WO2006011659A1 - 複合アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

複合アンテナ装置は地板と不平衡型アンテナと平衡型アンテナとを備える。不平衡型アンテナは、地板に結合する第１の給電点と、第１の給電点に接続された第１端と第２端とを有する第１の放射導体と、第１の放射導体の第２端と接続された装荷導体とを有する。平衡型アンテナは、第２の給電点と、第２の給電点に接続された第２の放射導体と、第２の給電点に接続された第３の放射導体とを有する。装荷導体は、第１の給電点を通り地板に直角な直線について対称な形状を有する。第２の放射導体と第３の放射導体とはその直線について互いに対称な位置に配置され、その直線について互いに対称な形状を有する。この複合アンテナ装置は、不平衡型アンテナと平衡型アンテナとの間のアイソレーションを大きくできるので小型化できる。

Description

明細書 複合アンテナ装置 技術分野

本発明は、 各種無線通信機器に用いられる、 複数のアンテナを備えた複合ァ ンテナ装置に関する。 背景技術

特開 2 0 0 3— 2 9 8 3 4 0号公報に開示されている複数にアンテナを有す るダイバシティアンテナ等の複合アンテナ装置では、 一般的にアンテナ間のァ イソレ一シヨンを大きくする必要がある。 アンテナ間のアイソレ一ションを大 きくするためにアンテナの間隔は大きく設定される。

近年の携帯電話などの移動体通信機器は小型化が望まれている。 このような 通信機器に用いられる複合アンテナ装置においては複合アンテナ装置でのアン テナの間隔を大きくすることは困難であり、 アンテナ間のアイソレーションを 大きくできない。 発明の開示

複合アンテナ装置は地板と不平衡型アンテナと平衡型アンテナとを備える。 不平衡型アンテナは、 地板に結合する第 1の給電点と、 第 1の給電点に接続さ れた第 1端と第 2端とを有する第 1の放射導体と、 第 1の放射導体の第 2端と 接続された装荷導体とを有する。 平衡型アンテナは、 第 2の給電点と、 第 2の 給電点に接続された第 2の放射導体と、 第 2の給電点に接続された第 3の放射 導体とを有する。 装荷導体は、 第 1の給電点を通り地板に直角な直線について 対称な形状を有する。 第 2の放射導体と第 3の放射導体とはその直線について 互いに対称な位置に配置され、 その直線について互いに対称な形状を有する。 この複合アンテナ装置は、 不平衡型アンテナと平衡型アンテナとの間のアイ ソレーションを大きくできるので小型化できる。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施の形態 1における複合アンテナ装置の模式斜視図である。 図 2は実施の形態 1における複合アンテナ装置の使用時の状態を示す模式斜 視図である。 .

図 3は実施の形態 1における複合アンテナ装置の使用時の状態を示す模式斜 視図である。

図 4は本発明の実施の形態 2における複合アンテナ装置の側面図である。 図 5は実施の形態 2における複合アンテナ装置の回路図である。

図 6は実施の形態 2における複合アンテナ装置の使用時の状態を示す回路図 である。

図 7は実施の形態 2における複合アンテナ装置の使用時の状態を示す回路図 である。

図 8は実施の形態 2における複合アンテナ装置の別の回路図である。

図 9は本発明の実施の形態 3における複合アンテナ装置の側面図である。 図 1 0は本発明の実施の形態 3における複合アンテナ装置の上面図である。 発明を実施するための最良の形態

(実施の形態 1 )

図 1は本発明の実施の形態 1における複合アンテナ装置 1 0 1の模式斜視図 である。 複合アンテナ装置 1 0 1は不平衡アンテナ 5と平衡アンテナ 9よりな る。 棒状の放射導体 3の端部 3 Aが給電点 1に接続され、 給電点 1を介して地 板 2に結合する。 給電点 1は地板 2に結合する。 放射導体 3の端部 3 Aの反対 側の端部 3 Bは棒状の装荷導体 4での接続点 4 Aに接続されている。 放射導体 3と装苛導体 4とは不苹衡型アンテナ 5を形成する。 棒状の放射導体 7、 8の それぞれの端部 7 A、 8 Aは給電点 6に接続され、 平衡型アンテナ 9を形成し ている。 装苛導体 4は端部 4 Bとその反対側の端 4 Cとを有する。

不平衡型アンテナ 5の装荷導体 4は給電点 1を通り地板 2に直角な直線 1 0 について対称な形状を有する。 平衡型アンテナ 9の放射導体 7と放射導体 8と は直線 1 0について互いに対称な位置に配置され、 直線 1 0について互いに対 称な形状を有する。 複合アンテナ装置 1 0 1の動作を以下に説明する。

