JP4707495B2 - アンテナ装置および無線装置 - Google Patents

Description

本発明はアンテナ装置および無線装置に係り、特に携帯可能な無線装置に使用されるアンテナ装置および無線装置に関する。

携帯電話機に代表される無線装置の普及と共にその応用範囲が拡大してきたため、無線装置のアンテナの広帯域性がより一層求められている。例えば地上波デジタルテレビジョン放送の受信には、ＵＨＦ帯で数百メガヘルツ（ＭＨｚ）の帯域幅が必要と考えられている。また、１基のアンテナにより周波数帯を異にする無線ＬＡＮの複数の規格に対応して無線装置の小型化を図るには、例えば２．４ギガヘルツ（ＧＨｚ）帯と５．２ＧＨｚ帯をカバーするアンテナが必要である。

上述した無線ＬＡＮ等への適用を意図して、アンテナの複共振化を図る技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１に開示された技術は、地板上の１点において給電され他端が地板上で接地された線状又は帯状の導体からなるアンテナ素子の途中にインピーダンス素子を装荷して、線状又は帯状導体の長さで決まる第１の共振周波数と、インピーダンス素子の定数で決まる第２の共振周波数とで共振させるというものである。

線状又は板状のアンテナ素子にリアクタンス素子を装荷して、複共振化を図る技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２に開示された技術は、アンテナ素子に対するリアクタンス素子の装荷によりアンテナ素子を分割し、その分割比により共振周波数を決定するというものである。

一方、無線装置用のアンテナは筐体内蔵型のものが主流になりつつあるが、アンテナのタイプの選択に当っては、サイズ、リターン電流に起因する放射効率低下、平衡不平衡変換の必要性等の観点から比較検討することが必要である。これらの要請にバランスよく応えることのできるアンテナとして、半波長Ｔ型モノポールアンテナが知られている（例えば、非特許文献１参照。）。この非特許文献１に開示された技術は、半波長Ｔ型モノポールアンテナの左右を不等長に構成して並列共振モードにより共振させ、アンテナの入力インピーダンスを高くすることにより小型化と放射効率の両立を図るというものである。
特開２００３−４６３１８号公報（第２乃至４ページ、図１） 特開２００４−４０５９６号公報（第２、３ページ、図１） 関根、庄木「並列共振モードを用いたＴ型モノポールアンテナ」、電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ８６−Ｂ、Ｎｏ．２、ｐｐ．２００−２０８、２００３年２月

上述した特許文献１又は特許文献２に開示された技術によれば、アンテナ素子の途中にリアクタンス素子を装荷することによって複共振化することが可能である。しかし、共振周波数を変える必要がある場合には可変にしたリアクタンス素子の定数を調整しなければならず、用途により共振周波数を大きく変える必要がある場合（例えば上述した無線ＬＡＮへの適用）には必ずしも適切ではないという問題があった。

上述した非特許文献１に開示されたＴ型モノポールアンテナの並列共振モードは、無線装置の構成によっては有効な手法である。しかし、２以上の直列共振周波数を持つように複共振化されたアンテナ装置の入力インピーダンスがそれらの直列共振周波数において整合するように無線装置の給電系が設計されている場合には、並列共振モードによる入力インピーダンスの上昇は不整合を招くので適切でないという問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、共振周波数の大幅な調整が可能であり、かつ、入力インピーダンス整合の問題が少ないアンテナ装置及び当該アンテナ装置を内蔵する無線装置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、先端開放モノポール型アンテナである第１のアンテナ素子と、前記第１のアンテナ素子と給電点を共有すると共に前記給電点に接続された給電端から開放端までの長さが前記第１のアンテナ素子の共振周波数の４分の１波長より大きい値を有する先端開放モノポール型アンテナである第２のアンテナ素子と、前記第２のアンテナ素子の前記開放端と前記給電点との間において、接地された状態と接地されない状態とを切り換えることができる切換手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、アンテナ素子の途中に設けたスイッチを接続してモノポールアンテナ又はループアンテナの形態を切り換え可能にすることにより、入力インピーダンスの整合を保って共振周波数を大幅に調整することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下、図１乃至図６を参照して、本発明の実施例１を説明する。図１は、本発明の実施例１に係るアンテナ装置及び無線装置の構成を表す図である。実施例１に係る無線装置１は、一点鎖線で表された筐体１０に基板１１とアンテナ装置１２を内蔵して構成される。アンテナ装置１２は、図中右側の破線で表された楕円で囲まれた第１アンテナ素子１３と図中左側の破線で表された楕円で囲まれた第２アンテナ素子１４とを備える。第１アンテナ素子１３と第２アンテナ素子１４は、基板１１上に設けられた給電点１５から共通に給電される。第１アンテナ素子１３及び第２アンテナ素子１４は、それぞれ基板１１の端部近傍に配設される。

