KR101482476B1

KR101482476B1 - 안테나 장치

Info

Publication number: KR101482476B1
Application number: KR1020137009894A
Authority: KR
Inventors: 준 우찌다
Original assignee: 엔이씨 액세스 테크니카 가부시키가이샤; 엔이씨 카시오 모바일 커뮤니케이션즈 가부시키가이샤
Priority date: 2010-10-21
Filing date: 2011-08-18
Publication date: 2015-01-27
Also published as: US20130201071A1; JP5398021B2; CN103201906A; WO2012053282A1; EP2631992A4; EP2631992A1; KR20130058065A; JP2012090171A

Abstract

제1 사용 주파수 대역과, 상기 제1 사용 주파수 대역과는 다른 제2 사용 주파수 대역에 대응하는 단일의 안테나 엘리먼트와, 상기 안테나 엘리먼트에 교류 전력을 공급하는 급전점과, 상기 안테나 엘리먼트와 상기 급전점의 사이에 전기적으로 접속된 병렬 공진 회로를 구비하고, 상기 병렬 공진 회로는, 상기 제1 사용 주파수 대역에서는 유도성을 나타내도록 설정되고, 상기 제2 사용 주파수 대역에서는 용량성을 나타내도록 설정된 임피던스를 갖고, 또한 상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스가 무선 통신 가능한 정도로 작은 것을 특징으로 한다.

Description

안테나 장치{ANTENNA DEVICE}

본 발명은, 적은 안테나 엘리먼트 수로 광범위한 주파수 대역을 망라하는 안테나 장치에 관한 것이다.

종래, 각각 다른 전파의 주파수 대역에 대응하도록, 2개의 안테나 엘리먼트를 구비하는 안테나 장치가 채용되어 있다. 도 7은, 그러한 안테나 장치(210)로서, 2개의 급전점(203, 213)을 설치한 프린트 기판(202)에, 저주파수 대역용과 고주파수 대역용의 2개의 안테나 엘리먼트(201, 211)를 구비하는 안테나 장치(210)를 도시한다. 상기 안테나 장치(210)에 있어서, 저주파수 대역용 안테나 엘리먼트(201)는, 예를 들면 1100㎒ 내지 1200㎒의 주파수 대역에 대응하고, 고주파수 대역용의 다른 안테나 엘리먼트(211)는, 예를 들면 1700㎒ 내지 1800㎒의 주파수 대역에 대응하도록 설정된다. 이와 같이, 도 7에 도시하는 관련 기술에서는, 무선 통신에 필요한 안테나 특성을 얻기 위해, 안테나 장치(210)는 각 주파수 대역에 각각 대응하는 2개의 안테나 엘리먼트(여기서는, 핫측 안테나 엘리먼트라 함)(201, 211)를 설치하고 있다.

최근, 안테나 장치를 갖는 휴대 전화, 라우터, PC 등의 무선 통신 단말은 나날이 진화되고 있으며, 소비자로부터는 기능성이 풍부하고 운반이 편리한 무선 통신 단말이 요구되고 있다. 소비자의 요구에 응하기 위해, 생산자는 무선 통신 단말의 다기능성을 유지하면서, 무선 통신 단말에 이용되는 부재를 한층 더 소형화하고자 연구·개발을 행하고 있다. 그런 가운데, 도 7에 도시하는 관련 기술에서는, 안테나 장치의 부재 자체를 소형화하는 것은 한계에 가까운 부분까지 진행되어 있는 상황에 있다. 그리고 현상의 기능성의 유지와 안테나 장치의 소형화를 양립시키는 데에는 곤란이 수반된다. 따라서, 안테나 장치에 이용되는 부재의 수를 줄여도 여전히 그 다기능성을 실현할 수 있는 기술이 있으면, 안테나 장치를 갖는 무선 통신 단말의 현저한 소형화를 실현할 수 있으므로, 매우 유효하다.

그러나 예를 들면 안테나 장치에 있어서, 2개 있는 안테나 엘리먼트의 개수를 1개로 줄이면, 하나의 주파수 대역에 밖에 대응할 수 없게 된다. 즉, 안테나 장치를 갖는 무선 통신 단말의 기능성을 저하시키게 된다.

예로서, 1개의 안테나 엘리먼트(211)를 구비하는 안테나 장치(210)를 도 8에 도시한다. 도시된 안테나 장치는, 안테나 엘리먼트에 전기적으로 접속된 하나의 급전점을 구비하고, 여기서도, 도 7과 마찬가지로, 1700㎒ 내지 1800㎒의 주파수 대역에 대응하도록 설정되어 있는 것으로 한다. 그 밖의 부재는 도 7에 기재된 안테나 장치와 구성이 마찬가지이므로, 그 설명은 생략한다.

