JP5136289B2 - Antenna matching circuit and antenna device - Google Patents

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Description

この発明は、二周波帯または多周波帯のアンテナ整合回路及びそれを備えたアンテナ装置に関するものである。   The present invention relates to a two-frequency band or multi-frequency band antenna matching circuit and an antenna device including the same.

複数の周波数帯で動作する携帯電話端末等の携帯無線機に内蔵する多周波のアンテナ装置が特許文献1に開示されている。   Patent Document 1 discloses a multi-frequency antenna device built in a portable wireless device such as a cellular phone terminal that operates in a plurality of frequency bands.

図1は特許文献1に示されているアンテナ装置の構成図である。このアンテナ装置は、スリット5を形成した板状素子2及び板状素子1からなる逆Fアンテナ素子の一部が短絡部3によって地板6に電気的に接地されている。給電部4には、インダクタ7及びキャパシタ8を直列接続した直列共振回路9と、インダクタ10及びキャパシタ11を直列接続した直列共振回路12とが並列に接続されている。直列共振回路9と直列共振回路12との並列接続回路の他端は給電端子13に接続されている。この給電端子13に無線回路が接続される。
特開2003−179426号公報
FIG. 1 is a configuration diagram of the antenna device disclosed in Patent Document 1. In FIG. In this antenna device, a part of the inverted F antenna element composed of the plate-like element 2 and the plate-like element 1 in which the slit 5 is formed is electrically grounded to the ground plane 6 by the short-circuit portion 3. A series resonance circuit 9 in which an inductor 7 and a capacitor 8 are connected in series and a series resonance circuit 12 in which an inductor 10 and a capacitor 11 are connected in series are connected in parallel to the power supply unit 4. The other end of the parallel connection circuit of the series resonance circuit 9 and the series resonance circuit 12 is connected to the power supply terminal 13. A wireless circuit is connected to the power supply terminal 13.
JP 2003-179426 A

特許文献1に示されているアンテナ装置においては、図1に示したように、低周波帯において回路によって複共振化させるために、給電ラインにLC共振子を付加している。   In the antenna device shown in Patent Document 1, as shown in FIG. 1, an LC resonator is added to the feed line in order to make a double resonance by a circuit in a low frequency band.

ところが、このようなLC共振子は帯域通過型のフィルタとして作用するため、共振周波数以外の周波数信号が基本的に通過し難く、他の周波数帯に与える影響が大きい。また、インダクタ及びキャパシタ等をディスクリート部品で構成すると、共振子としての損失が大きく(Q値が低く)なり、また周波数ばらつきも大きくなるという懸念がある。   However, since such an LC resonator acts as a band-pass filter, it is difficult for frequency signals other than the resonance frequency to pass through, and the influence on other frequency bands is large. In addition, when the inductor, the capacitor, and the like are configured by discrete components, there is a concern that the loss as a resonator is large (Q value is low) and the frequency variation is also large.

なお、特許文献1の構成では、高低の周波数に対応する2つのLC共振子を設けているが、両周波数帯を同時に複共振化して広帯域化できている訳ではない。   In the configuration of Patent Document 1, two LC resonators corresponding to high and low frequencies are provided. However, it is not possible to make a wide band by simultaneously double-resonating both frequency bands.

そこで、この発明の目的は、LC共振子を用いることのデメリットを回避しながら、使用する複数の周波数帯域について広帯域化を図ったアンテナ整合回路及びそれを備えたアンテナ装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an antenna matching circuit and an antenna apparatus including the antenna matching circuit that achieve a wide band for a plurality of frequency bands to be used while avoiding the disadvantages of using an LC resonator.

上記課題を解決するために、この発明は次のように構成する。
(1)アンテナ素子が接続されるアンテナ接続部と給電部との間に接続されるアンテナ整合回路であって、
前記アンテナ整合回路は利用周波数が互いに異なる複数の整合回路と、これらの整合回路を選択して前記アンテナ接続部と前記給電部との間に接続するスイッチとから成り、
前記複数の整合回路は、インピーダンスを変換しつつ位相を回転させ、前記給電部から前記アンテナ接続部の方向に当該整合回路を見たリターンロス特性が前記利用周波数の帯域毎に当該利用周波数の帯域内で複共振するインピーダンス回路であることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
(1) An antenna matching circuit connected between an antenna connecting portion to which an antenna element is connected and a power feeding portion,
The antenna matching circuit includes a plurality of matching circuits having different utilization frequencies, and a switch that selects these matching circuits and connects between the antenna connection unit and the power feeding unit.
The plurality of matching circuits rotate the phase while converting impedance, and the return loss characteristics when the matching circuit is viewed from the power feeding unit in the direction of the antenna connection unit is a band of the use frequency for each band of the use frequency. It is characterized by being an impedance circuit having multiple resonances.

この構成により、複数の利用周波数でそれぞれ複共振化した特性となり、それぞれの利用周波数帯で広帯域なアンテナ特性が得られる。   With this configuration, the characteristic becomes double resonance at each of a plurality of use frequencies, and a wide band antenna characteristic can be obtained at each use frequency band.

(2)前記インピーダンス回路は、前記インピーダンスの変換と前記位相の回転を同時に行うインピーダンス変換同時位相回転部から成る。 (2) The impedance circuit includes an impedance conversion simultaneous phase rotation unit that simultaneously performs the impedance conversion and the phase rotation.

これにより、少ない回路要素でインピーダンス変換と位相回転を行うことができ、小型化・低コスト化が図れる。   Thereby, impedance conversion and phase rotation can be performed with a small number of circuit elements, and miniaturization and cost reduction can be achieved.

(3)前記複数の整合回路は、
前記給電部とグランド間にシャントに接続される2つの並列リアクタと、当該2つの並列リアクタとの間に直列に接続される直列リアクタとから成るπ型回路、及び前記給電部と前記アンテナ接続部との間で直列に接続されて前記利用周波数で共振させる直列リアクタ、を備えて成る。
これにより、複数の利用周波数帯にそれぞれ最適な広帯域化ができ、小型化が図れる。
(3) The plurality of matching circuits are:
A π-type circuit comprising two parallel reactors connected to the shunt between the power supply unit and the ground, and a series reactor connected in series between the two parallel reactors, and the power supply unit and the antenna connection unit Are connected in series with each other and resonated at the use frequency.
As a result, it is possible to broaden the bandwidth optimally for each of a plurality of use frequency bands, and to reduce the size.

(4)前記整合回路は、それを構成する回路要素の一部または全部が積層基板にパッケージ化されたものとする。
これにより、実装先の回路基板上に実装可能な部品として扱うことができ、回路基板上の占有面積が削減できる。
(4) In the matching circuit, part or all of the circuit elements constituting the matching circuit are packaged in a multilayer substrate.
Thereby, it can be handled as a component that can be mounted on the circuit board of the mounting destination, and the occupied area on the circuit board can be reduced.

(5)前記アンテナ整合回路とそのアンテナ接続部に接続されるアンテナ素子とを備えてアンテナ装置を構成する。
これにより、複数の利用周波数帯で広帯域なアンテナ特性が得られる。
(5) An antenna device is configured by including the antenna matching circuit and an antenna element connected to the antenna connection portion.
Thereby, broadband antenna characteristics are obtained in a plurality of use frequency bands.

