JP5305255B2 - アンテナ装置及び無線通信機 - Google Patents
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Description
この発明は、携帯電話等の小型移動体の無線通信に適用されるアンテナ装置及び無線通信機に関するものである。
従来、この種の技術としては、例えば、特許文献1に開示のアンテナ装置がある。
このアンテナ装置は、給電部から放射素子に直接給電する直接給電型のアンテナであり、インダクタンス変化回路を、放射素子の一方端と給電部との間に設けると共に、キャパシタンス変化回路を、放射素子の他方端とグランドとの間に設けた構成をとる。より詳しくは、インダクタンス変化回路を、チョークコイルとPINダイオードの並列回路にし、送信周波数帯域から受信周波数帯域への変更等、共振周波数の大きな変更をPINダイオードのオン,オフで制御し、各周波数帯域での細かな調整を、キャパシタンス変化回路内のバラクタダイオードで行う。
このアンテナ装置は、給電部から放射素子に直接給電する直接給電型のアンテナであり、インダクタンス変化回路を、放射素子の一方端と給電部との間に設けると共に、キャパシタンス変化回路を、放射素子の他方端とグランドとの間に設けた構成をとる。より詳しくは、インダクタンス変化回路を、チョークコイルとPINダイオードの並列回路にし、送信周波数帯域から受信周波数帯域への変更等、共振周波数の大きな変更をPINダイオードのオン,オフで制御し、各周波数帯域での細かな調整を、キャパシタンス変化回路内のバラクタダイオードで行う。
また、他の従来技術としては、例えば、特許文献2に開示のアンテナ装置がある。
このアンテナ装置は、放射素子と結合素子とフィルタを含む第1経路ユニットを携帯電話帯の共振経路とし、放射素子と誘導性素子と同調回路とフィルタを含む第2経路ユニットをデジタルTV帯の共振経路とし、これら第1経路ユニットと第2経路ユニットとを1つの給電端子から分岐させた構成をとっている。このアンテナ装置も直接給電型のアンテナであり、第1経路ユニット用の2つの給電部と第2経路ユニット用の1つの給電部とを、分波回路と給電端子とを通じて第1経路ユニットと第2経路ユニットに給電する。
これにより、2つの共振周波数を第1経路ユニットで使用して、携帯電話の送受信を可能にすると共に、1つの共振周波数を第2経路ユニットで使用して、デジタルTVの受信を可能にしている。そして、デジタルTV帯の同調を、制御電圧を同調回路に印加することで行うようにしている。
このアンテナ装置は、放射素子と結合素子とフィルタを含む第1経路ユニットを携帯電話帯の共振経路とし、放射素子と誘導性素子と同調回路とフィルタを含む第2経路ユニットをデジタルTV帯の共振経路とし、これら第1経路ユニットと第2経路ユニットとを1つの給電端子から分岐させた構成をとっている。このアンテナ装置も直接給電型のアンテナであり、第1経路ユニット用の2つの給電部と第2経路ユニット用の1つの給電部とを、分波回路と給電端子とを通じて第1経路ユニットと第2経路ユニットに給電する。
これにより、2つの共振周波数を第1経路ユニットで使用して、携帯電話の送受信を可能にすると共に、1つの共振周波数を第2経路ユニットで使用して、デジタルTVの受信を可能にしている。そして、デジタルTV帯の同調を、制御電圧を同調回路に印加することで行うようにしている。
しかし、上記した従来の技術では、次のような課題がある。
まず、特許文献1に開示のアンテナ装置では、送信周波数帯域から受信周波数帯域への変更等、共振周波数を、インダクタンス変化回路のPINダイオードのオン,オフで離散的に変化させる構成であるので、共振周波数を広い帯域で連続的に変化させることができない。
まず、特許文献1に開示のアンテナ装置では、送信周波数帯域から受信周波数帯域への変更等、共振周波数を、インダクタンス変化回路のPINダイオードのオン,オフで離散的に変化させる構成であるので、共振周波数を広い帯域で連続的に変化させることができない。
次に、特許文献2に開示のアンテナ装置では、第2経路ユニットが、放射素子と誘導性素子と同調回路とフィルタで成り、単共振のデジタルTV帯で使用する構成である。このため、単共振の共振周波数を、デジタルTV帯という広い帯域で変化させるには、高電圧の制御電圧を同調回路に印加するか、放射素子を大きくして単共振自体の幅を大きくする必要があり、低電圧化や小型化が要望されている移動体通信機には適していない。さらに、給電部と共振経路との間に、整合回路を設ける場合には、固定リアクタンス値の整合回路を、3つの給電部と分波回路との間に設けることとなるので、3つの異なる共振周波数に対応した良好な整合を得ることができない。
