JP6651010B2 - アンテナ装置および無線機 - Google Patents
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Description
本発明の一実施形態(実施形態1)に係るアンテナ装置について、図面を参照して説明する。なお、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置は、例えば、携帯電話端末、携帯情報端末、スマートフォン、タブレット端末、モバイルPC端末等の無線機が備えるアンテナ装置であり得るが、これらに限定されず、金属枠を備えたアンテナ装置全般に適用することができる。
図1の(a)は、本実施形態に係るアンテナ装置1の概略構成を示す断面図である。図1の(a)が示すように、アンテナ装置1は、第一の給電部11、第一のアンテナエレメント12、第一のインピーダンス制御部13、および、金属枠14を備えている。また、アンテナ装置1は、アンテナ装置1および無線回路部10を備えた無線機の一部として構成されている。
図3は、一実施形態における基板15を示す断面図である。アンテナ装置1において、基板15は、グランドとしても機能する。そして、当該グランド(基板15)が設けられている面における第一のインピーダンス制御部13の配置箇所に対向する部分Aからは、グランド(基板15)が除去されている。これにより、第一のインピーダンス制御部13は、インピーダンスを好適に調整することができる。
第一のインピーダンス制御部13は、一実施形態において、ノッチフィルタ、バンドエリミネーションフィルタおよびローパスフィルタからなる群より選択される1つ以上を備えている。このようなフィルタを用いることにより、第一の周波数帯において高インピーダンスを示す第一のインピーダンス制御部13を好適に実現することができる。
f=1/2π√(LC)
(f:中心周波数、L:インダクタンス、C:キャパシタンス)
図4の(b)は、第一のインピーダンス制御部13をローパスフィルタによって構成した例を示す。図4の(b)に示す例において、ローパスフィルタは、金属枠14と第一の給電部11との間の経路上に挿入されたインダクタL4と、当該経路から分岐して接地する経路上に挿入されたキャパシタC4とを備えている。キャパシタC4のキャパシタンス、および、インダクタL4のインダクタンスを調整することにより、図4の(b)に示すローパスフィルタが高インピーダンスとなる周波数帯を任意に設定することができる。
本発明の実施形態2について説明すれば、以下のとおりである。なお、実施形態1で説明した部材については、その説明を省略する。図5は、本実施形態に係るアンテナ装置2の概略構成のバリエーションを示す断面図である。また、アンテナ装置2は、アンテナ装置2および無線回路部10を備えた無線機の一部として構成されている。
また、第一のインピーダンス制御部23は、一実施形態において、第一の周波数帯において高インピーダンスを示すフィルタと、第二の周波数帯において高インピーダンスを示すフィルタとが直列に接続されている構成を含む。当該構成を用いることにより、第一の周波数帯および第二の周波数帯において高インピーダンスを示す第一のインピーダンス制御部23を好適に実現することができる。各フィルタは、例えば、ノッチフィルタ、バンドエリミネーションフィルタおよびローパスフィルタからなる群より選択されるフィルタとすることができる。
なお、一変形例において、第一の給電部11に接続されるアンテナエレメントの数は、二つに限定されない。三つ以上のアンテナエレメントを、第一の給電部11に接続してもよい。その場合、第一のインピーダンス制御部23が、各アンテナエレメントの使用周波数帯において高インピーダンスを示すようになっていればよく、例えば、第一のインピーダンス制御部23を、各アンテナエレメントの使用周波数帯において高インピーダンスを示すフィルタを直列に接続することによって構成すればよい。このように構成することで、各アンテナエレメントのアンテナ特性が金属枠14の影響によって劣化することを抑制することができる。
本発明の実施形態3について説明すれば、以下のとおりである。なお、実施形態1で説明した部材については、その説明を省略する。図7は、本実施形態に係るアンテナ装置3の概略構成を示す断面図である。また、アンテナ装置3は、アンテナ装置3および無線回路部10を備えた無線機の一部として構成されている。
図8は、一変形例に係るアンテナ装置3の概略構成を示す断面図である。図8に示すように、一変形例において、アンテナ装置3では、金属枠14上の接続点P1を挟んで第一の部分とは反対側に位置する金属枠14の第二の部分が、金属枠14のインピーダンスを調整する定数調整部37を介して接地されていてもよい。定数調整部37は、金属枠14のインピーダンスを調整するものであればよく、例えば、キャパシタ、インダクタ等のリアクタンス素子から構成することができる。
本発明の実施形態4について説明すれば、以下のとおりである。なお、実施形態1で説明した部材については、その説明を省略する。図9は、本実施形態に係るアンテナ装置4の概略構成を示す断面図である。また、アンテナ装置4は、アンテナ装置4および無線回路部10を備えた無線機の一部として構成されている。
また、図10は、一実施形態におけるアンテナ装置4の基板(グランド)45の構成を示す断面図である。本実施形態において、グランド(基板45)が設けられている面における、第一のインピーダンス制御部13の配置箇所に対向する部分A、および、第二のインピーダンス制御部43の配置箇所に対向する部分Bからは、それぞれグランド(基板45)が除去されている。これにより、第一のインピーダンス制御部13および第二のインピーダンス制御部43は、グランドと容量結合することを避け、インピーダンスを好適に調整することができる。また、アンテナ装置4が備えるグランドは、基板45に限定されず、アンテナ装置4内に規定される一つ以上の面に設けられていてもよい。この場合、当該一つ以上の面における第一のインピーダンス制御部13および第二のインピーダンス制御部43に対向する部分からは、グランドが除去されていることが好ましい。
