WO2013136749A1

WO2013136749A1 - アンテナ装置及び無線通信端末

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Publication number: WO2013136749A1
Application number: PCT/JP2013/001527
Authority: WO
Inventors: 崇弘吉田; 櫻井　正則; 北野　進一郎; 大輔栗田; 上田　隆
Original assignee: Ｎｅｃカシオモバイルコミュニケーションズ株式会社; 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ
Priority date: 2012-03-15
Filing date: 2013-03-08
Publication date: 2013-09-19
Also published as: EP2827451A1; US20150042525A1; JPWO2013136749A1

Abstract

　アンテナ装置（１０）は、第１アンテナパターン（１００）、第２アンテナパターン（２００）、及び周波数特性調整部（４００）を備えている。第１アンテナパターン（１００）は給電点（１４）を有している。第２アンテナパターン（２００）は、第１アンテナパターン（１００）と同様に、給電点（１４）ら給電される。周波数特性調整部（４００）は給電点（１４）に接続されている。周波数特性調整部（４００）は、第１アンテナパターン（１００）及び第２アンテナパターン（２００）の少なくとも一方の周波数特性を変化させる。

Description

アンテナ装置及び無線通信端末

　本発明は、複数の周波数帯域に対応しているアンテナ装置及び無線通信端末に関する。

　無線通信に用いられるアンテナ装置には、様々な特性が求められる。アンテナ装置に求められる特性の一つに、共振周波数が可変であること（すなわちチューナブルであること）がある。特許文献１には、逆Ｆ型アンテナの開放端を、バリキャップダイオードを介してグランドに接続することにより、アンテナの共振周波数を変えることが記載されている。

　また特許文献２には、互いに異なる周波数帯域に対応した２つの受波素子それぞれに、可変容量素子を設けることが記載されている。これら２つの受波素子は、日本の地上波デジタルテレビ放送の周波数帯域（４７０ＭＨｚから７７０ＭＨｚのＵＨＦ群）に対応するために設けられている。

特開２００９－２９６２５０号公報特開２０１０－４１４５５号公報

　近年は、無線通信端末をマルチバンド化することが求められている。このためには、無線通信端末に内蔵されるアンテナ装置をマルチバンド化する必要がある。一方で、無線通信端末には小型化が求められている。しかし、アンテナ装置をマルチバンド化すると、アンテナ装置が大きくなってしまう。

　本発明の目的は、マルチバンド化に対応することができ、かつ大型化することを抑制できるアンテナ装置及び無線通信端末を提供することにある。

　本発明によれば、給電点を有している第１アンテナパターンと、
　前記給電点と同一の点から給電される第２アンテナパターンと、
　前記給電点に接続されており、前記第１アンテナパターン及び前記第２アンテナパターンの少なくとも一方の周波数特性を変化させる周波数特性調整手段と、
を備えるアンテナ装置が提供される。

　本発明によれば、給電点を有している第１アンテナパターンと、
　前記給電点と同一の点から給電される第２アンテナパターンと、
　前記第１アンテナパターンに接続されており、前記第１アンテナパターンの周波数特性を変化させる第１周波数特性調整手段と、
　前記第２アンテナパターンに接続されており、前記第２アンテナパターンの周波数特性を変化させる第２周波数特性調整手段と、
を備えるアンテナ装置が提供される。

　本発明によれば、給電点を有している第１アンテナパターンと、
　前記給電点と同一の点から給電される第２アンテナパターンと、
　前記給電点に接続されており、前記第１アンテナパターン及び前記第２アンテナパターンの少なくとも一方の周波数特性を変化させる周波数特性調整手段と、
　外部に出力すべき信号を所定の周波数の発振信号に変換し、前記発振信号を前記給電点に供給する発振信号生成手段と
　前記所定の周波数の値に応じて前記周波数特性調整手段を制御する制御手段と、
を備える無線通信端末が提供される。

　本発明によれば、給電点を有している第１アンテナパターンと、
　前記給電点と同一の点から給電される第２アンテナパターンと、
　前記第１アンテナパターンに接続されており、前記第１アンテナパターンの周波数特性を変化させる第１周波数特性調整手段と、
　前記第２アンテナパターンに接続されており、前記第２アンテナパターンの周波数特性を変化させる第２周波数特性調整手段と、
　外部に出力すべき信号を所定の周波数の発振信号に変換し、前記発振信号を前記給電点に供給する発振信号生成手段と
　前記所定の周波数の値に応じて前記第１周波数特性調整手段又は前記第２周波数特性調整手段の少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備える無線通信端末が提供される。

