アンテナ装置およびそれを搭載した電子機器
【課題】 実装上の不都合を招かずに複数の送受信系で並行して１つのアンテナを共用できるようにする。
【解決手段】 第１の周波数（Ｆａ）で動作する第１の無線部１０１の前段に第１の整合回路１０５を配置するとともに、第２の周波数（Ｆｂ）で動作する第２の無線部１０２の前段に第２の整合回路１０６を配置し、ＦａとＦｂの複共振特性を有するアンテナ１００と第１及び第２の整合回路の間に第１の分波回路１０３と第２の分波回路１０４を配置する。第１の分波回路はアンテナと第１の整合回路の間をＦａに応答してショート、Ｆｂに応答してオープンにし、第２の分波回路はアンテナと第２の整合回路の間をＦａに応答してオープン、Ｆｂに応答してショートにする。
【解決手段】 第１の周波数（Ｆａ）で動作する第１の無線部１０１の前段に第１の整合回路１０５を配置するとともに、第２の周波数（Ｆｂ）で動作する第２の無線部１０２の前段に第２の整合回路１０６を配置し、ＦａとＦｂの複共振特性を有するアンテナ１００と第１及び第２の整合回路の間に第１の分波回路１０３と第２の分波回路１０４を配置する。第１の分波回路はアンテナと第１の整合回路の間をＦａに応答してショート、Ｆｂに応答してオープンにし、第２の分波回路はアンテナと第２の整合回路の間をＦａに応答してオープン、Ｆｂに応答してショートにする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置およびそれを搭載した電子機器に関し、詳細には、二つの無線部で共用できるアンテナ装置およびそれを搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機には、本来の電話用無線部だけでなく、他の無線部、たとえば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）用の無線部や、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈあるいはＷｉＦｉ等の近距離通信用の無線部などが実装されてきており、これに伴い、小さな筐体に複数のアンテナ装置（以下、単にアンテナという）が組み込まれるようになってきた。
【０００３】
複数のアンテナを一つの筐体、とりわけ携帯電話機のような小さな筐体に組み込む場合、その組み込み位置の決定に際しては、第一に、筐体を持つ手の影響を受けにくいこと、第二に、複数のアンテナの相互間距離ができるだけ離れていること、という少なくとも二つの条件を満たすことを考えなければならない。第一の条件は、人体は所定容量（１００ｐＦ程度）の接地体とみなされるからであり、そのような接地体がアンテナの近くにあるとアンテナの特性（特に共振周波数）に影響を与えるからである。また、第二の条件は、アンテナ間の距離が近い場合は相互の電磁的干渉により、同様にして、アンテナの特性に影響を与えるからである。
【０００４】
図１１は、折り畳み式携帯電話機のアンテナ組み込み位置の一例を示す図である。この図において、筐体１は、手持ちされる本体部２と、この本体部２の上短辺端部にヒンジ機構３を介して開閉可能に連結された蓋部４とから構成されている。このような筐体１におけるアンテナ組み込み位置は、本体部２の上短辺端部内（以下、第１の位置５）と、蓋部４の上短辺端部内（以下、第２の位置６）の二カ所が考えられる。これらの組み込み位置（第１の位置５及び第２の位置６）は、いずれも手の平の近くになく、しかも、互いの位置が離れているからであり、上記二つの条件を満たしているからである。
【０００５】
しかし、図１１に示す組み込み位置は、アンテナの数が三つの場合に適用できない。第１の位置５または第２の位置６の一方に二つのアンテナを組み込む必要があり、これら二つのアンテナについては上記の第二の条件（相互干渉）を満足しないからである。
【０００６】
第二の条件を満たすには、三つのアンテナのうちの二つ、つまり、第１の位置５または第２の位置６の一方に組み込まれる二つのアンテナを共用アンテナとすればよい。二つのアンテナを共用アンテナとすれば、実質的なアンテナの数を三つから二つに減らすことができ、上記二つの条件を満たしつつ、各々のアンテナを、たとえば、図１１の第１の位置５と第２の位置６に支障なく組み込むことができる。
【０００７】
共用アンテナについての公知技術を検討する。
特許文献１には、１つのアンテナを異なる周波数帯域の複数の送受信系で共用することができる「高周波モジュール及びそれを搭載した無線通信装置」に関する技術が開示されている。詳細には、１つのアンテナと複数の送受信系（同文献ではＤＣＳ／ＰＣＳ系と、ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００系の二系）との間に分波回路（同文献ではＤＩＰ１０）を入れる構成が開示されている。この分波回路は、同文献の説明によれば、ＤＣＳ／ＰＣＳ系については、ローパスフィルタとハイパスフィルタとの組み合わせからなり、ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００系については、ローパスフィルタとバンドパスフィルタとの組み合わせからなるとされており、さらに、ローパスフィルタは、分布定数線路を主体にして構成するとされている。これによれば、分波回路によってＤＣＳ／ＰＣＳ系の送受信信号とＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００系の送受信信号とを切り分けることができ、異なる周波数帯域の複数の送受信系で１つのアンテナを共用することができる。
【０００８】
特許文献２には、１つのアンテナと複数の送受信系の間に、切り替え手段として機能する制御回路部を入れた構成の「アンテナ装置及びそれを用いた携帯無線機」に関する技術が開示されている。これによれば、制御回路部を切り換えることにより、複数の送受信系で１つのアンテナを共用することができる。
【０００９】
特許文献３には、ＦＤＤ方式（周波数分割複信方式：送信と受信に別々の周波数を割り当てて全二重通信を行う電気通信技術）を採用する二つの送受信系の各々に、自系の送信信号と受信信号を分離するとともに、他系の送受信号を排除する分波回路を設け、且つ、それらの分波回路と各系用の二つのアンテナの間にアンテナ切り替え用のスイッチ回路を設けた構成の「高周波部品及びマルチバンド通信装置」に関する技術が開示されている。これによれば、スイッチ回路で一の系用のアンテナを選択した状態で、一の送受信系によるＦＤＤ方式の全二重通信を行うことができ、または、スイッチ回路で二の系用のアンテナを選択した状態で、二の送受信系によるＦＤＤ方式の全二重通信を行うことができるから、各系用のアンテナを、その系における「送信アンテナ」と「受信アンテナ」として共用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１１７４９７号公報
【特許文献２】特開２００６−１７４２１９号公報
【特許文献３】特開２００９−１２４７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記の特許文献１〜３に記載の技術は、以下の問題点がある。
まず、特許文献１の技術は、１つのアンテナを複数の送受信系（ＤＣＳ／ＰＣＳ系とＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００系）で共用できるものの、ローパスフィルタを含む回路要素（分波回路）が必要であり、このローパスフィルタは、比較的（ＬＣなどの部品に比べて）実装面積が大きい分布定数線路を主体にして構成されているから、とりわけ携帯電話機のような小型の電子機器にあっては、実装上の不都合を招く恐れがある。
また、特許文献２の技術は、単に１つのアンテナを切り換えて共用しているものに過ぎないから、一の送受信系を使用中は他の送受信系を使用できないという欠点があり、たとえば、一の送受信系をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、他の送受信系をＧＰＳと仮定すると、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの使用時にはＧＰＳによる現在位置の情報更新を行うことができないという不都合がある。かかる不都合は、今日の携帯電子機器におけるマルチタスク（一の処理を実行中に並行して他の処理を実行すること）環境を考慮すると看過できない。たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈによる通信中にバックグラウンドでナビゲーションソフトなどを動作させることが十二分にあり得るからであり、このような場合でも現在位置の更新は継続して行う必要があるからである。
この点は、特許文献３の技術においても同様である。特許文献３の技術は各系ごとに「送信アンテナ」と「受信アンテナ」とを共用しているに過ぎないからであり、たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの使用時にはＧＰＳを使用できないという点で、特許文献２の技術とまったく同じ欠点を有しているからである。
また、スイッチによってアンテナを切り換えるもの（特許文献２、３）にあっては、切り換えのタイムラグを否めず、また、切り換えのための電力消費も無視できない。
このように、特許文献１〜３の技術にあっては、特に実装上の不都合や複数の送受信系で並行して１つのアンテナを共用できないという不都合がある。
【００１２】
そこで、本発明は、実装上の不都合を招かず、しかも、複数の送受信系で並行して１つのアンテナを共用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のアンテナ装置は、少なくとも第１の周波数（Ｆａ）と第２の周波数（Ｆｂ）の二つの周波数に共振する複共振特性を有するアンテナと、前記第１の周波数（Ｆａ）で動作する第１の無線部と、前記第２の周波数（Ｆｂ）で動作する第２の無線部と、前記アンテナに接続された第１の分波回路及び第２の分波回路と、前記第１の分波回路と前記第１の無線部との間に介在して前記アンテナと前記第１の無線部とのインピーダンス整合をとる第１の整合回路と、前記第２の分波回路と前記第２の無線部との間に介在して前記アンテナと前記第２の無線部とのインピーダンス整合をとる第２の整合回路とを備え、前記第１の分波回路は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナと前記第１の整合回路との間をショート状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナと前記第１の整合回路との間をオープン状態にし、前記第２の分波回路は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナと前記第２の整合回路との間をオープン状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナと前記第２の整合回路との間をショート状態にすることを特徴とする。
本発明の電子機器は、前記アンテナ装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、実装上の不都合を招かず、しかも、複数の送受信系で並行して１つのアンテナを共用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】携帯電話機２０の外観図である。
【図２】携帯電話機２０の構成図である。
【図３】無線通信部３１の構成図である。
【図４】ショートとオープンのインピーダンス特性図である。
【図５】第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３の回路例を示す図である。
【図６】第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３の他の回路例を示す図である。
【図７】共用アンテナ４０のインピーダンス特性図である。
【図８】携帯電話機２０をＧＰＳ端末として動作させたときの概念図である。
【図９】携帯電話機２０をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ端末として動作させたときの概念図である。
【図１０】付記１の構成図である。
【図１１】折り畳み式携帯電話機のアンテナ組み込み位置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を、携帯電話機への適用を例にして図面を参照しながら説明する。