(6)前記アンテナ整合回路を回路基板に構成し、当該回路基板に前記アンテナ素子を搭載してアンテナ装置を構成する。
これにより、要求されるアンテナ特性に応じて、回路要素の選定により前記アンテナ整合回路の特性変更も可能となる。
(6) The antenna matching circuit is configured on a circuit board, and the antenna element is mounted on the circuit board to configure an antenna device.
Thereby, the characteristics of the antenna matching circuit can be changed by selecting circuit elements according to the required antenna characteristics.

(7)前記アンテナ素子は誘電体または磁性体の基体に電極パターンを形成して成り、当該基体に前記アンテナ整合回路の一部または全部を構成する。
この構成により、実装先の回路基板上へのアンテナ整合回路用部品の実装が不要または少なくなり、その分全体の小型化が図れる。
(7) The antenna element is formed by forming an electrode pattern on a dielectric or magnetic base, and a part or all of the antenna matching circuit is formed on the base.
With this configuration, it is unnecessary or less necessary to mount the antenna matching circuit component on the circuit board of the mounting destination, and the overall size can be reduced accordingly.

(8)前記アンテナ素子は、前記アンテナ整合回路のアンテナ接続部に接続可能な複数種のアンテナ素子のうち、前記アンテナ素子単体での放射Qの良好なアンテナ素子とする。
この構成により、放射Qの良好なアンテナを前記アンテナ整合回路に接続することによって、効率の高いアンテナ装置が構成できる。
(8) The antenna element is an antenna element having a good radiation Q of the antenna element alone among a plurality of types of antenna elements connectable to the antenna connection portion of the antenna matching circuit.
With this configuration, an antenna device with high efficiency can be configured by connecting an antenna with good radiation Q to the antenna matching circuit.

(9)前記複数種のアンテナ素子の選択条件は、アンテナ素子に対する給電点の位置、アンテナ素子と対向するグランドとの間隔、アンテナ素子のサイズのいずれか又はこれらの複数の組み合わせとする。
これにより、放射Qの良好なアンテナ素子を容易且つ確実に選定でき、高効率なアンテナ装置が構成できる。
(9) The selection condition for the plurality of types of antenna elements is any one of a position of a feeding point with respect to the antenna elements, a distance between the antenna element and the ground facing the antenna element, a size of the antenna element, or a combination thereof.
Thereby, an antenna element with good radiation Q can be selected easily and reliably, and a highly efficient antenna device can be configured.

この発明によれば、複数の利用周波数でそれぞれ複共振化した特性となり、それぞれの利用周波数帯で広帯域なアンテナ特性が得られる。また、整合回路を構成する各回路要素を必須のものとすることにより、それぞれの利用周波数帯の広帯域化に最適な整合回路を構成でき、小型化が図れる。   According to the present invention, the characteristic becomes double resonance at each of a plurality of use frequencies, and a broadband antenna characteristic can be obtained in each use frequency band. Further, by making each circuit element constituting the matching circuit indispensable, it is possible to configure a matching circuit that is optimal for widening the respective use frequency band, and miniaturization can be achieved.

《第1の実施形態》
図2は、第1の実施形態に係るアンテナ整合回路の構成を説明するにあたって、予備的な構成を示す斜視図である。
回路基板(以下、単に「基板」という。)31にはグランド領域GA及び非グランド領域NGAを設けていて、この基板31上にアンテナ整合回路30を構成している。そして、基板31の非グランド領域NGAに対してアンテナ素子20を実装することによってアンテナ装置100を構成する。
<< First Embodiment >>
FIG. 2 is a perspective view showing a preliminary configuration for explaining the configuration of the antenna matching circuit according to the first embodiment.
A circuit board (hereinafter simply referred to as “substrate”) 31 is provided with a ground region GA and a non-ground region NGA, and an antenna matching circuit 30 is formed on the substrate 31. The antenna device 100 is configured by mounting the antenna element 20 on the non-ground region NGA of the substrate 31.

アンテナ整合回路41は、アンテナ素子20が接続されるアンテナ接続部32と給電部39との間に構成している。このアンテナ整合回路41は、2つの利用周波数帯の一方であるハイバンド用のアンテナ整合回路と、他方であるローバンド用のアンテナ整合回路と、その2つの整合回路の経路を選択するアンテナ素子側スイッチ33及び給電部側スイッチ38とで構成している。   The antenna matching circuit 41 is configured between the antenna connecting portion 32 to which the antenna element 20 is connected and the power feeding portion 39. This antenna matching circuit 41 includes a high-band antenna matching circuit that is one of two use frequency bands, a low-band antenna matching circuit that is the other, and an antenna element side switch that selects the path of the two matching circuits. 33 and the power feeding unit side switch 38.

ハイバンド側アンテナ整合回路とローバンド側アンテナ整合回路は、後述するようにそれぞれ経路上に各種回路要素を付加したものである。   The high-band antenna matching circuit and the low-band antenna matching circuit are obtained by adding various circuit elements on the paths as will be described later.

図2において基板31の非グランド領域NGAの図中の符号Wで示す寸法は40mm、符号Lで示す寸法は4mmである。また、アンテナ素子20の符号Tで示す寸法は3mmであり、その長さはWに等しい。   In FIG. 2, the dimension indicated by the symbol W in the drawing of the non-ground region NGA of the substrate 31 is 40 mm, and the dimension indicated by the symbol L is 4 mm. The dimension indicated by the symbol T of the antenna element 20 is 3 mm, and its length is equal to W.

図2において上記経路上の各区間P1〜P6の構成は次のとおりである。
P1−アンテナ素子側スイッチ部
P2−リアクタンス装荷部
P3−第1整合部
P4−移相部
P5−第2整合部
P6−給電部側スイッチ部
上記アンテナ整合回路41の構成を、ローバンド側とハイバンド側とについて、アンテナ接続部から給電部側へ回路要素を順次付加していったときの特性変化について説明する。
In FIG. 2, the configuration of each section P1 to P6 on the route is as follows.
P1-antenna element side switch part P2-reactance loading part P3-first matching part P4-phase shifting part P5-second matching part P6-feeding part side switch part The configuration of the antenna matching circuit 41 is divided into a low band side and a high band side. The change in characteristics when circuit elements are sequentially added from the antenna connection portion to the power feeding portion side will be described.

図3〜図7はローバンド側のアンテナ整合回路について示す図であり、各図において(A)はアンテナ整合回路の斜視図、(B)はリターンロス、(C)は給電部39からアンテナ整合回路側を見たインピーダンスをスミスチャート上に表したものである。   3 to 7 are diagrams showing an antenna matching circuit on the low band side. In each figure, (A) is a perspective view of the antenna matching circuit, (B) is a return loss, and (C) is an antenna matching circuit from the power feeding unit 39. The impedance viewed from the side is represented on the Smith chart.

まず図3に示すように、給電部39とアンテナ接続部32との間を単に線路で接続した場合には、ローバンドの周波数帯(900MHz)で共振せず、整合もとれていない。   First, as shown in FIG. 3, when the power feeding unit 39 and the antenna connection unit 32 are simply connected by a line, they do not resonate in the low band frequency band (900 MHz) and are not matched.

なお、図3に示した例では2760MHz付近でリターンロスが若干下がっているが、これは単なる不要共振である。   In the example shown in FIG. 3, the return loss is slightly reduced in the vicinity of 2760 MHz, but this is merely unnecessary resonance.