도 9a는, 도 8에 도시하는 안테나 장치의 임피던스 특성을 나타내고, 도 9b는 도 8에 도시하는 안테나 장치의 리턴 로스 특성을 나타낸다. 이것은, 계측기로서 네트워크 애널라이저를 이용하여, 급전점에 있어서의 전력의 주파수 특성을 계측한 것으로, 계측 결과를 이용함으로써 안테나 장치의 안테나 특성의 좋고 나쁨을 판단할 수 있다. 도 9a, 도 9b 중 마커(1, 2, 3, 4 및 5)는, 각각 1100, 1200, 1700, 1800 및 1360㎒의 주파수에 있어서의 임피던스 특성과 리턴 로스 특성을 나타내고 있다. 특히, 마커(5)는 이 안테나 엘리먼트의 공진 중심 주파수를 나타내고 있다. 또한, 도 9b에 도시하는 리턴 로스는, 도 9a의 임피던스와 완전히 동일한 측정을 하는 것이며, 단순히 차트(도표)가 다를 뿐이다. 도 9b를 참조하면, 이 안테나 장치의 공진 중심 주파수 1360㎒에서는 리턴 로스의 확보가 충분하게 되어 있는 것을 알 수 있다. 그러나 대응해야 할 1100 내지 1200㎒의 저주파수 대역, 특히, 마커(1)로 나타내는 1100㎒의 저주파수 대역에서는 리턴 로스가 -2㏈로 매우 나쁜 값이다. 한편, 1700 내지 1800㎒의 대응해야 할 고주파수 대역에서는, 리턴 로스가 -4.2, -3.4㏈로 되어 있어, 이것도 무선 통신을 하는 데 있어서 바람직한 값은 아니다.

이러한 리턴 로스 특성을 갖는 안테나 장치에서는, 상기 대응해야 할 주파수 대역에 있어서 무선 통신이 가능해지는 충분한 안테나 특성이 얻어지지 않으므로, 도 7과 같이 2개의 핫측 안테나 엘리먼트를 사용하는 방식이 이용되는 것이 보통이다. 즉, 안테나 특성을 확보하기 위해서는, 도 8에 기재된 안테나 장치와 같이, 단순히 안테나 엘리먼트 등의 부재의 개수를 줄여, 안테나 장치의 사이즈를 소형화하는 것과 같은 방식을 채용해도 충분한 안테나 특성을 얻을 수는 없다.

일본 특허 출원 공개 제2010-010960호 공보에는, 단일의 안테나 엘리먼트를 이용하여 복수의 대역에 대응 가능한 멀티 밴드 안테나가 종래 기술로서 기재되어 있다(단락 0006). 구체적으로는, 일본 특허 출원 공개 제2010-010960호 공보에서는, 안테나 엘리먼트의 도중에 LC 병렬 공진 회로를 설치하고, 고역측을 광대역화하는 안테나가 기재되고, 해당 안테나는 LC 병렬 공진 회로를 급전점으로부터 고역측 주파수의 λ/4(λ는 파장)만큼 이격된 위치에 설치할 필요가 있는 것이 명기되어 있다. 이로 인해, 단일의 안테나 엘리먼트를 이용한 경우, LC 병렬 공진 회로의 설치 위치와의 관계상, 안테나를 소형화할 수 없는 것이 시사되어 있다.

따라서, 일본 특허 출원 공개 제2010-010960호 공보는, 2개의 안테나 엘리먼트를 구비하는 멀티 밴드 안테나를 제안하고 있다. 즉, 상기 안테나 엘리먼트 중 한쪽에는, LC 병렬 공진 회로로 이루어지는 임피던스 정합 회로가 삽입 접속되어 있다. 본 멀티 밴드 안테나는, 저역측에서 양호한 광대역 특성을 실현할 수 있다.

그러나 상기 일본 특허 출원 공개 제2010-010960호 공보에서는, 2개 있는 현상의 안테나 엘리먼트를 유지하면서, 어떻게 저역측 특성을 향상시킬지를 목적으로 하고 있지만, 안테나 엘리먼트의 개수를 줄임으로써 안테나 장치의 소형화를 실현하는 유효한 수단에 관해서는 특별히 언급되어 있지 않다. 그로 인해, 일본 특허 출원 공개 제2010-010960호 공보에 기재된 멀티 밴드 안테나에는, 2개의 안테나 엘리먼트가 설치되어 있다. 이와 같이, 상기 일본 특허 출원 공개 제2010-010960호 공보에서는, 안테나 엘리먼트의 개수를 줄임으로써 소형이며 운반이 용이한 무선 통신 단말을 요구하는 소비자의 요구에 부응할 수 없고, 나아가서는 안테나 장치의 비용 삭감을 할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

그런데, 본 발명자들의 연구에 의하면, 안테나 장치는, 도 10에 나타내는 바와 같은 리턴 로스와 무선 회로의 정합 손실의 관계를 갖고 있는 것이 판명되었다. 도 10을 보면 명백한 바와 같이, 리턴 로스가 -5㏈를 초과하면 안테나 장치의 정합 손실은 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다. 환언하면, 리턴 로스를 -5㏈ 이하로 억제할 수 있으면, 안테나 장치의 기능성을 유지하면서, 안테나 장치를 대폭 소형화할 수 있는 것을 알 수 있었다.