　本発明によれば、アンテナ装置において、マルチバンド化に対応することができ、かつ大型化することを抑制できる。

　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

第１の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す平面図である。図１に示したアンテナ装置の斜視図である。周波数特性調整部の回路図である。比較例に係るアンテナ装置のスミスチャートである。アンテナ装置のスミスチャートである。第２の実施形態に係るアンテナ装置の構成を示す図である。第１周波数特性調整部及び第２周波数特性調整部の構成を示す図である。第１回路及び第３回路の一例を具体的に示す図である。第２回路及び第４回路の一例を具体的に示す図である。アンテナ装置が７００ＭＨｚに対応するときの第１周波数特性調整部及び第２周波数特性調整部の接続状態を示す図である。アンテナ装置が８００ＭＨｚに対応するときの第１周波数特性調整部及び第２周波数特性調整部の接続状態を示す図である。アンテナ装置が１５００ＭＨｚに対応するときの第１周波数特性調整部及び第２周波数特性調整部の接続状態を示す図である。アンテナ装置が１７００ＭＨｚ、２０００ＭＨｚ、又は２６００ＭＨｚに対応するときの第１周波数特性調整部及び第２周波数特性調整部の接続状態を示す図である。（ａ）は共振回路の第１例を示す回路図であり、（ｂ）は共振回路の第２例を示す回路図である。第３の実施形態に係る無線通信端末の機能構成を示すブロック図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０の構成を示す平面図である。図２は、図１に示したアンテナ装置１０の斜視図である。アンテナ装置１０は、第１アンテナパターン１００、第２アンテナパターン２００、及び周波数特性調整部４００を備えている。第１アンテナパターン１００は給電点１４を有している。第２アンテナパターン２００は、第１アンテナパターン１００と同様に、給電点１４から給電される。周波数特性調整部４００は給電点１４に接続されている。周波数特性調整部４００は、第１アンテナパターン１００及び第２アンテナパターン２００の少なくとも一方の周波数特性を変化させる。

　本実施形態では、アンテナ装置１０は第１アンテナパターン１００及び第２アンテナパターン２００を有しているため、マルチバンド化に対応できる。また、第１アンテナパターン１００及び第２アンテナパターン２００は共通の給電点１４を有している。このため、アンテナ装置１０が大型化することを抑制できる。以下、詳細に説明する。

　本実施形態において、第１アンテナパターン１００及び第２アンテナパターン２００は、互いに異なる周波数帯域に対応している。例えば、第１アンテナパターン１００は１５００ＭＨｚ、１７００ＭＨｚ、及び２０００ＭＨｚの周波数帯域に対応しており、第２アンテナパターン２００は７００ＭＨｚ、８００ＭＨｚ、及び２６００ＭＨｚの周波数帯域に対応している。ただし各アンテナパターンが対応している周波数帯域は、これらに限定されない。そして第１アンテナパターン１００及び第２アンテナパターン２００は、いずれも周波数特性調整部４００を介して、導体パターン３００に接続している。導体パターン３００は接地されている。

　第１アンテナパターン１００は、逆Ｌ型のアンテナである。詳細には、第１アンテナパターン１００は、一端が周波数特性調整部４００を介して給電点１４に接続しており、他端が開放している。具体的には、第１アンテナパターン１００は、給電点１４から第１の方向（図中上方）に延伸した後、先端部１０２が直角に折れ曲がっている。

　第２アンテナパターン２００はＴ型のアンテナであり、第１アンテナパターン１００と一部が共通になっている。具体的には、第１アンテナパターン１００及び第２アンテナパターン２００は、周波数特性調整部４００から一定の部分が、共通パターン１２となっている。第２アンテナパターン２００は、共通パターン１２以外に、中間部２０１及び先端部２０２を有している。中間部２０１の一端は、共通パターン１２のうち周波数特性調整部４００とは逆側の端部に接続している。中間部２０１は、共通パターン１２から、第１アンテナパターン１００の先端部１０２と平行に延伸した後、共通パターン１２と同一方向に延伸するように、直角に曲がっている。先端部２０２は、先端部１０２と平行な直線パターンであり、その中間部分に中間部２０１の他端が接続している。先端部２０２の一方の開放端は、先端部１０２の開放端に対向している。

