アンテナ装置および通信端末装置
【課題】損失が少なく、簡易な構成で、広帯域のアンテナ装置、およびこのようなアンテナ装置を備えた通信端末装置を構成する。
【解決手段】アンテナ装置１０１は、アンテナ素子１１と、このアンテナ素子１１に接続されたインピーダンス変換回路２５とを備えている。インピーダンス変換回路２５は、第１高周波伝送線路ＴＬ１と、第１高周波伝送線路ＴＬ１に電磁界結合される第２高周波伝送線路ＴＬ２とを備えている。第１高周波伝送線路ＴＬ１の第１端Ｅ１は給電回路３０に接続され、第１高周波伝送線路ＴＬ１の第２端Ｅ２および第２高周波伝送線路ＴＬ２の第２端Ｅ２はアンテナ素子１１に接続されている。第１高周波伝送線路ＴＬ１と第２高周波伝送線路ＴＬ２は相互インダクタンスＭを介して結合する結合回路を構成する。この相互インダクタンスＭがアンテナ素子１１のインダクタンス成分を抑制することになる。
【解決手段】アンテナ装置１０１は、アンテナ素子１１と、このアンテナ素子１１に接続されたインピーダンス変換回路２５とを備えている。インピーダンス変換回路２５は、第１高周波伝送線路ＴＬ１と、第１高周波伝送線路ＴＬ１に電磁界結合される第２高周波伝送線路ＴＬ２とを備えている。第１高周波伝送線路ＴＬ１の第１端Ｅ１は給電回路３０に接続され、第１高周波伝送線路ＴＬ１の第２端Ｅ２および第２高周波伝送線路ＴＬ２の第２端Ｅ２はアンテナ素子１１に接続されている。第１高周波伝送線路ＴＬ１と第２高周波伝送線路ＴＬ２は相互インダクタンスＭを介して結合する結合回路を構成する。この相互インダクタンスＭがアンテナ素子１１のインダクタンス成分を抑制することになる。
【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これを用いた通信端末装置に関し、特に、広い周波数帯域でマッチングのとれたアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話をはじめとする通信端末装置は、ＧＳＭ(Global System for mobile Communication)（登録商標）、ＤＣＳ(Digital CommunicationSystem)、ＰＣＳ(PersonalCommunication Services)、ＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommunications System)等の通信システム、さらにはＧＰＳ(GlobalPositioning system)やワイヤレスＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）等への対応が求められることがある。したがって、こうした通信端末装置におけるアンテナ装置は、７００ＭＨｚ〜２．７ＧＨｚまでの広い周波数帯域をカバーすることが求められる。
【０００３】
広い周波数帯域に対応するアンテナ装置としては、特許文献１や特許文献２に開示されているように、ＬＣ並列共振回路やＬＣ直列共振回路にて構成された広帯域の整合回路を備えたものが一般的である。また、広い周波数帯域に対応するアンテナ装置として、たとえば特許文献３や特許文献４に開示されているようなチューナブルアンテナが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３６２５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７３６９７号公報
【特許文献３】特開２０００−１２４７２８号公報
【特許文献４】特開２００８−０３５０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１，２に示されている整合回路は複数の共振回路を含むものであるため、この整合回路における挿入損失が大きくなりやすく、十分な利得が得られないことがある。
【０００６】
また、特許文献３，４に示されているチューナブルアンテナは、可変容量素子を制御するための回路、すなわち周波数帯域を切り換えるための切替回路、が必要であるので回路構成が複雑になりやすい。また、切替回路での損失や歪みが大きいので十分な利得が得られないことがある。
【０００７】
本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、損失が少なく、簡易な構成で、広帯域のアンテナ装置、およびこのようなアンテナ装置を備えた通信端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明のアンテナ装置は、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続されたインピーダンス変換回路とを含み、
前記インピーダンス変換回路は、第１端および第２端を有する第１高周波伝送線路と、前記第１高周波伝送線路に電磁界結合され、第１端および第２端を有する第２高周波伝送線路と、を備え、
前記第１高周波伝送線路の第１端は給電回路に接続され、前記第１高周波伝送線路の第２端および前記第２高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
（２）前記第１高周波伝送線路および前記第２高周波伝送線路は、複数の基材層が積層された積層体の表面または内部に設けられていることが好ましい。
【００１０】
（３）前記第１高周波伝送線路および前記第２高周波伝送線路は、ストリップラインまたはマイクロストリップラインであることが好ましい。
【００１１】
（４）前記第１高周波伝送線路の、前記第２高周波伝送線路とは反対側に、第１端および第２端を有する第３高周波伝送線路を備え、前記第３高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されていることが好ましい。
【００１２】
（５）本発明の通信端末装置は、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続されたインピーダンス変換回路と、前記インピーダンス変換回路に接続された給電回路とを含み、
前記インピーダンス変換回路は、第１端および第２端を有する第１高周波伝送線路と、前記第１高周波伝送線路に電磁界結合され、第１端および第２端を有する第２高周波伝送線路と、を備え、
前記第１高周波伝送線路の第１端は給電回路に接続され、前記第１高周波伝送線路の第２端および前記第２高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のアンテナ装置によれば、インピーダンス変換回路で等価的に負のインダクタンス成分が生じることで、この負のインダクタンス成分によりアンテナ素子の実効的なインダクタンス成分が抑制され、すなわちアンテナ素子の見かけ上のインダクタンス成分が小さくなり、その結果、アンテナ装置のインピーダンス周波数特性が小さくなる。したがって広帯域に亘ってアンテナ装置のインピーダンス変化を抑制でき、広い周波数帯域に亘って給電回路とインピーダンス整合がとれる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は第１の実施形態のアンテナ装置１０１の回路図である。
【図２】図２はアンテナ装置１０１の等価回路図である。
【図３】図３は、インピーダンス変換回路２５の等価的な負のインダクタンス成分の作用およびインピーダンス変換回路２５の作用を模式的に示す図である。
【図４】図４（Ａ）はインピーダンス変換回路２５を多層基板に構成した場合の各基材層の導体パターンの例を示す分解斜視図である。図４（Ｂ）はインピーダンス変換回路２５の斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は第１の実施形態の通信端末装置２０１の外観図、図５（Ｂ）はその内部に設けられたアンテナ装置の構成図である。
【図６】図６（Ａ）は第２の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。図６（Ｂ）はそのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は３の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。図７（Ｂ）はそのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【図８】図８は第４の実施形態のアンテナ装置の回路図である。
【図９】図９（Ａ）は４の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。図９（Ｂ）はそのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【図１０】図１０は第５の実施形態のアンテナ装置の回路図である。
