JP4645603B2 - アンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯型電話機等の無線通信装置に設けられるアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置に関するものである。

アンテナとして機能する放射電極は、予め定められた設定の周波数帯の周波数で共振動作して無線通信を行うものである。この放射電極一つで複数の周波数帯の無線通信に対応させる場合がある。一つの放射電極に複数の周波数帯の無線通信を行わせる手法の一つとしては、例えば、放射電極における電界の強い部分のリアクタンスを切り換え変化させる手段を放射電極に接続する。この手段による放射電極の電界の強い部分のリアクタンスの切り換え変化によって、放射電極の共振周波数を決定する放射電極の電気的な長さ（電気長）が切り換わり、これにより、放射電極の共振周波数が切り換わる。この共振周波数の切り換えによって、一つの放射電極で複数の周波数帯での無線通信を可能にしている。

また、一つの放射電極に複数の周波数帯での無線通信を行わせる別の手法としては、例えば、放射電極における磁界の強い部分のリアクタンスを切り換え変化させる手段を放射電極に接続する。この場合には、その手段による放射電極の磁界の強い部分のリアクタンスの切り換え変化によって、前記同様に放射電極の電気長が切り換わって放射電極の共振周波数が切り換わる。この共振周波数の切り換えによって、一つの放射電極で複数の周波数帯での無線通信を可能にしている。

また、別の手法としては、共振周波数切り換え回路を放射電極自体に設け、その回路によって放射電極の電気長を切り換え変化させて放射電極の共振周波数を切り換えることにより、一つの放射電極で複数の周波数帯での無線通信を可能にしているものがある。

さらに別の手法としては、次に示すようなものがある。つまり、放射電極は、基本共振周波数と、当該基本共振周波数をほぼ整数倍した周波数である高次周波数というように、複数の共振周波数を持つ。その放射電極の基本共振周波数と高次共振周波数を用いて、一つの放射電極で複数の周波数帯での無線通信を行う手法がある。

特開平１１−１３６０２５号公報 特開２００１−５３５４３号公報 特開平１１−６８４５６号公報 特開２００３−１７９４２６号公報

前記のように、一つの放射電極で複数の周波数帯での無線通信を行わせるための手法には様々な手法が提案されている。しかしながら、放射電極と、当該放射電極に電気的に接続している無線通信装置の無線通信用回路（高周波回路）とのインピーダンス整合に問題が生じたり、放射電極の共振動作による周波数帯の帯域幅が十分でなかったり、放射電極の共振周波数の切り換え幅が小さかったり、放射電極の切り換え変化させる全ての共振周波数を設定通りの周波数に調整することが難しい等の様々な問題があり、満足できるものではなかった。

本発明は前記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、複数の周波数帯での無線通信に容易に対応することができ、しかも、満足なアンテナの整合条件を得ることができるアンテナ構造およびそれを備えた無線通信装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明のアンテナ構造は、
グランド電極および無線通信用回路が形成されている実装基板と、
この実装基板の端縁部に配設されている誘電体基体と、
この誘電体基体に設けられ予め定められた無線通信用の少なくとも２つの周波数帯のうちの高い方の周波数帯で共振動作してアンテナとして機能する高側の給電放射電極と、
高側の給電放射電極の端縁部における予め定められた給電部に連接されている高側の給電電極と、
一端側が高側の給電電極を介し高側の給電放射電極の給電部に接続され他端側は無線通信用回路側との高側用接続部に接続されて高側の給電放射電極の給電部を直接的に、又は、キャパシタンス部を介して無線通信用回路に接続させ前記高い方の周波数帯の信号を導通させる高側の給電用導通路と、
高側の給電放射電極の給電部の両側の少なくとも一方側の給電放射電極端縁部分を直接的にグランド電極に接続させるショート回路と、
高側の給電放射電極と間隔を介し隣接した状態で前記誘電体基体に高側の給電放射電極と共に設けられ前記予め定められた無線通信用の少なくとも２つの周波数帯のうちの低い方の周波数帯で共振動作してアンテナとして機能する低側の給電放射電極と、
低側の給電放射電極の端縁部における予め定められた給電部に連接されている低側の給電電極と、
一端側が低側の給電電極を介し低側の給電放射電極の給電部に接続され他端側は無線通信用回路側との低側用接続部に接続されて低側の給電放射電極の給電部をインダクタンス部を介して無線通信用回路に接続させ前記低い方の周波数帯の信号を導通させる低側の給電用導通路と、
低側の給電放射電極の給電部の両側の少なくとも一方側の給電放射電極端縁部分をインダクタンス部を介してグランド電極に接続させるリアクタンス回路と、
を有していることを特徴としている。

また、この発明の無線通信装置は、この発明において特徴的な構成を持つアンテナ構造が設けられていることを特徴としている。

この発明のアンテナ構造によれば、予め定められた無線通信用の少なくとも２つの周波数帯のうちの高い方の周波数帯での無線通信を行う高側の給電放射電極と、低い方の周波数帯での無線通信を行う低側の給電放射電極とを別々に設けた。このため、無線通信用の高い方の周波数帯の無線通信に関する構成と、低い方の周波数帯の無線通信に関する構成とをほぼ独立的に設計できるので、アンテナ構造の設計が簡単となる。また、この発明のアンテナ構造では、無線通信用の低い方の周波数帯と高い方の周波数帯との周波数間隔を１オクターブ以上に大きく広げることも、反対に小さくすることも容易である。

