JP4301034B2 - アンテナが搭載された無線装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯電話などの移動体通信に用いられる、アンテナが搭載された無線装置に関するものである。

近年、携帯電話を含めた移動体通信は音声通話や文字や動画などのデータ通信へのサービスが多様化し、性能の高い無線装置が要求されている。特に、電波を送受信する入口となるアンテナの性能が無線装置の性能を左右する大きな要因の一つともなり、高性能であるアンテナが搭載された無線装置が要望されている。

このような従来のアンテナが搭載された無線装置について、図３を用いて説明する。

図３は従来のアンテナが搭載された無線装置を模式的に表した図であり、同図に示すように、地板８に対し並べて配置されているアンテナ３は、第１の周波数に共振する第１のアンテナ素子１、および第２の周波数に共振する第２のアンテナ素子２とを備えている。このアンテナ３は、地板８上に配置された給電点４に接続され、整合回路５、伝送線路６を介して無線回路７へと接続されており、それらを含めて無線装置９が構成されている。このように、当該無線装置９は、第１および第２のアンテナ素子１および２に、１つの給電点４から給電可能な構成とされていた。また、第１のアンテナ素子１は、ＧＳＭ（８８０〜９６０ＭＨｚ）に共振し、第２のアンテナ素子２は、前記第１のアンテナ素子１より高い周波数のＤＣＳ（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）に共振している。

以上の構成において、ＧＳＭを受信する時には、第１のアンテナ素子１で受信した電波により励起された電流が、給電点４から整合回路５、伝送線路６を介して無線回路７に伝達されることにより電波を受信する。

また、ＧＳＭを送信する時には、無線回路７で発生した信号が、伝送線路６から整合回路５、給電点４を介して伝達される。その信号が第１のアンテナ素子１により励起されて電波として放射されることにより送信される。

なお、ＤＣＳでも、ＧＳＭを送受信する時と同様の原理により第２のアンテナ素子２により電波の送受信が行われる。

このように、無線装置９は、ＧＳＭとＤＣＳと２つの周波数に対応するものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００３−１０１３３５号公報

しかしながら上記従来のアンテナが搭載された無線装置においては、１つの給電点４から第１のアンテナ素子１と第２のアンテナ素子２に給電可能な構成としてあるため、２つのアンテナ素子１および２の間の結合が強まりロスが生じやすい。

さらに、前記所望の異なる２つの共振周波数を得るための整合回路５も１つのみで調整を行うものであったため、一方側の共振周波数の調整を行うと他方側の共振周波数が連動して変化し、片方の共振周波数のみを独立して効率よく調整することが困難であった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、２つのアンテナ素子の結合ロスを低減し、多周波でも任意に独立して所望の共振周波数に調整できるアンテナが搭載された無線装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、第１の周波数に共振する第１のアンテナ素子および、前記第１の周波数より高い第２の周波数に共振する第２のアンテナ素子を備えたアンテナと、前記アンテナが搭載される無線装置内に配された地板とを有し、前記地板には、前記第１のアンテナ素子に接続されるように配置された第１の給電点と、前記第１の給電点に一端が接続された第１の整合回路と、前記第２のアンテナ素子に接続されるように配置された第２の給電点と、前記第２の給電点に一端が接続された第２の整合回路とを有し、さらに前記第１および第２の整合回路の他端が同じ接続点に接続され、その接続点に伝送線路を介して接続される無線回路を備えると共に、前記第２の整合回路は、前記第２の給電点と前記接続点との間に直列にコンデンサを挿入接続した構成とされ、前記第１の周波数の電波の送受信時に前記各アンテナ素子間の結合が少なくなるように前記第２のアンテナ素子と前記伝送線路との電気的な接続状態が前記コンデンサで低減される構成とされていることを特徴とする、アンテナが搭載された無線装置としたものである。

この構成であれば、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子にそれぞれ対応する独立した給電点を設けることで２つのアンテナ素子間の結合ロスを低減させることができ、しかも、２つのアンテナ素子に対しそれぞれ独立した整合回路を設けてあるため、任意に独立して２つの異なる共振周波数の調整が容易に行えるものにできるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第２の整合回路を、第２の給電点と接続点との間に直列に接続されたコンデンサに加え、前記第２の給電点と地板との間に直列に接続されたインダクタとにより構成されたものとしたものであり、請求項１記載の発明による作用に加えて、第１の周波数に共振する時、インダクタにより第２のアンテナ素子が地板と電気的に接続され、第２のアンテナ素子が無給電素子として機能するようにできる。この結果、第１のアンテナ素子と無給電素子として機能する第２のアンテナ素子との複共振により、第１の共振周波数が広帯域なものにできるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子が絶縁樹脂により一体成形されて構成されたものであり、絶縁樹脂によりアンテナ素子の変形等が抑えられると共に、絶縁樹脂の誘電率によりアンテナ自身の小形化も図れるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子が線状、螺旋、メアンダ、平板、もしくは、それらの組み合わせにより構成されたものであり、アンテナ素子を設計する自由度が高まるという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子がばね性を有する金属材料で構成され、その各々の端部が、第１の給電点および第２の給電点に対し圧接接続されたものであり、各アンテナ素子と対応する給電点との間を半田を用いないで簡易に接続されたものが得られるという作用を有する。