이상의 점에 비추어, 본 발명의 실시 형태는, 단일의 안테나 엘리먼트로 복수의 다른 주파수 대역에 대응할 수 있는 안테나 장치의 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 형태는, 제1 사용 주파수 대역과 상기 제1 사용 주파수 대역과는 다른 제2 사용 주파수 대역에 대응하는 단일의 안테나 엘리먼트와, 상기 안테나 엘리먼트에 교류 전력을 공급하는 급전점과, 상기 안테나 엘리먼트와 상기 급전점의 사이에 전기적으로 접속된 병렬 공진 회로를 구비하고, 상기 병렬 공진 회로는, 상기 제1 사용 주파수 대역에서는 유도성을 나타내도록 설정되고, 상기 제2 사용 주파수 대역에서는 용량성을 나타내도록 설정된 임피던스를 갖고, 또한 상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스가 무선 통신 가능한 정도로 작은 것을 특징으로 하는 안테나 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 형태는, 제1 사용 주파수 대역과 상기 제1 사용 주파수 대역과는 다른 제2 사용 주파수 대역에 대응하는 단일의 안테나 엘리먼트를 선택하고, 상기 안테나 엘리먼트와, 상기 안테나 엘리먼트에 교류 전력을 공급하는 급전점과의 사이에, 병렬 공진 회로를 전기적으로 접속하고, 상기 제1 사용 주파수 대역에서는 유도성으로 되고, 상기 제2 사용 주파수 대역에서는 용량성으로 되도록, 상기 병렬 공진 회로의 임피던스를 설정하고, 상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스를 무선 통신 가능한 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치 설계 방법을 특징으로 하는 주파수 대역 설정 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 형태는, 제1 사용 주파수 대역과 상기 제1 사용 주파수 대역과는 다른 제2 사용 주파수 대역에 대응하는 단일의 안테나 엘리먼트와, 상기 안테나 엘리먼트에 교류 전력을 공급하는 급전점과, 상기 안테나 엘리먼트와 상기 급전점과의 사이에 전기적으로 접속된 병렬 공진 회로를 구비하고, 상기 병렬 공진 회로는, 상기 제1 사용 주파수 대역에서는 유도성을 나타내도록 설정되고, 상기 제2 사용 주파수 대역에서는 용량성을 나타내도록 설정된 임피던스를 갖고, 또한 상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스가 무선 통신 가능한 정도로 작은 것을 특징으로 하는 안테나 장치를 갖는 전기 기기에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 안테나 장치의 안테나 엘리먼트에, 병렬 공진 회로를 접속함으로써 안테나 엘리먼트가 단일이어도, 복수의 다른 주파수 대역에 대응할 수 있는 안테나 장치의 기술을 제공할 수 있다.

본 발명의 또 다른 이점 및 실시 형태를, 기술과 도면을 이용하여 하기에 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 안테나 장치의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 2a는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 안테나 장치의 임피던스 특성을 나타내는 도면이다.
도 2b는 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 안테나 장치의 리턴 로스 특성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 안테나 장치에 실장된 병렬 공진 회로와 그 임피던스 특성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 안테나 장치의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 안테나 장치에 실장된 공진 회로와 그 임피던스 특성을 나타내는 도면이다.
도 6a는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 안테나 장치의 임피던스 특성을 나타내는 도면이다.
도 6b는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 안테나 장치의 리턴 로스 특성을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 관련 기술에 관한 안테나 장치의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 8은 본 발명의 관련 기술에 관한 안테나 장치의 구성을 도시하는 평면도이다.
도 9a는 도 8에 도시하는 안테나 장치의 임피던스 특성을 나타낸 도면이다.
도 9b는 도 8에 도시하는 안테나 장치의 리턴 로스 특성을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 8에 도시하는 안테나 장치의 정합 손실을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태에 따르는 안테나 장치에 대해, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 단, 이하에 설명하는 실시 형태에 의해 본 발명의 기술적 범위는 조금도 한정 해석되는 일은 없다.

<제1 실시 형태>

우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해 설명한다.

