JP5723322B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数の周波数帯で通信を行うためのアンテナ装置に関する。

２ＧＨｚ帯と８００ＭＨｚ帯の２つの周波数帯を用いて通信を行う端末に搭載されるアンテナ装置として、図１に示すアンテナ装置が知られている。このアンテナ装置９００は、アンテナ素子９１０と給電部９５０で構成される。給電部９５０は整合器９６０と給電器９７０を有し、給電器９７０が整合器９６０を介して点９３０でアンテナ素子９１０に接続される。点９３０からアンテナ素子９１０の一方側の部分９１１_１の長さは２ＧＨｚ帯用のアンテナとして動作できる長さであり、点９３０からアンテナ素子９１０の他方側の部分９１１_２の長さは、８００ＭＨｚ帯用のアンテナとして動作できる長さである。アンテナ装置９００はこのような構成なので、給電器９７０から２ＧＨｚ帯と８００ＭＨｚ帯の信号を供給し、整合器９６０が２ＧＨｚ帯と８００ＭＨｚ帯でのインピーダンスを整合することで、２つの周波数帯に対応したアンテナ装置として機能する。

一方、移動通信システムの更なる通信速度の向上や通信品質の確保への要求から、複数周波数帯への対応やＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）への対応が求められている。そして、特許文献１のようにスイッチを用いてアンテナの長さを調整するアンテナ装置も提案されている。

特開２０１０−０４５５７３号公報

しかしながら、対応する周波数帯の増加はアンテナの数の増加を招くことになり、端末の小型化の妨げとなる。また、単にスイッチを用いてアンテナ素子を接続・切断しただけでは、アンテナ素子同士の距離が短いので、使用していないアンテナ素子が無給電アンテナ素子として機能してしまう。そして、指向性などの不要な特性を持ってしまうなどの課題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、複数の周波数帯で通信を行うためのアンテナ装置において、小型化を図りながら、小型化に伴って生じる不要な特性を抑えるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明のアンテナ装置は、少なくともＮ＋１個のアンテナ素子Ａ_１〜Ａ_Ｎ＋１と、Ｎ個のアンテナスイッチＢ_１〜Ｂ_Ｎと、メイン給電部Ｃと、Ｎ個のサブ給電部Ｄ_１〜Ｄ_Ｎとを備える。ただし、Ｎは１以上の整数、ｎは１以上Ｎ以下の整数とする。ｎ≧２において、アンテナ素子Ａ_ｎはアンテナ素子Ａ_ｎ−１とアンテナ素子Ａ_ｎ＋１との間に配置されている。メイン給電部Ｃは、ｍ番目のアンテナ素子Ａ_ｍに接続されている。メイン給電部Ｃは、メイン給電器と、メイン給電器とアンテナ素子Ａ_ｍとのインピーダンスを整合させるメイン整合器とを有する。

ｎ＜ｍのとき、アンテナスイッチＢ_ｎは、接続状態であるアンテナ素子Ａ_ｎをアンテナ素子Ａ_ｎ＋１に接続した状態と、切断状態であるアンテナ素子Ａ_ｎをサブ給電部Ｄ_ｎに接続した状態とを切り替える。また、ｎ≧ｍのとき、アンテナスイッチＢ_ｎは、接続状態であるアンテナ素子Ａ_ｎ＋１をアンテナ素子Ａ_ｎに接続した状態と、切断状態であるアンテナ素子Ａ_ｎ＋１をサブ給電部Ｄ_ｎに接続した状態とを切り替える。

サブ給電部Ｄ_ｎは、少なくともサブ給電器Ｐ_ｎとサブ第１整合器Ｑ_ｎとサブ第２整合器Ｒ_ｎとサブスイッチＳ_ｎとを有する。サブスイッチＳ_ｎは、発振状態であるアンテナスイッチＢ_ｎをサブ第１整合器Ｑ_ｎの一端に接続した状態と、接地状態であるアンテナスイッチＢ_ｎをサブ第２整合器Ｒ_ｎの一端に接続した状態とを切り替える。サブ第１整合器Ｑ_ｎの他端はサブ給電器Ｐ_ｎに接続されている。サブ第２整合器Ｒ_ｎの他端は接地されている。アンテナスイッチＢ_ｎは、通信に使用する周波数帯に応じて接続状態と切断状態とを切り替える。

ｎ＜ｍであってアンテナスイッチＢ_ｎが切断状態の場合は、アンテナ素子Ａ_ｎを通信に使用するときはサブスイッチＳ_ｎを発振状態とし、アンテナ素子Ａ_ｎを通信に使用しないときはサブスイッチＳ_ｎを接地状態とする。また、ｎ≧ｍであってアンテナスイッチＢ_ｎが切断状態の場合は、アンテナ素子Ａ_ｎ＋１を通信に使用するときはサブスイッチＳ_ｎを発振状態とし、アンテナ素子Ａ_ｎ＋１を通信に使用しないときはサブスイッチＳ_ｎを接地状態とする。