以上のように、本発明は、第１の周波数に共振する第１のアンテナ素子および、前記第１の周波数より高い第２の周波数に共振する第２のアンテナ素子を備えたアンテナと、前記アンテナが搭載される無線装置内に配された地板とを有し、前記地板には、前記第１のアンテナ素子に接続されるように配置された第１の給電点と、前記第１の給電点に一端が接続された第１の整合回路と、前記第２のアンテナ素子に接続されるように配置された第２の給電点と、前記第２の給電点に一端が接続された第２の整合回路とを有し、さらに前記第１および第２の整合回路の他端が同じ接続点に接続され、その接続点に伝送線路を介して接続される無線回路を備えると共に、前記第２の整合回路は、前記第２の給電点と前記接続点との間に直列にコンデンサを挿入接続した構成とされ、前記第１の周波数の電波の送受信時に前記各アンテナ素子間の結合が少なくなるように前記第２のアンテナ素子と前記伝送線路との電気的な接続状態が前記コンデンサで低減される構成とされていることを特徴とする、アンテナが搭載された無線装置としたものである。本発明によれば、２つのアンテナ素子にそれぞれ対応する独立した給電点を設けて２つのアンテナ素子間の結合ロスを低減させることができ、しかも、２つのアンテナ素子に対しそれぞれ独立した整合回路を設けたので、任意に独立して２つの異なる共振周波数の調整が容易に可能となるアンテナが搭載された無線装置が得られるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１および図２を用いて説明する。

なお、従来の技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態のアンテナが搭載された無線装置を模式的に表した図であり、同図に示すように、地板８に対し並べて配置されているアンテナ１３は、第１の周波数に共振する第１のアンテナ素子１１と第２の周波数に共振する第２のアンテナ素子１２とを備えている。

そして、第１のアンテナ素子１１は、地板８上に配置された第１の給電点１４に接続され、その第１の給電点１４に第１の整合回路１６の一端が接続され、前記第１の整合回路１６の他端は、接続点１８に接続されている。

また、第２のアンテナ素子１２は、地板８上に配置された第２の給電点１５に接続され、その第２の給電点１５に第２の整合回路１７の一端が接続され、前記第２の整合回路１７の他端は、前記第１のアンテナ素子１１の場合と同じく接続点１８に接続されている。

そして、前記接続点１８は、伝送線路６を介して無線回路７へと接続され、それらで無線装置１９が構成されている。

ここで、第１のアンテナ素子１１はＧＳＭ（８８０〜９６０ＭＨｚ）に共振し、第２のアンテナ素子１２はＤＣＳ（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）に共振しており、第２のアンテナ素子１２は第１のアンテナ素子１１より高い周波数で共振しているものとする。

そして、前記第１の整合回路１６は、第１の給電点１４と接続点１８に対し直列に接続されたインダクタ２０で構成されている。また、前記第２の整合回路１７は、第２の給電点１５と接続点１８に対し直列に接続されたコンデンサ２２と、地板８と第２の給電点１５に対し直列に接続されたインダクタ２１とで構成されている。

以上の構成において、第１のアンテナ素子１１がＧＳＭに共振し、また第２のアンテナ素子１２がＤＣＳに共振して、従来の技術で説明した原理と同様に、各々の電波が送受信できる。その結果、無線装置１９は、ＧＳＭとＤＣＳの２つの周波数に対応したアンテナが搭載されたものとなっている。

このように本実施の形態によれば、第１のアンテナ素子１１と第２のアンテナ素子１２にそれぞれ独立した給電点１４と１５を設けてあることにより、２つのアンテナ素子１１と１２間の結合ロスを低減させることができる。また、それに加えて、アンテナ素子１１と１２毎にそれぞれ独立した整合回路１６と１７を設けてあるため、任意に独立して２つの異なる周波数の調整が容易に可能となる。

そして、整合回路１６と１７を前記構成のものとすると、第１の周波数では、第２の整合回路１７のコンデンサ２２により、第２のアンテナ素子１２と伝送線路６とが電気的に分断されると共に、第２の整合回路１７のインダクタ２１により第２のアンテナ素子１２が地板８と電気的に接続され、第２のアンテナ素子１２が無給電素子として機能するようにできる。この結果、第１のアンテナ素子１１と無給電素子として機能する第２のアンテナ素子１２との複共振により、第１の周波数が広帯域なものにできる。

ここで、第１の整合回路１６のインダクタ２０は、第１の周波数では、第１のアンテナ素子１１の共振周波数を低くするように作用するため第１のアンテナ素子１１の小形化も図れる。また、第１の周波数より高い第２の周波数では、インダクタ２０により第１のアンテナ素子１１と伝送線路６とを電気的に遮断する効果もあるため、２つの周波数を独立して調整することがさらに容易に行えるようにできるという効果が得られる。

