WO2011034197A1 - アンテナおよび無線通信装置およびアンテナ構成方法 - Google Patents

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current
antenna
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伊藤 亮
淳 内田
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日本電気株式会社
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    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49016Antenna or wave energy "plumbing" making

Definitions

  • the present invention relates to an antenna capable of wireless communication in a plurality of frequency bands, a wireless communication apparatus, and an antenna configuration method.
  • FIG. 12A schematically shows an example of an antenna (see Patent Document 1).
  • the antenna 100 is an antenna installed in a foldable (clamshell type) mobile phone terminal.
  • the antenna 100 includes an upper printed board 101, an impedance element 102, a hinge 103, a lower printed board 104, and an impedance element 105.
  • the hinge 103 has a mechanism for connecting the upper housing 107 and the lower housing 108 of the mobile phone terminal. Furthermore, the hinge 103 includes a metal portion 103a formed of a metal such as stainless steel.
  • the upper printed circuit board 101 is a board on which an electric circuit (not shown) and a ground pattern (not shown) functioning as the ground of the electric circuit are formed.
  • the upper printed circuit board 101 is built in the upper casing 107.
  • the impedance element 102 is a circuit element provided on the upper printed circuit board 101.
  • the impedance element 102 has a resonance circuit 111 as shown in FIG. 12B.
  • One end portion of both end portions 111 a and 111 b of the resonance circuit 111 is connected to the ground pattern of the upper printed circuit board 101.
  • the other end portion of the resonance circuit 111 is electrically connected to the metal portion 103a of the hinge 103 by the connecting member 113 shown in FIG. 12A.
  • the lower printed circuit board 104 is a circuit board on which an electric circuit (not shown) and a ground pattern (not shown) functioning as a ground of the electric circuit are formed.
  • the lower printed circuit board 104 is built in the lower housing 108.
  • the impedance element 105 is a circuit element provided on the lower printed board 104.
  • the impedance element 105 has a resonance circuit 111 similar to the impedance element 102.
  • One end portion of both end portions 111 a and 111 b of the resonance circuit 111 of the impedance element 105 is connected to the ground pattern of the lower printed circuit board 104.
  • the other end portion of the resonance circuit 111 is electrically connected to the metal portion 103 a of the hinge 103 by the connecting member 114.
  • the ground patterns of the upper and lower printed circuit boards 101 and 104, the resonance circuit 111 of the impedance elements 102 and 105, the metal portion 103a of the hinge 103, and the connection members 113 and 114 are Electrically connected.
  • the dipole antenna 106 functions as an antenna that receives radio waves of terrestrial digital television broadcasting, for example.
  • the mobile phone terminal includes an antenna 110 that performs wireless communication with the base station.
  • the impedance elements 102 and 105 described above have a function of preventing the dipole antenna 106 from adversely affecting the antenna 110. That is, if the dipole antenna 106 (each ground pattern of the printed circuit boards 101 and 104) resonates in a frequency band for performing wireless communication with the base station, it adversely affects the wireless communication between the antenna 110 and the base station. .
  • the impedance elements 102 and 105 are configured such that the current in the frequency band of the radio wave that performs wireless communication with the base station (hereinafter also referred to as base station communication current Ibe) is the ground pattern of the printed circuit boards 101 and 104. It has a function of suppressing energization (induced) of the current. That is, the resonance circuit 111 of the impedance elements 102 and 105 has a circuit 115 that is open to the base station communication current Ibe. For this reason, the impedance elements 102 and 105 attenuate the base station communication current Ibe.
  • base station communication current Ibe the current in the frequency band of the radio wave that performs wireless communication with the base station
  • the impedance elements 102 and 105 prevent the ground patterns of the printed circuit boards 101 and 104 from resonating in a frequency band in which wireless communication with the base station is performed by energization of the base station communication current Ibe. Such an action of the impedance elements 102 and 105 suppresses an adverse effect from the dipole antenna 106 to the antenna 110.
  • the resonance circuit 111 further includes a circuit 116 in addition to the circuit unit 115 so as to be a short circuit for the current in the frequency band assigned to the digital terrestrial television broadcasting.
  • the current in the frequency band of the radio wave of digital terrestrial television broadcasting is not attenuated by the resonance circuit 111, and the dipole antenna 106 (the ground patterns of the printed circuit boards 101 and 104, the impedance elements 102 and 105, and the metal of the hinge 103).
  • the portion 103a and the connecting members 113 and 114) are energized.
  • the dipole antenna 106 can function as an antenna for receiving radio waves of digital terrestrial television broadcasting.
  • the frequency band of radio waves for digital terrestrial television broadcasting is, for example, 470 MHz to 770 MHz.
  • the frequency band of radio waves for performing wireless communication with the base station is, for example, 1920 MHz to 2170 MHz.
  • the antenna 120 includes a ground substrate 121, a dielectric substrate 122 dedicated to the antenna provided so as to stand upright on the ground substrate 121, and a monopole element 123 formed on the dielectric substrate 122.
  • the monopole element 123 includes a first antenna element 124, a second antenna element 125, and a resonance circuit 126.
  • the first antenna element 124 and the second antenna element 125 are printed on the dielectric substrate 122.
  • One end 124 a of the first antenna element 124 is electrically connected to the power supply 128.
  • the other end 124 b of the first antenna element 124 is electrically connected to the second antenna element 125 through the resonance circuit 126.
  • the length L1 of the first antenna element 124 is a length designed so that the first antenna element 124 resonates at the second frequency F2.
  • the resonance circuit 126 is, for example, a parallel resonance circuit as shown in FIG. 13B.
  • the resonance circuit 126 is formed on the dielectric substrate 122. One end 126 a of the resonance circuit 126 is connected to the other end 124 b of the first antenna element 124, and the other end 126 b is connected to the second antenna element 125.
  • the resonance circuit 126 is configured to be open to the current having the second frequency F2. For this reason, the resonance circuit 126 attenuates the current of the second frequency F2.
  • the current of the second frequency F ⁇ b> 2 output from the power supply 128 is suppressed from being supplied from the first antenna element 124 to the second antenna element 125 due to the damping action of the resonance circuit 126. For this reason, the current of the second frequency F ⁇ b> 2 is supplied only to the first antenna element 124 of the first antenna element 124 and the second antenna element 125.
  • the monopole element 123 in this case, the first antenna element 124) resonates at the second frequency F2, and wirelessly communicates the signal at the second frequency F2.
  • the current of the first frequency F1 output from the power supply 128 is energized from the first antenna element 124 to the second antenna element 125 through the resonance circuit 126.
  • the monopole element 123 (in this case, the first antenna element 124 and the second antenna element 125) resonates at the first frequency F1, and wirelessly communicates the signal at the first frequency F1. That is, the antenna 120 can perform wireless communication in the first frequency band including the first frequency F1 and the second frequency band including the second frequency F2.
  • JP 2009-147513 A JP-A-8-186420
  • the mobile phone terminals have not only the function of wireless communication with a base station, but also other functions using wireless communication such as the TV broadcast reception function and the Bluetooth (registered trademark) function as described above. There are many things to prepare. For this reason, it is necessary to mount a plurality of antennas in a mobile phone terminal in order to support a plurality of functions using wireless communication.
  • the mobile phone terminal disclosed in Patent Document 1 includes two antennas: an antenna 110 that performs wireless communication with a base station and a dipole antenna 106 that receives radio waves of television broadcasting.
  • the mobile phone terminal when an antenna is added to the mobile phone terminal, the mobile phone terminal is forced to increase in size as the antenna is added. That is, it is difficult to add an antenna to a mobile phone terminal without increasing the size of the mobile phone terminal.
  • a part of the monopole element 123 capable of wireless communication in the first frequency band (that is, the first antenna element 124) is an antenna that performs wireless communication in the second frequency band. It is available as. That is, the monopole element 123 is an antenna that performs both radio communication in the first frequency band and radio communication in the second frequency band. That is, the configuration of the antenna 120 can increase the frequency band compatible with wireless communication while avoiding an increase in the size of the antenna.
  • a main object of the present invention is to provide an antenna, a radio communication apparatus, and an antenna configuration method capable of increasing the frequency band in which radio communication can be performed while suppressing an increase in size of a radio communication apparatus and an increase in manufacturing processes.
  • the antenna of the present invention A first ground pattern formed on the first circuit board; A second grounding pattern formed on a second circuit board provided with a power supply for outputting a current in a first frequency band and a current in a second frequency band higher than the first frequency band; A hinge conductor member disposed on a hinge for indirectly connecting the first circuit board and the second circuit board; A current control circuit that is provided on the first circuit board, passes a current in the first frequency band, and attenuates a current in the second frequency band; With The first grounding pattern is electrically connected to at least one of a plurality of input / output parts provided in the power supply via the current control circuit and the hinge conductor member, The 2 ground pattern is electrically connected to one of the other input / output parts of the power supply, The first ground pattern, the current control circuit, the hinge conductor member, and the second ground pattern function as an antenna that communicates signals in the first frequency band, The hinge conductor member and the second ground pattern also function as an antenna that communicates signals in the second frequency band.
  • the wireless communication device of the present invention includes the antenna described above.
  • the antenna configuration method of the present invention includes: A first ground pattern formed on the first circuit board; A second ground pattern formed on a second circuit board provided with a power supply for outputting a current in a first frequency band and a current in a second frequency band higher than the first frequency band; A hinge conductor member disposed on a hinge for indirectly connecting the first circuit board and the second circuit board; A current control circuit that is provided on the first circuit board, passes a current in the first frequency band, and attenuates a current in the second frequency band; Provided, Electrically connecting the first grounding pattern to at least one of a plurality of input / output parts provided in the power supply via the current control circuit and the hinge conductor member; and Electrically connecting the second ground pattern to one of the other input / output parts of the power supply; When transmitting the signal of the first frequency band, the power supply outputs a current of the first frequency band, and the current energizes the second ground pattern, and the hinge conductor member and the
  • the present invention it is possible to increase the frequency band in which the wireless communication device can perform wireless communication while suppressing an increase in the size of the wireless communication device and an increase in manufacturing processes.
  • FIG. 1A is a diagram schematically illustrating the antenna according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a block diagram used for explaining the wireless communication apparatus according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram schematically showing the antenna according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a model diagram illustrating an example of a wireless communication apparatus in which the antenna according to the second embodiment of the present invention is incorporated.
  • FIG. 4A is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of a resonance circuit.
  • FIG. 4B is a Smith chart showing impedance characteristics of the resonance circuit of FIG. 4A.
  • FIG. 5A is a circuit diagram illustrating an example of a circuit configuration of another resonance circuit.
  • FIG. 5B is a Smith chart showing the impedance characteristics of the resonant circuit of FIG. 5A.
  • FIG. 6 is a Smith chart showing impedance characteristics when the power supply side is viewed from the hinge conductor member side in the antenna according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7A is a graph showing an example of the return loss characteristic of the antenna according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7B is a Smith chart showing an example of the impedance characteristic of the antenna according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of the relationship between return loss and loss.
  • FIG. 9A is a graph showing an example of the return loss characteristic of the antenna of the comparative example.
  • FIG. 9B is a model diagram schematically illustrating the configuration of the antenna of the comparative example.
  • FIG. 9C is a Smith chart showing an example of impedance characteristics of the antenna of the comparative example.