さらに、この発明のアンテナ構造では、高側の給電放射電極が給電部の両側の少なくとも一方側の給電放射電極端縁部からショート回路を介して実装基板（例えば携帯型電話機等の無線通信装置の筐体内に設けられる回路基板）のグランド電極に高周波的に接続される構成を備えている。このため、アンテナ構造の無線通信用の周波数帯が、例えば携帯型電話機等で使用される約８００ＭHz帯〜約２ＧHz帯の範囲にある場合に、高側の給電放射電極は、約１．７ＧHz〜２ＧHzの広い周波数範囲で共振動作する。つまり、高側の給電放射電極の周波数帯の広帯域化を図ることができる。

さらに、この発明では、高側の給電放射電極および低側の給電放射電極は誘電体基体に設けられている。このため、誘電体の波長短縮効果によって、それら高側と低側の各給電放射電極の小型化を図ることができる。この発明のアンテナ構造では、無線通信用の高い方の周波数帯と低い方の周波数帯とのそれぞれに別々に対応した別個の給電放射電極が設けられているが、前記のように給電放射電極が小型化できることから、アンテナ構造の大型化を抑えることができる。

また、この発明では、低側の給電用導通路にはインダクタンス部が介設されており、当該インダクタンス部のリアクタンスは低側の給電放射電極に付与されて当該低側の給電放射電極の電気的な長さ（電気長）を長くする。これにより、その付与されたリアクタンス値に応じた分、低側の給電放射電極の共振周波数が下がるため、低側の給電放射電極の小型化を図りながら、設定された低い方の周波数帯での無線通信を行うことが可能となる。このことも、アンテナ構造の大型化を抑えることができる要素である。

さらに、この発明では、低側の給電放射電極における給電部の両側の少なくとも一方側（給電部から離れた部位）が、インダクタンス部を有するリアクタンス回路を介してグランド電極に接続されている構成を備えている。この構成によって、低側の給電用導通路に介設されているインダクタンス部だけでなく、リアクタンス回路のインダクタンス部をも、低側の給電放射電極と、無線通信用回路側とのインピーダンス整合に関与することとなる。それら低側の給電用導通路のインダクタンス部およびリアクタンス回路のインダクタンス部は高側の給電放射電極にとっては高インピーダンスであるため、高側の給電放射電極の共振動作への影響は少ない。また、インピーダンス整合に関与するインダクタンス部の数が増加することにより、低側の給電放射電極と、無線通信用回路側とのインピーダンス整合の調整が容易となり、これにより、低側の給電放射電極と、無線通信用回路側との良好なインピーダンス整合を得易くなる。

さらに、この発明では、低側の給電放射電極における給電部の両側の少なくとも一方側はインダクタンス部を有するリアクタンス回路を介してグランド電極に接続されているので、次に示すように低い方の周波数帯の広帯域化を図ることができる。つまり、アンテナ構造の無線通信用の周波数帯が、例えば携帯型電話機等で使用される約８００ＭHz帯〜約２ＧHz帯の範囲にある場合には、低側や高側の給電放射電極だけでなく、それら給電放射電極の共振動作に誘起されてグランド電極をも共振動作の一部として動作する。この発明では、低側の給電放射電極における給電部（つまり、給電放射電極において磁界が最も強い部分）の両側の少なくとも一方側はインダクタンス部を有するリアクタンス回路を介してグランド電極に接続されている構成を有し、この構成は、給電放射電極に誘起されたグランド電極の共振動作時に、例えば携帯型電話機の長方形状の回路基板（実装基板）の長辺に沿う方向にグランド電極に流れる電流の分布を分散させる効果がある。これにより、低側の給電放射電極の周波数帯を広帯域化できる。

また、前記した、低側の給電放射電極における給電部の両側の少なくとも一方側はリアクタンス回路を介してグランド電極に接続されている構成は、低側の給電放射電極に流れている電流の分布をも拡散する。このことも、低側の給電放射電極の周波数帯が広帯域化できる理由の一つである。

さらに、この発明の構成では、上述したように、実装基板のグランド電極も共振動作するのでグランド電極からも電波の輻射があり、当該輻射は、アンテナ構造の誘電体基体が配置されている側の実装基板面側が強くなる。このため、この発明のアンテナ構造が携帯型電話機に設けられる場合には、通話中に外側（人体側の反対側）となる回路基板（実装基板）の基板面にアンテナ構造の誘電体基体を配設することによって、アンテナ構造の電波の指向性を人体の反対側とすることができる。これにより、人体に起因したアンテナ特性の劣化を抑制することができる。

さらに、この発明では、共振動作時の給電放射電極およびグランド電極の電流分布はアンテナ特性に大きな影響を与えることと、良好なアンテナ特性を得るための電流分布は周波数によって異なることとを考慮して、良好なアンテナ特性を得るべく、上述したように、低側の給電放射電極と高側の給電放射電極とのそれぞれにおけるグランド電極との接続形態を異ならせて給電放射電極およびグランド電極の電流分布を周波数帯に応じた適切な状態としている。このため、無線通信用の低い方の周波数帯でも高い方の周波数帯でも良好なアンテナ特性を得ることができる。

