WO2011024280A1 - アンテナ装置及び通信装置 - Google Patents

Abstract

　アンテナ装置は、始点が給電点（２０）に接続された往路部（１１）と、折り返し部（１２）と、終点が接地された復路部（１３）とを含む第１のアンテナ素子（１０）と、復路部（１３）に挿入される第１の集中定数素子（１１０）と、制御信号に従って経路選択をするスイッチ（１２０）と、スイッチ（１２０）を介して第１の集中定数素子（１１０）に対して選択的に並列接続される第２の集中定数素子（１３１，１３２）とを具備する。

Description

アンテナ装置及び通信装置

　本発明は、周波数チューナブル技術に関する。

　携帯端末（例えば、携帯電話機）、ＰＣなどに実装されるアンテナには、小型化が要求される。また、アンテナは複数の無線通信システムへの対応のために広帯域をサポートすることも要求される。

　特許文献１記載のアンテナ装置は、多共振アンテナを用いて複数の無線通信システムをサポートしている。具体的には、このアンテナ装置は、折り返しモノポールアンテナに給電点を共有する別のアンテナ素子を付加することにより多共振アンテナを形成している。

　特許文献２記載のアンテナ装置は、インピーダンス調整手段によってアンテナ装置の動作周波数を調整している。具体的には、このアンテナ装置は、アンテナ素子の開放端のインピーダンスを調整することにより動作周波数を調整する。このアンテナ装置は、動作周波数の調整によって広帯域をサポートする。

特開２００５－２０３８７８号公報 特開２００６－２７９５３０号公報

　特許文献１記載のアンテナ装置を小型化すると、多共振アンテナの各素子でサポート可能な帯域が減少し、結果として一部帯域の確保が困難となる問題がある。また、周波数チューナブルアンテナ（リコンフィギュアラブルアンテナ）に関して、特許文献２記載のアンテナ装置のように、スイッチなどのアクティブ素子を用いてアンテナ装置に接続する素子を切り替えてアンテナの動作周波数を調整する構成が知られている。しかしながら、アクティブ素子の損失がアンテナ放射効率に影響を与える。更に、この影響はアンテナ装置の小型化に伴って、アンテナ素子の放射抵抗の減少によって顕著に現れる。また、アンテナ装置を多共振アンテナで構成し、周波数チューナブル技術を適用する場合に、調整の必要な共振周波数と調整の不要な共振周波数とが混在する可能性がある。また、携帯端末、ＰＣに実装されるアンテナ装置では、実装性の観点から、給電点は１つに共通化されることが望ましい。

　従って、本発明はアクティブ素子の損失によるアンテナ素子への影響を低減可能な周波数チューナブル技術を提供することを目的とする。

　本発明の一態様に係るアンテナ装置は、始点が給電点に接続された往路部と、折り返し部と、終点が接地された復路部とを含む第１のアンテナ素子と、前記復路部に挿入される第１の集中定数素子と、制御信号に従って経路選択をするスイッチと、前記スイッチを介して前記第１の集中定数素子に対して選択的に並列接続される第２の集中定数素子とを具備する。

　本発明の他の態様に係る通信装置は、始点が給電点に接続された往路部と、折り返し部と、終点が接地された復路部とを含む第１のアンテナ素子と、前記復路部に挿入される第１の集中定数素子と、制御信号に従って経路選択をするスイッチと、前記スイッチを介して前記第１の集中定数素子に対して選択的に並列接続される第２の集中定数素子とを含むアンテナ装置と、ベースバンドの送信信号を前記アンテナ装置から送信される無線送信信号にアップコンバートし、前記アンテナ装置から受信された無線受信信号をベースバンドの受信信号にダウンコンバートする無線部と、前記送信信号及び前記受信信号に対して信号処理を行う信号処理部とを具備する。