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、低い制御電圧によって、複数の共振周波数を広い帯域で連続的に変化可能であり、しかも、給電部と放射素子との間で、各共振周波数に対応した整合が可能な小型のアンテナ装置及び無線通信機を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、請求項1の発明は、給電部からの給電線に接続され且つその先端部側が接地された第1の放射素子,給電線上に設けられ且つ給電部から第1の放射素子への容量給電を可能にする容量給電部,及び、この容量給電部と第1の放射素子との間の給電線上に設けられ且つ制御電圧源からの制御電圧によってそのリアクタンス値を変化可能な同調回路部を有する第1のアンテナ部と、給電部と容量給電部との間の給電線から分岐され且つその先端部側がグランドに接地された第2の放射素子を有する第2のアンテナ部と、給電部と第2の放射素子の分岐点との間に設けられ且つ第1のアンテナ部側及び第2のアンテナ部側のそれぞれと給電部側との整合を可能にする整合回路部とを備えるアンテナ装置であって、第1のアンテナ部の同調回路部に、カソード側を給電部側に向けた第1の可変容量ダイオードを設けると共に、制御電圧源を給電部に接続して、制御電圧を給電線上に出力可能とし、第1のアンテナ部の容量給電部を、給電線に形成された間隙で成る容量と、この容量に並列に接続された制御電圧通過素子とで構成し、整合回路部に、カソード側が給電部側を向いた状態で給電線に接続され且つアノード側がグランドに接地された第2の可変容量ダイオードを設けた構成とする。
かかる構成により、第1のアンテナ部では、給電部からの電力が、容量給電部を通じて、第1の放射素子側に容量給電される。この結果、給電部からの電流は、第1のアンテナ部の容量給電部,同調回路部及び第1の放射素子を通じてグランドに流れ、グランドから第2のアンテナ部の第2の放射素子に流れ、第2の放射素子の分岐点から再び第1のアンテナ部側に戻り、電流がループを描く。これにより、容量給電部,同調回路部,第1の放射素子及び第2の放射素子による共振経路が形成され、第1の共振周波数で共振する。
一方、第2のアンテナ部では、給電部からの電力が分岐点から第2の放射素子に直接給電され、給電部からの電流が第2のアンテナ部の第2の放射素子を通じてグランドに流れ、グランドから整合回路部と分岐点とを通じて再び第2のアンテナ部側に戻り、電流がループを描く。これにより、第2の放射素子を主とする共振経路が形成され、第2の共振周波数で共振する。
すなわち、この発明のアンテナ装置は、2つの共振周波数を持つ。
ところで、第1のアンテナ部での容量給電時においては、上記したように、電流が同調回路部を流れるが、同調回路部が給電部の近くに位置するため、この同調回路部を流れる電流分布が大きい。したがって、この容量給電時には、制御電圧源からの制御電圧によって同調回路部のリアクタンス値を変化させることにより、第1の共振周波数を大きく変化させることができる。
一方、第2のアンテナ部での直接給電時においては、上記したように電流が、主に第2の放射素子側に流れるので、同調回路部側に流れる電流の分布は非常に小さく、この結果、制御電圧によって同調回路部のリアクタンス値を変化させても、第2の共振周波数の変化は非常に小さい。
また、制御電圧源を給電部に接続して、制御電圧を給電線上に出力するので、上記のように、第1及び第2の共振周波数を変化させるときには、制御電圧源からの制御電圧が給電部から給電線を通じて第1のアンテナ部の容量給電部に至り、制御電圧通過素子を通って同調回路部の第1の可変容量ダイオードのカソード側に入力される。このとき、整合回路部の第2の可変容量ダイオードが、カソード側を給電部に向けた状態で給電線に接続されているので、制御電圧は、この第2の可変容量ダイオードのカソード側にも入力され、整合回路部のリアクタンス値が変化する。すなわち、制御電圧によって、同調回路部と整合回路部とが同期するので、第1の共振周波数で共振しているときには、給電部側のインピーダンスと第1のアンテナ部側のインピーダンスとの整合がとれ、第2の共振周波数で共振しているときには、給電部側のインピーダンスと第2のアンテナ部側のインピーダンスとの整合がとれる。
かかる構成により、第1のアンテナ部では、給電部からの電力が、容量給電部を通じて、第1の放射素子側に容量給電される。この結果、給電部からの電流は、第1のアンテナ部の容量給電部,同調回路部及び第1の放射素子を通じてグランドに流れ、グランドから第2のアンテナ部の第2の放射素子に流れ、第2の放射素子の分岐点から再び第1のアンテナ部側に戻り、電流がループを描く。これにより、容量給電部,同調回路部,第1の放射素子及び第2の放射素子による共振経路が形成され、第1の共振周波数で共振する。
一方、第2のアンテナ部では、給電部からの電力が分岐点から第2の放射素子に直接給電され、給電部からの電流が第2のアンテナ部の第2の放射素子を通じてグランドに流れ、グランドから整合回路部と分岐点とを通じて再び第2のアンテナ部側に戻り、電流がループを描く。これにより、第2の放射素子を主とする共振経路が形成され、第2の共振周波数で共振する。
すなわち、この発明のアンテナ装置は、2つの共振周波数を持つ。
ところで、第1のアンテナ部での容量給電時においては、上記したように、電流が同調回路部を流れるが、同調回路部が給電部の近くに位置するため、この同調回路部を流れる電流分布が大きい。したがって、この容量給電時には、制御電圧源からの制御電圧によって同調回路部のリアクタンス値を変化させることにより、第1の共振周波数を大きく変化させることができる。
