アンテナ装置
【課題】スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンがアンテナ素子に近接することによるアンテナ性能の劣化がなく、アンテナ素子の電気長を変えて共振周波数を切り替え可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】第一アンテナ素子１０２および第二アンテナ素子１０３と、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチ１０４を設け、第一アンテナ素子１０２の一端には給電点１１０を設けている。第一アンテナ素子１０２の他端１１３とＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６とが接続され、ＭＥＭＳスイッチ１０４の第二端子１０７に第二アンテナ素子１０３の一端１１４が接続される。第一アンテナ素子１０２の一端はインダクタ１１５を介してグランドパターン１０１に接地され、ＭＥＭＳスイッチ１０４のグランド端子１０５は第一アンテナ素子１０２の他端１１３に接続される。
【解決手段】第一アンテナ素子１０２および第二アンテナ素子１０３と、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチ１０４を設け、第一アンテナ素子１０２の一端には給電点１１０を設けている。第一アンテナ素子１０２の他端１１３とＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６とが接続され、ＭＥＭＳスイッチ１０４の第二端子１０７に第二アンテナ素子１０３の一端１１４が接続される。第一アンテナ素子１０２の一端はインダクタ１１５を介してグランドパターン１０１に接地され、ＭＥＭＳスイッチ１０４のグランド端子１０５は第一アンテナ素子１０２の他端１１３に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチを用いてアンテナ素子の電気長を可変することでその共振周波数を切り替えできるマルチバンド対応のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のアンテナ装置としては、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されているようなものがあった。
【０００３】
特許文献１では、アンテナに給電点と複数接地点とが設けられ、各接地点をグランドに対して接続又は開放する複数の接地点スイッチを備え、接地点スイッチ手段を選択して切り替え操作によって接地点が切り替えられて共振周波数の調整が行われる技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチを複数具備するアンテナ装置において、複数のＭＥＭＳスイッチと、複数の微小パッチ導体とを用いて、アンテナの大きさや形状を可変することにより動作周波数を可変する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、アンテナ素子上のスイッチ部に併設した光信号処理部とスイッチ制御回路とが光導波路で接続され、スイッチ部に対する制御信号が光通信によって伝送される。スイッチ部がＯＮ／ＯＦＦ制御されることでアンテナ素子の物理的長さが変わり、周波数特性を可変する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６１５３３号公報
【特許文献２】特開２００７−１４２７２１号公報
【特許文献３】特開２００７−１７４０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンがアンテナ素子に近接することによって、アンテナが狭帯域となったり、放射抵抗が低下して放射効率の低下が発生したりと、アンテナ性能が劣化する場合があった。
【０００８】
例えば、特許文献１や特許文献２の技術の場合、逆Ｆアンテナやパッチアンテナには好適だが、モノポールアンテナ素子上に直列にスイッチを挿入してアンテナ素子の電気長を可変する場合には、アンテナ素子にスイッチ用グランドパターンが近接することになり、アンテナ性能の劣化が懸念される。特許文献３の技術の場合には、スイッチを制御する信号の影響でアンテナ性能が劣化することは避けられるが、構成が複雑で高価となり、スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンに関しては記載がない。
【０００９】
本発明は、スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンがアンテナ素子に近接することによるアンテナ性能の劣化がなく、アンテナ素子の電気長を変えて共振周波数を切り替え可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するため、本発明のアンテナ装置は、グランドパターンを有する回路基板と、前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、グランド端子、第一端子および第二端子を有し、この第一端子とこの第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、前記第一スイッチの前記第二端子に前記第二アンテナ素子の一端が接続され、前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端に接続されるように構成する。このアンテナ装置によれば、スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンを第一アンテナ素子と共用するため、アンテナ性能を劣化させることなく、アンテナ素子の電気長を変えて二つの共振周波数を得ることができる。