　本発明によれば、アクティブ素子の損失によるアンテナ素子への影響を低減可能な周波数チューナブル技術を提供できる。

第１の実施形態に係るアンテナ装置を示す図。 第２の実施形態に係るアンテナ装置を示す図。 第３の実施形態に係るアンテナ装置を示す図。 第４の実施形態に係るアンテナ装置を示す図。 第５の実施形態に係るアンテナ装置を示す図。 第６の実施形態に係るアンテナ装置を示す図。 第７の実施形態に係るアンテナ装置を示す図。 一実施形態に係るアンテナ装置を示す図。 図８のアンテナ装置のシミュレーションモデルの説明図。 図８のアンテナ装置のＶＳＷＲ(Voltage Standing Wave Ratio)のシミュレーション結果を示す図。 図８のアンテナ装置のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示す図。 図８のアンテナ装置の放射効率のシミュレーション結果を示す図。 図８のアンテナ装置の放射効率のシミュレーション結果を示す図。 図８のアンテナ装置における周波数切り替え回路の構成例を示す図。 図８のアンテナ装置における周波数切り替え回路の構成例を示す図。 図１２Ａ及び図１２Ｂの構成を夫々適用した場合における図８のアンテナ装置のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示す図。 図１２Ａ及び図１２Ｂの構成を夫々適用した場合における図８のアンテナ装置の放射効率のシミュレーション結果を示す図。 図８のアンテナ装置においてスタブ位置をシフトさせた場合のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示す図。 図８のアンテナ装置においてスタブ位置をシフトさせた場合のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示す図。 図８のアンテナ装置における周波数切り替え回路の構成例を示す図。 図１５の周波数切り替え回路を適用した場合における図８のアンテナ装置のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示す図。 図１５の周波数切り替え回路を適用した場合における図８のアンテナ装置の放射効率のシミュレーション結果を示す図。 一実施形態に係るアンテナ装置を示す図。 図１７のアンテナ装置のシミュレーションモデルの説明図。 図１７のアンテナ装置のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示す図。 図１７のアンテナ装置のＶＳＷＲのシミュレーション結果を示す図。 図１７のアンテナ装置の放射効率のシミュレーション結果を示す図。 図１７のアンテナ装置の放射効率のシミュレーション結果を示す図。 一実施形態に係るアンテナ装置を用いた通信装置を示すブロック図。 図８のアンテナ装置の放射特性の実験結果を示す図。 図８のアンテナ装置の放射特性の実験結果を示す図。

　以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。　
　（第１の実施形態）　
　図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置は、第１のアンテナ素子１０、給電点２０、グラウンド基板（ＧＮＤ）３０及び周波数切り替え回路１００を有する。

　第１のアンテナ素子１０は、いわゆる折り返しモノポールアンテナである。以降の説明において、第１のアンテナ素子１０に関して、始点（給電点２０に接続される点）から折り返し部１２までを往路部１１と称し、折り返し部１２から終点（ＧＮＤ３０に接続（接地）される点）までを復路部１３と称する。第１のアンテナ素子１０の始点は給電点に接続され、終点はＧＮＤ３０に接地される。復路部１３には、周波数切り替え回路１００が挿入されている。第１のアンテナ素子１０の共振周波数は、周波数切り替え回路によって調整できる。

　周波数切り替え回路１００は、第１のアンテナ素子１０の復路部１３に挿入される第１の集中定数素子１１０と、この第１の集中定数素子１１０に対して並列接続されるスイッチ１２０とスイッチ１２０に対して直列接続される第２の集中定数素子１３１及び第２の集中定数素子１３２を含む。尚、以降の説明において、第２の集中定数素子１３１及び第２の集中定数素子１３２を第２の集中定数素子群として総称することもある。スイッチ１２０は、例えば図示しない制御信号によって制御され、第２の集中定数素子群の各々を第１の集中定数素子１１０に対して選択的に並列接続させる。即ち、周波数切り替え回路１００は、第１の集中定数素子１１０と、第２の集中定数素子群のうちスイッチ１２０によって選択されたものとの並列接続に相当する。これによって、周波数切り替え回路１００は、第１のアンテナ素子１０の共振周波数を調整できる。また、周波数切り替え回路１００は、一律にスイッチを介して素子を接続可能とするのでなく、スイッチ１２０を介さずに第１のアンテナ素子１０の復路部に挿入される第１の集中定数素子１１０を設けている。従って、周波数切り替え回路１００を通過する高周波電流を集中定数素子１１０とスイッチ１２０を通過する電流に分散できる。故に、周波数切り替え回路１００によれば、一律にスイッチを介して素子を接続可能とする構成に比べて、スイッチを通過する高周波電流を低減し、アクティブ素子（スイッチ１２０）の損失による第１のアンテナ素子１０の動作への影響を低減できる。