一方、第2のアンテナ部での直接給電時においては、上記したように電流が、主に第2の放射素子側に流れるので、同調回路部側に流れる電流の分布は非常に小さく、この結果、制御電圧によって同調回路部のリアクタンス値を変化させても、第2の共振周波数の変化は非常に小さい。
また、制御電圧源を給電部に接続して、制御電圧を給電線上に出力するので、上記のように、第1及び第2の共振周波数を変化させるときには、制御電圧源からの制御電圧が給電部から給電線を通じて第1のアンテナ部の容量給電部に至り、制御電圧通過素子を通って同調回路部の第1の可変容量ダイオードのカソード側に入力される。このとき、整合回路部の第2の可変容量ダイオードが、カソード側を給電部に向けた状態で給電線に接続されているので、制御電圧は、この第2の可変容量ダイオードのカソード側にも入力され、整合回路部のリアクタンス値が変化する。すなわち、制御電圧によって、同調回路部と整合回路部とが同期するので、第1の共振周波数で共振しているときには、給電部側のインピーダンスと第1のアンテナ部側のインピーダンスとの整合がとれ、第2の共振周波数で共振しているときには、給電部側のインピーダンスと第2のアンテナ部側のインピーダンスとの整合がとれる。
請求項2の発明は、請求項1に記載のアンテナ装置において、同調回路部に、第3の可変容量ダイオードを、そのカソード側を第1の可変容量ダイオードのカソード側に向けた状態で設け、制御電圧によって、これら第1及び第3の可変容量ダイオードを同時に制御する構成にした。
かかる構成により、2つの第1及び第3の可変容量ダイオードを、1つの制御電圧によって、同時に制御することができるので、各共振周波数に対してリアクタンス値の変化量を大きくすることができる。
かかる構成により、2つの第1及び第3の可変容量ダイオードを、1つの制御電圧によって、同時に制御することができるので、各共振周波数に対してリアクタンス値の変化量を大きくすることができる。
請求項3の発明は、請求項1又は請求項2に記載のアンテナ装置において、整合回路部に、第4の可変容量ダイオードを、第2の可変容量ダイオードと並列に接続した構成とする。
かかる構成により、整合回路部のキャパシタンス値が倍増し、その分より広い帯域での整合が可能となる。
かかる構成により、整合回路部のキャパシタンス値が倍増し、その分より広い帯域での整合が可能となる。
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のアンテナ装置において、同調回路部を、並列共振回路の構成にした。
かかる構成により、並列共振回路によって、より急峻なリアクタンス値の変化が可能となる。
かかる構成により、並列共振回路によって、より急峻なリアクタンス値の変化が可能となる。
請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のアンテナ装置において、容量給電部と同調回路部とを、誘電体ブロック上に設けた構成とする。
かかる構成により、誘電体ブロックの誘電率を変更することで、容量給電部において、バラツキが小さい様々な容量値を設定することができる。
かかる構成により、誘電体ブロックの誘電率を変更することで、容量給電部において、バラツキが小さい様々な容量値を設定することができる。
請求項6の発明に係る無線通信機は、請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のアンテナ装置を備える構成とした。
以上詳しく説明したように、この発明のアンテナ装置によれば、1つの制御電圧によって、複数の共振周波数を変化させることができるので、低い制御電圧によって、共振周波数を広い帯域で連続的に変化させることができる。しかも、容量給電時の共振周波数の方をより大きく変化させることができるので、この点からもより広範囲での変化が可能である。このように、放射素子を大きくすることなく、広帯域での共振周波数の変化が可能であるので、その分、アンテナ装置の小型化を図ることができる。さらに、同調回路部と整合回路部とを同期させて制御することができるので、広い帯域における各共振周波数に対応した良好な整合をとることができる。
特に、請求項2及び請求項4の発明によれば、同調回路部において、より大きなリアクタンス値の変化を得ることができる。
また、請求項3の発明によれば、より広い帯域での整合が可能となる。
また、請求項5の発明によれば、容量給電部の容量の容量値をより精密に設定することができる。
また、請求項6の発明によれば、低い制御電圧によって、複数の共振周波数を広い帯域で連続的に変化可能であり、しかも、給電部と放射素子との間で、各共振周波数に対応した整合が可能な無線通信機を提供することができる。
特に、請求項2及び請求項4の発明によれば、同調回路部において、より大きなリアクタンス値の変化を得ることができる。
また、請求項3の発明によれば、より広い帯域での整合が可能となる。
また、請求項5の発明によれば、容量給電部の容量の容量値をより精密に設定することができる。