　なお、図２に示すように、共通パターン１２と、第２アンテナパターン２００の中間部２０１は異なる層に形成されている。また、第１アンテナパターン１００の先端部１０２及び第２アンテナパターン２００の先端部２０２は、断面が逆Ｌ字型を有しており、Ｌの底辺に対応する部分が、中間部２０１と同一層に形成されている。なお、先端部１０２，２０２のうちＬの頂点に対応する部分は、共通パターン１２と同一層に位置している。

　図３は、周波数特性調整部４００の回路図を示している。周波数特性調整部４００は、インダクタ４１０及び可変容量素子４２０を有している。インダクタ４１０は、一端が導体パターン３００に接続されており、他端が第１アンテナパターン１００及び第２アンテナパターン２００に接続されている。可変容量素子４２０は、一端が給電点１４を介して発振信号生成部２０に接続しており、他端がインダクタ４１０と第１アンテナパターン１００の間に接続している。可変容量素子４２０の容量は、制御部３０によって制御される。制御部３０は、発振信号生成部２０が生成する信号の周波数に応じて、可変容量素子４２０の容量を制御する。

　次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。本実施形態によれば、第１アンテナパターン１００及び第２アンテナパターン２００は共通の給電点１４を有している。このため、アンテナ装置１０が大型化することを抑制できる。

　また、第１アンテナパターン１００及び第２アンテナパターン２００を有しているため、マルチバンド化に対応できる。特に、アンテナ装置１０を８００ＭＨｚの周波数帯に対応させると、１５００ＭＨｚはアンテナ装置１０の反共振帯域になりやすい。これに対して本実施形態では、先端部１０２の長さと、先端部２０２のうち中間部２０１の接続点から先端部１０２側に位置している部分の長さをそれぞれ調整することにより、１５００ＭＨｚを８００ＭＨｚの反共振帯域から外すことができる。

　図４は、比較例に係るアンテナ装置のスミスチャートを示している。本図に示すアンテナ装置は、８００ＭＨｚ、１７００ＭＨｚ、及び２０００ＭＨｚ、及び２６００ＭＨｚに対応している。このアンテナ装置の反共振周波数は、１４２８ＭＨｚになっている。このため、このアンテナ装置の１５００ＭＨｚの周波数帯における性能は、不十分である。

　図５は、アンテナ装置１０のスミスチャートを示している。第１アンテナパターン１００の先端部１０２の長さ、及び、第２アンテナパターン２００の先端部２０２のうち中間部２０１の接続点から先端部１０２側に位置している部分の長さは、それぞれ調整されている。これにより、アンテナ装置１０の反共振周波数は、１２４８ＭＨｚになっている。このため、アンテナ装置１０は、１５００ＭＨｚの周波数帯にいても、十分な性能を有している。

（第２の実施形態）
　図６は、第２の実施形態に係るアンテナ装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係るアンテナ装置１０は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０と同様の構成である。

　まず、第１アンテナパターン１００は第１周波数特性調整部１１０を有しており、第２アンテナパターン２００は第２周波数特性調整部２１０を有している。本実施形態によっても、第１アンテナパターン１００及び第２アンテナパターン２００は共通の給電点１４を有している。このため、アンテナ装置１０が大型化することを抑制できる。以下、詳細に説明する。

　第１アンテナパターン１００及び第２アンテナパターン２００は、いずれも導体パターン３００への短絡点を有している。そして第１周波数特性調整部１１０は、第１アンテナパターン１００の短絡点に設けられており、第２周波数特性調整部２１０は、第２アンテナパターン２００の短絡点に設けられている。第１周波数特性調整部１１０及び第２周波数特性調整部２１０は、いずれも図３に示した制御部３０によって制御されている。

　本実施形態において、第１アンテナパターン１００は逆Ｆ型のアンテナである。また第２アンテナパターン２００は、折り返しアンテナとなっている。そして第２アンテナパターン２００と共通パターン１２の接続点には、共振回路２２０が設けられている。共振回路２２０は、第１アンテナパターン１００で通信すべき周波数帯域において第２アンテナパターン２００のインピーダンスが大きくなるように設定されている。