도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 안테나 장치(10)의 개략적인 구성을 모식적으로 도시하는 평면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태에 따른 안테나 장치(10)는, 안테나 엘리먼트(1), 프린트 기판(2), 급전점(3) 및 병렬 공진 회로(4)를 구비하고 있다. 본 실시 형태에 따른 안테나 장치(10)는, 저주파수 대역(f1) 및/또는 고주파수 대역(f3)에서 기지국, 무선 회로, 또는 다른 무선 단말과 무선 통신 처리를 행하는 것으로 하고, 병렬 공진 회로(4)의 병렬 공진 주파수는, 저주파수 대역(f1)과 고주파수 대역(f3)의 사이의 주파수(f2)인 것으로 한다.

이하, 본 실시 형태에 따른 안테나 장치(10)를 구성하는 각 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다. 안테나 엘리먼트(1)는, 예를 들면 막대 형상 엘리먼트로 구성되는 다이폴 안테나이다. 또한, 안테나 엘리먼트(1)는, 구리선, 알루미늄선, 알루미늄 합금선 등의 도전성을 갖는 재료로 형성될 수 있다. 안테나 엘리먼트(1)에 대응하는 주파수는 그 파장에 의해 결정된다. 따라서, 예를 들면 1000㎒의 주파수를 기준으로 하여 생각하면, 전파의 주파수가 기준의 주파수보다 낮은 800㎒인 경우에는, 안테나 엘리먼트(1)는 기준의 주파수에 대응하는 안테나 엘리먼트의 길이보다도 길게 설계되고, 전파의 주파수가 기준과 비교하여 높은 1200㎒인 경우에는, 안테나 엘리먼트(1)는 기준의 주파수에 대응하는 안테나 엘리먼트의 길이보다도 짧게 설계된다.

또한, 도 1에서는 안테나 엘리먼트(1)가 L자형의 형상인 구성을 예시하였지만, 안테나 엘리먼트(1)의 형상은 특별히 이것에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 직선 형상으로 배치되는 모노폴형이어도 된다. 또한, 안테나 엘리먼트(1)는, 다른 형태로서 휩 안테나나 헬리컬 안테나 등의 안테나여도 된다.

프린트 기판(2)은, 예를 들면 전기 신호를 생성하는 발신 회로나 전자 회로가 설치된 기판이며, 그 GND 패턴은 콜드측 안테나 엘리먼트로서 기능할 수 있다. 프린트 기판(2)을 콜드측의 안테나 엘리먼트로 간주하면, 핫측의 안테나 엘리먼트(1)와 함께, 핫측 및 콜드측의 2개의 안테나 엘리먼트로 이루어지는 다이폴 안테나가 형성된 것과 대략 등가인 상태로 된다.

급전점(3)은, 안테나 엘리먼트(1)에 교류 전력을 급전하는 포인트이다. 급전점(3)은, 편측에서 프린트 기판(2)과 전기적으로 접속하고, 다른 측에서 병렬 공진 회로(4)와 전기적으로 접속한다. 이와 같이 급전점(3)은, 병렬 공진 회로(4)를 통해, 안테나 엘리먼트(1)에 대해 교류 전류를 급전하는 구성으로 되어 있다.

병렬 공진 회로(4)는, 병렬로 접속된 인덕터(코일)(L1)와 캐패시터(콘덴서)(C1)로 구성된다. 또한, 병렬 공진 회로(4)는, 편측에서 안테나 엘리먼트(1)와 전기적으로 접속하고, 다른 측에서 급전점(3)과 전기적으로 접속한다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 안테나 장치(10)의 기능에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 2a, 도 2b는 본 실시 형태에 따른 안테나 장치(10)의 안테나 특성을 나타낸다.

도 2a는, 본 실시 형태에 따른 안테나 장치(10)의 임피던스 특성을 나타낸다. 여기서, 임피던스는, 고주파에 있어서의 안테나의 움직임을 보는 하나의 방법이며 스미스 차트로 그려져 있다. 일반적으로는 스미스 차트 원의 중심의 50Ω에 가까울수록, 전압 정재파 비가 작아지므로, 안테나로서의 특성이 좋고 또한 회로측과의 정합도 좋아진다.

도 2b는, 본 실시 형태에 따른 안테나 장치(10)의 리턴 로스 특성을 나타낸다. 도 2b는, 50Ω에 가까우면 가까울수록 리턴 로스가 작은 값을 나타낸다. 도면으로부터도 명백한 바와 같이, 골 부분(즉, 1100㎒ 내지 1200㎒의 대역 및 1700㎒ 내지 1800㎒의 대역)에서, 본 실시 형태에 따른 안테나 장치(10)는, 안테나의 특성 및 정합 특성이 좋아지는 것을 알 수 있다.

