載のアンテナ装置。
前記第２の集中定数素子は、インダクタ、抵抗及び開放回路からなり、
前記切替回路は、１個の可動接点と３個の固定接点を有し、当該可動接点が前記３個の固定接点のいずれかに接続されるように切替動作することにより、前記先端開放素子の先端部と前記接地点との間に前記インダクタ、抵抗及び開放回路のいずれかを接続する請求項３記載のアンテナ装置。
前記第２の集中定数素子は、インダクタ、抵抗及びキャパシタからなり、
前記切替回路は、１個の可動接点と３個の固定接点を有し、当該可動接点が前記３個の固定接点のいずれかに接続されるように切替動作することにより、前記先端開放素子の先端部と前記接地点との間に前記インダクタ、抵抗及びキャパシタのいずれかを接続する請求項３記載のアンテナ装置。
前記第２の集中定数素子は、抵抗及びキャパシタからなり、
前記切替回路は、１個の可動接点と２個の固定接点を有し、当該可動接点が前記２個の固定接点のいずれかに接続されるように切替動作することにより、前記先端開放素子の先端部と前記接地点との間に前記抵抗及びキャパシタのいずれかを接続する請求項３記載のアンテナ装置。
前記第２の集中定数素子のキャパシタは、可変容量キャパシタからなる請求項６記載のアンテナ装置。
導体の基端部が前記第１のアンテナ素子の往路部の前記給電点と前記スタブとの間に接続されると共に先端部が前記第１のアンテナ素子の前記折り返し部に近接してかつ開放された第２のアンテナ素子を、さらに具備してなる請求項１又は２記載のアンテナ装置。
前記第２のアンテナ素子は、その先端部と前記第１のアンテナ素子の折り返し部との間隔が前記第２の共振周波数の波長の１／６０以下となるように配置されてなる請求項８記載のアンテナ装置。
無線信号を送受信する無線回路と、
前記無線回路及び接地部に接続されるアンテナ装置と
を具備し、
前記アンテナ装置は、
導体を折り返し部で折り返して往路部と復路部を形成した折り返しモノポール構造を有し、往路部の始端部が給電点に接続されると共に復路部の終端部が第１の集中定数素子を介して前記接地点に接続された第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子の往路部と復路部との間に、当該往路部と復路部とを短絡するように設けられたスタブと、
導体が前記第１の集中定数素子に対し並列に配置され、当該導体の基端部が前記第１のアンテナ素子の復路部の前記スタブと接地点との間に接続されると共に先端部が開放された先端開放素子と、
キャパシタ、インダクタ、抵抗及び開放回路のうち少なくとも２つからなる第２の集中定数素子と、
前記先端開放素子の先端部と前記接地点との間に、前記第２の集中定数素子を択一的に接続する切替回路と
を備え、
前記第１のアンテナ素子の前記給電点から前記折り返し部を介して接地点までの電気長が、予め設定された第１の共振周波数の波長の１／２又はそれに近い長さとなるように設定され、かつ前記給電点から前記第１のアンテナ素子の往路部、前記スタブ及び前記第１のアンテナ素子の復路部を介して前記先端開放素子の先端部に至る電気長が、第２の共振周波数の波長の１／４の整数倍又はそれに近い長さとなるように設定されてなる電子機器。