本発明のアンテナ装置によれば、複数のアンテナ素子をスイッチで接続・切断する構成であり、かつ、切断されたアンテナ素子を通信に使用しない場合には接地するので無給電アンテナ素子として機能しない。したがって、対応する周波数帯を増やしたときにも、アンテナ装置の小型化を図りながら、小型化に伴って発生する不要な特性を抑えることができる。

２ＧＨｚ帯と８００ＭＨｚ帯の２つの周波数帯を用いて通信を行う端末に搭載されるアンテナ装置の構成を示す図。 実施例１のアンテナ装置の機能構成例を示す図。 同時に使用する周波数帯の組み合わせ（周波数１，周波数２）ごとの使用する給電部とアンテナスイッチの状態とサブスイッチの状態を示す図。 実施例２のアンテナ装置の機能構成例を示す図。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。

＜本実施例での前提＞
本実施例では、具体的な周波数帯を特定して周波数帯の増加とＭＩＭＯでの通信への対応を考慮する。この場合、単にスイッチを用いてアンテナ素子を接続・切断しただけでは、アンテナ素子同士の距離が短いので、使用していないアンテナ素子が無給電アンテナ素子として機能したり、同一周波数帯で動作させる複数のアンテナ素子がアレイアンテナとして機能したりしてしまう。そこで、本実施例では、アンテナ装置の小型化を図りながら、無給電アンテナ素子として機能してしまうことと、アレイアンテナとして機能してしまうことを抑制する。

具体的な周波数帯は、２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、３．５ＧＨｚ帯である。周波数帯とは、あらかじめ定めた周波数の幅を許容する意味で用いている。例えば、２ＧＨｚ帯は１．９２ＧＨｚ〜２．１７ＧＨｚを意味するなどである。なお、前記の具体的な数値はこれに限定するものではなく、２ＧＨｚと同等に送受信できる範囲であれば変更してかまわない。その他の周波数帯についても同様である。３．５ＧＨｚ帯では、１つの入出力の場合（「×１」で表現することもある）とＭＩＭＯの場合（「×２」、「×３」または「×４」で表現することもある）がある。そして、キャリア・アグリゲーションなどの目的で同時に通信することがある周波数帯は２つであり、その組み合わせ（周波数１と周波数２、および３．５ＧＨｚ帯のときはＭＩＭＯか否か）は以下のとおりとする。

（１）周波数１： ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯または１．５ＧＨｚ帯
周波数２： ７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯または９００ＭＨｚ帯
（２）周波数１： ２ＧＨｚ帯
周波数２： １．５ＧＨｚ帯
（３）周波数１： ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯または１．５ＧＨｚ帯
周波数２： ３．５ＧＨｚ帯×１ （ＭＩＭＯではないという意味）
（４）周波数１： ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯または１．５ＧＨｚ帯
周波数２： ３．５ＧＨｚ帯×２ （２×２のＭＩＭＯという意味）
（５）周波数１： ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯または１．５ＧＨｚ帯
周波数２： ３．５ＧＨｚ帯×３ （３×３のＭＩＭＯという意味）
（６）周波数１： ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯または１．５ＧＨｚ帯
周波数２： ３．５ＧＨｚ帯×４ （４×４のＭＩＭＯという意味）
（７）周波数１： ３．５ＧＨｚ帯×１
周波数２： ７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯または９００ＭＨｚ帯
（８）周波数１： ３．５ＧＨｚ帯×２
周波数２： ７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯または９００ＭＨｚ帯

＜アンテナ装置の構成＞
次に、本実施例のアンテナ装置１００の構成を説明する。図２に実施例１のアンテナ装置の機能構成例を示す。まず、ｎを１以上４以下の整数とする。アンテナ装置１００は、５個のアンテナ素子１１０_１，…，１１０_５と、４個のアンテナスイッチ１２０_１，…，１２０_４と、メイン給電部１５０と、４個のサブ給電部２５０_１，…，２５０_４とを備える。なお、特許請求の範囲では、アンテナ素子１１０_ｎをアンテナ素子Ａ_ｎと、アンテナスイッチ１２０_ｎをアンテナスイッチＢ_ｎと、メイン給電部１５０をメイン給電部Ｃと、サブ給電部２５０_ｎをサブ給電部Ｄ_ｎと示している。