전술한 바와 같이, 리턴 로스는 -5㏈ 이하가 아니면 안테나 특성의 확보는 어렵다. 본 실시 형태에 관한 안테나 장치에서는, 마커(1, 2, 3 및 4)가 나타내는 1100, 1200, 1700 및 1800㎒의 주파수 대역에 있어서, -5㏈ 이하의 리턴 로스 특성이 얻어져, 단일의 안테나 엘리먼트(1)를 이용해도, 충분한 안테나 특성이 얻어져 있는 것을 알 수 있다.

도 3은, 본 실시 형태의 병렬 공진 회로(4)와 그 임피던스 특성을 나타낸다. 도 3에 나타낸 마커(1, 2, 3, 4 및 5)는 각각 1100, 1200, 1700, 1800 및 1500㎒의 주파수 대역에 있어서의 병렬 공진 회로(4)의 임피던스를 나타내고 있다.

본 실시 형태에 따른 병렬 공진 회로(4)는, 예시하는 1500㎒의 병렬 공진 주파수(f2)보다 낮은 주파수 대역(f1)에 있어서는 유도성(인덕터)으로서 동작하고, 1500㎒의 병렬 공진 주파수(f2)보다 높은 주파수 대역(f3)에 있어서는 용량성(캐패시터)으로서 동작한다. 이와 같이 설정된 안테나 엘리먼트(1)와 급전점(3) 사이에 병렬 공진 회로(4)를 직렬로 접속시키면, 1100 내지 1200㎒의 낮은 주파수 대역(f1)에서는 유도성의 임피던스가 직렬로 삽입된 것으로 되어, 전기장(電氣長)이 길게 보인다. 환언하면, 코일이 삽입된 것과 동일한 의미이다.

한편, 1700 내지 1800㎒의 높은 주파수 대역(f3)에서는 용량성의 임피던스가 직렬로 삽입된 것으로 되어, 전기장이 짧게 보인다. 환언하면, 콘덴서가 삽입된 것과 동일한 의미이다. 여기서, 상기한 저주파수 대역(f1), 병렬 공진 주파수(f2) 및 고주파수 대역(f3)의 대소 관계는, 전술한 바와 같이, f1＜f2＜f3으로 된다.

본 실시 형태에서는, 안테나 엘리먼트(1)와 급전점(3)의 사이에 코일(L1)과 콘덴서(C1)로 이루어지는 병렬 공진 회로(4)를 설치함으로써, 핫측의 안테나 엘리먼트(1)가 1개임에도 불구하고 2개의 공진과 마찬가지의 효과가 얻어진다. 구체적으로는, 대응해야 할 1100 내지 1200㎒의 주파수 대역(f1)과 1700 내지 1800㎒의 주파수 대역(f3)에서 공진이 얻어져, 리턴 로스가 확보되어 있다. 공진 회로(4)의 병렬 공진 주파수(f2)인 1500㎒에서의 임피던스는 무한대이므로, 병렬 공진 주파수(f2)에 있어서 안테나 장치(10)는 안테나로서 기능할 수 있는 안테나 특성을 갖지 않게 된다. 도 2b가 나타내는 안테나 장치(10)의 리턴 로스로 보면, 1500㎒에서의 리턴 로스는 확실히 0㏈이다.

상기한 점을 고려하면, 본 발명은, 원하는 저주파수 대역(f1)과 고주파수 대역(f3)의 양쪽에 안테나 엘리먼트(1)를 대응시키도록, 안테나 엘리먼트(1)를 양 주파수 대역(f1, f3)의 중간 길이로 함으로써 실현할 수 있다. 즉, 원하는 주파수 대역(f1, f3)에 따라서, 안테나 엘리먼트(1)의 물리적 길이를 설정한다. 예를 들면, 안테나 장치(10)를 1200㎒ 주변과 1800㎒ 주변의 주파수 대역(f1, f3)에 대응시키는 경우에는, 양 주파수 대역(f1, f3)의 중간값인 1500㎒의 주파수의 파장은 0.2m이므로, 그 파장의 길이에 기초하여 안테나 엘리먼트(1)의 길이를 결정한다. 예를 들면, 다이폴 안테나의 경우에는, 안테나 엘리먼트(1)의 물리적 길이는, 상기 주파수 1500㎒의 전파의 파장 0.2m에 1/2을 곱한 길이 0.1m로 된다. 또한, 다른 실시 형태로서, 예를 들면 수직 안테나의 경우에는, 상기 파장 0.2m에 1/4을 곱한 길이 0.05m를 안테나 엘리먼트(1)의 길이로 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에서는, 안테나 장치(10)의 안테나 엘리먼트(1)가 단일이어도, 병렬 공진 회로(4)가 안테나 엘리먼트(1)와 급전점(3) 사이에 위치 부여함과 함께, 그 병렬 공진 주파수(f2)가 2개의 다른 주파수 대역의 중간으로 되도록 설정되어 있다. 또한, 본 발명에 관한 병렬 공진 회로는, 병렬 공진 주파수(f2)보다도 낮은 주파수 대역(f1)에서는 유도성을 나타내고, 또한 병렬 공진 주파수(f2)보다도 높은 주파수 대역(f3)에서는 용량성을 나타내고, 또한 각 저주파수 대역(f1) 및 고주파수 대역(f3)에 있어서의 리턴 로스가 -5㏈ 이하로 되도록 설계함으로써, 저주파수 대역(f1)과 고주파수 대역(f3)의 양쪽의 대역에서 무선 통신을 행할 수 있다. 그 결과, 기능성을 유지하면서, 안테나 장치(10)의 소형화가 가능해져, 비용 삭감으로 이어진다.