このような状態から、図4に示すように、経路上に線路に対して直列に直列リアクタとして直列インダクタ34aを接続する。   From such a state, as shown in FIG. 4, a series inductor 34a is connected as a series reactor in series with the line on the path.

これにより、図4(B)(C)中で、マーカー(1)で示すように900MHz帯のローバンドの周波数帯で共振が生じる。このようにアンテナ素子20の持つ初期値にリアクタンス成分を付加して所望の周波数帯で共振周波数を定める。   Thereby, in FIGS. 4B and 4C, resonance occurs in the low frequency band of 900 MHz as shown by the marker (1). Thus, the reactance component is added to the initial value of the antenna element 20 to determine the resonance frequency in a desired frequency band.

次に、図5に示すように並列リアクタとして並列インダクタ35aを線路とグランドとの間にシャントに接続する。これにより、ローバンド(900MHz)で基準の50Ωに整合がとれてリターンロスが小さくなり、スミスチャート上では図中破線で示すように小円軌跡SCTが生じる。図5(B)(C)中のマーカー(1)は周波数が対応している。このように、ローバンドの周波数帯でのインピーダンスがスミスチャートの中心に近接する。   Next, as shown in FIG. 5, a parallel inductor 35a is connected as a parallel reactor to a shunt between the line and the ground. As a result, the reference band 50Ω is matched in the low band (900 MHz), the return loss is reduced, and a small circle locus SCT is generated on the Smith chart as shown by the broken line in the figure. Markers (1) in FIGS. 5B and 5C correspond to frequencies. Thus, the impedance in the low band frequency band is close to the center of the Smith chart.

続いて図6に示すように、位相器36aを設ける。これにより図5(C)に示したスミスチャート上の軌跡は位相器36aの線路長分だけ時計回りに回転する。この位相器36aによる移相量は、後の並列インダクタを付加することを考慮して前記小円軌跡SCTがスミスチャート上の第3象限に移動するまでの量とする。   Subsequently, as shown in FIG. 6, a phase shifter 36a is provided. As a result, the locus on the Smith chart shown in FIG. 5C rotates clockwise by the line length of the phase shifter 36a. The amount of phase shift by the phase shifter 36a is an amount until the small circle locus SCT moves to the third quadrant on the Smith chart in consideration of the addition of a subsequent parallel inductor.

なお、図6(A)に示した位相器36aは50Ωのストリップラインであるので、本来なら図5(C)に示した軌跡がそのままの形で時計回りに回転する筈であるが、実際にはその他の成分によって、この図6(C)に示すように小円の大きさが変化する傾向がある。図6(B)(C)中のマーカー(1)は周波数が対応している。   Since the phase shifter 36a shown in FIG. 6A is a 50Ω strip line, the locus shown in FIG. 5C should be rotated clockwise as it is. Tends to change the size of the small circle as shown in FIG. 6C due to other components. Markers (1) in FIGS. 6B and 6C correspond to frequencies.

最後に図7に示すように、インピーダンス素子として並列インダクタ37aを接続する。これにより図7(C)に示すように、並列インダクタ37aの接続による図中の矢印方向への旋回により、前記小円軌跡SCTがスミスチャート上の中心を囲むような位置にまで移動する。図7(B)(C)中のマーカー(1)(2)はそれぞれの周波数が対応している。   Finally, as shown in FIG. 7, a parallel inductor 37a is connected as an impedance element. As a result, as shown in FIG. 7C, the small circle locus SCT moves to a position surrounding the center on the Smith chart by turning in the direction of the arrow in the figure due to the connection of the parallel inductor 37a. Markers (1) and (2) in FIGS. 7B and 7C correspond to respective frequencies.

このようにして、ローバンド用の整合回路は、給電部からアンテナ接続部の方向に見たリターンロス特性がローバンドの周波数帯域で複共振するインピーダンス回路で構成したことにより、図7(B)のリターンロス特性に現れているように、ローバンドの周波数帯で複共振が生じて広帯域化が図れる。   In this way, the low-band matching circuit is constituted by an impedance circuit whose return loss characteristic seen from the power feeding part to the antenna connection part is double-resonated in the low-band frequency band, thereby returning the return of FIG. As shown in the loss characteristic, a double resonance occurs in the low-band frequency band, and a wide band can be achieved.

ハイバンド用の整合回路についてもローバンド用の整合回路と同様に構成することにより、ハイバンドの周波数帯で複共振が生じて広帯域化が図れる。   By configuring the high-band matching circuit in the same manner as the low-band matching circuit, multiple resonances occur in the high-band frequency band, and the bandwidth can be increased.

ここで、第1整合部P3,移相部P4,第2整合部P5の作用を総括すると、「50Ωからずれている(リアクタンス装荷部P2を含んだ)アンテナのインピーダンスをスミスチャート上で回転させながら、給電点インピーダンスである50Ωに直接的にインピーダンス変換してスミスチャートの中央を狙うこと」と言える。   Here, when the actions of the first matching portion P3, the phase shifting portion P4, and the second matching portion P5 are summarized, “the impedance of the antenna deviating from 50Ω (including the reactance loading portion P2) is rotated on the Smith chart. However, it can be said that the impedance is directly converted to 50Ω which is the feeding point impedance, and the center of the Smith chart is aimed.

この動きは第1整合部P3−移相部P4−第2整合部P5をF行列(4端子行列)で表したもっと簡易な回路で実現でき、これによる設計も可能である。   This movement can be realized by a simpler circuit in which the first matching unit P3, the phase shifting unit P4, and the second matching unit P5 are represented by an F matrix (four-terminal matrix), and design based on this can be realized.

図8は上述の設計方法により設計したアンテナ整合回路及びそのインピーダンスをスミスチャート上に表したものである。図8(A)において、上記経路上の各区間P1〜P6の構成は次のとおりである。   FIG. 8 shows an antenna matching circuit designed by the above-described design method and its impedance on a Smith chart. In FIG. 8 (A), the structure of each section P1-P6 on the said path | route is as follows.

P1−アンテナ素子側スイッチ部
P2−リアクタンス装荷部
P345−インピーダンス変換+位相回転部
P6−給電部側スイッチ部
図8(B)は、図4(C)に示した状態(リアクタンス装荷部P2に直列インダクタ34aを設けた状態)から、このリアクタンス装荷部P2を含んだアンテナのインピーダンスをスミスチャート上で回転させながら、給電部39のインピーダンスである50Ωに直接的にインピーダンス変換してスミスチャートの中央を狙うことを表している。
P1-antenna element side switch unit P2-reactance loading unit P345-impedance conversion + phase rotation unit P6-feeding unit side switch unit FIG. 8B shows the state shown in FIG. 4C (in series with the reactance loading unit P2. In the state where the inductor 34a is provided), while the impedance of the antenna including the reactance loading portion P2 is rotated on the Smith chart, the impedance is directly converted to 50Ω which is the impedance of the power feeding portion 39, and the center of the Smith chart is displayed. Represents the aim.

図8(C)は、インピーダンス変換+位相回転部P345を設けた状態で、給電部39からアンテナ整合回路を見たインピーダンスをスミスチャート上に表したものである。この図は図7(C)に等しい。   FIG. 8C shows on the Smith chart the impedance of the antenna matching circuit viewed from the power feeding unit 39 in a state where the impedance conversion + phase rotation unit P345 is provided. This figure is equivalent to FIG.