  • FIG. 10 is a model diagram schematically showing the antenna according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating another configuration example of the current control circuit.
  • FIG. 12A is a model diagram schematically showing the antenna disclosed in Patent Document 1.
  • FIG. FIG. 12B is a circuit diagram illustrating a circuit configuration example of an impedance element that configures the antenna described in Patent Document 1.
  • FIG. 13A is a model diagram schematically showing the antenna shown in Patent Document 2.
  • FIG. 13B is a circuit diagram illustrating a circuit configuration example of a resonance circuit configuring the antenna disclosed in Patent Document 2.
  • FIG. 1A is a model diagram schematically showing the antenna according to the first embodiment of the present invention.
  • the antenna 1 according to the first embodiment includes a first ground pattern 3, a second ground pattern 4, a hinge conductor member 5, and a current control circuit 6. That is, the first ground pattern 3 is formed on the first circuit board 7.
  • the second ground pattern 4 is formed on the second circuit board 8.
  • the second circuit board 8 is a circuit board provided with a power supply 10 shown below.
  • the power supply 10 has a function of outputting a current in a first frequency band and a current in a second frequency band higher than the first frequency band.
  • the hinge conductor member 5 is a conductor member disposed on the hinge Z that indirectly connects the first circuit board 7 and the second circuit board 8.
  • the current control circuit 6 is provided on the first circuit board 7.
  • the current control circuit 6 is a circuit having a function of passing current in the first frequency band and attenuating current in the second frequency band.
  • the first ground pattern 3 is connected to the current control circuit 6.
  • the current control circuit 6 is connected to the hinge conductor member 5.
  • the hinge conductor member 5 is electrically connected to at least one of a plurality of input / output parts provided in the power supply 10.
  • the second ground pattern 4 is electrically connected to another input / output part of the power supply 10.
  • the first ground pattern 3, the current control circuit 6, the hinge conductor member 5, and the second ground pattern 4 function as an antenna that communicates signals in the first frequency band.
  • the hinge conductor member 5 and the second ground pattern 4 also function as an antenna that communicates signals in the second frequency band.
  • the antenna 1 is configured as described above. As shown in FIG. 1B, the antenna 1 constitutes a wireless communication device 12.
  • the power supply 10 when the antenna 1 transmits a signal in the first frequency band, the power supply 10 outputs a current in the first frequency band, for example, by a control device (not shown) of the wireless communication device 12. To do.
  • the current in the first frequency band is energized to the second ground pattern 4 and is also energized to the first ground pattern 3 through the hinge conductor member 5 and the current control circuit 6.
  • the energized portion of the current in the first frequency band resonates in the first frequency band and transmits a signal in the first frequency band.
  • the power supply 10 outputs a current in the second frequency band, for example, by a control device (not shown) of the wireless communication device 12.
  • the current in the second frequency band is energized to the second ground pattern 4 and energized until it reaches the current control circuit 6 through the hinge conductor member 5.
  • the energized portion of the current in the second frequency band resonates in the second frequency band, and transmits a signal in the second frequency band.
  • the antenna 1 described above and the wireless communication device 12 including the antenna 1 can obtain the following effects. That is, the main parts of the antenna 1 are the first ground pattern 3 of the first circuit board 7, the second ground pattern 4 of the second circuit board 8, and the hinge conductor member 5. Each of these main parts is not a part dedicated to the antenna, but is a part constituting the wireless communication apparatus. For this reason, in the wireless communication apparatus, the dedicated space for the antenna 1 can be reduced. In the antenna 1, a part of the antenna that communicates signals in the first frequency band also functions as an antenna that communicates signals in the second frequency band.
  • the configuration of the antenna 1 can increase the number of frequency bands that can be used for wireless communication without providing an antenna that is separate from the antenna that performs wireless communication in the first frequency band.
  • the current control circuit 6 is provided on the circuit board 7. Therefore, the current control circuit 6 can be formed in the same process as the formation of other circuits in the circuit board 7 in the process of manufacturing the circuit board 7. For this reason, the configuration of the antenna 1 can avoid an increase in manufacturing steps even when the current control circuit 6 is provided on the circuit board 7.
  • the hinge conductor member 5 is disposed on the current path from the power supply 10 to the current control circuit 6. The hinge conductor member 5 can increase the electrical length (electric length) from the power supply 10 to the current control circuit 6.
  • the electrical length of the current-carrying portion is the signal in the second frequency band.
  • the electrical length based on the wavelength is required.
  • the hinge conductor member 5 can compensate for the shortage of the electrical length, the current-carrying portion from the power supply 10 to the current control circuit 6 has the second physical length even if the physical length is short.
  • FIG. 2 schematically shows the antenna 20 of the second embodiment.
  • the antenna 20 includes a first ground pattern 21, a second ground pattern 22, a hinge conductor member 23, and a current control circuit 24.
  • the antenna 20 includes a first power feeding side current control circuit 25 (hereinafter simply referred to as a current control circuit 25) and a second power feeding side current control circuit 26 (hereinafter simply referred to as a current control circuit 26).
  • the antenna 20 is incorporated in a foldable (clamshell type) mobile phone terminal 32 which is a wireless communication apparatus as shown in FIG.
  • the mobile phone terminal 32 of FIG. 3 will be briefly described.
  • the mobile phone terminal 32 includes a first housing 34, a second housing 35, and hinges 36 and 37.
  • the first housing 34 includes a screen display unit 38 such as a liquid crystal screen. Further, the first housing 34 contains the first circuit board 40.
  • the second housing 35 includes an operation unit 39 including numeric keys and a determination key. Furthermore, the second housing 35 contains a second circuit board 41. On the second circuit board 41, an electric circuit (not shown) including a control circuit (not shown) for controlling the operation of the mobile phone terminal 32 is formed. Further, on the back side of the second circuit board 41 shown in FIG. 3, an antenna 42 shown by a dotted line in FIG. 2 for performing wireless communication with the base station is provided near the hinges 36 and 37. The hinges 36 and 37 are configured to connect the first housing 34 and the second housing 35 in a state in which the first housing 34 and the second housing 35 are rotatable and displaceable around the hinges 36 and 37. In the antenna 20 of the second embodiment, as shown in FIG.
  • the place where the first ground pattern 21 is formed is the first circuit board 40 of the mobile phone terminal 32.
  • the first ground pattern 21 not only functions as a ground of an electric circuit formed on the first circuit board 40 but also functions as a part of the antenna 20.
  • the place where the second ground pattern 22 is formed is the second circuit board 41 of the mobile phone terminal 32.
  • the second ground pattern 22 not only functions as a ground of an electric circuit formed on the second circuit board 41 but also functions as a part of the antenna 20.
  • the power supply 56 for the antenna 20 is formed on the second circuit board 41.
  • the power supply 56 includes a first power supply circuit 57 and a second power supply circuit 58.
  • the first power feeding circuit 57 has a receiving circuit for current (carrier wave) in the first frequency band.
  • the second power supply circuit 58 includes a transmission circuit and a reception circuit for a current (carrier wave) in a second frequency band higher than the first frequency band.
  • the first frequency band is, for example, a frequency band (560 MHz to 720 MHz) of terrestrial digital television broadcasting radio waves.
  • the second frequency band is, for example, a radio wave frequency band (2.4 GHz to 2.5 GHz) used for Bluetooth (registered trademark) communication.
  • the second ground pattern 22 is electrically connected to the input / output portions 57 b and 58 b of the first power supply circuit 57 and the second power supply circuit 58 of the power supply 56.
  • the hinge conductor member 23 is one part constituting one of the hinges 37 and 36 of the mobile phone terminal 32 (the hinge 36 in the example of FIG. 2).
  • the hinge conductor member 23 has a conductor.
  • the formation position of the current control circuit 24 is the first circuit board 40.
  • the current control circuit 24 has a function of passing the current in the first frequency band and attenuating the current in the second frequency band.
  • the current control circuit 24 has a resonance circuit 43 as shown in FIG. 4A.
  • the resonance circuit 43 includes a capacitor 44, a coil 45, and a capacitor 47.
  • the capacitor 44 and the coil 45 are connected in parallel to form a parallel resonance circuit 46.
  • the parallel resonant circuit 46 and the capacitor 47 are connected in series.
  • One of both end portions 43a and 43b of the resonance circuit 43 is electrically connected to the end portion 21a on the hinge side of the first ground pattern 21 as shown in FIG.
  • the other end portion of the resonance circuit 43 is electrically connected to the connection member 29.
  • circuit constants are set so that the capacitor 44 and the coil 45 resonate in parallel in the second frequency band, and the parallel resonance circuit 46 and the capacitor 47 resonate in series in the first frequency band.
  • the resonance circuit 43 has an impedance characteristic as shown by the solid line A in FIG. 4B. That is, the solid line A in FIG.
  • Solid line A is point a 1 From point a 2 ⁇ Point a 5 Along the outermost circle of the Smith chart while passing through 6 Has reached.
  • Point a 1 Corresponds to 560 MHz
  • point a 2 Corresponds to 640 MHz
  • point a 3 Corresponds to 720MHz
  • point a 4 Corresponds to 2.4 GHz
  • point a 5 Corresponds to 2.45 GHz and point a 6 Corresponds to 2.5 GHz.
  • the capacitor 44 and the coil 45 of the resonance circuit 43 are designed so as to resonate in parallel in the second frequency band, and the parallel resonance circuit 46 and capacitor 47 resonate in series in the first frequency band. .
  • the resonance circuit 43 is short-circuited or short-circuited in the first frequency band (560 MHz to 720 MHz) as shown by the impedance characteristic of the solid line A, and the second frequency band (2.4 GHz to 2). .5 GHz) is open (open) or substantially open. That is, the resonance circuit 43 conducts the current in the first frequency band and attenuates the current in the second frequency band.
  • the connection member 29 is made of a conductor.
  • connection member 29 is a component that electrically connects the current control circuit 24 and the hinge conductor member 23.
  • One end portion 29 a of the connection member 29 is fixed to the first circuit board 40.
  • the fixed end portion 29a of the connection member 29 is electrically connected to the end portion of the current control circuit 24 (resonance circuit 43).
  • the other end portion 29b of the connection member 29 is a free end portion.
  • the connecting member 29 is elastically deformed.
  • the free end portion 29b of the connecting member 29 presses the hinge conductor member 23 by a restoring force due to its elastic deformation. Thereby, the connection member 29 and the hinge conductor member 23 are electrically connected.
  • the connection member 30 is also made of a conductor.
  • connection member 30 One end portion 30 a of the connection member 30 is fixed to the second circuit board 41.
  • the other end portion 30b of the connection member 30 is a free end. Similar to the connection member 29, the free end portion 30b of the connection member 30 presses the hinge conductor member 23 by a restoring force due to elastic deformation. Thereby, the connection member 30 and the hinge conductor member 23 are electrically connected.
  • the current control circuit 25 Similar to the current control circuit 24, the current control circuit 25 has a function of passing the current in the first frequency band and attenuating the current in the second frequency band.
  • the current control circuit 25 includes the resonance circuit 43. One end portion (for example, the end portion 43 a) of the resonance circuit 43 constituting the current control circuit 25 is electrically connected to the fixed end portion 30 a of the connection member 30.
  • the other end portion 43 b of the resonance circuit 43 is electrically connected to the first impedance matching circuit 27.
