JP5018628B2 - デュアルバンドアンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、デュアルバンドアンテナ装置に関し、特に、デュアルバンド無線システムともう一つの無線システムとを内蔵する無線通信機器において、デュアルバンド無線システムで用いるデュアルバンドアンテナ装置に関するするものである。

近年では、携帯電話に代表されるように、ハイバンドとローバンドの２つの周波数帯域を用いるデュアルバンドの無線システムを扱える無線通信機器が多くなってきている。また、これらの無線通信機器の中には、利便性を高めるため、無線ＬＡＮなど、もう一つの無線システムを内蔵させた無線通信機器も登場してきている。

この例として、９００ＭＨｚ帯と１８００ＭＨｚ帯を使うデュアルバンドのＧＳＭ携帯電話と、ＤＥＣＴコードレス電話とを組み合わせた無線通信機器が挙げられる。ＤＥＣＴコードレス電話のアクセス回線をＧＳＭ携帯電話にすると、電話回線のない場所でもＤＥＣＴコードレス電話が使えるようになり、利便性が向上する。

しかし、一つの無線通信機器の中に、デュアルバンドの無線システムと、もう一つの無線システムとを内蔵させた場合、その組み合わせによっては、基板を流れるアンテナ電流による結合が発生し、干渉によって安定した通信ができなくなることが起こる。

上記の例で言えば、ＧＳＭの１８００ＭＨｚ帯（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）が、ＤＥＣＴ帯域（１８８０〜１９００ＭＨｚ）と隣接するために、アンテナをモノポールアンテナにした場合、基板に流れるアンテナ電流によって干渉が生じ、安定した通信ができなくなる。

周波数が近接した無線システムを組み合わせた場合、基板に流れるアンテナ電流による干渉を回避するには、基板にアンテナ電流が流れないダイポールアンテナが有効であり、従来から用いられている。

そこで、上記に示したＧＳＭ携帯電話を内蔵したＤＥＣＴコードレス電話を可能にする無線通信機器のデュアルバンドアンテナにダイポールアンテナを使用するとした場合、従来技術では、例えば図１０に示す構成が考えられる。

図１０は、従来のデュアルバンドアンテナを用いた無線通信機器の構成例を示す図である。図１０において、４０は、基板である。基板４０の板面に平行で、左右の側端に直交する方向が水平線の方向である。つまり、水平面は、基板４０の板面に垂直で、基板４０の上下にある側端に平行な面である。また、基板４０の板面に平行で、上下の側端に直交する方向がいわゆる鉛直線の方向である。つまり、鉛直面は、基板４０の板面に垂直で、基板４０の左右にある側端に平行な面である。

さて、基板４０の板面には、左方側にＧＳＭ携帯電話の無線回路が配置され、右方側にＤＥＣＴコードレス電話の無線回路が配置されている。それらの配置領域には、グランド導体３９が設けられ、必要な接続がなされている。

ＧＳＭ携帯電話の無線回路は、基板４０の板面を貫通する形で設けられるデュアルバンドのダイポールアンテナ３３と、ＧＳＭ信号の送受信を行うＧＳＭモジュール３５とをマイクロストリップ線路の給電線３４で接続した構成である。ダイポールアンテナ３３は、放射エレメント３１の途中に、コンデンサとコイルの並列共振回路からなるトラップ３２を入れた構成である。なお、ダイポールアンテナにおいて、放射エレメント中にトラップを挿入したデュアルバンド化は、一般に採用される手法である。

ＤＥＣＴコードレス電話の無線回路は、基板４０の板面を貫通する形で設けられるシングルバンドのダイポールアンテナ３６と、ＤＥＣＴ信号の送受信を行うＤＥＣＴモジュール３８とをマイクロストリップ線路の給電線３７で接続した構成である。

そして、ダイポールアンテナ３３とダイポールアンテナ３６とは、水平面内の指向性を考慮し、また放射波による結合回避も考慮し、鉛直面に対して４５度傾け、また互いに直交するように放射エレメントを配置している。

ダイポールアンテナでは、電流が放射エレメントにのみ流れるのに対し、モノポールアンテナでは、グランド導体にも放射エレメントを流れる電流と対になる電流が流れることは知られている。したがって、図１０に示す構成によれば、ＧＳＭモジュールに接続されるアンテナにも、ＤＥＣＴモジュールに接続されるアンテナにもダイポールアンテナを用いることで、互いのアンテナ電流がグランド導体に流れず、干渉を起こさず安定した通信を行うことが可能となる。
根日屋英之（著）、小川真紀（著）「ユビキタス時代のアンテナ設計」東京電機大学出版局、２００５年９月３０日（Ｐ１３３−１３４）