ところで、例えば無線通信装置である携帯型電話機の小型化に応じて低側の給電放射電極の小型化を促進させていくと、低側の給電放射電極が例えば９００ＭHz帯というような低い方の周波数帯での無線通信を行う場合に周波数に対する給電放射電極の電極面積の狭小を補うべく低側の給電放射電極よりも広い面積を持つグランド電極を有効に利用して無線通信を行う必要性が生じてくる。これに対して、高側の給電放射電極を低側の給電放射電極と同様に小型化しても、高側の給電放射電極が例えば２ＧHz帯というような高い方の周波数帯で無線通信を行う場合には高側の給電放射電極が主となって無線通信を行ってグランド電極の無線通信に関与する度合いは小さい。このため、高側の給電放射電極が無線通信を行う場合には、高側の給電放射電極の共振動作と、例えば無線通信装置である携帯型電話機の使用者（人体）とが互いに影響し合い易くなってアンテナ特性を劣化させる虞がある。このことから、その高側の給電放射電極と、例えば人体との互いに影響し合う度合いを小さく抑制するために、高側の給電放射電極と、例えば人体との間にシールド部材として機能するグランド電極を配置することが好ましい。つまり、高側の給電放射電極は実装基板のグランド電極の上方側に配置させることが好ましい。これに対して、低側の給電放射電極をグランド電極の上方側に配置しなくとも上記アンテナ特性劣化問題は抑制できるし、低側の給電放射電極と、グランド電極とを、この発明において特徴的な接続形態でもって電気的に接続させれば、低側の給電放射電極はグランド電極を有効利用できるので、低側の給電放射電極をグランド電極の上方側に配置する必要性は小さい。このことから、低側の給電放射電極の配設領域に対応する実装基板領域にはグランド電極が形成されていない構成を採用することによって、低側の給電放射電極の電界が放射され易くなって低側の給電放射電極による無線通信の周波数帯の広帯域化を図ることができる。

さらに、低側の給電放射電極は高側の給電放射電極よりも実装基板の端部寄りに配設されている構成や、低側の給電放射電極は、給電部が長方形状の実装基板の短辺に向き合う状態で配置され、当該低側の給電放射電極に接続されているリアクタンス回路は実装基板の角部近傍部分に接地されている構成を備えることによって、低側の給電放射電極は、より良く実装基板のグランド電極を有効利用して無線通信を行うことができることとなる。これにより、より一層のアンテナ特性の向上を図ることができる。

さらに、低側の給電放射電極の形成領域と高側の給電放射電極の形成領域との間の誘電体基体領域には孔部が形成されている構成を備えることによって、低側の給電放射電極と、高側の給電放射電極とのアイソレーションをとることが容易となる。また、低側の給電放射電極と、高側の給電放射電極とが、例えば、長方形状の実装基板の長辺に沿う方向に、低側の給電放射電極を実装基板の短辺側にして隣接配置されており、低側の給電放射電極も高側の給電放射電極も実装基板の短辺に向き合っている側に給電部が設定されている構成とすることによって、低側の給電放射電極における電界が最も強い部分と、高側の給電放射電極における磁界の最も強い部分とが間隔を介して隣接した状態となるので、低側の給電放射電極と、高側の給電放射電極とが互いに電磁気的に影響し合うことを抑制できる。

さらに、高側の給電用導通路と、低側の給電用導通路とが、無線通信用回路側との共通の接続部に接続されている構成を備えることによって、無線通信用の低い方の周波数帯の信号と、高い方の周波数帯の信号との合成が容易となる。なお、低側の給電用導通経路に直列的に介設されているインダクタンス部は、例えば、無線通信用の低い方の周波数帯が８００ＭHz帯であるときには例えば１０ｎＨ〜２０ｎＨのリアクタンス値を有し、当該インダクタンス部のリアクタンス値は、無線通信用の高い方の周波数帯（例えば２ＧHz帯）の信号にとっては５０Ωよりも高いインピーダンスとなる。このため、無線通信用の高い方の周波数帯の信号にとっては、低側の給電用導通経路に直列に介設されているインダクタンス部は電気的に見えない状態となる。これにより、高側の給電用導通路と、低側の給電用導通路とが、無線通信用回路側との共通の接続部に接続されていても、高側の給電放射電極の共振動作に低側の給電用導通路のインダクタンス部が悪影響を及ぼすことは殆ど無い。

さらに、インダクタンス値が互いに異なる複数のインダクタンス部のうちの何れか一つを択一的に切り換えて低側の給電用導通路に電気的に介設させる構成を備えることによって、低側の給電放射電極の共振周波数を切り換えることができるので、低側の給電放射電極を複数の周波数帯での無線通信に対応させることが可能となる。また、低側の給電放射電極の共振周波数を切り換えても、低側の給電用導通路に切り換え接続される全てのインダクタンス部のリアクタンス値は、高い方の周波数帯の信号にとってはそのインダクタンス部が電気的に見えない状態となる値であることから、高側の給電放射電極の共振動作に悪影響を及ぼすことは殆ど無い。つまり、この発明の構成では、高側の給電放射電極のアンテナ特性の悪化を招くことなく、低側の給電放射電極の共振周波数を切り換えることができる。

さらに、高側の給電放射電極と、低側の給電放射電極とのうちの少なくとも一方側には無給電放射電極が対応して設けられている構成を備えることによって、その無給電放射電極との複共振状態によって周波数帯域の広帯域化を図ることができる。

さらに、誘電体基体には、低側の給電放射電極と、高側の給電放射電極とに加えて、さらに別の給電放射電極が設けられている構成を備えることによって、この発明のアンテナ構造が対応できる無線通信システムの数を増加させることができる。

この発明において特有な構成を持つアンテナ構造を備えた無線通信装置にあっては、この発明のアンテナ構造は小型でありながら、アンテナ特性に優れているので、小型化を図ることが容易で、しかも、無線通信に対する高い信頼性を得ることができる。