【図１１】図１１（Ａ）は５の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。図１１（Ｂ）はそのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【図１２】図１２は第６の実施形態のアンテナ装置１０６の回路図である。
【図１３】図１３は第７の実施形態のアンテナ装置１０７の回路図である。
【図１４】図１４（Ａ）はインピーダンス変換回路４５の分解斜視図である。図１４（Ｂ）はインピーダンス変換回路４５の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態のアンテナ装置１０１の回路図、図２はその等価回路図である。
図１に示すように、アンテナ装置１０１は、アンテナ素子１１と、このアンテナ素子１１に接続されたインピーダンス変換回路２５とを備えている。アンテナ素子１１は例えばモノポール型アンテナであり、このアンテナ素子１１の給電端にインピーダンス変換回路２５が接続されている。インピーダンス変換回路２５はアンテナ素子１１と給電回路３０との間に挿入されている。給電回路３０は高周波信号をアンテナ素子１１に給電するための給電回路であり、高周波信号の生成や処理を行うが、高周波信号の合波や分波を行う回路を含んでいてもよい。
【００１６】
インピーダンス変換回路２５は、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第１高周波伝送線路ＴＬ１と、第１高周波伝送線路ＴＬ１に電磁界結合され、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第２高周波伝送線路ＴＬ２と、を備えている。第１高周波伝送線路ＴＬ１の第１端Ｅ１は給電回路３０に接続され、第１高周波伝送線路ＴＬ１の第２端Ｅ２および第２高周波伝送線路ＴＬ２の第２端Ｅ２はアンテナ素子１１に接続されている。また、この例では、第２高周波伝送線路ＴＬ２の第１端Ｅ１はグランドに接続（接地）されている。
【００１７】
このインピーダンス変換回路２５の第１高周波伝送線路ＴＬ１と第２高周波伝送線路ＴＬ２は平行２線路による結合回路を構成するので、互いに電磁界結合する。すなわち、インピーダンス変換回路２５は、第１高周波伝送線路ＴＬ１と第２高周波伝送線路ＴＬ２とを相互インダクタンスＭを介して結合した回路を含む。この結合回路は、図２に示すように、三つのインダクタンス素子Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３によるＴ型回路に等価変換できる。このＴ型回路は、給電回路に接続される第１ポートＰ１、アンテナ素子１１に接続される第２ポートＰ２、グランドに接続される第３ポートＰ３、第１ポートＰ１と分岐点Ａとの間に接続された第１インダクタンス素子Ｚ１、第２ポートＰ２と分岐点Ａとの間に接続された第２インダクタンス素子Ｚ２、および第３ポートＰ３と分岐点Ａとの間に接続された第３インダクタンス素子Ｚ３で構成される。
【００１８】
図１に示した第１高周波伝送線路ＴＬ１のインダクタンスをＬ１、第２高周波伝送線路ＴＬ２のインダクタンスをＬ２、相互インダクタンスをＭで表すと、図２の第１インダクタンス素子Ｚ１のインダクタンスはＬ１＋Ｍ、第２インダクタンス素子Ｚ２のインダクタンスは−Ｍ、第３インダクタンス素子Ｚ３のインダクタンスはＬ２＋Ｍである。すなわち、第２インダクタンス素子Ｚ２のインダクタンスは、Ｌ１，Ｌ２の値に関わらず負の値である。すなわち、ここに等価的に負のインダクタンス成分が形成されている。
【００１９】
一方、アンテナ素子１１は図２に表れているように、等価的にインダクタンス成分ＬANT、放射抵抗成分Ｒｒ、および、キャパシタンス成分ＣANTで構成される。
【００２０】
このアンテナ素子１１単体のインダクタンス成分ＬANTは、インピーダンス変換回路２５における負のインダクタンス成分（−Ｍ）によって打ち消されるように作用する。すなわち、第２インダクタンス素子Ｚ２とアンテナのインダクタンス成分ＬANTとによってインダクタンス成分相殺回路部Ｘ１が構成され、インピーダンス変換回路のＡ点からアンテナ素子１１側を見たインダクタンス成分は小さく（理想的にはゼロにすることが）なり、その結果、このアンテナ装置１０１のインピーダンス周波数特性が小さくなる。
【００２１】
また、前記Ｔ型回路のうち、インダクタンス素子Ｚ１，Ｚ３によるインピーダンス変換回路部Ｔ１でインピーダンス比が設定される。
【００２２】
図３は、前記インピーダンス変換回路２５の等価的な負のインダクタンス成分の作用およびインピーダンス変換回路２５の作用を模式的に示す図である。図３において曲線Ｓ０はアンテナ素子１１の使用周波数帯域に亘って周波数をスイープしたときのインピーダンス軌跡をスミスチャート上に表したものである。アンテナ素子１１単体ではインダクタンス成分ＬANTが比較的大きいので、図２に表れているようにインピーダンスは大きく推移する。
【００２３】
図３において曲線Ｓ１は、図２に示したインピーダンス変換回路のＡ点からアンテナ素子１１側を見たインピーダンスの軌跡である。このように、インピーダンス変換回路の等価的な負のインダクタンス成分によってアンテナ素子のインダクタンス成分ＬANTが相殺されて、Ａ点からアンテナ素子側を見たインピーダンスの軌跡は大幅に縮小される。
【００２４】
図３において曲線Ｓ２は給電回路３０から見たインピーダンスすなわちアンテナ装置１０１のインピーダンスの軌跡である。このように、インピーダンス変換回路部Ｔ１によるインピーダンス変換比（Ｌ１＋Ｌ２＋２Ｍ）：Ｌ２によって、アンテナ装置１０１のインピーダンスは５０Ω（スミスチャートの中心）に近づく。なお、このインピーダンスの微調整は、前記結合回路に別途インダクタンス素子やキャパシタンス素子を付加することで行ってもよい。
【００２５】
このようにして、広帯域に亘ってアンテナ装置のインピーダンス変化を抑制できる。ゆえに、広い周波数帯域に亘って給電回路とインピーダンス整合がとれる。
【００２６】
図４（Ａ）はインピーダンス変換回路２５を多層基板に構成した場合の各基材層の導体パターンの例を示す分解斜視図である。各基材層は誘電体シートまたは磁性体シートで構成されている。
【００２７】
図４（Ａ）に示した範囲で、基材層５１にはグランド導体パターン６４および引き出しパターン６４ｇが形成されている。基材層５２には、第１伝送線路導体パターン６１、第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６１ａ，６１ｆ，６２ａ，６３ｇが形成されている。基材層５３には、グランド導体パターン６５および引き出しパターン６５ｇが形成されている。
【００２８】
第１伝送線路導体パターン６１、その上下のグランド導体パターン６５，６４および基材層５３，５２によって第１のストリップラインが構成される。この第１のストリップラインが第１高周波伝送線路である。同様に、第２伝送線路導体パターン６２、その上下のグランド導体パターン６５，６４および基材層５３，５２によって第２のストリップラインが構成される。この第２のストリップラインが第２高周波伝送線路である。そして、第１伝送線路導体パターン６１と第２伝送線路導体パターン６２が所定間隔で平行に配置されていることにより、ストリップラインの平行２線路が構成される。
【００２９】
図４（Ｂ）はインピーダンス変換回路２５の斜視図である。このインピーダンス変換回路２５は、図４（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。端子電極７０ｆは給電回路３０に接続するための端子電極であり、端子電極７０ｇはグランドに接続するための端子電極であり、端子電極７０ａはアンテナ素子１１に接続するための端子電極である。
【００３０】
図４（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図４（Ａ）に示した引き出しパターン６１ａ，６２ａは端子電極７０ａに導通し、図４（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇ，６４ｇ，６５ｇは端子電極７０ｇに導通する。
以上の構成により、図１に示したインピーダンス変換回路２５のチップ部品が構成できる。
【００３１】
図５（Ａ）は第１の実施形態の通信端末装置２０１の外観図、図５（Ｂ）はその内部に設けられたアンテナ装置の構成図である。この通信端末装置２０１は例えば携帯電話端末であり、その筐体内にアンテナ素子１１、インピーダンス変換回路２５および給電回路３０が設けられている。筐体内のプリント配線板にはグランド導体２１が形成されていて、このグランド導体２１がアンテナ装置のグランドとして利用される。
【００３２】