　以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置は、折り返しモノポールアンテナである第１のアンテナ素子１０の復路部１３に周波数切り替え回路１００を設けている。そして、この周波数切り替え回路１００は、第１のアンテナ素子１０の復路部に直接挿入される第１の集中定数素子１１０と、スイッチ１２０と、このスイッチ１２０を介して第１の集中定数素子１１０と選択的に並列接続される第２の集中定数素子群とを含む。従って、本実施形態に係るアンテナ装置によれば、第１の集中定数素子１１０がスイッチ１２０のようなアクティブ素子を介さずに第１のアンテナ素子１０に直接挿入されるため、第１のアンテナ素子１０及び第２の集中定数素子群の両方をスイッチを介して接続可能とする場合に比べてアクティブ素子による第１のアンテナ素子１０の動作への影響を低減できる。

　また、本実施形態を含む各実施形態に係るアンテナ装置は、例えば図２１に示すような通信装置（例えば、携帯電話機、ＰＣなど）において無線信号の送受信のために使用可能である。図２１の通信装置は、アンテナ装置３００、無線部３０１、信号処理部３０２、マイクロホン３０３、スピーカ３０４、制御部３０５、表示制御部３０６、表示部３０７、記憶部３０８、入力部３０９、Ｉ／Ｆ３１０、リムーバブルメディア３１１を有する。

　アンテナ装置３００は、本実施形態を含む各実施形態に係るアンテナ装置に相当する。アンテナ装置３００は、例えば制御部３０５から入力される制御信号に従って内部の周波数切り替え回路の状態を切り替えることによって、共振周波数の少なくとも１つを調整可能である。アンテナ装置３００として、本実施形態を含む各実施形態に係るアンテナ装置を使用することにより、図２１のアンテナ装置は本実施形態を含む各実施形態と同じ効果を得ることができる。

　無線部３０１は、制御部３０５からの指示に従って動作し、信号処理部３０２から出力される送信信号を無線周波数帯にアップコンバートし、アンテナ装置３００を介して図示しない移動通信網に収容される基地局装置に送信したり、上記基地局装置から送信された無線信号をアンテナ装置３００を介して受信してベースバンド信号にダウンコンバートしたりする。

　信号処理部３０２は、制御部３０５からの指示に従って動作し、マイクロホン３０３から入力された音声信号を送信データに変換し、当該送信データに基づいて搬送波を変調して上記送信信号を生成したり、無線部３０１から入力される上記ベースバンド信号を復調して受信データを得て、当該受信データを復号して得た音声信号をスピーカ３０４より出力したりする。制御部３０５は、例えばＣＰＵなどのプロセッサを備え、図２１の通信装置の各構成要素を統括制御する。

　記憶部３０８には、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスクなどの記憶媒体であって、制御部３０５の制御プログラムや制御データ、ユーザが作成した種々のデータ、リムーバブルメディア３１１に関わる制御データなどを記憶する。表示制御部３０６は、制御部３０５からの指示に従って、表示部３０７を駆動制御し、制御部３０５から与えられる表示データに基づく画像信号を表示部３０７に表示させる。入力部３０９は、複数のキースイッチ（例えば、いわゆるテンキー(numeric keypad)）やタッチパネルなどの入力デバイスを用いて、ユーザからの要求を受理するユーザインタフェースを含む。インタフェース（Ｉ／Ｆ）３１０は、リムーバブルメディア３１１を物理的及び電気的に接続して、データ交換を行うためのインタフェースであって、制御部３０５によって制御される。

　（第２の実施形態）　
　図２に示すように、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置は、図１のアンテナ装置において周波数切り替え回路１００を周波数切り替え回路２００に置き換えて構成している。以下の説明では、図２において図１と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。

　周波数切り替え回路２００は、第１のアンテナ素子１０の復路部１３に直接挿入されるインダクタ２１０と、このインダクタ２１０に対してスイッチ１２０を介して並列接続可能なインダクタ２３１及びキャパシタ２３２を含む。即ち、周波数切り替え回路２００は、前述した周波数切り替え回路１００において第１の集中定数素子１１０としてインダクタ２１０を採用し、第２の集中定数素子群としてインダクタ２３１及びキャパシタ２３２を採用した構成に相当する。共振周波数をインダクタ２１０とアンテナ素子１０による共振周波数より高くするときにはインダクタ２３１がスイッチ１２０によって選択され、共振周波数をインダクタ２１０とアンテナ素子１０による共振周波数より低くするときにはキャパシタ２３２がスイッチ１２０によって選択される。尚、周波数切り替え回路２００において採用される集中定数素子は、本実施形態に係るアンテナ装置に要求される周波数特性に応じて適宜変更されてよい。