アンテナ装置１２は、第２アンテナ素子１４の途中の切り換え個所（図の煩雑を避けるため符号を付さず。）に挿入されたスイッチ１６を備える。スイッチ１６は少なくとも１６ｈ、１６ｊ及び１６ｋの３端子を有し、端子１６ｈが端子１６ｊと短絡され端子１６ｋは開放された状態と、端子１６ｈが端子１６ｋと短絡され端子１６ｊは開放された状態とを切り換える。スイッチ１６は基板１１上に設けてもよいが、その場合には基板１１の接地パターンから遠い位置であることが望ましい。

端子１６ｈは第２アンテナ素子１４の切り換え個所の給電点１５に近い側に接続される。端子１６ｊは第２アンテナ素子１４の開放端１７を含む部分に接続される。端子１６ｋは基板１１上の接地パターンに接続されて接地される。このようなスイッチ１６の各端子の接続により、第2アンテナ素子１４はスイッチ１６が挿入された切り換え個所において接地された状態（接地状態という。）と接地されない状態（非接地状態という。）を切り換えてとることができる。

第１アンテナ素子１３及び第２アンテナ素子１４の各部及び全体の長さの表し方を、図２を参照して説明する。図２は、これらの長さの表し方を説明する図である。図２に表した各構成は、図１に同じ符号を付して表した各構成と同じであるから、説明を省略する。なお、アルファベット小文字のａ乃至ｆの符号は、第１アンテナ素子１３及び第２アンテナ素子１４の各部の長さを表す。

第１アンテナ素子１３は、給電点１５から図の上方に向かう長さａの部分と、続いて図の右方に向かう長さｂの部分と、続いて図の下方に向かう長さｃの部分とからなる。第１アンテナ素子１３は先端開放モノポール型アンテナであって、その全長はａ＋ｂ＋ｃで表される。したがって第１アンテナ素子１３は、ａ＋ｂ＋ｃの値が４分の１波長に相当する共振周波数（以下、特に断らない限り直列共振の周波数を指す。）を有する。

第２アンテナ素子１４は非接地状態において、給電点１５から図の上方に向かう長さａの部分と、続いて図の左方に向かう長さｄの部分と、スイッチ１６（図２における符号の図示は省略。）の端子１６ｈ及び１６ｊ間の部分と、端子１６ｊから開放端１７までの長さｅの部分とからなる先端開放モノポール型アンテナである。第２アンテナ素子１４の全長は、スイッチ１６の端子１６ｈ及び１６ｊ間の電気長を無視するとａ＋ｄ＋ｅで表される。したがって非接地状態の第２アンテナ素子１４は、ａ＋ｄ＋ｅの値が４分の１波長に相当する共振周波数を有する。ｂ＋ｃ＜ｄ＋ｅのように定数を選ぶことにより、当該共振周波数を第１アンテナ素子１３の共振周波数より低い値にすることができる。

スイッチ１６の端子１６ｈ及び１６ｋ間が短絡された接地状態におけるアンテナの構成について、図３を参照して説明する。図３は、第２アンテナ素子１４の接地状態におけるアンテナの構成を説明する図である。図２との相違はスイッチ１６（図３における符号の図示は省略。）の切り換えの状態のみであって、図３に表された各構成は図２に同じ符号を付して表した各構成と同じであり、かつ、アンテナ素子各部の長さを表す符号も同じであるから説明を省略する。

第２アンテナ素子１４の接地状態においては、給電点１５から図の上方に向かう長さａの部分と続いて図の左方に向かう長さｄの部分とが、スイッチ１６の端子１６ｈ及び１６ｋ間の部分及び端子１６ｋから図の下方に向かう長さｆの部分を経て基板１１上の接地パターンにおいて接地される。

上記の給電点１５から基板１１上で接地されるまでの線路の長さは、スイッチ１６の端子１６ｈ及び１６ｋ間の電気長を無視するとａ＋ｄ＋ｆで表される。このように一端に給電され他端が接地された線路がなすアンテナは、入力インピーダンスの値を除きその２倍の全長を有するループアンテナに等価であることが知られている。したがって当該線路のなすアンテナは、ａ＋ｄ＋ｆの値が２分の１波長に相当する共振周波数を有する。この共振周波数の値は、ｅとｆの値が近い場合には非接地状態の第２アンテナ素子１４の有する共振周波数の約２倍に相当する。すなわち、スイッチ１６を用いて第２アンテナ素子１４を非接地状態から接地状態に切り換えることにより、共振周波数を約２倍に変化させることができる。ｆがｅより小さければ、その比はさらに大きくなる。

実施例１の効果をシミュレーションにより検証した結果について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、当該シミュレーションの条件を表す図である。図中の符号１１乃至１５及び１７を付した部分は、図１に同じ符号を付して表した構成を指す（ただし図４においては、第２アンテナ素子１４が開放端１７を図の下方に向けてさらに折り曲げられている。）。図中の長さを表す数値の単位は、ミリメートル（ｍｍ）である。