このアンテナ装置は、例えばＧＳＭ（登録商標）方式やＣＤＭＡ方式に対応可能なマルチバンド対応型移動体無線通信システム（８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯）に用いられるアンテナ装置である。アンテナ素子１１は分岐モノポール型アンテナである。分岐モノポール型のアンテナ素子１１の第１放射部は主にハイバンド側（１８００〜２４００ＭＨｚ帯）のアンテナ放射素子として作用し、第１放射部と第２放射部の両者で主にローバンド側（８００〜９００ＭＨｚ帯）のアンテナ素子として作用する。ここで、分岐モノポール型のアンテナ素子１１は、それぞれの対応周波数帯で共振する必要はない。インピーダンス変換回路２５が、各放射部のもつ特性インピーダンスを給電回路３０のインピーダンスにマッチングさせているからである。インピーダンス変換回路２５は、例えば、８００〜９００ＭＨｚ帯で、第１放射部と第２放射部のもつ特性インピーダンスを給電回路３０のインピーダンス（通常は５０Ω）にマッチングさせている。これにより、給電回路３０から供給されたローバンドの高周波信号を第１放射部および第２放射部から放射させ、または、第１放射部および第２放射部で受信したローバンドの高周波信号を給電回路３０に供給することができる。同様に、給電回路３０から供給されたハイバンドの高周波信号を第１放射部から放射させ、または、第１放射部で受信したハイバンドの高周波信号を給電回路３０に供給することができる。
【００３３】
《第２の実施形態》
図６（Ａ）は第２の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。このインピーダンス変換回路は多層基板に構成した例である。図６（Ｂ）はこのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【００３４】
図６（Ａ）に示した範囲で、基材層５１にグランド導体パターン６４および引き出しパターン６４ｇが形成されている。基材層５２には、第１伝送線路導体パターン６１および引き出しパターン６１ａ，６１ｆが形成されている。基材層５３には、第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６２ａ，６２ｇが形成されている。基材層５４には、グランド導体パターン６５および引き出しパターン６５ｇが形成されている。
【００３５】
このインピーダンス変換回路は、図６（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。図６（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図６（Ａ）に示した引き出しパターン６１ａ，６２ａは端子電極７０ａに導通し、図６（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇ，６４ｇ，６５ｇは端子電極７０ｇに導通する。
図６（Ａ）に示したように、第１伝送線路導体パターン６１と第２伝送線路導体パターン６２とを別の層に形成して、基材層の厚み分の間隔で平行に配置してもよい。
【００３６】
《第３の実施形態》
図７（Ａ）は３の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。このインピーダンス変換回路は多層基板に構成した例である。図７（Ｂ）はこのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【００３７】
図７（Ａ）に示した範囲で、基材層５１にグランド導体パターン６４および引き出しパターン６４ｇが形成されている。基材層５２には、第１伝送線路導体パターン６１および引き出しパターン６１ａ，６１ｆが形成されている。基材層５３には、第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６２ａ，６２ｇが形成されている。基材層５４には、グランド導体パターン６５および引き出しパターン６５ｇが形成されている。
【００３８】
このインピーダンス変換回路は、図７（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。図７（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図７（Ａ）に示した引き出しパターン６１ａ，６２ａは端子電極７０ａに導通し、図７（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇ，６４ｇ，６５ｇは端子電極７０ｇに導通する。
図７（Ａ）に示したように、第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２はメアンダライン形状であってもよい。このことにより、線路の長手方向を短縮化できる。
【００３９】
《第４の実施形態》
図８は第４の実施形態のアンテナ装置の回路図である。第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２の形状はそれぞれ矩形のスパイラル状である。
【００４０】
図９（Ａ）は４の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。このインピーダンス変換回路は多層基板に構成した例である。図９（Ｂ）はこのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【００４１】
図９（Ａ）に示した範囲で、基材層５１に第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６２ｇが形成されている。基材層５２には引き出しパターン６３が形成されている。基材層５３には、第１伝送線路導体パターン６１および引き出しパターン６１ｆが形成されている。基材層５３には、第１伝送線路導体パターン６１の内終端と引き出しパターン６３とを繋ぐビア導体が形成されている。また、基材層５２には、第２伝送線路導体パターン６２の内終端と引き出しパターン６３とを繋ぐビア導体が形成されている。
【００４２】
このインピーダンス変換回路は、図９（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。図９（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図９（Ａ）に示した引き出しパターン６３は端子電極７０ａに導通し、図９（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇは端子電極７０ｇに導通する。
図９（Ａ）に示したように、第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２はスパイラル状であってもよい。このことにより、第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２の面方向の拡がりを抑えて全体に縮小化できる。
【００４３】
図９の例では第１伝送線路導体パターン６１は外周から内周方向へ左回りのパターンとし、第２伝送線路導体パターン６２は外周から内周方向へ右回りのパターンとした。すなわち、第１伝送線路導体パターン６１と第２伝送線路導体パターン６２とを連続したものと見なせば全体に同方向に巻回し、その途中からアンテナ素子が接続される端子へ引き出すように構成した。
【００４４】
上記の巻回方向は、第１伝送線路導体パターン６１と第２伝送線路導体パターン６２とで逆の関係であってもよい。すなわち、第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２のいずれについても、外周から内周方向へ同方向に回るパターンであってもよい。
【００４５】
《第５の実施形態》
図１０は第５の実施形態のアンテナ装置の回路図である。第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２の形状はそれぞれ矩形のスパイラル状である。
【００４６】
図１１（Ａ）は５の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。このインピーダンス変換回路は多層基板に構成した例である。図１１（Ｂ）はこのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【００４７】
図１１（Ａ）に示した範囲で、基材層５１にグランド導体パターン６４および引き出しパターン６４ｇが形成されている。基材層５２には、第１伝送線路導体パターン６１、第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６１ｆ，６２ｇが形成されている。基材層５３には引き出しパターン６３が形成されている。基材層５４にはグランド導体パターン６５および引き出しパターン６５ｇが形成されている。基材層５３には、伝送線路導体パターン６１，６２の内終端と引き出しパターン６３とを繋ぐビア導体が形成されている。
【００４８】