また、請求項6の発明によれば、低い制御電圧によって、複数の共振周波数を広い帯域で連続的に変化可能であり、しかも、給電部と放射素子との間で、各共振周波数に対応した整合が可能な無線通信機を提供することができる。
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
図1は、この発明の第1実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例のアンテナ装置1は、携帯電話等の無線通信機に設けられている。
図1に示すように、アンテナ装置1は、無線通信機の回路基板100上に形成された第1のアンテナ部2と第2のアンテナ部3と整合回路部4とを備える。
この実施例のアンテナ装置1は、携帯電話等の無線通信機に設けられている。
図1に示すように、アンテナ装置1は、無線通信機の回路基板100上に形成された第1のアンテナ部2と第2のアンテナ部3と整合回路部4とを備える。
第1のアンテナ部2は、容量給電型のアンテナ部であり、第1の放射素子21と容量給電部22と同調回路部23とを有する。
具体的には、第1の放射素子21の基端部21aが、給電部110から延出した給電線111に接続され、先端部21bがグランド200に接地され、容量給電部22と同調回路部23とが、給電部110と第1の放射素子21との間の給電線111上に設けられている。
具体的には、第1の放射素子21の基端部21aが、給電部110から延出した給電線111に接続され、先端部21bがグランド200に接地され、容量給電部22と同調回路部23とが、給電部110と第1の放射素子21との間の給電線111上に設けられている。
容量給電部22は、給電部110から第1の放射素子21への容量給電を可能にするための部分であり、容量22aと、制御電圧通過素子としての抵抗素子22bとで構成されている。
図2は、容量給電部22を示す部分拡大図である。
図2に示すように、容量給電部22は、給電線111にパターン形成されている。すなわち、間隙Gを給電線111に設け、幅広部22a1,22a2を間隙Gの両側に対向させることで、容量22aを形成した。一方、抵抗素子22bは、後述する直流の制御電圧Vcを通すための集中定数型の素子であり、図示しない半田等によって、容量22aに並列に接続されている。
図2は、容量給電部22を示す部分拡大図である。
図2に示すように、容量給電部22は、給電線111にパターン形成されている。すなわち、間隙Gを給電線111に設け、幅広部22a1,22a2を間隙Gの両側に対向させることで、容量22aを形成した。一方、抵抗素子22bは、後述する直流の制御電圧Vcを通すための集中定数型の素子であり、図示しない半田等によって、容量22aに並列に接続されている。
図1に示す同調回路部23は、後述する制御電圧Vcの入力により、制御電圧Vcに対応してリアクタンス値が変化する部分であり、容量給電部22と第1の放射素子21との間の給電線111上に設けられている。
具体的には、インダクタ23aを容量給電部22の後段に接続した。そして、第1の可変容量ダイオード23bのカソード側をこのインダクタ23aに直列に接続することにより、第1の可変容量ダイオード23bのカソード側を給電部110側に向けた。
これにより、制御電圧Vcを第1の可変容量ダイオード23bのカソード側に印加することで、第1の可変容量ダイオード23bの容量を変化させることができるようになっている。
この実施例では、制御電圧源120を給電部110に接続して、直流の制御電圧Vcを給電線111を通じて第1の可変容量ダイオード23bに印加することができるようにした。
具体的には、インダクタ23aを容量給電部22の後段に接続した。そして、第1の可変容量ダイオード23bのカソード側をこのインダクタ23aに直列に接続することにより、第1の可変容量ダイオード23bのカソード側を給電部110側に向けた。
これにより、制御電圧Vcを第1の可変容量ダイオード23bのカソード側に印加することで、第1の可変容量ダイオード23bの容量を変化させることができるようになっている。
この実施例では、制御電圧源120を給電部110に接続して、直流の制御電圧Vcを給電線111を通じて第1の可変容量ダイオード23bに印加することができるようにした。
第2のアンテナ部3は、直接給電型のアンテナ部であり、第2の放射素子31を有している。
具体的には、第2の放射素子31は、給電部110と容量給電部22との間の給電線111から分岐され、その基端部31aが、給電部110から延出した給電線111の分岐点Pに接続され、先端部31bがインダクタ32とコンデンサ33とを通じてグランド200に接地されている。
具体的には、第2の放射素子31は、給電部110と容量給電部22との間の給電線111から分岐され、その基端部31aが、給電部110から延出した給電線111の分岐点Pに接続され、先端部31bがインダクタ32とコンデンサ33とを通じてグランド200に接地されている。
整合回路部4は、給電部110側のインピーダンスと第1のアンテナ部2及び第2のアンテナ部3側のインピーダンスとの整合を図るための部分であり、給電部110と第2の放射素子31の分岐点Pとの間に設けられている。