図１は、携帯電話機２０の外観図である。この図において、携帯電話機２０は、手持ちに適した厚みと大きさを有する縦長箱型形状の本体部２１と、その本体部２１の上短辺端にヒンジ機構２２を介して連結された、本体部２１と略同型状かつ薄厚の蓋部２３とを備えた、いわゆる「折り畳み式」の筐体２４を有している。なお、この形状（折り畳み式）は説明上の一例に過ぎない。非折り畳み式やスライド式などであってもよい。また、携帯電話機をスマートフォンと読み替えてもよい。
【００１７】
本体部２１の一方面（蓋部２３との対向面）には、多数の操作ボタンからなる操作ボタン群２５や送話孔２６が設けられ、また、蓋部２３の一方面（本体部２１との対向面）には、表示部２７や、この表示部２７の周囲を覆う額縁部２８及び受話孔２９が設けられている。
【００１８】
表示部２７は、縦長形状の表示面を有する二次元表示デバイス、典型的には、高精細なカラー液晶ディスプレイパネルであり、表示部２７の表示面には透明なタッチパネル３０が貼り付けられている。
【００１９】
図２は、携帯電話機２０の構成図である。この図において、携帯電話機２０は、無線通信部３１、送受話部３２、操作部３３、制御部３４、表示部２７、タッチパネル３０、並びに、この携帯電話機２０の動作に必要な電源を供給するためのバッテリ（一次電池または充電可能な二次電池）を含む電源部３５などを備えている。なお、これら以外にも、たとえば、カメラ等の撮像部や、カメラで撮影された画像を保存するための記憶部、さらには、パーソナルコンピュータ等の外部機器との間でデータのやりとりをするための入出力部などを備えていてもよい。
【００２０】
無線通信部３１は、異なる周波数帯で動作する複数の無線通信部（以下、単に無線部という）を含む。ここでは、第Ａ無線部３６、第Ｂ無線部３７及び第Ｃ無線部３８の三つを含むものとし、第Ａ無線部３６を携帯電話用、第Ｂ無線部３７をＧＰＳ用、第Ｃ無線部３８をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用とする。但し、これらの用途に限定されない。実施形態の電子機器は携帯電話機２０であるから、少なくとも携帯電話用の第Ａ無線部３６は必須であるが、他の無線部（第Ｂ無線部３７及び第Ｃ無線部３８）については、上記用途の限りではなく、たとえば、ＷｉＦｉやワンセグ放送受信などの他の用途の無線部であってもよい。
【００２１】
携帯電話用の第Ａ無線部３６は、制御部３４からの制御により、アンテナ３６ａを介して最寄りの基地局（図示略）との間で所定周波数帯（７００ＭＨｚ帯〜２ＧＨｚまでの間の所定周波数帯）の無線電波によるアナログもしくはデジタルデータの送受信を行い、このデータには、電話の着呼や発呼の情報および音声通話の情報が含まれるほか、必要であれば、インターネット上のコンテンツを利用（ダウンロード）する際などのコンテンツ情報や電子メールの送受信情報などが含まれる。
【００２２】
ＧＰＳ用の第Ｂ無線部３７及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第Ｃ無線部３８は、アンテナ共用部３９を介して一つのアンテナ４０を共用する。以下、このアンテナ４０を「共用アンテナ」と呼ぶことにする。
【００２３】
第Ｂ無線部３７は、制御部３４からの制御により、共用アンテナ４０を介してＧＰＳ衛星（図示略）からの所定周波数帯（１．５ＧＨｚ帯）の電波（ＧＰＳ信号）を受信し、その受信信号を制御部３４に出力する。以下、ＧＰＳ衛星からの信号周波数を便宜的に第１の周波数Ｆａということにする。
【００２４】
なお、ＧＰＳ（全地球測位システム）とは、地球周回軌道上の最低３個の衛星からの電波を受信することにより、地球上における位置座標（緯度と経度及び衛星の捕捉数によっては高度）を測位できる位置測位システムのことをいう。一般的にこのシステムは、ＧＰＳアンテナと信号受信部と測位計算部の三つからなる。図２の構成では、共用アンテナ４０がＧＰＳアンテナに相当し、第Ｂ無線部３７が信号受信部に相当する。そして、図示の例では、測位計算部が制御部３４の機能に含まれているが、これに限定されない。測位計算部を第Ｂ無線部３７の構成に含めてもよい。つまり、第Ｂ無線部３７で衛星からの電波受信と位置座標の測位計算とを行うようにし、その測位結果を制御部３４に出力する構成であってもよい。
【００２５】
第Ｃ無線部３８は、制御部３４からの制御により、共用アンテナ４０を介して近距離（一般的に数十メートル以内）に存在するあらかじめペアリングされたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ機器（図示略）との間で所定周波数帯（２．４ＧＨｚ帯）の無線電波による近距離ワイヤレス通信を行う。以下、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの信号周波数を便宜的に第２の周波数Ｆｂということにする。
【００２６】
ここで、アンテナ共用部３９は、一つのアンテナ（共用アンテナ４０）を二つの無線部（第Ｂ無線部３７と第Ｃ無線部３８）で「共用」するための機能を持つが、特に重要な機能はアイソレーションの機能である。すなわち、第Ｂ無線部３７が共用アンテナ４０を利用している際には、第Ｃ無線部３８が信号的に分離（アイソレーション）された状態となり、また、第Ｃ無線部３８が共用アンテナ４０を利用している際には、第Ｂ無線部３７が信号的に分離（アイソレーション）された状態となることが特に重要な機能である。
【００２７】
このようにすれば、第Ｂ無線部３７が共用アンテナ４０を利用している間は、第Ｃ無線部３８が回路的に分離（アイソレーション）されるので、動作中の第Ｂ無線部３７は非動作中の第Ｃ無線部３８の影響を受けない。同様に、第Ｃ無線部３８が共用アンテナ４０を利用している間は、第Ｂ無線部３７が回路的に分離（アイソレーション）されるので、動作中の第Ｃ無線部３８は非動作中の第Ｂ無線部３７の影響を受けない。分離（アイソレーション）についての詳しい説明は後述する。
【００２８】
送受話部３２は、本体部２１の送話孔２６の下に配置されたマイク３２ａや蓋部２３の受話孔２９の下に配置されたスピーカ３２ｂを含み、この送受話部３２は、制御部３４からの制御により、マイク３２ａからの音声信号をデジタルデータに変換して制御部３４に出力したり、制御部３４から出力されたデジタルの音声信号をアナログ信号に変換してスピーカ３２ｂから出力したりする。
【００２９】
操作部３３は、制御部３４に対して所要のユーザ入力を行うための各種操作ボタン（図１の操作ボタン群２５）を備え、ユーザによる任意の操作ボタンの押し下げに対応した操作ボタン信号を発生して制御部３４に出力する。
【００３０】
制御部３４は、マイクロコンピュータまたは単にコンピュータ（以下、ＣＰＵ）３４ａ、書き込み型の不揮発性半導体メモリ（以下、ＰＲＯＭ）３４ｂおよび高速半導体メモリ（以下、ＲＡＭ）３４ｃならびに不図示の周辺回路を含むプログラム制御方式の制御要素であり、この制御部３４は、携帯電話機２０の全体動作を統括制御するために、あらかじめＰＲＯＭ３４ｂに格納されている制御プログラムをＲＡＭ３４ｃにロードしてＣＰＵ３６ａで実行する。なお、ＰＲＯＭ３４ｂの代わりに読み出し専用の半導体メモリ（ＲＯＭ）や消去可能型の半導体メモリ（ＥＰＲＯＭ）などを用いてもよい。
【００３１】
次に、無線通信部３１の具体的な構成を説明する。
図３は、無線通信部３１の構成図である。先に説明したとおり、無線通信部３１は、携帯電話用の第Ａ無線部３６とアンテナ３６ａを備えるとともに、ＧＰＳ用の第Ｂ無線部３７、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第Ｃ無線部３８、アンテナ共用部３９及びそれらの共用アンテナ４０を備えるが、この図では、携帯電話用以外の無線部構成（ＧＰＳ用の第Ｂ無線部３７、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第Ｃ無線部３８、アンテナ共用部３９及びそれらの共用アンテナ４０）のみを抜粋して示している。
【００３２】
この図において、アンテナ共用部３９は、第１の分波回路４１と第１の整合回路４２及び第２の分波回路４３と第２の整合回路４４を含む。第１の分波回路４１と第１の整合回路４２はＧＰＳ用であり、第１の分波回路４１の一端に共用アンテナ４０を接続し、第１の分波回路４１の他端に第１の整合回路４２を介してＧＰＳ用の第Ｂ無線部３７を接続している。第２の分波回路４３と第２の整合回路４４はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用であり、第２の分波回路４３の一端に共用アンテナ４０を接続し、第２の分波回路４３の他端に第２の整合回路４４を介してＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第Ｃ無線部３８を接続している。
【００３３】
以下、「第１の」という用語にＧＰＳ用という意味を持たせるものとし、その意味に合わせて第Ｂ無線部３７を「第１の無線部３７」と呼称することとする。同様に、「第２の」という用語にＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用という意味を持たせるものとし、その意味に合わせて第Ｃ無線部３８を「第２の無線部３８」と呼称することとする。つまり、第Ｂ無線部３７＝第１の無線部３７、第Ｃ無線部３８＝第２の無線部３８である。
【００３４】
なお、ここでは、二つの整合回路（第１の整合回路４２と第２の整合回路４４）をアンテナ共用部３９の構成に含めているが、これに限定されない。各々を第１の無線部３７や第２の無線部３８の構成に含めてもよい。要は、第１の分波回路４１と第１の無線部３７の間に第１の整合回路４２が入っていればよく、同様に、第２の分波回路４３と第２の無線部３８の間に第２の整合回路４４が入っていればよい。
【００３５】
第１の整合回路４２は、第１の無線部３７とアンテナインピーダンス（共用アンテナ４０のインピーダンス）との整合、すなわち、第１の無線部３７のインピーダンスと共用アンテナ４０のインピーダンスとのマッチングをとる（整合させる／揃える／等価にするなどともいう）ための回路であり、同様に、第２の整合回路４４は、第２の無線部３８とアンテナインピーダンス（共用アンテナ４０のインピーダンス）との整合をとるための回路である。ちなみに、マッチングがとれていない状態（不整合状態）では、無駄な電力が生じて伝送効率を損なうばかりか、とりわけ高周波帯域では伝送路の反射波が増え、この反射波と進行波との重畳波（定在波）による様々な悪影響を生じるから、高周波技術の分野にとってインピーダンスのマッチングは不可欠な技術である。
【００３６】
共用アンテナ４０は、複共振型のアンテナ（複数の共振周波数を持つアンテナ）であり、この実施形態においては、少なくともＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）の二つの周波数帯に対応する複共振特性を持っている。なお、二つの周波数帯（第１の周波数Ｆａ、第２の周波数Ｆｂ）の一方を共用アンテナ４０の基本共振周波数に対応させ、他方を基本共振周波数の任意の高次共振周波数に対応させてもよく、あるいは、第１の周波数Ｆａと第２の周波数Ｆｂの双方を任意の高次共振周波数に対応させてもよい。
【００３７】
先に説明したとおり、共用アンテナ４０と第１の無線部３７及び第２の無線部３８との間に入れられたアンテナ共用部３９は、二つの分波回路（第１の分波回路４１と第２の分波回路４３）を含む。
【００３８】
これら二つの分波回路（第１の分波回路４１と第２の分波回路４３）の究極の目的は、共用アンテナ４０のアイソレーション（分離）にある。すなわち、第１の無線部３７を使用中（ＧＰＳ動作中）は、共用アンテナ４０をあたかもＧＰＳ専用として使うことができる一方、第２の無線部３７を使用中（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ動作中）は、共用アンテナ４０をあたかもＢｌｕｅｔｏｏｔｈ専用として使うことができるようにすることにあり、しかも、そのような選択的使用を行う際に、機械的または電気的なスイッチ手段を必要としないようにすることにある。さらに、二つの分波回路（第１の分波回路４１と第２の分波回路４３）の実装面積を小さくして、とりわけ携帯電話機のような小型の電子機器における実装上の不都合を招かないようにすることにある。
【００３９】