ｎ≧２において、アンテナ素子１１０_ｎはアンテナ素子１１０_ｎ−１とアンテナ素子１１０_ｎ＋１との間に配置されている。メイン給電部１５０は、２番目のアンテナ素子１１０_２に点１３０で接続されている。メイン給電部１５０は、メイン給電器１７０と、メイン給電器１７０とアンテナ素子１１０_ｍとのインピーダンスを整合させるメイン整合器１６０とを有する。

アンテナスイッチ１２０_１は、接続状態であるアンテナ素子１１０_１をアンテナ素子１１０_２に接続した状態と、切断状態であるアンテナ素子１１０_１をサブ給電部２５０_１に接続した状態とを切り替える。ｎ≧２のとき、アンテナスイッチ１２０_ｎは、接続状態であるアンテナ素子１１０_ｎ＋１をアンテナ素子１１０_ｎに接続した状態と、切断状態であるアンテナ素子１１０_ｎ＋１をサブ給電部２５０_ｎに接続した状態とを切り替える。

アンテナ素子１１０_１，１１０_３，１１０_４，１１０_５は、単独では３．５ＧＨｚ帯での送受信が可能なアンテナである。アンテナ素子１１０_２のメイン給電部１５０が接続された点１３０からアンテナ素子１１０_１側の部分１１１_２１は、単独では３．５ＧＨｚ帯での送受信が可能なアンテナである。アンテナ素子１１０_２のメイン給電部１５０が接続された点１３０からアンテナ素子１１０_３側の部分１１１_２２は、単独では３．５ＧＨｚ帯での送受信が可能なアンテナである。

サブ給電部２５０_ｎは、サブ給電器２７０_ｎとサブ第１整合器２６１_ｎとサブ第２整合器２６２_ｎとサブスイッチ２８０_ｎと位相器２９０_ｎとを有する。なお、特許請求の範囲では、サブ給電器２７０_ｎをサブ給電器Ｐ_ｎと、サブ第１整合器２６１_ｎをサブ第１整合器Ｑ_ｎと、サブ第２整合器２６２_ｎをサブ第２整合器Ｒ_ｎと、サブスイッチ２８０_ｎをサブスイッチＳ_ｎと、位相器２９０_ｎを位相器Ｔ_ｎと示している。

位相器２９０_ｎの一端はアンテナスイッチ１２０_ｎに接続される。サブスイッチ２８０_ｎは、発振状態である位相器２９０_ｎの他端をサブ第１整合器２６１_ｎの一端に接続した状態と、接地状態である位相器２９０_ｎの他端をサブ第２整合器２６２_ｎの一端に接続した状態とを切り替える。サブ第１整合器２６１_ｎの他端はサブ給電器２７０_ｎに接続されている。サブ第２整合器２６２_ｎの他端は接地されている。

３．５ＧＨｚの半分の周波数（波長が２倍になる周波数）は、１．７５ＧＨｚである。したがって、３．５ＧＨｚ帯用のアンテナを２つ繋げると、理論上は１．７５ＧＨｚ帯用のアンテナになる。そして、１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ程度であれば実際に通信できるので、１．５ＧＨｚ帯〜２ＧＨｚ帯用のアンテナにできる。また、３．５ＧＨｚの１／４の周波数（波長が４倍になる周波数）は、８７５ＭＨｚである。したがって、３．５ＧＨｚ帯用のアンテナを４つ繋げると、理論上は８７５ＭＨｚ帯用のアンテナになる。そして、７００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ程度であれば実際に通信できるので、７００ＭＨｚ帯〜９００ＭＨｚ帯用のアンテナにできる。

＜アンテナ装置の制御＞
図３に、同時に使用する周波数帯の組み合わせ（周波数１，周波数２）ごとの使用する給電部とアンテナスイッチの状態とサブスイッチの状態を示す。図３中の「２ＧＨｚ帯／１．７ＧＨｚ帯／１．５ＧＨｚ帯」は２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯、１．５ＧＨｚ帯の中のいずれか１つを意味し、「７００ＭＨｚ帯／８００ＭＨｚ帯／９００ＭＨｚ帯」は７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯のいずれか１つを意味する。「周波数１用の給電部」の列および「周波数２用の給電部」の列に示されている数字は、メイン給電器１７０、サブ給電器２７０_１，…，２７０_４の番号であり、メイン給電器１７０、サブ給電器２７０_１，…，２７０_４のいずれが給電するのかを示している。アンテナスイッチの状態の「接続」はアンテナスイッチが接続状態であることを、「切断」はアンテナスイッチが切断状態であることを示している。サブスイッチの状態の「発振」は発振状態であることを、「接地」は「接地状態」であることを示している。また、「−」は接地状態でも発振状態でもかまわないことを示し、「△」はアンテナスイッチが切断状態ならばサブスイッチは接地状態、アンテナスイッチが接続状態ならばサブスイッチは接地状態でも発振状態でもかまわないことを示している。