具体的には、整合回路部4を、第2の可変容量ダイオード41で構成し、第2の可変容量ダイオード41のカソード側を、給電部110に向けた状態で給電線111に接続すると共に、アノード側をグランド200に接地した。
具体的には、整合回路部4を、第2の可変容量ダイオード41で構成し、第2の可変容量ダイオード41のカソード側を、給電部110に向けた状態で給電線111に接続すると共に、アノード側をグランド200に接地した。
次に、この実施例のアンテナ装置1が示す作用及び効果について説明する。
図3は、第1の共振周波数でアンテナ装置1が動作している状態の説明図であり、図4は、第2の共振周波数でアンテナ装置1が動作している状態の説明図であり、図5は、共振周波数の変化を示す線図である。
まず、図3に示すように、給電部110から第1のアンテナ部2側に給電すると、給電部110からの電力が、容量給電部22の容量22aによって、第1の放射素子21側に容量給電される。この結果、実線の矢印で示すように、給電部110からの電流I1は、容量給電部22の容量22a,同調回路部23のインダクタ23a及び第1の可変容量ダイオード23bを通り、第1の放射素子21からグランド200に出力される。そして、電流I1は、グランド200から第2のアンテナ部3のコンデンサ33及びインダクタ32を通じて第2の放射素子31に入力され、第2の放射素子31の分岐点Pから再び第1のアンテナ部2側に戻る。つまり、第1のアンテナ部2側への容量給電時においては、電流I1は、図3において右回りのループを描き、容量22a,インダクタ23a,第1の可変容量ダイオード23b,第1の放射素子21,グランド200,コンデンサ33,インダクタ32,及び第2の放射素子31による共振経路が形成され、第1の共振周波数f1で共振する。
かかる容量給電時において、一点鎖線で示すように、制御電圧源120からの制御電圧Vcを出力すると、制御電圧Vcが給電部110を通じて給電線111に出力され、第1のアンテナ部2の容量給電部22に至り、抵抗素子22bを通り、同調回路部23のインダクタ23aを通って、第1の可変容量ダイオード23bのカソード側に入力される。これにより、第1の可変容量ダイオード23bの容量が制御電圧Vcの大きさに対応して変化し、同調回路部23のリアクタンス値が変化する。この結果、第1の共振周波数f1が、制御電圧Vcの大きさに対応して変化する。
このとき、同調回路部23は、第1の放射素子21よりも給電部110の近くに位置するので、電流I1の電流分布は、同調回路部23で最も大きくなる。したがって、制御電圧Vcの印加による同調回路部23のリアクタンス値変化は、非常に大きなものになる。
図3は、第1の共振周波数でアンテナ装置1が動作している状態の説明図であり、図4は、第2の共振周波数でアンテナ装置1が動作している状態の説明図であり、図5は、共振周波数の変化を示す線図である。
まず、図3に示すように、給電部110から第1のアンテナ部2側に給電すると、給電部110からの電力が、容量給電部22の容量22aによって、第1の放射素子21側に容量給電される。この結果、実線の矢印で示すように、給電部110からの電流I1は、容量給電部22の容量22a,同調回路部23のインダクタ23a及び第1の可変容量ダイオード23bを通り、第1の放射素子21からグランド200に出力される。そして、電流I1は、グランド200から第2のアンテナ部3のコンデンサ33及びインダクタ32を通じて第2の放射素子31に入力され、第2の放射素子31の分岐点Pから再び第1のアンテナ部2側に戻る。つまり、第1のアンテナ部2側への容量給電時においては、電流I1は、図3において右回りのループを描き、容量22a,インダクタ23a,第1の可変容量ダイオード23b,第1の放射素子21,グランド200,コンデンサ33,インダクタ32,及び第2の放射素子31による共振経路が形成され、第1の共振周波数f1で共振する。
かかる容量給電時において、一点鎖線で示すように、制御電圧源120からの制御電圧Vcを出力すると、制御電圧Vcが給電部110を通じて給電線111に出力され、第1のアンテナ部2の容量給電部22に至り、抵抗素子22bを通り、同調回路部23のインダクタ23aを通って、第1の可変容量ダイオード23bのカソード側に入力される。これにより、第1の可変容量ダイオード23bの容量が制御電圧Vcの大きさに対応して変化し、同調回路部23のリアクタンス値が変化する。この結果、第1の共振周波数f1が、制御電圧Vcの大きさに対応して変化する。
このとき、同調回路部23は、第1の放射素子21よりも給電部110の近くに位置するので、電流I1の電流分布は、同調回路部23で最も大きくなる。したがって、制御電圧Vcの印加による同調回路部23のリアクタンス値変化は、非常に大きなものになる。
また、図4に示すように、給電部110から第2のアンテナ部3側に給電すると、給電部110からの電力が、分岐点Pから第2の放射素子31に直接給電される。この結果、図4の実線の矢印で示すように、給電部110からの電流I2は、主に、第2の放射素子31からインダクタ32とコンデンサ33とを通じてグランド200に出力される。そして、電流I2は、グランド200から整合回路部4の第2の可変容量ダイオード41に流れ、分岐点Pから再び第2のアンテナ部3側に戻る。つまり、第2のアンテナ部3側への直接給電時においては、電流I2は、図4において左回りのループを描き、第2の放射素子31,インダクタ32及びコンデンサ33による共振経路が形成され、第2の共振周波数f2で共振する。