ところで、ダイポールアンテナでは、電流分布の対称性が良好な指向性を得るために重要である。したがって、ハイバンド用アンテナをダイポールアンテナとした場合、トラップを用いてデュアルバンド化するには、両方の放射エレメントにトラップを接続して放射エレメントを継ぎ足し、ローバンド用のアンテナも対称な構造のダイポールアンテナとした方がよい。

しかしながら、このような無線通信機器、特に室内で用いられることの多い無線通信機器では、小型化が求められており、デュアルバンドアンテナをダイポールアンテナにすると、ローバンドは放射エレメント長が長くなるため、小型化の点で不利となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、デュアルバンド無線システムともう一つの無線システムとを内蔵する無線通信機器において、デュアルバンド無線システムのハイバンドがもう一つの無線システムの帯域とが近接する場合に、アンテナ電流による干渉を発生させず、かつ小型化が可能なデュアルバンドアンテナ装置を得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明にかかるデュアルバンドアンテナ装置は、第１および第２の放射エレメントで構成されるダイポールアンテナと、高周波信号の送信または受信或いは送受信を行う高周波回路と、前記ダイポールアンテナと前記高周波回路との間を接続する信号導体を有する給電線と、前記給電線の前記信号導体とそれに対応するグランド導体との間に接続され、第１の周波数の信号の通過を阻止し、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の信号を通過させる第１のスイッチと、前記第１のスイッチの配置位置近傍の前記高周波回路側において、前記給電線の前記信号導体に対応するグランド導体と前記高周波回路のグランド導体との間に接続され、前記第１の周波数の信号を通過させ、前記第２の周波数の信号の通過を阻止する第２のスイッチと、を備え、前記第１および第２の放射エレメントの長さは、それぞれ前記第１の周波数の１／４波長であり、前記第１および第２の放射エレメントと前記給電線の対応する導体とを合わせた全長は、それぞれ、前記第２の周波数の１／４波長であることを特徴とする。

本発明によれば、ダイポールアンテナと高周波回路とを接続する給電線にスイッチを挿入して、第１の周波数では給電線にアンテナ電流が流れないダイポールアンテナとして動作し、第１の周波数よりも低い第２の周波数では、ダイポールアンテナを構成する放射エレメントと給電線とが放射エレメントとなるモノポールアンテナとして動作する。

これによって、デュアルバンド無線システムともう一つの無線システムとを内蔵し、デュアルバンド無線システムのハイバンドが、もう一つの無線システムの周波数と近接する無線通信機器でも、基板のグランド導体を流れるアンテナ電流による干渉がなく、かつ小型のデュアルバンドアンテナ装置を得ることができるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、本発明にかかるデュアルバンドアンテナ装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１によるデュアルバンドアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図１において、２４は、基板である。基板２４の板面に平行で、左右の側端に直交する方向が水平線の方向である。つまり、水平面は、基板２４の板面に垂直で、基板２４の上下にある側端に平行な面である。また、基板２４の板面に平行で、上下の側端に直交する方向がいわゆる鉛直線の方向である。つまり、鉛直面は、基板２４の板面に垂直で、基板２４の左右にある側端に平行な面である。

（デュアルバンドアンテナ装置Ａの構成）
図１に示すように、実施の形態１によるデュアルバンドアンテナ装置Ａは、基板２４の一方端（図１では上方端）側に配置されるダイポールアンテナ１と、基板２４の他方側（図１では下方側）に配置される高周波回路である高周波モジュール３と、それらの間を接続するマイクロストリップ線路（信号導体）を有する給電線２と、給電線２の高周波モジュール３側に配置される第１のスイッチ５および第２のスイッチ６とを備えている。

給電線（信号導体）２および第１のスイッチ５の配置領域に対応した基板２４の裏面にはグランド導体４ａが設けられ、また、高周波モジュール３の配置領域に対応した基板２４の裏面には、グランド導体４ｂが設けられている。

ダイポールアンテナ１は、基板２４の表裏面を鉛直面内において貫通して対称に配置される第１および第２の放射エレメント１ａ，１ｂで構成される。第１および第２の放射エレメント１ａ，１ｂは、それぞれ、第１の周波数であるハイバンドの周波数ｆ_Hのλ／４（λは波長）の長さを有している。

給電線（信号導体）２は、鉛直線に沿って直線状に配置されている。給電線（信号導体）２の上端は、ダイポールアンテナ１の給電点において第１の放射エレメント１ａに接続され、下端は、高周波モジュール３に接続されている。