図9(A)はF行列を4端子回路網に表した図、図9(B)は、それを実現するπ型回路、図9(C)はそのπ型回路を想定した4つのパラメータを表した図である。このようにしてF行列からπ型回路のZ1,Z2,Z3を決定する。   9A is a diagram showing the F matrix in a four-terminal network, FIG. 9B is a π-type circuit that realizes it, and FIG. 9C is four parameters that assume the π-type circuit. FIG. In this way, Z1, Z2, and Z3 of the π-type circuit are determined from the F matrix.

図2に示した整合回路は、「第1整合部P3」−「移相部P4」−「第2整合部P5」の構成となっている。このことから考えると、上記F行列の設定は、移相部P4を一般的なπ型で構成し、そのπ型の第1の脚部と第1整合部、第2の脚と第2整合部のリアクタンス値をそれぞれ合成していることと等価とみなせる(同じ操作を行っていると考えられる)。   The matching circuit shown in FIG. 2 has a configuration of “first matching portion P3” − “phase shift portion P4” − “second matching portion P5”. Considering this, the F matrix is set by configuring the phase shift part P4 with a general π type, and the π type first leg and first matching part, and the second leg and second matching. It can be regarded as equivalent to combining the reactance values of the parts (considering the same operation).

図10はそのことを示す図である。図10(A)は図2及び図7(A)に示した第1整合部P3、移相部P4、第2整合部P5の構成を示す図、図10(B)はその部分の回路図である。移相部P4は並列リアクタンスと直列リアクタンスによるπ型回路で表されるので、その一方の並列リアクタンスと第1整合部P3の並列リアクタンスとが一つのリアクタンス素子として合成できる。同様に、他方の並列リアクタンスと第2整合部P5の並列リアクタンスとが一つのリアクタンス素子として合成できる。図10(C)はこのようにして、「インピーダンス変換+位相回転部」P345をπ型回路で表した図である。この「インピーダンス変換+位相回転部」P345が本発明に係る「インピーダンス変換同時位相回転部」に相当する。   FIG. 10 is a diagram showing this. 10A is a diagram showing the configuration of the first matching unit P3, the phase shift unit P4, and the second matching unit P5 shown in FIGS. 2 and 7A, and FIG. 10B is a circuit diagram of that part. It is. Since the phase shift unit P4 is represented by a π-type circuit having a parallel reactance and a series reactance, one parallel reactance of the phase shift unit P4 and the parallel reactance of the first matching unit P3 can be combined as one reactance element. Similarly, the other parallel reactance and the parallel reactance of the second matching unit P5 can be combined as one reactance element. FIG. 10C is a diagram showing the “impedance conversion + phase rotation unit” P345 in this way by a π-type circuit. The “impedance conversion + phase rotation unit” P345 corresponds to the “impedance conversion simultaneous phase rotation unit” according to the present invention.

以上のことから、図2に示した整合回路に比べて、経路の簡略化、部品点数の削減が図れる。また、設計時には、「第1整合部」−「移相部」−「第2整合部」を設定し、あるいは第2整合部は行列Zoutの設定で省略した場合を想定して、第1整合部−移相部を設定しておいて、上記リアクタンス値の合成という手順を採ってもよい。   From the above, compared with the matching circuit shown in FIG. 2, the path can be simplified and the number of parts can be reduced. Further, at the time of designing, assuming that “first matching unit” − “phase shift unit” − “second matching unit” is set, or the second matching unit is omitted in the setting of the matrix Zout, the first matching unit is assumed. A part-phase shift part may be set and the reactance value may be synthesized.

図11は、第1の実施形態に係るアンテナ整合回路及びアンテナ装置の構成を示す斜視図である。このアンテナ装置101は、図2に示したアンテナ装置100において、第1整合部P3、移相部P4、及び第2整合部P5を、「インピーダンス変換+位相回転部」P345に置換したものである。図2に示した例では、並列リアクタ35a,35bで第1整合部P3を構成し、位相器36a,36bで移相部P4を構成し、並列リアクタ37a,37bで第2整合部P5を構成したが、図11では、並列リアクタ45a,45b、直列リアクタ46a,46b、及び並列リアクタ47a,47bによって「インピーダンス変換+位相回転部」P345を構成している。その他の構成は図2に示したものと同様である。   FIG. 11 is a perspective view illustrating a configuration of the antenna matching circuit and the antenna device according to the first embodiment. The antenna device 101 is obtained by replacing the first matching unit P3, the phase shift unit P4, and the second matching unit P5 with the “impedance conversion + phase rotation unit” P345 in the antenna device 100 shown in FIG. . In the example shown in FIG. 2, the first matching unit P3 is configured by the parallel reactors 35a and 35b, the phase shift unit P4 is configured by the phase shifters 36a and 36b, and the second matching unit P5 is configured by the parallel reactors 37a and 37b. However, in FIG. 11, the parallel reactors 45a and 45b, the serial reactors 46a and 46b, and the parallel reactors 47a and 47b constitute an “impedance conversion + phase rotation unit” P345. Other configurations are the same as those shown in FIG.

図12は、以上のようにして設計したアンテナ装置101のリターンロスと効率の特性を表したものである。但し、図11に示したアンテナ素子側スイッチ33及び給電部側スイッチ38を設けていない状態での実験結果である。ここでRL(L)はローバンドでのリターン特性、η(L)はローバンドでの効率、RL(H)はハイバンドでのリターン特性、η(H)はハイバンドでの効率である。   FIG. 12 shows the return loss and efficiency characteristics of the antenna device 101 designed as described above. However, it is an experimental result in a state where the antenna element side switch 33 and the power feeding unit side switch 38 shown in FIG. 11 are not provided. Here, RL (L) is the return characteristic in the low band, η (L) is the efficiency in the low band, RL (H) is the return characteristic in the high band, and η (H) is the efficiency in the high band.

このように900MHzを中心とするローバンド(GSM850/900)及び1900MHzを中心とするハイバンド(DCS/PCS/UMTS)の両方とも複共振状態となって広帯域化できる。またローバンド・ハイバンドともに高い効率が得られる。   As described above, both the low band centered on 900 MHz (GSM850 / 900) and the high band centered on 1900 MHz (DCS / PCS / UMTS) are in a double resonance state and can be widened. Moreover, high efficiency can be obtained in both low band and high band.

なお、以上に示した例では3素子のπ型回路で「インピーダンス変換同時位相回転部」を構成したが、T型回路で構成することや2素子で構成することも考えられる。   In the example shown above, the “impedance conversion simultaneous phase rotation unit” is configured by a π-type circuit having three elements, but it may be configured by a T-type circuit or by two elements.

《第2の実施形態》
第2の実施形態では、放射Qの良いアンテナの選択について示す。
結論としては、この発明のアンテナ整合回路を適用した場合の効率は、アンテナ(共振周波数を所望の周波数帯にもってくる装荷リアクタンス以外の整合回路を含まないアンテナ素子と輻射に寄与する筐体部分とを含んだアンテナ)そのものの持つ放射Qに依存する。このアンテナにはできる限り放射Qの良いもの(値の小さなもの)を選択すべきである。
<< Second Embodiment >>
In the second embodiment, selection of an antenna with good radiation Q will be described.
In conclusion, when the antenna matching circuit of the present invention is applied, the efficiency is as follows. The antenna (the antenna element not including the matching circuit other than the loaded reactance that brings the resonance frequency to a desired frequency band) and the casing portion that contributes to radiation Depends on the radiation Q of the antenna itself. For this antenna, one having a radiation Q as good as possible (one with a small value) should be selected.