【００１１】
また、本発明のアンテナ装置は、グランドパターンを有する回路基板と、前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子と、互いに電気長が異なる複数の第二アンテナ素子と、グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、前記第一スイッチの前記各第二端子にそれぞれ前記第二アンテナ素子の一端が接続され、前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端に接続されるように構成する。このアンテナ装置によれば、第二アンテナ素子を複数設けることで３以上の共振周波数が得られる。
【００１２】
また、本発明のアンテナ装置は、グランドパターンを有する回路基板と、前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、前記第一スイッチの前記第二端子の一つと前記第二アンテナ素子の一端とが接続され、他の前記第二端子のうち、少なくとも一つは前記第二アンテナ素子の一端とリアクタンス素子を介して接続され、前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端に接続されるように構成する。このアンテナ装置によれば、第二アンテナ素子が一つであっても３以上の共振周波数が得られる。
【００１３】
また、本発明のアンテナ装置は、グランドパターンを有する回路基板と、前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、前記第一スイッチの前記第二端子の一つと前記第二アンテナ素子の一端とがリアクタンス素子を介して接続され、他の前記第二端子のうち、少なくとも一つは前記リアクタンス素子とは異なるリアクタンス値のリアクタンス素子を介して前記第二アンテナ素子の一端と接続され、前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端に接続されるように構成する。このアンテナ装置によれば、リアクタンス値の異なるリアクタンス素子を設けることで第二アンテナ素子が一つであっても３以上の共振周波数が得られる。
【００１４】
また、本発明のアンテナ装置は、前記第一スイッチが電源端子および制御端子を備え、前記電源端子と前記回路基板を接続する電源ラインおよび前記制御端子と前記回路基板を接続する制御ラインのそれぞれに少なくとも一つのインダクタを挿入するように構成する。このアンテナ装置によれば、電源ラインや制御ラインによるアンテナ性能の劣化を抑制できる。
【００１５】
また、本発明のアンテナ装置は、前記電源ラインと前記制御ラインの各ラインを前記第一アンテナ素子に近接して略平行に配置し、前記インダクタを給電点近傍に配置するように構成する。このアンテナ装置によれば、電源ラインや制御ラインを第一アンテナ素子などと一体化して動作させることでアンテナ性能の劣化を抑制できる。
【００１６】
また、本発明のアンテナ装置は、前記第一スイッチがＭＥＭＳスイッチであるように構成する。このアンテナ装置によれば、スイッチの第一端子と各第二端子の切断状態のアイソレーションが高く接続状態の挿入損失が小さく、各第二端子間のアイソレーションも高く、第一端子と各第二端子間で位相の変化が小さいため、共振周波数の切り替えにおけるアンテナ性能の劣化を抑制できる。
【００１７】
また、本発明のアンテナ装置は、前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、少なくとも一つの第三アンテナ素子と、グランド端子、第一端子および少なくとも一つの第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第二スイッチを少なくとも一つ備え、前記第二アンテナ素子の少なくとも一つの他端には前記第二スイッチの前記第一端子を接続し、前記第二スイッチの前記第二端子の少なくとも一つが前記第三アンテナ素子の一端と直接またはリアクタンス素子を介して接続され、前記第二アンテナ素子の一端は前記第一スイッチ、前記第一アンテナ素子およびインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第二スイッチの前記グランド端子は前記第二アンテナ素子の他端に接続されるように構成する。このアンテナ装置によれば、より多くの共振周波数に対応できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明のアンテナ装置によれば、スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンをアンテナ素子と共用するため、アンテナ性能を劣化させることなく、アンテナ素子の電気長を変えて共振周波数を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の概略図