  • the current control circuit 26 has a function of attenuating the current in the first frequency band through the current in the second frequency band.
  • the current control circuit 26 has a resonance circuit 50 as shown in FIG. 5A.
  • the resonance circuit 50 includes a capacitor 51, a coil 52, and a coil 54.
  • the capacitor 51 and the coil 52 are connected in parallel to form a parallel resonance circuit 53.
  • the parallel resonant circuit 53 and the coil 54 are connected in series.
  • One of both end portions 50 a and 50 b of the resonance circuit 50 is electrically connected to the fixed end portion 30 a of the connection member 30.
  • the other end portion of the resonance circuit 50 is electrically connected to the second impedance matching circuit 28.
  • circuit constants are set so that the capacitor 51 and the coil 52 resonate in parallel in the first frequency band, and the parallel resonance circuit 53 and the coil 54 resonate in series in the second frequency band.
  • the resonance circuit 50 has an impedance characteristic as shown by the solid line B in FIG. 5B. That is, the solid line B in FIG. 5B represents an example of the relationship between the frequency of the energizing current of the resonance circuit 50 (frequency range from 560 MHz to 2.5 GHz) and the impedance of the resonance circuit 50 using a Smith chart.
  • Solid line B is point b 1 From point b 2 ⁇ Point b 5 Elongate along the outermost circle of the Smith chart while passing through 6 Has reached.
  • Point b 1 Corresponds to 560 MHz
  • point b 2 Corresponds to 640 MHz
  • point b 3 Corresponds to 720MHz
  • point b 4 Corresponds to 2.4 GHz
  • point b 5 Corresponds to 2.45 GHz and point b 6 Corresponds to 2.5 GHz.
  • the capacitor 51 and the coil 52 of the resonance circuit 50 are designed to resonate in parallel in the first frequency band, and the parallel resonance circuit 53 and the coil 54 are in series resonance in the second frequency band.
  • the resonance circuit 50 is open (open) or substantially open in the first frequency band (560 MHz to 720 MHz) and the second frequency band (2.4 GHz to 2) as indicated by the impedance characteristics of the solid line B. .5 GHz) is short-circuited (short-circuited) or substantially short-circuited. That is, the resonance circuit 50 conducts the current in the second frequency band and attenuates the current in the first frequency band.
  • the first impedance matching circuit 27 is electrically connected to the current control circuit 25 (resonance circuit 43).
  • the first impedance matching circuit 27 is electrically connected to the input / output part 57 a of the first power feeding circuit 57.
  • the impedance on the hinge conductor member 23 side (antenna side) viewed from the connection portion with the first power feeding circuit 57 is the impedance (for example, 50 ⁇ ) on the first power feeding circuit 57 side (circuit side). It is a circuit that attempts impedance matching so as to match.
  • the first impedance matching circuit 27 may have any of these circuit configurations. Here, description of the circuit configuration is omitted.
  • the second impedance matching circuit 28 is electrically connected to the current control circuit 26 (resonance circuit 50).
  • the second impedance matching circuit 28 is electrically connected to the input / output part 58a of the second power feeding circuit 58.
  • the impedance on the hinge conductor member 23 side (antenna side) viewed from the connection portion with the second power feeding circuit 58 is set to the impedance (for example, 50 ⁇ ) on the second power feeding circuit 58 side (circuit side).
  • This is a circuit for impedance matching so as to match.
  • any circuit configuration among various impedance matching circuits may be adopted.
  • description of the circuit configuration is omitted.
  • impedance matching circuits 28 and 27 are provided as described above, impedance matching can be performed between the antenna side and the circuit side. That is, the solid line C in the Smith chart of FIG.
  • the solid line C passes through the point C ⁇ (horizontal axis 1.0).
  • the point C ⁇ (position of the horizontal axis 1.0 in the Smith chart) is a position representing a state where the impedances on the antenna side and the circuit side are matched.
  • Impedance Z in the first frequency band and the second frequency band 56 Is substantially the impedance indicated by the point C ⁇ . That is, the solid line C shown in FIG. 6 indicates that impedance matching between the antenna side and the circuit side can be performed in the first frequency band and the second frequency band by the impedance matching circuits 28 and 27.
  • the second power feeding circuit 58 when the second power feeding circuit 58 outputs a current in the second frequency band, the current in the second frequency band is supplied to the second ground pattern 22. At the same time, the current in the second frequency band passes through the second impedance matching circuit 28, the current control circuit 26, the connection member 30, the hinge conductor member 23, and the connection member 29 in this order, and enters the current control circuit 24. It reaches. The current in the second frequency band is attenuated by the current control circuit 24, and energization to the first ground pattern 21 is prevented.
  • the energized portion of the current in the second frequency band is designed as follows so that it can resonate in the second frequency band and function as a second dipole antenna.
  • the electrical length (electric length) of the energized portion from the second power feeding circuit 58 to the current control circuit 24 through the hinge conductor member 23 is determined in advance based on the wavelength of the current in the second frequency band.
  • the electrical length of the hinge conductor member 23 and the like is designed so as to be the same electrical length. More specifically, in the second embodiment, the hinge conductor member 23 mainly operates as the second dipole antenna in the energized portion of the current in the second frequency band. Therefore, the design related to the electrical length of the second dipole antenna is mainly the design of the hinge conductor member 23.
  • the size of the hinge conductor member 23 and the connection position of the connection member 29 in the hinge conductor member 23 so that the energized portion of the current in the second frequency band can have the predetermined electrical length as described above.
  • the distance (the length between both ends) between the connection member 30 and the connection position is designed.
  • the energized portion is designed as follows so as to resonate in the first frequency band and function as the first dipole antenna. That is, the electrical length (electric length) of the energized portion from the first power supply portion 57 through the hinge conductor member 23 to the end portion 21b of the first ground pattern 21 is the wavelength of the current in the first frequency band.
  • the electrical length of the first ground pattern 21 and the like is designed so as to have a predetermined electrical length based on.
  • a part of the first dipole antenna functions as the second dipole antenna.
  • the antenna 20 of the second embodiment is configured as described above.
  • the second power feeding circuit 58 supplies the second frequency band. Output current.
  • the second dipole antenna resonates in the second frequency band, and wireless transmission in the second frequency band becomes possible.
  • radio waves in the second frequency band Bluetooth (registered trademark) radio waves
  • the second dipole antenna resonates in the second frequency band and receives the radio waves.
  • the current in the second frequency band due to reception is transmitted from the second dipole antenna to the second feeding circuit 58.
  • the antenna 20 of the second embodiment has the above-described configuration, the following effects can be obtained. That is, the main components of the antenna 20 are the first ground pattern 21, the second ground pattern 22, and the hinge conductor member 23. These constituent parts 21, 22, and 23 are also parts that constitute the mobile phone terminal (wireless communication apparatus) 32. This eliminates the need for a large installation space dedicated to the antenna for providing the antenna 20 in the mobile phone terminal 32.
  • the antenna 20 is provided with a current control circuit 24 (resonance circuit 43) so that a part of the first dipole antenna functions as a second dipole antenna.
  • the current control circuit 24 is formed on the first circuit board 40. For this reason, the current control circuit 24 can be manufactured together with other electric circuits provided on the first circuit board 40 in the same process.
  • the hinge conductor member 23 functions not only as a function of constituting a hinge but also as an antenna.
  • the hinge conductor member 23 can increase the electrical length.
  • the hinge conductor member 23 can solve the problem of insufficient electrical length of the antenna, which is a concern due to the miniaturization of the antenna 20.
  • the antenna 20 of the second embodiment can obtain the effect of increasing the number of frequency bands in which wireless communication is possible while suppressing an increase in size and an increase in manufacturing steps.
  • the current control circuit 24, the current control circuit 25, and the current control circuit 26 have a resonance circuit.
  • the resonance circuit attenuates one current component in the first frequency band and the second frequency band among the currents having the current components in the first frequency band and the second frequency band, and energizes the other current component. (Frequency separation function). For this reason, the first dipole antenna and the second dipole antenna can operate simultaneously. Thereby, for example, the antenna 20 enables transmission of an audio signal by Bluetooth (registered trademark) wireless communication toward a speaker or headphones far from the mobile phone terminal 32 while receiving radio waves of digital terrestrial television broadcasting. . The inventor has confirmed through experiments that the antenna 20 of the second embodiment can satisfactorily perform wireless communication in the first frequency band and the second frequency band.
  • the inventor is examining the return loss characteristic and the impedance characteristic when the hinge conductor member 23 side (antenna side) is viewed from the fixed end portion 30 a of the connection member 30.
  • the resonance circuits 43 and 50 current control circuits 25 and 26 influence each other, and an accurate impedance characteristic cannot be obtained.
  • the inventor examined the impedance characteristics when the antenna side was viewed from the fixed end portion 30 a of the connection member 30.
  • the return loss characteristic obtained by the above experiment is represented by a solid line D in the graph of FIG. 7A.
  • the impedance characteristic is indicated by a solid line E in the Smith chart of FIG.
  • the resonance seen in the second frequency band is the resonance of the antenna 20 by the second dipole antenna.
  • the resonance seen at about 1.9 GHz is due to the higher-order resonance (third harmonic) of the first dipole antenna.
  • the return loss of the antenna and the loss that adversely affects the wireless communication state have a relationship as shown in FIG. Based on this relationship, in order to obtain predetermined good wireless communication, it is preferable that the return loss is ⁇ 5 dB or less. In the above experiment, in the antenna 20, the return loss characteristics in the first frequency band and the second frequency band are ⁇ 5 dB or less.
  • the antenna 20 performs both the first frequency band wireless communication (digital terrestrial television broadcast wireless communication) and the second frequency band wireless communication (Bluetooth (registered trademark) wireless communication) well. It was confirmed that it could be done.
  • the inventor is also examining the return loss characteristic and the impedance characteristic of the comparative example antenna 60 as shown in FIG. 9B in the same manner as described above.
  • An antenna 60 as a comparative example has the same configuration as the antenna 20 of the second embodiment except that the current control circuit 24, the current control circuit 26, and the second impedance matching circuit 28 are omitted.
  • the return loss characteristic of the antenna 60 of this comparative example is shown by the solid line H in FIG. 9A.
  • the impedance characteristic of the antenna 60 is shown by a solid line J in FIG. 9C.
  • Point e in FIG. 9C 0 ⁇ Point e 7 Are respectively those frequencies e 0 ⁇ e 7 Represents the impedance corresponding to.
  • the return loss characteristic of the antenna 60 of this comparative example resonance is observed in the first frequency band (560 MHz to 720 MHz), but no resonance is observed in the second frequency band (2.4 GHz to 2.5 GHz). That is, the antenna 60 can perform wireless communication in the first frequency band, but cannot perform wireless communication in the second frequency band.
  • FIG. 9C the frequency e shown in FIG. 9A. 0 ⁇ e 7 Is the frequency e in FIG. 0 ⁇ e 7 Is the same.
  • Point e in FIG. 9C 0 ⁇ Point e 7 Are respectively those frequencies e
  • the resonance seen at about 1.9 GHz is the higher-order resonance (third harmonic) of the first dipole antenna, similar to the antenna 20.