図 2は複合アンテナ装置 1 0 1の不平衡型アンテナ 5の使用時の模式斜視図 である。 給電点 1から放射導体 3を介して装荷導体 4に流れる電流は、 放射導 体 3と接続された接続点 4 Aから端部 4 B、 4 Cに向かう方向 1 1に流れる。 装荷導体 4に流れる電流によって平衡型アンテナ 9の放射導体 7， 8に励起さ れる電流は、 放射導体 7， 8のそれぞれの端部 7 B、 8 Bから給電点 6に向か う方向 1 2に流れる。 放射導体 7、 8が直線 1 0に対して互いに対称なので、 給電点 6における放射導体 7 , 8の電位差が常に 0となる。 よって、 不平衡型 アンテナ 5を使用している際に、 不平衡型アンテナ 5の平衡型アンテナ 9への 干渉は見かけ上無い、 つまり不平衡型アンテナ 5の使用時において、 不平衡型 アンテナ 5平衡型アンテナ 9に対するアイソレーションを大きくできる。

図 3は複合アンテナ装置 1 0 1の平衡型アンテナ 9の使用時の状態を示す模 式斜視図である。 平衡型アンテナ 9の使用時には、 電流は、 放射導体 7の端部 7 Bから端部 7 A、 給電点 6、 放射導体 8の端部 8 Aを介して放射導体 8の端 部 8 Bに向かう方向 1 3に流れる。 放射導体 7、 8を流れる電流によって不平 衡型アンテナ 5の装荷導体 4に励起される電流は、 装荷導体 4の端部 4 Bから 端部 4 Cに向かう方向 1 4に流れ、 すなわち平衡型アンテナ 9を流れる電流と 逆向きに流れる。 装荷導体 4は直線 1 0に対して対称な形状を有するので、 装 荷導体 4の放射導体 3と接続された接続点 4 Aでの電圧は常に 0となる。 した がって、 平衡型アンテナ 9を使用する際に平衡型アンテナ 9の不平衡型アンテ ナ 5への干渉が見かけ上無い、 つまり平衡型アンテナ 9の使用時における平衡 型アンテナ 9の不平衡型ァンテナ 5に対するアイソレーションを大きくできる。 上記のように、 複合アンテナ装置 1 0 1では、 アンテナ 5、 9間の相互干渉 による給電点 1， 6の電位変化が抑制される。 したがって、 アンテナ 5、 9間 のアイソレーションを大きくでき、 複合アンテナ装置 1 0 1は小型化できる。

(実施の形態 2 )

図 4は本発明の実施の形態 2における複合アンテナ装置 1 0 2の側面図であ る。 図 4において、 図 1に示す実施の形態 1と同じ部分には同じ参照番号を付 し説明を省略する。 複合アンテナ装置 1 0 2は、 図 1に示す複合アンテナ装置 1 0 1の不平衡アンテナ 5と平衡アンテナ 9の代わりに不平衡アンテナ 5 Aと 平衡アンテナ 9 Aを備える。 不平衡アンテナ 5 Aは図 1に示す装苛導体 4の代 わりに装苛導体 5 0 4を備える。 装苛導体 5 0 4は棒状の導体 5 0 4 Aと、 棒 状の導体 5 0 4 Bと、 導体 5 0 4 Aと導体 5 0 4 Bとを接続するインダクタ 1 5よりなる。 平衡型アンテナ 9 Aは図 1に示す放射導体 7の代わりに放射導体 5 0 7を有する。 放射導体 5 0 7は棒状の導体 5 0 7 Aと、 棒状の導体 5 0 7 Bと、 導体 5 0 7 Aと導体 5 0 7 Bとを接続するインダク夕 1 6よりなる。 放 射導体 5 0 7は放射導体 8より短い。 装荷導体 5 0 4は接続点 5 0 4 Dで放射 導体 3と接続されている。 装苛導体 5 0 4 Aの接続点 5 0 4 Dからインダク夕 1 5を含む部分 1 5 0 2は、 装苛導体 5 0 4 Aの接続点 5 0 4 Dからィンダク 夕 1 5を含まない反対側の部分 2 5 0 4より短い。

