JP4082674B2

JP4082674B2 - ANTENNA DEVICE AND RADIO DEVICE

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Publication number: JP4082674B2
Application number: JP2003063283A
Authority: JP
Inventors: 英明東海林; 佳貴金山; 登大野; 光太郎高木; 直孝佐藤
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications Japan Inc
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-03-10
Filing date: 2003-03-10
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-03-10
Also published as: JP2004274445A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ装置及び無線装置に関し、詳細には複数の通信システムで使用するのに好適なアンテナ装置及び無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、携帯電話機等の携帯型無線機に搭載されるアンテナとしては、携帯するのに便利なように、小形且つ軽量であることが要求される。しかし、アンテナを単に物理的に小形化してしまうと、放射抵抗が小さくなりアンテナ効率の劣化が問題となる。同時に、アンテナの小形化により、Ｑ値も高くなるため、アンテナの比帯域幅が狭くなる。このように、単にアンテナを物理的に小形化してしまうと、所望のアンテナ特性が満足できなくなってしまう。
【０００３】
また、近年、携帯型無線機には、複数の通信システムの搭載が要求され、一部実際に搭載されたものもある。複数の通信システムの一例としては、例えば周波数帯域の異なる二つの周波数を利用して音声通話を行うデュアルバンドの音声通話機能、ＧＰＳ（Global Positioning System）機能、Ｂluetooth機能（近距離無線通信機能）などが挙げられる。
【０００４】
この種の携帯型無線機では、複数の通信システムに対応するため、各周波数帯域にそれぞれ対応したアンテナが要求される。この要求を満たす手法としては、単一のアンテナに異なる複数の周波数とそれぞれ共振が得られる工夫をする方法と、それぞれの周波数と共振する複数のアンテナを搭載する方法がある。
【０００５】
しかしながら、前者の方法では、アンテナの設計が複雑になることに加え、アンテナに接続される高周波回路にスイッチ若しくは分波器が必要になる。このため、この手法では、スイッチ若しくは分波器の挿入損失が発生し、無線特性が劣化する。一方、後者の方法では、アンテナ間の干渉によるアンテナ特性の劣化と、複数の通信システムが同時に動作した場合に一方の通信システムから発生するキャリア送信波やそのスプリアスが同じ携帯型無線機に搭載された他の通信システムの妨害波となり、無線特性に不具合を生じさせることが考えられる。
【０００６】
そこで、アンテナの広帯域化を図る手法として、一端部を地導体に接続した約λ／４（λは通信システムで使用する周波数を表す）の電気長のアンテナ素子、若しくは両端部を開放した約λ／２の電気長のアンテナ素子を給電しているアンテナの近傍に別のアンテナ素子を配置し、その配置したアンテナ素子を無給電素子として動作させる方法が知られている。この方法は、給電されたアンテナ素子と近接して配置したアンテナ素子に、容量結合によって高周波電流を誘起させることにより、複共振を得るものである。
【０００７】
この手法を利用したアンテナとして、これまでに幾つかのアンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４参照）。特許文献１に記載される無線通信端末用内蔵アンテナは、棒状に形成された無給電素子を、ダイポールアンテナを構成するアンテナ素子と対向するように配した構成を採用している。特許文献２に記載の複共振アンテナは、チップ状の超小型アンテナであり、給電素子に近接して無給電素子を配置した構造である。
【０００８】
特許文献３に記載のアレーアンテナは、給電素子と、この給電素子の素子長を異にした無給電素子を所定間隔で配置することによって、広帯域特性を得ると同時に無給電素子の長さを調整し、導波器若しくは反射器としてアンテナの指向性を調整可能としたものである。特許文献４に記載の携帯用無線機のための並置コイル給電アンテナは、マルチバンドアンテナ構造を提供するためにアンテナの導電性ストレート部分と並んで且つ結合する複数のらせんコイルを、それらコイル間の結合妨害を充分に除去するためにお互いから間隔を空けて配置した構造としている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−９５３４号公報（第３５頁及び第３６頁、第６６図）
【特許文献２】
特開２００２−２５２５１４号公報（第３頁及び第４頁、第１図）
【特許文献３】
特開平９−５５６２１号公報（第３頁及び第４頁、第１図）
【特許文献４】
特開平１０−２４２７４１号公報（第３頁〜第５号、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１、特許文献２及び特許文献３に記載の技術は、何れも同一周波数の近傍で広帯域をとるに過ぎず、複数の異なる周波数で帯域をとる構造ではなく、これらの技術では、複数の通信システムに対応することは困難である。また、特許文献４に記載の技術は、複数の通信システムに対応可能であるが、個々のアンテナの広帯域化は難しい。
【００１１】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、複数の通信システムに対応しながら且つそれぞれの帯域を広帯域とするアンテナ装置及び無線装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ装置は、第１の周波数と共振する第１のアンテナ素子と、この第１のアンテナ素子と容量結合し且つ第２の周波数と共振する第２のアンテナ素子と、これら第１及び第２のアンテナ素子各々の給電点と接続され、インピーダンスを調整するインピーダンス調整手段と、このインピーダンス調整手段に接続され所定の周波数のみを通過させる周波数通過手段とを備える。このアンテナ装置では、一方のアンテナ素子の給電時に、他方のアンテナ素子に接続された前記インピーダンス調整手段を調整して、当該他方のアンテナ素子が無給電素子として動作するようにインピーダンスを調整する。
【００１３】
本発明のアンテナ装置によれば、一方のアンテナ素子の給電時に、このアンテナ素子と容量結合する他方のアンテナ素子に接続したインピーダンス調整手段を調整して、その他方のアンテナ素子を無給電素子として動作するようにインピーダンスを調整すると、各アンテナはそれぞれの周波数で動作し、且つ、それぞれの周波数帯域で広帯域化される。
【００１４】
本発明の無線装置は、第１の周波数と共振する第１のアンテナ素子と、この第１のアンテナ素子と容量結合し且つ第２の周波数と共振する第２のアンテナ素子と、これら第１及び第２のアンテナ素子各々の給電点と接続され、インピーダンスを調整するインピーダンス調整手段と、このインピーダンス調整手段に接続され所定の周波数のみを通過させる周波数通過手段と、信号の送受信を行う無線回路部とを備える。そして、このアンテナ装置では、一方のアンテナ素子の給電時に、他方のアンテナ素子に接続された前記インピーダンス調整手段を調整して、当該他方のアンテナ素子が無給電素子として動作するようにインピーダンスを調整する制御部を有する。
【００１５】
本発明の無線装置によれば、制御部は、一方のアンテナ素子の給電時に、このアンテナ素子と容量結合する他方のアンテナ素子に接続したインピーダンス調整手段を調整して、その他方のアンテナ素子を無給電素子として動作するようにインピーダンスを調整するので、各アンテナはそれぞれの周波数で動作し、且つ、それぞれの周波数帯域で広帯域化される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用したアンテナ装置及び無線装置の具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、本発明に係るアンテナ装置及び無線装置を携帯電話機に適用したものである。