（１）周波数１： ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯または１．５ＧＨｚ帯
周波数２： ７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯または９００ＭＨｚ帯

アンテナスイッチ１２０_１，…，１２０_４を接続状態としてメイン給電部１５０で２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯と、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯もしくは９００ＭＨｚ帯に対する給電を行う。この場合、アンテナ素子１１０_１と部分１１１_２１が周波数１用のアンテナとなり、部分１１１_２２〜アンテナ素子１１０_５が周波数２用のアンテナとなる。なお、周波数１は１．５ＧＨｚ〜２ＧＨｚ程度の間の他の周波数帯に変更してもよい。周波数２は７００ＭＨｚ〜１ＧＨｚ程度の間の他の周波数帯に変更してもよい。以下の周波数帯の組み合わせでも同様である。

（２）周波数１： ２ＧＨｚ帯
周波数２： １．５ＧＨｚ帯

アンテナスイッチ１２０_１，１２０_２を接続状態、アンテナスイッチ１２０_３を切断状態として、メイン給電部１５０で２ＧＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、サブスイッチ２８０_３を接地状態とする。この場合、アンテナ素子１１０_１と部分１１１_２１が周波数１用のアンテナとなり、部分１１１_２２とアンテナ素子１１０_３が周波数２用のアンテナとなる。また、使用されないアンテナ素子１１０_４，１１０_５は接地される。

（３）周波数１： ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯または１．５ＧＨｚ帯
周波数２： ３．５ＧＨｚ帯×１

アンテナスイッチ１２０_１を接続状態、アンテナスイッチ１２０_２を切断状態として、メイン給電部１５０で２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯と、３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、サブスイッチ２８０_２を接地状態とする。この場合、アンテナ素子１１０_１と部分１１１_２１が周波数１用のアンテナとなり、部分１１１_２２が周波数２用のアンテナとなる。また、使用されないアンテナ素子１１０_３，１１０_４，１１０_５は接地される。なお、周波数２は厳密に３．５ＧＨｚ帯の周波数である必要はなく、実際に通信できる範囲の周波数帯に変更してもよい。以下の周波数帯の組み合わせでも同様である。

（４）周波数１： ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯または１．５ＧＨｚ帯
周波数２： ３．５ＧＨｚ帯×２

アンテナスイッチ１２０_１を接続状態、アンテナスイッチ１２０_２，１２０_４を切断状態として、メイン給電部１５０で２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯と、３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、かつサブスイッチ２８０_４を発振状態としてサブ給電部２５０_４で３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、位相器２９０_４は３．５ＧＨｚ帯のメイン給電部１５０が給電する信号の位相とサブ給電部２５０_４が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらし、サブスイッチ２８０_２を接地状態とする。この場合、アンテナ素子１１０_１と部分１１１_２１が周波数１用のアンテナとなり、部分１１１_２２が１つめの周波数２用のアンテナ、アンテナ素子１１０_５が２つめの周波数２用のアンテナとなる。また、使用されないアンテナ素子１１０_３，１１０_４は接地される。なお、２つめの周波数２用のアンテナとして、アンテナ素子１１０_３，１１０_４を選択してもよいが、１つめの周波数２用のアンテナである部分１１１_２２からできるだけ離れたアンテナ素子を選択した方が、一般的にはＭＩＭＯでの通信を行いやすい。

（５）周波数１： ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯または１．５ＧＨｚ帯
周波数２： ３．５ＧＨｚ帯×３

アンテナスイッチ１２０_１を接続状態、アンテナスイッチ１２０_２，１２０_３，１２０_４を切断状態として、メイン給電部１５０で２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯と、３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、かつサブスイッチ２８０_２，２８０_４を発振状態としてサブ給電部２５０_２，２５０_４で３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、位相器２９０_２は３．５ＧＨｚ帯のメイン給電部１５０が給電する信号の位相とサブ給電部２５０_２が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらし、位相器２９０_４はサブ給電部２５０_２が給電する信号の位相とサブ給電部２５０_４が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらし、サブスイッチＳ_３を接地状態とする。この場合、アンテナ素子１１０_１と部分１１１_２１が周波数１用のアンテナとなり、部分１１１_２２が１つめの周波数２用のアンテナ、アンテナ素子１１０_３が２つめの周波数２用のアンテナ、アンテナ素子１１０_５が３つめの周波数２用のアンテナとなる。また、使用されないアンテナ素子１１０_４は接地される。