  • the antenna 20 can cope with radio communication in the second frequency band, whereas the antenna 60 Wireless communication in two frequency bands cannot be performed satisfactorily. That is, the antenna 20 of the second embodiment can increase the frequency band in which good wireless communication is possible while suppressing the increase in the size of the mobile phone terminal 32 compared to the antenna 60.
  • FIG. 10 shows main components of the antenna 63 of the third embodiment.
  • the configuration of the antenna 63 of the third embodiment is the same as that of the antenna 20 of the second embodiment except for the differences described below.
  • the antenna 63 is different from the antenna 20 in that the first impedance matching circuit 27 and the second impedance matching circuit 28 described in the second embodiment are omitted.
  • the antenna 63 is different from the antenna 20 in that a common impedance matching circuit 64 is provided.
  • the current control circuit 25 has a resonance circuit 43 as shown in FIG. 4A as in the second embodiment.
  • One end portion (for example, the end portion 43 b) of the resonance circuit 43 is electrically connected to the input / output part 57 a of the first power feeding circuit 57.
  • the other end portion 43 a of the resonance circuit 43 is electrically connected to the common impedance matching circuit 64.
  • the current control circuit 26 has a resonance circuit 50 as shown in FIG. 5A as in the second embodiment.
  • One end portion (for example, the end portion 50 b) of the resonance circuit 50 is electrically connected to the input / output part 58 a of the second power feeding circuit 58.
  • the other end portion 50 a of the resonance circuit 50 is electrically connected to the common impedance matching circuit 64.
  • the common impedance matching circuit 64 is a circuit that matches impedances on the power supply 56 side (circuit side) and the hinge conductor member 23 side (antenna side). As described above, the impedance matching circuit has various circuit configurations. The common impedance matching circuit 64 may have any of these circuit configurations, and the description thereof is omitted.
  • the main components (the first ground pattern 21, the second ground pattern 22, the hinge conductor member 23, and the current control circuit 24) of the antenna 63 of the third embodiment are the same as those of the antenna 20 of the second embodiment. For this reason, the antenna 63 of the third embodiment has the effect that the number of frequency bands for performing wireless communication can be increased while suppressing an increase in size and an increase in manufacturing steps, as in the second embodiment. be able to.
  • the first impedance matching circuit 27 and the second impedance matching circuit 28 are omitted, while the common impedance matching circuit 64 is provided.
  • the antenna 63 of the third embodiment can simplify the circuit configuration more than the antenna 20 of the second embodiment.
  • the present invention is not limited to the first to third embodiments, and can take various embodiments.
  • the current control circuit 24 controls energization and attenuation of current using a resonance circuit.
  • the current control circuit 24 may have a configuration for controlling current supply and attenuation without using a resonance circuit.
  • the current control circuit 24 may be configured to control the energization and attenuation of the current using the switch circuit 60 as shown in FIG.
  • a switch circuit using a transistor such as a field effect transistor (FET (Field-effect-transistor)), a switch circuit using a diode such as a pin (p-intrinsic-n) diode, or the like.
  • FET Field-effect-transistor
  • a switch circuit using a diode such as a pin (p-intrinsic-n) diode, or the like.
  • the switching operation of such a switch circuit is controlled as follows by a control circuit (not shown) that controls the operation of the mobile phone terminal 32, for example.
  • the control circuit switches the switch circuit to a switch-on state when performing wireless communication in the first frequency band (in the case where the current in the first frequency band is guided to the first ground pattern 21).
  • the control circuit switches the switch circuit to a switch-off state when performing wireless communication in the second frequency band (when the current control circuit 24 attenuates the current in the second frequency band).
  • the antennas 20 and 63 are one of the first frequency band and the second frequency band according to the switching state of the switch circuit. Wireless communication is performed only on the side frequency band.
  • the current control circuit 24 has a configuration including a switch circuit
  • one or both of the current control circuit 25 and the current control circuit 26 may be configured to include a switch circuit instead of the resonance circuit.
  • the switching operation of the switch circuit is also controlled by a control circuit (not shown) of the mobile phone terminal 32, for example.
  • the hinge conductor member 23 is one component constituting the hinge 36.
  • the hinge conductor member may be an antenna element formed in a dielectric part constituting the hinge 36, for example. In this case, since the hinge conductor member (antenna element) can easily adjust the electrical length, the second dipole antenna is an antenna having a set electrical length with higher accuracy.
  • the mobile phone terminal 32 is shown as an example of the wireless communication device in which the antennas 20 and 63 are incorporated.
  • the wireless communication device including the antenna of the present invention is a mobile phone terminal. It is not limited to 32.