かかる目的を達成するために、第１の分波回路４１は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオン（ショート）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオフ（オープン）する。また、第２の分波回路４３は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオフ（オープン）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオン（ショート）にする。
【００４０】
ここで、上記の「ショート」や「オープン」は、第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３の各々の入出力間のインピーダンス抵抗の大きさを意味する。つまり、ショートは０Ω（短絡）、オープンは∞Ω（開放）である。なお、これらの値（０Ω、∞Ω）は理想値である。実用上は０Ωにきわめて近い値（略０Ω）及び∞Ωにきわめて近い値（略∞Ω）であってもよい。
【００４１】
図４は、ショートとオープンのインピーダンス特性図である。この図は、いわゆるスミスチャート（Ｓｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔ）と呼ばれる特性図のうちの「インピーダンスチャート」であり、（ａ）は第１の分波回路４１の特性図４５を示し、（ｂ）は第２の分波回路４３の特性図４６を示している。
【００４２】
（ａ）及び（ｂ）において、円の中心を横切る水平軸はインピーダンスの純抵抗分（Ｒ）を表し、水平軸の左端がＲ＝０Ω（ショート／短絡）、右端がＲ＝∞Ω（オープン／開放）である。なお、インダクタンス成分（Ｌ）が含まれる場合はチャート上の軌跡が水平軸から円弧に沿って上に移動する。Ｌが最大になると∞Ω（オープン／開放）になる。また、キャパシタンス成分（Ｃ）が含まれる場合はチャート上の軌跡が円弧に沿って水平軸から下に移動する。Ｃが最小になると∞Ω（オープン／開放）になる。
【００４３】
これらの特性図４５、４６から理解されるように、第１の分波回路４１は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）に対して０Ω（ショート）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）に対して∞Ω（オープン）になり、一方、第２の分波回路４３は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）に対して∞Ω（オープン）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）に対して０Ω（ショート）になるという特性を持つ。なお、これらの特性図４５、４６において、図中の菱形記号（◇）は第１の周波数Ｆａを表し、また、丸記号（○）は第２の周波数Ｆｂを表している。
【００４４】
図５は、第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３の回路例を示す図であり、（ａ）は第１の分波回路４１の一例回路図、（ｂ）は第２の分波回路４３の一例回路図である。（ａ）に示すように、第１の分波回路４１は、一対の入出力端子４７、４８の間に２個のコンデンサＣ１１、Ｃ１２を直列接続するとともに、一方のコンデンサＣ１１にコイルＬ１１を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有している。Ｌ１１とＣ１１の並列共振回路の共振周波数を第２の周波数Ｆｂとし、この並列共振回路とＣ１２の直列共振回路の共振周波数を第１の周波数Ｆａとする。
また、（ｂ）に示すように、第２の分波回路４３は、一対の入出力端子４９、５０の間に２個のコイルＬ２１、Ｌ２２を直列接続するとともに、一方のコイルＬ２１にコンデンサＣ２１を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有している。Ｌ２１とＣ２１の並列共振回路の共振周波数を第１の周波数Ｆａとし、この並列共振回路とＬ２２の直列共振回路の共振周波数を第２の周波数Ｆｂとする。
【００４５】
このような構成において、たとえば、Ｃ１１＝３ｐＦ、Ｃ１２＝２ｐＦ、Ｌ１１＝２．２ｎＨ、Ｌ２１＝５．６ｎＨ、Ｌ２２＝３．３ｎＨ、Ｃ２１＝２ｐＦとすることにより、前出の図４に示した特性、つまり、「第１の分波回路４１は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオン（ショート）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオフ（オープン）し、また、第２の分波回路４３は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオフ（オープン）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオン（ショート）にする。」という所望の特性を得ることができる。
【００４６】
また、第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３を次のように構成してもよい。
図６は、第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３の他の回路例を示す図であり、（ａ）は第１の分波回路４１の他の一例回路図、（ｂ）は第２の分波回路４３の他の一例回路図である。（ａ）に示すように、第１の分波回路４１は、一対の入出力端子４７、４８の間にコンデンサＣ３１とコイルＬ３１を直列接続するとともに、さらに、入出力端子４７、４８の間にコンデンサＣ３２を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有している。Ｃ３１とＬ３２の直列共振回路の共振周波数を第１の周波数Ｆａとし、この直列共振回路とＣ３２の並列共振回路の共振周波数を第２の周波数Ｆｂとする。
また、（ｂ）に示すように、第２の分波回路４３は、一対の入出力端子４９、５０の間にコンデンサＣ４１とコイルＬ４１を直列接続し、さらに、一対の入出力端子４９、５０の間にコイルＬ４２を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有している。Ｃ４１とＬ４１の直列共振回路の共振周波数を第２の周波数Ｆｂとし、この直列共振回路とＬ４２の並列共振回路の共振周波数を第１の周波数Ｆａとする。
【００４７】
このような構成においても、たとえば、Ｃ３１＝３ｐＦ、Ｃ３２＝２．４ｐＦ、Ｌ３１＝３．３ｎＨ、Ｌ４１＝２．７ｎＨ、Ｌ４２＝３．９ｎＨ、Ｃ４１＝１．５ｐＦとすることにより、前出の図４に示した所定の特性、つまり、「第１の分波回路４１は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオン（ショート）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオフ（オープン）し、また、第２の分波回路４３は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオフ（オープン）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオン（ショート）にする。」という所望の特性を得ることができる。
【００４８】
このように、第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３をＬＣ型の共振回路で構成すると、回路構成や回路定数を適宜に変更することができ、様々な周波数に柔軟に対応できるという利点が得られる。つまり、ＧＰＳやＢｌｕｅｔｏｏｔｈに限らず、他の用途の無線部にも汎用性よく適用できるという利点が得られる。また、第１の分波回路４１や第２の分波回路４３の回路要素にチップコンデンサやチップコイルを使用できるという利点も得られる。このようなチップ部品は、冒頭の特許文献１に記載の分布定数線路に比べて小さく、実装面積を少なくできるから、とりわけ携帯電話機のような小型の電子機器にとって実装上のメリットが大きい。
【００４９】
ここで、共用アンテナ４０の複共振特性について説明する。先に説明したとおり、共用アンテナ４０は、複共振型のアンテナ（複数の共振周波数を持つアンテナ）であり、正確には、少なくともＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）の二つの周波数帯に対応する複共振特性を有するアンテナである。このような複共振特性は、以下のようにして得ることができる。
図７は、共用アンテナ４０のインピーダンス特性図である。この図も先の図４と同じスミスチャートである。円の中心を横切る水平軸でインピーダンスの純抵抗分（Ｒ）を表し、左端がＲ＝０Ω（ショート／短絡）、右端がＲ＝∞Ω（オープン／開放）である。また、水平軸を境にした円の上半分でインピーダンスのインダクタンス成分（Ｌ）を表し、円の上半分でインピーダンスのキャパシタンス成分（Ｃ）を表している。この特性図５１においても、図中の菱形記号（◇）は第１の周波数Ｆａを表し、また、丸記号（○）は第２の周波数Ｆｂを表している。このような複共振特性は、たとえば、共用アンテナ４０を逆Ｌタイプのアンテナとすれば、そのアンテナの電気長で第１の周波数Ｆａを調整し、また、第２の周波数Ｆｂについては、第２の整合回路４４内に配置した直列のコンデンサにより電気長を調整して得ることができる。
【００５０】
次に、実施形態の動作について説明する。
＜ＧＰＳ動作＞
図８は、携帯電話機２０をＧＰＳ端末として動作させたときの概念図である。携帯電話機２０をＧＰＳ端末として動作させた場合は、（ａ）に示すように、ＧＰＳ用の第１の無線部（第Ｂ無線部）３７が動作し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第２の無線部（第Ｃ無線部）３８が非動作となるので、二つの分波回路（第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３）は、前記のとおり、第１の分波回路４１が「ショート」、第２の分波回路４３が「オープン」となり、その結果、オープン状態の第２の分波回路４３につながる第２の無線部３８が図中の破線で示すように回路上、無視される（等価的に構成から省かれる）ことになる。
【００５１】
したがって、ＧＰＳ動作時の実質的な回路構成は、（ｂ）に示すように、共用アンテナ４０に第１の整合回路４２を介して第１の無線部３７が接続される構成となり、要するに、不要な回路（第２の無線部３８）が信号的に分離（アイソレーション）された構成となるから、分離された回路（第２の無線部３８）からの干渉等の影響を排除することができる。
【００５２】
＜Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ動作＞
図９は、携帯電話機２０をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ端末として動作させたときの概念図である。携帯電話機２０をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ端末として動作させた場合は、（ａ）に示すように、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第２の無線部（第Ｃ無線部）３８が動作し、ＧＰＳ用の第１の無線部（第Ｂ無線部）３７が非動作となるので、二つの分波回路（第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３）は、前記のとおり、第１の分波回路４１が「オープン」、第２の分波回路４３が「ショート」となり、その結果、オープン状態の第１の分波回路４１につながる第１の無線部３７が図中の破線で示すように回路上、無視される（等価的に構成から省かれる）ことになる。
【００５３】
したがって、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ動作時の実質的な回路構成は、（ｂ）に示すように、共用アンテナ４０に第２の整合回路４４を介して第２の無線部３８が接続された構成となり、要するに、不要な回路（第１の無線部３７）が信号的に分離（アイソレーション）された構成となるから、分離された回路（第１の無線部３７）からの干渉等の影響を排除することができる。
【００５４】
このように、本実施形態の携帯電話機２０では、一つのアンテナ（共用アンテナ４０）を二つの無線部（ＧＰＳ用の第１の無線部３７とＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第２の無線部３８）で共用することができるから、筐体２４に組み込むアンテナの数を電話用のアンテナ３６ａと合わせて二つにすることができる。したがって、冒頭で説明した二つの条件（手の影響を受けないこと、及び、アンテナ相互の電磁的干渉を回避できること）を満たすことができる適切な位置（たとえば、図１１の第１の位置５及び第２の位置６）に支障なく組み込むことができる。
