JP4413161B2 - アンテナ装置及びこのアンテナ装置を備える通信機器 - Google Patents

Description

本発明は、広帯域で使用可能なアンテナ装置に関するもので、特に、携帯電話やＰＤＡ（Personal Digital Assistant）などの小型通信機器に使用されるアンテナ装置に関する。又、本発明は、この広帯域で使用可能なアンテナ装置を備える通信機器に関する。

近年、様々な電子機器の小型化が進み、又、携帯電話やＰＤＡなどの携帯型の電子機器の多機能化が進んでいる。このような、小型の電子機器を通信機器とする場合、無線信号を送受信するために設置されるアンテナに関しても、その小型化が求められている。このように小型化したアンテナ装置として、誘電体材料に銅線を巻きつけられたり又は銅箔を蒸着されたりすることで構成されたチップアンテナが提供されている（特許文献１参照）。このチップアンテナは、直方体形状に加工されて電極が設けられることによって、他の回路素子が設置される基板上に直接搭載することができる。
特開平１０−３１３２０８号公報

このようなチップアンテナは、小型であるが故に、アンテナとしての十分な有効面積が得られず、周波数帯域幅の狭いものが多い。そのため、無線ＬＡＮやＣＳ放送のように、その波長が数ｃｍと短く、その周波数が数ＧＨｚとなるような周波数帯で使用する場合においては、この小型化されたチップアンテナにおいても、性能劣化は大きくない。しかしながら、地上波デジタル放送のように、その波長が数十ｃｍと長く、その周波数が数百ＭＨｚとなるような周波数帯で使用する場合では、数十ｃｍのアンテナ長の銅線を配線する必要がある。そのため、このような低い周波数帯で使用する場合は、受信周波数帯域が減少するなどの性能劣化が避けられない。

更に、地上波デジタル放送は、その受信周波数帯域が４７０ＭＨｚ〜７１０ＭＨｚと広く、この受信周波数帯域を全て使用周波数帯域とするために、チップアンテナを大型化するか、又は、伸縮するロッドアンテナなどの十分なアンテナ有効面積を取得するできる形状とする必要があった。そのため、このように構成したアンテナを搭載した通信機器は、その小型化が妨げるとともに、そのデザインにおいてもアンテナ形状により制限されるものとなってしまう。

このような問題を鑑みて、本発明は、広い使用周波数帯域を備えることのできるチップアンテナを用いたアンテナ装置及びこのアンテナ装置を備えた通信機器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、本発明のアンテナ装置は、チップアンテナをアンテナ素子として備えるアンテナ装置において、前記チップアンテナを複数備えるとともに、前記チップアンテナと接続されて前記チップアンテナに給電する給電点と、複数の前記チップアンテナ及び前記給電点を電気的に接続する銅線パターンと、を備え、前記銅線パターンの一部をミアンダ形状とし、当該ミアンダ形状部分と並列に接続された第１スイッチを配置し、複数の前記チップアンテナの電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域が異なり且つそれぞれ重ならないとともに、前記第１スイッチを切り換えたときのアンテナ装置の電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域それぞれが、相互に近接して重なり合うことを特徴とする。

このようなアンテナ装置において、前記銅線パターンのミアンダ形状部分が、前記チップアンテナ同士を接続した接続ノードと前記給電点との間に配置された前記銅線パターンに設けられるものとしても構わない。又、前記銅線パターンのミアンダ形状部分が、前記チップアンテナ同士を接続する前記銅線パターンに設けられるものとしても構わないし、このとき、更に、前記チップアンテナ同士を接続する前記銅線パターンに設けられたミアンダ形状部分が、前記チップアンテナ毎に分割されているものとしても構わない。

又、前記チップアンテナ毎に前記給電点との電気的な接続を選択する第２スイッチを備えるものとしても構わない。このとき、更に、前記第２スイッチが前記銅線パターンのミアンダ形状部分を介して前記チップアンテナと接続するものとしても構わないし、前記第２スイッチが前記銅線パターンのミアンダ形状部分と並列に接続された経路上に設置されることで前記チップアンテナそれぞれと接続されるものとしても構わない。

これらのアンテナ装置において、前記第１スイッチをＯＮとしたときのアンテナ装置の電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域と、前記第１スイッチをＯＦＦとしたときのアンテナ装置の電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域とが、相互に近接して重なり合うものとしても構わない。又、前記第２スイッチによって前記給電点と接続されるチップアンテナを切り換えたときのアンテナ装置の電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域それぞれが、相互に近接して重なり合うものとしても構わない。

更に、前記チップアンテナが、その長手方向に平行になるように、又は、その長手方向に垂直になるように、又は、その長手方向に一直線になるように、設置されるものとしても構わない。