　以下、第１の集中定数素子としてインダクタ２１０を採用することの技術的意義を説明する。　
　一般に、アンテナ装置を小型化するほど、共振周波数を低くすることが困難となる。故に、本実施形態に係るアンテナ装置を小型に構成する場合を想定すると、周波数切り替え回路２００はより低い共振周波数を設定可能であることが望ましいと考えられる。そこで、第１の集中定数素子としてインダクタを採用する場合と、キャパシタを採用する場合とでアンテナ素子１０の周波数特性にどのような差異が生じるかを検討する。具体的には、図１２Ａに示す周波数切り替え回路の構成（以下、構成１と称する）と、図１２Ｂに示す周波数切り替え回路の構成（以下、構成２と称する）とを比較する。構成１は第１の集中定数素子としてインダクタ（７．２ｎＨ）を採用し、構成２は第１の集中定数素子としてキャパシタ（１．２ｐＦ）を採用している。一方、構成１は第２の集中定数素子としてキャパシタ（１．２ｐＦ）を採用し、構成２は第２の集中定数素子としてインダクタ（７．２ｎＨ）を採用している。即ち、構成１及び構成２は、スイッチを無視すれば、いずれもインダクタ（７．２ｎＨ）及びキャパシタ（１．２ｐＦ）の並列接続に相当する。これら構成１及び構成２を夫々採用した場合におけるＶＳＷＲのシミュレーション結果を図１３Ａに示し、放射効率のシミュレーション結果を図１３Ｂに示す。尚、図１３Ａ及び図１３Ｂの具体的なシミュレーション条件は、図８及び図９と共に後述する。図１３Ａ及び図１３Ｂから明らかなように、構成１は構成２に比べて共振周波数が低い。故に、同一パラメータのキャパシタ及びインダクタを第１の集中定数素子及び第２の集中定数素子として使用するのであれば、インダクタを第１の集中定数素子として採用する構成１が、キャパシタを第１の集中定数素子として採用する構成２に比べて低い共振周波数を設定可能であるといえる。

　以下、第２の集中定数素子群としてどのような集中定数素子を接続すべきかについて考察する。　
　まず、図１５に示すような周波数切り替え回路の構成を想定する。図１５の周波数切り替え回路において、第１の集中定数素子はインダクタＬ２（７．２ｎＨ）であり、第２の集中定数素子はキャパシタＣ１（１．２ｐＦ）及び可変素子Ｖ１である。可変素子Ｖ１をスイッチによって選択し、この可変素子Ｖ１のパラメータを１．２ｎＨ、４．２ｎＨ、７．２ｎＨ、０．２ｐＦ、１．２ｐＦ及び２．２ｐＦに夫々変化させた場合におけるＶＳＷＲのシミュレーション結果を図１６Ａに示し、放射効率のシミュレーション結果を図１６Ｂに示す。尚、図１６Ａ及び図１６Ｂの具体的なシミュレーション条件は、図８及び図９と共に後述する。図１６Ａ及び図１６Ｂから明らかなように、第２の集中定数素子としてインダクタを接続すると、キャパシタを接続する場合に比べて共振周波数は高くなり、また、パラメータ（インダクタンス）の変化による共振周波数の変化が小さい。一方、第２の集中定数素子としてキャパシタを接続すると、インダクタを接続する場合に比べて共振周波数は低くなり、また、パラメータ（キャパシタンス）の変化による共振周波数の変化が大きい。

　以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置は、所望の周波数特性に応じて第１の集中定数素子及び第２の集中定数素子群として具体的な素子を選択している。従って、本実施形態に係るアンテナ装置によれば、例えば第１の集中定数素子としてインダクタを採用することによって、共振周波数を低く設定できる。

　（第３の実施形態）　
　図３に示すように、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置は、図２のアンテナ装置において第１のアンテナ素子１０の往路部１１にインダクタ４０を直接挿入した構成に相当する。以下の説明では、図３において図２と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。尚、本実施形態に係るアンテナ装置は、その他の実施形態に係るアンテナ装置において第１のアンテナ素子１０の往路部１１にインダクタ４０を直接挿入することにより構成されてもよい。

　インダクタ４０（第３の集中定数素子）は、第１のアンテナ素子の復路部１３に直接挿入される素子（即ち、インダクタ２１０）と電気長（即ち、インダクタンス）が略等しい。

　以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置は、第１のアンテナ素子１０の往路部１１の電気長と復路部１３の電気長とが略等しくなるように、インダクタ４０を往路部１１に直接挿入している。従って、本実施形態に係るアンテナ装置によれば、第１のアンテナ素子１０が折り返しモードで動作するため、アンテナのインピーダンスが向上する。従って、ＧＮＤ３０などの周辺金属の近接によるインピーダンス低下の影響を受けにくくなる。