  • a portable information terminal such as a PDA (Personal-Digital-Assistant) including a hinge. While the present invention has been described with reference to the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2009-215824 filed on Sep. 17, 2009, the entire disclosure of which is incorporated herein.
  • the present invention is effective for an antenna that performs wireless communication using a plurality of frequency bands and a wireless communication device such as a mobile phone equipped with the antenna.

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Abstract

 無線通信装置の大型化、および、製造工程の増加を抑制しつつ、無線通信が可能な周波数帯を増加する。 アンテナ1は、接地パターン3,4と、ヒンジ導体部材5と、電流制御回路6とを有する。接地パターン3,4は、それぞれ、回路基板7,8に形成される。ヒンジ導体部材5は、回路基板7,8を間接的に連結するヒンジZに配置する。電流制御回路6は、回路基板7に設けられる。電流制御回路6は、第1周波数帯の電流を通し当該第1周波数帯よりも高い第2周波数帯の電流を減衰する。給電源10から出力された第1周波数帯の電流は接地パターン4に通電すると共に、ヒンジ導体部材5と電流制御回路6を通って接地パターン3に通電する。この通電部分は、第1周波数帯の無線通信を行うアンテナとして機能する。給電源10から出力された第2周波数帯の電流は接地パターン4に通電すると共に、ヒンジ導体部材5を通って電流制御回路6に至るまで通電する。この通電部分は、第2周波数帯の無線通 信を行うアンテナとして機能する。

Description

アンテナおよび無線通信装置およびアンテナ構成方法
 本発明は、複数の周波数帯での無線通信が可能なアンテナおよび無線通信装置およびアンテナ構成方法に関する。
 図12Aは、アンテナの一例を模式的に示している(特許文献1参照)。そのアンテナ100は、折り畳み式(クラムシェル型)の携帯電話端末に装備されるアンテナである。当該アンテナ100は、上部プリント基板101と、インピーダンス素子102と、ヒンジ103と、下部プリント基板104と、インピーダンス素子105とを有している。
 ヒンジ103は、携帯電話端末の上部筐体107と下部筐体108を連結する機構を有している。さらに、このヒンジ103は、例えばステンレス等の金属で形成された金属部位103aを備えている。
 上部プリント基板101は、電気回路(図示せず)と、当該電気回路のグラウンドとして機能する接地パターン(図示せず)とが形成されている基板である。この上部プリント基板101は、上部筐体107に内蔵される。
 インピーダンス素子102は、上部プリント基板101に設けられる回路素子である。このインピーダンス素子102は、図12Bに示されるような共振回路111を有している。この共振回路111の両端部分111a,111bのうちの一方の端部分は上部プリント基板101の前記接地パターンに接続する。共振回路111の他方の端部分は、図12Aに示す接続部材113によって、ヒンジ103の金属部位103aに電気的に接続する。
 下部プリント基板104は、上部プリント基板101と同様に、電気回路(図示せず)と、当該電気回路のグラウンドとして機能する接地パターン(図示せず)とが形成されている基板である。この下部プリント基板104は、下部筐体108に内蔵される。インピーダンス素子105は、下部プリント基板104に設けられる回路素子である。当該インピーダンス素子105は、前記インピーダンス素子102と同様の共振回路111を有している。インピーダンス素子105の共振回路111の両端部分111a,111bのうちの一方の端部分は下部プリント基板104の前記接地パターンに接続している。共振回路111の他方の端部分は、接続部材114によって、ヒンジ103の金属部位103aに電気的に接続している。
 このアンテナ100では、上記のように、上下のプリント基板101,104の各接地パターンと、インピーダンス素子102,105の共振回路111と、ヒンジ103の金属部位103aと、接続部材113,114とは、電気的に接続している。これらは、全体で、一つのダイポールアンテナ106として機能する。
 ところで、携帯電話端末において、そのダイポールアンテナ106は、例えば、地上デジタルテレビ放送の電波を受信するアンテナとして機能する。また、携帯電話端末は、ダイポールアンテナ106とは別に、基地局との無線通信を行うアンテナ110を備えている。特許文献1では、前述したインピーダンス素子102,105は、ダイポールアンテナ106が、アンテナ110に悪影響を与えることを防止する機能を備えている。すなわち、ダイポールアンテナ106(プリント基板101,104の各接地パターン)が、基地局との無線通信を行う周波数帯で共振してしまうと、アンテナ110と基地局との間の無線通信に悪影響を与える。このことから、特許文献1では、インピーダンス素子102,105は、基地局と無線通信を行う電波の周波数帯の電流(以下、基地局通信電流Ibeとも記す)がプリント基板101,104の各接地パターンに通電する(誘起される)ことを、抑制する機能を有する。つまり、インピーダンス素子102,105の共振回路111は、基地局通信電流Ibeにとっては開放となる回路115を有している。このため、インピーダンス素子102,105は、基地局通信電流Ibeを減衰する。これにより、インピーダンス素子102,105は、プリント基板101,104の各接地パターンが、基地局通信電流Ibeの通電により基地局との無線通信を行う周波数帯で共振してしまうことを、阻止する。このようなインピーダンス素子102,105の作用が、ダイポールアンテナ106からアンテナ110への悪影響を抑制する。
 なお、共振回路111は、地上デジタルテレビ放送に割り当てられた周波数帯の電流にとっては短絡となるように、上記回路部115に加えて、さらに、回路116をも有している。これにより、地上デジタルテレビ放送の電波の周波数帯の電流は、共振回路111により減衰されることなく、ダイポールアンテナ106(プリント基板101,104の各接地パターンとインピーダンス素子102,105とヒンジ103の金属部位103aと接続部材113,114)に通電する。これにより、ダイポールアンテナ106は、地上デジタルテレビ放送の電波を受信するアンテナとして機能できる。
 また、地上デジタルテレビ放送の電波の周波数帯は、例えば、470MHz~770MHzである。基地局との無線通信を行う電波の周波数帯は、例えば、1920MHz~2170MHzである。
 図13Aは、別のアンテナの一例を模式的に示している(特許文献2参照)。このアンテナ120は、接地基板121と、当該接地基板121に直立するように設けられるアンテナ専用の誘電体基板122と、当該誘電体基板122に形成されるモノポール素子123とを有している。モノポール素子123は、第1アンテナ素子124と、第2アンテナ素子125と、共振回路126とを有している。第1アンテナ素子124および第2アンテナ素子125は、誘電体基板122にプリントされている。第1アンテナ素子124の一端124aは、給電源128に電気的に接続する。第1アンテナ素子124の他端124bは、共振回路126を通して第2アンテナ素子125に電気的に接続している。第1アンテナ素子124の長さL1は、第1アンテナ素子124が第2周波数F2で共振するように設計した長さである。また、第1アンテナ素子124と第2アンテナ素子125の合計の長さL3(L3=L1+L2)は、第2周波数F2よりも低い第1周波数F1でモノポール素子123の全体が共振するように設計した長さである。
 共振回路126は、例えば、図13Bに示されるような並列共振回路である。当該共振回路126は、誘電体基板122に形成されている。共振回路126の一端126aは、第1アンテナ素子124の他端124bに接続し、他端126bは、第2アンテナ素子125に接続している。当該共振回路126は、第2周波数F2の電流にとっては開放となるように構成されている。このため、共振回路126は、第2周波数F2の電流を減衰する。
 このアンテナ120では、給電源128から出力された第2周波数F2の電流は、共振回路126の減衰作用により、第1アンテナ素子124から第2アンテナ素子125への通電が抑制される。このために、第2周波数F2の電流は、第1アンテナ素子124と第2アンテナ素子125とのうちの第1アンテナ素子124のみに通電する。この通電により、モノポール素子123(この場合、第1アンテナ素子124)は、第2周波数F2で共振し、第2周波数F2の信号を無線通信する。
 これに対して、給電源128から出力された第1周波数F1の電流は、第1アンテナ素子124から共振回路126を通って第2アンテナ素子125に通電する。この通電により、モノポール素子123(この場合、第1アンテナ素子124と第2アンテナ素子125)は、第1周波数F1で共振し、第1周波数F1の信号を無線通信する。
 すなわち、このアンテナ120は、第1周波数F1を含む第1周波数帯、および、第2周波数F2を含む第2周波数帯の無線通信が可能である。
特開2009−147513号公報 特開平8−186420号公報
 近年、携帯電話端末は、基地局との無線通信の機能だけでなく、例えば、前述したようなテレビ放送受信機能や、Bluetooth(登録商標)の機能等の無線通信を利用した他の機能をも備えることが多くなってきている。このため、携帯電話端末には、無線通信を利用する複数の機能に対応するために、複数のアンテナを搭載する必要が生じている。例えば、特許文献1に示されている携帯電話端末は、基地局との無線通信を行うアンテナ110と、テレビ放送の電波を受信するダイポールアンテナ106との2つのアンテナを備えている。
 ところで、携帯電話端末は、多くの場合、小型化の要求に応えるために、筐体内に余分なスペースが殆ど無い状態である。このような場合には、携帯電話端末にアンテナを追加しようとすると、アンテナを追加した分、携帯電話端末は、大型化せざるを得ない。つまり、携帯電話端末を大型化せずに携帯電話端末にアンテナを追加することは難しい。
 これに対し、特許文献2のアンテナ120では、第1周波数帯の無線通信が可能なモノポール素子123の一部(つまり、第1アンテナ素子124)は、第2周波数帯の無線通信を行うアンテナとして利用可能となっている。すなわち、モノポール素子123は、第1周波数帯の無線通信と、第2周波数帯の無線通信とを兼用して行うアンテナとなっている。つまり、このアンテナ120の構成は、アンテナの大型化を回避しながら、無線通信に対応可能な周波数帯の増加を図ることができる。
 しかしながら、アンテナ120の構成では、アンテナ専用の誘電体基板122が必要である。その上に、そのアンテナ専用の誘電体基板122に共振回路126を設ける必要がある。アンテナ素子124,125に加えて、さらに、アンテナ専用の誘電体基板122に、共振回路126をも設もうけることは、製造工程の増加を招く。
 本発明は上記課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明の主な目的は、無線通信装置の大型化、および、製造工程の増加を抑制しつつ、無線通信が可能な周波数帯を増加できるアンテナおよび無線通信装置およびアンテナ構成方法を提供することにある。
 本発明のアンテナは、
 第1回路基板に形成されている第1接地パターンと、
 第1周波数帯の電流と、前記第1周波数帯よりも高い第2周波数帯の電流とを出力する給電源が設けられている第2回路基板に形成されている第2接地パターンと、
 前記第1回路基板と前記第2回路基板とを間接的に連結するヒンジに配置されるヒンジ導体部材と、
 前記第1回路基板に設けられ、前記第1周波数帯の電流を通し、かつ、前記第2周波数帯の電流を減衰する電流制御回路と、
を備え、
 前記第1接地パターンは、前記電流制御回路と、前記ヒンジ導体部材とを介して、前記給電源に備えられている複数の入出力部位のうちの少なくとも一つに電気的に接続し、前記第2接地パターンは、前記給電源の別の入出力部位の一つに電気的に接続しており、
 前記第1接地パターンと前記電流制御回路と前記ヒンジ導体部材と前記第2接地パターンは、前記第1周波数帯の信号を通信するアンテナとして機能し、
 前記ヒンジ導体部材と前記第2接地パターンは、前記第2周波数帯の信号を通信するアンテナとしても機能する。
 本発明の無線通信装置は、上記したアンテナを備えている。
 本発明のアンテナ構成方法は、
 第1回路基板に形成される第1接地パターンと、
 第1周波数帯の電流と、前記第1周波数帯よりも高い第2周波数帯の電流とを出力する給電源が設けられている第2回路基板に形成される第2接地パターンと、
 前記第1回路基板と前記第2回路基板とを間接的に連結するヒンジに配置するヒンジ導体部材と、
 前記第1回路基板に設けられ、前記第1周波数帯の電流を通し、かつ、前記第2周波数帯の電流を減衰する電流制御回路と、
を設け、
 前記第1接地パターンを、前記電流制御回路と、前記ヒンジ導体部材とを介して、前記給電源に備えられている複数の入出力部位のうちの少なくとも一つに電気的に接続し、かつ、前記第2接地パターンを、前記給電源の別の入出力部位の一つに電気的に接続し、