又、本発明の通信装置は、無線信号を受信するアンテナと、該アンテナで受信した前記無線信号を変調するチューナとを備えた通信装置において、上述のアンテナ装置を前記アンテナとして備えることを特徴とする。このような通信装置として、携帯電話装置としても構わないし、ＰＤＡとしても構わない。又、この通信装置が、地上波デジタル放送を受信するためのアンテナとして、上述のアンテナ装置を備えるものとしても構わない。

本発明によると、銅線パターンの一部をミアンダ形状とすることで、装置を小型化するとともに、チップアンテナの周波数特性に応じて調整することができる。又、チップアンテナの電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域が異なるものとするとともに、第１スイッチを切り換えたときのアンテナ装置の電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域それぞれが、相互に近接して重なり合うものとすることで、広い周波数帯域に対して受信可能なアンテナ装置を構成することができるとともに、装置を小型化することができる。更に、このようなアンテナ装置を備える通信装置において、設置されるアンテナを小型化することができるため、通信装置の小型化を図ることができる。又、このアンテナ装置によって、広い周波数帯域の無線信号を受信することができる。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図である。又、図２は、本実施形態のアンテナ装置による周波数に対するＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio；電圧定在波比）の関係を示すグラフである。

図１に示すアンテナ装置は、ＶＳＷＲが３（電力効率が５０％となるときのＶＳＷＲの値）以下となる受信可能となる使用周波数帯域の異なる２つのチップアンテナ１ａ，１ｂと、基板上の後段の回路と接続される給電点２と、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの一端と給電点２とを接続する銅線パターン３と、によって構成される。即ち、給電点２に対して、銅線パターン３を介してチップアンテナ１ａ，１ｂが並列に接続された構成となる。

そして、図２のように、チップアンテナ１ａの使用周波数帯域Ｆａを、チップアンテナ１ｂの使用周波数帯域Ｆｂよりも低いものとする。このとき、使用周波数帯域Ｆｂにおける最も低い周波数である下側周波数ｆｂｍｉｎ（ＶＳＷＲ＝３となる周波数）が、使用周波数帯域Ｆａにおける最も高い周波数である上側周波数ｆａｍａｘ（ＶＳＷＲ＝３となる周波数）よりも若干低い周波数とされ、使用周波数帯域Ｆａ，Ｆｂがわずかに重なるようにする。

このように構成されるアンテナ装置によると、図２に示すように、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれのＶＳＷＲが３以下となる使用周波数帯域（電力効率が５０％以上となる周波数帯域）がほとんど重ならないため、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれがお互いに干渉して性能が劣化することを防ぐことができる。よって、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの使用周波数帯域Ｆａ，Ｆｂを含む周波数帯域Ｆ１を、図１の構成のアンテナ装置によって受信可能な使用周波数帯域とすることができる。即ち、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれ使用周波数帯域Ｆａ，Ｆｂの大きさがＦであり、使用周波数帯域Ｆｂの下側周波数ｆｂｍｉｎが、使用周波数帯域Ｆａの上側周波数ｆａｍａｘよりも周波数ｆだけ低いとき、図１の構成のアンテナ装置の使用周波数帯域Ｆ１の大きさが２×Ｆ−ｆとなる。

よって、例えば、大きさが３ｍｍ×３ｍｍ×２０ｍｍ程度となる直方体形状のチップアンテナ１ａ，１ｂを、受信周波数帯域２４０ＭＨｚ（＝７１０ＭＨｚ−４７０ＭＨｚ）で使用した場合、その使用周波数帯域が７０ＭＨｚ程度となる。そして、このチップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの使用周波数帯域が１０ＭＨｚ程度重なっているものとすると、図１に示すアンテナ装置の使用周波数帯域が、１３０ＭＨｚ（＝７０ＭＨｚ＋７０ＭＨｚ−１０ＭＨｚ）となり、チップアンテナ１ａ，１ｂを単独で使用したときと比べて、受信可能となる周波数帯域を広げることができる。

図１のような接続関係によって構成されるアンテナ装置において、チップアンテナ１ａ，１ｂが、図３に示すように、その長手方向が平行になるように配置されるものとしても構わない。このように、長手方向に平行となるようにチップアンテナ１ａ，１ｂを配置することにより、チップアンテナ１ａ，１ｂが設置される基板における専有面積を小さくすることができる。

又、図４に示すように、チップアンテナ１ａ，１ｂを、それぞれの長手方向が垂直になるように配置されるものとしても構わない。このようにすることで、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの磁束の干渉を、図３の配置例に比べて低減することができる。更に、図５に示すように、チップアンテナ１ａ，１ｂを、それぞれの長手方向が１直線上に成るように配置されるものとしても構わない。このようにすることで、図４の配置例よりも、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの物理的な位置が更に遠くなり、互いの磁束の干渉を更に低減することができる。この図４及び図５の配置例によると、互いの磁束の干渉を低減することで、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの電力効率に与える影響を低減させることができ、図１のアンテナ装置による電力効率を広い使用周波数帯域で保持することができる。

＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図６は、本実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図であり、図１のアンテナ装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図６に示すアンテナ装置は、図１のアンテナ装置と異なり、銅線パターン３の代わりに、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの一端の間を接続する銅線パターン３ａと、銅線パターン３ａの両端の間の一点と給電点２との間を接続するとともにミアンダ形状（ジグザグ形状）となる銅線パターン３ｂと、を備える。

このように構成することによって、銅線パターン３ｂのパターン長を、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの周波数特性に応じて調整することができる。即ち、ミアンダ形状とすることで銅線パターン３ｂのパターン長を長くすることで、アンテナ装置の使用周波数帯域が全体的に下がるように調整することができる。又、銅線パターン３ｂをミアンダ形状にすることで、銅線パターン３ｂを直線状にしたときと比べて、設置領域を小さくすることができ、基板設計のレイアウト上有効となり、アンテナ装置を小型化することができる。

尚、本実施形態においても、第１の実施形態と同様、チップアンテナ１ａ，１ｂの周波数特性が図２のような関係となるものとする。よって、例えば、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの使用周波数帯域が７０ＭＨｚ程度となるとともに、このチップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの使用周波数帯域が１０ＭＨｚ程度重なっているものとすると、図６に示すアンテナ装置の使用周波数帯域が、１３０ＭＨｚ（＝７０ＭＨｚ＋７０ＭＨｚ−１０ＭＨｚ）となる。

＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図７は、本実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図であり、図１のアンテナ装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。又、図８は、本実施形態のアンテナ装置による周波数に対するＶＳＷＲの関係を示すグラフである。

図７に示すアンテナ装置は、図１のアンテナ装置と異なり、銅線パターン３の代わりに、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの一端に接続されるとともにミアンダ形状となる銅線パターン３ｘ，３ｙと、銅線パターン３ｘの他端に接点ａが接続されるとともに銅線パターン３ｙの他端に接点ｂが接続されて接点ａ，ｂのいずれかと残りの接点ｃとの電気的な接続が切り換えられる３接点スイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の接点ｃと給電点２との間を接続する銅線パターン３ｚと、を備える。

このように構成することで、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｃが接続されると、チップアンテナ１ｂと給電点２との電気的な接続がスイッチＳＷ１によって遮断されるため、図７のアンテナ装置は、チップアンテナ１ａのみによるアンテナ装置として働く。又、スイッチＳＷ１の接点ｂ，ｃが接続されると、チップアンテナ１ａと給電点２との電気的な接続がスイッチＳＷ１によって遮断されるため、図７のアンテナ装置は、チップアンテナ１ｂのみによるアンテナ装置として働く。このように、スイッチＳＷ１の接点が切り換えられることによって、チップアンテナ１ａ，１ｂが完全に分離されるため、お互いの干渉が全くなく、そのアンテナ特性を良好なものとすることができる。

又、図７のアンテナ装置において、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの使用周波数帯域Ｆａ，Ｆｂの関係が、第１の実施形態と同様、使用周波数帯域Ｆａが使用周波数帯域Ｆｂよりも高い周波数帯域であり、使用周波数帯域Ｆａ，Ｆｂそれぞれが若干重なるように設定される。即ち、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｃが接続されるときは、図８の実線で示される低い側の使用周波数帯域Ｆａで受信可能となり、又、スイッチＳＷ１の接点ｂ，ｃが接続されるときは、図８の点線で示される高い側の使用周波数帯域Ｆｂで受信可能となる。よって、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｂを切り換えることによって、結果的に、図８のように、使用周波数帯域Ｆａ，Ｆｂを組み合わせた周波数帯域Ｆ１が、図７のアンテナ装置の使用周波数帯域となる。

＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。図９は、本実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図であり、図６のアンテナ装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。又、図１０は、本実施形態のアンテナ装置による周波数に対するＶＳＷＲの関係を示すグラフである。

図９に示すアンテナ装置は、図６のアンテナ装置の構成に対して、銅線パターン３ｂの両端と接続されて銅線パターン３ｂと並列に配置されたスイッチＳＷ２が追加された構成となる。このように構成したアンテナ装置によると、スイッチＳＷ２をＯＦＦとする（高周波的に開放した状態）と、ミアンダ形状の銅線パターン３ｂのみが銅線パターン３ａと給電点２との間で接続された状態となり、又、スイッチＳＷ２をＯＮとする（高周波的に短絡した状態）と、スイッチＳＷ２における直線状の銅線パターンとミアンダ形状の銅線パターン３ｂとが並列に接続された銅線パターンが、銅線パターン３ａと給電点２との間で接続された状態となる。