給電線（信号導体）２に対応するグランド導体はグランド導体４ａである。このグランド導体４ａの上端は、ダイポールアンテナ１の給電点において第２の放射エレメント１ｂに接続され、下端は、グランド導体４ｂの上端と接触しない程度に近接した位置にある。

給電線（信号導体）２と第１の放射エレメント１ａとを合わせた全長、および給電線（信号導体）２に対応するグランド導体（グランド導体４ａ）と第２の放射エレメント１ｂとを合わせた全長は、それぞれ、第２の周波数であるローバンドの周波数ｆ_L（ｆ_H＞ｆ_L）のλ／４の長さになっている。

第１のスイッチ５は、給電線（信号導体）２の高周波モジュール３側の端部において、給電線（信号導体）２と対応するグランド導体（グランド導体４ａ）との間に、並列に接続されるチップコンデンサ５ａとチップコイル５ｂとで構成される。チップコンデンサ５ａとチップコイル５ｂの並列回路は、並列共振回路を構成し、その共振周波数は、ハイバンドの周波数ｆ_Hに設定されている。

また、第２のスイッチ６は、給電線２のグランド導体（グランド導体４ａ）の下端と高周波モジュール３のグランド導体（グランド導体４ｂ）の上端との間に、並列に接続されるチップコンデンサ６ａとチップコイル６ｂとで構成される。チップコンデンサ６ａとチップコイル６ｂの並列回路も並列共振回路を構成し、その共振周波数は、ローバンドの周波数ｆ_Lに設定されている。

（第１のスイッチ５、第２のスイッチ６の作用）
図２は、並列共振回路の周波数特性を示す図である。図２（ａ）は、共振周波数が周波数ｆ_Hである場合の周波数特性を示し、図２（ｂ）は、共振周波数が周波数ｆ_Lである場合の周波数特性を示している。

第１のスイッチ５を構成する並列共振回路は、共振周波数が周波数ｆ_Hであるので、その周波数特性は、図２（ａ）に示すようになる。図２（ａ）では、インピーダンスの絶対値は、周波数ｆ_Hでは最大となり、周波数ｆ_Lでは最小になる。

したがって、第１のスイッチ５は、周波数ｆ_Hでは開放となってハイバンド（第１の周波数）の信号の通過を阻止し、周波数ｆ_Lでは短絡となってローバンド（第２の周波数）の信号を通過させる、いわゆるローパスフィルタとなる。

また、第２のスイッチ６を構成する並列共振回路は、共振周波数が周波数ｆ_Lであるので、その周波数特性は、図２（ｂ）に示すようになる。図２（ｂ）では、インピーダンスの絶対値は、周波数ｆ_Lでは最大となり、周波数ｆ_Hでは最小になる。

したがって、第２のスイッチ６は、周波数ｆ_Lでは開放となってローバンド（第２の周波数）の信号の通過を阻止し、周波数ｆ_Hでは短絡となってハイバンド（第１の周波数）の信号を通過させる、いわゆるハイパスフィルタとなる。

（デュアルバンドアンテナ装置Ａの動作）
図３と図４を参照して説明する。なお、図３は、図１に示すデュアルバンドアンテナ装置のデュアルバンドに対する等価回路（ａ）、周波数ｆ_Hのハイバンドに対する等価回路（ｂ）、周波数ｆ_Lのローバンドに対する等価回路（ｃ）を示す図である。図４は、マイクロスリップ線路と対応するグランド導体とに流れる電流と磁界の関係を示す図である。

図３（ａ）に示すように、デュアルバンドアンテナ装置Ａは、デュアルバンドに対しては、給電線（信号導体）２の高周波モジュール３との接続側において、第１のスイッチ５が給電線（信号導体）２と対応するグランド導体（グランド導体４ａ）との間に設けられ、第２のスイッチ６がグランド導体４ａとグランド導体４ｂとの間に設けられる構成となる。

周波数ｆ_Hのハイバンドにおいては、第１のスイッチ５は、開放となり、第２のスイッチ６は、短絡となるので、デュアルバンドアンテナ装置Ａは、ハイバンドに対しては、図３（ｂ）に示すように、第１の放射エレメント１ａは、給電線（信号導体）２から高周波モジュール３の励振電流が供給され、一方、第２の放射エレメント１ｂは、グランド導体４ａを介してグランド導体４ｂに接続される構成となる。