이에 의해, 본 발명에 관한 안테나 장치(10)는, 단일의 핫측 안테나 엘리먼트(1)를 사용하는 것만으로, 병렬 공진 회로(4)의 병렬 공진 주파수(f2)보다 낮은 주파수 대역(f1) 및 병렬 공진 주파수(f2)보다 높은 주파수 대역(f3)의 양쪽에 있어서, 무선 통신을 행할 수 있다.

또한, 안테나 엘리먼트(1)의 길이를 임의로 선택하는 경우에는, 안테나 장치(10)를 원하는 다른 주파수 대역에 대응시킬 수 있다.

<제2 실시 형태>

계속해서, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 설명한다. 본 발명의 제2 실시 형태는, 상술한 제1 실시 형태의 변형예이다. 이하, 본 실시 형태에 있어서, 제1 실시 형태에 있어서 이미 설명한 부분과 마찬가지의 기능을 갖는 부분에는 동일한 부호를 부여하고, 설명은 생략한다.

도 4는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 안테나 장치(10)에 대해 설명하기 위한 평면도이다. 본 실시 형태에서는 코일(L1)과 콘덴서(C1)를 병렬로 설치한 병렬 공진 회로에 대해, 해당 회로와 급전점(3)의 사이에 직렬로 콘덴서(C2)를 더 설치하여, 코일(L1), 콘덴서(C1) 및 콘덴서(C2)로 이루어지는 직병렬 공진 회로(5)를 구성하고 있다. 또한, 다른 실시 형태로서, 상기 콘덴서(C2) 대신에, 병렬 공진 회로와 직렬로 코일(L2)(도시 생략)을 추가한 직병렬 공진 회로(5)로 해도 된다.

도 5에는 제2 실시 형태에 따른 안테나 장치(10)에 설치된 직병렬 공진 회로(5)와 그 임피던스를 나타낸다. 본 안테나 장치(10)에서는, 콘덴서(C1)와 코일(L1)로 이루어지는 병렬 공진 회로에서 병렬 공진을 얻고, 해당 병렬 공진 회로와 콘덴서(C2)에서 직렬 공진을 얻고 있다. 이것은 제1 실시 형태와는 달리, 대응해야 할 1300 내지 1400㎒의 낮은 주파수 대역(f1)[마커(1, 2)]은 단락(스루)으로 하고, 1750 내지 1850㎒의 높은 주파수 대역(f3)[마커(3, 4)]에서는 용량성을 나타내도록 구성되어 있다. 즉, 직병렬 공진 회로(5)에 의해, 1300 내지 1400㎒의 낮은 주파수 대역(f1)은 그대로, 1750 내지 1850㎒의 높은 주파수 대역(f3)에서는 용량성을 나타내도록 함으로써 단축하고 있다.

또한, 다른 실시 형태로서 콘덴서(C2) 대신에 코일(L2)(도시 생략)을 병렬 공진 회로와 직렬로 추가한 경우에는, 예를 들면 대응해야 할 1300 내지 1400㎒의 낮은 주파수 대역(f1)에서는 유도성으로 되고, 1750 내지 1850㎒의 높은 주파수 대역(f3)에서는 단락(스루)으로 된다. 즉, 이와 같이 구성된 직병렬 공진 회로(5)에 의해, 1300 내지 1400㎒의 낮은 주파수 대역(f1)을 유도성으로 단축하고, 1750 내지 1850㎒의 높은 주파수 대역(f3)은 그대로 한다.

제2 실시 형태에 따른 직병렬 공진 회로(5)를 사용한 안테나 장치(10)의 안테나 특성을 도 6a, 도 6b에 나타낸다. 도 6a, 도 6b로부터 명백한 바와 같이, 1300 내지 1400㎒의 저주파수 대역(f1)과 1750 내지 1850㎒의 고주파수 대역(f3)에서 -5㏈ 이하의 리턴 로스가 확보되어 있다.