又、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの周波数特性が、第１及び第２の実施形態における周波数特性と異なり、チップアンテナ１ａの使用周波数帯域Ｆａとチップアンテナ１ｂの使用周波数帯域Ｆｂとが重ならないように形成される。即ち、使用周波数帯域Ｆａが使用周波数帯域Ｆｂよりも低いものとするとき、使用周波数帯域Ｆｂにおける最も低い周波数である下側周波数ｆｂｍｉｎ（ＶＳＷＲ＝３となる周波数）が、使用周波数帯域Ｆａにおける最も高い周波数である上側周波数ｆａｍａｘ（ＶＳＷＲ＝３となる周波数）よりも高い周波数とされる。尚、このチップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの使用周波通帯域Ｆａ，Ｆｂが、図１０の実線のＷ形状のカーブで表されるスイッチＳＷ２をＯＦＦとしたときの周波数特性によるものとする。

このとき、スイッチＳＷ２をＯＮとするときは、スイッチＳＷ２における直線状の銅線パターンとミアンダ形状の銅線パターン３ｂとが並列に接続された銅線パターンが形成され、スイッチＳＷ２がＯＦＦとされてミアンダ形状の銅線パターン３ｂだけとされる場合と比べて、実質的に、銅線パターンが短くなる。よって、図９のアンテナ装置は、スイッチＳＷ２をＯＮとしたときの周波数特性が、図１０の点線のＷ形状のカーブで表されるように、その使用周波数帯域が、スイッチＳＷ２をＯＦＦとしたときの使用周波数帯域と比べて高くなる。即ち、スイッチＳＷ２をＯＦＦとしたときのチップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれによる使用周波数帯域Ｆａ，Ｆｂが周波数の高い側に移動した使用周波数帯域Ｆｃ，Ｆｄとなる。

このとき、スイッチＳＷ２をＯＦＦとしたときのチップアンテナ１ａによる使用周波数帯域Ｆａの上側周波数ｆａｍａｘが、スイッチＳＷ２をＯＮとしたときのチップアンテナ１ａによる使用周波数帯域Ｆｃにおける最も低い周波数である下側周波数ｆｃｍｉｎよりも高く、又、スイッチＳＷ２をＯＦＦとしたときのチップアンテナ１ｂによる使用周波数帯域Ｆｂの下側周波数ｆｂｍｉｎが、スイッチＳＷ２をＯＮとしたときのチップアンテナ１ａによる使用周波数帯域Ｆｃにおける最も高い周波数である上側周波数ｆｃｍａｘよりも低い。又、スイッチＳＷ２をＯＦＦとしたときのチップアンテナ１ｂによる使用周波数帯域Ｆｂにおける最も高い上側周波数ｆｂｍａｘが、スイッチＳＷ２をＯＮとしたときのチップアンテナ１ｂによる使用周波数帯域Ｆｄにおける最も低い周波数である下側周波数ｆｄｍｉｎよりも高い。

即ち、スイッチＳＷ２をＯＮとしたときのチップアンテナ１ａによる使用周波数帯域Ｆｃが、スイッチＳＷ２をＯＦＦとしたときのチップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれによる使用周波数帯域Ｆａ，Ｆｂそれぞれと若干重なる。そして、スイッチＳＷ２をＯＦＦとしたときのチップアンテナ１ｂによる使用周波数帯域Ｆｂが、スイッチＳＷ２をＯＮとしたときのチップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれによる使用周波数帯域Ｆｃ，Ｆｄそれぞれと若干重なる。

この図１０のような周波数特性が得られるように、チップアンテナ１ａ，１ｂの周波数特性を設定するとともに、ミアンダ形状の銅線パターン３ｂのパターン長を設定する。このようにすることで、図１０に示すように、スイッチＳＷ２をＯＮとしたときの周波数特性においてＶＳＷＲが３以上となる受信不可能な周波数帯域に、スイッチＳＷ２をＯＦＦとしたときの使用周波数帯域Ｆｂを配置することができ、又、スイッチＳＷ２をＯＦＦとしたときの周波数特性においてＶＳＷＲが３以上となる受信不可能な周波数帯域に、スイッチＳＷ２をＯＮとしたときの使用周波数帯域Ｆｃを配置することができる。

よって、スイッチＳＷ２をＯＮ／ＯＦＦで切り換えることによって、アンテナ装置の受信可能な周波数帯域を切り換えることができ、使用周波数帯域Ｆａ〜Ｆｄを組み合わせた周波数帯域Ｆ２を図９のアンテナ装置の使用周波数帯域とし、第１〜第３の実施形態におけるアンテナ装置（図１、図６、図７参照）の使用周波数帯域の略２倍とすることができる。即ち、第１の実施形態と同様、例えば、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの使用周波数帯域が７０ＭＨｚ程度となるとともに、スイッチＳＷ２をＯＮ／ＯＦＦで切り換えることで得られる使用周波数帯域それぞれが１０ＭＨｚ程度重なっているものとすると、図９に示すアンテナ装置の使用周波数帯域が、２５０ＭＨｚ（＝７０ＭＨｚ×４−１０ＭＨｚ×３）となる。

＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について、図面を参照して説明する。図１１は、本実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図であり、図７のアンテナ装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。