【００５５】
加えて、本実施形態の携帯電話機２０では、二つの分波回路（第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３）をＬＣ型の共振回路構成としたから、実装面積が少ないチップコンデンサやチップコイルで、それらの分波回路（第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３）を構成することができ、とりわけ携帯電話機のような小型の電子機器における実装上の不都合を招かない。
【００５６】
また、共用アンテナ４０を切り換えるための手段（機械的又は電子的なスイッチ）を必要とせず、ＧＰＳ用の信号（第１の周波数Ｆａの信号）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用の信号（第２の周波数Ｆｂの信号）を回路に流すだけで、時間的な遅延を生じることなく、しかも電力消費を生じることなく、直ちに所望の選択的回路構成（図８、図９参照）を実現できるので、複数の送受信系（実施形態ではＧＰＳ系とＢｌｕｅｔｏｏｔｈ系）で並行して１つのアンテナ（共用アンテナ４０）を共用できるという利点も得られる。
【００５７】
以上のとおり、本実施形態の携帯電話機２０によれば、
（１）アンテナの数を三つから二つに減らして小さな筐体２４に支障なく組み込むことができる、
（２）一つのアンテナ（共用アンテナ４０）を二つの無線部（第１の無線部３７と第２の無線部３８）で共用する際の無線部間のアイソレーション機能を付与することができ、これによって、一方の無線部に対する他方の無線部の影響を排除することができる、
（３）二つの分波回路（第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３）の構成にチップコンデンサやチップコイルを使用して実装上の不都合を招かない、
（４）スイッチ手段を必要としないので電力消費を招かない、
（５）共用アンテナ４０の選択にタイムラグを生じない、
といった様々な効果が得られる。
【００５８】
なお、以上の説明では、携帯電話機への適用を例にしたが、これに限定されない。少なくとも二つの無線部を実装した電子機器であって、二つの無線部で一つのアンテナを共用することが求められる電子機器であれば、如何なるものであっても適用することができる。
【００５９】
以下、本発明の特徴を付記する。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
図１０は、付記１の構成図である。
この図に示すように、付記１は、
少なくとも第１の周波数（Ｆａ）と第２の周波数（Ｆｂ）の二つの周波数に共振する複共振特性を有するアンテナ１００（前記の共用アンテナ４０に相当）と、
前記第１の周波数（Ｆａ）で動作する第１の無線部１０１（前記の第１の無線部３７に相当）と、
前記第２の周波数（Ｆｂ）で動作する第２の無線部１０２（前記の第２の無線部３８に相当）と、
前記アンテナ１００に接続された第１の分波回路１０３（前記の第１の分波回路４１に相当）及び第２の分波回路１０４（前記の第２の分波回路４３に相当）と、
前記第１の分波回路１０３と前記第１の無線部１０１との間に介在して前記アンテナ１００と前記第１の無線部１０１とのインピーダンス整合をとる第１の整合回路１０５（前記の第１の整合回路４２に相当）と、
前記第２の分波回路１０４と前記第２の無線部１０２との間に介在して前記アンテナ１００と前記第２の無線部１０２とのインピーダンス整合をとる第２の整合回路１０６（前記の第２の整合回路４４に相当）とを備え、
前記第１の分波回路１０３は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナ１００と前記第１の整合回路１０５との間をショート状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナ１００と前記第１の整合回路１０５との間をオープン状態にし、
前記第２の分波回路１０４は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナ１００と前記第２の整合回路１０６との間をオープン状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナ１００と前記第２の整合回路１０６との間をショート状態にする
ことを特徴とするアンテナ装置１０７（前記の無線通信部３１に相当）である。
【００６０】
（付記２）
付記２は、
前記第１の分波回路は、一対の入出力端子の間に２個のコンデンサ（Ｃ１１、Ｃ１２）を直列接続するとともに、一方のコンデンサ（Ｃ１１）にコイル（Ｌ１１）を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｌ１１とＣ１１の並列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）とし、この並列共振回路と他方のコンデンサ（Ｃ１２）の直列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）としたことを特徴とする付記１に記載のアンテナ装置である。
【００６１】
（付記３）
付記３は、
前記第２の分波回路は、一対の入出力端子の間に２個のコイル（Ｌ２１、Ｌ２２）を直列接続するとともに、一方のコイル（Ｌ２１）にコンデンサ（Ｃ２１）を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｌ２１とＣ２１の並列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）とし、この並列共振回路と他方のコイル（Ｌ２２）の直列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）としたことを特徴とする付記１に記載のアンテナ装置である。
【００６２】
（付記４）
付記４は、
前記第１の分波回路は、一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ３１）とコイル（Ｌ３１）を直列接続するとともに、前記一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ３２）を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｃ３１とＬ３１の直列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）とし、この直列共振回路と前記コンデンサ（Ｃ３２）の並列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）としたことを特徴とする付記１に記載のアンテナ装置である。
【００６３】
（付記５）
付記５は、
前記第２の分波回路は、一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ４１）とコイル（Ｌ４１）を直列接続するとともに、前記一対の入出力端子の間にコイル（Ｌ４２）を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｃ４１とＬ４１の直列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）とし、この直列共振回路と前記コイル（Ｌ４２）の並列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）としたことを特徴とする付記１に記載のアンテナ装置である。
【００６４】
（付記６）
付記６は、
付記１に記載のアンテナ装置を備えたことを特徴とする電子機器である。
【符号の説明】
【００６５】
１００ アンテナ
１０１ 第１の無線部
１０２ 第２の無線部
１０３ 第１の分波回路
１０４ 第２の分波回路
１０５ 第１の整合回路
１０６ 第２の整合回路
１０７ アンテナ装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置およびそれを搭載した電子機器に関し、詳細には、二つの無線部で共用できるアンテナ装置およびそれを搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機には、本来の電話用無線部だけでなく、他の無線部、たとえば、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：全地球測位システム）用の無線部や、ＢｌｕｅｔｏｏｔｈあるいはＷｉＦｉ等の近距離通信用の無線部などが実装されてきており、これに伴い、小さな筐体に複数のアンテナ装置（以下、単にアンテナという）が組み込まれるようになってきた。
【０００３】
複数のアンテナを一つの筐体、とりわけ携帯電話機のような小さな筐体に組み込む場合、その組み込み位置の決定に際しては、第一に、筐体を持つ手の影響を受けにくいこと、第二に、複数のアンテナの相互間距離ができるだけ離れていること、という少なくとも二つの条件を満たすことを考えなければならない。第一の条件は、人体は所定容量（１００ｐＦ程度）の接地体とみなされるからであり、そのような接地体がアンテナの近くにあるとアンテナの特性（特に共振周波数）に影響を与えるからである。また、第二の条件は、アンテナ間の距離が近い場合は相互の電磁的干渉により、同様にして、アンテナの特性に影響を与えるからである。
【０００４】
図１１は、折り畳み式携帯電話機のアンテナ組み込み位置の一例を示す図である。この図において、筐体１は、手持ちされる本体部２と、この本体部２の上短辺端部にヒンジ機構３を介して開閉可能に連結された蓋部４とから構成されている。このような筐体１におけるアンテナ組み込み位置は、本体部２の上短辺端部内（以下、第１の位置５）と、蓋部４の上短辺端部内（以下、第２の位置６）の二カ所が考えられる。これらの組み込み位置（第１の位置５及び第２の位置６）は、いずれも手の平の近くになく、しかも、互いの位置が離れているからであり、上記二つの条件を満たしているからである。
【０００５】
しかし、図１１に示す組み込み位置は、アンテナの数が三つの場合に適用できない。第１の位置５または第２の位置６の一方に二つのアンテナを組み込む必要があり、これら二つのアンテナについては上記の第二の条件（相互干渉）を満足しないからである。
【０００６】
第二の条件を満たすには、三つのアンテナのうちの二つ、つまり、第１の位置５または第２の位置６の一方に組み込まれる二つのアンテナを共用アンテナとすればよい。二つのアンテナを共用アンテナとすれば、実質的なアンテナの数を三つから二つに減らすことができ、上記二つの条件を満たしつつ、各々のアンテナを、たとえば、図１１の第１の位置５と第２の位置６に支障なく組み込むことができる。
【０００７】
共用アンテナについての公知技術を検討する。
特許文献１には、１つのアンテナを異なる周波数帯域の複数の送受信系で共用することができる「高周波モジュール及びそれを搭載した無線通信装置」に関する技術が開示されている。詳細には、１つのアンテナと複数の送受信系（同文献ではＤＣＳ／ＰＣＳ系と、ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００系の二系）との間に分波回路（同文献ではＤＩＰ１０）を入れる構成が開示されている。この分波回路は、同文献の説明によれば、ＤＣＳ／ＰＣＳ系については、ローパスフィルタとハイパスフィルタとの組み合わせからなり、ＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００系については、ローパスフィルタとバンドパスフィルタとの組み合わせからなるとされており、さらに、ローパスフィルタは、分布定数線路を主体にして構成するとされている。これによれば、分波回路によってＤＣＳ／ＰＣＳ系の送受信信号とＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００系の送受信信号とを切り分けることができ、異なる周波数帯域の複数の送受信系で１つのアンテナを共用することができる。
【０００８】
特許文献２には、１つのアンテナと複数の送受信系の間に、切り替え手段として機能する制御回路部を入れた構成の「アンテナ装置及びそれを用いた携帯無線機」に関する技術が開示されている。これによれば、制御回路部を切り換えることにより、複数の送受信系で１つのアンテナを共用することができる。