　（第４の実施形態）　
　図４に示すように、本発明の第４の実施形態に係るアンテナ装置は、図３のアンテナ装置において第２のアンテナ素子５０及びスタブ５１を更に設けた構成に相当する。以下の説明では、図４において図３と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。尚、本実施形態に係るアンテナ装置は、その他の実施形態に係るアンテナ装置において第２のアンテナ素子５０及びスタブ５１を付加的に設けることにより構成されてもよい。

　第２のアンテナ素子５０は、給電点２０と往路部１１の一部を第１のアンテナ素子１０と共有するモノポールアンテナである。第２のアンテナ素子５０は、第１のアンテナ素子１０の往路部１１から分岐している。スタブ５１は、第１のアンテナ素子の往路部１１と復路部１３との間を短絡している。尚、第１のアンテナ素子１０の始点から往路部１１とスタブ５１と復路部１３とを経由して第１のアンテナ素子１０の終点に至るまでの電気長は、第２のアンテナ素子５０の共振周波数に対応する波長の１／２倍であることが望ましい。このようなスタブ５１を設けることにより、第２のアンテナ素子５０の共振周波数への周波数切り替え回路２００による影響を低減できる。即ち、第１のアンテナ素子１０の共振周波数が切り替えられたとしても、第２のアンテナ素子５０の共振周波数は変化しにくくなる。

　以下、シミュレーションに基づいて本実施形態に係るアンテナ装置の周波数特性を考察する。具体的には、第１のアンテナ素子１０の共振周波数は周波数切り替え回路２００によって切り替えられること、第２のアンテナ素子５０の共振周波数は周波数切り替え回路２００の影響を受けにくいことなどを実証する。　
　図８に示すアンテナ装置がシミュレーションの対象となる。シミュレーションにはモーメント法（４ＮＥＣ２）を用いる。尚、図８のアンテナ装置において、無給電のアンテナ素子が示されているが、このアンテナ素子については第６の実施形態において説明する。図８のアンテナ装置において、パラメータは次の通りである。インダクタＬ１のインダクタンスは７．２ｎＨであり、インダクタＬ２のインダクタンスは７．２ｎＨであり、インダクタＬ３のインダクタンスは０ｎＨであり、キャパシタＣ１のキャパシタンスは１．２ｐＦであり、キャパシタＣ２のキャパシタンスは０．５ｐＦである。また、スイッチは、ＭＥＳＦＥＴスイッチの等価回路モデルで表現する。具体的には、スイッチの挿入損失は０．２５ｄＢであって、アイソレーションは約３２ｄＢであると仮定する。このとき、スイッチは５０Ω系ではＯＮ状態において３Ωの抵抗と等価であり、ＯＦＦ状態において３５００Ωの抵抗と０．５ｐＦのキャパシタの並列接続と等価である。図８のアンテナは、図９に示すシミュレーションモデルで表される。図９は、アンテナ素子、グラウンド基板の具体的寸法を示している。尚、図９において点線部分は周波数切り替え回路を表している。以降の説明において、図８のアンテナ装置に関して、スイッチを介してキャパシタＣ１を選択した状態をstate1と称し、スイッチを介してキャパシタＣ２を選択した状態をstate2と称する。

　図１０Ａは、第１のアンテナ素子の共振周波数付近における図８のアンテナ装置のＶＳＷＲを表している。図１１Ａは、第１のアンテナ素子の共振周波数付近における図８のアンテナ装置の放射特性を表している。図１０Ａ及び図１１Ａから明らかなように、第１のアンテナ素子の共振周波数は、周波数切り替え回路の状態に応じて変化している。一方、図１０Ｂは、第２のアンテナ素子の共振周波数付近における図８のアンテナ装置のＶＳＷＲを表している。図１１Ｂは、第２のアンテナ素子の共振周波数付近における図８のアンテナ装置の放射特性を表している。図１０Ｂ及び図１１Ｂから明らかなように、第２のアンテナ素子の共振周波数は、周波数切り替え回路の状態に関わらず一定である。