【００１７】
「第１の実施の形態」
無線装置は、図１に示すように、第１の周波数と共振する第１のアンテナ素子１と、この第１のアンテナ素子１の近傍に設けられ、当該第１のアンテナ素子１と容量結合し且つ第１の周波数とは異なる第２の周波数と共振する第２のアンテナ素子２と、第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２の給電点３，４にそれぞれ接続され、インピーダンスを調整するインピーダンス調整手段である位相器５，６と、各位相器５，６にそれぞれ接続され、所定の周波数のみを通過させる周波数通過手段である帯域通過フィルタ７，８と、信号の送受信を行う無線回路部９とを有している。
【００１８】
図１に示すアンテナは、地板（地導体）１０の一端縁１０ａから後端縁１０ｂに向かって所定の電気長となるような長さにスリットを形成して構成されたノッチアンテナである。第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２は、それぞれ平面形状をクランク形状として形成され、それぞれ異なる周波数で共振するようになっている。例えば、第１のアンテナ素子１は、２ＧＨｚの周波数で共振し、第２のアンテナ素子２は、２．５ＧＨｚの周波数で共振するものとする。これら第１のアンテナ素子１と第２のアンテナ素子２は、それぞれの周波数帯域で広帯域化を図るために、互いに容量結合できるように所定の距離を置いて近接配置されている。
【００１９】
ノッチアンテナは、基本的にスリットの長さが周波数の約λ／４の電気長のときに共振することが知られている。携帯電話機で使用されるアンテナでは、ＲＦ回路とアンテナ間のインピーダンスは５０Ω系とされることが一般的であり、５０Ω系にインピーダンス整合をとるためにスリットの短絡部１ａ，２ａからスリット開放端１ｂ，２ｂ側へ約５〜１５％の長さの位置で給電を行う（これをオフセット給電という）ようにしている。
【００２０】
また、このアンテナでは、第１の周波数で第１のアンテナ素子１を共振させるときには、容量結合により第２のアンテナ素子２を無給電素子（寄生素子）として動作させ、第２の周波数で第２のアンテナ素子２を共振させるときには、容量結合により第１のアンテナ素子１を無給電素子として動作させるように構成されている。このため、このアンテナでは、それぞれの周波数帯域（２ＧＨｚ帯と２．５ＧＨｚ帯）で広帯域化がとれるように、無給電素子として動作する一方のアンテナ素子の電気長を、給電する側のアンテナ素子の電気長よりも短くする。
【００２１】
例えば、第１のアンテナ素子１に給電を行うとすると、第２のアンテナ素子２の電気長は、第１のアンテナ素子１の電気長の約１０％〜２０％程度短くする。これにより、アンテナは、最も広帯域な特性を得ることが可能となる。なお、図１に示すアンテナでは、第２のアンテナ素子２の電気長を、第１のアンテナ素子１の電気長に対して短くしてある。
【００２２】
第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２の給電点３，４には、それぞれ位相器５，６と帯域通過フィルタ７，８がこの順に接続されている。帯域通過フィルタ７，８は、特定の周波数のみを通過させ、その特定周波数以外の周波数は通過させないように構成されている。例えば、第１のアンテナ素子１に接続される帯域通過フィルタ７は、２ＧＨｚの高周波信号を通すがその他の周波数帯である２．５ＧＨｚの高周波信号は通さない。同様に、第２のアンテナ素子２に接続される帯域通過フィルタ８は、２．５ＧＨｚの高周波信号を通すがその他の周波数帯である２ＧＨｚの高周波信号は通さない。
【００２３】
なお、これら帯域通過フィルタ７，８は、例えばＲＦ回路１１の一部を構成する。図示は省略するが、この帯域通過フィルタ７，８には、スイッチ、分波器、アンプなどが接続されている。
【００２４】
位相器５，６は、例えば図２に示すように、コンデンサ１２と、そのコンデンサ１２の両端に接続される一端を接地させたコイル１３とからなる。この位相器５，６は、帯域通過フィルタ７，８を通過する特定周波数以外の周波数の位相を回転させるインピーダンス調整を行う。これら位相器５，６と帯域通過フィルタ７，８については、後に詳しく説明するものとする。
【００２５】
無線回路部９は、ＲＦ回路１１と、ベースバンド信号回路１４と、ＣＯＤＥＣ（コーデック）１５とから構成される。ＣＯＤＥＣ１５は、マイクロフォンから入力された音声信号を符号化してベースバンド信号回路１４に送ると共に、ベースバンド信号回路１４から受けた信号を復号化することにより得られる音声信号をスピーカに供給する。ベースバンド信号回路１４は、ＣＯＤＥＣ１５から受けた信号を送信用のベースバンド信号に調整してＲＦ回路１１に送ると共に、ＲＦ回路１１が復調したベースバンド信号からＣＯＤＥＣ１５が処理可能な信号を取り出す。ＲＦ回路１１は、ベースバンド信号回路１４から送られたベースバンド信号に応じた変調を施したＲＦ信号をアンテナに供給すると共に、アンテナを介して受信したＲＦ信号からベースバンド信号を復調してベースバンド信号回路１４に送る。なお、図示しない制御部であるＣＰＵは、所定のプログラムに基づいて無線回路部９の動作を制御する。
【００２６】
ここで、上述した構成の無線装置において、第１のアンテナ素子１に２ＧＨｚ帯の高周波電流の給電を行う一方で、第２のアンテナ素子２の給電点４にはその２ＧＨｚ帯の高周波電流の給電を行わずに、第１の周波数（例えば、２ＧＨｚ）で第１のアンテナ素子１を共振させる場合を考える。
【００２７】
この無線装置では、前記したように、第２のアンテナ素子２のスリット長を第１のアンテナ素子１のスリット長よりも短くしているため、容量結合によって第２のアンテナ素子２には高周波電流が誘起され、この第２のアンテナ素子２は、第１のアンテナ素子１よりも高い周波数で共振する。このため、第２のアンテナ素子２は、第１のアンテナ素子１からなるノッチアンテナの広帯域化と、第１のアンテナ素子１よりも高い周波数で動作するノッチアンテナの二つの役割をもって動作することになる。
【００２８】
ところが、アンテナの給電点３，４からみた回路側のインピーダンスによっては、アンテナ特性に影響を及ぼすことが懸念される。つまり、第１のアンテナ素子１に給電する２ＧＨｚの高周波信号（高周波電流）が、第２のアンテナ素子２の給電点４からみた回路側のインピーダンスの大きさによっては、この給電点４を介して無線回路部９に入り込む場合が生じる。そうなると、無給電素子として動作させるために第１のアンテナ素子１に近接して設けた第２のアンテナ素子２による前記第１のアンテナ素子１の広帯域化が難しくなる。
【００２９】
しかしながら、この無線装置では、給電点３，４に位相器５，６と帯域通過フィルタ７，８を接続させた構成としているため、無給電とされる第２のアンテナ素子２に接続された位相器６を調整して、当該第２のアンテナ素子２が無給電素子として動作するようにインピーダンスを調整することにより、第１のアンテナ素子１で共振する２ＧＨｚ帯を広帯域化することができる。この原理について以下に説明する。
【００３０】
帯域通過フィルタ７，８は、所望の帯域を通過させるために、所望の周波数帯域は特性インピーダンスに近いインピーダンスに設計し、通過させない帯域は特性インピーダンスに対して反射の特性を持つように設計されている。これを、任意の帯域通過フィルタの特性を図３のスミスチャートで示すと、所望の周波数帯域（例えば５０Ω系）は真ん中付近にあり、通過させたくない帯域は真ん中付近よりも遠い領域で軌跡を描く。この特性を利用して、第２のアンテナ素子２の給電点４に位相器６を付加し、この位相器６で通過帯域以外のインピーダンスを調整する。
【００３１】
位相器５，６は、アンテナの特性インピーダンスで設計されたものであり、スミスチャート上のインピーダンスの軌跡を回転させる役割をもつ。すなわち、第２のアンテナ素子２の給電点４に接続される位相器６は、通過帯域付近のインピーダンスを変化させることなく、通過帯域外の周波数帯のインピーダンスを調整することができる。例えば、この実施の形態では、第２のアンテナ素子２のインピーダンスを、スミスチャート上の右端であるオープン（つまり、インピーダンスを無限大）とする。図３では、インピーダンスがほぼオープンとなる範囲を点線で囲んで表した。このように調整すると、第２のアンテナ素子２の給電点４から回路側をみたインピーダンスがオープンに見えるため、第１のアンテナ素子１によるアンテナの周波数帯域を広帯域化することができる。
【００３２】