このインピーダンス変換回路は、図１１（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。図１１（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図１１（Ａ）に示した引き出しパターン６３は端子電極７０ａに導通し、図１１（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇ，６４ｇ，６５ｇは端子電極７０ｇに導通する。
このように、二つの伝送線路導体パターン６１，６２を矩形スパイラル状にし、且つ同一平面に並置してもよい。
【００４９】
《第６の実施形態》
図１２は第６の実施形態のアンテナ装置１０６の回路図である。
図１２に示すように、アンテナ装置１０６は、アンテナ素子１１と、このアンテナ素子１１に接続されたインピーダンス変換回路３５とを備えている。アンテナ素子１１は例えばモノポール型アンテナであり、このアンテナ素子１１の給電端にインピーダンス変換回路３５が接続されている。インピーダンス変換回路３５はアンテナ素子１１と給電回路３０との間に挿入されている。給電回路３０は高周波信号をアンテナ素子１１に給電するための給電回路であり、高周波信号の生成や処理を行うが、高周波信号の合波や分波を行う回路を含んでいてもよい。
【００５０】
インピーダンス変換回路３５は、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第１高周波伝送線路ＴＬ１と、第１高周波伝送線路ＴＬ１に電磁界結合され、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第２高周波伝送線路ＴＬ２と、を備えている。第１高周波伝送線路ＴＬ１の第１端Ｅ１は給電回路３０に接続され、第１高周波伝送線路ＴＬ１の第２端Ｅ２および第２高周波伝送線路ＴＬ２の第２端Ｅ２はアンテナ素子１１に接続されている。また、この例では、第２高周波伝送線路ＴＬ２の第１端Ｅ１はグランドに接続（接地）されている。
【００５１】
図１に示した例と比べると、第１高周波伝送線路ＴＬ１の向きと、第２高周波伝送線路ＴＬ２の向きとが逆である。第１高周波伝送線路ＴＬ１および第２高周波伝送線路ＴＬ２の必要な結合度や高周波伝送線路の特性インピーダンスや長さに応じて、このような接続にしてもよい。
【００５２】
《第７の実施形態》
図１３は第７の実施形態のアンテナ装置１０７の回路図である。
図１３に示すように、アンテナ装置１０７は、アンテナ素子１１と、このアンテナ素子１１に接続されたインピーダンス変換回路４５とを備えている。アンテナ素子１１は例えばモノポール型アンテナであり、このアンテナ素子１１の給電端にインピーダンス変換回路４５が接続されている。インピーダンス変換回路４５はアンテナ素子１１と給電回路３０との間に挿入されている。給電回路３０は高周波信号をアンテナ素子１１に給電するための給電回路であり、高周波信号の生成や処理を行うが、高周波信号の合波や分波を行う回路を含んでいてもよい。
【００５３】
インピーダンス変換回路４５は、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第１高周波伝送線路ＴＬ１、第１高周波伝送線路ＴＬ１に電磁界結合され、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第２高周波伝送線路ＴＬ２、第１高周波伝送線路ＴＬ１に電磁界結合され、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第３高周波伝送線路ＴＬ３、を備えている。第３高周波伝送線路ＴＬ３は、第１高周波伝送線路ＴＬ１の第２高周波伝送線路ＴＬ２とは反対側に配置されている。
【００５４】
第１高周波伝送線路ＴＬ１の第１端Ｅ１は給電回路３０に接続され、第１高周波伝送線路ＴＬ１の第２端Ｅ２および第２高周波伝送線路ＴＬ２，ＴＬ３の第２端Ｅ２はアンテナ素子１１に接続されている。また、この例では、第２高周波伝送線路ＴＬ２および第３高周波伝送線路ＴＬ３の第１端Ｅ１はグランドに接続（接地）されている。
【００５５】
このように第１高周波伝送線路ＴＬ１を二つの高周波伝送線路ＴＬ２，ＴＬ３で挟むように配置してもよい。
【００５６】
図１４（Ａ）は前記インピーダンス変換回路４５の分解斜視図である。このインピーダンス変換回路４５は多層基板に構成した例である。図１４（Ｂ）はインピーダンス変換回路４５の斜視図である。
【００５７】
図１４（Ａ）に示した範囲で、基材層５１にグランド導体パターン６４および引き出しパターン６４ｇが形成されている。基材層５２には、第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６２ａ，６２ｇが形成されている。基材層５３には、第１伝送線路導体パターン６１および引き出しパターン６１ａ，６１ｆが形成されている。基材層５４には、第３伝送線路導体パターン６３および引き出しパターン６３ａ，６３ｇが形成されている。基材層５５には、グランド導体パターン６５および引き出しパターン６５ｇが形成されている。
【００５８】
このインピーダンス変換回路は、図１４（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。図１４（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図１４（Ａ）に示した引き出しパターン６１ａ，６２ａ，６３ａは端子電極７０ａに導通し、図１４（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇ，６３ｇ，６４ｇ，６５ｇは端子電極７０ｇに導通する。
図１４（Ａ）に示したように、三つの伝送線路導体パターン６１，６２，６３をそれぞれ別の層に形成して、基材層の厚み分の間隔で平行に配置してもよい。
【００５９】
このように第１高周波伝送線路ＴＬ１を二つの高周波伝送線路ＴＬ２，ＴＬ３で挟むようにこれらを配置することによって、線路間の結合度を高めることができる。
【００６０】
《他の実施形態》
図４（Ａ）、図６（Ａ）、図７（Ａ）、図１４（Ａ）等に示した例では、第１高周波伝送線路および第２高周波伝送線路をストリップラインで構成したが、第１伝送線路導体パターン６１と第２伝送線路導体パターン６２の一方の面にのみ対向するグランド導体パターンを設けてマイクロストリップラインで構成してもよい。
【００６１】
また、図１、図１２、図１３に示した例では第２高周波伝送線路ＴＬ２（および第３高周波伝送線路ＴＬ３）の第１端Ｅ１を接地した例を示したが、第１高周波伝送線路ＴＬ１を含むこれらの高周波伝送線路の必要な結合度や高周波伝送線路の特性インピーダンスや長さに応じて、第２高周波伝送線路ＴＬ２（および第３高周波伝送線路ＴＬ３）の第１端Ｅ１は開放であってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
Ａ…分岐点
ＣANT…キャパシタンス成分
Ｅ１…第１端
Ｅ２…第２端
Ｌ１…第１インダクタンス素子
Ｌ２…第２インダクタンス素子
ＬANT…アンテナ素子のインダクタンス成分
Ｍ…相互インダクタンス
Ｐ１…第１ポート
Ｐ２…第２ポート
Ｐ３…第３ポート
Ｒｒ…放射抵抗成分
Ｔ１…インピーダンス変換回路部
ＴＬ１…第１高周波伝送線路
ＴＬ２…第２高周波伝送線路
ＴＬ３…第３高周波伝送線路
Ｘ１…インダクタンス成分相殺回路部
Ｚ１…第１インダクタンス素子
Ｚ２…第２インダクタンス素子
Ｚ３…第３インダクタンス素子
１１…アンテナ素子
２１…グランド導体
２５，３５，４５…インピーダンス変換回路
３０…給電回路
５１〜５５…基材層
６１…第１伝送線路導体パターン
６２…第２伝送線路導体パターン
６３…第３伝送線路導体パターン
６５，６４…グランド導体パターン
７０ｆ，７０ｇ，７０ａ…端子電極
１０１，１０６，１０７…アンテナ装置
２０１…通信端末装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置およびこれを用いた通信端末装置に関し、特に、広い周波数帯域でマッチングのとれたアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話をはじめとする通信端末装置は、ＧＳＭ(Global System for mobile Communication)（登録商標）、ＤＣＳ(Digital CommunicationSystem)、ＰＣＳ(PersonalCommunication Services)、ＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommunications System)等の通信システム、さらにはＧＰＳ(GlobalPositioning system)やワイヤレスＬＡＮ、Bluetooth（登録商標）等への対応が求められることがある。したがって、こうした通信端末装置におけるアンテナ装置は、７００ＭＨｚ〜２．７ＧＨｚまでの広い周波数帯域をカバーすることが求められる。
【０００３】