図１１に示すアンテナ装置は、図７のアンテナ装置の構成に対して、銅線パターン３ｘの両端に両端が接続されたスイッチＳＷ３と、銅線パターン３ｙの両端に両端が接続されたスイッチＳＷ４と、が追加されるとともに、スイッチＳＷ１が省かれて、銅線パターン３ｘ〜３ｚが接続された構成とされる。

このように構成したアンテナ装置によると、スイッチＳＷ３をＯＦＦとする（高周波的に開放した状態）と、ミアンダ形状の銅線パターン３ｘが銅線パターン３ｚを介して給電点２に接続された状態となり、又、スイッチＳＷ３をＯＮとする（高周波的に短絡した状態）と、スイッチＳＷ３における直線状の銅線パターンとミアンダ形状の銅線パターン３ｘとが並列に接続された銅線パターンが、銅線パターン３ｚを介して給電点２と接続された状態となる。同様に、スイッチＳＷ４をＯＦＦとする（高周波的に開放した状態）と、ミアンダ形状の銅線パターン３ｙが銅線パターン３ｚを介して給電点２に接続された状態となり、又、スイッチＳＷ４をＯＮとする（高周波的に短絡した状態）と、スイッチＳＷ３における直線状の銅線パターンとミアンダ形状の銅線パターン３ｙとが並列に接続された銅線パターンが、銅線パターン３ｚを介して給電点２と接続された状態となる。

よって、スイッチＳＷ３，ＳＷ４をともにＯＦＦとすると、ミアンダ形状の銅線パターン３ｘ，３ｙそれぞれが銅線パターン３ｚを介して給電点２に接続された状態となり、第４の実施形態のアンテナ装置（図９参照）においてスイッチＳＷ２がＯＦＦとされた状態と同様の状態となる。又、スイッチＳＷ３，ＳＷ４をともにＯＮとすると、ミアンダ形状の銅線パターン３ｘ，３ｙそれぞれがスイッチＳＷ３，ＳＷ４それぞれと並列に接続された銅線パターンが形成されて、銅線パターン３ｚを介して給電点２に接続された状態となるため、第４の実施形態のアンテナ装置においてスイッチＳＷ２がＯＮとされた状態と同様の状態となる。

このとき、第４の実施形態と同様に、チップアンテナ１ａ，１ｂによる使用周波数帯域が重ならないように、チップアンテナ１ａ，１ｂの周波数特性を設定する。そして、スイッチＳＷ３，ＳＷ４それぞれをともにＯＦＦ／ＯＮで切り換えたときの使用周波数帯域の関係が、図１０の実線によるＷ形状のカーブと点線によるＷ形状のカーブとなるように、ミアンダ形状の銅線パターン３ｘ，３ｙそれぞれのパターン長を設定する。このように設定することで、本実施形態におけるアンテナ装置についても、第４の実施形態におけるアンテナ装置と同様、第１〜第３の実施形態におけるアンテナ装置（図１、図６、図７参照）の使用周波数帯域の略２倍とすることができる。

＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態について、図面を参照して説明する。図１２は、本実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図であり、図７のアンテナ装置と同一の目的で使用する部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。又、図１３は、本実施形態のアンテナ装置による周波数に対するＶＳＷＲの関係を示すグラフである。

図１２に示すアンテナ装置は、図７のアンテナ装置の構成に対して、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの一端との間に接続されるとともにミアンダ形状を備える銅線パターン３ｗが追加された構成とされる。即ち、直列に接続された銅線パターン３ｘ，３ｙ及びスイッチＳＷ１と、銅線パターン３ｗとが、並列に接続されることとなる。尚、チップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれの使用周波数帯域の関係が、第４及び第５の実施形態と同様、チップアンテナ１ａの使用周波数帯域がチップアンテナ１ｂの使用周波数帯域よりも低く、それぞれの使用周波数帯域が重ならないように設定する。

このように構成されるとき、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｃが接続されるとき、チップアンテナ１ａが銅線パターン３ｘを介して給電点２に接続され、チップアンテナ１ｂが銅線パターン３ｗ，３ｘを介して給電点２に接続されることとなる。よって、チップアンテナ１ａから給電点２までの銅線パターンによる経路が短くなるとともに、チップアンテナ１ｂから給電点２までの銅線パターンによる経路が長くなる。そのため、チップアンテナ１ｂの使用周波数帯域が本来の使用周波数帯域よりも低くなり、図１３の点線で示すＷ形状のカーブのように、チップアンテナ１ａ，１ｂ相互の使用周波数帯域が重なり合うような周波数特性となる。即ち、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｃが接続されたとき、図１２のアンテナ装置による受信可能な周波数帯域が、図１３における周波数帯域Ｆｘとなる。