または、アンテナスイッチ１２０_１を接続状態、アンテナスイッチ１２０_２，１２０_３，１２０_４を切断状態として、メイン給電部１５０で２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯と、３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、かつサブスイッチ２８０_３，２８０_４を発振状態としてサブ給電部２５０_３，２５０_４で３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、位相器２９０_３は３．５ＧＨｚ帯のメイン給電部１５０が給電する信号の位相とサブ給電部２５０_３が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらし、位相器２９０_４はサブ給電部２５０_３が給電する信号の位相とサブ給電部２５０_４が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらし、サブスイッチ２８０_２を接地状態とする。この場合、アンテナ素子１１０_１と部分１１１_２１が周波数１用のアンテナとなり、部分１１１_２２が１つめの周波数２用のアンテナ、アンテナ素子１１０_４が２つめの周波数２用のアンテナ、アンテナ素子１１０_５が３つめの周波数２用のアンテナとなる。また、使用されないアンテナ素子１１０_３は接地される。

（６）周波数１： ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯または１．５ＧＨｚ帯
周波数２： ３．５ＧＨｚ帯×４

アンテナスイッチ１２０_１を接続状態、アンテナスイッチ１２０_２，１２０_３，１２０_４を切断状態として、メイン給電部１５０で２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯と、３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、かつサブスイッチ２８０_２，２８０_３，２８０_４を発振状態としてサブ給電部２５０_２，２５０_３，２５０_４で３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、位相器２９０_２は３．５ＧＨｚ帯のメイン給電部１５０が給電する信号の位相とサブ給電部２５０_２が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらし、位相器２９０_３はサブ給電部２５０_２が給電する信号の位相とサブ給電部２５０_３が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらし、位相器２９０_４はサブ給電部２５０_３が給電する信号の位相とサブ給電部２５０_４が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらす。この場合、アンテナ素子１１０_１と部分１１１_２１が周波数１用のアンテナとなり、部分１１１_２２が１つめの周波数２用のアンテナ、アンテナ素子１１０_３が２つめの周波数２用のアンテナ、アンテナ素子１１０_４が３つめの周波数２用のアンテナ、アンテナ素子１１０_５が４つめの周波数２用のアンテナとなる。

（７）周波数１： ３．５ＧＨｚ帯×１
周波数２： ７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯または９００ＭＨｚ帯

アンテナスイッチ１２０_１を切断状態、アンテナスイッチ１２０_２，１２０_３，１２０_４を接続状態として、メイン給電部１５０で７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯もしくは９００ＭＨｚ帯と、３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、サブスイッチ２８０_１を接地状態とする。この場合、部分１１１_２１が周波数１用のアンテナとなり、部分１１１_２２〜アンテナ素子１１０_５が周波数２用のアンテナとなる。また、使用されないアンテナ素子１１０_１は接地される。

（８）周波数１： ３．５ＧＨｚ帯×２
周波数２： ７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯または９００ＭＨｚ帯

アンテナスイッチ１２０_１を切断状態、アンテナスイッチ１２０_２，１２０_３，１２０_４を接続状態として、メイン給電部１５０で７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯もしくは９００ＭＨｚ帯と、３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、かつサブスイッチ２８０_１を発振状態としてサブ給電部２５０_１で３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、位相器２９０_１は３．５ＧＨｚ帯のメイン給電部１５０が給電する信号の位相とサブ給電部２５０_１が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらす。この場合、アンテナ素子１１０_１が１つめの周波数１用のアンテナとなり、部分１１１_２１が２つめの周波数１用のアンテナとなり、部分１１１_２２が１つめの周波数２用のアンテナ、アンテナ素子１１０_３が２つめの周波数２用のアンテナとなり、部分１１１_２２〜アンテナ素子１１０_５が周波数２用のアンテナとなる。

アンテナ装置１００は、上述のような構成なので、アンテナ素子全体の長さは、図１に示した従来のアンテナ装置と同等である。そして、（１）〜（８）に示した制御によって、様々な周波数帯の組合せに対応したアンテナが実現でき、使用していないアンテナ素子は接地できる。また、ＭＩＭＯによる通信のために同一周波数帯で使用するアンテナ素子が複数ある場合には、アレイアンテナとして機能しないように位相をπ／２もしくはπ／４ずらす。したがって、使用できる周波数帯の数に比べてアンテナ装置を小型化でき、小型化に伴って生じる不要な特性を抑制できる。