広い周波数帯域に対応するアンテナ装置としては、特許文献１や特許文献２に開示されているように、ＬＣ並列共振回路やＬＣ直列共振回路にて構成された広帯域の整合回路を備えたものが一般的である。また、広い周波数帯域に対応するアンテナ装置として、たとえば特許文献３や特許文献４に開示されているようなチューナブルアンテナが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３３６２５０号公報
【特許文献２】特開２００６−１７３６９７号公報
【特許文献３】特開２０００−１２４７２８号公報
【特許文献４】特開２００８−０３５０６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１，２に示されている整合回路は複数の共振回路を含むものであるため、この整合回路における挿入損失が大きくなりやすく、十分な利得が得られないことがある。
【０００６】
また、特許文献３，４に示されているチューナブルアンテナは、可変容量素子を制御するための回路、すなわち周波数帯域を切り換えるための切替回路、が必要であるので回路構成が複雑になりやすい。また、切替回路での損失や歪みが大きいので十分な利得が得られないことがある。
【０００７】
本発明は上述した実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、損失が少なく、簡易な構成で、広帯域のアンテナ装置、およびこのようなアンテナ装置を備えた通信端末装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明のアンテナ装置は、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続されたインピーダンス変換回路とを含み、
前記インピーダンス変換回路は、第１端および第２端を有する第１高周波伝送線路と、前記第１高周波伝送線路に電磁界結合され、第１端および第２端を有する第２高周波伝送線路と、を備え、
前記第１高周波伝送線路の第１端は給電回路に接続され、前記第１高周波伝送線路の第２端および前記第２高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されていることを特徴とする。
【０００９】
（２）前記第１高周波伝送線路および前記第２高周波伝送線路は、複数の基材層が積層された積層体の表面または内部に設けられていることが好ましい。
【００１０】
（３）前記第１高周波伝送線路および前記第２高周波伝送線路は、ストリップラインまたはマイクロストリップラインであることが好ましい。
【００１１】
（４）前記第１高周波伝送線路の、前記第２高周波伝送線路とは反対側に、第１端および第２端を有する第３高周波伝送線路を備え、前記第３高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されていることが好ましい。
【００１２】
（５）本発明の通信端末装置は、アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続されたインピーダンス変換回路と、前記インピーダンス変換回路に接続された給電回路とを含み、
前記インピーダンス変換回路は、第１端および第２端を有する第１高周波伝送線路と、前記第１高周波伝送線路に電磁界結合され、第１端および第２端を有する第２高周波伝送線路と、を備え、
前記第１高周波伝送線路の第１端は給電回路に接続され、前記第１高周波伝送線路の第２端および前記第２高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のアンテナ装置によれば、インピーダンス変換回路で等価的に負のインダクタンス成分が生じることで、この負のインダクタンス成分によりアンテナ素子の実効的なインダクタンス成分が抑制され、すなわちアンテナ素子の見かけ上のインダクタンス成分が小さくなり、その結果、アンテナ装置のインピーダンス周波数特性が小さくなる。したがって広帯域に亘ってアンテナ装置のインピーダンス変化を抑制でき、広い周波数帯域に亘って給電回路とインピーダンス整合がとれる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は第１の実施形態のアンテナ装置１０１の回路図である。
【図２】図２はアンテナ装置１０１の等価回路図である。
【図３】図３は、インピーダンス変換回路２５の等価的な負のインダクタンス成分の作用およびインピーダンス変換回路２５の作用を模式的に示す図である。
【図４】図４（Ａ）はインピーダンス変換回路２５を多層基板に構成した場合の各基材層の導体パターンの例を示す分解斜視図である。図４（Ｂ）はインピーダンス変換回路２５の斜視図である。
【図５】図５（Ａ）は第１の実施形態の通信端末装置２０１の外観図、図５（Ｂ）はその内部に設けられたアンテナ装置の構成図である。
【図６】図６（Ａ）は第２の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。図６（Ｂ）はそのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【図７】図７（Ａ）は３の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。図７（Ｂ）はそのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【図８】図８は第４の実施形態のアンテナ装置の回路図である。
【図９】図９（Ａ）は４の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。図９（Ｂ）はそのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【図１０】図１０は第５の実施形態のアンテナ装置の回路図である。
【図１１】図１１（Ａ）は５の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。図１１（Ｂ）はそのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【図１２】図１２は第６の実施形態のアンテナ装置１０６の回路図である。
【図１３】図１３は第７の実施形態のアンテナ装置１０７の回路図である。
【図１４】図１４（Ａ）はインピーダンス変換回路４５の分解斜視図である。図１４（Ｂ）はインピーダンス変換回路４５の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
《第１の実施形態》
図１は第１の実施形態のアンテナ装置１０１の回路図、図２はその等価回路図である。
図１に示すように、アンテナ装置１０１は、アンテナ素子１１と、このアンテナ素子１１に接続されたインピーダンス変換回路２５とを備えている。アンテナ素子１１は例えばモノポール型アンテナであり、このアンテナ素子１１の給電端にインピーダンス変換回路２５が接続されている。インピーダンス変換回路２５はアンテナ素子１１と給電回路３０との間に挿入されている。給電回路３０は高周波信号をアンテナ素子１１に給電するための給電回路であり、高周波信号の生成や処理を行うが、高周波信号の合波や分波を行う回路を含んでいてもよい。
【００１６】
インピーダンス変換回路２５は、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第１高周波伝送線路ＴＬ１と、第１高周波伝送線路ＴＬ１に電磁界結合され、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第２高周波伝送線路ＴＬ２と、を備えている。第１高周波伝送線路ＴＬ１の第１端Ｅ１は給電回路３０に接続され、第１高周波伝送線路ＴＬ１の第２端Ｅ２および第２高周波伝送線路ＴＬ２の第２端Ｅ２はアンテナ素子１１に接続されている。また、この例では、第２高周波伝送線路ＴＬ２の第１端Ｅ１はグランドに接続（接地）されている。
【００１７】
このインピーダンス変換回路２５の第１高周波伝送線路ＴＬ１と第２高周波伝送線路ＴＬ２は平行２線路による結合回路を構成するので、互いに電磁界結合する。すなわち、インピーダンス変換回路２５は、第１高周波伝送線路ＴＬ１と第２高周波伝送線路ＴＬ２とを相互インダクタンスＭを介して結合した回路を含む。この結合回路は、図２に示すように、三つのインダクタンス素子Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３によるＴ型回路に等価変換できる。このＴ型回路は、給電回路に接続される第１ポートＰ１、アンテナ素子１１に接続される第２ポートＰ２、グランドに接続される第３ポートＰ３、第１ポートＰ１と分岐点Ａとの間に接続された第１インダクタンス素子Ｚ１、第２ポートＰ２と分岐点Ａとの間に接続された第２インダクタンス素子Ｚ２、および第３ポートＰ３と分岐点Ａとの間に接続された第３インダクタンス素子Ｚ３で構成される。
【００１８】