【図２】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置における第一アンテナ素子の他端の詳細図
【図３】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の反射特性を示す図
【図４】本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の概略図
【図５】本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の反射特性を示す図
【図６】本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置の概略図
【図７】本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置の反射特性を示す図
【図８】本発明の実施の形態３における別のアンテナ装置の概略図
【図９】本発明の実施の形態４におけるアンテナ装置の概略図
【図１０】本発明の実施の形態５におけるアンテナ装置の概略図
【図１１】本発明の実施の形態６におけるアンテナ装置の概略図
【図１２】本発明の実施の形態６における別のアンテナ装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置１００の概略図である。
【００２２】
図１に示すアンテナ装置１００において、そのほぼ全面にグランドパターン１０１を有する回路基板と、このグランドパターン１０１と所定の間隔を隔てて配置される第一アンテナ素子１０２および第二アンテナ素子１０３と、第一スイッチとしてのＭＥＭＳスイッチ１０４を設けている。ＭＥＭＳスイッチ１０４は、グランド端子１０５、第一端子１０６および第二端子１０７、電源端子１０８、制御端子１０９を有し、この第一端子１０６と第二端子１０７との間で切断状態と接続状態とを切り替える単極単投（ＳＰＳＴ：Single-Pole Single-Throw）スイッチである。第一アンテナ素子１０２の一端には給電点１１０を設け、図示外の無線部に接続される。電源端子１０８と制御端子１０９はそれぞれインダクタ１１１とインダクタ１１２を介して回路基板上の図示外の制御部に接続される。第一アンテナ素子１０２の他端１１３とＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６とが接続され、ＭＥＭＳスイッチ１０４の第二端子１０７に第二アンテナ素子１０３の一端１１４が接続される。さらに第一アンテナ素子１０２の一端はインダクタ１１５を介してグランドパターン１０１に接地され、ＭＥＭＳスイッチ１０４のグランド端子１０５は第一アンテナ素子１０２の他端１１３に接続されている。インダクタ１１５としては無線通信の周波数においてアンテナ性能への影響が小さくなるようにインダクタンス値を選定する。
【００２３】
図１の概略図に対して、図２は、ＭＥＭＳスイッチ１０４近傍の第一アンテナ素子１０２の他端１１３の形状の詳細図である。
【００２４】
図２に示すように、ＭＥＭＳスイッチ１０４は一般的に複数のグランド端子１０５を備えている。このため、第一アンテナ素子１０２の他端１１３は、第二端子１０７、電源端子１０８、制御端子１０９を除いてＭＥＭＳスイッチ１０４を覆うような形状としている。
【００２５】
上記構成により、ＭＥＭＳスイッチ１０４のグランド端子１０５は第一アンテナ素子１０２およびインダクタ１１５を介してグランドパターン１０１に接地される。すなわち、ＭＥＭＳスイッチ１０４のグランド端子１０５に接続されるスイッチ用グランドパターンを第一アンテナ素子１０２と共用するため、スイッチ用グランドパターンがアンテナ素子に近接してアンテナ性能が劣化することがない。また、図３にアンテナの反射特性の一例を示す。図３において、実線はＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７が切断された状態、破線はＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７が接続された状態の反射特性である。よって、無線通信の周波数に応じてＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７の切断状態と接続状態を切り替えることで、アンテナ素子の電気長を変えて二つの共振周波数を得ることができる。
【００２６】
なお、第一アンテナ素子１０２の電気長と第二アンテナ素子１０３の電気長を調整することで所望の二つの共振周波数を得ることができる。また、第二アンテナ素子１０３の電気長の微調整のために、ＭＥＭＳスイッチ１０４の第二端子１０７と第二アンテナ素子１０３の一端１１４の間に一つ以上のリアクタンス素子を挿入しても同様の効果が得られる。また、ＭＥＭＳスイッチ１０４はグランドパターン１０１を有する回路基板上に実装してもよいし、別の基板（基材）に実装してもよい。また、第一アンテナ素子１０２および第二アンテナ素子１０３も、グランドパターン１０１を有する回路基板上の導体パターンで構成してもよいし、その一部を別途板金で構成してもよい。また、第一スイッチとしてはＭＥＭＳスイッチに限らず、第一端子１０６と第二端子１０７の切断状態のアイソレーションが高く接続状態の挿入損失が小さければ半導体スイッチなどを用いてもよいが、第一端子１０６と第二端子１０７間で位相の変化が小さい点からＭＥＭＳスイッチが望ましい。また、インダクタ１１５は、ＭＥＭＳスイッチ１０４のグランド端子１０５をグランドパターン１０１に接地するためだけでなく、整合回路の一部を兼ねてもよい。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置４００の概略図である。図４において、図１および図２と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２８】