以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。

図１（ａ）には第１実施形態例のアンテナ構造が模式的な斜視図により表され、図１（ｂ）には図１（ａ）のＡ−Ａ部分の模式的な断面図が示されている。この第１実施形態例のアンテナ構造１は、無線通信装置である携帯型電話機に設けられるものであり、当該アンテナ構造１は、実装基板２と、この実装基板２に実装される誘電体基体３と、誘電体基体３に設けられる低側の給電放射電極４と低側の給電電極５と高側の給電放射電極６と高側の給電電極７と、実装基板２に設けられる基板側給電路８，９と、低側の給電放射電極４に接続されるリアクタンス回路１０（１０ａ，１０ｂ）と、高側の給電放射電極６に接続されるショート電極１１とを有して構成されている。アンテナ構造１のそれら各構成部分の詳細を次に説明する。

すなわち、この第１実施形態例のアンテナ構造１を構成する実装基板２は、携帯型電話機の筐体内に内蔵される回路基板であり、短辺２ｓと長辺２ｔを有する長方形状と成している。当該実装基板２には、グランド電極Ｇがほぼ全面に設けられ、また、無線通信用回路１３が形成されている。この第１実施形態例のアンテナ構造１が設けられる携帯型電話機は、例えば９００ＭHz帯と２ＧHz帯というような２つの異なる周波数帯での無線通信が可能な機能を備えている。このため、図２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、この第１実施形態例における携帯型電話機の無線通信用回路１３は、低側の無線通信用回路部１３Ｌと、高側の無線通信用回路部１３Ｈとを有している。低側の無線通信用回路部１３Ｌは、予め定められた無線通信用の低い方の周波数帯（例えば９００ＭHz帯）と高い方の周波数帯（例えば２ＧHz帯）とのうちの低い方の周波数帯の信号の変調や復調等の信号処理を行う回路構成を備えている。高側の無線通信用回路部１３Ｈは、高い方の周波数帯の信号の処理を行う回路構成を備えている。

誘電体基体３は、この第１実施形態例では直方体状と成し、当該誘電体基体３は、実装基板２の角部に、その側面が実装基板２の短辺２ｓと長辺２ｔにそれぞれ沿うようにして搭載されている。この誘電体基体３には、低側の給電放射電極４の形成領域と、高側の給電放射電極６の形成領域とが、低側の給電放射電極４の形成領域を実装基板２の短辺２ｓ側（端部側）にして実装基板２の長辺２ｔに沿う方向に順に間隙を介して配置されている。誘電体基体３には、低側の給電放射電極４の形成領域と、高側の給電放射電極６の形成領域との間の間隙に、上面３ａから底面３ｄに達する孔部である貫通孔１４が形成されている。この誘電体基体３を構成している誘電体材料の誘電率は、低側の給電放射電極４や高側の給電放射電極６の小型化等を考慮して適宜設定されている。

低側の給電放射電極４は、前記無線通信用の低い方の周波数帯で共振動作してアンテナとして機能するものであり、この第１実施形態例では、導体板により構成され、誘電体基体３の上面３ａに形成されると共に当該上面３ａから図１（ａ）に示す前面３ｆに伸長形成されている形状を有している。この低側の給電放射電極４には、実装基板２の短辺２ｓに向き合っている端縁部に、給電部４Ｑの位置が予め設定されている。当該給電部４Ｑには低側の給電電極５の一端側が連接されている。低側の給電電極５の他端側は次に述べる基板側給電路８の一端側に接続されている。低側の給電電極５は、低側の給電放射電極４を構成する導体板と同一の導体板により構成されている。

基板側給電路８は実装基板２に設けられており、その一端側が前記のように低側の給電電極５に接続され、他端側が低側用接続部ＰLに接続され、また、それら両端間にはインダクタンス部１５が介設されている。この基板側給電路８は、低側の給電電極５と共に、無線通信用の低い方の周波数帯の信号を導通させる低側の給電用導通路１６を構成している。低側の給電用導通路１６は、低側用接続部ＰLを介して、例えば、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような接続形態でもって低側の無線通信用回路部１３Ｌに接続される。つまり、図２（ａ）の例では、低側の給電用導通路１６は、低側用接続部ＰLを介して直接的に低側の無線通信用回路部１３Ｌに接続される。また、図２（ｂ）の例では、低側の給電用導通路１６は、低側用接続部ＰLを介しさらに高低切り換えスイッチ手段１７を介して低側の無線通信用回路部１３Ｌに接続される。さらに、図２（ｃ）の例では、低側の給電用導通路１６は、低側用接続部ＰLを介しさらにダイプレクサ１８を介して低側の無線通信用回路部１３Ｌに接続される。なお、高低切り換えスイッチ手段１７は、高側の無線通信用回路部１３Ｈと、低側の無線通信用回路部１３Ｌとのうちの何れか一方側を択一的にアンテナ構造１に電気的に切り換え接続させる構成を備えている。また、ダイプレクサ１８は、信号の周波数の差異を利用して、無線通信用の高い方の周波数帯の信号と、無線通信用の低い方の周波数帯の信号との合分波を行う構成を備えている。

低側の給電放射電極４の給電部４Ｑの両側の電極端縁部には、それぞれ、間隔を介してリアクタンス回路１０（１０ａ，１０ｂ）が接続されている。リアクタンス回路１０（１０ａ，１０ｂ）は、それぞれ、低側の給電放射電極４の端縁部における予め定められたリアクタンス回路１０との接続部分から伸長形成されたスタブ電極２０と、このスタブ電極２０をグランド電極Ｇに接地させるために実装基板２に形成された基板側接地路２１と、基板側接地路２１に介設されているインダクタンス部２２とを有して構成されている。このリアクタンス回路１０のインダクタンス部２２と、低側の給電用導通路１６のインダクタンス部１５との各リアクタンス値は、低側の給電放射電極４に無線通信用の低い方の周波数帯で共振動作させて無線通信を行わせることと、低側の給電放射電極４と低側の無線通信用回路部１３Ｌとをインピーダンス整合させることとを考慮して設定されている。