 前記第1周波数帯の信号を送信する場合には、前記給電源が前記第1周波数帯の電流を出力し、当該電流が、前記第2接地パターンを通電すると共に、前記ヒンジ導体部材と前記電流制御回路と前記第1接地パターンを通電し、前記第1接地パターンと前記電流制御回路と前記ヒンジ導体部材と前記第2接地パターンが、前記第1周波数帯で共振し、
 前記第2周波数帯の信号を送信する場合には、前記給電源が前記第2周波数帯の電流を出力し、当該電流が、前記第2接地パターンに通電すると共に、前記ヒンジ導体部材を通って前記電流制御回路に至るまで通電し、当該第2周波数帯の電流の通電部分が、前記第2周波数帯で共振する。
 本発明によれば、無線通信装置の大型化、および、製造工程の増加を抑制しつつ、無線通信装置が無線通信できる周波数帯を増加できる。
 図1Aは、本発明に係る第1実施形態のアンテナを模式的に表す図である。
 図1Bは、本発明に係る第1実施形態の無線通信装置の説明に利用するブロック図である。
 図2は、本発明に係る第2実施形態のアンテナを模式的に表す図である。
 図3は、本発明に係る第2実施形態のアンテナが組み込まれる無線通信装置の一例を表すモデル図である。
 図4Aは、共振回路の回路構成の一例を表す回路図である。
 図4Bは、図4Aの共振回路のインピーダンス特性を表すスミスチャートである。
 図5Aは、別の共振回路の回路構成の一例を表す回路図である。
 図5Bは、図5Aの共振回路のインピーダンス特性を表すスミスチャートである。
 図6は、本発明に係る第2実施形態のアンテナにおけるヒンジ導体部材側から給電源側を見た場合のインピーダンス特性を表すスミスチャートである。
 図7Aは、本発明に係る第2実施形態のアンテナのリターンロス特性の一例を表すグラフである。
 図7Bは、本発明に係る第2実施形態のアンテナのインピーダンス特性の一例を表すスミスチャートである。
 図8は、リターンロスと損失との関係例を表すグラフである。
 図9Aは、比較例のアンテナのリターンロス特性の一例を表すグラフである。
 図9Bは、比較例のアンテナの構成を模式的に表すモデル図である。
 図9Cは、比較例のアンテナのインピーダンス特性の一例を表すスミスチャートである。
 図10は、本発明に係る第3実施形態のアンテナを模式的に表すモデル図である。
 図11は、電流制御回路のその他の構成例を示す図である。
 図12Aは、特許文献1に示されているアンテナを模式的に表すモデル図である。
 図12Bは、特許文献1に示されているアンテナを構成するインピーダンス素子の回路構成例を表す回路図である。
 図13Aは、特許文献2に示されているアンテナを模式的に表すモデル図である。
 図13Bは、特許文献2に示されているアンテナを構成する共振回路の回路構成例を表す回路図である。
 以下に、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
 (第1実施形態)
 図1Aは、本発明に係る第1実施形態のアンテナを模式的に表すモデル図である。この第1実施形態のアンテナ1は、第1接地パターン3と、第2接地パターン4と、ヒンジ導体部材5と、電流制御回路6とを有している。
 すなわち、第1接地パターン3は、第1回路基板7に形成されている。第2接地パターン4は、第2回路基板8に形成されている。その第2回路基板8は、次に示す給電源10を備えている回路基板である。給電源10は、第1周波数帯の電流と、その第1周波数帯よりも高い第2周波数帯の電流とを出力する機能を有している。ヒンジ導体部材5は、第1回路基板7と、第2回路基板8とを間接的に連結するヒンジZに配置される導体部材である。電流制御回路6は、第1回路基板7に設けられている。当該電流制御回路6は、第1周波数帯の電流を通し、かつ、第2周波数帯の電流を減衰する機能を備えている回路である。
 このアンテナ1では、第1接地パターン3は、電流制御回路6に接続している。電流制御回路6は、ヒンジ導体部材5に接続している。さらに、ヒンジ導体部材5は、給電源10に備えられている複数の入出力部位のうちの少なくとも一つに電気的に接続する。第2接地パターン4は、給電源10の別の入出力部位に電気的に接続する。
 このアンテナ1では、第1接地パターン3と電流制御回路6とヒンジ導体部材5と第2接地パターン4は、第1周波数帯の信号を通信するアンテナとして機能する。ヒンジ導体部材5と第2接地パターン4は、第2周波数帯の信号を通信するアンテナとしても機能する。
 アンテナ1は上記のように構成されている。このアンテナ1は、図1Bに示すように、無線通信装置12を構成する。
 この第1実施形態では、アンテナ1が第1周波数帯の信号を送信する場合には、例えば無線通信装置12の制御装置(図示せず)によって、給電源10が第1周波数帯の電流を出力する。これにより、第1周波数帯の電流が第2接地パターン4に通電すると共に、ヒンジ導体部材5と電流制御回路6を通って第1接地パターン3に通電する。この第1周波数帯の電流の通電部分が、第1周波数帯で共振し、第1周波数帯の信号を送信する。
 また、アンテナ1が第2周波数帯の信号を送信する場合には、例えば無線通信装置12の制御装置(図示せず)によって、給電源10が第2周波数帯の電流を出力する。これにより、第2周波数帯の電流が第2接地パターン4に通電すると共に、ヒンジ導体部材5を通って電流制御回路6に至るまで通電する。この第2周波数帯の電流の通電部分が、第2周波数帯で共振し、第2周波数帯の信号を送信する。
 上記したアンテナ1、および、当該アンテナ1を備えた無線通信装置12は、次のような効果を得ることができる。すなわち、アンテナ1における主要部分は、第1回路基板7の第1接地パターン3と、第2回路基板8の第2接地パターン4と、ヒンジ導体部材5とである。これら主要部分は、それぞれ、アンテナ専用の部品ではなく、無線通信装置を構成する部品でもある。このため、無線通信装置において、アンテナ1のための専用スペースを縮小化できる。
 また、アンテナ1では、第1周波数帯の信号を通信するアンテナの一部が、第2周波数帯の信号を通信するアンテナとしても機能する。つまり、アンテナ1の構成は、第1周波数帯の無線通信を行うアンテナとは別体のアンテナを設けることなく、無線通信に対応可能な周波数帯の数を増加できる。
 さらに、この第1実施形態では、電流制御回路6は回路基板7に設けられる。このため、電流制御回路6の形成は、回路基板7を製造する工程において、回路基板7の他の回路の形成と同工程でできる。このため、アンテナ1の構成は、電流制御回路6を回路基板7に設けても、製造工程の増加を回避できる。
 さらに、アンテナ1の構成では、給電源10から電流制御回路6までの電流の経路上に、ヒンジ導体部材5が配置されている。このヒンジ導体部材5は、給電源10から電流制御回路6までの電気的な長さ(電気長)を長くすることができる。つまり、給電源10から電流制御回路6までの電流の通電部分が、第2周波数帯の信号を無線通信するアンテナとして機能するためには、その通電部分の電気長は、第2周波数帯の信号の波長に基づいた電気長が必要である。しかし、無線通信装置の小型化によって、給電源10と電流制御回路6との間の物理的な長さが短いことから、給電源10と電流制御回路6との間の電気長不足の問題が発生する虞がある。これに対し、ヒンジ導体部材5は、その電気長の不足分を補うことができることから、給電源10から電流制御回路6までの電流の通電部分は、物理的な長さが短くとも、第2周波数帯の無線通信を行うアンテナとして機能できる。
 以上のように、アンテナ1および当該アンテナ1を組み込んだ無線通信装置12は、大型化、および、製造工程の増加を抑制しながら、無線通信に対応可能な周波数帯の数を増加できるという効果を得ることができる。
 (第2実施形態)
 以下に、本発明に係る第2実施形態を説明する。
 図2は、第2実施形態のアンテナ20を模式的に示している。このアンテナ20は、第1接地パターン21と、第2接地パターン22と、ヒンジ導体部材23と、電流制御回路24とを有している。さらに、アンテナ20は、第1給電側電流制御回路25(以下、簡略化して電流制御回路25と記す)と、第2給電側電流制御回路26(以下、簡略化して電流制御回路26と記す)と、第1インピーダンス整合回路27と、第2インピーダンス整合回路28と、接続部材29,30とを有している。このアンテナ20は、図3に示されるような無線通信装置である折り畳み式(クラムシェル型)携帯電話端末32に組み込まれる。
 なお、ここで、図3の携帯電話端末32について簡単に説明する。携帯電話端末32は、第1筐体34と、第2筐体35と、ヒンジ36,37とを有している。第1筐体34は、液晶画面等の画面表示部38を備えている。また、第1筐体34は、第1回路基板40を内蔵している。第2筐体35は、数字キーや決定キーを含む操作部39を備えている。さらに、第2筐体35は、第2回路基板41を内蔵している。その第2回路基板41には、携帯電話端末32の動作制御を行う制御回路(図示せず)を含む電気回路(図示せず)が形成されている。さらに、その第2回路基板41の図3に示す裏面側には、ヒンジ36,37寄りに、基地局との無線通信を行う図2の点線に示されるアンテナ42が設けられている。ヒンジ36,37は、第1筐体34と第2筐体35を、当該ヒンジ36,37を中心にして回転変位が自在な状態で連結する構成を備えている。
 第2実施形態のアンテナ20において、図2に示すように、第1接地パターン21が形成されている場所は、携帯電話端末32の第1回路基板40である。この第1接地パターン21は、第1回路基板40に形成されている電気回路のグラウンドとして機能するだけでなく、アンテナ20の一部として機能する。第2接地パターン22が形成されている場所は、携帯電話端末32の第2回路基板41である。この第2接地パターン22は、第2回路基板41に形成されている電気回路のグラウンドとして機能するだけでなく、アンテナ20の一部として機能する。ところで、第2回路基板41には、アンテナ20の給電源56が形成されている。この給電源56は、第1給電回路57と、第2給電回路58とを有する。第1給電回路57は、第1周波数帯の電流(搬送波)の受信回路を有している。第2給電回路58は、第1周波数帯よりも高い第2周波数帯の電流(搬送波)の送信回路と受信回路を有している。この第2実施形態では、第1周波数帯は、例えば地上デジタルテレビ放送電波の周波数帯(560MHz~720MHz)である。第2周波数帯は、例えばBluetooth(登録商標)の通信に利用する電波の周波数帯(2.4GHz~2.5GHz)である。
 第2接地パターン22は、給電源56の第1給電回路57および第2給電回路58のそれぞれの入出力部位57b,58bに電気的に接続している。
 この第2実施形態では、ヒンジ導体部材23は、携帯電話端末32のヒンジ37,36のうちの一方(図2の例ではヒンジ36)を構成する一つの部品である。このヒンジ導体部材23は、導体を有して構成されている。
 電流制御回路24の形成位置は、第1回路基板40である。当該電流制御回路24は、前記第1周波数帯の電流を通し、かつ、前記第2周波数帯の電流を減衰する機能を持つ。例えば、この第2実施形態では、電流制御回路24は、図4Aに示されるような共振回路43を有している。この共振回路43は、コンデンサ44とコイル45とコンデンサ47を有している。コンデンサ44とコイル45は、並列接続して並列共振回路46を構成している。この並列共振回路46とコンデンサ47は、直列に接続している。
 共振回路43の両端部分43a,43bのうちの一方が、図2に示されるように、第1接地パターン21のヒンジ側の端部分21aに電気的に接続する。共振回路43の他方の端部分は、接続部材29に電気的に接続する。共振回路43では、コンデンサ44とコイル45が第2周波数帯で並列共振し、かつ、並列共振回路46とコンデンサ47が第1周波数帯で直列共振するように、回路定数が設定されている。これにより、共振回路43は、図4Bの実線Aに示されるようなインピーダンス特性を持つ。すなわち、図4Bの実線Aは、共振回路43の通電電流の周波数(560MHzから2.5GHzまでの周波数範囲)と、共振回路43のインピーダンスとの関係例をスミスチャートを利用して表している。実線Aは、点aから、点a~点aを順に通りながらスミスチャートの最外円に沿って伸び、点aに至っている。点aは560MHzに対応し、点aは640MHzに対応し、点aは720MHzに対応し、点aは2.4GHzに対応し、点aは2.45GHzに対応し、点aは2.5GHzに対応している。
 前記したように、共振回路43のコンデンサ44とコイル45は、第2周波数帯で並列共振し、かつ、並列共振回路46とコンデンサ47が第1周波数帯で直列共振するように、設計されている。これにより、共振回路43は、実線Aのインピーダンス特性に示されるように、第1周波数帯(560MHz~720MHz)で短絡(ショート)又は略短絡となり、かつ、第2周波数帯(2.4GHz~2.5GHz)では、開放(オープン)又は略開放になる。つまり、共振回路43は、第1周波数帯の電流は通電し、かつ、第2周波数帯の電流は減衰する。
 接続部材29は、導体により構成されている。この接続部材29は、電流制御回路24と、ヒンジ導体部材23とを電気的に接続する部品である。接続部材29の一方の端部分29aは第1回路基板40に固定されている。この接続部材29の固定端部分29aは、電流制御回路24(共振回路43)の端部分に電気的に接続する。接続部材29の他方の端部分29bは自由端部分である。接続部材29は弾性変形する。接続部材29の自由端部分29bは、その弾性変形による復元力によってヒンジ導体部材23を押圧する。これにより、接続部材29と、ヒンジ導体部材23とは電気的に接続する。