第１および第２の放射エレメント１ａ，１ｂは、それぞれ長さが周波数ｆ_Hのλ／４であるので、定在波の電流分布７は、図３（ｂ）に示すように、中央の給電点で最大となり、第１および第２の放射エレメント１ａ，１ｂの両端でゼロとなる。したがって、ダイポールアンテナ１は、半波長ダイポールアンテナとして動作することになる。つまり、デュアルバンドアンテナ装置Ａは、周波数ｆ_Hのハイバンドに対しては、ダイポールアンテナ１に給電線が接続されたアンテナ装置として動作する。

一方、周波数ｆ_Lのローバンドにおいては、第１のスイッチ５は、短絡となり、第２のスイッチ６は、開放となるので、デュアルバンドアンテナ装置Ａは、ローバンドに対しては、図３（ｃ）に示すように、第２の放射エレメント１ｂが接続されるグランド導体４ａは、第１の放射エレメント１ａが接続される給電線（信号導体）２とともに高周波モジュール３に接続される構成となる。この場合、給電線（信号導体）２の長さと対応するグランド導体（グランド導体４ａ）の長さとは等しくなる。

この図３（ｃ）に示す構成では、高周波モジュール３の励振電流９が、短絡状態にある第１のスイッチ５にて、給電線（信号導体）２側の電流１０ａと、対応するグランド導体（グランド導体４ａ）側の電流１０ｂとに分配される。そして、電流１０ａは第１の放射エレメント１ａを流れる電流１１ａとなり、電流１０ｂは第２の放射エレメント１ｂを流れる電流１１ｂとなる。

しかし、第１の放射エレメント１ａと第２の放射エレメント１ｂは、１８０度逆向きであるので、電流１１ａ，１１ｂによって発生する電磁波は互いに打ち消し合う。つまり、第１および第２の放射エレメント１ａ，１ｂから電磁波は放射されない。

また、電流１０ａと電流１０ｂとは、同相であるので、図４に示すように、それぞれの電流によって生じる磁界１２は、給電線（信号導体）２と対応するグランド導体（グランド導体４ａ）との間では打ち消し合い、両導体の外側では強め合うので、給電線（信号導体）２と対応するグランド導体（グランド導体４ａ）から電磁波が放射される。この場合に、給電線（信号導体）２と対応するグランド導体（グランド導体４ａ）にて発生する電磁波は、モノポールアンテナから放射される電磁波と等しくなる。

そして、第１の放射エレメント１ａと給電線（信号導体）２とを合わせた長さ、および第２の放射エレメント１ｂと給電線（信号導体）２に対応するグランド導体（４ａ）とを合わせた長さは、ともに、ローバンドの周波数ｆ_Lのλ／４であるので、図３（ｃ）に示すように、両者においてそれぞれ発生する定在波の電流分布８ａ，８ｂは、第１および第２の放射エレメント１ａ，１ｂの両端ゼロとなり、給電線（信号導体）２および対応するグランド導体（４ａ）の下端部で最大となる。つまり、第１および第２の放射エレメント１ａ，１ｂと、給電線（信号導体）２および対応するグランド導体（４ａ）との全体がモノポールアンテナとして動作する。つまり、デュアルバンドアンテナ装置Ａは、周波数ｆ_Lのローバンドに対しては、給電線（信号導体）２および対応するグランド導体（４ａ）を流れる電流１０ａ，１０ｂによって電磁波の送受信を行うモノポールアンテナを有するアンテナ装置として動作する。

以上のように、実施の形態１によれば、周波数ｆ_Hのハイバンドに対してはダイポールアンテナとして動作し、周波数ｆ_Lのローバンドに対してはモノポールアンテナとして動作するデュアルバンドアンテナ装置が得られる。

図３（ｂ）に示すように、デュアルバンドアンテナ装置Ａは、ダイポールアンテナとして動作する周波数ｆ_Hのハイバンドでは、給電線（信号導体）２と対応するグランド導体（グランド導体４ａ）とを流れる電流は、互い逆相である。

したがって、デュアルバンドアンテナ装置Ａを適用したデュアルバンド無線システムのハイバンドが、内蔵するもう一つの無線システムの周波数とが近接する場合でも、グランド導体を流れるアンテナ電流による結合を防ぐことができる。

また、アンテナ電流が干渉に関係ないローバンドではモノポールアンテナとなるので、デュアルバンドアンテナ装置Ａの小型化が図れる。

そして、第１および第２のスイッチ５，６は、給電線（信号導体）２および対応するグランド導体（グランド導体４ａ）の高周波モジュール３側に配置したので、無給電素子となる部分がなく、無給電素子の干渉をなくすことができる。この措置は、給電線（信号導体）２および対応するグランド導体（グランド導体４ａ）の長さがλ／４となる周波数が、ローバンドの周波数ｆ_Lから大きく離れており、無給電素子による広帯域化ができない場合に有効である。