【０００９】
特許文献３には、ＦＤＤ方式（周波数分割複信方式：送信と受信に別々の周波数を割り当てて全二重通信を行う電気通信技術）を採用する二つの送受信系の各々に、自系の送信信号と受信信号を分離するとともに、他系の送受信号を排除する分波回路を設け、且つ、それらの分波回路と各系用の二つのアンテナの間にアンテナ切り替え用のスイッチ回路を設けた構成の「高周波部品及びマルチバンド通信装置」に関する技術が開示されている。これによれば、スイッチ回路で一の系用のアンテナを選択した状態で、一の送受信系によるＦＤＤ方式の全二重通信を行うことができ、または、スイッチ回路で二の系用のアンテナを選択した状態で、二の送受信系によるＦＤＤ方式の全二重通信を行うことができるから、各系用のアンテナを、その系における「送信アンテナ」と「受信アンテナ」として共用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１１７４９７号公報
【特許文献２】特開２００６−１７４２１９号公報
【特許文献３】特開２００９−１２４７４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前記の特許文献１〜３に記載の技術は、以下の問題点がある。
まず、特許文献１の技術は、１つのアンテナを複数の送受信系（ＤＣＳ／ＰＣＳ系とＧＳＭ８５０／ＧＳＭ９００系）で共用できるものの、ローパスフィルタを含む回路要素（分波回路）が必要であり、このローパスフィルタは、比較的（ＬＣなどの部品に比べて）実装面積が大きい分布定数線路を主体にして構成されているから、とりわけ携帯電話機のような小型の電子機器にあっては、実装上の不都合を招く恐れがある。
また、特許文献２の技術は、単に１つのアンテナを切り換えて共用しているものに過ぎないから、一の送受信系を使用中は他の送受信系を使用できないという欠点があり、たとえば、一の送受信系をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ、他の送受信系をＧＰＳと仮定すると、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの使用時にはＧＰＳによる現在位置の情報更新を行うことができないという不都合がある。かかる不都合は、今日の携帯電子機器におけるマルチタスク（一の処理を実行中に並行して他の処理を実行すること）環境を考慮すると看過できない。たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈによる通信中にバックグラウンドでナビゲーションソフトなどを動作させることが十二分にあり得るからであり、このような場合でも現在位置の更新は継続して行う必要があるからである。
この点は、特許文献３の技術においても同様である。特許文献３の技術は各系ごとに「送信アンテナ」と「受信アンテナ」とを共用しているに過ぎないからであり、たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの使用時にはＧＰＳを使用できないという点で、特許文献２の技術とまったく同じ欠点を有しているからである。
また、スイッチによってアンテナを切り換えるもの（特許文献２、３）にあっては、切り換えのタイムラグを否めず、また、切り換えのための電力消費も無視できない。
このように、特許文献１〜３の技術にあっては、特に実装上の不都合や複数の送受信系で並行して１つのアンテナを共用できないという不都合がある。
【００１２】
そこで、本発明は、実装上の不都合を招かず、しかも、複数の送受信系で並行して１つのアンテナを共用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のアンテナ装置は、少なくとも第１の周波数（Ｆａ）と第２の周波数（Ｆｂ）の二つの周波数に共振する複共振特性を有するアンテナと、前記第１の周波数（Ｆａ）で動作する第１の無線部と、前記第２の周波数（Ｆｂ）で動作する第２の無線部と、前記アンテナに接続された第１の分波回路及び第２の分波回路と、前記第１の分波回路と前記第１の無線部との間に介在して前記アンテナと前記第１の無線部とのインピーダンス整合をとる第１の整合回路と、前記第２の分波回路と前記第２の無線部との間に介在して前記アンテナと前記第２の無線部とのインピーダンス整合をとる第２の整合回路とを備え、前記第１の分波回路は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナと前記第１の整合回路との間をショート状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナと前記第１の整合回路との間をオープン状態にし、前記第２の分波回路は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナと前記第２の整合回路との間をオープン状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナと前記第２の整合回路との間をショート状態にすることを特徴とする。
本発明の電子機器は、前記アンテナ装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、実装上の不都合を招かず、しかも、複数の送受信系で並行して１つのアンテナを共用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】携帯電話機２０の外観図である。
【図２】携帯電話機２０の構成図である。
【図３】無線通信部３１の構成図である。
【図４】ショートとオープンのインピーダンス特性図である。
【図５】第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３の回路例を示す図である。
【図６】第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３の他の回路例を示す図である。
【図７】共用アンテナ４０のインピーダンス特性図である。
【図８】携帯電話機２０をＧＰＳ端末として動作させたときの概念図である。
【図９】携帯電話機２０をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ端末として動作させたときの概念図である。
【図１０】付記１の構成図である。
【図１１】折り畳み式携帯電話機のアンテナ組み込み位置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施形態を、携帯電話機への適用を例にして図面を参照しながら説明する。
図１は、携帯電話機２０の外観図である。この図において、携帯電話機２０は、手持ちに適した厚みと大きさを有する縦長箱型形状の本体部２１と、その本体部２１の上短辺端にヒンジ機構２２を介して連結された、本体部２１と略同型状かつ薄厚の蓋部２３とを備えた、いわゆる「折り畳み式」の筐体２４を有している。なお、この形状（折り畳み式）は説明上の一例に過ぎない。非折り畳み式やスライド式などであってもよい。また、携帯電話機をスマートフォンと読み替えてもよい。
【００１７】
本体部２１の一方面（蓋部２３との対向面）には、多数の操作ボタンからなる操作ボタン群２５や送話孔２６が設けられ、また、蓋部２３の一方面（本体部２１との対向面）には、表示部２７や、この表示部２７の周囲を覆う額縁部２８及び受話孔２９が設けられている。
【００１８】
表示部２７は、縦長形状の表示面を有する二次元表示デバイス、典型的には、高精細なカラー液晶ディスプレイパネルであり、表示部２７の表示面には透明なタッチパネル３０が貼り付けられている。
【００１９】
図２は、携帯電話機２０の構成図である。この図において、携帯電話機２０は、無線通信部３１、送受話部３２、操作部３３、制御部３４、表示部２７、タッチパネル３０、並びに、この携帯電話機２０の動作に必要な電源を供給するためのバッテリ（一次電池または充電可能な二次電池）を含む電源部３５などを備えている。なお、これら以外にも、たとえば、カメラ等の撮像部や、カメラで撮影された画像を保存するための記憶部、さらには、パーソナルコンピュータ等の外部機器との間でデータのやりとりをするための入出力部などを備えていてもよい。
【００２０】
無線通信部３１は、異なる周波数帯で動作する複数の無線通信部（以下、単に無線部という）を含む。ここでは、第Ａ無線部３６、第Ｂ無線部３７及び第Ｃ無線部３８の三つを含むものとし、第Ａ無線部３６を携帯電話用、第Ｂ無線部３７をＧＰＳ用、第Ｃ無線部３８をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用とする。但し、これらの用途に限定されない。実施形態の電子機器は携帯電話機２０であるから、少なくとも携帯電話用の第Ａ無線部３６は必須であるが、他の無線部（第Ｂ無線部３７及び第Ｃ無線部３８）については、上記用途の限りではなく、たとえば、ＷｉＦｉやワンセグ放送受信などの他の用途の無線部であってもよい。
【００２１】
携帯電話用の第Ａ無線部３６は、制御部３４からの制御により、アンテナ３６ａを介して最寄りの基地局（図示略）との間で所定周波数帯（７００ＭＨｚ帯〜２ＧＨｚまでの間の所定周波数帯）の無線電波によるアナログもしくはデジタルデータの送受信を行い、このデータには、電話の着呼や発呼の情報および音声通話の情報が含まれるほか、必要であれば、インターネット上のコンテンツを利用（ダウンロード）する際などのコンテンツ情報や電子メールの送受信情報などが含まれる。
【００２２】
ＧＰＳ用の第Ｂ無線部３７及びＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第Ｃ無線部３８は、アンテナ共用部３９を介して一つのアンテナ４０を共用する。以下、このアンテナ４０を「共用アンテナ」と呼ぶことにする。
【００２３】
第Ｂ無線部３７は、制御部３４からの制御により、共用アンテナ４０を介してＧＰＳ衛星（図示略）からの所定周波数帯（１．５ＧＨｚ帯）の電波（ＧＰＳ信号）を受信し、その受信信号を制御部３４に出力する。以下、ＧＰＳ衛星からの信号周波数を便宜的に第１の周波数Ｆａということにする。
【００２４】
なお、ＧＰＳ（全地球測位システム）とは、地球周回軌道上の最低３個の衛星からの電波を受信することにより、地球上における位置座標（緯度と経度及び衛星の捕捉数によっては高度）を測位できる位置測位システムのことをいう。一般的にこのシステムは、ＧＰＳアンテナと信号受信部と測位計算部の三つからなる。図２の構成では、共用アンテナ４０がＧＰＳアンテナに相当し、第Ｂ無線部３７が信号受信部に相当する。そして、図示の例では、測位計算部が制御部３４の機能に含まれているが、これに限定されない。測位計算部を第Ｂ無線部３７の構成に含めてもよい。つまり、第Ｂ無線部３７で衛星からの電波受信と位置座標の測位計算とを行うようにし、その測位結果を制御部３４に出力する構成であってもよい。
【００２５】
第Ｃ無線部３８は、制御部３４からの制御により、共用アンテナ４０を介して近距離（一般的に数十メートル以内）に存在するあらかじめペアリングされたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ機器（図示略）との間で所定周波数帯（２．４ＧＨｚ帯）の無線電波による近距離ワイヤレス通信を行う。以下、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈの信号周波数を便宜的に第２の周波数Ｆｂということにする。
【００２６】
ここで、アンテナ共用部３９は、一つのアンテナ（共用アンテナ４０）を二つの無線部（第Ｂ無線部３７と第Ｃ無線部３８）で「共用」するための機能を持つが、特に重要な機能はアイソレーションの機能である。すなわち、第Ｂ無線部３７が共用アンテナ４０を利用している際には、第Ｃ無線部３８が信号的に分離（アイソレーション）された状態となり、また、第Ｃ無線部３８が共用アンテナ４０を利用している際には、第Ｂ無線部３７が信号的に分離（アイソレーション）された状態となることが特に重要な機能である。
【００２７】
このようにすれば、第Ｂ無線部３７が共用アンテナ４０を利用している間は、第Ｃ無線部３８が回路的に分離（アイソレーション）されるので、動作中の第Ｂ無線部３７は非動作中の第Ｃ無線部３８の影響を受けない。同様に、第Ｃ無線部３８が共用アンテナ４０を利用している間は、第Ｂ無線部３７が回路的に分離（アイソレーション）されるので、動作中の第Ｃ無線部３８は非動作中の第Ｂ無線部３７の影響を受けない。分離（アイソレーション）についての詳しい説明は後述する。