高側の給電放射電極６は、無線通信用の高い方の周波数帯で共振動作してアンテナとして機能するものであり、この第１実施形態例では、導体板により構成され、誘電体基体３の上面３ａに低側の給電放射電極４と間隔を介して配設されている。この高側の給電放射電極６における実装基板２の短辺２ｓ側の端縁部には、給電部６Ｑの位置が予め設定されている。その給電部６Ｑには高側の給電電極７の一端側が連接されている。高側の給電電極７は、高側の給電放射電極６を構成する導体板と同一の導体板により構成されており、この第１実施形態例では、誘電体基体３の貫通孔１４の内壁面に配設されている。この高側の給電電極７における給電放射電極６との接続端部の反対側の端部は、基板側給電路９の一端側に接続されている。基板側給電路９の他端側は高側用接続部ＰHに接続されている。基板側給電路９は、高側の給電電極７と共に、無線通信用の高い方の周波数帯の信号を導通させる高側の給電用導通路２４を構成している。この高側の給電用導通路２４は、前述した図２（ａ）〜（ｃ）に示すような接続形態でもって、高側用接続部ＰHを介して高側の無線通信用回路部１３Ｈに接続される。

ショート電極１１は、高側の給電放射電極６における給電部６Ｑの近傍の電極端縁部分を実装基板２のグランド電極Ｇに電気的に接続させるものであり、当該ショート電極１１は、高側の給電放射電極６の端縁部から貫通孔１４の内壁面に沿って実装基板２に向けて伸長形成されているスタブ電極２６の形態と成している。このショート電極１１（２６）は、実装基板２に形成されショート電極１１の伸長先端側とグランド電極Ｇとの間を接続させる導通路（図示せず）と共に、高側の給電放射電極６の給電部６Ｑの両側の少なくとも一方側の給電放射電極端縁部分を直接的にグランド電極Ｇに接地させるショート回路を構成する。

第１実施形態例のアンテナ構造１は上記のように構成されている。なお、この第１実施形態例では、高側の給電用導通路２４は、高側の給電放射電極６の給電部６Ｑを直接的に高側の無線通信用回路部１３Ｈに電気的に接続させていたが、図３に示されるように、基板側給電路９にキャパシタンス部２７を介設することで、高側の給電用導通路２４は、高側の給電放射電極６の給電部６Ｑをキャパシタンス部２７を介して高側の無線通信用回路部１３Ｈに接続させる構成としてもよい。この場合には、キャパシタンス部２７の容量の大きさを調整することで、高側の給電放射電極６と、高側の無線通信用回路部１３Ｈ側との整合状態を調整できるので、高側の給電放射電極６と、高側の無線通信用回路部１３Ｈ側とのインピーダンス整合が容易となる。

また、この第１実施形態例では、低側の給電用導通路１６と、高側の給電用導通路２４とにそれぞれ個別に対応させて別個の接続部ＰL，ＰHが設けられていたが、例えば、図４（ａ）に示されるように、低側の給電用導通路１６と、高側の給電用導通路２４とに共通の接続部Ｐが設けられていてもよい。この場合には、アンテナ構造１と、無線通信用回路１３とは、例えば図２（ｂ）や図２（ｃ）に示されるような高低切り換えスイッチ手段１７やダイプレクサ１８を介して接続される。また、低側の無線通信用回路部１３Ｌから低側の給電放射電極４への無線通信用の低い方の周波数帯の信号の給電と、高側の無線通信用回路部１３Ｈから高側の給電放射電極６への無線通信用の高い方の周波数帯の信号の給電とをより独立的にするために、例えば、図４（ｂ）に示されるように、低側の給電用導通路１６の基板側給電路８にスイッチ手段２８を介設してもよい。そのスイッチ手段２８は、例えば無線通信装置の制御回路によって、無線通信用の低い方の周波数帯の信号の無線通信を行うときにはスイッチオン状態に制御され、無線通信用の高い方の周波数帯の信号の無線通信を行うときにはスイッチオフ状態に制御される。また、低側の給電用導通路１６と、高側の給電用導通路２４とのうちの何れか一方側を択一的に共通の接続部Ｐに切り換え接続させるスイッチ手段を設けてもよい。そのスイッチ手段は、無線通信装置の制御回路によって、無線通信用の低い方の周波数帯の信号の無線通信を行うときには共通の接続部Ｐが低側の給電用導通路１６に切り換え接続するように制御され、無線通信用の高い方の周波数帯の信号の無線通信を行うときには共通の接続部Ｐが高側の給電用導通路２４に切り換え接続するように制御される。

以下に、第２実施形態例を説明する。なお、第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

第２実施形態例のアンテナ構造１では、図５におけるアンテナ構造の模式的な分解図に示されるように、低側の給電放射電極４の配設領域に対応する実装基板領域にはグランド電極Ｇが形成されていない。第２実施形態例のアンテナ構造１の上記以外の構成は第１実施形態例のアンテナ構造１の構成と同様である。なお、図５では、実装基板２に形成されている基板側給電路８，９や基板側接地路２１やインダクタンス部１５，２２等の図示が省略されている。

以下に、第３実施形態例を説明する。なお、この第３実施形態例の説明において、第１や第２の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