　更に、図８のアンテナ装置を実装し、放射特性を確認したところ、図１１Ａ及び図１１Ｂのシミュレーション結果に対応する実験結果を得ることができた。図２２Ａは、第１のアンテナ素子の共振周波数付近におけるアンテナ装置の放射特性を表している。図２２Ａから明らかなように、第１のアンテナ素子の共振周波数は、周波数切り替え回路の状態に応じて変化している。一方、図２２Ｂは、第２のアンテナ素子の共振周波数付近におけるアンテナ装置の放射特性を表している。図２２Ｂから明らかなように、第２のアンテナ素子の共振周波数は、周波数切り替え回路の状態に関わらず一定である。尚、図１１Ａ及び図１１Ｂに比べて、図２２Ａ及び図２２Ｂから読みとれる共振周波数は低下しているが、これはアンテナ装置の実装に用いた誘電体の影響であると考えられる。

　ところで、前述のように、第１のアンテナ素子の始点から往路部とスタブと復路部とを経由して第１のアンテナ素子の終点に至るまでの電気長が第２のアンテナ素子の共振周波数に対応する波長の１／２倍となるように、スタブを設けることが望ましい。スタブをこの位置からをオフセットさせると、第２のアンテナ素子の共振周波数が周波数切り替え回路の影響を受けてしまう。例えば、図１４Ａは、図８のアンテナ装置においてスタブ位置を－１０ｍｍ（折り返し部と反対方向に１０ｍｍ）オフセットさせた場合の（第２のアンテナ素子の共振周波数付近の）ＶＳＷＲを表している。また、図１４Ｂは、図８のアンテナ装置においてスタブ位置を＋５ｍｍ（折り返し部の方向に５ｍｍ）オフセットさせた場合の（第２のアンテナ素子の共振周波数付近の）ＶＳＷＲを表している。図１４Ａ及び図１４Ｂから明らかなように、スタブの位置によっては第２のアンテナ素子が周波数切り替え回路の影響を受けてしまうため注意を要する。

　以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置は、第１のアンテナ素子の往路部から分岐する第２のアンテナ素子と、第１のアンテナ素子の往路部と復路部との間を短絡するスタブとを設けている。従って、本実施形態に係るアンテナ装置によれば、周波数切り替え回路の影響を受けない共振モードを追加できる。

　（第５の実施形態）　
　図５に示すように、本発明の第５の実施形態に係るアンテナ装置は、図４のアンテナ装置において、第３のアンテナ素子６０を更に設けた構成に相当する。以下の説明では、図５において図４と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。尚、本実施形態に係るアンテナ装置は、その他の実施形態に係るアンテナ装置において第３のアンテナ素子６０を付加的に設けることにより構成されてもよい。

　第３のアンテナ素子６０は、第１のアンテナ素子１０の復路部１３から分岐し、スイッチ１２０への接点を含んでいる。この第３のアンテナ素子６０の共振周波数は、周波数切り替え回路２００の状態に応じて変化する。

　以下、シミュレーションに基づいて本実施形態に係るアンテナ装置の周波数特性を考察する。具体的には、第１のアンテナ素子１０の共振周波数は周波数切り替え回路２００によって切り替えられること、第３のアンテナ素子６０の共振周波数もまた周波数切り替え回路２００によって切り替えられることなどを実証する。　
　図１７に示すアンテナ装置がシミュレーションの対象となる。シミュレーションにはモーメント法（４ＮＥＣ２）を用いる。図１７のアンテナ装置において、パラメータは次の通りである。インダクタＬ１のインダクタンスは７．２ｎＨであり、インダクタＬ２のインダクタンスは７．２ｎＨであり、キャパシタＣ１のキャパシタンスは０．２ｐＦであり、キャパシタＣ２のキャパシタンスは０．５ｐＦである。また、スイッチは、ＭＥＳＦＥＴスイッチの等価回路モデルで表現する。具体的には、スイッチの挿入損失は０．２５ｄＢであって、アイソレーションは約３２ｄＢであると仮定する。このとき、スイッチは５０Ω系ではＯＮ状態において３Ωの抵抗と等価であり、ＯＦＦ状態において３５００Ωの抵抗と０．５ｐＦのキャパシタの並列接続と等価である。図１７のアンテナは、図１８に示すシミュレーションモデルで表される。図１８は、アンテナ素子、グラウンド基板の具体的寸法を示している。尚、図１８において点線部分は周波数切り替え回路を表している。以降の説明において、図１７のアンテナ装置に関して、スイッチを介してキャパシタＣ１を選択した状態をstate1とし、スイッチを介してキャパシタＣ２を選択した状態をstate2と称する。