又、スイッチＳＷ１の接点ｂ，ｃが接続されるとき、チップアンテナ１ｂが銅線パターン３ｙを介して給電点２に接続され、チップアンテナ１ａが銅線パターン３ｗ，３ｙを介して給電点２に接続されることとなる。よって、チップアンテナ１ａから給電点２までの銅線パターンによる経路が長くなるとともに、チップアンテナ１ｂから給電点２までの銅線パターンによる経路が短くなる。そのため、チップアンテナ１ａの使用周波数帯域が本来の使用周波数帯域よりも低くなり、図１３の実線で示すＷ形状のカーブのように、チップアンテナ１ａ，１ｂ固体による使用周波数帯域と比べてチップアンテナ１ａ，１ｂ相互の使用周波数帯域が更に離れた周波数特性となる。即ち、スイッチＳＷ１の接点ｂ，ｃが接続されたとき、図１２のアンテナ装置による受信可能な周波数帯域が、図１３におけるチップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれによる使用周波数帯域Ｆｙ，Ｆｚとなる。

このとき、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｃを接続としたときの受信可能な周波数帯域Ｆｘの最も低い周波数である下側周波数ｆｘｍｉｎとそれぞれが、スイッチＳＷ１の接点ｂ，ｃを接続としたときのチップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれによる使用周波数帯域Ｆｙにおける最も高い周波数である上側周波数ｆｙｍａｘよりも低くなる。又、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｃを接続としたときの受信可能な周波数帯域Ｆｘの最も高い周波数である上側周波数ｆｘｍａｘが、スイッチＳＷ１の接点ｂ，ｃを接続としたときのチップアンテナ１ａ，１ｂそれぞれによる使用周波数帯域Ｆｚにおける最も低い周波数である上側周波数ｆｚｍｉｎよりも高くなる。

この図１３のような周波数特性が得られるように、チップアンテナ１ａ，１ｂの周波数特性を設定するとともに、ミアンダ形状の銅線パターン３ｗのパターン長を設定する。このようにすることで、図１３に示すように、スイッチＳＷ１の接点ｂ，ｃを接続したときの周波数特性においてＶＳＷＲが３以上となる受信不可能な周波数帯域に、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｃを接続したときの使用周波数帯域Ｆｘを配置することができ、又、スイッチＳＷ１の接点ａ，ｃを接続したときの周波数特性においてＶＳＷＲが３以上となる受信不可能な周波数帯域に、スイッチＳＷ１の接点ｂ，ｃを接続したときの使用周波数帯域Ｆｙ，Ｆｚを配置することができる。

よって、スイッチＳＷ１の接点接続を切り換えることによって、アンテナ装置の受信可能な周波数帯域を切り換えることができ、使用周波数帯域Ｆｘ〜Ｆｚを組み合わせた周波数帯域Ｆ３を図１２のアンテナ装置の使用周波数帯域とし、第１〜第３の実施形態におけるアンテナ装置（図１、図６、図７参照）の使用周波数帯域の略２倍とすることができる。

尚、第３〜第６の実施形態におけるアンテナ装置に使用されるスイッチＳＷ１〜ＳＷ４が、ダイオードによって構成されるものとしても構わない。このとき、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を構成するダイオードとしてＰＩＮダイオードを用いるようにして、逆方向バイアス時の容量を少なくすることができる。又、このスイッチＳＷ１〜ＳＷ４として、ＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）が用いられるものとすることで、その順方向抵抗値が小さいために、アンテナ装置の効率劣化を低減させるようにしても構わない。

第２〜第６の実施形態におけるアンテナ装置を構成するチップアンテナ１ａ，１ｂの位置関係については、第１の実施形態と同様、図３〜図５に示すような位置関係としても構わない。又、第１〜第６の実施形態におけるアンテナ装置を２つのチップアンテナ１ａ，１ｂで構成されるものとしたが、３つ以上の複数のチップアンテナで構成するものとし、それぞれのチップアンテナの接続関係が第１〜第６の実施形態で説明した接続関係になるようにしても構わない。

更に、第１〜第６の実施形態のアンテナ装置による構成を組み合わせたアンテナ装置としても構わない。この組み合わせた構成の第１例として、図１４に、第４及び第５の実施形態の構成（図９及び図１１参照）が組み合わされた構成を示す。図１４に示すアンテナ装置は、銅線パターン３ｘ，３ｙ及びスイッチＳＷ３，ＳＷ４が接続された接続ノードと給電点２との間に、銅線パターン３ｂとスイッチＳＷ２とが並列になるように接続される。このようにすることで、スイッチＳＷ２〜ＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦの組合せにより、アンテナ装置において、複数の受信可能な周波数帯域を組み合わせることができる。

又、組み合わせた構成の第２例として、図１５に、第３及び第５の実施形態の構成（図７及び図１１参照）が組み合わされた構成を示す。図１５に示すアンテナ装置は、銅線パターン３ｚが接点ｃに接続されたスイッチＳＷ１の接点ａにスイッチＳＷ３と銅線パターン３ｘが接続されるとともに、スイッチＳＷ１の接点ｂにスイッチＳＷ４と銅線パターン３ｙが接続される。このようにすることで、スイッチＳＷ１の接点の切換とスイッチＳＷ３，ＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦの組合せにより、アンテナ装置において、複数の受信可能な周波数帯域を組み合わせることができる。