図６には第３実施形態例のアンテナ構造１が模式的に示されている。この第３実施形態例のアンテナ構造１では、第１や第２の実施形態例の構成に加えて、誘電体基体３には無給電放射電極３０および接地用電極３１が設けられている。無給電放射電極３０は、誘電体基体３の上面３ａに高側の給電放射電極６と間隔を介し隣り合って配置されており、当該無給電放射電極３０は高側の給電放射電極６と電磁結合して複共振状態を作り出す構成を備えている。接地用電極３１は、誘電体基体３の貫通孔１４の内壁面上に高側の給電電極７と間隔を介して隣接配置されており、当該接地用電極３１の一端側は無給電放射電極３０に連接され、接地用電極３１の他端側はグランド電極Ｇに電気的に接続されている。

なお、図６の例では、高側の給電放射電極６と複共振状態を作り出す無給電放射電極３０が設けられていたが、例えば、必要に応じて、低側の給電放射電極４と複共振状態を作り出す無給電放射電極をも設けてもよい。また、高側の給電放射電極６による無線通信の周波数帯が要望の帯域幅を有し、低側の給電放射電極４による無線通信の周波数帯の広帯域化を図る場合には、例えば、高側の給電放射電極６に対応する無給電放射電極３０を省略し、低側の給電放射電極４と複共振状態を作り出す無給電放射電極だけを設けてもよい。

以下に、第４実施形態例を説明する。なお、この第４実施形態例の説明において、第１〜第３の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

図７には第４実施形態例のアンテナ構造が模式的に示されている。この第４実施形態例では、低側の給電用導通路１６の基板側給電路８には、互いに異なるインダクタンス値を持つ複数のインダクタンス部１５（１５ａ，１５ｂ）が並列的に介設されている。また、基板側給電路８には、それらインダクタンス部１５（１５ａ，１５ｂ）のうちの何れか一方側を択一的に接続部Ｐに接続させるためのインダクタンス切り換え手段３３が設けられている。インダクタンス切り換え手段３３は、例えば、無線通信装置の制御回路によって切り換え制御が成される。この第４実施形態例では、インダクタンス部１５ａ，１５ｂが切り換わることによって、低側の給電放射電極４の共振周波数が切り換わる。これにより、低側の給電放射電極４による無線通信の周波数帯を切り換えることができる。第４実施形態例のアンテナ構造１の上記以外の構成は、図１や図３〜図６等にも示されているような前述した実施の形態例の構成と同様である。

なお、図７の例では、低側の給電用導通路１６の基板側給電路８には、２つのインダクタンス部１５（１５ａ，１５ｂ）が並列的に介設されていたが、基板側給電路８には、３つ以上のインダクタンス部１５が並列的に介設されていてもよい。この場合には、その並列接続の全てのインダクタンス部のうちの何れか一つを択一的に切り換えて信号を導通させる切り換え手段が設けられる。

以下に、第５実施形態例を説明する。なお、この第５実施形態例の説明では、第１〜第４の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

第５実施形態例のアンテナ構造１では、図８に示されるように、誘電体基体３には、低側の給電放射電極４と、高側の給電放射電極６とに加えて、給電放射電極３５と給電電極３６とスタブ電極３７が設けられている。給電放射電極３５は、給電放射電極４，６とは異なる周波数帯で無線通信を行うものである。給電電極３６は、その一端側が給電放射電極３５に連接され、他端側が無線通信装置の無線通信用回路１３における給電放射電極３５用の無線通信用回路部に電気的に接続される。スタブ電極３７は、給電電極３６と間隔を介して隣接配置されており、当該スタブ電極３７は、その一端側が給電放射電極３５に連接され、他端側はグランド電極Ｇに電気的に接続される。

第５実施形態例のアンテナ構造１の上記以外の構成は、図１や図３〜図７等にも示されているような前述した実施の形態例の構成と同様である。

以下に、第６実施形態例を説明する。なお、この第６実施形態例の説明では、第１〜第５の各実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

この第６実施形態例のアンテナ構造１では、基板側給電路８にインダクタンス部１５を介設するのに代えて、図９（ａ）に示されるように、導体板から成る低側の給電電極５がインダクタンス値を持つ形状に形成されて低側の給電電極５がインダクタンス部１５としても機能できる構成となっている。また、リアクタンス回路１０（１０ａ，１０ｂ）において、基板側接地路２１にインダクタンス部２２を介設するのに代えて、導体板から成るスタブ電極２０がインダクタンス値を持つ形状に形成されてスタブ電極２０がインダクタンス部２２としても機能できる構成となっている。

第６実施形態例のアンテナ構造１の上記以外の構成は、図１や図３〜図８等にも示されているような前述した実施の形態例の構成と同様である。なお、高側の給電用導通路２４にキャパシタンス部２７が介設されている場合には、例えば、キャパシタンス部２７を基板側給電路９に介設するのに代えて、図９（ｂ）に示されるように、導体板から成る高側の給電電極７が容量を持つ形状に形成されて高側の給電電極７にキャパシタンス部２７が介設されている構成としてもよい。

この第６実施形態例のように、低側の給電放射電極４を構成している導体板と同一の導体板によってインダクタンス部１５，２２を形成したり、高側の給電放射電極６を構成している導体板と同一の導体板によってキャパシタンス部２７を形成することによって、良好なアンテナ特性を持つアンテナ構造１を安定的に提供することができるという効果を得ることができる。すなわち、インダクタンス部１５，２２やキャパシタンス部２７はアンテナ特性に大きく関与するものであり、それらインダクタンス部１５，２２やキャパシタンス部２７は、予め設定されたリアクタンス値を有することが好ましい。しかし、それらインダクタンス部１５，２２やキャパシタンス部２７が例えば回路素子等により給電放射電極４，６と別個に構成されていると、例えば部品の性能ばらつき等によって、インダクタンス部１５，２２やキャパシタンス部２７のリアクタンス値が設定値からずれることがあり、これにより、アンテナ特性が悪化してしまう虞がある。これに対して、インダクタンス部１５，２２やキャパシタンス部２７を給電放射電極４，６と一体的に導体板により構成することによって、上述したようなアンテナ特性の悪化問題を抑制できて、良好なアンテナ特性を持つアンテナ構造１を安定的に提供することができる。