본 실시 형태는, 각 고객의 안테나 스펙에 대응할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 1300 내지 1400㎒의 낮은 주파수 대역(f1)에 있어서의 안테나 특성에 대한 요구가 엄격하고, 1750 내지 1850㎒의 높은 주파수 대역(f3)에 있어서의 안테나 특성에 대한 요구가 비교적 허용되는 경우에 사용할 수 있다. 본 직병렬 공진 회로(5)에 의한 임피던스 제어는, -5㏈ 이하의 리턴 로스를 어느 정도 확보할 수 있다.

안테나 자체의 특성을 유지시키는 관점에서, 예를 들면 매우 짧은 안테나 엘리먼트에, 매우 큰 코일을 부착하여 안테나 장치(10)를 구성하는 것이 가능하지만, 부재의 크기에는 정도가 있어, 일정한 제한이 가해진다. 특성 요구가 엄격한 쪽의 주파수 대역을 단락으로 설정하여 가급적 특성을 열화시키지 않도록 하면서, 다소 열화되어도 허용되는 주파수 대역에서는, 실현 가능한 정도의 범위 내에서, 본 실시 형태의 직병렬 공진 회로(5)를 구비하는 안테나 장치(10)를 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 제2 실시 형태에 따르면, 안테나 장치(10)의 안테나 스펙이 주파수 대역이나 고객의 사정에 따라 다른 경우에도, 그 사정이나 환경에 따른 안테나 특성을 발휘 가능한 안테나 장치(10)를 제공할 수 있다.

또한, 안테나 장치(10)에는, 안테나 특성을 유지할 수 있는 범위 내에서, 병렬 공진 회로와 직렬로 복수의 콘덴서나 코일을 설치한 직병렬 공진 회로를 구비할 수 있다.

또한, 상술한 제1 및 제2 실시 형태에 포함되는 각각의 특징을 사용한 안테나 장치의 설계 방법도, 본 발명의 범주에 포함된다.

또한, 상술한 제1 및 제2 실시 형태에 포함되는 안테나 장치(10)를 탑재하는 전기 기기도, 본 발명의 범주에 포함된다.

본 발명은, 그 취지 또는 주요한 특징으로부터 일탈하는 일 없이, 다른 다양한 형태로 실시할 수 있다. 그로 인해, 전술한 실시 형태는 모든 점에서 단순한 예시에 불과하며, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 본 발명의 범위는, 특허청구범위에 의해 나타내는 것이며, 명세서 본문에는 전혀 구속되지 않는다. 또한, 특허청구범위의 균등 범위에 속하는 모든 변형, 다양한 개량, 대체 및 개질은 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.

이 출원은, 2010년 10월 21일에 출원된 일본 특허 출원 제2010-236601호를 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시 전부를 여기에 포함한다.

상기한 실시 형태의 일부 또는 전부는, 이하의 부기와 같이도 기재될 수 있지만, 이하에 한정되지는 않는다.

(부기 1)

제1 사용 주파수 대역과, 상기 제1 사용 주파수 대역과는 다른 제2 사용 주파수 대역에 대응하는 단일의 안테나 엘리먼트와,

상기 안테나 엘리먼트에 교류 전력을 공급하는 급전점과,

상기 안테나 엘리먼트와 상기 급전점의 사이에 전기적으로 접속된 병렬 공진 회로를 구비하고,

상기 병렬 공진 회로는, 상기 제1 사용 주파수 대역에서는 유도성을 나타내도록 설정되고, 상기 제2 사용 주파수 대역에서는 용량성을 나타내도록 설정된 임피던스를 갖고, 또한 상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스가 무선 통신 가능한 정도로 작은 것을 특징으로 하는 안테나 장치.

(부기 2)

상기 병렬 공진 회로는, 상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역의 중간에 병렬 공진 주파수를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 부기 1에 기재된 안테나 장치.

(부기 3)

상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스가 -5㏈ 이하인 것을 특징으로 하는 부기 1 또는 2에 기재된 안테나 장치.

(부기 4)

상기 안테나 엘리먼트의 전체 길이는, 상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역의 중간값에 기초하여 상기 중간값의 파장의 약 1/4의 길이 또는 약 1/2의 길이로 설정한 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 안테나 장치.

(부기 5)

상기 안테나 장치는, 상기 급전점에 전기적으로 접속된, 다이폴 안테나의 안테나 엘리먼트로서 기능하는 프린트 기판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 안테나 장치.

(부기 6)

상기 안테나 장치는, 상기 병렬 공진 회로와 전기적으로 직렬 접속하는 적어도 하나 이상의 용량성 소자 또는 유도성 소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 부기 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 안테나 장치.

(부기 7)

부기 1 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 상기 안테나 장치를 구비하는 전기 기기.