給電点１５は、図中で基板１１の右上隅に設けられている。第１アンテナ素子１３は、給電点１５から上方に向かう長さ４ｍｍの部分と、続いて図の右方に向かう長さ２ｍｍの部分と、続いて図の下方に向かう長さ３９ｍｍの部分とからなる。第２アンテナ素子１４は、給電点１５から上方に向かう長さ４ｍｍの部分と、続いて図の左方に向かう長さ４２ｍｍの部分と、続いて図の下方に向かう長さ３９ｍｍの部分とからなる。

第２アンテナ素子の途中であって開放端１７から２０ｍｍの位置を切り換え個所（１）として、図１のスイッチ１６に相当するスイッチ（図示せず。）を設ける。図５は、アンテナ装置１２の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の周波数特性を図４に表した条件にしたがってシミュレーションにより評価した結果を表す図である。図の横軸は周波数（単位はＭＨｚ）、縦軸はＶＳＷＲを表す。

実線の曲線は、上記のスイッチの設定により第２アンテナ素子１４が非接地状態にあり、開放端１７までの全長を有する場合のＶＳＷＲ特性を表す。破線の曲線は、上記のスイッチの設定により第２アンテナ素子１４が切り換え個所（１）において接地状態となって等価的にループアンテナを形成し、開放端１７を含む部分が切り離された場合のＶＳＷＲ特性を表す。

非接地状態のＶＳＷＲ特性において、周波数約８５０ＭＨｚのピークは第２アンテナ素子１４の共振周波数、周波数約１６００ＭＨｚのピークは第１アンテナ素子１３の共振周波数である。接地状態のＶＳＷＲ特性において、周波数約２３００ＭＨｚのピークは第２アンテナ素子１４が形成する等価的なループアンテナの共振周波数、周波数約１６００ＭＨｚのピークは第１アンテナ素子１３の共振周波数である。切り換え個所（１）が開放端１７から２０ｍｍ離れているため、図３におけるｆ＜ｅの場合に相当する状態であることから、接地状態の等価的なループアンテナの共振周波数は非接地状態の第２アンテナ素子１４の共振周波数の２倍より大きな値になっている。

接地状態における周波数約１６００ＭＨｚのピークのすぐ左側の特性が非接地状態のそれより低域側に伸びているのは、切り換え個所（１）において接地された第２アンテナ素子１４が第１アンテナ素子１３に対し一種のスタブとして作用することによる効果である。

図６は、開放端１７を図４に表した切り換え個所（２）として、図１のスイッチ１６に相当するスイッチ（図４に図示せず。）を設けた場合のアンテナ装置１２のＶＳＷＲの周波数特性をシミュレーションにより評価した結果を表す図である。図の横軸及び縦軸は、図５と共通である。実線及び破線の各曲線は、図４と同様にそれぞれ第２アンテナ素子１４の非接地状態及び接地状態における特性を表す。

切り換え個所（２）を開放端１７に一致させたことから、接地状態の等価的なループアンテナの共振周波数は非接地状態の第２アンテナ素子１４の共振周波数の約２倍に相当する。このように第２アンテナ素子１４の切り換え個所の位置を変えることにより、第１アンテナ素子１３の共振周波数と接地状態の等価的なループアンテナの共振周波数との大小関係を調整して、アンテナ装置１２全体の周波数特性を広帯域化することができる。

以上に説明したように、第２アンテナ素子１４が先端開放モノポール型アンテナであって途中の切り換え箇所において接地できる構成であれば本発明を適用することができる。したがって、第１アンテナ素子１３は必ずしも先端開放モノポール型アンテナに限るものではない。その場合、図２を参照して説明したｂ＋ｃ＜ｄ＋ｅの条件は、非接地状態の第２アンテナ素子１４の全長が第１アンテナ素子１３の共振周波数の４分の１波長より大きい値をとるという条件に置き換えられる。

本発明の実施例１によれば、無線装置の内蔵アンテナの周波数特性を、アンテナ素子の途中の切り換え個所に直列に挿入するスイッチの位置及び切り換えの如何によって大幅に変えたり、広帯域化したりすることができる。

以下、図７乃至図１０を参照して、本発明の実施例２を説明する。図７は、本発明の実施例２に係るアンテナ装置及び無線装置の構成を表す図である。実施例２に係る無線装置２は、一点鎖線で表された筐体２０が基板２１とアンテナ装置２２を内蔵して構成される。アンテナ装置２２は、図中の破線で表された楕円で囲まれた第１アンテナ素子２３と、その左側に表された第２アンテナ素子２４とを備える。第１アンテナ素子２３と第２アンテナ素子２４は、基板２１上に設けられた給電点２５から共通に給電される。第１アンテナ素子２３及び第２アンテナ素子２４は、それぞれ基板２１の端部近傍に配設される。