具体的な例を挙げて説明すると、第１のアンテナ素子１を２ＧＨｚのアンテナとして動作させる場合、一方の第２のアンテナ素子２の給電点４には２ＧＨｚの高周波電流は給電せずに、第１のアンテナ素子１の給電点３にのみ給電を行う。すると、給電されていない第２のアンテナ素子２は、給電された第１のアンテナ素子１により容量結合され、この第２のアンテナ素子２には高周波電流が励起される。このとき、第２のアンテナ素子２のインピーダンスは、位相によりオープンであったりショートであったりするため、この状態ではオープンなのかショートなのか判断ができない。
【００３３】
そこで、第２のアンテナ素子２の給電点４に接続した位相器６において、第２のアンテナ素子２を２．５ＧＨｚ帯のアンテナとして動作させる２．５ＧＨｚ帯で不具合が生じないように、５０Ω系を保ったまま（中心位置は動かさないようにの意）２ＧＨｚ帯の高周波信号が２．５ＧＨｚ帯の回路に入り込まないように、位相を回転させてインピーダンスをオープンにする。すると、第２のアンテナ素子２の給電点４からみた回路側のインピーダンスは無限大となり、２ＧＨｚ帯の高周波信号がこの第２のアンテナ素子２に接続される回路側に入り込まなくなる。
【００３４】
その結果、第１のアンテナ素子１は、第２のアンテナ素子２を寄生素子とした、いわゆる寄生素子付のアンテナとして動作するので、この無線装置では、２ＧＨｚ帯が広帯域化する。図４（ａ）は、２ＧＨｚ帯で広帯域化されたことを示すスミスチャートである。このスミスチャートから判るように、広帯域特性となるα型の軌跡が明らかにこのチャートに示されていることが判る。
【００３５】
一方、第２のアンテナ素子２を２．５ＧＨｚのアンテナとして動作させる場合、一方の第１のアンテナ素子１の給電点３には２．５ＧＨｚの高周波電流は給電せずに、第２のアンテナ素子２の給電点４にのみ給電を行う。すると、２．５ＧＨｚの高周波信号（高周波電流）が給電されていない第１のアンテナ素子１は、給電された第２のアンテナ素子２により容量結合され、この第１のアンテナ素子１には高周波電流が励起される。このとき、第１のアンテナ素子１のインピーダンスは、先の例と同様、この状態では位相によってオープンなのかショートなのか判断できない。
【００３６】
そこで、第１のアンテナ素子１の給電点３に接続した位相器５において、第１のアンテナ素子１を２ＧＨｚ帯のアンテナとして動作させる２ＧＨｚ帯で不具合が生じないように、５０Ω系を保ったまま２．５ＧＨｚ帯の高周波信号が２ＧＨｚ帯の回路に入り込まないように、位相を回転させてインピーダンスを調整する。このとき、先のようにインピーダンスをオープンにしてしまうと、第１のアンテナ素子１は、第２のアンテナ素子２よりも電気長が長い無給電素子として動作するため、２．５ＧＨｚ帯を広帯域化することが困難になる。
【００３７】
そのため、第１のアンテナ素子１の給電点３に接続された位相器５では、第１のアンテナ素子１の給電点３からみた回路側のインピーダンスをスミスチャートの左端であるショート（インピーダンス０Ω）に調整する。この調整により、第２のアンテナ素子２が共振している周波数帯域では、第１のアンテナ素子１は等価的には、図５に示すように、第１のアンテナ素子１の給電点３で短絡されるノッチアンテナとして見えるため、第１のアンテナ素子１は、第２のアンテナ素子２よりも短い無給電素子として動作する。
【００３８】
その結果、第２のアンテナ素子２は、第１のアンテナ素子１を寄生素子とした、いわゆる寄生素子付のアンテナとして動作するので、この無線装置では、２．５ＧＨｚ帯が広帯域化する。図４（ｂ）は、２．５ＧＨｚ帯で広帯域化されたことを示すスミスチャートである。このスミスチャートでは、２ＧＨｚと同様にα型の軌跡がチャートに示されていることが判る。
【００３９】
したがって、この無線装置では、二つのノッチアンテナを異なる周波数でそれぞれ動作させることができ、且つ、それぞれの周波数帯域ではもう一方のノッチアンテナを無給電素子として利用することによって広帯域整合を図ることができる。その結果、この無線装置は、異なる周波数帯域のアンテナに対応しながら、且つ、それぞれの帯域で広帯域化を実現することができ、例えば音声通話やＧＰＳ或いは近距離無線通信などのような複数の通信システムを備えた無線装置に対応できる。
【００４０】
なお、上記の例では、第１のアンテナ素子１を２ＧＨｚのアンテナとして動作させたときには第２のアンテナ素子２を２．５ＧＨｚのアンテナとしては動作させず、第２のアンテナ素子２を２．５ＧＨｚのアンテナとして動作させたときには第１のアンテナ素子１を２ＧＨｚのアンテナとして動作させないようにして本実施の形態を説明したが、これら異なる周波数の各アンテナを同時に動作させても同様の作用効果があることは言うまでもない。つまり、第１のアンテナ素子１を２ＧＨｚのアンテナとして動作させると同時に、第２のアンテナ素子２を２．５ＧＨｚのアンテナとして動作させたときも前述の例と同様の作用効果が得られる。
【００４１】
「第２の実施の形態」
第２の実施の形態の無線装置は、図６に示すように、第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２を、平面略ストレート形状のノッチアンテナとした例である。ここでは、第２のアンテナ素子２の電気長を、第１のアンテナ素子１の電気長に対して長くしているが、第１の実施の形態の無線装置と同様に、第１のアンテナ素子１の電気長を第２のアンテナ素子２の電気長よりも長くしても構わない。なお、その他の構成は、第１の実施の形態の無線装置と同一の構成である。
【００４２】
この無線装置のように、第２のアンテナ素子２の電気長を第１のアンテナ素子１の電気長に対して長くした場合は、第１の実施の形態のときに位相を操作させたときとは反対の動作をさせる必要がある。すなわち、第１のアンテナ素子１を２ＧＨｚ帯のアンテナとして動作させる場合、第１の実施の形態では、第２のアンテナ素子２に接続された位相器６をインピーダンスがオープンとなるように位相を移動させたが、ここではインピーダンスがショートとなるように位相を移動させる。
【００４３】
「第３の実施の形態」
第３の実施の形態の無線装置は、図７に示すように、第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２をモノポールアンテナを構成するアンテナエレメントとした例である。アンテナ素子をモノポールアンテナとした無線装置でも、第１の実施の形態の無線装置と同様に、二つのモノポールアンテナを異なる周波数で動作させることができ、且つ、それぞれの周波数帯域ではもう一方のモノポールアンテナを無給電素子として利用することによって広帯域整合を図ることができる。
【００４４】
なお、図７ではモノポールアンテナとしたしたが、第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２は、ヘリカルアンテナ、ループアンテナ、メアンダアンテナ、メアンダラインアンテナ、ジグザグアンテナ（櫛歯形状のアンテナ）などでもよい。
【００４５】
「第４の実施の形態」
第４の実施の形態の無線装置は、図８に示すように、第３の実施の形態の無線装置において、第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２と位相器５，６との間に整合回路１６，１７を設けた例である。この無線装置では、整合回路１６，１７を設けているため、よりインピーダンス特性の調整を容易なものとすることができる。
【００４６】
なお、図８では、整合回路１６，１７を、第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２と位相器５，６との間に設けたが、この整合回路１６，１７は、位相器５，６と帯域通過フィルタ７，８との間に設けるようにしても構わない。
【００４７】
「第５の実施の形態」
第５の実施の形態の無線装置は、図９に示すように、第３の実施の形態の無線装置において、第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２と位相器５，６との間に、外部アンテナ接続用の接続手段であるコネクタ１８，１９を設けた例である。すなわち、コネクタ１８，１９は、スイッチ回路２０，２１を介することによって、前記第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２と位相器５，６との間に設けられている。
【００４８】
このコネクタ１８，１９には、例えば自動車などに搭載される車載アンテナに設けられたコネクタが接続される。なお、このコネクタ１８，１９は、ＲＦ回路１１からのＲＦ出力を測定するためのコネクタとして使用することもできる。
【００４９】