第2の実施形態では、この効果を実験的に検証するものである。
まず、放射Qの異なる2種類のアンテナを準備し、各々にアンテナ整合回路を適用し,その特性を測定した。
In the second embodiment, this effect is verified experimentally.
First, two types of antennas having different radiation Qs were prepared, an antenna matching circuit was applied to each, and the characteristics were measured.

図13はその2種類のアンテナの斜視図である。図13(A)(B)の何れの例でも、アンテナ接続部32と給電回路40との間に直列インダクタ34aを挿入し、アンテナ素子20に対して給電位置を変えるように構成している。   FIG. 13 is a perspective view of the two types of antennas. 13A and 13B, a series inductor 34 a is inserted between the antenna connection portion 32 and the power feeding circuit 40, and the power feeding position is changed with respect to the antenna element 20.

図13の(A)の例では、アンテナ接続部32を基板31の中央部に配置するとともに、中央給電のアンテナ素子20を接続するように構成している。また図13の(B)の例では、アンテナ接続部32を基板31Bの端部に配置するとともに、端部給電のアンテナ素子20Bを接続するように構成している。   In the example of FIG. 13A, the antenna connection portion 32 is disposed in the center portion of the substrate 31 and is configured to connect the center-fed antenna element 20. In the example of FIG. 13B, the antenna connection portion 32 is arranged at the end portion of the substrate 31B, and the end feeding antenna element 20B is connected.

図14は、図13に示した2種類のアンテナ装置のリターンロスと効率の測定結果を示すものである。ここで各曲線の意味は次のとおりである。   FIG. 14 shows measurement results of return loss and efficiency of the two types of antenna devices shown in FIG. Here, the meaning of each curve is as follows.

RLLC−ローバンド側中央給電アンテナのリターンロス
RLLE−ローバンド側端部給電アンテナのリターンロス
ηLC−ローバンド側中央給電アンテナの効率(リターンロス補正後)
ηLE−ローバンド側端部給電アンテナの効率(リターンロス補正後)
RLHC−ハイバンド側中央給電アンテナのリターンロス
RLHE−ハイバンド側端部給電アンテナのリターンロス
ηHC−ハイバンド側中央給電アンテナの効率(リターンロス補正後)
ηHE−ハイバンド側端部給電アンテナの効率(リターンロス補正後)
なお、上記2種類のアンテナの放射Qの値は次のとおりである。
RLLC-Return loss of low-band side central feed antenna RLLE-Return loss of low-band side feed antenna ηLC-Efficiency of low-band side central feed antenna (after return loss correction)
ηLE-Low-band side feed antenna efficiency (after return loss correction)
RLHC-Return loss of high-band side central feed antenna RLHE-Return loss of high-band side feed antenna ηHC-Efficiency of high-band side central feed antenna (after return loss correction)
ηHE-Efficiency of high-band side feed antenna (after return loss correction)
The values of the radiation Q of the two types of antennas are as follows.

〈中央給電アンテナ〉
ローバンド 8.4
ハイバンド 25.4
〈端部給電アンテナ〉
ローバンド 9.8
ハイバンド 35.8
このように中央給電にすることによって良好な(値の小さな)アンテナの放射Qが得られる。
<Center feed antenna>
Low band 8.4
High band 25.4
<End feed antenna>
Low band 9.8
High band 35.8
In this way, a good (small value) antenna radiation Q can be obtained by using the central feeding.

図15は図13に示したアンテナに対して第1の実施形態で示したアンテナ整合回路30を適用した例である。   FIG. 15 shows an example in which the antenna matching circuit 30 shown in the first embodiment is applied to the antenna shown in FIG.

また、図16はそのアンテナ整合回路30を適用した後のそれぞれのアンテナについてリターンロスと効率について示している。但し、図11に示したアンテナ素子側スイッチ33及び給電部側スイッチ38に相当するスイッチを設けていない状態での実験結果である。ここでローバンドはGSM850/900、ハイバンドはDCS/PCS/UMTSの周波数帯であり、それぞれの帯域内で平均効率は次のとおりである。   FIG. 16 shows the return loss and efficiency for each antenna after the antenna matching circuit 30 is applied. However, it is an experimental result in a state where switches corresponding to the antenna element side switch 33 and the power feeding unit side switch 38 shown in FIG. 11 are not provided. Here, the low band is a GSM850 / 900 frequency band and the high band is a DCS / PCS / UMTS frequency band, and the average efficiency in each band is as follows.

〈中央給電アンテナ〉
ローバンド −2.6(dB)
ハイバンド −2.3(dB)
〈端部給電アンテナ〉
ローバンド −2.4(dB)
ハイバンド −3.9(dB)
このようにアンテナ整合回路を装荷した場合、アンテナの放射Qの実力が反映され、放射Qが良好な(値が小さな)アンテナである程、高効率特性が得られる。
<Center feed antenna>
Low band -2.6 (dB)
High band -2.3 (dB)
<End feed antenna>
Low band -2.4 (dB)
High band -3.9 (dB)
When the antenna matching circuit is loaded in this way, the ability of the antenna radiation Q is reflected, and the higher the radiation Q is, the higher the efficiency characteristic is obtained.

なお、この例では、ローバンドの周波数帯では筐体に流れる電流の割合が大きい(依存度が高い)ため、筐体を含めたアンテナの放射Qに差がなく、この検証には適さない。   In this example, in the low band frequency band, the ratio of the current flowing through the casing is large (the degree of dependence is high), so there is no difference in the radiation Q of the antenna including the casing, which is not suitable for this verification.

図17は前記2種類のアンテナについて筐体に流れる表面電流の強度分布をシミュレーションした結果を示すものである。図17(A)(C)は中央給電アンテナの例、(B)(D)は端部(図における左端)給電アンテナについて、それぞれ異なった周波数帯での電流分布である。(A)は中央給電アンテナのハイバンド、(B)は端部給電アンテナのハイバンド、(C)は中央給電アンテナのローバンド、(D)は端部給電アンテナのローバンドについてそれぞれ示している。   FIG. 17 shows the result of simulating the intensity distribution of the surface current flowing through the housing for the two types of antennas. FIGS. 17A and 17C are examples of the central feeding antenna, and FIGS. 17B and 17D are current distributions in different frequency bands for the end (left end in the figure) feeding antenna. (A) shows the high band of the center feed antenna, (B) shows the high band of the end feed antenna, (C) shows the low band of the center feed antenna, and (D) shows the low band of the end feed antenna.