アンテナ装置２２は、第２アンテナ素子２４の途中の切り換え個所２６に接続されたスイッチ２７を備える。第２アンテナ素子２４は、給電点２５から開放端２８までの線路により構成された先端開放モノポール型アンテナである。スイッチ２７は少なくとも２７ｈ及び２７ｊの２端子を有し、端子２７ｈが２７ｊと短絡された状態と開放された状態とを切り換える。スイッチ２７は、基板２１上に設けてもよい。

端子２７ｈは切り換え個所２６に接続され、端子２７ｊは基板２１上の接地パターンに接続されて接地される。このようなスイッチ２７の各端子の接続により、第２アンテナ素子２４はスイッチ２７が接続された切り換え個所２６において接地された状態（接地状態）と接地されない状態（非接地状態）とを切り換えてとることができる。

第１アンテナ素子２３及び第２アンテナ素子２４の各部及び全体の長さの表し方を、図８を参照して説明する。図８（ａ）は、これらの長さの表し方を説明する図であり、スイッチ２７は開かれた状態としている。図８（ａ）に表した各構成は、図７に同じ符号を付して表した各構成と同じであるから、説明を省略する。なお、アルファベット小文字のｐ乃至ｕの符号は、第１アンテナ素子２３及び第２アンテナ素子２４の各部の長さを表す。

第１アンテナ素子２３は、給電点２５から図の上方に向かう長さｐの部分と、続いて図の右方に向かう長さｑの部分と、続いて図の下方に向かう長さｒの部分とからなる。第１アンテナ素子２３は先端開放モノポール型アンテナであって、その全長はｐ＋ｑ＋ｒで表される。したがって第１アンテナ素子２３は、ｐ＋ｑ＋ｒの値が４分の１波長に相当する共振周波数を有する。

第２アンテナ素子２４は、給電点２５から図の上方に向かう長さｐの部分と、続いて図の左方に向かう切り換え個所２６までの長さｓの部分と、さらに開放端２８までの長さｔの部分とからなる。第２アンテナ素子２４の全長は、ｐ＋ｓ＋ｔで表される。したがって第２アンテナ素子２４は、ｐ＋ｓ＋ｔの値が４分の１波長に相当する共振周波数を有する。ｑ＋ｒ＜ｓ＋ｔのように定数を選ぶことにより、当該共振周波数を第１アンテナ素子２３の共振周波数より低い値にすることができる。なお、図８（ｂ）は図８（ａ）においてｔ＝０とした（切り換え個所２６を開放端２８に一致させた）場合の図である。

スイッチ２７が閉じられた接地状態におけるアンテナの構成について、図９（ａ）を参照して説明する。図９（ａ）は、第２アンテナ素子２４の接地状態におけるアンテナの構成を説明する図である。図２との相違はスイッチ２７の切り換えの状態のみであって、図９（ａ）に表された各符号は図８（ａ）に表された各符号と同じであるから説明を省略する。

スイッチ２７が閉じられた接地状態においては、給電点２５から図の上方に向かう長さｐの部分と続いて図の左方に向かう切り換え個所２６までの長さｓの部分とが、スイッチ２７の端子２７ｈ及び２７ｊ間の部分を経て基板２１上の接地パターンにおいて接地される。このとき、切り換え個所２６に始まり接地されるまでの線路長をｕとする。

上記の給電点２５から基板２１上で接地されるまでの線路の長さは、ｐ＋ｓ＋ｕで表される。このような線路がなすアンテナは実施例１において説明したように入力インピーダンスの値を除きその２倍の全長を有するループアンテナに等価であり、当該等価的なループアンテナはｐ＋ｓ＋ｕの値が２分の１波長に相当する共振周波数を有する。この共振周波数の値は、ｔとｕの値が近い場合には非接地状態の第２アンテナ素子２４の有する共振周波数の約２倍に相当する。すなわち、スイッチ２７を用いて第２アンテナ素子２４を非接地状態から接地状態に切り換えることにより、共振周波数を約２倍に変化させることができる。ｕがｔより小さければ、その比はさらに大きくなる。

第２アンテナ素子２４の非接地状態におけるアンテナ装置２２の周波数特性は、図４に表した条件に基づくならば図５に表した結果（実線の曲線）に一致する。第２アンテナ素子２４の接地状態におけるアンテナ装置２２の周波数特性は、第１アンテナ素子２３、上記の等価的なループアンテナ及び切り換え個所２６から開放端２８までの長さｔのアンテナ素子（４分の１波長モノポールアンテナとして機能する。）の各共振周波数によって定まる。