　図１９Ａは、第１のアンテナ素子の共振周波数付近における図１７のアンテナ装置のＶＳＷＲを表している。図２０Ａは、第１のアンテナ素子の共振周波数付近における図１７のアンテナ装置の放射特性を表している。図１９Ａ及び図２０Ａから明らかなように、第１のアンテナ素子の共振周波数は、周波数切り替え回路の状態に応じて変化している。一方、図１９Ｂは、第３のアンテナ素子の共振周波数付近における図１７のアンテナのＶＳＷＲを表している。図２０Ｂは、第３のアンテナ素子の共振周波数付近における図１７のアンテナ装置の放射特性を表している。図１９Ｂ及び図２０Ｂから明らかなように、第３のアンテナ素子の共振周波数もまた、周波数切り替え回路の状態に応じて変化している。

　以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置は、第１のアンテナ素子の復路部から分岐し、スイッチへの接点を含む第３のアンテナ素子を設けている。従って、本実施形態に係るアンテナ装置によれば、周波数切り替え回路の状態に応じて周波数変化可能な共振モードを追加できる。

　（第６の実施形態）　
　図６に示すように、本発明の第６の実施形態に係るアンテナ装置は、図５のアンテナ装置において第４のアンテナ素子７０及びインダクタ７１を更に設けた構成に相当する。以下の説明では、図６において図５と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。尚、本実施形態に係るアンテナ装置は、その他の実施形態に係るアンテナ装置において第４のアンテナ素子７０及びインダクタ７１を付加的に設けることにより構成されてもよい。

　第４のアンテナ素子７０は、無給電素子である。第４のアンテナ素子７０は、給電点２０に近接した位置でＧＮＤ３０に接地されている。この第４のアンテナ素子７０は、周波数切り替え回路２００の影響を受けない。

　以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置は、無給電の第４のアンテナ素子を設けている。従って、本実施形態に係るアンテナ装置によれば、周波数切り替え回路の影響を受けない共振モードを追加できる。

　（第７の実施形態）　
　図７に示すように、本発明の第７の実施形態に係るアンテナ装置は、図３のアンテナ装置において制御信号源９０及び低域通過型フィルタ９１を更に設けた構成に相当する。以下の説明では、図７において図３と同一部分には同一符号を付して示し、異なる部分を中心に述べる。尚、本実施形態に係るアンテナ装置は、その他の実施形態に係るアンテナ装置において制御信号源９０及び低域通過型フィルタ９１を付加的に設けることにより構成されてもよい。

　制御信号源９０は、スイッチ１２０に与えられる制御信号を生成する。低域通過型フィルタ９１は、制御信号源９０からの制御信号の高周波成分を抑圧するフィルタ処理を行って、制御信号の低周波成分をスイッチ１２０に与える。尚、制御信号の信号線と電源線とが共有されている場合には、低域通過型フィルタ９１は電源信号にも同様のフィルタ処理を行う。また、低域通過型フィルタ９１のカットオフ周波数は、本実施形態に係るアンテナ装置がサポートする全ての動作周波数よりも低いことが望ましい。

　以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置は、スイッチ１２０に与えられる制御信号に対して低域通過フィルタ処理を行っている。従って、本実施形態に係るアンテナ装置によれば、アンテナ装置の高周波電流が制御信号線と結合することによる、アンテナ特性の劣化を抑制できる。

　尚、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記各実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。また例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除した構成も考えられる。さらに、異なる実施形態に記載した構成要素を適宜組み合わせてもよい。

　１０・・・第１のアンテナ素子
　１１・・・往路部
　１２・・・折り返し部
　１３・・・復路部
　２０・・・給電部
　３０・・・ＧＮＤ
　４０・・・インダクタ
　５０・・・第２のアンテナ素子
　５１・・・スタブ
　６０・・・第３のアンテナ素子
　７０・・・第４のアンテナ素子
　７１・・・インダクタ
　９０・・・低域通過型フィルタ
　９１・・・制御信号源
　１００・・・周波数切り替え回路
　１１０・・・第１の集中定数素子
　１２０・・・切り替え部
　１３１，１３２・・・第２の集中定数素子
　２００・・・周波数切り替え回路
　２１０・・・インダクタ
　１２０・・・切り替え部
　２３１・・・インダクタ
　２３２・・・キャパシタ
　３００・・・アンテナ装置
　３０１・・・無線部
　３０２・・・信号処理部
　３０３・・・マイクロホン
　３０４・・・スピーカ
　３０５・・・制御部
　３０６・・・表示制御部
　３０７・・・表示部
　３０８・・・記憶部
　３０９・・・入力部
　３１０・・・Ｉ／Ｆ
　３１１・・・リムーバブルメディア

Claims (14)