この図17から明らかなように、(A)中央給電アンテナ・ハイバンドでは左右の全体に亘って電流の強度分布に偏りなく良く流れるのに対し、(B)端部給電アンテナ・ハイバンドでは電流の強度分布に左右の偏りがあって、特に左側では電流強度が低く、アンテナ(共振周波数を所望の周波数帯にもってくる装荷リアクタンス以外の整合回路を含まないアンテナ素子と輻射に寄与する筐体部分とから成るアンテナ)の放射Qが悪いことが分かる。   As is clear from FIG. 17, (A) the central feeding antenna / high band flows well in the intensity distribution of current over the entire left and right, whereas (B) the end feeding antenna / high band has a current. The intensity distribution of the antenna has a left-right bias, the current intensity is particularly low on the left side, and the antenna (the antenna element that does not include a matching circuit other than the loaded reactance that brings the resonance frequency to the desired frequency band and the housing part that contributes to radiation It can be seen that the radiation Q of the antenna consisting of

この第2の実施形態では中央給電アンテナと端部給電アンテナとを比較して放射Qの良好なアンテナを選択すべきであることを示したが、単に給電形式以外に、アンテナ素子と対向するグランドとの間隔、アンテナ素子のサイズによっても放射Qは異なるので、これらのいずれか又はこれらの複数の組み合わせを選定条件として、放射Qの良好な(値の小さな)アンテナ素子を選定すればよい。   In the second embodiment, the central feeding antenna and the end feeding antenna are compared to indicate that an antenna with good radiation Q should be selected. However, in addition to the feeding type, the ground facing the antenna element is shown. Since the radiation Q varies depending on the distance between the antenna element and the size of the antenna element, an antenna element having a good radiation Q (small value) may be selected using any one or a combination of these as a selection condition.

《第3の実施形態》
第3の実施形態ではアンテナ素子及びアンテナ素子電極の幾つかの異なった例を示す。
図18は第3の実施形態に係るアンテナ装置の分解斜視図である。直方体(角柱)形状の誘電体基体の表面に、図に示すような漏斗状に広がったアンテナ素子電極21Cを形成したアンテナ素子20Cを用いている。このようにアンテナ素子20Cの給電部からアンテナ素子電極21Cが徐々に広がったパターンのアンテナ素子電極21Cを形成することによって、広い周波数帯域に亘って1/4波長で共振することになり、広帯域化が促進される。
<< Third Embodiment >>
In the third embodiment, several different examples of antenna elements and antenna element electrodes are shown.
FIG. 18 is an exploded perspective view of the antenna device according to the third embodiment. An antenna element 20C is used in which an antenna element electrode 21C extending in a funnel shape as shown in the figure is formed on the surface of a rectangular parallelepiped (rectangular prism) -shaped dielectric substrate. In this way, by forming the antenna element electrode 21C having a pattern in which the antenna element electrode 21C gradually spreads from the feeding portion of the antenna element 20C, the antenna element 20C resonates at a quarter wavelength over a wide frequency band, thereby increasing the bandwidth. Is promoted.

また図18に示した例では、アンテナ素子20Cの底面に、アンテナ接続部に対する電極のみを形成しているので、またアンテナ素子20Cにある程度の体積を備えているので、基板31Cのグランド領域に直接実装可能である。   Further, in the example shown in FIG. 18, since only the electrode for the antenna connection portion is formed on the bottom surface of the antenna element 20C, and since the antenna element 20C has a certain volume, it is directly connected to the ground region of the substrate 31C. Can be implemented.

図19は別の3つのアンテナ装置の分解斜視図である。図19(A)の例では、金属板を折り曲げ加工したアンテナ素子20Dを用い、これを、基板31Dに形成したアンテナ接続部32に半田付けし、その上部を筐体50で覆うようにしている。アンテナ素子20D及び基板31Dの端部は、筐体50の形状に合わせて無駄な空間が生じないような形状にしている。   FIG. 19 is an exploded perspective view of another three antenna devices. In the example of FIG. 19A, an antenna element 20D obtained by bending a metal plate is used, and this is soldered to the antenna connection portion 32 formed on the substrate 31D, and the upper portion thereof is covered with the housing 50. . The ends of the antenna element 20 </ b> D and the substrate 31 </ b> D are shaped so as not to create a useless space in accordance with the shape of the housing 50.

図19(B)の例では、基板31Dに対して(バネ)ピン状のアンテナ接続部32Bを取り付け、筐体50の内面にアンテナ素子電極21Eを設け、基板31Dに対して筐体50を被せた状態でアンテナ接続部32Bがアンテナ素子電極21Eに接続されるようにしている。このようにしてアンテナ素子を筐体の一部に設けたものにも適用できる。   In the example of FIG. 19B, a (spring) pin-shaped antenna connection portion 32B is attached to the substrate 31D, the antenna element electrode 21E is provided on the inner surface of the housing 50, and the housing 50 is covered with the substrate 31D. In this state, the antenna connection portion 32B is connected to the antenna element electrode 21E. In this way, the present invention can also be applied to an antenna element provided in a part of a housing.

図19(C)の例では、基板31Eの非グランド領域にアンテナ素子電極21Fを直接形成している。このように基板パターンでアンテナ素子を兼用するようにしてもよい。   In the example of FIG. 19C, the antenna element electrode 21F is directly formed in the non-ground region of the substrate 31E. In this way, the substrate pattern may also be used as an antenna element.

《第4の実施形態》
図20は第4の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。
図20は、ちょうど第1の実施形態で図11に示したアンテナ整合回路30を、パッケージ化したアンテナ整合回路モジュール30Aとして構成し、それを基板31に実装した例である。
<< Fourth Embodiment >>
FIG. 20 is an exploded perspective view showing the configuration of the antenna device according to the fourth embodiment.
FIG. 20 shows an example in which the antenna matching circuit 30 shown in FIG. 11 in the first embodiment is configured as a packaged antenna matching circuit module 30 </ b> A and mounted on a substrate 31.

このアンテナ整合回路モジュール30Aは、例えばLTCCの多層基板を用いて、図11に示したアンテナ整合回路30を構成したものである。これにより部品点数が削減できるとともに基板31のスペースを効率よく利用できる。   The antenna matching circuit module 30A is configured by configuring the antenna matching circuit 30 shown in FIG. 11 using, for example, an LTCC multilayer substrate. Thereby, the number of parts can be reduced and the space of the board 31 can be used efficiently.

《第5の実施形態》
図21は第5の実施形態に係る2つのアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。
図21(A)の例では、ローバンド側とハイバンド側に兼用する直列リアクタ34を設けた例である。この直列リアクタ34は、ローバンドの周波数帯で必要なインダクタとして作用し、ハイバンドの周波数帯で、必要なキャパシタとして作用するように、例えば、LC共振子などで構成するよう素子を選定する。これにより部品点数が削減できるとともにアンテナ整合回路の専有面積が縮小化できる。
<< Fifth Embodiment >>
FIG. 21 is an exploded perspective view showing a configuration of two antenna devices according to the fifth embodiment.
The example of FIG. 21A is an example in which a series reactor 34 is provided for both the low band side and the high band side. This series reactor 34 selects an element such as an LC resonator so that it acts as a necessary inductor in the low band frequency band and as a necessary capacitor in the high band frequency band. As a result, the number of parts can be reduced and the area occupied by the antenna matching circuit can be reduced.

図21(B)の例では、直列リアクタ34だけでなく、ローバンドとハイバンドの両方に兼ねる並列リアクタ35を設けている。例えばローバンドの最適リアクタンス値とハイバンドの最適リアクタンス値との中間的な値を選定する。   In the example of FIG. 21B, not only the serial reactor 34 but also a parallel reactor 35 serving both as a low band and a high band is provided. For example, an intermediate value between the optimum reactance value for the low band and the optimum reactance value for the high band is selected.