(부기 8)

제1 사용 주파수 대역과, 상기 제1 사용 주파수 대역과는 다른 제2 사용 주파수 대역에 대응하는 단일의 안테나 엘리먼트를 선택하고,

상기 안테나 엘리먼트와, 상기 안테나 엘리먼트에 교류 전력을 공급하는 급전점과의 사이에, 병렬 공진 회로를 전기적으로 접속하고,

상기 제1 사용 주파수 대역에서는 유도성으로 되고, 상기 제2 사용 주파수 대역에서는 용량성으로 되도록, 상기 병렬 공진 회로의 임피던스를 설정하고,

상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스를 무선 통신 가능한 범위로 설정하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치 설계 방법.

(부기 9)

상기 병렬 공진 회로는, 상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역의 중간에 병렬 공진 주파수를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 부기 8에 기재된 안테나 장치 설계 방법.

(부기 10)

상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스가 -5㏈ 이하인 것을 특징으로 하는 부기 8 또는 9에 기재된 안테나 장치 설계 방법.

(부기 11)

상기 안테나 엘리먼트의 전체 길이는, 상기 제1 및 제2 사용 주파수 대역의 중간값에 기초하여 상기 중간값의 파장의 약 1/4의 길이 또는 약 1/2의 길이로 설정한 것을 특징으로 하는 부기 8 내지 10에 기재된 안테나 장치 설계 방법.

1 : 안테나 엘리먼트
2 : 프린트 기판
3 : 급전점
4 : 병렬 공진 회로
5 : 직병렬 공진 회로
10 : 안테나 장치

Claims

단일의 엘리먼트로부터 형성되며, 제1 주파수 대역과, 상기 제1 주파수 대역과는 상이한 제2 주파수 대역의 전파를 송신 및 수신하는 안테나 엘리먼트와,
상기 안테나 엘리먼트에 교류 전력을 공급하는 급전점과,
상기 안테나 엘리먼트와 상기 급전점의 사이에 전기적으로 접속된 병렬 공진 회로
를 구비하고,
상기 병렬 공진 회로는, 상기 제1 주파수 대역에서는 유도성을 나타내도록 설정되고, 상기 제2 주파수 대역에서는 용량성을 나타내도록 설정된 임피던스를 갖고, 또한 상기 제1 및 제2 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스(return loss)가 무선 통신 가능한 정도로 작고,
상기 병렬 공진 회로는, 상기 제1 및 제2 주파수 대역의 중간의 주파수인 병렬 공진 주파수를 갖고,
상기 안테나 엘리먼트의 전체 길이는, 상기 제1 및 제2 주파수 대역의 중간값의 파장의 1/4의 길이로 설정된 것을 특징으로 하는,
안테나 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스가 -5㏈ 이하인 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 안테나 장치는, 상기 급전점에 전기적으로 접속된, 다이폴 안테나의 안테나 엘리먼트로서 기능하는 프린트 기판을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
제1항에 있어서,
상기 안테나 장치는, 상기 병렬 공진 회로와 전기적으로 직렬 접속하는 적어도 하나 이상의 용량성 소자 또는 유도성 소자를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
제1항에 기재된 상기 안테나 장치를 구비하는 전기 기기.
단일의 엘리먼트로부터 형성되며, 제1 주파수 대역과, 상기 제1 주파수 대역과는 상이한 제2 주파수 대역의 전파를 송신 및 수신하는 안테나 엘리먼트를 선택하기 위한 선택 수순과,
상기 안테나 엘리먼트와, 상기 안테나 엘리먼트에 교류 전력을 공급하는 급전점과의 사이에, 병렬 공진 회로를 전기적으로 접속하기 위한 접속 수순과,
상기 제1 주파수 대역에서는 유도성으로 되고, 상기 제2 주파수 대역에서는 용량성으로 되도록, 상기 병렬 공진 회로의 임피던스를 설정하기 위한 임피던스 설정 수순과,
상기 제1 및 제2 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스를 무선 통신 가능한 범위로 설정하기 위한 리턴 로스 설정 수순을 포함하고,
상기 병렬 공진 회로가 상기 제1 및 제2 주파수 대역의 중간의 주파수인 병렬 공진 주파수를 갖고,
상기 안테나 엘리먼트의 전체 길이는, 상기 제1 및 제2 주파수 대역의 중간값에 기초하여, 상기 중간값의 파장의 1/4의 길이 또는 1/2의 길이로 설정된 것을 특징으로 하는,
안테나 장치 설계 방법.
삭제
제8항에 있어서,
상기 제1 및 제2 주파수 대역에 있어서의 리턴 로스가 -5㏈ 이하인 것을 특징으로 하는 안테나 장치 설계 방법.
삭제