1. 　始点が給電点に接続された往路部と、折り返し部と、終点が接地された復路部とを含む第１のアンテナ素子と、
   　前記復路部に挿入される第１の集中定数素子と、
   　制御信号に従って経路選択をするスイッチと、
   　前記スイッチを介して前記第１の集中定数素子に対して選択的に並列接続される第２の集中定数素子と
   　を具備するアンテナ装置。
2. 　前記第１の集中定数素子は、第１のインダクタを含み、
   　前記第２の集中定数素子は前記スイッチによっていずれか一方が前記第１のインダクタに対して選択的に並列接続される第２のインダクタ及びキャパシタを含み、
   　前記スイッチは、前記第１のアンテナ素子の共振周波数を低くするときに前記第１のインダクタに対して前記キャパシタを並列接続させ、前記第１のアンテナ素子の共振周波数を高くするときに前記第１のインダクタに対して前記第２のインダクタを並列接続させる請求項１記載のアンテナ装置。
3. 　前記往路部に挿入され、前記第１の集中定数素子と電気長が略等しい第３の集中定数素子を更に具備する請求項１記載のアンテナ装置。
4. 　前記第１のアンテナ素子と前記給電点及び前記往路部の一部を共有し、前記往路部から分岐した第２のアンテナ素子と、
   　前記往路部と前記復路部との間を短絡するスタブと
   　を更に具備する請求項１記載のアンテナ装置。
5. 　前記復路部から分岐し、前記スイッチへの接点を含む第３のアンテナ素子を更に具備する請求項１記載のアンテナ装置。
6. 　前記給電点に近接して設けられる無給電の第４のアンテナ素子を更に具備する請求項１記載のアンテナ装置。
7. 　前記スイッチがＯＮであるときの前記第１のアンテナ素子の第１の動作周波数及び前記スイッチがＯＦＦであるときの前記第１のアンテナ素子の第２の動作周波数よりもカットオフ周波数が低く、前記制御信号をフィルタ処理する低域通過型フィルタを更に具備する請求項１記載のアンテナ装置。
8. 　始点が給電点に接続された往路部と、折り返し部と、終点が接地された復路部とを含む第１のアンテナ素子と、前記復路部に挿入される第１の集中定数素子と、制御信号に従ってＯＮ／ＯＦＦするスイッチと、前記スイッチを介して前記第１の集中定数素子に対して選択的に並列接続される第２の集中定数素子とを含むアンテナ装置と、
   　ベースバンドの送信信号を前記アンテナ装置から送信される無線送信信号にアップコンバートし、前記アンテナ装置から受信された無線受信信号をベースバンドの受信信号にダウンコンバートする無線部と、
   　前記送信信号及び前記受信信号に対して信号処理を行う信号処理部と
   　を具備する通信装置。
9. 　前記第１の集中定数素子は、第１のインダクタを含み、前記第２の集中定数素子は前記スイッチによっていずれか一方が前記第１のインダクタに対して選択的に並列接続される第２のインダクタ及びキャパシタを含み、前記スイッチは、前記第１のアンテナ素子の共振周波数を低くするときに前記第１のインダクタに対して前記キャパシタを並列接続させ、前記第１のアンテナ素子の共振周波数を高くするときに前記第１のインダクタに対して前記第２のインダクタを並列接続させる請求項８記載の通信装置。
10. 　前記アンテナ装置は、前記往路部に挿入され前記第１の集中定数素子と電気長が略等しい第３の集中定数素子を更に具備する請求項８記載の通信装置。
11. 　前記アンテナ装置は、
    　　前記第１のアンテナ素子と前記給電点及び前記往路部の一部を共有し、前記往路部から分岐した第２のアンテナ素子と、
    　　前記往路部と前記復路部との間を短絡するスタブと
    　を更に具備する請求項８記載の通信装置。
12. 　前記アンテナ装置は、前記復路部から分岐し前記スイッチへの接点を含む第３のアンテナ素子を更に具備する請求項８記載の通信装置。
13. 　前記アンテナ装置は、前記給電点に近接して設けられる無給電の第４のアンテナ素子を更に具備する請求項８記載の通信装置。
14. 　前記アンテナ装置は、前記スイッチがＯＮであるときの前記第１のアンテナ素子の第１の動作周波数及び前記スイッチがＯＦＦであるときの前記第１のアンテナ素子の第２の動作周波数よりもカットオフ周波数が低く、前記制御信号をフィルタ処理する低域通過型フィルタを更に具備する請求項８記載の通信装置。

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