 接続部材30も、接続部材29と同様に、導体により構成されている。この接続部材30の一方の端部分30aは第2回路基板41に固定されている。接続部材30の他方の端部分30bは自由端である。接続部材29と同様に、接続部材30の自由端部分30bは、弾性変形による復元力によってヒンジ導体部材23を押圧する。これにより、接続部材30と、ヒンジ導体部材23とは電気的に接続する。
 電流制御回路25は、電流制御回路24と同様に、第1周波数帯の電流を通し第2周波数帯の電流を減衰する機能を持つ。この第2実施形態では、電流制御回路25は、前記共振回路43を有している。この電流制御回路25を構成する共振回路43の一方の端部分(例えば端部分43a)は、接続部材30の固定端部分30aに電気的に接続する。共振回路43の他方の端部分43bは第1インピーダンス整合回路27に電気的に接続する。
 電流制御回路26は、第2周波数帯の電流を通し第1周波数帯の電流を減衰する機能を持つ。この第2実施形態では、電流制御回路26は、図5Aに示されるような共振回路50を有している。共振回路50は、コンデンサ51とコイル52とコイル54を有している。コンデンサ51とコイル52は、並列接続して並列共振回路53を構成する。この並列共振回路53とコイル54は直列に接続している。共振回路50の両端部分50a,50bのうちの一方が、接続部材30の固定端部分30aに電気的に接続する。共振回路50の他方の端部分は、第2インピーダンス整合回路28に電気的に接続する。この共振回路50では、コンデンサ51とコイル52が第1周波数帯で並列共振し、かつ、並列共振回路53とコイル54が第2周波数帯で直列共振するように、回路定数が設定されている。これにより、共振回路50は、図5Bの実線Bに示されるようなインピーダンス特性を持つ。すなわち、図5Bの実線Bは、共振回路50の通電電流の周波数(560MHzから2.5GHzまでの周波数範囲)と、共振回路50のインピーダンスとの関係例をスミスチャートを利用して表している。実線Bは、点bから、点b~点bを順に通りながらスミスチャートの最外円に沿って伸び、点bに至っている。上記点bは560MHzに対応し、点bは640MHzに対応し、点bは720MHzに対応し、点bは2.4GHzに対応し、点bは2.45GHzに対応し、点bは2.5GHzに対応している。
 前記したように、共振回路50のコンデンサ51とコイル52が第1周波数帯で並列共振し、かつ、並列共振回路53とコイル54が第2周波数帯で直列共振するように、設計されている。これにより、共振回路50は、実線Bのインピーダンス特性に示されるように、第1周波数帯(560MHz~720MHz)で開放(オープン)又は略開放となり、かつ、第2周波数帯(2.4GHz~2.5GHz)で短絡(ショート)又は略短絡となる。つまり、共振回路50は、第2周波数帯の電流は通電し、かつ、第1周波数帯の電流は減衰する。
 第1インピーダンス整合回路27は、前述したように、電流制御回路25(共振回路43)に電気的に接続している。また、第1インピーダンス整合回路27は、第1給電回路57の入出力部位57aに電気的に接続している。この第1インピーダンス整合回路27は、第1給電回路57との接続部分から見たヒンジ導体部材23側(アンテナ側)のインピーダンスが、第1給電回路57側(回路側)のインピーダンス(例えば50Ω)に整合するようにインピーダンス整合を図る回路である。そのようなインピーダンス整合を図る回路には様々な回路構成がある。第1インピーダンス整合回路27は、それら何れの回路構成を有していてもよい。ここでは、その回路構成の説明は省略する。
 第2インピーダンス整合回路28は、前述したように、電流制御回路26(共振回路50)に電気的に接続している。また、この第2インピーダンス整合回路28は、第2給電回路58の入出力部位58aに電気的に接続している。第2インピーダンス整合回路28は、第2給電回路58との接続部分から見たヒンジ導体部材23側(アンテナ側)のインピーダンスが、第2給電回路58側(回路側)のインピーダンス(例えば50Ω)に整合するようにインピーダンス整合を図る回路である。この第2インピーダンス整合回路28においても、第1インピーダンス整合回路27と同様に、様々にあるインピーダンス整合回路のうちの何れの回路構成を採用してもよい。ここでは、その回路構成の説明は省略する。
 この第2実施形態では、上記のようなインピーダンス整合回路28,27を備えているので、アンテナ側と、回路側とをインピーダンス整合できる。すなわち、図6のスミスチャート中の実線Cは、接続部材30の固定端部分30a(アンテナ側)から給電源56側(回路側)を見たインピーダンスZ56を、示す。この実線Cは、点Cα(横軸1.0)を通っている。その点Cα(スミスチャート中における横軸1.0の位置)は、アンテナ側と回路側とのインピーダンスが整合している状態を表す位置である。第1周波数帯および第2周波数帯におけるインピーダンスZ56は、ほぼその点Cαで示されるインピーダンスとなっている。つまり、図6に示される実線Cは、インピーダンス整合回路28,27によって、第1周波数帯および第2周波数帯において、アンテナ側と、回路側とのインピーダンス整合ができていることを示している。
 この第2実施形態のアンテナ20においては、第2給電回路58が第2周波数帯の電流を出力すると、当該第2周波数帯の電流は、第2接地パターン22に通電する。それと共に、第2周波数帯の電流は、第2インピーダンス整合回路28と、電流制御回路26と、接続部材30と、ヒンジ導体部材23と、接続部材29とを順に通って、電流制御回路24に至る。当該第2周波数帯の電流は、その電流制御回路24によって減衰し、第1接地パターン21への通電が阻止される。
 この第2実施形態では、その第2周波数帯の電流の通電部分は、第2周波数帯で共振して第2ダイポールアンテナとして機能できるように、次のように設計されている。すなわち、第2給電回路58からヒンジ導体部材23を通って電流制御回路24に至るまでの通電部分の電気的な長さ(電気長)が、第2周波数帯の電流の波長に基づいて予め定めた電気長となるように、ヒンジ導体部材23等の電気長が設計されている。さらに述べれば、この第2実施形態では、第2周波数帯の電流の通電部分において、第2ダイポールアンテナとして主に動作するのは、ヒンジ導体部材23である。このことから、第2ダイポールアンテナの電気長に関わる設計は、主に、ヒンジ導体部材23の設計である。つまり、第2周波数帯の電流の通電部分が前記したような所定の電気長を持つことができるように、ヒンジ導体部材23の大きさ、および、ヒンジ導体部材23における接続部材29の接続位置と接続部材30の接続位置との間隔(両端間の長さ)が設計される。
 この第2実施形態のアンテナ20では、第1給電回路57が第1周波数帯の電流を出力した場合には、その第1周波数帯の電流は、第2接地パターン22に通電する。それと共に、第1周波数帯の電流は、第1インピーダンス整合回路27と、電流制御回路25と、接続部材30と、ヒンジ導体部材23と、接続部材29と、電流制御回路24とを順に通って、第1接地パターン21のヒンジ側端部分21aに至る。さらに、当該電流は、その第1接地パターン21のヒンジ側端部分21aから、当該ヒンジ側端部分21aに向き合う端部分21bに向かって通電する。この第2実施形態では、その通電部分は、第1周波数帯で共振して第1ダイポールアンテナとして機能するように、次のように設計されている。すなわち、第1給電部57からヒンジ導体部材23を通って第1接地パターン21の端部分21bに至るまでの通電部分の電気的な長さ(電気長)が、第1周波数帯の電流の波長に基づいて予め定めた電気長となるように、第1接地パターン21等の電気長が設計される。
 この第2実施形態のアンテナ20においては、上記のように、第1ダイポールアンテナの一部が第2ダイポールアンテナとして機能する。
 この第2実施形態のアンテナ20は上記のように構成されている。このアンテナ20を利用して、第2周波数帯の無線送信(この第2実施形態では、Bluetooth(登録商標)の無線送信)を行いたい場合には、第2給電回路58から第2周波数帯の電流を出力する。これにより、第2ダイポールアンテナが第2周波数帯で共振して、第2周波数帯での無線送信が可能となる。また、第2周波数帯の電波(Bluetooth(登録商標)の電波)がアンテナ20に到来すると、第2ダイポールアンテナが第2周波数帯で共振して、その電波を受信する。これにより、受信による第2周波数帯の電流が第2ダイポールアンテナから第2給電回路58に伝達される。
 さらに、第1周波数帯の電波(この第2実施形態では、地上デジタルテレビ放送の電波)がアンテナ20に到来すると、第1ダイポールアンテナが第1周波数帯で共振して、その電波を受信する。これにより、受信による第1周波数帯の電流が第1ダイポールアンテナから第1給電回路57に伝達される。
 この第2実施形態のアンテナ20は、上記のような構成を備えているので、次のような効果を得ることができる。すなわち、アンテナ20の主要な構成部分は、第1接地パターン21と、第2接地パターン22と、ヒンジ導体部材23とである。それら構成部分21,22,23は携帯電話端末(無線通信装置)32を構成する部品でもある。このため、携帯電話端末32に、アンテナ20を設けるためのアンテナ専用の大きな設置スペースが不要となる。これにより、携帯電話端末32の小型化を図ることができる。
 さらに、アンテナ20では、第1ダイポールアンテナの一部が第2ダイポールアンテナとして機能する。このため、アンテナ20を大型化することなく、無線通信が可能な周波数帯の数が増加することができる。すなわち、このアンテナ20を用いることによって、携帯電話端末32は、小型化を図りながらも、無線通信を行う周波数帯の数を増加することができるという効果を得ることができる。
 さらに、アンテナ20では、第1ダイポールアンテナの一部が第2ダイポールアンテナとして機能するために、電流制御回路24(共振回路43)が設けられている。この電流制御回路24の形成場所は、第1回路基板40である。このため、電流制御回路24は、第1回路基板40に設けられる他の電気回路と共に、同じ工程で製造可能である。これにより、電流制御回路24を製造する専用の工程の増加は回避できる。
 さらに、この第2実施形態では、ヒンジ導体部材23は、ヒンジを構成する機能だけでなく、アンテナとしても機能する。このヒンジ導体部材23は電気長を長くすることができる。このため、ヒンジ導体部材23は、アンテナ20の小型化によって懸念されるアンテナの電気長不足の問題を解消できる。
 この第2実施形態のアンテナ20は、上記のように、大型化、および、製造工程の増加を抑制しながら、無線通信が可能な周波数帯の数を増加できるという効果を得ることができる。
 さらに、この第2実施形態では、電流制御回路24と、電流制御回路25と、電流制御回路26とは、共振回路を有している。当該共振回路は、第1周波数帯と第2周波数帯の電流成分を有する電流のうち、第1周波数帯と第2周波数帯のうちの一方の電流成分を減衰し、他方の電流成分を通電するという機能(周波数分離機能)を持っている。このため、第1ダイポールアンテナと第2ダイポールアンテナは同時に動作できる。これにより、アンテナ20は、例えば、地上デジタルテレビ放送の電波を受信しながら、携帯電話端末32から離れたスピーカやヘッドホンに向けてBluetooth(登録商標)の無線通信による音声信号の送信を可能にする。
 本発明者は、この第2実施形態のアンテナ20が、第1周波数帯および第2周波数帯での無線通信を良好に行うことが可能であることを実験により確認している。その実験では、本発明者は、接続部材30の固定端部分30aからヒンジ導体部材23側(アンテナ側)を見た場合のリターンロス特性とインピーダンス特性を調べている。なお、給電源56からヒンジ導体部材23側(アンテナ側)を見ると、共振回路43,50(電流制御回路25,26)が互いに影響し合って、正確なインピーダンス特性が得られない。このため、上記実験では、本発明者は、接続部材30の固定端部分30aからアンテナ側を見たインピーダンス特性を調べた。
 上記実験により得られたリターンロス特性は、図7Aのグラフ中の実線Dで表されている。また、インピーダンス特性に関しては、図7Bのスミスチャート中の実線Eで表されている。なお、図7Bの図中の点e~点eは、それぞれ、図7Aに示す周波数e~eに対応するインピーダンスを表している。eは100MHzであり、eは560MHzであり、eは640MHzであり、eは720MHzである。また、eは2.4GHzであり、eは2.45GHzであり、eは2.5GHzであり、eは3.0GHzである。
 図7Aのリターンロス特性において、第1周波数帯(560MHz~720MHz)に見られる共振は、アンテナ20の第1ダイポールアンテナによる共振である。また、第2周波数帯(2.4GHz~2.5GHz)に見られる共振は、アンテナ20の第2ダイポールアンテナによる共振である。なお、図7Aにおいて、約1.9GHzに見られる共振は、第1ダイポールアンテナの高次の共振(3倍波)によるものである。
 ところで、アンテナのリターンロスと、無線通信状態に悪影響を与える損失とは、図8に示されるような関係がある。この関係に基づいて、所定の良好な無線通信を得るためには、リターンロスが−5dB以下であることが好ましいとされている。上記実験では、アンテナ20において、第1周波数帯および第2周波数帯におけるリターンロス特性が−5dB以下である。これにより、実験結果から、アンテナ20は、第1周波数帯の無線通信(地上デジタルテレビ放送の無線通信)および第2周波数帯の無線通信(Bluetooth(登録商標)の無線通信)を両方共に良好に行うことができることが確認された。