また、アンテナ装置4は、さらなるアンテナエレメント、給電部、および、インピーダンス制御部のセットを一組以上備えていてもよい。すなわち、3つ以上の給電部を備え、各給電部が、各々に対応するインピーダンス制御部を介して金属枠14に接続されていてもよい。この場合、グランドが設けられている面において、各インピーダンス制御部に対向する位置からは、グランドが除去されていることが好ましい。
本発明の実施形態5について説明すれば、以下のとおりである。なお、実施形態1で説明した部材については、その説明を省略する。図11の(a)は、本実施形態に係るアンテナ装置5の概略構成を示す断面図である。また、アンテナ装置5は、アンテナ装置5および無線回路部10を備えた無線機の一部として構成されている。
また、アンテナ装置5が備えるグランドも、アンテナ装置1が備えるグランドと同様に、アンテナ装置5内に規定される一つ以上の面に設けられており、当該一つ以上の面における第一のインピーダンス制御部53に対向する部分からは、グランドが除去されていることが好ましい。これにより、第一のインピーダンス制御部53は、インピーダンスを好適に調整することができる。
本発明の態様1に係るアンテナ装置(1〜5)は、第一の周波数帯で動作する第一のアンテナエレメント(12)と、第一のアンテナエレメントに接続された第一の給電部(11)と、第一のアンテナエレメントを囲うように配置された金属枠(14)と、を備え、第一の給電部(11)と該金属枠(14)とは、第一の周波数帯におけるインピーダンスを調整する第一のインピーダンス制御部(13、23、53)を介して接続されている。
以下、実施例を用いて、本発明の一態様の効果を具体的に説明する。但し、本実施例は、本発明の一態様の作用を説明するためのものであって、本発明の範囲に対し何らかの限定を行うものとして制限的に解釈されることを意図するものではない。
10 無線回路部
11 第一の給電部
12 第一のアンテナエレメント
13、23、53 第一のインピーダンス制御部
14 金属枠
15、45 グランド
22 第二のアンテナエレメント
36 スリット
37 定数調整部
41 第二の給電部
42 第三のアンテナエレメント
43 第二のインピーダンス制御部
P1 接続点
P2 端点
C1〜C4 キャパシタ
L1〜L4 インダクタ
Claims (13)
- 第一の周波数帯で動作する第一のアンテナエレメントと、
第一のアンテナエレメントに接続された第一の給電部と、
第一のアンテナエレメントを囲うように配置された金属枠と、を備え、
第一の給電部と該金属枠とは、第一の周波数帯におけるインピーダンスを制御する第一のインピーダンス制御部を介して接続されていることを特徴とするアンテナ装置。 - 第一のインピーダンス制御部は、第一の周波数帯において高インピーダンスを示すことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
- 第一のインピーダンス制御部は、ノッチフィルタ、バンドエリミネーションフィルタおよびローパスフィルタからなる群より選択される1つ以上を備えていることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。
- 第一の給電部に接続され、第一の周波数帯とは異なる第二の周波数帯で動作する第二のアンテナエレメントをさらに備え、
第一のインピーダンス制御部は、さらに、第二の周波数帯において高インピーダンスを示すことを特徴とする請求項2または3に記載のアンテナ装置。 - 第一のアンテナエレメントは、さらに、第一の周波数帯とは異なる第二の周波数帯で動作し、
第一のインピーダンス制御部は、さらに、第二の周波数帯において高インピーダンスを示すことを特徴とする請求項2または3に記載のアンテナ装置。 - 第一のインピーダンス制御部は、第一の周波数帯において高インピーダンスを示すフィルタと、第二の周波数帯において高インピーダンスを示すフィルタとが直列に接続されている構成を含むことを特徴とする請求項4または5に記載のアンテナ装置。
- 上記金属枠には、上記金属枠を、第一の周波数帯よりも低い第三の周波数帯で動作するアンテナエレメントとして使用するためのスリットが設けられており、
上記金属枠において、該スリットと、上記金属枠における第一のインピーダンス制御部への接続点とに挟まれた第一の部分の電気長は、第三の周波数帯における1/8波長以上3/8波長以下の範囲であることを特徴とする請求項2〜6の何れか一項に記載のアンテナ装置。 - 上記金属枠において、上記接続点を挟んで第一の部分とは反対側に位置する第二の部分が、上記金属枠のインピーダンスを調整する定数調整部を介して接地されていることを特徴とする請求項7に記載のアンテナ装置。
- 上記金属枠に囲まれた位置に配置され、第四の周波数帯で動作する第三のアンテナエレメントと、
第三のアンテナエレメントに接続された第二の給電部と、をさらに備え、
第二の給電部と該金属枠とは、第二のインピーダンス制御部を介して接続されており、
第二のインピーダンス制御部は、第四の周波数帯において高インピーダンスを示すことを特徴とする請求項2〜8の何れか一項に記載のアンテナ装置。 - 第一のインピーダンス制御部は、第一の周波数帯における位相を変化させる移相器を備えていることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
- 第一のインピーダンス制御部は、第一のアンテナエレメントに流れる高周波電流と、上記金属枠に流れる高周波電流とが同じ向きになるように、第一の周波数帯の高周波信号の位相を変化させることを特徴とする請求項10に記載のアンテナ装置。
- 上記アンテナ装置内に規定される一つ以上の面に設けられたグランドを備え、
当該一つ以上の面における第一のインピーダンス制御部に対向する部分からは、該グランドが除去されていることを特徴とする請求項1〜11の何れか一項に記載のアンテナ装置。 - 請求項1〜12の何れか一項に記載のアンテナ装置と、
該アンテナ装置に接続された無線回路部と、を備えていることを特徴とする無線機。
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