なお、図９では、コネクタ１８，１９を、第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２と位相器５，６との間に設けたが、このコネクタ１８，１９は、位相器５，６と帯域通過フィルタ７，８との間に設けるようにしても構わない。
【００５０】
「第６の実施の形態」
第６の実施の形態の無線装置は、図１０に示すように、３つの異なる周波数でそれぞれのモノポールアンテナを動作させることができ、且つ、それぞれの周波数帯域ではもう一方のモノポールアンテナを無給電素子として利用することによって広帯域整合を図ることができる。
【００５１】
図１０では、モノポールアンテナを構成する第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２に加え、第３のアンテナ素子２２と、この第３のアンテナ素子２２の給電点２３に接続する位相器２４及び帯域通過フィルタ２５を設けた例である。この実施の形態の無線装置では、３つの異なる周波数帯域でそれぞれの帯域幅を広帯域とすることができると共に、３つの通信システムで使用することができる。
【００５２】
なお、図１０では、３つの異なる周波数に対応させた例であるが、それ以上の異なる周波数帯域で使用する通信システムで、本実施の形態の無線装置を使用することもできる。その場合には、その周波数の数に応じたアンテナ素子と、位相器と、帯域通過フィルタを使用する。
【００５３】
「第７の実施の形態」
第７の実施の形態の無線装置は、図１１に示すように、第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２を逆Ｆアンテナとしたものである。その他の構成は、第１の実施の形態の無線装置と同じ構成である。
【００５４】
第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２を逆Ｆアンテナとした場合は、やはり第１の実施の形態の無線装置と同様に、二つの逆Ｆアンテナを異なる周波数で動作させることができ、且つ、それぞれの周波数帯域ではもう一方の逆Ｆアンテナを無給電素子として利用することによって広帯域整合を図ることができる。
【００５５】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００５６】
例えば、以上説明した第１〜第７の実施の形態の無線装置において、第１のアンテナ素子１及び第２のアンテナ素子２と位相器５，６との間に、特性インピーダンスを変化させる回路を設けるようにしてもよい。例えば、前述の実施の形態では、特性インピーダンスを５０Ω系としたが、この特性インピーダンスを３０Ω系に変えるようにしても構わない。前記回路を設ければ、この第７の実施の形態の無線装置では、広帯域特性が得られる周波数比を変化させたり、アンテナ間のアイソレーションを調整するのに好適なものとなる。
【００５７】
また、上述の実施の形態では、携帯電話機を例に挙げて説明したが、本発明は携帯電話機に限定されることはなく、例えばハンドヘルドＰＣや通信機能を備えたＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの携帯通信端末装置に本発明を適用しても同様の作用効果がある。
【００５８】
【発明の効果】
本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ素子に接続されたインピーダンス調整手段を調整して、このアンテナ素子を無給電素子として動作するようにインピーダンスを調整するため、複数のアンテナを異なる周波数で動作させることができ、且つ、それぞれの周波数帯域では広帯域整合を図ることができる。
【００５９】
また、本発明の無線装置によれば、アンテナ素子に接続されたインピーダンス調整手段を調整して、このアンテナ素子を無給電素子として動作するように制御部がインピーダンスを調整するため、複数のアンテナを異なる周波数で動作させることができ、且つ、それぞれの周波数帯域では広帯域整合を図ることができ、複数の通信システムに対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の無線装置を示す機能ブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の無線装置の要部を拡大して示す機能ブロック図である。
【図３】ある任意の帯域通過フィルタの特性を示すスミスチャートである。
【図４】第１の実施の形態の無線装置で帯域整合を図ったシミュレーション結果を示すスミスチャートであり、（ａ）は２ＧＨｚ帯のスミスチャート、（ｂ）は２．５ＧＨｚ帯のスミスチャートである。
【図５】第１の実施の形態の無線装置において、第１のアンテナ素子の給電点からみた回路側のインピーダンスをショートに調整したときのアンテナを等価的に示す図である。
【図６】第２の実施の形態の無線装置を示す機能ブロック図である。
【図７】第３の実施の形態の無線装置を示す機能ブロック図である。
【図８】第４の実施の形態の無線装置を示す機能ブロック図である。
【図９】第５の実施の形態の無線装置を示す機能ブロック図である。
【図１０】第６の実施の形態の無線装置を示す機能ブロック図である。
【図１１】第７の実施の形態の無線装置を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１…第１のアンテナ素子
２…第２のアンテナ素子
３，４，２３…給電点
５，６，２４…位相器
７，８，２５…帯域通過フィルタ
９…無線回路部
１０…地板
１１…ＲＦ回路
１４…ベースバンド信号回路
１５…ＣＯＤＥＣ（コーデック）
１６，１７…整合回路
１８，１９…コネクタ
２２…第３のアンテナ素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna apparatus and a radio apparatus, and more particularly to an antenna apparatus and a radio apparatus suitable for use in a plurality of communication systems.
[0002]
[Prior art]
For example, an antenna mounted on a portable wireless device such as a cellular phone is required to be small and lightweight so that it is convenient to carry. However, if the antenna is simply physically downsized, the radiation resistance is reduced, and degradation of antenna efficiency becomes a problem. At the same time, as the antenna is miniaturized, the Q value is also increased, so the specific bandwidth of the antenna is reduced. Thus, if the antenna is simply downsized, desired antenna characteristics cannot be satisfied.
[0003]
In recent years, portable wireless devices are required to be equipped with a plurality of communication systems, and some of them are actually installed. As an example of a plurality of communication systems, for example, a dual-band voice call function for making a voice call using two frequencies having different frequency bands, a GPS (Global Positioning System) function, a Bluetooth function (short-range wireless communication function), etc. Is mentioned.