なお、この発明は第１〜第６の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得るものである。例えば、第１〜第６の各実施形態例では、高側の給電放射電極６には、給電部６Ｑの両側のうちの一方側のみの電極端縁部分にショート電極１１（ショート回路）が接続されていたが、例えば、図１０に示されるように、給電部６Ｑの両側の電極端縁部分にそれぞれショート電極１１（ショート回路）が接続されている構成としてもよい。

また、第１〜第６の各実施形態例では、低側の給電放射電極４において、給電部４Ｑの両側の電極端縁部分には、それぞれ、リアクタンス回路１０が接続されていたが、図１１に示されるように、給電部４Ｑの両側のうちの一方側の電極端縁部分だけにリアクタンス回路１０が接続されている構成としてもよい。

さらに、第１〜第６の各実施形態例に示した低側の給電放射電極４の構成に加えて、例えば図１２（ａ）に示されるような、低側の給電放射電極４の電気長を長くするスリット４０を低側の給電放射電極４に設けてもよい。そのスリット４０を設けることによって、低側の給電放射電極４の小型化を図ることができる。換言すれば、低側の給電放射電極４を大型化することなく、低側の給電放射電極４の電気長不足（換言すれば、大きさ不足）を解消でき、これにより、設定の無線通信用の低い方の周波数帯での共振動作を低側の給電放射電極４に行わせることができる。なお、スリット４０の形成数や形成位置やスリット形状やスリットサイズ等の設計事項は、低側の給電放射電極４の大きさや、予め設定されている無線通信用の低い方の周波数帯の周波数や、低側の給電放射電極４の電流分布等の様々な電気長に関わる点を考慮して適宜に設計されるものであり、図１２（ａ）の例に限定されるものではない。

さらに、第１〜第６の各実施形態例に示した低側の給電放射電極４の構成に加えて、例えば図１２（ｂ）に示されるようなマルチバンド化用のスロット４１が低側の給電放射電極４に形成されていてもよい。そのスロット４１が低側の給電放射電極４に形成されていることによって、低側の給電放射電極４が無線通信を行うことができる周波数帯を増加することができて、マルチバンド化に対応することが容易となる。なお、スロット４１の形成位置や形状や大きさ等は、図１２（ｂ）の例に限定されるものではなく、低側の給電放射電極４の電流分布や、低側の給電放射電極４に要求される複数の無線通信用の周波数帯の周波数や、電極面積等の低側の給電放射電極４の共振動作に関与する様々な点を考慮して適宜に設定されるものである。

さらに、低側の給電放射電極４を図１２（ｃ）に示されるような形態としてもよい。つまり、図１２（ｃ）の例では、低側の給電放射電極４は、給電部４Ｑから電流の通電経路の終端側となる放射電極端部に向かう途中の位置で複数に分岐して、互いに異なる共振周波数を持つ複数の分岐放射電極部４ａ，４ｂ，４ｃを有する形状と成している。低側の給電放射電極４がそのような分岐形状を有することによって、複数の異なる周波数帯での無線通信を行うことができる。これにより、低側の給電放射電極４はマルチバンド化に対応したものとなる。なお、低側の給電放射電極４における分岐位置や、分岐放射電極部４ａ，４ｂ，４ｃの形状や、分岐放射電極部の形成数等は、予め定められた無線通信用の周波数帯の数や周波数帯の周波数や、周波数帯域の帯域幅やアンテナ利得等のアンテナ特性等を考慮して適宜設定されるものであり、図１２（ｃ）の例に限定されるものではない。

さらに、図１３（ａ）に示されるように誘電体基体３の上面３ａの一部に、又は、上面３ａの全体に、上向きの傾斜を付けてもよい。また、図１３（ｂ）に示されるように誘電体基体３はその一部が実装基板２の端縁からはみだした状態で実装基板２に配設され、そのはみだしている誘電体基体３の部位の底部には下方側に向けて突出した突出部３Ｔが形成されていてもよい。誘電体基体３の上面３ａに上向きの傾斜が付けられている場合や、誘電体基体３に突出部３Ｔが設けられている場合には、傾斜が付けられた分、あるいは、突出部３Ｔが形成されている分、誘電体基体３の体積が増加する。アンテナ特性には誘電体基体３の体積が関与するので、誘電体基体３の体積増加によって、アンテナ特性を向上させることができる。

さらに、第１〜第６の各実施形態例では、低側の給電放射電極４と、高側の給電放射電極５とは、実装基板２の長辺２ｔに沿って順に配されていたが、例えば、図１４に示されるように、低側の給電放射電極４と、高側の給電放射電極５とは、低側の給電放射電極４を実装基板２の角部側にして実装基板２の短辺２ｓに沿って配されていてもよい。

さらに、第１〜第６の各実施形態例では、誘電体基体３には、低側の給電放射電極４の形成領域と、高側の給電放射電極６の形成領域との間の領域に貫通孔１４が設けられていたが、貫通孔１４に代えて凹部（溝）を設けてもよい。また、貫通孔１４や凹部等を設けなくとも低側の給電放射電極４と高側の給電放射電極６とのアイソレーションを十分にとることができる場合には、貫通孔１４や凹部等を省略してもよい。