装荷導体 5 0 4は地板 2に対して給電点 1を通り地板 2に直角な直線 1 0に ついて電気的に対称になるよう、インダクタ 1 5、 1 6の値が調整されている。 装苛導体 5 0 4は 2つの端 5 0 4 E、 5 0 4 Fを有し、 接続点 5 0 4 Dで放射 導体 3の端 3 Bに接続されている。 装苛導体 5 0 4は接続点 5 0 4 Dと端 5 0 4 Eの間の部分 1 5 0 4と、 接続点 5 0 4 Dと端 5 0 4 Fの間の部分 2 5 0 4 よりなる。

また、 インダクタ 1 6のインダクタンスを調整することにより、 放射導体 5 0 7と放射導体 8とは直線 1 0について電気的に対称な位置に配置され、 直線 1 0について互いに電気的に対称な形状を有するよう、 インダク夕 1 5、 1 6 の値が調整されている。

複合アンテナ装置 1 0 2では、 幾何学的には対称ではないものの、 不平衡ァ ンテナ 5 Aと平衡アンテナ 9 Aはそれぞれ直線 1 0について電気的に対称なの で、 給電点 1、 6の電圧は実施の形態 1による複合アンテナ装置 1 0 1と同様 になる。 その結果、 複合アンテナ装置 1 0 2では、 アンテナ 5 A、 9 A間の相 互干渉による給電点 1 , 6の電位変化が抑制される。 したがって、 アンテナ 5 A、 9 A間のアイソレーションを大きくでき、 複合アンテナ装置 1 0 2は小型 化できる。

図 5は複合アンテナ装置 1 0 2の回路図である。 図 5に基づき、 装荷導体 5 0 4の部分 1 5 0 4と放射導体 7 Aとの間のインピーダンスの関係と、 装荷導 体 504の部分 2504と放射導体 8との間のインピーダンスの関係とを考慮 する。 Z 1 1は装荷導体 504の部分 1502のインピーダンスである。 Z 1

2は、 部分 1502に対する放射導体 7の相互インピーダンスである。 Z 21 は、 放射導体 7に対する装荷導体 504の部分 1502の相互ィンピーダンス である。 Z 22は、 放射導体 7のインピーダンスである。 Z 33は装荷導体 5

04の部分 2504のインピーダンスである。 Z 34は、 装荷導体 504の部 分 2502に対する放射導体 8の相互ィンピ一ダンスである。 Z 34は、 放射 導体 8に対する装荷導体 504の部分 2504の相互インピーダンスである。

Z 44は放射導体 8のインピ一ダンスである。 ここで、 インピーダンス行列 Z A、 ZBを以下のように定義する。

/Zll Z12\

\Z21 Z22

/Z33 Z34\

β =

Z 3 Z44ノ そしてインピーダンス行列 ΖΑ、 ZBは ΖΑ=ΖΒの関係を満たしている。 図 6は複合アンテナ装置 102の平衡型アンテナ 5 Αの使用時の状態を示す 回路図である。 不平衡型アンテナ 5 Aに給電点 1にて任意の電圧 （V) をかけ たとき、電圧 Vによって放射導体 7 Aには電圧（VA)が励起される。同様に、 放射導体 8には電圧 VBが励起される。 ZA=ZBより VA = VBとなり、 放 射導体 7 Aと放射導体 8との間には電圧が励起されない。 したがって、 平衡型 アンテナ 9 Aの給電点 6には電流が流れず、 平衡型アンテナ 9 Aは不平衡型ァ ンテナ 5 Aに対してアイソレ一ションを大きくできる。

図 7は複合アンテナ装置 102の平衡型アンテナ 9 Aの使用時の状態を示す 回路図である。 平衡型アンテナ 9 Aの給電点 6に任意の電圧 （V) をかけたと き、 給電点 6と放射導体 7 Aとの間には電圧 (-V/2) がかかり、 給電点 6 と放射導体 8との間には電圧 （VZ2) がかかる。 電圧 （VZ2)、 (-V/2) によって装荷導体 504の部分 1504には電圧 （VA) が励起され、 部分 2 504には電圧 VBが励起される。 Z A=ZBであることから一 VA=VBと なり、 装荷導体 5 0 4の部分 1 5 0 4と部分 2 5 0 4との間の電圧は常に 0と なる。 ことから不平衡型ァンテナ 5の給電点 1には電流が流れずアイソレーシ ヨンを取ることができる。 したがって、 不平衡型アンテナ 5 Aの給電点 1には 電流が流れず、 不平衡型アンテナ 5 Aは平衡型アンテナ 9 Aに対してアイソレ —ションを大きくできる。