[0004]
Since this type of portable radio device is compatible with a plurality of communication systems, an antenna corresponding to each frequency band is required. As methods for satisfying this requirement, there are a method of obtaining resonance with a plurality of different frequencies in a single antenna, and a method of mounting a plurality of antennas resonating with the respective frequencies.
[0005]
However, in the former method, the design of the antenna is complicated, and a switch or a duplexer is required for the high-frequency circuit connected to the antenna. For this reason, in this method, an insertion loss of a switch or a duplexer occurs, and the radio characteristics deteriorate. On the other hand, in the latter method, deterioration of antenna characteristics due to interference between antennas and carrier transmission waves generated from one communication system and its spurious when multiple communication systems operate simultaneously are mounted on the same portable radio. It can be considered that it becomes an interference wave of other communication systems and causes problems in radio characteristics.
[0006]
Therefore, as a method for increasing the bandwidth of the antenna, an antenna element having an electrical length of about λ / 4 (λ represents a frequency used in a communication system) with one end connected to a ground conductor, or about λ with both ends open. There is known a method in which another antenna element is arranged in the vicinity of an antenna that feeds an antenna element having an electrical length of / 2, and the arranged antenna element is operated as a parasitic element. In this method, multiple resonances are obtained by inducing a high-frequency current by capacitive coupling in an antenna element arranged close to a fed antenna element.
[0007]
As an antenna using this technique, several antenna devices have been proposed so far (see, for example, Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4). The built-in antenna for a wireless communication terminal described in Patent Document 1 employs a configuration in which a parasitic element formed in a bar shape is disposed so as to face an antenna element constituting a dipole antenna. The multi-resonant antenna described in Patent Document 2 is a chip-like ultra-small antenna, and has a structure in which a parasitic element is disposed in the vicinity of a feeding element.
[0008]
The array antenna described in Patent Document 3 obtains wideband characteristics and adjusts the length of the parasitic element by arranging the feeding element and the parasitic elements having different element lengths at predetermined intervals. In addition, the directivity of the antenna can be adjusted as a director or a reflector. A side-by-side coil-fed antenna for a portable radio device described in Patent Document 4 includes a plurality of helical coils that are aligned and coupled to a conductive straight portion of an antenna to provide a multiband antenna structure. In order to sufficiently eliminate the coupling interference, the structure is spaced from each other.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-9534 (pages 35 and 36, FIG. 66)
[Patent Document 2]
JP 2002-252514 A (3rd and 4th pages, FIG. 1)
[Patent Document 3]
JP-A-9-55621 (pages 3 and 4 and FIG. 1)
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-242741 (pages 3 to 5 and FIG. 1)
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the techniques described in Patent Document 1, Patent Document 2 and Patent Document 3 all have a wide band in the vicinity of the same frequency, and are not structures having a band at a plurality of different frequencies. It is difficult to support a plurality of communication systems. Moreover, although the technique described in Patent Document 4 is compatible with a plurality of communication systems, it is difficult to increase the bandwidth of individual antennas.
[0011]
Therefore, the present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an antenna device and a wireless device that are compatible with a plurality of communication systems and have a wide band for each band.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The antenna device of the present invention includes a first antenna element that resonates with a first frequency, a second antenna element that capacitively couples with the first antenna element and resonates with a second frequency, Impedance adjusting means connected to the feeding point of each of the second antenna elements and adjusting the impedance, and frequency passing means connected to the impedance adjusting means and passing only a predetermined frequency. In this antenna device, at the time of feeding one antenna element, the impedance adjusting means connected to the other antenna element is adjusted to adjust the impedance so that the other antenna element operates as a parasitic element.
[0013]
According to the antenna device of the present invention, when one antenna element is fed, the impedance adjusting means connected to the other antenna element that is capacitively coupled to the antenna element is adjusted, and the other antenna element operates as a parasitic element. When the impedance is adjusted in such a manner, each antenna operates at each frequency and is widened in each frequency band.
[0014]
The wireless device of the present invention includes a first antenna element that resonates with a first frequency, a second antenna element that capacitively couples with the first antenna element and resonates with a second frequency, Impedance adjusting means connected to the feeding point of each of the second antenna elements to adjust the impedance, frequency passing means connected to the impedance adjusting means for passing only a predetermined frequency, and a radio circuit section for transmitting and receiving signals Is provided. In this antenna apparatus, when one antenna element is fed, the impedance adjusting means connected to the other antenna element is adjusted to adjust the impedance so that the other antenna element operates as a parasitic element. It has a control part.
[0015]
According to the radio apparatus of the present invention, the control unit adjusts the impedance adjusting means connected to the other antenna element that is capacitively coupled to the antenna element when the power is supplied to the one antenna element so that the other antenna element is not used. Since the impedance is adjusted so as to operate as a feed element, each antenna operates at each frequency and is widened in each frequency band.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of an antenna device and a wireless device to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, an antenna device and a wireless device according to the present invention are applied to a mobile phone.
[0017]
“First Embodiment”
As shown in FIG. 1, the radio apparatus is provided with a first antenna element 1 that resonates with a first frequency, and in the vicinity of the first antenna element 1, and is capacitively coupled to the first antenna element 1. The impedance is adjusted by connecting to the second antenna element 2 that resonates with a second frequency different from the first frequency, and the feeding points 3 and 4 of the first antenna element 1 and the second antenna element 2, respectively. The phase shifters 5 and 6, which are impedance adjusting means, and the band pass filters 7 and 8 which are respectively connected to the phase shifters 5 and 6 and pass only a predetermined frequency, and transmit and receive signals. And a circuit portion 9.
[0018]
The antenna shown in FIG. 1 is a notch antenna formed by forming a slit with a predetermined electrical length from one end edge 10a of the ground plane (ground conductor) 10 toward the rear end edge 10b. The first antenna element 1 and the second antenna element 2 are each formed in a crank shape as a planar shape, and resonate at different frequencies. For example, it is assumed that the first antenna element 1 resonates at a frequency of 2 GHz, and the second antenna element 2 resonates at a frequency of 2.5 GHz. The first antenna element 1 and the second antenna element 2 are arranged close to each other with a predetermined distance so that they can be capacitively coupled to each other in order to increase the bandwidth in each frequency band.
[0019]
It is known that a notch antenna basically resonates when the length of the slit is an electrical length of about λ / 4 of the frequency. In an antenna used in a mobile phone, the impedance between the RF circuit and the antenna is generally a 50Ω system. In order to achieve impedance matching with the 50Ω system, the slit short-circuit portions 1a and 2a to the slit open end 1b are used. , 2b is fed at a position having a length of about 5 to 15% (this is called offset feeding).
[0020]
Further, in this antenna, when the first antenna element 1 is resonated at the first frequency, the second antenna element 2 is operated as a parasitic element (parasitic element) by capacitive coupling, and the second antenna element 2 is operated at the second frequency. When the antenna element 2 is resonated, the first antenna element 1 is configured to operate as a parasitic element by capacitive coupling. For this reason, in this antenna, the electrical length of one antenna element that operates as a parasitic element is set so that the frequency of each of the frequency elements (2 GHz band and 2.5 GHz band) can be increased. Make it shorter than the electrical length.