 本発明者は、第2実施形態のアンテナ20と比較するために、図9Bに示されるような比較例のアンテナ60に関しても、リターンロス特性およびインピーダンス特性を前記同様に調べている。比較例としてのアンテナ60は、電流制御回路24と電流制御回路26と第2インピーダンス整合回路28が省略されている以外は第2実施形態のアンテナ20と同様な構成を有している。この比較例のアンテナ60のリターンロス特性は図9Aの実線Hに示されている。また、アンテナ60のインピーダンス特性は図9Cの実線Jに示されている。なお、図9Aに示される周波数e~eは、図7Aの周波数e~eと同じである。図9Cの図中の点e~点eは、それぞれ、それら周波数e~eに対応するインピーダンスを表している。
 この比較例のアンテナ60のリターンロス特性において、第1周波数帯(560MHz~720MHz)に共振は見られるが、第2周波数帯(2.4GHz~2.5GHz)には共振は見られない。つまり、アンテナ60では、第1周波数帯の無線通信は行うことができるが、第2周波数帯の無線通信は行うことができない。なお、図9Aにおいて、約1.9GHzに見られる共振は、アンテナ20と同様に、第1ダイポールアンテナの高次の共振(3倍波)である。
 この第2実施形態のアンテナ20と、比較例のアンテナ60とのリターンロス特性を比較すると、アンテナ20は、第2周波数帯の無線通信に対応可能であるのに対して、アンテナ60は、第2周波数帯の無線通信を良好に行うことはできない。すなわち、この第2実施形態のアンテナ20は、アンテナ60に比べて、携帯電話端末32の大型化を抑制しながら、良好な無線通信が可能な周波数帯の増加を図ることができる。
 (第3実施形態)
 以下に、本発明に係る第3実施形態を説明する。
 図10は、第3実施形態のアンテナ63の主要な構成部分を示している。この第3実施形態のアンテナ63の構成は、次に述べる差異を除いて第2実施形態のアンテナ20と同様である。アンテナ63がアンテナ20と異なることは、第2実施形態で示した第1インピーダンス整合回路27と第2インピーダンス整合回路28が省略されていることである。さらに、アンテナ63がアンテナ20と異なることは、共通インピーダンス整合回路64が設けられていることである。この第3実施形態の説明では、第2実施形態と共通する部分には同一の参照符号を付し、当該共通する部分の重複説明は省略する。
 この第3実施形態では、電流制御回路25は、第2実施形態と同様に、図4Aに示すような共振回路43を有する。その共振回路43の一方の端部分(例えば端部分43b)は第1給電回路57の入出力部位57aに電気的に接続する。また、共振回路43の他方の端部分43aは共通インピーダンス整合回路64に電気的に接続する。
 電流制御回路26は、第2実施形態と同様に、図5Aに示すような共振回路50を有する。その共振回路50の一方の端部分(例えば端部分50b)は第2給電回路58の入出力部位58aに電気的に接続する。また、共振回路50の他方の端部分50aは共通インピーダンス整合回路64に電気的に接続する。
 共通インピーダンス整合回路64は、給電源56側(回路側)とヒンジ導体部材23側(アンテナ側)とのインピーダンスを整合する回路である。前述したように、インピーダンス整合回路には様々な回路構成がある。共通インピーダンス整合回路64は、それら何れの回路構成を有していてもよく、その説明は省略する。
 この第3実施形態のアンテナ63の主要構成部分(第1接地パターン21と第2接地パターン22とヒンジ導体部材23と電流制御回路24)は、第2実施形態のアンテナ20と同様である。このために、第3実施形態のアンテナ63は、第2実施形態と同様に、大型化、および、製造工程の増加を抑制しながら、無線通信を行う周波数帯の数を増加できるという効果を得ることができる。
 また、この第3実施形態では、第1インピーダンス整合回路27と第2インピーダンス整合回路28が省略される一方で、共通インピーダンス整合回路64が設けられている。このために、第3実施形態のアンテナ63は、第2実施形態のアンテナ20よりも回路構成の簡略化を図ることができる。
 (その他の実施形態)
 本発明は第1~第3の実施形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第2と第3の実施形態では、電流制御回路24は、共振回路を利用して、電流の通電と減衰を制御する。これに対し、電流制御回路24は、共振回路を用いずに、電流の通電と減衰を制御する構成を有していてもよい。例えば、電流制御回路24は、図11に示されるようなスイッチ回路60を利用して、電流の通電と減衰を制御する構成であってもよい。例えば、そのスイッチ回路としては、電界効果トランジスタ(FET(Field−effect−transistor))等のトランジスタを用いたスイッチ回路や、pin(p−intrinsic−n)ダイオード等のダイオードを用いたスイッチ回路などがある。このようなスイッチ回路のスイッチング動作は、例えば携帯電話端末32の動作制御を行う制御回路(図示せず)によって、次のように制御される。つまり、上記制御回路は、第1周波数帯の無線通信を行う場合(第1周波数帯の電流を第1接地パターン21に導く場合)には、スイッチ回路をスイッチオン状態にする。また、上記制御回路は、第2周波数帯の無線通信を行う場合(第2周波数帯の電流を電流制御回路24で減衰する場合)には、スイッチ回路をスイッチオフ状態にする。
 上記のように、電流制御回路24がスイッチ回路を有する構成である場合には、アンテナ20,63は、第1周波数帯と第2周波数帯とのうち、上記スイッチ回路のスイッチング状態に応じた一方側の周波数帯のみの無線通信を行うことになる。このため、電流制御回路24がスイッチ回路を有する構成である場合には、電流制御回路25と電流制御回路26とのうちの一方又は両方も、共振回路ではなく、スイッチ回路を有する構成としてもよい。そのスイッチ回路のスイッチング動作も、例えば携帯電話端末32の制御回路(図示せず)によって、制御される。
 また、第2や第3の実施形態では、ヒンジ導体部材23はヒンジ36を構成する一つの部品である。これに代えて、ヒンジ導体部材は、例えば、ヒンジ36を構成する誘電体の部品に形成されたアンテナエレメントであってもよい。この場合には、そのヒンジ導体部材(アンテナエレメント)は電気長の調整がより容易であることから、第2ダイポールアンテナは設定の電気長をより精度良く持つアンテナとなる。
 さらに、第2や第3の実施形態では、アンテナ20,63が組み込まれる無線通信装置の一例として、携帯電話端末32を示したが、本発明のアンテナを備えた無線通信装置は、携帯電話端末32に限定されるものではない。例えば、本発明のアンテナを備えた無線通信装置のその他の例としては、ヒンジを備えたPDA(Personal−Digital−Assistant)等の携帯情報端末などがある。
 以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
 なお、この出願は、2009年9月17日に出願された日本出願特願2009−215824を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
 本発明は、複数の周波数帯を利用した無線通信を行うアンテナおよびそれを備えた携帯電話機等の無線通信装置に有効である。
 1,20,63 アンテナ
 3,21 第1接地パターン
 4,22 第2接地パターン
 5,23 ヒンジ導体部材
 6,24 電流制御回路
 25 第1給電側電流制御回路(電流制御回路)
 26 第2給電側電流制御回路(電流制御回路)
 27 第1インピーダンス整合回路
 28 第2インピーダンス整合回路
 43,50 共振回路

Claims (11)

  1.  第1回路基板に形成されている第1接地パターンと、
     第1周波数帯の電流と、前記第1周波数帯よりも高い第2周波数帯の電流とを出力する給電源が設けられている第2回路基板に形成されている第2接地パターンと、
     前記第1回路基板と前記第2回路基板とを間接的に連結するヒンジに配置されるヒンジ導体部材と、
     前記第1回路基板に設けられ、前記第1周波数帯の電流を通し、かつ、前記第2周波数帯の電流を減衰する電流制御回路と、
    を備え、
     前記第1接地パターンは、前記電流制御回路と、前記ヒンジ導体部材とを介して、前記給電源に備えられている複数の入出力部位のうちの少なくとも一つに電気的に接続し、前記第2接地パターンは、前記給電源の別の入出力部位の一つに電気的に接続しており、
     前記第1接地パターンと前記電流制御回路と前記ヒンジ導体部材と前記第2接地パターンは、前記第1周波数帯の信号を通信するアンテナとして機能し、
     前記ヒンジ導体部材と前記第2接地パターンは、前記第2周波数帯の信号を通信するアンテナとしても機能するアンテナ。
  2.  前記電流制御回路は、前記第1周波数帯の電流に対しては短絡又は略短絡となり、かつ、前記第2周波数帯の電流に対しては開放又は略開放となる共振回路を有する請求項1記載のアンテナ。
  3.  前記電流制御回路は、電流の通電と減衰を切り換えるスイッチ回路を有する請求項1記載のアンテナ。
  4.  前記第2回路基板に設けられ、前記第1周波数帯の電流を通電し、かつ、前記第2周波数帯の電流の通電を減衰する第1給電側電流制御回路と、
     前記第2回路基板に設けられ、前記第2周波数帯の電流を通電し、かつ、前記第1周波数帯の電流の通電を減衰する第2給電側電流制御回路と、
    を、さらに、備え、
     前記ヒンジ導体部材は、前記第1給電側電流制御回路を介して、前記給電源における前記第1周波数帯の電流の入出力に対応する入出力部位に接続し、かつ、前記ヒンジ導体部材は、前記第2給電側電流制御回路を介して、前記給電源における前記第2周波数帯の電流の入出力に対応する入出力部位に接続している請求項1又は請求項2又は請求項3記載のアンテナ。
  5.  前記第1給電側電流制御回路は、前記第1周波数帯の電流に対しては短絡又は略短絡となり、かつ、前記第2周波数帯の電流に対しては開放又は略開放となる共振回路を有し、
     前記第2給電側電流制御回路は、前記第1周波数帯の電流に対しては開放又は略開放となり、かつ、前記第2周波数帯の電流に対しては短絡又は略短絡となる共振回路を有している請求項4記載のアンテナ。
  6.  前記第1給電側電流制御回路と、前記第2給電側電流制御回路とのうちの少なくとも一つは、電流の通電と減衰を切り換えるスイッチ回路を有している請求項4記載のアンテナ。
  7.  前記ヒンジ導体部材を前記第1給電側電流制御回路を介して前記給電源に電気的に接続する電流経路上に設けられ前記給電源側と前記ヒンジ導体部材側とのインピーダンスを整合する第1インピーダンス整合回路と、
     前記ヒンジ導体部材を前記第2給電側電流制御回路を介して前記給電源に電気的に接続する電流経路上に設けられ前記給電源側と前記ヒンジ導体部材側とのインピーダンスを整合する第2インピーダンス整合回路と、
    を、さらに、備えている請求項4又は請求項5又は請求項6記載のアンテナ。
  8.  前記給電源側と、前記ヒンジ導体部材側とのインピーダンスを整合する共通インピーダンス整合回路を、さらに、備えている請求項4又は請求項5又は請求項6記載のアンテナ。
  9.  前記ヒンジ導体部材は、アンテナエレメントを有し、当該アンテナエレメントの両端部位のうちの一方は、前記給電源に電気的に接続し、他方は、前記電流制御回路に電気的に接続している請求項1乃至請求項8の何れか一つに記載のアンテナ。
  10.  請求項1乃至請求項9の何れか一つに記載のアンテナを備えている無線通信装置。
  11.  第1回路基板に形成される第1接地パターンと、
     第1周波数帯の電流と、前記第1周波数帯よりも高い第2周波数帯の電流とを出力する給電源が設けられている第2回路基板に形成される第2接地パターンと、
     前記第1回路基板と前記第2回路基板とを間接的に連結するヒンジに配置するヒンジ導体部材と、
     前記第1回路基板に設けられ、前記第1周波数帯の電流を通し、かつ、前記第2周波数帯の電流を減衰する電流制御回路と、
    を設け、
     前記第1接地パターンを、前記電流制御回路と、前記ヒンジ導体部材とを介して、前記給電源に備えられている複数の入出力部位のうちの少なくとも一つに電気的に接続し、かつ、前記第2接地パターンを、前記給電源の別の入出力部位の一つに電気的に接続し、
     前記第1周波数帯の信号を送信する場合には、前記給電源が前記第1周波数帯の電流を出力し、当該電流が、前記第2接地パターンを通電すると共に、前記ヒンジ導体部材と前記電流制御回路と前記第1接地パターンを通電し、前記第1接地パターンと前記電流制御回路と前記ヒンジ導体部材と前記第2接地パターンが、前記第1周波数帯で共振し、
     前記第2周波数帯の信号を送信する場合には、前記給電源が前記第2周波数帯の電流を出力し、当該電流が、前記第2接地パターンに通電すると共に、前記ヒンジ導体部材を通って前記電流制御回路に至るまで通電し、当該第2周波数帯の電流の通電部分が、前記第2周波数帯で共振するアンテナ構成方法。
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