図 8は複合アンテナ装置 1 0 2の他の回路図である。 図 8に基づき、 装荷導 体 5 0 4の部分 1 5 0 4と放射導体 8との間のインピ一ダンスの関係と、 装荷 導体 5 0 4の部分 2 5 0 4と放射導体 7 Aとの間のインピーダンスの関係とを 考慮する。

Z 1 4は、 装荷導体 5 0 4の部分 1 5 0 4に対する放射導体 8の相互ィンピ —ダンスである。 Z 4 1は放射導体 8に対する装荷導体 5 0 4の部分 1 5 0 4 の相互インピーダンスである。 Z 2 3は放射導体 7 Aに対する装荷導体 5 0 4 の部分 2 5 0 4の相互インピーダンスである。 Z 3 2は、 装荷導体 5 0 4の部 分 2 5 0 4に対する放射導体 7 Aの相互インピーダンスである。 ここで、 イン ピーダンス行列 Z C、 Z Dを以下のように定義する。 ίζη z \

(Z22 Z23\

ZD

Z32 Z33ノ そしてインピーダンス行列 Z C、 Z Dは Z C = Z Dの関係を満たしている。 Z C = Z Dであることから、 装荷導体 5 0 4の部分 1 5 0 4と部分 2 5 0 4との 間の電圧は常に 0となる。 ことから不平衡型ァンテナ 5の給電点 1には電流が 流れずアイソレーションを取ることができる。 したがって、 不平衡型アンテナ 5 Aの給電点 1には電流が流れず、 不平衡型ァンテナ 5 Aは平衡型アンテナ 9 Aに対してアイソレーションを大きくできる。

また、 インピーダンス行列 Z A、 Z B、 Z C、 Z Dが Z A= Z Bのみならず Z C = Z Dの関係を満たすことで、 装荷導体 5 0 4の部分 1 5 0 4と放射導体 8との間の相互の励起電圧と、 装荷導体 5 0 4の部分 2 5 0 4と放射導体 7 A との間の相互の励起電圧とを 0にできる。 したがって、 アンテナ 5 A、 9 A間 のアイソレーションをさらに大きくできる。

(実施の形態 3 )

図 9と図 1 0は本発明の実施の形態 3における複合アンテナ装置 1 0 3の側 面図と上面図である。 図 9と図 1 0において、 実施の形態 1と同じ部分には同 じ参照番号を付し、 その説明を省略する。

複合アンテナ装置 1 0 3では、 図 1に示す実施の形態 1による複合アンテナ 装置 1 0 1と異なり、 不平衡型アンテナ 5の装荷導体 4が、 給電点 1を通り地 板 2に直角な平面 1 7について対称である。 また、 平衡型アンテナ 9では、 平 面 1 7について放射導体 7と放射導体 8とが互いに対称な位置に配置され、 互 いに対称な形状を有する。

複合アンテナ装置 1 0 3では、 上記の構造により、 給電点 1、 6の電圧は実 施の形態 1による複合アンテナ装置 1 0 1と同様になる。 その結果、 複合アン テナ装置 1 0 3では、 アンテナ 5、 9間の相互干渉による給電点 1 , 6の電位 変化が抑制される。 したがって、 アンテナ 5、 9間のアイソレーションを大き くでき、 複合アンテナ装 g l 0 3は小型化できる。

なお、 実施の形態 2におけるインピーダンスの関係は、 放射導体や装苛導体 の形状によらないので複合アンテナ装置 1 0 2のみならず、 実施の形態 1によ る複合アンテナ装置 1 0 1や実施の形態 3による複合アンテナ装置 1 0 3にも 適用できる。 産業上の利用可能性