[0021]
For example, when power is supplied to the first antenna element 1, the electrical length of the second antenna element 2 is shortened by about 10% to 20% of the electrical length of the first antenna element 1. As a result, the antenna can obtain the widest band characteristics. In the antenna shown in FIG. 1, the electrical length of the second antenna element 2 is shorter than the electrical length of the first antenna element 1.
[0022]
Phase shifters 5 and 6 and band pass filters 7 and 8 are connected in this order to feed points 3 and 4 of the first antenna element 1 and the second antenna element 2, respectively. The band pass filters 7 and 8 are configured to pass only a specific frequency and not to pass frequencies other than the specific frequency. For example, the band pass filter 7 connected to the first antenna element 1 passes a high frequency signal of 2 GHz but does not pass a high frequency signal of 2.5 GHz which is another frequency band. Similarly, the band-pass filter 8 connected to the second antenna element 2 passes a high-frequency signal of 2.5 GHz but does not pass a high-frequency signal of 2 GHz that is another frequency band.
[0023]
In addition, these band pass filters 7 and 8 comprise a part of RF circuit 11, for example. Although not shown, switches, duplexers, amplifiers, and the like are connected to the bandpass filters 7 and 8.
[0024]
For example, as shown in FIG. 2, the phase shifters 5 and 6 include a capacitor 12 and a coil 13 having one end connected to both ends of the capacitor 12 grounded. The phase shifters 5 and 6 perform impedance adjustment for rotating the phase of the frequency other than the specific frequency passing through the band pass filters 7 and 8. The phase shifters 5 and 6 and the band pass filters 7 and 8 will be described in detail later.
[0025]
The radio circuit unit 9 includes an RF circuit 11, a baseband signal circuit 14, and a CODEC (codec) 15. The CODEC 15 encodes the audio signal input from the microphone and sends it to the baseband signal circuit 14, and supplies the audio signal obtained by decoding the signal received from the baseband signal circuit 14 to the speaker. The baseband signal circuit 14 adjusts the signal received from the CODEC 15 to a baseband signal for transmission and sends it to the RF circuit 11 and extracts a signal that can be processed by the CODEC 15 from the baseband signal demodulated by the RF circuit 11. The RF circuit 11 supplies an RF signal modulated according to the baseband signal sent from the baseband signal circuit 14 to the antenna, and demodulates the baseband signal from the RF signal received via the antenna. The signal is sent to the band signal circuit 14. Note that the CPU, which is a control unit (not shown), controls the operation of the wireless circuit unit 9 based on a predetermined program.
[0026]
Here, in the wireless device having the above-described configuration, the first antenna element 1 is fed with a high frequency current of 2 GHz band, while the feeding point 4 of the second antenna element 2 is fed with the high frequency current of 2 GHz band. Consider a case where the first antenna element 1 is resonated at a first frequency (for example, 2 GHz) without performing the above.
[0027]
In this wireless device, as described above, since the slit length of the second antenna element 2 is shorter than the slit length of the first antenna element 1, a high-frequency current is supplied to the second antenna element 2 by capacitive coupling. This second antenna element 2 resonates at a higher frequency than the first antenna element 1. For this reason, the second antenna element 2 operates in two roles: a broad band of the notch antenna composed of the first antenna element 1 and a notch antenna that operates at a higher frequency than the first antenna element 1. Become.
[0028]
However, depending on the impedance on the circuit side viewed from the feeding points 3 and 4 of the antenna, there is a concern that the antenna characteristics may be affected. That is, a 2 GHz high-frequency signal (high-frequency current) fed to the first antenna element 1 is connected via the feeding point 4 depending on the magnitude of the impedance on the circuit side viewed from the feeding point 4 of the second antenna element 2. In some cases, the wireless circuit unit 9 enters. In this case, it is difficult to increase the bandwidth of the first antenna element 1 by the second antenna element 2 provided in the vicinity of the first antenna element 1 in order to operate as a parasitic element.
[0029]
However, in this wireless device, the phase shifters 5 and 6 and the band-pass filters 7 and 8 are connected to the feed points 3 and 4, and therefore the phase connected to the second antenna element 2 that is not fed. By adjusting the device 6 and adjusting the impedance so that the second antenna element 2 operates as a parasitic element, the 2 GHz band resonating with the first antenna element 1 can be widened. This principle will be described below.
[0030]
The bandpass filters 7 and 8 are designed so that a desired frequency band is close to the characteristic impedance in order to pass a desired band, and a band that is not passed is designed to have a reflection characteristic with respect to the characteristic impedance. Yes. When the characteristics of an arbitrary bandpass filter are shown in the Smith chart of FIG. 3, the desired frequency band (for example, 50Ω system) is near the center, and the band that is not desired to pass is traced in a region farther than the center. Draw. Utilizing this characteristic, a phase shifter 6 is added to the feeding point 4 of the second antenna element 2, and the impedance other than the pass band is adjusted by this phase shifter 6.
[0031]
The phase shifters 5 and 6 are designed with the characteristic impedance of the antenna, and have a role of rotating the impedance locus on the Smith chart. That is, the phase shifter 6 connected to the feeding point 4 of the second antenna element 2 can adjust the impedance of the frequency band outside the pass band without changing the impedance near the pass band. For example, in this embodiment, the impedance of the second antenna element 2 is open (that is, the impedance is infinite) which is the right end on the Smith chart. In FIG. 3, a range in which the impedance is almost open is represented by a dotted line. By adjusting in this way, the impedance seen from the feeding point 4 of the second antenna element 2 when viewed from the circuit side appears to be open, so that the frequency band of the antenna by the first antenna element 1 can be widened.
[0032]
When a specific example is given and described, when the first antenna element 1 is operated as a 2 GHz antenna, the feeding point 4 of one second antenna element 2 is not fed with a 2 GHz high-frequency current, Power is fed only to the feeding point 3 of one antenna element 1. Then, the second antenna element 2 that is not fed is capacitively coupled by the fed first antenna element 1, and a high-frequency current is excited in the second antenna element 2. At this time, since the impedance of the second antenna element 2 is open or short depending on the phase, it cannot be determined whether it is open or short in this state.
[0033]
Therefore, in the phase shifter 6 connected to the feeding point 4 of the second antenna element 2, the 50Ω system is used so that no trouble occurs in the 2.5 GHz band in which the second antenna element 2 is operated as an antenna in the 2.5 GHz band. While maintaining the above (meaning that the center position does not move), the impedance is opened by rotating the phase so that the 2 GHz band high frequency signal does not enter the 2.5 GHz band circuit. Then, the impedance on the circuit side viewed from the feeding point 4 of the second antenna element 2 becomes infinite, and a high frequency signal in the 2 GHz band does not enter the circuit side connected to the second antenna element 2.
[0034]
As a result, the first antenna element 1 operates as an antenna with a so-called parasitic element using the second antenna element 2 as a parasitic element. Therefore, in this wireless device, the 2 GHz band is widened. FIG. 4A is a Smith chart showing that the bandwidth is increased in the 2 GHz band. As can be seen from this Smith chart, it can be seen that this chart clearly shows the α-type trajectory having a broadband characteristic.
[0035]
On the other hand, when the second antenna element 2 is operated as a 2.5 GHz antenna, the second antenna element 2 is not fed with a high frequency current of 2.5 GHz to the feeding point 3 of the first antenna element 1. Power is fed only to the feeding point 4 of the second. Then, the first antenna element 1 to which a 2.5 GHz high-frequency signal (high-frequency current) is not fed is capacitively coupled by the fed second antenna element 2, and the first antenna element 1 has a high-frequency current. Is excited. At this time, as in the previous example, the impedance of the first antenna element 1 cannot be determined as being open or short depending on the phase in this state.