また、図１に示すように、給電線（信号導体）２を直線状に配置してあるので、ローバンドの周波数ｆ_Lで動作するモノポールアンテナにおいて、送受信の効率を高めることができる。

加えて、給電線の信号導体をマイクロスリップ線路で構成すると、第１および第２のスイッチ５，６を実装するグランド導体４ａをマイクロスリップ線路と一体的に成形できるので、第１および第２のスイッチ５，６を安価なチップコンデンサ、チップコイルで構成できて低コスト化が図れるとともに、第１および第２のスイッチ５，６実装の容易化が図れる。

なお、実施の形態１では、給電線にマイクロスリップ線路を用いる場合を説明したが、給電線を同軸線路で構成することができる。図５は、同軸線路に流れる電流と磁界の関係を示す図である。

給電線を同軸ケーブルにした場合は、図５に示すように、ローバンドの周波数ｆ_Lにおいて、同軸ケーブル１３の中心導体１３ａに流れる電流１４ａによって生じる磁界１５ａと、同軸ケーブルの外部導体１３ｂを流れる電流１４ｂによって生じる磁界１５ｂとが同心円状に広がるので、同軸ケーブル１３から放射される電磁波の指向性は、放射エレメントが１本のモノポールアンテナと同等で、より真円に近い指向性を得ることができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２によるデュアルバンドアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、図６では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

（実施の形態２によるデュアルバンドアンテナ装置Ｂに特徴的な構成）
図６に示すように、この実施の形態２によるデュアルバンドアンテナ装置Ｂは、図１（実施の形態１）に示した構成において、第１および第２のスイッチ５，６に代えて、第１および第２のスイッチ２０，２１をダイポールアンテナ１側に配置してある。

これに伴い、基板２４の裏面に形成されるグランド導体４ａ，４ｂも変更されている。すなわち、グランド導体４ａは、給電線（信号導体）２のダイポールアンテナ１との接続端部の周辺に形成され、グランド導体４ａは、給電線（信号導体）２の大部分と高周波モジュール３とに対応する領域に形成されている。

第１のスイッチ２０は、給電線（信号導体）２のダイポールアンテナ１との接続端部において、給電線（信号導体）２と対応するグランド導体（グランド導体４ａ）との間に、並列に接続されるチップコンデンサ２０ａとチップコイル２０ｂとで構成される。チップコンデンサ２０ａとチップコイル２０ｂの並列回路は、並列共振回路を構成し、その共振周波数は、ハイバンドの周波数ｆ_Hに設定されている。

また、第２のスイッチ２１は、給電線２のグランド導体（グランド導体４ａ）の下端と高周波モジュール３のグランド導体（グランド導体４ｂ）の上端との間に、並列に接続されるチップコンデンサ６ａとチップコイル６ｂとで構成される。チップコンデンサ６ａとチップコイル６ｂの並列回路も並列共振回路を構成し、その共振周波数は、周波数ｆ_Lに設定されている。

第１のスイッチ２０を構成する並列共振回路は、共振周波数がハイバンドの周波数ｆ_Hに設定されているので、インピーダンスの絶対値は周波数ｆ_Hで大きく、周波数ｆ_Lでは小さくなる。したがって、実施の形態１と同様に、第１のスイッチ２０は、周波数ｆ_Hでは開放となり、周波数ｆ_Lでは短絡となってハイバンド（第１の周波数）の信号の通過を阻止し、周波数ｆ_Lでは短絡となってローバンド（第２の周波数）の信号を通過させる、いわゆるローパスフィルタとなる。

また、第２のスイッチ２１を構成する並列共振回路は、共振周波数がローバンドの周波数ｆ_Lに設定されているので、インピーダンスの絶対値は周波数ｆ_Lで大きく、周波数ｆ_Hでは小さくなる。したがって、実施の形態１と同様に、第２のスイッチ２１は、周波数ｆ_Lでは開放となり、周波数ｆ_Hでは短絡となってローバンド（第２の周波数）の信号の通過を阻止し、周波数ｆ_Hでは短絡となってハイバンド（第１の周波数）の信号を通過させる、いわゆるハイパスフィルタとなる。

（デュアルバンドアンテナ装置Ｂの動作）
図７を参照して説明する。図７は、図６に示すデュアルバンドアンテナ装置のデュアルバンドに対する等価回路（ａ）、周波数ｆ_Hのハイバンドに対する等価回路（ｂ）、周波数ｆ_Lのローバンドに対する等価回路（ｃ）を示す図である。