本発明による複数のアンテナを有する複合アンテナ装置は、 それらのアンテ ナ間のアイソレーションを大きくしつつ小型化できる。

Claims

請求の範囲

1 . 地板と、

前記地板に結合する第 1の給電点と、

前記第 1の給電点に接続された第 1端と、 第 2端とを有する第 1の放射導体と、

前記第 1の放射導体の前記第 2端と接続された装荷導体と、 を有する不平衡型アンテナと、

第 2の給電点と、

前記第 2の給電点に接続された第 2の放射導体と、

前記第 2の給電点に接続された第 3の放射導体と、

を有する平衡型アンテナと、

を備え、

前記装荷導体は、 前記第 1の給電点を通り前記地板に直角な直線につい て対称な形状を有し、

前記第 2の放射導体と第 3の放射導体とは前記直線について互いに対称 な位置に配置され、 前記直線について互いに対称な形状を有する複合アンテナ 装置。

2 . 地板と、

前記地板に結合する第 1の給電点と、

前記第 1の給電点に接続された第 1端と、 第 2端とを有する第 1の放射導体と、

前記第 1の放射導体の前記第 2端と接続された装荷導体と、 を有する不平衡型アンテナと、

第 2の給電点と、

前記第 2の給電点に接続された第 2の放射導体と、

前記第 2の給電点に接続された第 3の放射導体と、

を有する平衡型アンテナと、

を備え、

前記装荷導体は、 前記第 1の給電点を通り前記地板に直角な直線につい て電気的に対称な形状を有し、

前記第 2の放射導体と第 3の放射導体とは前記直線について互いに電気 的に対称な位置に配置され、 前記直線について互いに電気的に対称な形状を有 する複合アンテナ装置。

3 . 地板と、

前記地板に結合する第 1の給電点と、

前記第 1の給電点に接続された第 1端と、 第 2端とを有する第 1の放射導体と、

前記第 1の放射導体の前記第 2端と接続された装荷導体と、 を有する不平衡型アンテナと、

第 2の給電点と、

前記第 2の給電点に接続された第 2の放射導体と、

前記第 2の給電点に接続された第 3の放射導体と、

を有する平衡型アンテナと、

を備え、

前記装荷導体は、 前記第 1の給電点を通り前記地板に直角な平面につい て対称な形状を有し、

前記第 2の放射導体と第 3の放射導体とは前記平面について互いに対称 な位置に配置され、 前記平面について互いに対称な形状を有する複合アンテナ 装置。

4 . 地板と、

前記地板に結合する第 1の給電点と、

前記第 1の給電点に接続された第 1端と、 第 2端とを有する第 1の放射導体と、

前記第 1の放射導体の前記第 2端と接続された装荷導体と、 を有する不平衡型アンテナと、

第 2の給電点と、

前記第 2の給電点に接続された第 2の放射導体と、 前記第 2の給電点に接続された第 3の放射導体と、

を有する平衡型アンテナと、

を備え、

前記装荷導体は、 前記第 1の給電点を通り前記地板に直角な平面につい て電気的に対称な形状を有し、 .

前記第 2の放射導体と第 3の放射導体とは前記平面について互いに電気 的に対称な位置に配置され、 前記平面について互いに電気的に対称な形状を有 する複合アンテナ装置。

5 . 地板と、

前記地板に結合する第 1の給電点と、

前記第 1の給電点に接続された第 1端と、 第 2端とを有する第 1の放射導体と、

前記第 1の放射導体の前記第 2端と接続された接続点を有する 装荷導体と、

を有する不平衡型アンテナと、

第 2の和电点と、

前記第 2の給電点に接続された第 2の放射導体と、

前記第 2の給電点に接続された第 3の放射導体と、

を有する平衡型アンテナと、

を備え、

前記不平衡型ァンテナの前記装苛導体は、 前記装苛導体の前記第 1端と 前記接続点との間の第 1の部分と、 前記装苛導体の前記第 2端と前記接続点と の間の第 2の部分とを有し、

前記装荷導体の前記第 1の部分のインピーダンス Z 1 1と、 前記装荷導 体の第 1の部分に対する前記第 2の放射導体の相互インピーダンス Z 1 2と、 前記第 2の放射導体に対する前記装荷導体の前記第 1の部分の相互インピーダ ンス Z 2 1と、 前記第 2の放射導体のインピーダンス Z 2 2と、 前記装荷導体 の前記第 2の部分のインピーダンス Z 3 3と、 前記装荷導体の前記第 2の部分 に対する前記第 3の放射導体の相互インピーダンス Z 3 4と、 前記第 3の放射 導体に対する前記装荷導体の前記第 2の部分の相互ィンピーダンス Z 4 3と， 前記第 3の放射導体のインピーダンス Z 4 4とは、 Z11 Z12\ Z33 Z34\

Z21 Z22 Z43 Z44 の関係を満たす複合アンテナ装置。

6 . 前記装荷導体の前記第 1の部分に対する前記第 3の放射導体の相互インピ —ダンス Z 1 4と、 前記第 3の放射導体に対する前記装荷導体の前記第 1の部 分の相互インピーダンス Z 4 1と、 前記第 2の放射導体に対する前記装荷導体 の前記第 2の部分の相互インピーダンス Z 2 3と、 前記装荷導体の第 2の部分 に対する前記第 2の放射導体の相互インピーダンス Z 3 2とは、

(Zll z \ (Z22 Z23^N

Z41 Z44 Z32 Z33 の関係を満たす、 請求項 5に記載の複合アンテナ装置。