[0036]
Therefore, in the phase shifter 5 connected to the feeding point 3 of the first antenna element 1, the 50Ω system is maintained so as not to cause a problem in the 2 GHz band in which the first antenna element 1 is operated as a 2 GHz band antenna. The impedance is adjusted by rotating the phase so that the 2.5 GHz band high frequency signal does not enter the 2 GHz band circuit. At this time, if the impedance is opened as described above, the first antenna element 1 operates as a parasitic element having an electrical length longer than that of the second antenna element 2, so that the 2.5 GHz band is widened. It becomes difficult to do.
[0037]
Therefore, in the phase shifter 5 connected to the feeding point 3 of the first antenna element 1, the impedance on the circuit side viewed from the feeding point 3 of the first antenna element 1 is shorted (impedance 0Ω) at the left end of the Smith chart. adjust. By this adjustment, in the frequency band in which the second antenna element 2 is resonating, the first antenna element 1 is equivalently short-circuited at the feeding point 3 of the first antenna element 1 as shown in FIG. Therefore, the first antenna element 1 operates as a parasitic element that is shorter than the second antenna element 2.
[0038]
As a result, the second antenna element 2 operates as an antenna with a so-called parasitic element using the first antenna element 1 as a parasitic element. Therefore, in this wireless device, the 2.5 GHz band is widened. FIG. 4B is a Smith chart showing that the band has been widened in the 2.5 GHz band. In this Smith chart, it can be seen that an α-type trajectory is shown in the chart as in 2 GHz.
[0039]
Therefore, in this radio apparatus, the two notch antennas can be operated at different frequencies, and wide band matching can be achieved by using the other notch antenna as a parasitic element in each frequency band. . As a result, this wireless device can realize a wide band in each band while supporting antennas of different frequency bands, for example, a plurality of communication such as voice call, GPS or short-range wireless communication Compatible with wireless devices equipped with the system.
[0040]
In the above example, when the first antenna element 1 is operated as a 2 GHz antenna, the second antenna element 2 is not operated as a 2.5 GHz antenna, and the second antenna element 2 is set at 2.5 GHz. The present embodiment has been described in which the first antenna element 1 is not operated as a 2 GHz antenna when operated as a second antenna. However, the same operation and effect can be obtained by operating these antennas having different frequencies simultaneously. Needless to say. That is, when the first antenna element 1 is operated as a 2 GHz antenna and at the same time, the second antenna element 2 is operated as a 2.5 GHz antenna, the same effect as the above-described example can be obtained.
[0041]
“Second Embodiment”
As shown in FIG. 6, the radio apparatus according to the second embodiment is an example in which the first antenna element 1 and the second antenna element 2 are notched antennas having a substantially planar shape. Here, the electrical length of the second antenna element 2 is made longer than the electrical length of the first antenna element 1, but the first antenna element is similar to the wireless device of the first embodiment. The electrical length of 1 may be longer than the electrical length of the second antenna element 2. Other configurations are the same as those of the wireless device according to the first embodiment.
[0042]
When the electrical length of the second antenna element 2 is made longer than the electrical length of the first antenna element 1 as in this wireless device, when the phase is operated in the first embodiment, Need to do the opposite. That is, when operating the first antenna element 1 as a 2 GHz band antenna, in the first embodiment, the phase of the phase shifter 6 connected to the second antenna element 2 is shifted so that the impedance is open. However, here, the phase is moved so that the impedance is short-circuited.
[0043]
“Third Embodiment”
As shown in FIG. 7, the radio apparatus according to the third embodiment is an example in which the first antenna element 1 and the second antenna element 2 are antenna elements constituting a monopole antenna. Even in a radio apparatus using a monopole antenna as an antenna element, two monopole antennas can be operated at different frequencies in the same manner as in the radio apparatus of the first embodiment, and the other one is used in each frequency band. Broadband matching can be achieved by using a monopole antenna as a parasitic element.
[0044]
Although the monopole antenna is used in FIG. 7, the first antenna element 1 and the second antenna element 2 are a helical antenna, loop antenna, meander antenna, meander line antenna, zigzag antenna (comb-shaped antenna). Etc.
[0045]
“Fourth Embodiment”
As shown in FIG. 8, the wireless device according to the fourth embodiment is the same as the wireless device according to the third embodiment in that the first antenna element 1 and the second antenna element 2 and the phase shifters 5 and 6 In this example, matching circuits 16 and 17 are provided therebetween. In this wireless device, since the matching circuits 16 and 17 are provided, the impedance characteristic can be adjusted more easily.
[0046]
In FIG. 8, the matching circuits 16 and 17 are provided between the first antenna element 1 and the second antenna element 2 and the phase shifters 5 and 6, but the matching circuits 16 and 17 are phase shifters. You may make it provide between 5 and 6 and the band pass filters 7 and 8. FIG.
[0047]
“Fifth Embodiment”
As shown in FIG. 9, the wireless device according to the fifth embodiment is the same as the wireless device according to the third embodiment, except that the first antenna element 1 and the second antenna element 2 and the phase shifters 5 and 6 In this example, connectors 18 and 19 as connection means for connecting an external antenna are provided. That is, the connectors 18 and 19 are provided between the first antenna element 1 and the second antenna element 2 and the phase shifters 5 and 6 through the switch circuits 20 and 21.
[0048]
The connectors 18 and 19 are connected to connectors provided on a vehicle-mounted antenna mounted on, for example, an automobile. The connectors 18 and 19 can also be used as connectors for measuring the RF output from the RF circuit 11.
[0049]
In FIG. 9, the connectors 18 and 19 are provided between the first antenna element 1 and the second antenna element 2 and the phase shifters 5 and 6, but the connectors 18 and 19 are connected to the phase shifters 5 and 6, respectively. 6 and bandpass filters 7 and 8 may be provided.
[0050]
“Sixth Embodiment”
As shown in FIG. 10, the radio apparatus according to the sixth embodiment can operate each monopole antenna at three different frequencies and does not use the other monopole antenna in each frequency band. Broadband matching can be achieved by using it as a feed element.
[0051]
In FIG. 10, in addition to the first antenna element 1 and the second antenna element 2 constituting the monopole antenna, the third antenna element 22 and the phase shifter connected to the feeding point 23 of the third antenna element 22 24 and a band-pass filter 25 are provided. In the radio apparatus according to this embodiment, each of the three different frequency bands can have a wide bandwidth and can be used in three communication systems.
[0052]
Although FIG. 10 shows an example corresponding to three different frequencies, the radio apparatus according to the present embodiment can be used in a communication system used in different frequency bands. In that case, an antenna element, a phase shifter, and a band pass filter corresponding to the number of frequencies are used.
[0053]
“Seventh Embodiment”
As shown in FIG. 11, the radio apparatus according to the seventh embodiment uses the first antenna element 1 and the second antenna element 2 as inverted F antennas. Other configurations are the same as those of the wireless device according to the first embodiment.
[0054]
When the first antenna element 1 and the second antenna element 2 are inverted F antennas, the two inverted F antennas can be operated at different frequencies, similarly to the radio apparatus of the first embodiment. In each frequency band, wideband matching can be achieved by using the other inverted F antenna as a parasitic element.