ここでｑ＋ｒ＜ｓ＋ｔと仮定し、第１アンテナ素子２３の共振周波数が非接地状態の第２アンテナ素子２４の共振周波数よりも高いものとする。この場合、第１アンテナ素子２３の線路長ｑ＋ｒの部分及び第２アンテナ素子２４の線路長ｓ＋ｔの部分は、全体でｑ＋ｒ＋ｓ＋ｔの値が２分の１波長に相当する周波数において並列共振を生じる。この並列共振の周波数は、第１アンテナ素子２３の共振周波数より低く第２アンテナ素子２４の共振周波数よりも高い（前述した非特許文献１の２０１ページ参照）。当該並列共振の周波数においては、アンテナ装置２２の入力インピーダンスが上昇し不整合を招くおそれがある。

無線装置２の動作周波数帯域が第１アンテナ素子２３の共振周波数及び第２アンテナ素子２４の共振周波数の間にある場合には、第２アンテナ素子２４の非接地状態において上記の並列共振の周波数が当該動作周波数帯域内に入る可能性がある。スイッチ２７を閉じて上記の等価的なループアンテナを形成することにより、線路長ｑ＋ｒ＋ｓ＋ｔの全体による並列共振の発生を防止しつつ動作周波数帯域をカバーすることができる。

ただし、ｔ＞ｑ＋ｒの場合には第１アンテナ素子２３と切り換え個所２６から開放端２８までの長さｔのアンテナ素子とによって生じる並列共振の周波数が第１アンテナ素子２３の共振周波数より低い値をとり、上述した動作周波数帯域内に属するおそれがある。ｔ＜ｑ＋ｒとすることにより、当該並列共振の周波数が動作周波数帯域外にあるようにすることができる。なお、図９（ｂ）は図９（ａ）においてｔ＝０とした（切り換え個所２６を開放端２８に一致させた）場合の図である。

図１０は、アンテナ素子の非接地状態において２の共振周波数の間に生ずる並列共振の周波数を、接地状態に切り換えることにより動作周波数帯域外にあるようにする例を表すシミュレーションの結果である。図の横軸及び縦軸は、図５と共通である。この例は、アンテナ素子をメアンダ状に形成することによってＵＨＦ帯に適用した場合を表している。実線の曲線は、非接地状態において２の共振周波数に分かれた場合のＶＳＷＲ特性を示す。破線の曲線は、接地状態において上記２の共振周波数の間を元のモノポールアンテナの共振を生かしてカバーし、並列共振の発生を防いだ場合のＶＳＷＲ特性を示す。

実施例２において第１アンテナ素子２３は必ずしも先端開放モノポール型アンテナに限らない点は、実施例１と同様である。その場合、図８（ａ）を参照して説明したｑ＋ｒ＜ｓ＋ｔの条件は、非接地状態の第２アンテナ素子２４の全長が第１アンテナ素子２３の共振周波数の４分の１波長より大きい値をとるという条件に置き換えられる。

本発明の実施例２によれば、アンテナ素子の途中の切り換え個所において接地又は開放を切り換えられるようにスイッチを接続する構成によっても、実施例１と同様の効果を得ることができる。

以下、図１１及び図１２を参照して、本発明の実施例３を説明する。図１１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例3に係るアンテナ装置１２ａ、１２ｂの構成を表す図である。図１２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ実施例3に係るアンテナ装置２２ａ、２２ｂの構成を表す図である。

図１１（ａ）に示したアンテナ装置１２ａは、図２に示したアンテナ装置１２の切り換え個所（又はスイッチ１６の端子１６ｊ）と開放端１７の間に、リアクタンス素子１８を装荷したものである。その他の構成は、図２に同じ符号を付して表した各構成と同じであるから説明を省略する。

図１１（ｂ）に示したアンテナ装置１２ｂは、図２に示したアンテナ装置１２の切り換え個所（又はスイッチ１６の端子１６ｋ）と基板１１上の接地位置の間にリアクタンス素子１９を装荷したものである。その他の構成は、図２に同じ符号を付して表した各構成と同じであるから説明を省略する。

図１２（ａ）に示したアンテナ装置２２ａは、図８（ａ）に示したアンテナ装置２２の切り換え個所２６と開放端２８の間に、リアクタンス素子２９を装荷したものである。その他の構成は、図８（ａ）に同じ符号を付して表した各構成と同じであるから説明を省略する。

図１２（ｂ）に示したアンテナ装置２２ｂは、図８（ａ）に示したアンテナ装置２２のスイッチ２７の端子２７ｊと基板２１上の接地位置の間にリアクタンス素子３０を装荷したものである。その他の構成は、図８（ａ）に同じ符号を付して表した各構成と同じであるから説明を省略する。

上述したように、アンテナ装置１２ａ、１２ｂ、２２ａ又は２２ｂの各部にリアクタンス素子を装荷することにより、実効的なアンテナ素子長を変えて共振周波数を調整したり、入力インピーダンスを調整したりすることができる。これらのリアクタンス素子の値を可変とすることにより、さらに調整の幅を広げることができる。調整に当っては、図８（ａ）を参照して説明した条件を実効的なアンテナ素子長に当てはめて満たすことが必要である。