【００２８】
送受話部３２は、本体部２１の送話孔２６の下に配置されたマイク３２ａや蓋部２３の受話孔２９の下に配置されたスピーカ３２ｂを含み、この送受話部３２は、制御部３４からの制御により、マイク３２ａからの音声信号をデジタルデータに変換して制御部３４に出力したり、制御部３４から出力されたデジタルの音声信号をアナログ信号に変換してスピーカ３２ｂから出力したりする。
【００２９】
操作部３３は、制御部３４に対して所要のユーザ入力を行うための各種操作ボタン（図１の操作ボタン群２５）を備え、ユーザによる任意の操作ボタンの押し下げに対応した操作ボタン信号を発生して制御部３４に出力する。
【００３０】
制御部３４は、マイクロコンピュータまたは単にコンピュータ（以下、ＣＰＵ）３４ａ、書き込み型の不揮発性半導体メモリ（以下、ＰＲＯＭ）３４ｂおよび高速半導体メモリ（以下、ＲＡＭ）３４ｃならびに不図示の周辺回路を含むプログラム制御方式の制御要素であり、この制御部３４は、携帯電話機２０の全体動作を統括制御するために、あらかじめＰＲＯＭ３４ｂに格納されている制御プログラムをＲＡＭ３４ｃにロードしてＣＰＵ３６ａで実行する。なお、ＰＲＯＭ３４ｂの代わりに読み出し専用の半導体メモリ（ＲＯＭ）や消去可能型の半導体メモリ（ＥＰＲＯＭ）などを用いてもよい。
【００３１】
次に、無線通信部３１の具体的な構成を説明する。
図３は、無線通信部３１の構成図である。先に説明したとおり、無線通信部３１は、携帯電話用の第Ａ無線部３６とアンテナ３６ａを備えるとともに、ＧＰＳ用の第Ｂ無線部３７、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第Ｃ無線部３８、アンテナ共用部３９及びそれらの共用アンテナ４０を備えるが、この図では、携帯電話用以外の無線部構成（ＧＰＳ用の第Ｂ無線部３７、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第Ｃ無線部３８、アンテナ共用部３９及びそれらの共用アンテナ４０）のみを抜粋して示している。
【００３２】
この図において、アンテナ共用部３９は、第１の分波回路４１と第１の整合回路４２及び第２の分波回路４３と第２の整合回路４４を含む。第１の分波回路４１と第１の整合回路４２はＧＰＳ用であり、第１の分波回路４１の一端に共用アンテナ４０を接続し、第１の分波回路４１の他端に第１の整合回路４２を介してＧＰＳ用の第Ｂ無線部３７を接続している。第２の分波回路４３と第２の整合回路４４はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用であり、第２の分波回路４３の一端に共用アンテナ４０を接続し、第２の分波回路４３の他端に第２の整合回路４４を介してＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第Ｃ無線部３８を接続している。
【００３３】
以下、「第１の」という用語にＧＰＳ用という意味を持たせるものとし、その意味に合わせて第Ｂ無線部３７を「第１の無線部３７」と呼称することとする。同様に、「第２の」という用語にＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用という意味を持たせるものとし、その意味に合わせて第Ｃ無線部３８を「第２の無線部３８」と呼称することとする。つまり、第Ｂ無線部３７＝第１の無線部３７、第Ｃ無線部３８＝第２の無線部３８である。
【００３４】
なお、ここでは、二つの整合回路（第１の整合回路４２と第２の整合回路４４）をアンテナ共用部３９の構成に含めているが、これに限定されない。各々を第１の無線部３７や第２の無線部３８の構成に含めてもよい。要は、第１の分波回路４１と第１の無線部３７の間に第１の整合回路４２が入っていればよく、同様に、第２の分波回路４３と第２の無線部３８の間に第２の整合回路４４が入っていればよい。
【００３５】
第１の整合回路４２は、第１の無線部３７とアンテナインピーダンス（共用アンテナ４０のインピーダンス）との整合、すなわち、第１の無線部３７のインピーダンスと共用アンテナ４０のインピーダンスとのマッチングをとる（整合させる／揃える／等価にするなどともいう）ための回路であり、同様に、第２の整合回路４４は、第２の無線部３８とアンテナインピーダンス（共用アンテナ４０のインピーダンス）との整合をとるための回路である。ちなみに、マッチングがとれていない状態（不整合状態）では、無駄な電力が生じて伝送効率を損なうばかりか、とりわけ高周波帯域では伝送路の反射波が増え、この反射波と進行波との重畳波（定在波）による様々な悪影響を生じるから、高周波技術の分野にとってインピーダンスのマッチングは不可欠な技術である。
【００３６】
共用アンテナ４０は、複共振型のアンテナ（複数の共振周波数を持つアンテナ）であり、この実施形態においては、少なくともＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）の二つの周波数帯に対応する複共振特性を持っている。なお、二つの周波数帯（第１の周波数Ｆａ、第２の周波数Ｆｂ）の一方を共用アンテナ４０の基本共振周波数に対応させ、他方を基本共振周波数の任意の高次共振周波数に対応させてもよく、あるいは、第１の周波数Ｆａと第２の周波数Ｆｂの双方を任意の高次共振周波数に対応させてもよい。
【００３７】
先に説明したとおり、共用アンテナ４０と第１の無線部３７及び第２の無線部３８との間に入れられたアンテナ共用部３９は、二つの分波回路（第１の分波回路４１と第２の分波回路４３）を含む。
【００３８】
これら二つの分波回路（第１の分波回路４１と第２の分波回路４３）の究極の目的は、共用アンテナ４０のアイソレーション（分離）にある。すなわち、第１の無線部３７を使用中（ＧＰＳ動作中）は、共用アンテナ４０をあたかもＧＰＳ専用として使うことができる一方、第２の無線部３７を使用中（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ動作中）は、共用アンテナ４０をあたかもＢｌｕｅｔｏｏｔｈ専用として使うことができるようにすることにあり、しかも、そのような選択的使用を行う際に、機械的または電気的なスイッチ手段を必要としないようにすることにある。さらに、二つの分波回路（第１の分波回路４１と第２の分波回路４３）の実装面積を小さくして、とりわけ携帯電話機のような小型の電子機器における実装上の不都合を招かないようにすることにある。
【００３９】
かかる目的を達成するために、第１の分波回路４１は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオン（ショート）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオフ（オープン）する。また、第２の分波回路４３は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオフ（オープン）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオン（ショート）にする。
【００４０】
ここで、上記の「ショート」や「オープン」は、第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３の各々の入出力間のインピーダンス抵抗の大きさを意味する。つまり、ショートは０Ω（短絡）、オープンは∞Ω（開放）である。なお、これらの値（０Ω、∞Ω）は理想値である。実用上は０Ωにきわめて近い値（略０Ω）及び∞Ωにきわめて近い値（略∞Ω）であってもよい。
【００４１】
図４は、ショートとオープンのインピーダンス特性図である。この図は、いわゆるスミスチャート（Ｓｍｉｔｈ Ｃｈａｒｔ）と呼ばれる特性図のうちの「インピーダンスチャート」であり、（ａ）は第１の分波回路４１の特性図４５を示し、（ｂ）は第２の分波回路４３の特性図４６を示している。
【００４２】
（ａ）及び（ｂ）において、円の中心を横切る水平軸はインピーダンスの純抵抗分（Ｒ）を表し、水平軸の左端がＲ＝０Ω（ショート／短絡）、右端がＲ＝∞Ω（オープン／開放）である。なお、インダクタンス成分（Ｌ）が含まれる場合はチャート上の軌跡が水平軸から円弧に沿って上に移動する。Ｌが最大になると∞Ω（オープン／開放）になる。また、キャパシタンス成分（Ｃ）が含まれる場合はチャート上の軌跡が円弧に沿って水平軸から下に移動する。Ｃが最小になると∞Ω（オープン／開放）になる。
【００４３】
これらの特性図４５、４６から理解されるように、第１の分波回路４１は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）に対して０Ω（ショート）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）に対して∞Ω（オープン）になり、一方、第２の分波回路４３は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）に対して∞Ω（オープン）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）に対して０Ω（ショート）になるという特性を持つ。なお、これらの特性図４５、４６において、図中の菱形記号（◇）は第１の周波数Ｆａを表し、また、丸記号（○）は第２の周波数Ｆｂを表している。
【００４４】
図５は、第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３の回路例を示す図であり、（ａ）は第１の分波回路４１の一例回路図、（ｂ）は第２の分波回路４３の一例回路図である。（ａ）に示すように、第１の分波回路４１は、一対の入出力端子４７、４８の間に２個のコンデンサＣ１１、Ｃ１２を直列接続するとともに、一方のコンデンサＣ１１にコイルＬ１１を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有している。Ｌ１１とＣ１１の並列共振回路の共振周波数を第２の周波数Ｆｂとし、この並列共振回路とＣ１２の直列共振回路の共振周波数を第１の周波数Ｆａとする。
また、（ｂ）に示すように、第２の分波回路４３は、一対の入出力端子４９、５０の間に２個のコイルＬ２１、Ｌ２２を直列接続するとともに、一方のコイルＬ２１にコンデンサＣ２１を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有している。Ｌ２１とＣ２１の並列共振回路の共振周波数を第１の周波数Ｆａとし、この並列共振回路とＬ２２の直列共振回路の共振周波数を第２の周波数Ｆｂとする。
【００４５】
このような構成において、たとえば、Ｃ１１＝３ｐＦ、Ｃ１２＝２ｐＦ、Ｌ１１＝２．２ｎＨ、Ｌ２１＝５．６ｎＨ、Ｌ２２＝３．３ｎＨ、Ｃ２１＝２ｐＦとすることにより、前出の図４に示した特性、つまり、「第１の分波回路４１は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオン（ショート）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオフ（オープン）し、また、第２の分波回路４３は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオフ（オープン）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオン（ショート）にする。」という所望の特性を得ることができる。
【００４６】
また、第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３を次のように構成してもよい。
図６は、第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３の他の回路例を示す図であり、（ａ）は第１の分波回路４１の他の一例回路図、（ｂ）は第２の分波回路４３の他の一例回路図である。（ａ）に示すように、第１の分波回路４１は、一対の入出力端子４７、４８の間にコンデンサＣ３１とコイルＬ３１を直列接続するとともに、さらに、入出力端子４７、４８の間にコンデンサＣ３２を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有している。Ｃ３１とＬ３２の直列共振回路の共振周波数を第１の周波数Ｆａとし、この直列共振回路とＣ３２の並列共振回路の共振周波数を第２の周波数Ｆｂとする。