図４に示すアンテナ装置４００おいて、互いに電気長が異なる二つの第二アンテナ素子４０１ａおよび第二アンテナ素子４０１ｂと、第一スイッチとしてのＭＥＭＳスイッチ４０２を設けている。ここでは、第二アンテナ素子４０１ａの方が第二アンテナ素子４０１ｂよりも電気長を長く設定している。ＭＥＭＳスイッチ４０２は、二つの第二端子１０７ａおよび１０７ｂを有し、第一端子１０６が第二端子１０７ａとも１０７ｂとも切断された状態、第一端子１０６が第二端子１０７ａと接続された状態、第一端子１０６が第二端子１０７ｂと接続された状態の３状態を切り替える単極双投（ＳＰＤＴ：Single-Pole Double-Throw）スイッチであり、第二端子の増加に伴って制御端子１０９やインダクタ１１２も増加する。
【００２９】
上記構成により得られるアンテナの反射特性の一例を図５に示す。図５において、実線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ａとも１０７ｂとも切断された状態、破線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ａと接続された状態、一点鎖線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ｂと接続された状態の反射特性である。よって、無線通信の周波数に応じてＭＥＭＳスイッチ４０２の状態を切り替えることで、アンテナ素子の電気長を変えて三つの共振周波数を得ることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では第一スイッチとしてＳＰＤＴスイッチの場合について述べたが、第二アンテナ素子４０１ａとも第二アンテナ素子４０１ｂとも電気長が異なる第二アンテナ素子を追加し、第一スイッチとしてＳＰ３Ｔスイッチを用いることで４つの共振周波数が得られるように、ＳＰｎＴ（ｎ＝３，４，５，・・・）スイッチ構成でｎ＋１の共振周波数が得られる。
【００３１】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置６００の概略図である。図６において、図１、図２および図４と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３２】
図６に示すアンテナ装置６００おいて、第二アンテナ素子１０３は一つだが、第一スイッチとしてはＳＰＤＴ構成のＭＥＭＳスイッチ４０２を設け、第二端子１０７ａと第二アンテナ素子１０３の一端１１４にはリアクタンス素子６０１を挿入し、第二端子１０７ｂと第二アンテナ素子１０３の一端１１４は直接接続している。
【００３３】
上記構成により得られるアンテナの反射特性の一例としてリアクタンス素子６０１がインダクタの場合を図７に示す。図７において、実線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ａとも１０７ｂとも切断された状態、破線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ａと接続された状態、一点鎖線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ｂと接続された状態の反射特性である。よって、無線通信の周波数に応じてＭＥＭＳスイッチ４０２の状態を切り替えることで、アンテナ素子の電気長を変えて３以上の共振周波数を得ることができる。
【００３４】
なお、図８は、本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置８００の概略図である。図８に示すように第二端子１０７ｂと第二アンテナ素子１０３の一端１１４にもリアクタンス素子６０１とはリアクタンス値の異なるリアクタンス素子６０２を挿入しても同様の効果が得られる。また、第一スイッチとしてＳＰＤＴスイッチの場合について述べたが、ＳＰｎＴ（ｎ＝３，４，５，・・・）スイッチ構成でリアクタンス値の異なるリアクタンス素子を複数設けることで、第二アンテナ素子１０３の数がｎを下回ってもｎ＋１以上の共振周波数が得られる。リアクタンス素子としては、一つのインダクタやキャパシタのみならず、それらの組み合わせで周波数特性を与えてもよい。
【００３５】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４におけるアンテナ装置９００の概略図である。図９において、図１および図２と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３６】
図１に示すアンテナ装置１００では、電源端子１０８と制御端子１０９はそれぞれインダクタ１１１および１１２を一つずつ介して回路基板上の図示外の制御部に接続されていたが、図９に示すアンテナ装置９００においては、インダクタ１１１とインダクタ１１２をそれぞれ二つずつ挿入し、一方はグランドパターン１０１の近傍に、他方はＭＥＭＳスイッチ１０４の近傍に配置している。
【００３７】