図１１（ａ）において、端子１６ｋと基板１１上の接地位置の間にさらにリアクタンス素子１９を装荷してもよい。図１２（ａ）において端子２７ｊと基板２１上の接地位置の間にさらにリアクタンス素子３０を装荷してもよい。スイッチ１６又は２７、リアクタンス素子１８、１９、２９、３０は基板１１又は２１上に実装するものとしてもよい。

本発明の実施例３によれば、アンテナ装置の共振周波数又は入力インピーダンスの調整を容易に行うことができるという、付加的な効果が得られる。

以下、図１３乃至図１６を参照して、本発明の実施例４を説明する。図１３は、本発明の実施例４に係る無線装置４の構成を表す図である。無線装置４の筐体４０は、図示しないヒンジ部等により連結された第１筐体４０ａ及び第２筐体４０ｂからなる。第１筐体４０ａは基板４１ａを、第２筐体４０ｂは基板４１ｂをそれぞれ内蔵する。

第１筐体４０ａは、破線で表された楕円で囲まれたアンテナ装置４２を内蔵する。アンテナ装置４２は図１のアンテナ装置１２と同じ構成を持ち、それらについての詳細な図示及び説明は省略する。アンテナ装置４２は、給電点４３から給電される。第１筐体４０ａ、基板４１ａ、アンテナ装置４２及び給電点４３の間の関係は、図１における筐体１０、基板１１、アンテナ装置１２及び給電点１５の間の関係に等しいものとする。

基板４１ａ及び基板４１ｂは、フレキシブル基板４４により接続される。基板４１ａの接地パターンと基板４１ｂの接地パターンは、フレキシブル基板４４を介して接続される。そうすると、アンテナ装置４２のリターン電流の経路が給電点４３から基板４１ａの接地パターン、フレキシブル基板４４及び基板４１ｂの接地パターンを通って形成される。当該リターン電流の経路長はアンテナ装置４２に含まれるアンテナ素子長より一般に長いので、アンテナ装置４２の低域側の共振周波数を押し下げる方向に作用する。

図１４は、実施例４に係るもう１つの無線装置５の構成を説明する図である。無線装置５と図１３の無線装置４の間の構成上の相違は、図１３のフレキシブル基板４４の左右の向きを反転したフレキシブル基板４５を備え、基板４１ａの基板４１ｂに近い方の端部において給電点４３から遠い方の位置で基板４１ａに接続した点である。その他の各構成は、図１３に同じ符号を付して表した各構成と同じであるから説明を省略する。

図１４の構成によれば、給電点４３から基板４１ａの接地パターン、フレキシブル基板４５及び基板４１ｂの接地パターンを通って形成されるアンテナ装置４２のリターン電流の経路長は、図１３の構成におけるものよりさらに長くなるので、アンテナ装置４２の低域側の共振周波数をさらに押し下げる方向に作用する。

実施例４の効果をシミュレーションにより検証した結果について、図１５及び図１６を参照して説明する。図１５（ａ）は図１３に対応し、当該シミュレーションにおける２枚の基板の位置関係及び基板間接続の向きと給電点の位置関係の条件を説明する図である。図中の符号４１ａ、４１ｂ、４３及び４４を付した部分は、図１３に同じ符号を付して表した構成を指す。図中の長さを表す数値の単位は、ミリメートル（ｍｍ）である。すなわち、基板４１ａ及び４１ｂが１０ｍｍの間隔を置いて長手方向に並べられ、フレキシブル基板４４により図示された対角線の向きに（給電点４３に近い側から）接続されている。なお、図示しないアンテナ装置４２の基板４１ａへの取り付けの条件は、図４におけるアンテナ装置１２の基板１１への取り付けの条件に等しいものとする。

図１５（ｂ）は図１４に対応し、同様に当該シミュレーションの条件を説明する図である。図１５（ａ）との相違は、基板４１ａと４１ｂ間がフレキシブル基板４５（図１４に同じ符号を付して表した構成を指す。）により図１５（ａ）と逆の対角線の向きに（給電点４３に遠い側から）接続されている点である。その他はすべて図１５（ａ）と共通である。

図１６は、実施例1のアンテナ装置１２及び実施例4のアンテナ装置４２のＶＳＷＲの周波数特性を、図４並びに図１５（ａ）及び（ｂ）に表した条件にしたがってシミュレーションにより評価して比較した結果を表す図である。図の横軸及び縦軸は、図５と共通である。