実施例２では、実施例１のアンテナ装置の構成上の上位概念を示すため、本実施例では周波数は限定しない。図４に、実施例２のアンテナ装置の機能構成例を示す。アンテナ装置２００は、少なくともＮ＋１個のアンテナ素子１１０_１〜１１０_Ｎ＋１と、Ｎ個のアンテナスイッチ１２０_１〜１２０_Ｎと、メイン給電部１５０と、Ｎ個のサブ給電部２５０_１〜２５０_Ｎとを備える。本実施例では、Ｎは１以上の整数、ｎは１以上Ｎ以下の整数とする。ｎ≧２において、アンテナ素子１１０_ｎはアンテナ素子１１０_ｎ−１とアンテナ素子１１０_ｎ＋１との間に配置されている。メイン給電部１５０は、ｍ番目のアンテナ素子１１０_ｍの点１３０に接続されている。アンテナ素子１１０_ｍには、アンテナ素子１１０_ｍ−１側の部分１１１_ｍ１とアンテナ素子１１０_ｍ＋１側の部分１１１_ｍ２とがある。メイン給電部１５０は、メイン給電器１７０と、メイン給電器１７０とアンテナ素子１１０_ｍとのインピーダンスを整合させるメイン整合器１６０とを有する。

ｎ＜ｍのとき、アンテナスイッチ１２０_ｎは、接続状態であるアンテナ素子１１０_ｎをアンテナ素子１１０_ｎ＋１に接続した状態と、切断状態であるアンテナ素子１１０_ｎをサブ給電部２５０_ｎに接続した状態とを切り替える。また、ｎ≧ｍのとき、アンテナスイッチ１２０_ｎは、接続状態であるアンテナ素子１１０_ｎ＋１をアンテナ素子１１０_ｎに接続した状態と、切断状態であるアンテナ素子１１０_ｎ＋１をサブ給電部２５０_ｎに接続した状態とを切り替える。

サブ給電部２５０_ｎは、少なくともサブ給電器２７０_ｎとサブ第１整合器２６１_ｎとサブ第２整合器２６２_ｎとサブスイッチ２８０_ｎとを有する。サブスイッチ２８０_ｎは、発振状態であるアンテナスイッチ１２０_ｎをサブ第１整合器２６１_ｎの一端に接続した状態と、接地状態であるアンテナスイッチ１２０_ｎをサブ第２整合器２６２_ｎの一端に接続した状態とを切り替える。サブ第１整合器２６１_ｎの他端はサブ給電器２７０_ｎに接続されている。サブ第２整合器２６２_ｎの他端は接地されている。アンテナスイッチ１２０_ｎは、通信に使用する周波数帯に応じて接続状態と切断状態とを切り替える。

ｎ＜ｍであってアンテナスイッチ１２０_ｎが切断状態の場合は、アンテナ素子１１０_ｎを通信に使用するときはサブスイッチ２８０_ｎを発振状態とし、アンテナ素子１１０_ｎを通信に使用しないときはサブスイッチ２８０_ｎを接地状態とする。また、ｎ≧ｍであってアンテナスイッチ１２０_ｎが切断状態の場合は、アンテナ素子１１０_ｎ＋１を通信に使用するときはサブスイッチ２８０_ｎを発振状態とし、アンテナ素子１１０_ｎ＋１を通信に使用しないときはサブスイッチ２８０_ｎを接地状態とする。

また、ＭＩＭＯでの通信に使用するサブ給電部２５０_ｎはさらに、サブスイッチ２８０_ｎのアンテナスイッチ１２０_ｎ側に、位相器２９０_ｍも備えればよい。そして、ＭＩＭＯで通信するときには、位相器２９０_ｍは、同一周波数帯で使用される隣接する信号同士の位相をπ／２またはπ／４ずらせばよい。

本実施例では、使用する周波数を限定していないので、アンテナ素子１１０_１〜１１０_Ｎ＋１が単独ではどのような周波数帯に対応した長さなのかは示していない。また、アンテナスイッチ１２０_１〜１２０_Ｎとサブスイッチ２８０_１〜２８０_Ｎの制御方法についても示していない。しかし、実施例１で具体例を示しているので、実施例１の説明および図３を参照して適宜設計すればよい。

本実施例のアンテナ装置によれば、アンテナ素子全体の長さを短くできるのでアンテナ装置の小型化が可能である。また、使用していないアンテナ素子は接地でき、ＭＩＭＯによる通信のために同一周波数帯で使用するアンテナ素子が複数ある場合には、アレイアンテナとして機能しないように位相をπ／２もしくはπ／４ずらす。したがって、使用できる周波数帯の数に比べてアンテナ装置を小型化でき、小型化に伴って生じる不要な特性を抑制できる。

本発明は、複数の周波数帯を用いて通信する移動端末などに利用できる。

１００、２００、９００ アンテナ装置 １１０、９１０ アンテナ素子
１２０ アンテナスイッチ １５０ メイン給電部
１６０ メイン整合器 １７０ メイン給電器
２５０ サブ給電部 ２６１ サブ第１整合器
２６２ サブ第２整合器 ２７０ サブ給電器
２８０ サブスイッチ ２９０ 位相器
９５０ 給電部 ９６０ 整合器
９７０ 給電器

Claims (6)