図７（ａ）に示すように、デュアルバンドアンテナ装置Ｂは、デュアルバンドに対しては、給電線（信号導体）２のダイポールアンテナ１との接続側において、第１のスイッチ２０が給電線（信号導体）２と対応するグランド導体（グランド導体４ａ）との間に設けられ、第２のスイッチ２１がグランド導体４ａとグランド導体４ｂとの間に設けられる構成となる。

周波数ｆ_Hのハイバンドにおいては、第１のスイッチ２０は、開放となり、第２のスイッチ２１は、短絡となるので、デュアルバンドアンテナ装置Ｂは、ハイバンドに対しては図７（ｂ）に示すように、第１の放射エレメント１ａは、給電線（信号導体）２から高周波モジュール３の励振電流が供給され、一方、第２の放射エレメント１ｂは、ほぼグランド導体４ｂに接続される構成となる。

第１および第２の放射エレメント１ａ，１ｂは、それぞれ長さが周波数ｆ_Hのλ／４であるので、実施の形態１にて説明したように、デュアルバンドアンテナ装置Ｂは、ハイバンドの周波数ｆ_Hに対しては、ダイポールアンテナ１に給電線が接続されたアンテナ装置として動作する。

一方、周波数ｆ_Lのローバンドにおいては、第１のスイッチ２０は、短絡となり、第２のスイッチ２１は、開放となるので、デュアルバンドアンテナ装置Ｂは、ローバンドに対しては、図７（ｃ）に示すように、第２の放射エレメント１ｂは給電点近傍において第１の放射エレメント１ａと接続されるので、第２の放射エレメント１ｂは第１の放射エレメント１ａとともに、給電線（信号導体）２と高周波モジュール３に接続される構成となる。この場合、給電線（信号導体）２の長さと対応するグランド導体（グランド導体４ｂ）の長さとは等しくなる。

この図７（ｃ）に示す構成では、高周波モジュール３の励振電流２２が、給電線（信号導体）２を通ってダイポールアンテナ１の給電点近傍に至り、そこで短絡状態にある第１のスイッチ５にて、第１の放射エレメント１ａ側と第２の放射エレメント１ｂ側とに分流されるので、第１の放射エレメント１ａでは電流２３ａが流れ、第２の放射エレメント１ｂでは電流２３ｂが流れる。

しかし、第１の放射エレメント１ａと第２の放射エレメント１ｂは、１８０度逆向きであるので、電流２３ａ，２３ｂによって発生する電磁波は互いに打ち消し合う。つまり、第１および第２の放射エレメント１ａ，１ｂから電磁波は放射されない。

第１の放射エレメント１ａと給電線（信号導体）２とを合わせた長さ、および第２の放射エレメント１ｂと給電線（信号導体）２に対応するグランド導体（４ｂ）とを合わせた長さは、ともに、ローバンドの周波数ｆ_Lのλ／４であるので、λ／４モノポールアンテナとして動作する。

また、給電線（信号導体）２に対応するグランド導体（４ｂ）は、給電線（信号導体）２の長さがλ／４となる周波数で共振する無給電素子となり、第１および第２の放射エレメント１ａ，１ｂと給電線（信号導体）２からなるモノポールアンテナに結合して、周波数帯域を高域側へ拡張させる。

したがって、図６に示すデュアルバンドアンテナ装置Ｂは、給電線（信号導体）２の方向に直線偏波が放射されるモノポールアンテナとして動作させることができる。

以上のように、実施の形態２によれば、周波数ｆ_Hのハイバンドに対してはダイポールアンテナとして動作し、周波数ｆ_Lのローバンドに対してはモノポールアンテナとして動作し、かつモノポールアンテナの帯域を高域側に広げられるデュアルバンドアンテナ装置が得られる。

このデュアルバンドアンテナ装置Ｂをデュアルバンド無線システムに適用することにより、デュアルバンド無線システムのハイバンドが、内蔵するもう一つの無線システムと周波数が近接する場合でも、基板を流れるアンテナ電流による結合を防ぐことができる。

また、アンテナ電流が干渉に関係のないローバンドでは、モノポールアンテナとなるので、デュアルバンドアンテナ装置の小型化が可能になる。

そして、給電線の第２のスイッチ２１から高周波モジュール３までのグランド導体が無給電素子として機能するので、ローバンドで動作するモノポールアンテナの周波数特性の広帯域化が図れる。

なお、実施の形態２によるデュアルバンドアンテナ装置Ｂでも、実施の形態１と同様に給電線に同軸線路を用いることができる。

（実施の形態３）
図８は、本発明の実施の形態３によるデュアルバンドアンテナ装置の構成を示す斜視図である。なお、図８では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。