図１に示した第１高周波伝送線路ＴＬ１のインダクタンスをＬ１、第２高周波伝送線路ＴＬ２のインダクタンスをＬ２、相互インダクタンスをＭで表すと、図２の第１インダクタンス素子Ｚ１のインダクタンスはＬ１＋Ｍ、第２インダクタンス素子Ｚ２のインダクタンスは−Ｍ、第３インダクタンス素子Ｚ３のインダクタンスはＬ２＋Ｍである。すなわち、第２インダクタンス素子Ｚ２のインダクタンスは、Ｌ１，Ｌ２の値に関わらず負の値である。すなわち、ここに等価的に負のインダクタンス成分が形成されている。
【００１９】
一方、アンテナ素子１１は図２に表れているように、等価的にインダクタンス成分ＬANT、放射抵抗成分Ｒｒ、および、キャパシタンス成分ＣANTで構成される。
【００２０】
このアンテナ素子１１単体のインダクタンス成分ＬANTは、インピーダンス変換回路２５における負のインダクタンス成分（−Ｍ）によって打ち消されるように作用する。すなわち、第２インダクタンス素子Ｚ２とアンテナのインダクタンス成分ＬANTとによってインダクタンス成分相殺回路部Ｘ１が構成され、インピーダンス変換回路のＡ点からアンテナ素子１１側を見たインダクタンス成分は小さく（理想的にはゼロにすることが）なり、その結果、このアンテナ装置１０１のインピーダンス周波数特性が小さくなる。
【００２１】
また、前記Ｔ型回路のうち、インダクタンス素子Ｚ１，Ｚ３によるインピーダンス変換回路部Ｔ１でインピーダンス比が設定される。
【００２２】
図３は、前記インピーダンス変換回路２５の等価的な負のインダクタンス成分の作用およびインピーダンス変換回路２５の作用を模式的に示す図である。図３において曲線Ｓ０はアンテナ素子１１の使用周波数帯域に亘って周波数をスイープしたときのインピーダンス軌跡をスミスチャート上に表したものである。アンテナ素子１１単体ではインダクタンス成分ＬANTが比較的大きいので、図２に表れているようにインピーダンスは大きく推移する。
【００２３】
図３において曲線Ｓ１は、図２に示したインピーダンス変換回路のＡ点からアンテナ素子１１側を見たインピーダンスの軌跡である。このように、インピーダンス変換回路の等価的な負のインダクタンス成分によってアンテナ素子のインダクタンス成分ＬANTが相殺されて、Ａ点からアンテナ素子側を見たインピーダンスの軌跡は大幅に縮小される。
【００２４】
図３において曲線Ｓ２は給電回路３０から見たインピーダンスすなわちアンテナ装置１０１のインピーダンスの軌跡である。このように、インピーダンス変換回路部Ｔ１によるインピーダンス変換比（Ｌ１＋Ｌ２＋２Ｍ）：Ｌ２によって、アンテナ装置１０１のインピーダンスは５０Ω（スミスチャートの中心）に近づく。なお、このインピーダンスの微調整は、前記結合回路に別途インダクタンス素子やキャパシタンス素子を付加することで行ってもよい。
【００２５】
このようにして、広帯域に亘ってアンテナ装置のインピーダンス変化を抑制できる。ゆえに、広い周波数帯域に亘って給電回路とインピーダンス整合がとれる。
【００２６】
図４（Ａ）はインピーダンス変換回路２５を多層基板に構成した場合の各基材層の導体パターンの例を示す分解斜視図である。各基材層は誘電体シートまたは磁性体シートで構成されている。
【００２７】
図４（Ａ）に示した範囲で、基材層５１にはグランド導体パターン６４および引き出しパターン６４ｇが形成されている。基材層５２には、第１伝送線路導体パターン６１、第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６１ａ，６１ｆ，６２ａ，６３ｇが形成されている。基材層５３には、グランド導体パターン６５および引き出しパターン６５ｇが形成されている。
【００２８】
第１伝送線路導体パターン６１、その上下のグランド導体パターン６５，６４および基材層５３，５２によって第１のストリップラインが構成される。この第１のストリップラインが第１高周波伝送線路である。同様に、第２伝送線路導体パターン６２、その上下のグランド導体パターン６５，６４および基材層５３，５２によって第２のストリップラインが構成される。この第２のストリップラインが第２高周波伝送線路である。そして、第１伝送線路導体パターン６１と第２伝送線路導体パターン６２が所定間隔で平行に配置されていることにより、ストリップラインの平行２線路が構成される。
【００２９】
図４（Ｂ）はインピーダンス変換回路２５の斜視図である。このインピーダンス変換回路２５は、図４（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。端子電極７０ｆは給電回路３０に接続するための端子電極であり、端子電極７０ｇはグランドに接続するための端子電極であり、端子電極７０ａはアンテナ素子１１に接続するための端子電極である。
【００３０】
図４（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図４（Ａ）に示した引き出しパターン６１ａ，６２ａは端子電極７０ａに導通し、図４（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇ，６４ｇ，６５ｇは端子電極７０ｇに導通する。
以上の構成により、図１に示したインピーダンス変換回路２５のチップ部品が構成できる。
【００３１】
図５（Ａ）は第１の実施形態の通信端末装置２０１の外観図、図５（Ｂ）はその内部に設けられたアンテナ装置の構成図である。この通信端末装置２０１は例えば携帯電話端末であり、その筐体内にアンテナ素子１１、インピーダンス変換回路２５および給電回路３０が設けられている。筐体内のプリント配線板にはグランド導体２１が形成されていて、このグランド導体２１がアンテナ装置のグランドとして利用される。
【００３２】
このアンテナ装置は、例えばＧＳＭ（登録商標）方式やＣＤＭＡ方式に対応可能なマルチバンド対応型移動体無線通信システム（８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯）に用いられるアンテナ装置である。アンテナ素子１１は分岐モノポール型アンテナである。分岐モノポール型のアンテナ素子１１の第１放射部は主にハイバンド側（１８００〜２４００ＭＨｚ帯）のアンテナ放射素子として作用し、第１放射部と第２放射部の両者で主にローバンド側（８００〜９００ＭＨｚ帯）のアンテナ素子として作用する。ここで、分岐モノポール型のアンテナ素子１１は、それぞれの対応周波数帯で共振する必要はない。インピーダンス変換回路２５が、各放射部のもつ特性インピーダンスを給電回路３０のインピーダンスにマッチングさせているからである。インピーダンス変換回路２５は、例えば、８００〜９００ＭＨｚ帯で、第１放射部と第２放射部のもつ特性インピーダンスを給電回路３０のインピーダンス（通常は５０Ω）にマッチングさせている。これにより、給電回路３０から供給されたローバンドの高周波信号を第１放射部および第２放射部から放射させ、または、第１放射部および第２放射部で受信したローバンドの高周波信号を給電回路３０に供給することができる。同様に、給電回路３０から供給されたハイバンドの高周波信号を第１放射部から放射させ、または、第１放射部で受信したハイバンドの高周波信号を給電回路３０に供給することができる。
【００３３】
《第２の実施形態》
図６（Ａ）は第２の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。このインピーダンス変換回路は多層基板に構成した例である。図６（Ｂ）はこのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【００３４】
図６（Ａ）に示した範囲で、基材層５１にグランド導体パターン６４および引き出しパターン６４ｇが形成されている。基材層５２には、第１伝送線路導体パターン６１および引き出しパターン６１ａ，６１ｆが形成されている。基材層５３には、第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６２ａ，６２ｇが形成されている。基材層５４には、グランド導体パターン６５および引き出しパターン６５ｇが形成されている。
【００３５】
このインピーダンス変換回路は、図６（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。図６（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図６（Ａ）に示した引き出しパターン６１ａ，６２ａは端子電極７０ａに導通し、図６（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇ，６４ｇ，６５ｇは端子電極７０ｇに導通する。
図６（Ａ）に示したように、第１伝送線路導体パターン６１と第２伝送線路導体パターン６２とを別の層に形成して、基材層の厚み分の間隔で平行に配置してもよい。
【００３６】
《第３の実施形態》
図７（Ａ）は３の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。このインピーダンス変換回路は多層基板に構成した例である。図７（Ｂ）はこのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【００３７】