また、図21に示した上記直列リアクタ34及び並列リアクタ35以外の部分はアンテナ整合回路モジュール29または28として設けてもよい。さらに直列リアクタ34及び/または並列リアクタ35は、可変容量を含む切替え可能な又はチューナブルな回路、すなわち使用する周波数帯に応じて直列リアクタ及び/または並列リアクタのリアクタンス値を調整して、より多種の周波数帯で適用できるようにしてもよい。   Further, portions other than the series reactor 34 and the parallel reactor 35 shown in FIG. 21 may be provided as the antenna matching circuit module 29 or 28. Further, the series reactor 34 and / or the parallel reactor 35 are switchable or tunable circuits including variable capacities, that is, the reactance values of the series reactor and / or the parallel reactor are adjusted according to the frequency band to be used. It may be applicable in the frequency band.

《第6の実施形態》
図22は第6の実施形態に係る2つのアンテナ装置の分解斜視図である。
図22(A)の例ではアンテナ素子20Eにアンテナ素子電極21Gを形成するとともに、誘電体内部にアンテナ整合回路30Bを構成している。したがって、このアンテナ素子20Eを実装する基板31Fには単に給電回路を設ければよい。
<< Sixth Embodiment >>
FIG. 22 is an exploded perspective view of two antenna devices according to the sixth embodiment.
In the example of FIG. 22A, the antenna element electrode 21G is formed on the antenna element 20E, and the antenna matching circuit 30B is configured inside the dielectric. Therefore, it is only necessary to provide a power feeding circuit on the substrate 31F on which the antenna element 20E is mounted.

図22(B)の例では、アンテナ素子20Fにアンテナ素子電極21Gを形成するとともに、ローバンド用の直列インダクタ34a及びハイバンド用の直列キャパシタ34bをそれぞれ形成している。このアンテナ素子20Fを実装する基板31G側には、上記直列インダクタ34a及び直列キャパシタ34bを除くアンテナ整合回路のモジュール29を実装すればよい。   In the example of FIG. 22B, an antenna element electrode 21G is formed on the antenna element 20F, and a low-band series inductor 34a and a high-band series capacitor 34b are formed. The antenna matching circuit module 29 except for the series inductor 34a and the series capacitor 34b may be mounted on the substrate 31G side on which the antenna element 20F is mounted.

なお、以上に示した各実施形態ではローバンドとハイバンドの2つの周波数帯についてアンテナ整合回路を設けたが、3つ以上の周波数帯に適合させる場合には、それぞれの周波数帯に応じたアンテナ整合回路を同様にして設ければよい。   In each of the embodiments described above, the antenna matching circuit is provided for the two frequency bands of the low band and the high band. However, in the case of adapting to three or more frequency bands, the antenna matching corresponding to each frequency band is provided. A circuit may be provided in the same manner.

また、アンテナ素子は誘電体の基体に電極パターンを形成したものに限らず、磁性体基体に電極パターンを形成して構成してもよい。   Further, the antenna element is not limited to the one in which the electrode pattern is formed on the dielectric substrate, and may be configured by forming the electrode pattern on the magnetic substrate.

また、以上の各実施形態では、位相器をストリップラインで概念的に表したが、例えばディスクリート部品によるπ型やT型などの回路で構成してもよいし、その回路を構成する部品を構造体で置換してもよい。   In each of the above embodiments, the phase shifter is conceptually represented by a stripline. However, for example, the phase shifter may be constituted by a π-type or T-type circuit using discrete parts, or the parts constituting the circuit may be structured. It may be replaced with a body.

特許文献1に示されているアンテナ装置の構成図である。1 is a configuration diagram of an antenna device shown in Patent Document 1. FIG. 第1の実施形態に係るアンテナ整合回路の構成を予備的に示す斜視図である。It is a perspective view which preliminarily shows the configuration of the antenna matching circuit according to the first embodiment. ローバンド側のアンテナ整合回路について、アンテナ接続部から給電部側へ回路要素を順次付加していったときの特性変化について説明する図であり、単に線路を構成した状態を示す図である。It is a figure explaining the characteristic change when a circuit element is sequentially added from the antenna connection part to the electric power feeding part side about the antenna matching circuit of a low band side, and is a figure which shows the state which comprised the track | line simply. ローバンド側のアンテナ整合回路について、アンテナ接続部から給電部側へ回路要素を順次付加していったときの特性変化について説明する図であり、直列インダクタ34aを付加した状態を示す図である。It is a figure explaining the characteristic change when a circuit element is sequentially added from the antenna connection part to the electric power feeding part side about a low band side antenna matching circuit, and is a figure which shows the state which added the series inductor 34a. ローバンド側のアンテナ整合回路について、アンテナ接続部から給電部側へ回路要素を順次付加していったときの特性変化について説明する図であり、並列インダクタ35aを付加した状態を示す図である。It is a figure explaining the characteristic change when a circuit element is sequentially added from the antenna connection part to the electric power feeding part side about the antenna matching circuit of a low band side, and is a figure which shows the state which added the parallel inductor 35a. ローバンド側のアンテナ整合回路について、アンテナ接続部から給電部側へ回路要素を順次付加していったときの特性変化について説明する図であり、位相器36aを付加した状態を示す図である。It is a figure explaining the characteristic change when a circuit element is sequentially added from the antenna connection part to the electric power feeding part side about the antenna matching circuit of a low band side, and is a figure which shows the state which added the phase shifter 36a. ローバンド側のアンテナ整合回路について、アンテナ接続部から給電部側へ回路要素を順次付加していったときの特性変化について説明する図であり、並列インダクタ37aを付加した状態を示す図である。It is a figure explaining the characteristic change when a circuit element is sequentially added from the antenna connection part to the electric power feeding part side about the antenna matching circuit of a low band side, and is a figure which shows the state which added the parallel inductor 37a. 上述の設計方法により設計したアンテナ整合回路及びそのインピーダンスをスミスチャート上に表したものである。The antenna matching circuit designed by the above design method and its impedance are represented on a Smith chart. (A)はF行列を4端子回路網に表した図、(B)は、それを実現するπ型回路、(C)はそのπ型回路を想定した4つのパラメータを表した図である。(A) is a diagram showing the F matrix in a four-terminal network, (B) is a π-type circuit for realizing it, and (C) is a diagram showing four parameters assuming the π-type circuit. (A)は図2及び図7(A)に示した第1整合部P3、移相部P4、第2整合部P5の構成を示す図、(B)はその部分の回路図である。(C)は、インピーダンス変換+位相回転部P345をπ型回路で表した図である。(A) is a figure which shows the structure of the 1st matching part P3 shown in FIG.2 and FIG.7 (A), the phase shift part P4, and the 2nd matching part P5, (B) is the circuit diagram of the part. (C) is a diagram showing the impedance transformation + phase rotation unit P345 by a π-type circuit. 第1の実施形態に係るアンテナ整合回路及びアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna matching circuit and antenna apparatus which concern on 1st Embodiment. 以上のようにして設計したアンテナ装置101のリターンロスと効率の特性を表したものである。This shows the return loss and efficiency characteristics of the antenna device 101 designed as described above. アンテナの放射Qの選定について示す、2種類のアンテナの斜視図である。It is a perspective view of two types of antennas shown about selection of radiation Q of an antenna. 図13の2種類のアンテナ装置のリターンロスと効率の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the return loss and efficiency of two types of antenna apparatuses of FIG. 図13の2種類のアンテナに対して第1の実施形態で示したアンテナ整合回路30を適用した図である。It is the figure which applied the antenna matching circuit 30 shown in 1st Embodiment with respect to two types of antennas of FIG. 図15のアンテナ整合回路30を適用した後のそれぞれのアンテナについてリターンロスと効率について示す図である。It is a figure which shows about return loss and efficiency about each antenna after applying the antenna matching circuit 30 of FIG. 図15の2種類のアンテナについて筐体に流れる表面電流の強度分布をシミュレーションした結果を示すものである。FIG. 16 shows the result of simulating the intensity distribution of the surface current flowing through the housing for the two types of antennas in FIG. 15. 第3の実施形態に係るアンテナ装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the antenna device which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施形態に係る別の3つのアンテナ装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of another three antenna apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the antenna apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施形態に係る2つのアンテナ装置の構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the two antenna devices which concern on 5th Embodiment. 第6の実施形態に係る2つのアンテナ装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the two antenna devices which concern on 6th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