　また第２アンテナパターン２００は、共振回路２２０から、第１アンテナパターン１００から離れる方向に延伸した後、第１アンテナパターン１００に近づく方向に１８０°折れ曲がっている（第１の折れ曲がり部）。その後、第２アンテナパターン２００は、再び１８０°折れ曲がって第１アンテナパターン１００から離れる方向に延伸した後、さらに１８０°折れ曲がって（第２の折り返し部）第１アンテナパターン１００に近づく方向に延伸している。上記した第１の折れ曲がり部から第２の折れ曲がり部までの間の部分（折り返し部２３０）の長さを調節することにより、第２アンテナパターン２００は、２６００ＭＨｚの周波数帯域に対応できる。

　図７は、第１周波数特性調整部１１０の構成を示す図である。なお、第２周波数特性調整部２１０も第１周波数特性調整部１１０と同様の構成を有している。第１周波数特性調整部１１０（第２周波数特性調整部２１０）は、第１回路１１２（第２回路２１２）、第３回路１１４（第４回路２１４）、及びスイッチ１１６（スイッチ２１６）を有している。第１回路１１２は、一端がスイッチ１１６に接続しており、他端が導体パターン３００に接続している。第３回路１１４は、一端がスイッチ１１６に接続している。スイッチ１１６は、第１アンテナパターン１００を第１回路１１２及び第３回路１１４の一方に接続させる。スイッチ１１６（２１６）は、制御部３０（図３に図示）によって制御される。

　図８は、第１回路１１２及び第３回路１１４の一例を具体的に示す図である。本図に示す例において、第１回路１１２はインダクタ（第１素子）であり、第３回路１１４は開放端になっている。

　図９は、第２回路２１２及び第４回路２１４の一例を具体的に示す図である。本図に示す例において、第２回路２１２はコンデンサ（第２素子）であり、第４回路２１４は開放端になっている。

　図１０は、アンテナ装置１０が７００ＭＨｚに対応するときの第１周波数特性調整部１１０及び第２周波数特性調整部２１０の接続状態を示している。本図に示す例において、第１アンテナパターン１００は第３回路１１４（開放端）に接続している。また第２アンテナパターン２００も第４回路２１４（開放端）に接続している。

　図１１は、アンテナ装置１０が８００ＭＨｚに対応するときの第１周波数特性調整部１１０及び第２周波数特性調整部２１０の接続状態を示している。本図に示す例において、第１アンテナパターン１００は第３回路１１４（開放端）に接続している。また第２アンテナパターン２００は第２回路２１２（コンデンサ）に接続している。

　図１２は、アンテナ装置１０が１５００ＭＨｚに対応するときの第１周波数特性調整部１１０及び第２周波数特性調整部２１０の接続状態を示している。本図に示す例において、第１アンテナパターン１００は第１回路１１２（インダクタ）に接続している。また第２アンテナパターン２００は第４回路２１４（開放端）に接続している。

　図１３は、アンテナ装置１０が１７００ＭＨｚ、２０００ＭＨｚ、又は２６００ＭＨｚに対応するときの第１周波数特性調整部１１０及び第２周波数特性調整部２１０の接続状態を示している。本図に示す例において、第１アンテナパターン１００は第３回路１１４（開放端）に接続している。また第２アンテナパターン２００も第４回路２１４（開放端）に接続している。

　図１４（ａ）は、共振回路２２０の第１例を示す回路図である。本図に示す例において、共振回路２２０は、インダクタ２２２及び容量素子２２４を直列に接続したものである。

　図１４（ｂ）は、共振回路２２０の第２例を示す回路図である。本図に示す例において、共振回路２２０は、インダクタ２２２及び容量素子２２４を並列に接続したものである。

　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１の実施形態と比較して、各周波数帯域におけるアンテナ装置１０の特性をさらに向上させることができる。

（第３の実施形態）
　図１５は、第３の実施形態に係る無線通信端末５０の機能構成を示すブロック図である。無線通信端末５０は、アンテナ装置１０、発振信号生成部２０、及び制御部３０を有している。アンテナ装置１０は、第１の実施形態又は第２の実施形態に示したとおりである。発振信号生成部２０は、送信すべき信号（データ又は音声）を、所定の周波数の信号に変調し、アンテナ装置１０に給電点１４に出力する。制御部３０は、発振信号生成部２０から、発振信号生成部２０が生成した変調信号の周波数を示す信号を受信し、受信した信号に基づいて、アンテナ装置１０の可変容量素子４２０、又は第１周波数特性調整部１１０及び第２周波数特性調整部２１０を制御する。