又、組み合わせた構成の第３例として、図１６に、第４及び第６の実施形態の構成（図９及び図１２参照）が組み合わされた構成を示す。図１６に示すアンテナ装置は、スイッチＳＷ１の接点ｃと給電点２との間に、銅線パターン３ｂとスイッチＳＷ２とが並列になるように接続される。このようにすることで、スイッチＳＷ１の接点の切換とスイッチＳＷ２のＯＮ／ＯＦＦの組合せにより、アンテナ装置において、複数の受信可能な周波数帯域を組み合わせることができる。

＜アンテナ装置を備えた通信装置の一例＞
第１〜第６の実施形態のアンテナ装置、又は、図１４〜図１６の構成例のように、第１〜第６の実施形態の構成を組み合わせたアンテナ装置を備えた通信装置の一構成例を、図１７に示す。尚、本構成例において、図１７の通信装置として、地上波デジタル放送が受信可能な携帯電話装置を例に挙げて説明するが、このような携帯電話装置に限らず、地上波デジタル放送が受信可能なＰＤＡなどの広帯域の無線信号を受信する小型の通信装置としても構わない。

図１７に示す携帯電話装置は、基地局との携帯電話用の無線信号の送受信を行う携帯電話用アンテナ１０１と、携帯電話用の無線信号の変復調処理を行う通信部１０２と、入力された通話音声を音声信号に変換するマイク１０３と、復調されて得られた映像データを復号化する映像データ出力処理部１０４と、復調されて得られた音声データを復号化する音声データ出力処理部１０５と、映像データ出力処理部１０４で復号化されて得られた映像データによる映像を再生表示する表示部１０６と、音声データ出力処理部１０５で復号化されて得られた音声データによる音声を再生出力するスピーカ１０７と、ユーザによって操作されることで各種指示が入力される入力操作部１０８と、地上波デジタル放送による放送信号を受信するデジタル放送受信用アンテナ１０９と、デジタル放送受信用アンテナ１０９で受信した放送信号を復調するチューナ部１１０と、基地局から着信を示す無線信号が携帯電話用アンテナ１０１で受信されたとき鳴動するリンガ１１１と、携帯型電話装置全体の制御動作を行うシステム制御部１１２と、を備える。

このような構成の通信装置において、基地局から送信された携帯電話用の無線信号を携帯電話用アンテナ１０１で受信すると、通信部１０２で復調した後、システム制御部１１２において復号化する。このとき、相手先からの着信を示す無線信号である場合、リンガ１１１が鳴動することで、着信したことをユーザに報知する。その後、入力操作部１０８が操作されることによって通話が指示されると、基地局からの無線信号を通信部１０２で復調した後、システム制御部１１２で音声データを確認する。この音声データが音声データ出力処理部１０５に与えられると、スピーカ１０７より音声が再生出力される。又、マイク１０３より入力される通話音声が音声信号に変換されてシステム制御部１１２に与えられて符号化されると、通信部１０２で変調された後、携帯電話用アンテナ１０１より基地局に送信される。

更に、入力操作部１０８によって、メールなどのデータを送信するための操作が成されると、入力操作部１０８が操作されて入力された送信用データが通信部１０２で変調された後、携帯電話用アンテナ１０１より基地局に送信される。又、基地局よりメールなどのデータを含む無線信号が送信されて携帯電話用アンテナ１０１で受信すると、この無線信号が通信部１０２で復調されて、システム制御部１１２に与えられる。そして、システム制御部１１２で得られた文字や画像や動画などによる画像データが映像データ出力処理部１０４で復号化されて、文字や画像や動画が表示部１０６に再生表示されるとともに、システム制御部１１２で得られた音声データが音声データ出力処理部１０５で復号化されて、音声がスピーカ１０７より再生出力される。

又、入力操作部１０８によって指示されたチャンネルの放送信号が受信されるようにチューナ部１１０による選局動作がシステム制御部１１２によって制御されるため、地上波デジタル放送による放送信号をデジタル放送受信用アンテナ１０９において受信すると、選局するように指示されたチャンネルの放送信号がチューナ部１１０で選局され、選局された放送信号を変調する。そして、変調されて得られたトランスポートストリーム（ＴＳ）がシステム制御部１１２に与えられると、映像データ及び音声データが抽出されて、映像データ出力処理部１０４及び音声データ出力処理部１０５それぞれに与えられて復号化される。よって、選局された放送の映像が表示部１０６で再生表示されるとともに、選局された放送の音声がスピーカ１０７より再生出力される。