20…アンテナ素子
21…アンテナ素子電極
28,29,30A…アンテナ整合回路モジュール
30…アンテナ整合回路
30A…アンテナ整合回路モジュール
30B…アンテナ整合回路
31…基板
32…アンテナ接続部
33…アンテナ素子側スイッチ
34a…直列インダクタ
34b…直列キャパシタ
34…直列リアクタ
35a…並列インダクタ
35b…並列インダクタ
35…並列リアクタ
36…位相器
37…並列リアクタ
38…給電部側スイッチ
39…給電部
40…給電回路
45a,45b…並列リアクタ
46a,46b…直列リアクタ
47a,47b…並列リアクタ
50…筐体
100,101…アンテナ装置
GA…グランド領域
NGA…非グランド領域
P1…アンテナ素子側スイッチ部
P2…リアクタンス装荷部
P3…第1整合部
P4…移相部
P5…第2整合部
P6…給電部側スイッチ部
P345…インピーダンス変換+位相回転部
SCT…小円軌跡
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 ... Antenna element 21 ... Antenna element electrode 28, 29, 30A ... Antenna matching circuit module 30 ... Antenna matching circuit 30A ... Antenna matching circuit module 30B ... Antenna matching circuit 31 ... Substrate 32 ... Antenna connection part 33 ... Antenna element side switch 34a ... Series inductor 34b ... Series capacitor 34 ... Series reactor 35a ... Parallel inductor 35b ... Parallel inductor 35 ... Parallel reactor 36 ... Phase shifter 37 ... Parallel reactor 38 ... Feeder side switch 39 ... Feeder 40 ... Feeder circuits 45a, 45b ... Parallel Reactors 46a, 46b ... series reactors 47a, 47b ... parallel reactor 50 ... casing 100, 101 ... antenna device GA ... ground region NGA ... non-ground region P1 ... antenna element side switch unit P2 ... reactance loading unit P3 ... first matching unit P4 ... Transfer Part P5 ... second matching portion P6 ... feeding unit-side switch unit P345 ... impedance conversion + phase rotation unit SCT ... small circle locus

Claims (9)

アンテナ素子が接続されるアンテナ接続部と給電部との間に接続されるアンテナ整合回路であって、
前記アンテナ整合回路は利用周波数が互いに異なる複数の整合回路と、これらの整合回路を選択して前記アンテナ接続部と前記給電部との間に接続するスイッチとから成り、
前記複数の整合回路は、インピーダンスを変換しつつ位相を回転させ、前記給電部から前記アンテナ接続部の方向に当該整合回路を見たリターンロス特性が前記利用周波数の帯域毎に当該利用周波数の帯域内で複共振するインピーダンス回路であることを特徴とするアンテナ整合回路。
An antenna matching circuit connected between an antenna connecting portion to which an antenna element is connected and a power feeding portion,
The antenna matching circuit includes a plurality of matching circuits having different utilization frequencies, and a switch that selects these matching circuits and connects between the antenna connection unit and the power feeding unit.
The plurality of matching circuits rotate the phase while converting impedance, and the return loss characteristics when the matching circuit is viewed from the power feeding unit in the direction of the antenna connection unit is a band of the use frequency for each band of the use frequency. antenna matching circuit, wherein the inner an impedance circuit for multiple resonance in.
前記インピーダンス回路は、前記インピーダンスの変換と前記位相の回転を同時に行うインピーダンス変換同時位相回転部から成る、請求項1に記載のアンテナ整合回路。   The antenna matching circuit according to claim 1, wherein the impedance circuit includes an impedance conversion simultaneous phase rotation unit that simultaneously converts the impedance and rotates the phase. 前記複数の整合回路は、
前記給電部とグランド間にシャントに接続される2つの並列リアクタと、当該2つの並列リアクタとの間に直列に接続される直列リアクタとから成るπ型回路、及び前記給電部と前記アンテナ接続部との間で直列に接続されて前記利用周波数で共振させる直列リアクタ、を備えて成る、請求項2に記載のアンテナ整合回路。
The plurality of matching circuits are:
A π-type circuit comprising two parallel reactors connected to the shunt between the power supply unit and the ground, and a series reactor connected in series between the two parallel reactors, and the power supply unit and the antenna connection unit The antenna matching circuit according to claim 2, further comprising: a series reactor connected in series with each other to resonate at the use frequency.
前記整合回路を構成する回路要素の一部または全部を積層基板にパッケージ化した、請求項1,2または3に記載のアンテナ整合回路。   The antenna matching circuit according to claim 1, 2 or 3, wherein a part or all of circuit elements constituting the matching circuit are packaged in a laminated substrate. 請求項1〜4のいずれかに記載のアンテナ整合回路と前記アンテナ接続部に接続されるアンテナ素子とを備えて成るアンテナ装置。   An antenna device comprising the antenna matching circuit according to claim 1 and an antenna element connected to the antenna connection unit. 請求項1〜4のいずれかに記載のアンテナ整合回路を回路基板に構成し、当該回路基板に前記アンテナ素子を搭載して成るアンテナ装置。   An antenna device comprising the antenna matching circuit according to claim 1 on a circuit board, and the antenna element mounted on the circuit board. 前記アンテナ素子は誘電体または磁性体の基体に電極パターンを形成して成り、当該基体に請求項1〜4のいずれかに記載のアンテナ整合回路の一部または全部を構成したアンテナ装置。   5. The antenna device according to claim 1, wherein the antenna element is formed by forming an electrode pattern on a dielectric or magnetic substrate, and the substrate includes a part or all of the antenna matching circuit according to any one of claims 1 to 4. 前記アンテナ素子は、前記アンテナ整合回路のアンテナ接続部に接続可能な複数種のアンテナ素子のうち、前記アンテナ素子単体での放射Qの良好なアンテナ素子である、請求項5〜7のいずれかに記載のアンテナ装置。   The antenna element according to any one of claims 5 to 7, wherein the antenna element is an antenna element having a good radiation Q of the antenna element alone among a plurality of types of antenna elements connectable to an antenna connection portion of the antenna matching circuit. The antenna device described. 前記複数種のアンテナ素子の選択条件は、アンテナ素子に対する給電点の位置、アンテナ素子と対向するグランドとの間隔、アンテナ素子のサイズのいずれか又はこれらの複数の組み合わせである、請求項8に記載のアンテナ装置。   The selection condition for the plurality of types of antenna elements is any one of a position of a feeding point with respect to the antenna elements, a distance between the antenna elements and a ground facing the antenna elements, a size of the antenna elements, or a combination of these. Antenna device.
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