図７（Ａ）に示した範囲で、基材層５１にグランド導体パターン６４および引き出しパターン６４ｇが形成されている。基材層５２には、第１伝送線路導体パターン６１および引き出しパターン６１ａ，６１ｆが形成されている。基材層５３には、第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６２ａ，６２ｇが形成されている。基材層５４には、グランド導体パターン６５および引き出しパターン６５ｇが形成されている。
【００３８】
このインピーダンス変換回路は、図７（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。図７（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図７（Ａ）に示した引き出しパターン６１ａ，６２ａは端子電極７０ａに導通し、図７（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇ，６４ｇ，６５ｇは端子電極７０ｇに導通する。
図７（Ａ）に示したように、第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２はメアンダライン形状であってもよい。このことにより、線路の長手方向を短縮化できる。
【００３９】
《第４の実施形態》
図８は第４の実施形態のアンテナ装置の回路図である。第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２の形状はそれぞれ矩形のスパイラル状である。
【００４０】
図９（Ａ）は４の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。このインピーダンス変換回路は多層基板に構成した例である。図９（Ｂ）はこのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【００４１】
図９（Ａ）に示した範囲で、基材層５１に第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６２ｇが形成されている。基材層５２には引き出しパターン６３が形成されている。基材層５３には、第１伝送線路導体パターン６１および引き出しパターン６１ｆが形成されている。基材層５３には、第１伝送線路導体パターン６１の内終端と引き出しパターン６３とを繋ぐビア導体が形成されている。また、基材層５２には、第２伝送線路導体パターン６２の内終端と引き出しパターン６３とを繋ぐビア導体が形成されている。
【００４２】
このインピーダンス変換回路は、図９（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。図９（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図９（Ａ）に示した引き出しパターン６３は端子電極７０ａに導通し、図９（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇは端子電極７０ｇに導通する。
図９（Ａ）に示したように、第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２はスパイラル状であってもよい。このことにより、第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２の面方向の拡がりを抑えて全体に縮小化できる。
【００４３】
図９の例では第１伝送線路導体パターン６１は外周から内周方向へ左回りのパターンとし、第２伝送線路導体パターン６２は外周から内周方向へ右回りのパターンとした。すなわち、第１伝送線路導体パターン６１と第２伝送線路導体パターン６２とを連続したものと見なせば全体に同方向に巻回し、その途中からアンテナ素子が接続される端子へ引き出すように構成した。
【００４４】
上記の巻回方向は、第１伝送線路導体パターン６１と第２伝送線路導体パターン６２とで逆の関係であってもよい。すなわち、第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２のいずれについても、外周から内周方向へ同方向に回るパターンであってもよい。
【００４５】
《第５の実施形態》
図１０は第５の実施形態のアンテナ装置の回路図である。第１伝送線路導体パターン６１および第２伝送線路導体パターン６２の形状はそれぞれ矩形のスパイラル状である。
【００４６】
図１１（Ａ）は５の実施形態のアンテナ装置が備えるインピーダンス変換回路の分解斜視図である。このインピーダンス変換回路は多層基板に構成した例である。図１１（Ｂ）はこのインピーダンス変換回路の斜視図である。
【００４７】
図１１（Ａ）に示した範囲で、基材層５１にグランド導体パターン６４および引き出しパターン６４ｇが形成されている。基材層５２には、第１伝送線路導体パターン６１、第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６１ｆ，６２ｇが形成されている。基材層５３には引き出しパターン６３が形成されている。基材層５４にはグランド導体パターン６５および引き出しパターン６５ｇが形成されている。基材層５３には、伝送線路導体パターン６１，６２の内終端と引き出しパターン６３とを繋ぐビア導体が形成されている。
【００４８】
このインピーダンス変換回路は、図１１（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。図１１（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図１１（Ａ）に示した引き出しパターン６３は端子電極７０ａに導通し、図１１（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇ，６４ｇ，６５ｇは端子電極７０ｇに導通する。
このように、二つの伝送線路導体パターン６１，６２を矩形スパイラル状にし、且つ同一平面に並置してもよい。
【００４９】
《第６の実施形態》
図１２は第６の実施形態のアンテナ装置１０６の回路図である。
図１２に示すように、アンテナ装置１０６は、アンテナ素子１１と、このアンテナ素子１１に接続されたインピーダンス変換回路３５とを備えている。アンテナ素子１１は例えばモノポール型アンテナであり、このアンテナ素子１１の給電端にインピーダンス変換回路３５が接続されている。インピーダンス変換回路３５はアンテナ素子１１と給電回路３０との間に挿入されている。給電回路３０は高周波信号をアンテナ素子１１に給電するための給電回路であり、高周波信号の生成や処理を行うが、高周波信号の合波や分波を行う回路を含んでいてもよい。
【００５０】
インピーダンス変換回路３５は、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第１高周波伝送線路ＴＬ１と、第１高周波伝送線路ＴＬ１に電磁界結合され、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第２高周波伝送線路ＴＬ２と、を備えている。第１高周波伝送線路ＴＬ１の第１端Ｅ１は給電回路３０に接続され、第１高周波伝送線路ＴＬ１の第２端Ｅ２および第２高周波伝送線路ＴＬ２の第２端Ｅ２はアンテナ素子１１に接続されている。また、この例では、第２高周波伝送線路ＴＬ２の第１端Ｅ１はグランドに接続（接地）されている。
【００５１】
図１に示した例と比べると、第１高周波伝送線路ＴＬ１の向きと、第２高周波伝送線路ＴＬ２の向きとが逆である。第１高周波伝送線路ＴＬ１および第２高周波伝送線路ＴＬ２の必要な結合度や高周波伝送線路の特性インピーダンスや長さに応じて、このような接続にしてもよい。
【００５２】
《第７の実施形態》
図１３は第７の実施形態のアンテナ装置１０７の回路図である。
図１３に示すように、アンテナ装置１０７は、アンテナ素子１１と、このアンテナ素子１１に接続されたインピーダンス変換回路４５とを備えている。アンテナ素子１１は例えばモノポール型アンテナであり、このアンテナ素子１１の給電端にインピーダンス変換回路４５が接続されている。インピーダンス変換回路４５はアンテナ素子１１と給電回路３０との間に挿入されている。給電回路３０は高周波信号をアンテナ素子１１に給電するための給電回路であり、高周波信号の生成や処理を行うが、高周波信号の合波や分波を行う回路を含んでいてもよい。
【００５３】
インピーダンス変換回路４５は、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第１高周波伝送線路ＴＬ１、第１高周波伝送線路ＴＬ１に電磁界結合され、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第２高周波伝送線路ＴＬ２、第１高周波伝送線路ＴＬ１に電磁界結合され、第１端Ｅ１および第２端Ｅ２を有する第３高周波伝送線路ＴＬ３、を備えている。第３高周波伝送線路ＴＬ３は、第１高周波伝送線路ＴＬ１の第２高周波伝送線路ＴＬ２とは反対側に配置されている。