なお、整合回路の受動素子の配列は、図１に示す配列に限ったものではなく、インダクタやコンデンサの受動素子を自由に任意の場所に配列してインピーダンスを自由に調整してもよい。なお、このときにも前述した思想が充足できる構成とする方が好ましい。

なお、図１には第１のアンテナ素子１１をメアンダで構成したものを図示しているが、この構成に限ったものではない。具体的な例として、図２に示すように、第１のアンテナ素子２３として、折り返しモノポールで構成してもよい。また、螺旋状、板状、もしくは、それらの組み合わせ等で構成してもよい。同様に、第２のアンテナ素子１２についても様々なもので構成してもよい。さらに、第１のアンテナ素子１１の一部もしくは第２のアンテナ素子１２の一部を地板８に接地させ、逆Ｆアンテナとして機能させてもよく、その構成であればインピーダンス調整の自由度がさらに高まる。

そして、前述の図２に示すように、第１のアンテナ素子２３と第２のアンテナ素子２４とが絶縁樹脂２５により一体成形されてアンテナ２６に構成されたものであれば、絶縁樹脂２５によりアンテナ素子２３、２４の変形が抑えられると共に、絶縁樹脂２５の誘電率によりアンテナ２６自体の小形化も容易である。

さらに、同図に示すように、第１のアンテナ素子２３および第２のアンテナ素子２４を、りん青銅などのばね性を有する金属材料で構成し、その各端部を、地板８に配された第１の給電点２７および第２の給電点２８にそれぞれ圧接接続させるものとすると、アンテナ２６と各給電点２７、２８とを半田を用いないで簡易に接続できる。なお、当該構成部分を備えた無線装置３１も、前述したものと同じく、第１および第２の給電点２７および２８に、各々、第１および第２の整合回路２９および３０の一端が接続され、その整合回路２９および３０の他端は、それぞれ接続点１８に接続され、接続点１８は伝送線路６を介して無線回路７に接続されているため、アンテナ素子２３および２４に応じた個々の共振周波数に対して独立して容易に調整可能なものにできる。

本発明によるアンテナが搭載された無線装置は、２つのアンテナ素子間の結合ロスを低減させることができ、多周波で任意に独立して異なる共振周波数への調整が容易に行える、アンテナが搭載された無線装置が実現できるという効果を有し、携帯電話などの移動体通信等に有用である。

本発明の一実施の形態のアンテナが搭載された無線装置を模式的に表した図 同ばね性を有する金属材料からなるアンテナ素子と絶縁樹脂とで構成されたアンテナが搭載された無線装置を模式的に表した斜視図 従来のアンテナが搭載された無線装置を模式的に表した図

符号の説明

６ 伝送線路
７ 無線回路
８ 地板
１１、２３ 第１のアンテナ素子
１２、２４ 第２のアンテナ素子
１３、２６ アンテナ
１４、２７ 第１の給電点
１５、２８ 第２の給電点
１６、２９ 第１の整合回路
１７、３０ 第２の整合回路
１８ 接続点
１９、３１ 無線装置
２０、２１ インダクタ
２２ コンデンサ
２５ 絶縁樹脂

Claims (5)

1. 第１の周波数に共振する第１のアンテナ素子および、前記第１の周波数より高い第２の周波数に共振する第２のアンテナ素子を備えたアンテナと、前記アンテナが搭載される無線装置内に配された地板とを有し、前記地板には、前記第１のアンテナ素子に接続されるように配置された第１の給電点と、前記第１の給電点に一端が接続された第１の整合回路と、前記第２のアンテナ素子に接続されるように配置された第２の給電点と、前記第２の給電点に一端が接続された第２の整合回路とを有し、さらに前記第１および第２の整合回路の他端が同じ接続点に接続され、その接続点に伝送線路を介して接続される無線回路を備えると共に、前記第２の整合回路は、前記第２の給電点と前記接続点との間に直列にコンデンサを挿入接続した構成とされ、前記第１の周波数の電波の送受信時に前記各アンテナ素子間の結合が少なくなるように前記第２のアンテナ素子と前記伝送線路との電気的な接続状態が前記コンデンサで低減される構成とされていることを特徴とする、アンテナが搭載された無線装置。
2. 第２の整合回路を、第２の給電点と接続点との間に直列に接続されたコンデンサに加え、前記第２の給電点と地板との間に直列に接続されたインダクタとにより構成されたものとした請求項１記載のアンテナが搭載された無線装置。
3. 第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子が絶縁樹脂により一体成形されて構成された請求項１記載のアンテナが搭載された無線装置。
4. 第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子が線状、螺旋、メアンダ、平板、もしくは、それらの組み合わせにより構成された請求項１記載のアンテナが搭載された無線装置。
5. 第１のアンテナ素子および第２のアンテナ素子がばね性を有する金属材料で構成され、その各々の端部が、第１の給電点および第２の給電点に対し圧接接続された請求項１記載のアンテナが搭載された無線装置。

Images