また、（ｂ）に示すように、第２の分波回路４３は、一対の入出力端子４９、５０の間にコンデンサＣ４１とコイルＬ４１を直列接続し、さらに、一対の入出力端子４９、５０の間にコイルＬ４２を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有している。Ｃ４１とＬ４１の直列共振回路の共振周波数を第２の周波数Ｆｂとし、この直列共振回路とＬ４２の並列共振回路の共振周波数を第１の周波数Ｆａとする。
【００４７】
このような構成においても、たとえば、Ｃ３１＝３ｐＦ、Ｃ３２＝２．４ｐＦ、Ｌ３１＝３．３ｎＨ、Ｌ４１＝２．７ｎＨ、Ｌ４２＝３．９ｎＨ、Ｃ４１＝１．５ｐＦとすることにより、前出の図４に示した所定の特性、つまり、「第１の分波回路４１は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオン（ショート）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第１の整合回路４２との間の信号的な接続をオフ（オープン）し、また、第２の分波回路４３は、ＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオフ（オープン）にする一方、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）で共用アンテナ４０と第２の整合回路４４との間の信号的な接続をオン（ショート）にする。」という所望の特性を得ることができる。
【００４８】
このように、第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３をＬＣ型の共振回路で構成すると、回路構成や回路定数を適宜に変更することができ、様々な周波数に柔軟に対応できるという利点が得られる。つまり、ＧＰＳやＢｌｕｅｔｏｏｔｈに限らず、他の用途の無線部にも汎用性よく適用できるという利点が得られる。また、第１の分波回路４１や第２の分波回路４３の回路要素にチップコンデンサやチップコイルを使用できるという利点も得られる。このようなチップ部品は、冒頭の特許文献１に記載の分布定数線路に比べて小さく、実装面積を少なくできるから、とりわけ携帯電話機のような小型の電子機器にとって実装上のメリットが大きい。
【００４９】
ここで、共用アンテナ４０の複共振特性について説明する。先に説明したとおり、共用アンテナ４０は、複共振型のアンテナ（複数の共振周波数を持つアンテナ）であり、正確には、少なくともＧＰＳ信号の周波数帯（第１の周波数Ｆａ）と、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ信号の周波数帯（第２の周波数Ｆｂ）の二つの周波数帯に対応する複共振特性を有するアンテナである。このような複共振特性は、以下のようにして得ることができる。
図７は、共用アンテナ４０のインピーダンス特性図である。この図も先の図４と同じスミスチャートである。円の中心を横切る水平軸でインピーダンスの純抵抗分（Ｒ）を表し、左端がＲ＝０Ω（ショート／短絡）、右端がＲ＝∞Ω（オープン／開放）である。また、水平軸を境にした円の上半分でインピーダンスのインダクタンス成分（Ｌ）を表し、円の上半分でインピーダンスのキャパシタンス成分（Ｃ）を表している。この特性図５１においても、図中の菱形記号（◇）は第１の周波数Ｆａを表し、また、丸記号（○）は第２の周波数Ｆｂを表している。このような複共振特性は、たとえば、共用アンテナ４０を逆Ｌタイプのアンテナとすれば、そのアンテナの電気長で第１の周波数Ｆａを調整し、また、第２の周波数Ｆｂについては、第２の整合回路４４内に配置した直列のコンデンサにより電気長を調整して得ることができる。
【００５０】
次に、実施形態の動作について説明する。
＜ＧＰＳ動作＞
図８は、携帯電話機２０をＧＰＳ端末として動作させたときの概念図である。携帯電話機２０をＧＰＳ端末として動作させた場合は、（ａ）に示すように、ＧＰＳ用の第１の無線部（第Ｂ無線部）３７が動作し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第２の無線部（第Ｃ無線部）３８が非動作となるので、二つの分波回路（第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３）は、前記のとおり、第１の分波回路４１が「ショート」、第２の分波回路４３が「オープン」となり、その結果、オープン状態の第２の分波回路４３につながる第２の無線部３８が図中の破線で示すように回路上、無視される（等価的に構成から省かれる）ことになる。
【００５１】
したがって、ＧＰＳ動作時の実質的な回路構成は、（ｂ）に示すように、共用アンテナ４０に第１の整合回路４２を介して第１の無線部３７が接続される構成となり、要するに、不要な回路（第２の無線部３８）が信号的に分離（アイソレーション）された構成となるから、分離された回路（第２の無線部３８）からの干渉等の影響を排除することができる。
【００５２】
＜Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ動作＞
図９は、携帯電話機２０をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ端末として動作させたときの概念図である。携帯電話機２０をＢｌｕｅｔｏｏｔｈ端末として動作させた場合は、（ａ）に示すように、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第２の無線部（第Ｃ無線部）３８が動作し、ＧＰＳ用の第１の無線部（第Ｂ無線部）３７が非動作となるので、二つの分波回路（第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３）は、前記のとおり、第１の分波回路４１が「オープン」、第２の分波回路４３が「ショート」となり、その結果、オープン状態の第１の分波回路４１につながる第１の無線部３７が図中の破線で示すように回路上、無視される（等価的に構成から省かれる）ことになる。
【００５３】
したがって、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ動作時の実質的な回路構成は、（ｂ）に示すように、共用アンテナ４０に第２の整合回路４４を介して第２の無線部３８が接続された構成となり、要するに、不要な回路（第１の無線部３７）が信号的に分離（アイソレーション）された構成となるから、分離された回路（第１の無線部３７）からの干渉等の影響を排除することができる。
【００５４】
このように、本実施形態の携帯電話機２０では、一つのアンテナ（共用アンテナ４０）を二つの無線部（ＧＰＳ用の第１の無線部３７とＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用の第２の無線部３８）で共用することができるから、筐体２４に組み込むアンテナの数を電話用のアンテナ３６ａと合わせて二つにすることができる。したがって、冒頭で説明した二つの条件（手の影響を受けないこと、及び、アンテナ相互の電磁的干渉を回避できること）を満たすことができる適切な位置（たとえば、図１１の第１の位置５及び第２の位置６）に支障なく組み込むことができる。
【００５５】
加えて、本実施形態の携帯電話機２０では、二つの分波回路（第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３）をＬＣ型の共振回路構成としたから、実装面積が少ないチップコンデンサやチップコイルで、それらの分波回路（第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３）を構成することができ、とりわけ携帯電話機のような小型の電子機器における実装上の不都合を招かない。
【００５６】
また、共用アンテナ４０を切り換えるための手段（機械的又は電子的なスイッチ）を必要とせず、ＧＰＳ用の信号（第１の周波数Ｆａの信号）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ用の信号（第２の周波数Ｆｂの信号）を回路に流すだけで、時間的な遅延を生じることなく、しかも電力消費を生じることなく、直ちに所望の選択的回路構成（図８、図９参照）を実現できるので、複数の送受信系（実施形態ではＧＰＳ系とＢｌｕｅｔｏｏｔｈ系）で並行して１つのアンテナ（共用アンテナ４０）を共用できるという利点も得られる。
【００５７】
以上のとおり、本実施形態の携帯電話機２０によれば、
（１）アンテナの数を三つから二つに減らして小さな筐体２４に支障なく組み込むことができる、
（２）一つのアンテナ（共用アンテナ４０）を二つの無線部（第１の無線部３７と第２の無線部３８）で共用する際の無線部間のアイソレーション機能を付与することができ、これによって、一方の無線部に対する他方の無線部の影響を排除することができる、
（３）二つの分波回路（第１の分波回路４１及び第２の分波回路４３）の構成にチップコンデンサやチップコイルを使用して実装上の不都合を招かない、
（４）スイッチ手段を必要としないので電力消費を招かない、
（５）共用アンテナ４０の選択にタイムラグを生じない、
といった様々な効果が得られる。
【００５８】
なお、以上の説明では、携帯電話機への適用を例にしたが、これに限定されない。少なくとも二つの無線部を実装した電子機器であって、二つの無線部で一つのアンテナを共用することが求められる電子機器であれば、如何なるものであっても適用することができる。
【００５９】
以下、本発明の特徴を付記する。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
図１０は、付記１の構成図である。
この図に示すように、付記１は、
少なくとも第１の周波数（Ｆａ）と第２の周波数（Ｆｂ）の二つの周波数に共振する複共振特性を有するアンテナ１００（前記の共用アンテナ４０に相当）と、
前記第１の周波数（Ｆａ）で動作する第１の無線部１０１（前記の第１の無線部３７に相当）と、
前記第２の周波数（Ｆｂ）で動作する第２の無線部１０２（前記の第２の無線部３８に相当）と、
前記アンテナ１００に接続された第１の分波回路１０３（前記の第１の分波回路４１に相当）及び第２の分波回路１０４（前記の第２の分波回路４３に相当）と、
前記第１の分波回路１０３と前記第１の無線部１０１との間に介在して前記アンテナ１００と前記第１の無線部１０１とのインピーダンス整合をとる第１の整合回路１０５（前記の第１の整合回路４２に相当）と、
前記第２の分波回路１０４と前記第２の無線部１０２との間に介在して前記アンテナ１００と前記第２の無線部１０２とのインピーダンス整合をとる第２の整合回路１０６（前記の第２の整合回路４４に相当）とを備え、
前記第１の分波回路１０３は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナ１００と前記第１の整合回路１０５との間をショート状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナ１００と前記第１の整合回路１０５との間をオープン状態にし、
前記第２の分波回路１０４は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナ１００と前記第２の整合回路１０６との間をオープン状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナ１００と前記第２の整合回路１０６との間をショート状態にする
ことを特徴とするアンテナ装置１０７（前記の無線通信部３１に相当）である。
【００６０】
（付記２）
付記２は、
前記第１の分波回路は、一対の入出力端子の間に２個のコンデンサ（Ｃ１１、Ｃ１２）を直列接続するとともに、一方のコンデンサ（Ｃ１１）にコイル（Ｌ１１）を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｌ１１とＣ１１の並列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）とし、この並列共振回路と他方のコンデンサ（Ｃ１２）の直列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）としたことを特徴とする付記１に記載のアンテナ装置である。
【００６１】
（付記３）
付記３は、
前記第２の分波回路は、一対の入出力端子の間に２個のコイル（Ｌ２１、Ｌ２２）を直列接続するとともに、一方のコイル（Ｌ２１）にコンデンサ（Ｃ２１）を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｌ２１とＣ２１の並列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）とし、この並列共振回路と他方のコイル（Ｌ２２）の直列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）としたことを特徴とする付記１に記載のアンテナ装置である。