上記構成により、高周波的に電源ラインや制御ラインが遮断される。よって電源ラインや制御ラインの電気長に依存してアンテナ性能が劣化してしまう周波数帯が発生することを抑制できる。
【００３８】
なお、電源ラインと制御ラインに一つもインダクタを挿入しない場合に比べれば一つでもインダクタを挿入する効果は大きく、電源ラインと制御ラインが長くなる場合にはその両端にインダクタを挿入することが望ましい。また、電源ラインおよび制御ラインは第二アンテナ素子１０３に近接しないように配線することが望ましい。
【００３９】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５におけるアンテナ装置１０００の概略図である。図１０において、図１および図２と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４０】
図１０に示すアンテナ装置１０００においては、ＭＥＭＳスイッチ１０４の電源端子１０８からインダクタ１１１までの電源ラインとＭＥＭＳスイッチ１０４の制御端子１０９からインダクタ１１２までの制御ラインの各ラインを第一アンテナ素子１０２に近接して略平行に配置している。また、インダクタ１１１および１１２は給電点１１０の近傍に並列するように配置している。
【００４１】
上記構成により、アンテナ性能を劣化させる場合がある電源ラインおよび制御ラインを第一アンテナ素子１０２と一体化して動作させることにより、アンテナ性能の劣化を抑制できる。
【００４２】
なお、インダクタ１１１および１１２はグランドパターン１０１と第一アンテナ素子１０２を高周波的に遮断するために、インダクタ１１５とも並列するように配置することが望ましい。
【００４３】
また、電源ラインおよび制御ラインは、第一アンテナ素子１０２と同一平面上に配置することに限らず、多層基板を用いて第一アンテナ素子１０２の背面に配置してもよい。
【００４４】
（実施の形態６）
図１１は、本発明の実施の形態６におけるアンテナ装置１１００の概略図である。図１１において、図１および図２と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４５】
図１１に示すアンテナ装置１１００においては、グランドパターン１０１と所定の間隔を隔てて配置される第三アンテナ素子１１０１と、第二スイッチとしてのＭＥＭＳスイッチ１１０２を設けている。ＭＥＭＳスイッチ１１０２は、ＭＥＭＳスイッチ１０４と同様に、グランド端子１１０３、第一端子１１０４および第二端子１１０５、電源端子１１０６、制御端子１１０７を有し、この第一端子１１０４と第二端子１１０５との間で切断状態と接続状態とを切り替えるＳＰＳＴスイッチである。電源端子１１０６と制御端子１１０７はそれぞれインダクタ１１０８とインダクタ１１０９を介して回路基板上の図示外の制御部に接続される。第二アンテナ素子１０３の他端１１６とＭＥＭＳスイッチ１１０２の第一端子１１０４とが接続され、ＭＥＭＳスイッチ１１０２の第二端子１１０５に第三アンテナ素子１１０１の一端１１１０が接続される。ＭＥＭＳスイッチ１１０２のグランド端子１１０３は第二アンテナ素子１０３の他端１１６に接続されている。
【００４６】
上記構成により、ＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７が接続状態においては、ＭＥＭＳスイッチ１１０２のグランド端子１１０３は第二アンテナ素子１０３、ＭＥＭＳスイッチ１０４、第一アンテナ素子１０２およびインダクタ１１５を介してグランドパターン１０１に接地される。すなわち、ＭＥＭＳスイッチ１１０２のグランド端子１１０３に接続されるスイッチ用グランドパターンを第二アンテナ素子１０３と共用するため、スイッチ用グランドパターンがアンテナ素子に近接してアンテナ性能が劣化することがない。また、無線通信の周波数に応じてＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７の切断状態と接続状態およびＭＥＭＳスイッチ１１０２の第一端子１１０４と第二端子１１０５の切断状態と接続状態を切り替えることで、アンテナ素子の電気長を変えて三つの共振周波数を得ることができる。
【００４７】
なお、ＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７が切断状態においては、第一アンテナ素子１０２が支配的となって共振周波数が決まるため、ＭＥＭＳスイッチ１１０２のグランド端子１１０３がグランドパターン１０１に接地されないことは問題ない。また、第二アンテナ素子および第三アンテナ素子を複数備えたり、ＭＥＭＳスイッチ１０４および１１０２をＳＰＤＴやＳＰｎＴ（ｎ＝３，４，５，・・・）構成としたりすることでより多くの共振周波数を得ることができる。
【００４８】