【００５４】
第１高周波伝送線路ＴＬ１の第１端Ｅ１は給電回路３０に接続され、第１高周波伝送線路ＴＬ１の第２端Ｅ２および第２高周波伝送線路ＴＬ２，ＴＬ３の第２端Ｅ２はアンテナ素子１１に接続されている。また、この例では、第２高周波伝送線路ＴＬ２および第３高周波伝送線路ＴＬ３の第１端Ｅ１はグランドに接続（接地）されている。
【００５５】
このように第１高周波伝送線路ＴＬ１を二つの高周波伝送線路ＴＬ２，ＴＬ３で挟むように配置してもよい。
【００５６】
図１４（Ａ）は前記インピーダンス変換回路４５の分解斜視図である。このインピーダンス変換回路４５は多層基板に構成した例である。図１４（Ｂ）はインピーダンス変換回路４５の斜視図である。
【００５７】
図１４（Ａ）に示した範囲で、基材層５１にグランド導体パターン６４および引き出しパターン６４ｇが形成されている。基材層５２には、第２伝送線路導体パターン６２および引き出しパターン６２ａ，６２ｇが形成されている。基材層５３には、第１伝送線路導体パターン６１および引き出しパターン６１ａ，６１ｆが形成されている。基材層５４には、第３伝送線路導体パターン６３および引き出しパターン６３ａ，６３ｇが形成されている。基材層５５には、グランド導体パターン６５および引き出しパターン６５ｇが形成されている。
【００５８】
このインピーダンス変換回路は、図１４（Ａ）に示した、各種導体パターンが形成された基材を積層し、外面に端子電極７０ｆ，７０ｇ，７０ａを形成したものである。図１４（Ａ）に示した引き出しパターン６１ｆは端子電極７０ｆに導通し、図１４（Ａ）に示した引き出しパターン６１ａ，６２ａ，６３ａは端子電極７０ａに導通し、図１４（Ａ）に示した引き出しパターン６２ｇ，６３ｇ，６４ｇ，６５ｇは端子電極７０ｇに導通する。
図１４（Ａ）に示したように、三つの伝送線路導体パターン６１，６２，６３をそれぞれ別の層に形成して、基材層の厚み分の間隔で平行に配置してもよい。
【００５９】
このように第１高周波伝送線路ＴＬ１を二つの高周波伝送線路ＴＬ２，ＴＬ３で挟むようにこれらを配置することによって、線路間の結合度を高めることができる。
【００６０】
《他の実施形態》
図４（Ａ）、図６（Ａ）、図７（Ａ）、図１４（Ａ）等に示した例では、第１高周波伝送線路および第２高周波伝送線路をストリップラインで構成したが、第１伝送線路導体パターン６１と第２伝送線路導体パターン６２の一方の面にのみ対向するグランド導体パターンを設けてマイクロストリップラインで構成してもよい。
【００６１】
また、図１、図１２、図１３に示した例では第２高周波伝送線路ＴＬ２（および第３高周波伝送線路ＴＬ３）の第１端Ｅ１を接地した例を示したが、第１高周波伝送線路ＴＬ１を含むこれらの高周波伝送線路の必要な結合度や高周波伝送線路の特性インピーダンスや長さに応じて、第２高周波伝送線路ＴＬ２（および第３高周波伝送線路ＴＬ３）の第１端Ｅ１は開放であってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
Ａ…分岐点
ＣANT…キャパシタンス成分
Ｅ１…第１端
Ｅ２…第２端
Ｌ１…第１インダクタンス素子
Ｌ２…第２インダクタンス素子
ＬANT…アンテナ素子のインダクタンス成分
Ｍ…相互インダクタンス
Ｐ１…第１ポート
Ｐ２…第２ポート
Ｐ３…第３ポート
Ｒｒ…放射抵抗成分
Ｔ１…インピーダンス変換回路部
ＴＬ１…第１高周波伝送線路
ＴＬ２…第２高周波伝送線路
ＴＬ３…第３高周波伝送線路
Ｘ１…インダクタンス成分相殺回路部
Ｚ１…第１インダクタンス素子
Ｚ２…第２インダクタンス素子
Ｚ３…第３インダクタンス素子
１１…アンテナ素子
２１…グランド導体
２５，３５，４５…インピーダンス変換回路
３０…給電回路
５１〜５５…基材層
６１…第１伝送線路導体パターン
６２…第２伝送線路導体パターン
６３…第３伝送線路導体パターン
６５，６４…グランド導体パターン
７０ｆ，７０ｇ，７０ａ…端子電極
１０１，１０６，１０７…アンテナ装置
２０１…通信端末装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続されたインピーダンス変換回路とを含み、
前記インピーダンス変換回路は、第１端および第２端を有する第１高周波伝送線路と、前記第１高周波伝送線路に電磁界結合され、第１端および第２端を有する第２高周波伝送線路と、を備え、
前記第１高周波伝送線路の第１端は給電回路に接続され、前記第１高周波伝送線路の第２端および前記第２高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１高周波伝送線路および前記第２高周波伝送線路は、複数の基材層が積層された積層体の表面または内部に設けられた、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１高周波伝送線路および前記第２高周波伝送線路は、ストリップラインまたはマイクロストリップラインである、請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１高周波伝送線路の、前記第２高周波伝送線路とは反対側に、第１端および第２端を有する第３高周波伝送線路を備え、
前記第３高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されている、請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続されたインピーダンス変換回路と、前記インピーダンス変換回路に接続された給電回路とを含み、
前記インピーダンス変換回路は、第１端および第２端を有する第１高周波伝送線路と、前記第１高周波伝送線路に電磁界結合され、第１端および第２端を有する第２高周波伝送線路と、を備え、
前記第１高周波伝送線路の第１端は給電回路に接続され、前記第１高周波伝送線路の第２端および前記第２高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されていることを特徴とする通信端末装置。
【請求項１】
アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続されたインピーダンス変換回路とを含み、
前記インピーダンス変換回路は、第１端および第２端を有する第１高周波伝送線路と、前記第１高周波伝送線路に電磁界結合され、第１端および第２端を有する第２高周波伝送線路と、を備え、
前記第１高周波伝送線路の第１端は給電回路に接続され、前記第１高周波伝送線路の第２端および前記第２高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記第１高周波伝送線路および前記第２高周波伝送線路は、複数の基材層が積層された積層体の表面または内部に設けられた、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記第１高周波伝送線路および前記第２高周波伝送線路は、ストリップラインまたはマイクロストリップラインである、請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記第１高周波伝送線路の、前記第２高周波伝送線路とは反対側に、第１端および第２端を有する第３高周波伝送線路を備え、
前記第３高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されている、請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
アンテナ素子と、前記アンテナ素子に接続されたインピーダンス変換回路と、前記インピーダンス変換回路に接続された給電回路とを含み、
前記インピーダンス変換回路は、第１端および第２端を有する第１高周波伝送線路と、前記第１高周波伝送線路に電磁界結合され、第１端および第２端を有する第２高周波伝送線路と、を備え、
前記第１高周波伝送線路の第１端は給電回路に接続され、前記第１高周波伝送線路の第２端および前記第２高周波伝送線路の第２端は前記アンテナ素子に接続されていることを特徴とする通信端末装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１３−２１５９２（Ｐ２０１３−２１５９２Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４６５２（Ｐ２０１１−１５４６５２）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００６２３１）株式会社村田製作所 (3,635)
【Ｆターム（参考）】
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