この状態では、電流が主に第2の放射素子31側に流れるので、同調回路部23における電流分布は非常に小さい。したがって、制御電圧Vcの印加による同調回路部23のリアクタンス値変化は非常に小さく、この結果、第2の共振周波数f2の変化も非常に小さい。
この状態では、電流が主に第2の放射素子31側に流れるので、同調回路部23における電流分布は非常に小さい。したがって、制御電圧Vcの印加による同調回路部23のリアクタンス値変化は非常に小さく、この結果、第2の共振周波数f2の変化も非常に小さい。
すなわち、この実施例のアンテナ装置1によれば、制御電圧Vcを同調回路部23に印加することで、図5の曲線S1で示すように、第1の共振周波数f1をf1′まで非常に大きく変化させることができる。そして、第2の共振周波数f2は、曲線S2で示すように、f2′まで僅かに変化させることができる。
また、上記のように同調回路部23のリアクタンス値を変化させるために、制御電圧Vcを制御電圧源120から出力すると、図3の一点鎖線で示すように、給電部110から給電線111を通じて第1のアンテナ部2の容量給電部22に至り、抵抗素子22bを通り、同調回路部23のインダクタ23aを通って、第1の可変容量ダイオード23bのカソード側に入力される。このとき、整合回路部4の第2の可変容量ダイオード41が、カソード側を給電部110に向けた状態で給電線111に接続されているので、制御電圧Vcは、この第2の可変容量ダイオード41のカソード側にも入力され、整合回路部4のリアクタンス値が変化する。
したがって、制御電圧Vcによって、同調回路部23と整合回路部4とが同期するので、第1の共振周波数f1を変化させるための制御電圧Vcを出力すると、第1の共振周波数f1の変化量に対応して、整合回路部4のリアクタンス値も変化する。この結果、第1の共振周波数f1での共振時には、給電部110側のインピーダンスと第1のアンテナ部2側のインピーダンスとの整合がとれる。そして、第2の共振周波数f2を変化させるための制御電圧Vcを出力すると、第2の共振周波数f2の変化量に対応して、整合回路部4のリアクタンス値も変化する。この結果、第2の共振周波数での共振時には、給電部110側のインピーダンスと第2のアンテナ部3側のインピーダンスとの整合がとれることとなる。
したがって、制御電圧Vcによって、同調回路部23と整合回路部4とが同期するので、第1の共振周波数f1を変化させるための制御電圧Vcを出力すると、第1の共振周波数f1の変化量に対応して、整合回路部4のリアクタンス値も変化する。この結果、第1の共振周波数f1での共振時には、給電部110側のインピーダンスと第1のアンテナ部2側のインピーダンスとの整合がとれる。そして、第2の共振周波数f2を変化させるための制御電圧Vcを出力すると、第2の共振周波数f2の変化量に対応して、整合回路部4のリアクタンス値も変化する。この結果、第2の共振周波数での共振時には、給電部110側のインピーダンスと第2のアンテナ部3側のインピーダンスとの整合がとれることとなる。
次に、この発明の第2実施例について説明する。
図6は、この発明の第2実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例は、同調回路部23内に可変容量ダイオードを追加した点が、上記第1実施例と異なる。
すなわち、図6に示すように、第1のアンテナ部2の同調回路部23に、第3の可変容量ダイオード23cを追加し、そのカソード側を第1の可変容量ダイオード23bのカソード側に向けた状態で第1の可変容量ダイオード23bに接続した。そして、コンデンサ23dを第3の可変容量ダイオード23cのアノード側とインダクタ23aとの間に設け、抵抗素子23eを第1及び第3の可変容量ダイオード23b,23cの接続点とコンデンサ23dの前段に接続すると共に、抵抗素子23fを第1及び第3の可変容量ダイオード23b,23cのアノード間に接続した。
これにより、制御電圧源120からの制御電圧Vcを抵抗素子23eを通じて第1及び第3の可変容量ダイオード23b,23cのカソード側に入力させ、第3の可変容量ダイオード23cのアノード側から出力された制御電圧Vcを、抵抗素子23fを通じて第1の放射素子21側に流すようにしている。
図6は、この発明の第2実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例は、同調回路部23内に可変容量ダイオードを追加した点が、上記第1実施例と異なる。
すなわち、図6に示すように、第1のアンテナ部2の同調回路部23に、第3の可変容量ダイオード23cを追加し、そのカソード側を第1の可変容量ダイオード23bのカソード側に向けた状態で第1の可変容量ダイオード23bに接続した。そして、コンデンサ23dを第3の可変容量ダイオード23cのアノード側とインダクタ23aとの間に設け、抵抗素子23eを第1及び第3の可変容量ダイオード23b,23cの接続点とコンデンサ23dの前段に接続すると共に、抵抗素子23fを第1及び第3の可変容量ダイオード23b,23cのアノード間に接続した。