実線の曲線は、実施例1のアンテナ装置１２（非接地状態）のＶＳＷＲ特性を表す。一点鎖線の曲線は、図１３の無線装置4に含むアンテナ装置４２のＶＳＷＲ特性を表す（条件設定は図１５（ａ）による。）。破線の曲線は、図１４の無線装置５に含むアンテナ装置４２のＶＳＷＲ特性を表す（条件設定は図１５（ｂ）による。）。基板４１ｂが付加されない場合（実線）、基板４１ｂが付加された場合（一点鎖線）、基板４１ｂが付加されさらにフレキシブル基板４５の基板４１ａとの接続個所を給電点４３から遠ざけた場合（破線）の順に、ＶＳＷＲ特性の低域のピークがより低域へと押し下げられることがわかる。

アンテナ装置４２は図１のアンテナ装置１２と同じ構成を持つとして以上に説明したが、アンテナ装置４２が図７のアンテナ装置２２と同じ構成を持つとしてもよい。

本発明の実施例４によれば、アンテナ装置の低域側の共振周波数をさらに押し下げることができるという付加的な効果が得られる。

以下、図１７乃至図１９を参照して、本発明の実施例５を説明する。図１７は、本発明の実施例５に係る無線装置及びアンテナ装置の構成を表す図である。実施例５に係る無線装置６は、一点鎖線で表された筐体６０が基板６１とアンテナ装置６２を内蔵して構成される。無線装置６は、例えば筐体６０を有して構成された携帯電話機であり、筐体６０に連結された他の筐体（図示せず。）をさらに有してもよい。

アンテナ装置６２は、基板６１の短辺方向に平行に配設された第１アンテナ素子６３と、基板６１の長辺方向に平行に配設された第１アンテナ素子６４とを備える。第１アンテナ素子６３と第２アンテナ素子６４は、基板６１上に設けられた給電点６５から共通に給電される。第１アンテナ素子６３及び第２アンテナ素子６４は、それぞれ基板６１の端部近傍に配設される。

アンテナ装置６２は、２の端子を有してその１が第２アンテナ素子６４の先端に接続されたスイッチ６７を備える。スイッチ６７の他の端子は、基板６１上の接地パターンに接続されて接地される。このようなスイッチ６７の各端子の接続により、第２アンテナ素子６４はスイッチ６７が接続された先端において接地された状態（接地状態）と接地されない状態（非接地状態）とを切り換えてとることができる。

図１８は、スイッチ６７の構成を表す図である。スイッチ６７は、基板６９とスイッチ素子７０とを有する。スイッチ素子７０は例えば金属半導体接合電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）であって、ゲート部７１とソース−ドレイン部７２とを有する。ゲート部７１は基板６９の接地パターン７４上に配設され、スイッチを切り換えるための図示しない制御線と接続される。ソース−ドレイン部７２の図中左下の電極は接地パターン７４に接続され、図中右側の電極は第２アンテナ素子６７の先端に接続される。

基板６９において、上記の図中右側の電極が位置する個所は接地パターンが設けられていない。当該個所に接地パターンが存在すると第２アンテナ素子６７の先端との間に容量結合を生じて、第２アンテナ素子６４の先端が接地された場合の共振周波数又は整合の条件を設計通りに合わせることが難しくなるからである。

図１９は、図１７及び図１８に表したようにアンテナ装置６２を構成して、その特性をＵＨＦ帯において測定した結果の一例を表す図である。上側の図はスミス線図、下側の図はＶＳＷＲの周波数特性を表す。図中の「Ｏｐｅｎ」はスイッチ６７開放の条件で、「Ｃｌｏｓｅ」はスイッチ６７を閉じた条件でそれぞれ測定したものである。また、「上部共振」は第１アンテナ素子６３の共振、「横部共振」は第２アンテナ素子６４の共振をそれぞれ表す。スイッチ６７を閉じることにより、実施例２において図１０を参照して説明したのと同様の効果が得られることがわかる。

本発明の実施例５によれば、スイッチのアンテナ素子との接続個所を基板の接地パターンから遠ざけることにより、スイッチ開閉の効果を確実にすることができる。

本発明の実施例１に係るアンテナ装置及び無線装置の構成を表す図。 実施例１に係るアンテナ素子の各部及び全体の長さの表し方を説明する図。 実施例１に係る第２アンテナ素子の接地状態のアンテナ構成を表す図。 実施例１の効果を検証するシミュレーションの条件を表す図。 実施例１に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ周波数特性をシミュレーションにより表す図。 実施例１に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ周波数特性をシミュレーションにより表す図（切り換え個所を開放端とした場合）。 本発明の実施例２に係るアンテナ装置及び無線装置の構成を表す図。 （ａ）は実施例２に係るアンテナ素子の各部及び全体の長さの表し方を説明する図。（ｂ）は切り換え個所を開放端に一致させた場合の図。 （ａ）は実施例２に係る第２アンテナ素子の接地状態のアンテナ構成を表す図。（ｂ）は切り換え個所を開放端に一致させた場合の図。 実施例２を適用したＵＨＦ帯のアンテナ装置のＶＳＷＲ周波数特性をシミュレーションにより表す図。 （ａ）は本発明の実施例３に係るアンテナ装置の構成を表す第１の図、（ｂ）は実施例３に係るアンテナ装置の構成を表す第２の図。 （ａ）は実施例３に係るアンテナ装置の構成を表す第３の図、（ｂ）は実施例３に係るアンテナ装置の構成を表す第４の図。 本発明の実施例４に係る無線装置の構成を表す第１の図。 実施例４に係る無線装置の構成を表す第２の図。 （ａ）は実施例４の効果を検証するシミュレーションの条件を表す第１の図、（ｂ）は実施例４の効果を検証するシミュレーションの条件を表す第２の図。 実施例４に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ周波数特性をシミュレーションにより表す図。 本発明の実施例５に係る無線装置及びアンテナ装置の構成を表す図。 実施例５に係るスイッチの構成を表す図。 実施例５を適用したＵＨＦ帯のアンテナ装置の特性を実験により表す図。