【００６２】
（付記４）
付記４は、
前記第１の分波回路は、一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ３１）とコイル（Ｌ３１）を直列接続するとともに、前記一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ３２）を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｃ３１とＬ３１の直列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）とし、この直列共振回路と前記コンデンサ（Ｃ３２）の並列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）としたことを特徴とする付記１に記載のアンテナ装置である。
【００６３】
（付記５）
付記５は、
前記第２の分波回路は、一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ４１）とコイル（Ｌ４１）を直列接続するとともに、前記一対の入出力端子の間にコイル（Ｌ４２）を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｃ４１とＬ４１の直列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）とし、この直列共振回路と前記コイル（Ｌ４２）の並列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）としたことを特徴とする付記１に記載のアンテナ装置である。
【００６４】
（付記６）
付記６は、
付記１に記載のアンテナ装置を備えたことを特徴とする電子機器である。
【符号の説明】
【００６５】
１００ アンテナ
１０１ 第１の無線部
１０２ 第２の無線部
１０３ 第１の分波回路
１０４ 第２の分波回路
１０５ 第１の整合回路
１０６ 第２の整合回路
１０７ アンテナ装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の周波数（Ｆａ）と第２の周波数（Ｆｂ）の二つの周波数に共振する複共振特性を有するアンテナと、
前記第１の周波数（Ｆａ）で動作する第１の無線部と、
前記第２の周波数（Ｆｂ）で動作する第２の無線部と、
前記アンテナに接続された第１の分波回路及び第２の分波回路と、
前記第１の分波回路と前記第１の無線部との間に介在して前記アンテナと前記第１の無線部とのインピーダンス整合をとる第１の整合回路と、
前記第２の分波回路と前記第２の無線部との間に介在して前記アンテナと前記第２の無線部とのインピーダンス整合をとる第２の整合回路とを備え、
前記第１の分波回路は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナと前記第１の整合回路との間をショート状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナと前記第１の整合回路との間をオープン状態にし、
前記第２の分波回路は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナと前記第２の整合回路との間をオープン状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナと前記第２の整合回路との間をショート状態にする
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の分波回路は、一対の入出力端子の間に２個のコンデンサ（Ｃ１１、Ｃ１２）を直列接続するとともに、一方のコンデンサ（Ｃ１１）にコイル（Ｌ１１）を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｌ１１とＣ１１の並列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）とし、この並列共振回路と他方のコンデンサ（Ｃ１２）の直列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）としたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第２の分波回路は、一対の入出力端子の間に２個のコイル（Ｌ２１、Ｌ２２）を直列接続するとともに、一方のコイル（Ｌ２１）にコンデンサ（Ｃ２１）を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｌ２１とＣ２１の並列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）とし、この並列共振回路と他方のコイル（Ｌ２２）の直列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）としたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１の分波回路は、一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ３１）とコイル（Ｌ３１）を直列接続するとともに、前記一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ３２）を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｃ３１とＬ３１の直列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）とし、この直列共振回路と前記コンデンサ（Ｃ３２）の並列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）としたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第２の分波回路は、一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ４１）とコイル（Ｌ４１）を直列接続するとともに、前記一対の入出力端子の間にコイル（Ｌ４２）を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｃ４１とＬ４１の直列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）とし、この直列共振回路と前記コイル（Ｌ４２）の並列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）としたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のアンテナ装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【請求項１】
少なくとも第１の周波数（Ｆａ）と第２の周波数（Ｆｂ）の二つの周波数に共振する複共振特性を有するアンテナと、
前記第１の周波数（Ｆａ）で動作する第１の無線部と、
前記第２の周波数（Ｆｂ）で動作する第２の無線部と、
前記アンテナに接続された第１の分波回路及び第２の分波回路と、
前記第１の分波回路と前記第１の無線部との間に介在して前記アンテナと前記第１の無線部とのインピーダンス整合をとる第１の整合回路と、
前記第２の分波回路と前記第２の無線部との間に介在して前記アンテナと前記第２の無線部とのインピーダンス整合をとる第２の整合回路とを備え、
前記第１の分波回路は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナと前記第１の整合回路との間をショート状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナと前記第１の整合回路との間をオープン状態にし、
前記第２の分波回路は、前記第１の周波数（Ｆａ）に応答して前記アンテナと前記第２の整合回路との間をオープン状態にする一方、前記第２の周波数（Ｆｂ）に応答して前記アンテナと前記第２の整合回路との間をショート状態にする
ことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１の分波回路は、一対の入出力端子の間に２個のコンデンサ（Ｃ１１、Ｃ１２）を直列接続するとともに、一方のコンデンサ（Ｃ１１）にコイル（Ｌ１１）を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｌ１１とＣ１１の並列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）とし、この並列共振回路と他方のコンデンサ（Ｃ１２）の直列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）としたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第２の分波回路は、一対の入出力端子の間に２個のコイル（Ｌ２１、Ｌ２２）を直列接続するとともに、一方のコイル（Ｌ２１）にコンデンサ（Ｃ２１）を並列接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｌ２１とＣ２１の並列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）とし、この並列共振回路と他方のコイル（Ｌ２２）の直列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）としたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１の分波回路は、一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ３１）とコイル（Ｌ３１）を直列接続するとともに、前記一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ３２）を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｃ３１とＬ３１の直列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）とし、この直列共振回路と前記コンデンサ（Ｃ３２）の並列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）としたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記第２の分波回路は、一対の入出力端子の間にコンデンサ（Ｃ４１）とコイル（Ｌ４１）を直列接続するとともに、前記一対の入出力端子の間にコイル（Ｌ４２）を接続したＬＣ型の共振回路の構成を有し、前記Ｃ４１とＬ４１の直列共振回路の共振周波数を前記第２の周波数（Ｆｂ）とし、この直列共振回路と前記コイル（Ｌ４２）の並列共振回路の共振周波数を前記第１の周波数（Ｆａ）としたことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
請求項１に記載のアンテナ装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２４４４５４（Ｐ２０１２−２４４４５４Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１３２０３（Ｐ２０１１−１１３２０３）
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
２．ＧＳＭ
【出願人】（３９００１０１７９）埼玉日本電気株式会社 (1,228)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２０日（２０１１．５．２０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
２．ＧＳＭ
【出願人】（３９００１０１７９）埼玉日本電気株式会社 (1,228)
【Ｆターム（参考）】
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