これにより、制御電圧源120からの制御電圧Vcを抵抗素子23eを通じて第1及び第3の可変容量ダイオード23b,23cのカソード側に入力させ、第3の可変容量ダイオード23cのアノード側から出力された制御電圧Vcを、抵抗素子23fを通じて第1の放射素子21側に流すようにしている。
かかる構成により、2つの第1及び第3の可変容量ダイオード23b,23cを、1つの制御電圧Vcによって、同時に制御することができるので、各共振周波数に対して大きなリアクタンス値の変化量を得ることができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1実施例と同様であるので、その記載は省略する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1実施例と同様であるので、その記載は省略する。
次に、この発明の第3実施例について説明する。
図7は、この発明の第3実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例は、整合回路部4内に可変容量ダイオードを追加した点が、上記第1及び第2実施例と異なる。
すなわち、図7に示すように、整合回路部4に、第4の可変容量ダイオード42を、第2の可変容量ダイオード41と並列に接続した。
図7は、この発明の第3実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例は、整合回路部4内に可変容量ダイオードを追加した点が、上記第1及び第2実施例と異なる。
すなわち、図7に示すように、整合回路部4に、第4の可変容量ダイオード42を、第2の可変容量ダイオード41と並列に接続した。
かかる構成により、整合回路部4のキャパシタンス値が倍増し、その分より広い帯域での整合が可能となる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1及び第2実施例と同様であるので、その記載は省略する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1及び第2実施例と同様であるので、その記載は省略する。
次に、この発明の第4実施例について説明する。
図8は、この発明の第4実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例は、同調回路部23を、並列共振回路の構成にした点が、上記第1〜第3実施例と異なる。
すなわち、図8に示すように、インダクタ23dとコンデンサ23gとの直列接続体を、インダクタ23aと第1の可変容量ダイオード23bとの直列接続体に並列に接続して、LC並列共振回路を構成し、かかる回路を同調回路部23とした。
図8は、この発明の第4実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例は、同調回路部23を、並列共振回路の構成にした点が、上記第1〜第3実施例と異なる。
すなわち、図8に示すように、インダクタ23dとコンデンサ23gとの直列接続体を、インダクタ23aと第1の可変容量ダイオード23bとの直列接続体に並列に接続して、LC並列共振回路を構成し、かかる回路を同調回路部23とした。
かかる構成により、並列共振回路23によって、より急峻なリアクタンス値の変化が可能となり、共振周波数をより広範囲の帯域で変化させることができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1〜第3実施例と同様であるので、その記載は省略する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1〜第3実施例と同様であるので、その記載は省略する。
次に、この発明の第5実施例について説明する。
図9は、この発明の第5実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例は、容量給電部22と同調回路部23とを、誘電体ブロック5上に設けた点が、上記第1〜第4実施例と異なる。
すなわち、図9に示すように、この実施例では、上記第1実施例に適用された容量給電部22と同調回路部23とを所定誘電率の誘電体ブロック5上に形成した。
勿論、誘電体ブロック5上に形成することができる容量給電部22や同調回路部23は、第1実施例に適用されたものに限るものではなく、第1〜第4実施例に適用されたいずれの容量給電部22及び同調回路部23をも、誘電体ブロック5上に形成することができる。
図9は、この発明の第5実施例に係るアンテナ装置を示す平面図である。
この実施例は、容量給電部22と同調回路部23とを、誘電体ブロック5上に設けた点が、上記第1〜第4実施例と異なる。
すなわち、図9に示すように、この実施例では、上記第1実施例に適用された容量給電部22と同調回路部23とを所定誘電率の誘電体ブロック5上に形成した。