　本実施形態によれば、無線通信端末５０をマルチバンド化させることができる。これにより、無線通信端末５０は、ローミングに対応することができる。またアンテナ装置１０を小型にすることができるため、無線通信端末５０を小型にすることができる。

　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

　この出願は、２０１２年３月１５日に出願された日本出願特願２０１２－５８９５７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。

Claims

　給電点を有している第１アンテナパターンと、
　前記給電点と同一の点から給電される第２アンテナパターンと、
　前記給電点に接続されており、前記第１アンテナパターン及び前記第２アンテナパターンの少なくとも一方の周波数特性を変化させる周波数特性調整手段と、
を備えるアンテナ装置。
　請求項１に記載のアンテナ装置において、
　前記第１アンテナパターン、及び前記第２アンテナパターンは、いずれも開放端を有しており、かつ互いの前記開放端が対向しているアンテナ装置。
　給電点を有している第１アンテナパターンと、
　前記給電点と同一の点から給電される第２アンテナパターンと、
　前記第１アンテナパターンに接続されており、前記第１アンテナパターンの周波数特性を変化させる第１周波数特性調整手段と、
　前記第２アンテナパターンに接続されており、前記第２アンテナパターンの周波数特性を変化させる第２周波数特性調整手段と、
を備えるアンテナ装置。
　請求項３に記載のアンテナ装置において、
　前記第１アンテナパターンは、導体パターンに短絡している第１短絡点を有しており、
　前記第２アンテナパターンは、前記導体パターンに短絡している第２短絡点を有しており、
　前記第１周波数特性調整手段は前記第１短絡点に接続しており、
　前記第２周波数特性調整手段は前記第２短絡点に接続しているアンテナ装置。
　請求項４に記載のアンテナ装置において、
　前記導体パターンは接地されており、
　前記第１周波数特性調整手段は、
　　一端が前記導体パターンに接続している第１素子と、
　　前記第１アンテナパターンを、前記第１素子の他端及び開放端の一方に選択的に接続させる第１スイッチ手段と、
を有しており、
　前記第２周波数特性調整手段は、
　　一端が前記導体パターンに接続している第２素子と、
　　前記第２アンテナパターンを、前記第２素子の他端及び開放端の一方に選択的に接続させる第２スイッチ手段と、
を有しているアンテナ装置。
　請求項３～５のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
　前記第１アンテナパターンは折り返しアンテナであり、
　前記第２アンテナパターンは逆Ｆ型アンテナであるアンテナ装置。
　請求項１～６のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
　前記第１アンテナパターンと前記第２アンテナパターンは、前記給電点から一定長さの部分が共通パターンになっており、
　前記第１アンテナパターンは、前記共通パターンから分岐する部分に、共振回路を有しているアンテナ装置。
　給電点を有している第１アンテナパターンと、
　前記給電点と同一の点から給電される第２アンテナパターンと、
　前記給電点に接続されており、前記第１アンテナパターン及び前記第２アンテナパターンの少なくとも一方の周波数特性を変化させる周波数特性調整手段と、
　外部に出力すべき信号を所定の周波数の発振信号に変換し、前記発振信号を前記給電点に供給する発振信号生成手段と
　前記所定の周波数の値に応じて前記周波数特性調整手段を制御する制御手段と、
を備える無線通信端末。
　給電点を有している第１アンテナパターンと、
　前記給電点と同一の点から給電される第２アンテナパターンと、
　前記第１アンテナパターンに接続されており、前記第１アンテナパターンの周波数特性を変化させる第１周波数特性調整手段と、
　前記第２アンテナパターンに接続されており、前記第２アンテナパターンの周波数特性を変化させる第２周波数特性調整手段と、
　外部に出力すべき信号を所定の周波数の発振信号に変換し、前記発振信号を前記給電点に供給する発振信号生成手段と
　前記所定の周波数の値に応じて前記第１周波数特性調整手段又は前記第２周波数特性調整手段の少なくとも一方を制御する制御手段と、
を備える無線通信端末。