符号の説明

１、２、４、５、６ 無線装置
１０、２０、４０、６０ 筐体
１１、２１、４１ａ、４１ｂ、６１、６９ 基板
１２、２２、４２、６２ アンテナ装置
１３、２３、６３ 第１アンテナ素子
１４、２４、６４ 第２アンテナ素子
１５、２５、４３、６５ 給電点
１６、２７、６７ スイッチ
１６ｈ、１６ｊ、１６ｋ、２７ｈ、２７ｊ 端子
１７、２８ 開放端
１８、１９、２９、３０ リアクタンス素子
２６ 切り換え個所
４０ａ 第１筐体
４０ｂ 第２筐体
４４、４５ フレキシブル基板
７０ スイッチ素子
７１ ゲート部
７２ ソース−ドレイン部
７４ 接地パターン

Claims (8)

1. 先端開放モノポール型アンテナである第１のアンテナ素子と、
   前記第１のアンテナ素子と給電点を共有すると共に前記給電点に接続された給電端から開放端までの長さが前記第１のアンテナ素子の共振周波数の４分の１波長より大きい値を有する先端開放モノポール型アンテナである第２のアンテナ素子と、
   前記第２のアンテナ素子の前記開放端と前記給電点との間において、接地された状態と接地されない状態とを切り換えることができる切換手段とを
   備えたことを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記切換手段は少なくとも第１の端子並びに前記第１の端子と選択的に切り換えて接続される第２の端子及び第３の端子を有し、前記第１の端子が前記給電点側に接続されると共に前記第２の端子が前記切り換え個所の前記開放端側に接続されて、かつ、前記第３の端子が接地され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。
3. 前記切換手段は少なくとも第１の端子及び前記第１の端子と選択的に切り換えて接続又は開放される第２の端子を有し、前記第１の端子が前記給電端と前記開放端との間に接続されると共に前記第２の端子が接地され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。
4. 前記切換手段は前記開放端との間の長さが前記第１のアンテナ素子の共振周波数の４分の１波長より小さい値をとる位置に配設され、かつ、前記切換手段は少なくとも第１の端子及び前記第１の端子と選択的に切り換えて接続又は開放される第２の端子を有し、前記第１の端子が前記給電端と前記開放端との間に接続されると共に前記第２の端子が接地され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。
5. 先端開放モノポール型アンテナである第１のアンテナ素子と、
   前記第１のアンテナ素子と給電点を共有すると共に前記給電点に接続された給電端から開放端までの長さが前記第１のアンテナ素子の共振周波数の４分の１波長より大きい値を有する先端開放モノポール型アンテナである第２のアンテナ素子と、
   前記第２のアンテナ素子前記開放端と給電点との間において、接地された状態と接地されない状態とを切り換えることができる切換手段とを
   具備するアンテナ装置と、
   このアンテナ装置と接続し、無線信号を受信する無線回路と
   を備えたことを特徴とする無線装置。
6. 前記切換手段は少なくとも第１の端子並びに前記第１の端子と選択的に切り換えて接続される第２の端子及び第３の端子を有し、前記第１の端子が前記給電点側に接続されると共に前記第２の端子が前記切り換え個所の前記開放端側に接続されて、かつ、前記第３の端子が接地されていることを特徴とする請求項５に記載の無線装置。
7. 前記切換手段は少なくとも第１の端子及び前記第１の端子と選択的に切り換えて接続又は開放される第２の端子を有し、前記第１の端子が前記給電端と前記開放端との間に接続されると共に前記第２の端子が接地されていることを特徴とする請求項５に記載の無線装置。
8. 前記切換手段は前記開放端との間の長さが前記第１のアンテナ素子の共振周波数の４分の１波長より小さい値をとる位置に配設され、かつ、前記切換手段は少なくとも第１の端子及び前記第１の端子と選択的に切り換えて接続又は開放される第２の端子を有し、前記第１の端子が前記給電端と前記開放端との間に接続されると共に前記第２の端子が接地されていることを特徴とする請求項５に記載の無線装置。

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