勿論、誘電体ブロック5上に形成することができる容量給電部22や同調回路部23は、第1実施例に適用されたものに限るものではなく、第1〜第4実施例に適用されたいずれの容量給電部22及び同調回路部23をも、誘電体ブロック5上に形成することができる。
かかる構成により、誘電体ブロック5の誘電率を変更することで、容量給電部22において、バラツキが小さい様々な容量値を設定することができる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1〜第4実施例と同様であるので、その記載は省略する。
その他の構成、作用及び効果は、上記第1〜第4実施例と同様であるので、その記載は省略する。
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、同調回路部としては、上記実施例に適用された構成の同調回路部23だけでなく、インダクタ、キャパシタ及び可変容量ダイオードを含むあらゆる構成のリアクタンス可変回路を適用することができ、また、整合回路部も同様に、インダクタ、キャパシタ及び可変容量ダイオードを含むあらゆる構成のリアクタンス可変回路を、適用することができる。
例えば、同調回路部としては、上記実施例に適用された構成の同調回路部23だけでなく、インダクタ、キャパシタ及び可変容量ダイオードを含むあらゆる構成のリアクタンス可変回路を適用することができ、また、整合回路部も同様に、インダクタ、キャパシタ及び可変容量ダイオードを含むあらゆる構成のリアクタンス可変回路を、適用することができる。
1…アンテナ装置、 2…第1のアンテナ部、 3…第2のアンテナ部、 4…整合回路部、 5…誘電体ブロック、 21…第1の放射素子、 21a,31a…基端部、 21b,31b…先端部、 22…容量給電部、 22a…容量、 22b,23e,23f…抵抗素子、 23…同調回路部、 23a,23d,32…インダクタ、 23b…第1の可変容量ダイオード、 23c…第3の可変容量ダイオード、 23d,23g,33…コンデンサ、 31…第2の放射素子、 41…第2の可変容量ダイオード、 42…第4の可変容量ダイオード、 100…回路基板、 110…給電部、 111…給電線、 120…制御電圧源、 200…グランド、 G…間隙、 I1,I2…電流、 P…分岐点、 Vc…制御電圧、 f1,f2…共振周波数。
Claims (6)
- 給電部からの給電線に接続され且つその先端部側が接地された第1の放射素子,上記給電線上に設けられ且つ給電部から第1の放射素子への容量給電を可能にする容量給電部,及び、この容量給電部と第1の放射素子との間の給電線上に設けられ且つ制御電圧源からの制御電圧によってそのリアクタンス値を変化可能な同調回路部を有する第1のアンテナ部と、
上記給電部と容量給電部との間の給電線から分岐され且つその先端部側がグランドに接地された第2の放射素子を有する第2のアンテナ部と、
上記給電部と第2の放射素子の分岐点との間に設けられ且つ上記第1のアンテナ部側及び第2のアンテナ部側のそれぞれと給電部側との整合を可能にする整合回路部と
を備えるアンテナ装置であって、
上記第1のアンテナ部の同調回路部に、カソード側を給電部側に向けた第1の可変容量ダイオードを設けると共に、上記制御電圧源を給電部に接続して、制御電圧を上記給電線上に出力可能とし、
上記第1のアンテナ部の容量給電部を、給電線に形成された間隙で成る容量と、この容量に並列に接続された制御電圧通過素子とで構成し、
上記整合回路部に、カソード側が給電部側を向いた状態で給電線に接続され且つアノード側がグランドに接地された第2の可変容量ダイオードを設けた、
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 上記同調回路部に、第3の可変容量ダイオードを、そのカソード側を上記第1の可変容量ダイオードのカソード側に向けた状態で設け、上記制御電圧によって、これら第1及び第3の可変容量ダイオードを同時に制御する構成にした、
ことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。 - 上記整合回路部に、第4の可変容量ダイオードを、上記第2の可変容量ダイオードと並列に接続した、
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアンテナ装置。 - 上記同調回路部を、並列共振回路の構成にした、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のアンテナ装置。 - 上記容量給電部と同調回路部とを、誘電体ブロック上に設けた、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のアンテナ装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれかに記載のアンテナ装置を備える、
ことを特徴とする無線通信機。
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