このように構成される通信装置において、デジタル放送受信用アンテナ１０９として、上述の第１〜第６の実施形態によるアンテナ装置、又は、図１４〜図１６の構成例のような第１〜第６の実施形態の構成を組み合わせたアンテナ装置を使用する。このように、デジタル放送受信用アンテナ１０９を構成することで、デジタル放送受信用アンテナ１０９を小型化することができるとともに、広い周波数帯域となる地上波デジタル放送を受信することができる。

本発明は、広い使用周波数帯域を備えるため、地上波デジタル放送のように広い周波数帯域を利用する無線信号を受信する携帯電話装置やＰＤＡなどの小型の通信装置に適用することができる。

は、第１の実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図である。 は、図１のアンテナ装置による周波数に対するＶＳＷＲの関係を示すグラフである。 は、アンテナ装置におけるチップアンテナの設置位置の関係の一例を示す図である。 は、アンテナ装置におけるチップアンテナの設置位置の関係の別例を示す図である。 は、アンテナ装置におけるチップアンテナの設置位置の関係の別例を示す図である。 は、第２の実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図である。 は、第３の実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図である。 は、図７のアンテナ装置による周波数に対するＶＳＷＲの関係を示すグラフである。 は、第４の実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図である。 は、図９のアンテナ装置による周波数に対するＶＳＷＲの関係を示すグラフである。 は、第５の実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図である。 は、第６の実施形態のアンテナ装置の概略構成を示す図である。 は、図１２のアンテナ装置による周波数に対するＶＳＷＲの関係を示すグラフである。 は、第４及び第５の実施形態の構成を組み合わせたアンテナ装置の概略構成を示す図である。 は、第３及び第５の実施形態の構成を組み合わせたアンテナ装置の概略構成を示す図である。 は、第４及び第６の実施形態の構成を組み合わせたアンテナ装置の概略構成を示す図である。 は、本発明のアンテナ装置を備えた通信装置の構成例を示すブロック図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ チップアンテナ
２ 給電点
３，３ａ，３ｂ，３ｘ〜３ｗ 銅線パターン
ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチ
１０１ 携帯電話用アンテナ
１０２ 通信部
１０３ マイク
１０４ 映像データ出力処理部
１０５ 音声データ出力処理部
１０６ 表示部
１０７ スピーカ
１０８ 入力操作部
１０９ デジタル放送受信用アンテナ
１１０ チューナ部
１１１ リンガ
１１２ システム制御部

Claims (13)

1. チップアンテナをアンテナ素子として備えるアンテナ装置において、
   前記チップアンテナを複数備えるとともに、
   前記チップアンテナと接続されて前記チップアンテナに給電する給電点と、
   複数の前記チップアンテナ及び前記給電点を電気的に接続する銅線パターンと、を備え、
   前記銅線パターンの一部をミアンダ形状とし、当該ミアンダ形状部分と並列に接続された第１スイッチを配置し、
   複数の前記チップアンテナの電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域が異なり且つそれぞれ重ならないとともに、
   前記第１スイッチを切り換えたときのアンテナ装置の電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域それぞれが、相互に近接して重なり合うことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記銅線パターンのミアンダ形状部分が、前記チップアンテナ同士を接続した接続ノードと前記給電点との間に配置された前記銅線パターンに設けられることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記銅線パターンのミアンダ形状部分が、前記チップアンテナ同士を接続する前記銅線パターンに設けられる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。
4. 前記チップアンテナ同士を接続する前記銅線パターンに設けられたミアンダ形状部分が、前記チップアンテナ毎に分割されていることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
5. 前記チップアンテナ毎に前記給電点との電気的な接続を選択する第２スイッチを備えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置。
6. 前記第２スイッチが前記銅線パターンのミアンダ形状部分を介して前記チップアンテナと接続することを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
7. 前記第２スイッチを前記銅線パターンのミアンダ形状部分と並列に接続された経路上に設置して前記第１スイッチの１つとすることで、前記チップアンテナそれぞれと接続するものとすることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ装置。
8. 前記第１スイッチをＯＮとしたときのアンテナ装置の電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域と、前記第１スイッチをＯＦＦとしたときのアンテナ装置の電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域とが、相互に近接して重なり合うことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のアンテナ装置。
9. 前記第２スイッチによって前記給電点と接続されるチップアンテナを切り換えたときのアンテナ装置の電圧定在波比が３以下となる受信可能な周波数帯域それぞれが、相互に近接して重なり合うことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
10. 前記チップアンテナがその長手方向に平行になるように設置されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のアンテナ装置。
11. 前記チップアンテナがその長手方向に垂直になるように設置されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のアンテナ装置。
12. 前記チップアンテナがその長手方向に一直線になるように設置されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載のアンテナ装置。
13. 無線信号を受信するアンテナと、該アンテナで受信した前記無線信号を変調するチューナとを備えた通信装置において、
    請求項１〜請求項１２のいずれかに記載のアンテナ装置を前記アンテナとして備えることを特徴とする通信装置。

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