[0055]
Although specific embodiments to which the present invention is applied have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
[0056]
For example, in the wireless devices of the first to seventh embodiments described above, a circuit that changes the characteristic impedance between the first antenna element 1 and the second antenna element 2 and the phase shifters 5 and 6 is provided. You may make it provide. For example, in the above-described embodiment, the characteristic impedance is the 50Ω system, but this characteristic impedance may be changed to the 30Ω system. If the circuit is provided, the radio apparatus according to the seventh embodiment is suitable for changing the frequency ratio at which broadband characteristics can be obtained and adjusting the isolation between the antennas.
[0057]
In the above-described embodiment, the cellular phone has been described as an example. However, the present invention is not limited to the cellular phone, and examples thereof include a handheld PC and a PDA (Personal Digital Assistant) having a communication function. Even if the present invention is applied to the mobile communication terminal device, the same effects are obtained.
[0058]
【The invention's effect】
According to the antenna device of the present invention, a plurality of antennas are operated at different frequencies in order to adjust the impedance adjusting means connected to the antenna element and adjust the impedance so that the antenna element operates as a parasitic element. In addition, broadband matching can be achieved in each frequency band.
[0059]
Further, according to the radio apparatus of the present invention, the impedance adjustment means connected to the antenna element is adjusted, and the control unit adjusts the impedance so that the antenna element operates as a parasitic element. It can be operated at different frequencies, and broadband matching can be achieved in each frequency band, so that it can correspond to a plurality of communication systems.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a functional block diagram illustrating a wireless device according to a first embodiment.
FIG. 2 is an enlarged functional block diagram illustrating a main part of the wireless device according to the first embodiment.
FIG. 3 is a Smith chart showing the characteristics of a certain arbitrary band-pass filter.
FIGS. 4A and 4B are Smith charts showing simulation results of band matching performed by the wireless apparatus according to the first embodiment. FIG. 4A is a Smith chart of 2 GHz band, and FIG. 4B is a Smith chart of 2.5 GHz band. is there.
FIG. 5 is a diagram equivalently showing the antenna when the impedance on the circuit side viewed from the feeding point of the first antenna element is adjusted to a short in the wireless device of the first embodiment.
FIG. 6 is a functional block diagram illustrating a wireless device according to a second embodiment.
FIG. 7 is a functional block diagram illustrating a wireless device according to a third embodiment.
FIG. 8 is a functional block diagram illustrating a wireless device according to a fourth embodiment.
FIG. 9 is a functional block diagram illustrating a wireless device according to a fifth embodiment.
FIG. 10 is a functional block diagram illustrating a wireless device according to a sixth embodiment.
FIG. 11 is a functional block diagram illustrating a wireless device according to a seventh embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... 1st antenna element
2 ... Second antenna element
3, 4, 23 ... Feed point
5, 6, 24 ... Phaser
7, 8, 25 ... band pass filter
9 ... Wireless circuit
10 ... Ground plate
11 ... RF circuit
14 ... Baseband signal circuit
15 ... CODEC (codec)
16, 17 ... matching circuit
18, 19 ... Connector
22 ... Third antenna element

Claims

第１の周波数と共振する第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子の近傍に設けられ、この第１のアンテナ素子と容量結合し且つ第１の周波数とは異なる第２の周波数と共振する第２のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子の給電点にそれぞれ接続され、インピーダンスを調整するインピーダンス調整手段と、
前記各インピーダンス調整手段にそれぞれ接続され、所定の周波数のみを通過させる周波数通過手段とを備え、
一方のアンテナ素子の給電時に、他方のアンテナ素子に接続された前記インピーダンス調整手段を調整して、当該他方のアンテナ素子が無給電素子として動作するようにインピーダンスを調整する
ことを特徴とするアンテナ装置。A first antenna element that resonates with a first frequency;
A second antenna element provided near the first antenna element, capacitively coupled to the first antenna element, and resonating with a second frequency different from the first frequency;
Impedance adjusting means connected to the feeding points of the first antenna element and the second antenna element, respectively, for adjusting the impedance;
Each of which is connected to each of the impedance adjusting means, and has a frequency passing means for passing only a predetermined frequency,
An antenna device characterized by adjusting the impedance adjusting means connected to the other antenna element at the time of feeding one antenna element to adjust the impedance so that the other antenna element operates as a parasitic element .

請求項１記載のアンテナ装置であって、
共振周波数の異なるアンテナ素子と、このアンテナ素子の給電点に接続されるインピーダンス調整手段と、このインピーダンス調整手段に接続される周波数通過手段とからなるアンテナ構成部を、少なくとも二つ以上有した
ことを特徴とするアンテナ装置。The antenna device according to claim 1,
Having at least two antenna components comprising an antenna element having a different resonance frequency, an impedance adjusting means connected to the feeding point of the antenna element, and a frequency passing means connected to the impedance adjusting means. A feature antenna device.

請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子と前記インピーダンス調整手段の間に、整合回路を設けた
ことを特徴とするアンテナ装置。The antenna device according to claim 1,
An antenna device, wherein a matching circuit is provided between the antenna element and the impedance adjusting means.

請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記インピーダンス調整手段と前記周波数通過手段の間に、整合回路を設けた
ことを特徴とするアンテナ装置。The antenna device according to claim 1,
An antenna device, wherein a matching circuit is provided between the impedance adjusting means and the frequency passing means.

請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子と前記インピーダンス調整手段の間に、外部アンテナ接続用の接続手段を設けた
ことを特徴とするアンテナ装置。The antenna device according to claim 1,
An antenna device characterized in that connection means for connecting an external antenna is provided between the antenna element and the impedance adjustment means.

請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記インピーダンス調整手段と前記周波数通過手段の間に、外部アンテナ接続用の接続手段を設けた
ことを特徴とするアンテナ装置。The antenna device according to claim 1,
An antenna device characterized in that connection means for connecting an external antenna is provided between the impedance adjusting means and the frequency passing means.

第１の周波数と共振する第１のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子の近傍に設けられ、この第１のアンテナ素子と容量結合し且つ第２の周波数と共振する第２のアンテナ素子と、
前記第１のアンテナ素子及び前記第２のアンテナ素子の給電点にそれぞれ接続され、インピーダンスを調整するインピーダンス調整手段と、
前記各インピーダンス調整手段にそれぞれ接続され、所定の周波数のみを通過させる周波数通過手段と、
信号の送受信を行う無線回路部と、
一方のアンテナ素子の給電時に、他方のアンテナ素子に接続された前記インピーダンス調整手段を調整して、当該他方のアンテナ素子が無給電素子として動作するようにインピーダンスを調整する制御部とを備えた
ことを特徴とする無線装置。A first antenna element that resonates with a first frequency;
A second antenna element provided near the first antenna element, capacitively coupled to the first antenna element and resonating with a second frequency;
Impedance adjusting means connected to the feeding points of the first antenna element and the second antenna element, respectively, for adjusting the impedance;
Frequency passing means connected to each of the impedance adjusting means and allowing only a predetermined frequency to pass;
A radio circuit unit for transmitting and receiving signals;
A controller that adjusts the impedance adjusting means connected to the other antenna element to adjust the impedance so that the other antenna element operates as a parasitic element when feeding one antenna element; A wireless device characterized by the above.