1. ｎは１以上４以下の整数とし、
   ５個のアンテナ素子Ａ_１，…，Ａ_５と、
   ４個のアンテナスイッチＢ_１，…，Ｂ_４と、
   メイン給電部Ｃと、
   ４個のサブ給電部Ｄ_１，…，Ｄ_４と、
   を備え、
   ｎ≧２において、アンテナ素子Ａ_ｎはアンテナ素子Ａ_ｎ−１とアンテナ素子Ａ_ｎ＋１との間に配置されており、
   メイン給電部Ｃは、２番目のアンテナ素子Ａ_２に接続されており、
   メイン給電部Ｃは、メイン給電器と、前記メイン給電器とアンテナ素子Ａ_２とのインピーダンスを整合させるメイン整合器とを有し、
   アンテナスイッチＢ_１は、接続状態であるアンテナ素子Ａ_１をアンテナ素子Ａ_２に接続した状態と、切断状態であるアンテナ素子Ａ_１をサブ給電部Ｄ_１に接続した状態とを切り替え、
   ｎ≧２のとき、アンテナスイッチＢ_ｎは、接続状態であるアンテナ素子Ａ_ｎ＋１をアンテナ素子Ａ_ｎに接続した状態と、切断状態であるアンテナ素子Ａ_ｎ＋１をサブ給電部Ｄ_ｎに接続した状態とを切り替え、
   アンテナ素子Ａ_１，Ａ_３，Ａ_４，Ａ_５は、単独では３．５ＧＨｚ帯での送受信が可能なアンテナであり、
   アンテナ素子Ａ_２のメイン給電部Ｃが接続された点からアンテナ素子Ａ_１側は、単独では３．５ＧＨｚ帯での送受信が可能なアンテナであり、
   アンテナ素子Ａ_２のメイン給電部Ｃが接続された点からアンテナ素子Ａ_３側は、単独では３．５ＧＨｚ帯での送受信が可能なアンテナであり、
   サブ給電部Ｄ_ｎは、サブ給電器Ｐ_ｎとサブ第１整合器Ｑ_ｎとサブ第２整合器Ｒ_ｎとサブスイッチＳ_ｎと位相器Ｔ_ｎとを有し、
   位相器Ｔ_ｎの一端はアンテナスイッチＢ_ｎに接続され、
   サブスイッチＳ_ｎは、発振状態である位相器Ｔ_ｎの他端をサブ第１整合器Ｑ_ｎの一端に接続した状態と、接地状態である位相器Ｔ_ｎの他端をサブ第２整合器Ｒ_ｎの一端に接続した状態とを切り替え、
   サブ第１整合器Ｑ_ｎの他端はサブ給電器Ｐ_ｎに接続されており、
   サブ第２整合器Ｒ_ｎの他端は接地されている
   ことを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１記載のアンテナ装置であって、
   ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯の通信と、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯もしくは９００ＭＨｚ帯の通信を行うときは、アンテナスイッチＢ_１，…，Ｂ_４を接続状態としてメイン給電部Ｃで２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯と、７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯もしくは９００ＭＨｚ帯に対する給電を行い、
   ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯の通信と、３．５ＧＨｚ帯の４チャネルのＭＩＭＯでの通信を行うときは、アンテナスイッチＢ_１を接続状態、アンテナスイッチＢ_２，Ｂ_３，Ｂ_４を切断状態として、メイン給電部Ｃで２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯と、３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、かつサブスイッチＳ_２，Ｓ_３，Ｓ_４を発振状態としてサブ給電部Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４で３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、位相器Ｔ_２は３．５ＧＨｚ帯のメイン給電部Ｃが給電する信号の位相とサブ給電部Ｄ_２が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらし、位相器Ｔ_３はサブ給電部Ｄ_２が給電する信号の位相とサブ給電部Ｄ_３が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらし、位相器Ｔ_４はサブ給電部Ｄ_３が給電する信号の位相とサブ給電部Ｄ_４が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらし、