（実施の形態３によるデュアルバンドアンテナ装置Ｃに特徴的な構成）
図８に示すように、実施の形態３によるデュアルバンドアンテナ装置Ｃでは、図１（実施の形態１）に示した構成において、直線状の給電線２に代えた、直角に折り曲げた給電線２５が設けられている。

この構成によれば、ローバンドの周波数ｆ_Lにおいて、逆Ｌアンテナとして動作するので、デュアルバンドアンテナ装置の低背化が可能になる。

なお、実施の形態１への適用例を示したが、実施の形態２にも同様に適用することができる。また、直角に折り曲げた給電線２５は、同軸線路で構成してもよい。以下に、具体例として実施の形態１によるデュアルバンドアンテナ装置Ａの応用例を示す。

（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４として、実施の形態１によるデュアルバンドアンテナ装置の応用例を示す斜視図である。なお、図９では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、筐体に関する説明は省略して、この実施の形態４に関わる部分を中心に説明する。

（２つの無線システムを有する無線通信装置の構成）
図９において、基板２６には、実施の形態１によるデュアルバンドアンテナ装置Ａの他に、もう一つのアンテナ装置Ｄが並置されている。デュアルバンドアンテナ装置Ａにおいて、高周波モジュール３の位置に設けてある２７は、デュアルバンド無線システムを実現するＧＳＭモジュールである。ＧＳＭモジュール２７は、ＧＳＭの９００ＭＨｚ帯と１８００ＭＨｚ帯（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）を使用する。給電線２は、ＧＳＭモジュール２７のアンテナ端子に接続されている。

もう一つのアンテナ装置Ｄにおいて、２８は、ＤＥＣＴモジュールである。ＤＥＣＴモジュール２８は、ＧＳＭモジュール２７でのハイバンドの周波数（１８００ＭＨｚ帯）に近接した周波数帯（１８８０〜１９００ＭＨｚ）を使用するもう一つの無線システムである。ＤＥＣＴモジュール２８のアンテナ端子に、給電線２９を通して、ダイポールアンテナ３０が接続されている。

なお、ダイポールアンテナ１とダイポールアンテナ３０とは、互いの放射エレメントが鉛直面内において直交し、かつ鉛直線に対して４５度傾いて配置されている。これは、実際の利用場面では、ＧＳＭの基地局やＤＥＣＴ子機が、ほぼ水平面に来る場合が多いと考えられるので、ヌル点が水平面に来るのを避けること目的とした措置である。

（２つの無線システムを有する無線通信装置の動作）
図９において、ＧＳＭモジュール２７が１８００ＭＨｚ帯を使用する場合は、第１および第２放射エレメント１ａ，１ｂからなるダイポールアンテナ１を用いて送受信を行い、ＤＥＣＴモジュール２８は、ダイポールアンテナ３０を用いて送受信を行う。２つのアンテナともダイポールアンテナであるので、グランド導体４ｂを流れるアンテナ電流による結合は発生しない。

また、放射エレメントが直交していることと相まって、大きなアイソレーションを得ることができる。さらに、ＧＳＭモジュール２７が９００Ｍｚ帯を使用する場合は、給電線２と第１および第２の放射エレメント１ａ，１ｂからなるモノポールアンテナから放射される。

このように、実施の形態１によるデュアルバンドアンテナ装置Ａを適用すれば、ＧＳＭモジュール２７に接続されるアンテナがデュアルバンド構成ではあるが、放射エレメントの長さは、ＧＳＭモジュール２７の１８００ＭＨｚ帯に合わせればよく、放射エレメントにトラップを入れてデュアルバンド化した従来技術よりも小型化できる。

なお、実施の形態４では、実施の形態１によるアンテナ装置Ａの応用例を示したが、実施の形態２，３によるデュアルバンドアンテナ装置Ｂ，Ｃも同様の形態で使用することができる。

以上のように、本発明にかかるデュアルバンドアンテナ装置は、デュアルバンド無線システムともう一つの無線システムとを内蔵する無線通信機器において、デュアルバンド無線システムのハイバンドがもう一つの無線システムの帯域とが近接する場合に、アンテナ電流による干渉を発生させず、かつ小型化が可能なデュアルバンドアンテナ装置として有用である。