さらに、第１〜第６の各実施形態例では、グランド電極Ｇは実装基板２の底面に形成されていたが、グランド電極Ｇは、多層基板である実装基板２の内層に設けられていてもよい。さらに、第１〜第６の各実施形態例では、アンテナ構造１は携帯型電話機に設けられる例を示したが、この発明のアンテナ構造は、携帯型電話機以外の無線通信装置にも設けることができるものであり、この発明の無線通信装置は携帯型電話機に限定されるものではない。

第１実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。 アンテナ構造と、無線通信用回路との接続形態例を説明するための図である。 第１実施形態例のアンテナ構造の変形例を表した図である。 さらに第１実施形態例のアンテナ構造の変形例を表した図である。 第２実施形態例のアンテナ構造を説明するための模式的な分解図である。 第３実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。 第４実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。 第５実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。 第６実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。 その他の実施形態例を説明するための図である。 さらに別のその他の実施形態例を説明するための図である。 さらにその他の別の実施形態例を説明するための図である。 さらに、その他の別の実施形態例を説明するための図である。 さらにまた、その他の実施形態例を説明するための図である。

符号の説明

１ アンテナ構造
２ 実装基板
３ 誘電体基体
４ 低側の給電放射電極
５ 低側の給電電極
６ 高側の給電放射電極
７ 高側の給電電極
１０ リアクタンス回路
１１ ショート電極
１３ 無線通信用回路
１５，２２ インダクタンス部
１６ 低側の給電用導通路
２４ 高側の給電用導通路
２７ キャパシタンス部

Claims (10)

1. グランド電極および無線通信用回路が形成されている実装基板と、
   この実装基板の端縁部に配設されている誘電体基体と、
   この誘電体基体に設けられ予め定められた無線通信用の少なくとも２つの周波数帯のうちの高い方の周波数帯で共振動作してアンテナとして機能する高側の給電放射電極と、
   高側の給電放射電極の端縁部における予め定められた給電部に連接されている高側の給電電極と、
   一端側が高側の給電電極を介し高側の給電放射電極の給電部に接続され他端側は無線通信用回路側との高側用接続部に接続されて高側の給電放射電極の給電部を直接的に、又は、キャパシタンス部を介して無線通信用回路に接続させ前記高い方の周波数帯の信号を導通させる高側の給電用導通路と、
   高側の給電放射電極の給電部の両側の少なくとも一方側の給電放射電極端縁部分を直接的にグランド電極に接地させるショート回路と、
   高側の給電放射電極と間隔を介し隣接した状態で前記誘電体基体に設けられ前記予め定められた無線通信用の少なくとも２つの周波数帯のうちの低い方の周波数帯で共振動作してアンテナとして機能する低側の給電放射電極と、
   低側の給電放射電極の端縁部における予め定められた給電部に連接されている低側の給電電極と、
   一端側が低側の給電電極を介し低側の給電放射電極の給電部に接続され他端側は無線通信用回路側との低側用接続部に接続されて低側の給電放射電極の給電部をインダクタンス部を介して無線通信用回路に接続させ前記低い方の周波数帯の信号を導通させる低側の給電用導通路と、
   低側の給電放射電極の給電部の両側の少なくとも一方側の給電放射電極端縁部分をインダクタンス部を介してグランド電極に接地させるリアクタンス回路と、
   を有していることを特徴とするアンテナ構造。
2. 実装基板は矩形状と成し、低側の給電放射電極は、高側の給電放射電極よりも実装基板の端部寄りに配置されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ構造。
3. 誘電体基体には、低側の給電放射電極と高側の給電放射電極との間の領域に、孔部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナ構造。
4. 実装基板は短辺と長辺を有する長方形状であり、低側の給電放射電極の給電部は実装基板の短辺に向き合っている構成と成し、
   リアクタンス回路は、低側の給電放射電極の給電部の両側の少なくとも一方側の給電放射電極端縁部分をインダクタンス部を介して、実装基板の角部又はその近傍に形成されているグランド電極部分に接地させることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載のアンテナ構造。
5. 低側の給電放射電極の配設領域に対応する実装基板領域にはグランド電極が形成されていないことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一つに記載のアンテナ構造。
6. 高側の給電用導通路の無線通信用回路側の端部は高側用接続部に、また、低側の給電用導通路の無線通信用回路側の端部は高側用接続部とは別個の低側用接続部に、それぞれ、接続されるのに代えて、高側の給電用導通路と低側の給電用導通路の各無線通信用回路側の端部は、無線通信用回路側との共通の接続部に接続されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一つに記載のアンテナ構造。
7. 低側の給電用導通路には、インダクタンス値が互いに異なる複数のインダクタンス部が並列的に介設されていると共に、それらインダクタンス部のうちの何れか一つに択一的に無線通信用の低い方の周波数帯の信号を切り換え導通させる切り換え手段とを有していることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一つに記載のアンテナ構造。
8. 誘電体基体には、高側の給電放射電極と間隔を介して配設され高側の給電放射電極と電磁結合して複共振状態を作り出す高側の無給電放射電極と、低側の給電放射電極と間隔を介して配設され低側の給電放射電極と電磁結合して複共振状態を作り出す低側の無給電放射電極とのうちの少なくとも一方が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一つに記載のアンテナ構造。
9. 誘電体基体には、高側の給電放射電極の無線通信の周波数帯および低側の給電放射電極の無線通信の周波数帯とは異なる別の無線通信用の周波数帯で共振動作してアンテナとして機能する給電放射電極が高側の給電放射電極および低側の給電放射電極とは別に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一つに記載のアンテナ構造。
10. 請求項１乃至請求項９の何れか一つに記載のアンテナ構造が設けられていることを特徴とする無線通信装置。

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