   ７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯もしくは９００ＭＨｚ帯の通信と、３．５ＧＨｚ帯の２チャネルのＭＩＭＯでの通信を行うときは、アンテナスイッチＢ_１を切断状態、アンテナスイッチＢ_２，Ｂ_３，Ｂ_４を接続状態として、メイン給電部Ｃで７００ＭＨｚ帯、８００ＭＨｚ帯もしくは９００ＭＨｚ帯と、３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、かつサブスイッチＳ_１を発振状態としてサブ給電部Ｄ_１で３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、位相器Ｔ_１は３．５ＧＨｚ帯のメイン給電部Ｃが給電する信号の位相とサブ給電部Ｄ_１が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらす
   ことを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項２記載のアンテナ装置であって、
   ２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯の通信と、３．５ＧＨｚ帯の２チャネルのＭＩＭＯでの通信を行うときは、アンテナスイッチＢ_１を接続状態、アンテナスイッチＢ_２，Ｂ_４を切断状態として、メイン給電部Ｃで２ＧＨｚ帯、１．７ＧＨｚ帯もしくは１．５ＧＨｚ帯と、３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、かつサブスイッチＳ_４を発振状態としてサブ給電部Ｄ_４で３．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、位相器Ｔ_４は３．５ＧＨｚ帯のメイン給電部Ｃが給電する信号の位相とサブ給電部Ｄ_４が給電する信号の位相をπ／２もしくはπ／４ずらし、サブスイッチＳ_２を接地状態とする
   ことを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項２または３記載のアンテナ装置であって、
   ２ＧＨｚ帯の通信と、１．５ＧＨｚ帯の通信を行うときは、アンテナスイッチＢ_１，Ｂ_２を接続状態、アンテナスイッチＢ_３を切断状態として、メイン給電部Ｃで２ＧＨｚ帯と１．５ＧＨｚ帯に対する給電を行い、サブスイッチＳ_３を接地状態とする
   ことを特徴とするアンテナ装置。
5. Ｎは１以上の整数、ｎは１以上Ｎ以下の整数とし、
   Ｎ＋１個のアンテナ素子Ａ_１〜Ａ_Ｎ＋１と、
   Ｎ個のアンテナスイッチＢ_１〜Ｂ_Ｎと、
   メイン給電部Ｃと、
   Ｎ個のサブ給電部Ｄ_１〜Ｄ_Ｎと、
   を備え、
   ｎ≧２において、アンテナ素子Ａ_ｎはアンテナ素子Ａ_ｎ−１とアンテナ素子Ａ_ｎ＋１との間に配置されており、
   メイン給電部Ｃは、ｍ番目のアンテナ素子Ａ_ｍに接続されており、
   メイン給電部Ｃは、メイン給電器と、前記メイン給電器とアンテナ素子Ａ_ｍとのインピーダンスを整合させるメイン整合器とを有し、
   ｎ＜ｍのとき、アンテナスイッチＢ_ｎは、接続状態であるアンテナ素子Ａ_ｎをアンテナ素子Ａ_ｎ＋１に接続した状態と、切断状態であるアンテナ素子Ａ_ｎをサブ給電部Ｄ_ｎに接続した状態とを切り替え、
   ｎ≧ｍのとき、アンテナスイッチＢ_ｎは、接続状態であるアンテナ素子Ａ_ｎ＋１をアンテナ素子Ａ_ｎに接続した状態と、切断状態であるアンテナ素子Ａ_ｎ＋１をサブ給電部Ｄ_ｎに接続した状態とを切り替え、
   サブ給電部Ｄ_ｎは、少なくともサブ給電器Ｐ_ｎとサブ第１整合器Ｑ_ｎとサブ第２整合器Ｒ_ｎとサブスイッチＳ_ｎとを有し、
   サブスイッチＳ_ｎは、発振状態であるアンテナスイッチＢ_ｎをサブ第１整合器Ｑ_ｎの一端に接続した状態と、接地状態であるアンテナスイッチＢ_ｎをサブ第２整合器Ｒ_ｎの一端に接続した状態とを切り替え、
   サブ第１整合器Ｑ_ｎの他端はサブ給電器Ｐ_ｎに接続されており、
   サブ第２整合器Ｒ_ｎの他端は接地されており、
   アンテナスイッチＢ_ｎは、通信に使用する周波数帯に応じて接続状態と切断状態とを切り替え、
   ｎ＜ｍであってアンテナスイッチＢ_ｎが切断状態の場合は、アンテナ素子Ａ_ｎを通信に使用するときはサブスイッチＳ_ｎを発振状態とし、アンテナ素子Ａ_ｎを通信に使用しないときはサブスイッチＳ_ｎを接地状態とし、
   ｎ≧ｍであってアンテナスイッチＢ_ｎが切断状態の場合は、アンテナ素子Ａ_ｎ＋１を通信に使用するときはサブスイッチＳ_ｎを発振状態とし、アンテナ素子Ａ_ｎ＋１を通信に使用しないときはサブスイッチＳ_ｎを接地状態とする
   ことを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項５記載のアンテナ装置であって、
   ＭＩＭＯでの通信に使用するサブ給電部Ｄ_ｎはさらに、サブスイッチＳ_ｎのアンテナスイッチＢ_ｎ側に、位相器も有し、
   ＭＩＭＯで通信するときには、前記位相器は、同一周波数帯で使用される隣接する信号同士の位相をπ／２またはπ／４ずらす
   ことを特徴とするアンテナ装置。

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