本発明の実施の形態１によるデュアルバンドアンテナ装置の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態１における並列共振回路の周波数特性を示す図 本発明の実施の形態１におけるデュアルバンドアンテナ装置の等価回路を示す図 マイクロスリップ線路と対応するグランド導体とに流れる電流と磁界の関係を示す図 同軸線路に流れる電流と磁界の関係を示す図 本発明の実施の形態２によるデュアルバンドアンテナ装置の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態２におけるデュアルバンドアンテナ装置の等価回路を示す図 本発明の実施の形態３によるデュアルバンドアンテナ装置の構成を示す斜視図 本発明の実施の形態４として、実施の形態１によるデュアルバンドアンテナ装置の応用例を示す斜視図 従来のデュアルバンドアンテナを用いた無線通信機器の構成を示す図

符号の説明

Ａ，Ｂ，Ｃ デュアルバンドアンテナ装置
１ ダイポールアンテナ
１ａ 第１の放射エレメント
１ｂ 第２の放射エレメント
２ 給電線（マイクロスリップ線路）
２ａ 給電線の信号導体
２ｂ 給電線のグランド導体
３ 高周波モジュール（高周波回路）
４ａ，４ｂ グランド導体
５ 第１のスイッチ
５ａ チップコンデンサ
５ｂ チップコイル
６ 第２のスイッチ
６ａ チップコンデンサ
６ｂ チップコイル
２０ 第１のスイッチ
２０ａ チップコンデンサ
２０ｂ チップコイル
２１ 第２のスイッチ
２１ａ チップコンデンサ
２１ｂ チップコイル
２４ 基板
２５ 直角に折り曲げた給電線
２６ 基板
２７ ＧＳＭモジュール
２８ ＤＥＣＴモジュール
２９ 給電線（マイクロスリップ線路）
３０ ダイポールアンテナ
Ｄ もう一つのアンテナ装置

Claims (8)

1. 第１および第２の放射エレメントで構成されるダイポールアンテナと、高周波信号の送信または受信或いは送受信を行う高周波回路と、前記ダイポールアンテナと前記高周波回路との間を接続する信号導体を有する給電線と、前記給電線の前記信号導体とそれに対応するグランド導体との間に接続され、第１の周波数の信号の通過を阻止し、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の信号を通過させる第１のスイッチと、前記第１のスイッチの配置位置近傍の前記高周波回路側において、前記給電線の前記信号導体に対応するグランド導体と前記高周波回路のグランド導体との間に接続され、前記第１の周波数の信号を通過させ、前記第２の周波数の信号の通過を阻止する第２のスイッチと、を備え、前記第１および第２の放射エレメントの長さは、それぞれ前記第１の周波数の１／４波長であり、前記第１および第２の放射エレメントと前記給電線の対応する導体とを合わせた全長は、それぞれ、前記第２の周波数の１／４波長であることを特徴とするデュアルバンドアンテナ装置。
2. 第１および第２の放射エレメントで構成されるダイポールアンテナと、高周波信号の送信または受信或いは送受信を行う高周波回路と、前記ダイポールアンテナと前記高周波回路との間を接続する信号導体を有する給電線と、前記給電線の前記ダイポールアンテナとの接続端近傍において、当該給電線の前記信号導体とそれに対応するグランド導体との間に接続され、第１の周波数の信号の通過を阻止し、前記第１の周波数よりも低い第２の周波数の信号を通過させる第１のスイッチと、前記第１のスイッチの配置位置近傍の前記高周波回路側において、前記給電線の前記信号導体に対応するグランド導体と前記高周波回路のグランド導体との間に接続され、前記第１の周波数の信号を通過させ、前記第２の周波数の信号の通過を阻止する第２のスイッチと、を備え、前記第１および第２の放射エレメントの長さは、それぞれ前記第１の周波数の１／４波長であり、前記第１および第２の放射エレメントと前記給電線の対応する導体とを合わせた全長は、それぞれ、前記第２の周波数の１／４波長であることを特徴とするデュアルバンドアンテナ装置。
3. 前記第１のスイッチは、共振周波数が前記第１の周波数に設定されている並列共振回路で構成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載にデュアルバンドアンテナ装置。
4. 前記第２のスイッチは、共振周波数が前記第２の周波数に設定されている並列共振回路で構成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載にデュアルバンドアンテナ装置。
5. 前記給電線は、直線形状で配置されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載にデュアルバンドアンテナ装置。
6. 前記給電線は、直角に折れ曲がった形状で配置されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載にデュアルバンドアンテナ装置。
7. 前記給電線は、ストリップ線路である、ことを特徴とする請求項１または２に記載にデュアルバンドアンテナ装置。
8. 前記給電線は、同軸線路である、ことを特徴とする請求項１または２に記載にデュアルバンドアンテナ装置。

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