また、ＭＥＭＳスイッチ１１０２の電源ラインおよび制御ラインを第二アンテナ素子１０３および第一アンテナ素子１０２に近接して略平行に配置する場合には、図１２に示すように、インダクタ１１０８およびインダクタ１１０９は第一アンテナ素子１０２と第二アンテナ素子１０３の境界部分に配置する。電源ラインはＭＥＭＳスイッチ１０４および１１０２で共用し、制御ラインにはインダクタ１１１１をインダクタ１１１および１１２と並列するように追加することで、アンテナ性能を劣化させる場合がある電源ラインおよび制御ラインを第一アンテナ素子１０２および第二アンテナ素子１０３と一体化して動作させることにより、アンテナ性能の劣化を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンをアンテナ素子と共用するため、スイッチ用グランドパターンがアンテナ素子に近接することによるアンテナ性能の劣化がなく、無線通信の周波数に応じてアンテナ素子の電気長を変えて共振周波数を切り替えることができるので、携帯電話端末やスマートフォン等の用途に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１００、４００、６００、８００、９００、１０００、１１００ アンテナ装置
１０１ グランドパターン
１０２ 第一アンテナ素子
１０３、４０１ａ、４０１ｂ 第二アンテナ素子
１０４、４０２ ＭＥＭＳスイッチ（第一スイッチ）
１０５、１１０３ グランド端子
１０６、１１０４ 第一端子
１０７、１０７ａ、１０７ｂ、１１０５ 第二端子
１０８、１１０６ 電源端子
１０９、１１０７ 制御端子
１１０ 給電点
１１１、１１２、１１５、１１０８、１１０９、１１１１ インダクタ
６０１、６０２ リアクタンス素子
１１０１ 第三アンテナ素子
１１０２ ＭＥＭＳスイッチ（第二スイッチ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチを用いてアンテナ素子の電気長を可変することでその共振周波数を切り替えできるマルチバンド対応のアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のアンテナ装置としては、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に記載されているようなものがあった。
【０００３】
特許文献１では、アンテナに給電点と複数接地点とが設けられ、各接地点をグランドに対して接続又は開放する複数の接地点スイッチを備え、接地点スイッチ手段を選択して切り替え操作によって接地点が切り替えられて共振周波数の調整が行われる技術が開示されている。
【０００４】
特許文献２では、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチを複数具備するアンテナ装置において、複数のＭＥＭＳスイッチと、複数の微小パッチ導体とを用いて、アンテナの大きさや形状を可変することにより動作周波数を可変する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、アンテナ素子上のスイッチ部に併設した光信号処理部とスイッチ制御回路とが光導波路で接続され、スイッチ部に対する制御信号が光通信によって伝送される。スイッチ部がＯＮ／ＯＦＦ制御されることでアンテナ素子の物理的長さが変わり、周波数特性を可変する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６１５３３号公報
【特許文献２】特開２００７−１４２７２１号公報
【特許文献３】特開２００７−１７４０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記従来の構成では、スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンがアンテナ素子に近接することによって、アンテナが狭帯域となったり、放射抵抗が低下して放射効率の低下が発生したりと、アンテナ性能が劣化する場合があった。
【０００８】
例えば、特許文献１や特許文献２の技術の場合、逆Ｆアンテナやパッチアンテナには好適だが、モノポールアンテナ素子上に直列にスイッチを挿入してアンテナ素子の電気長を可変する場合には、アンテナ素子にスイッチ用グランドパターンが近接することになり、アンテナ性能の劣化が懸念される。特許文献３の技術の場合には、スイッチを制御する信号の影響でアンテナ性能が劣化することは避けられるが、構成が複雑で高価となり、スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンに関しては記載がない。
【０００９】
本発明は、スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンがアンテナ素子に近接することによるアンテナ性能の劣化がなく、アンテナ素子の電気長を変えて共振周波数を切り替え可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記従来の課題を解決するため、本発明のアンテナ装置は、グランドパターンを有する回路基板と、前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、グランド端子、第一端子および第二端子を有し、この第一端子とこの第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、前記第一スイッチの前記第二端子に前記第二アンテナ素子の一端が接続され、前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端に接続されるように構成する。このアンテナ装置によれば、スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンを第一アンテナ素子と共用するため、アンテナ性能を劣化させることなく、アンテナ素子の電気長を変えて二つの共振周波数を得ることができる。
【００１１】
また、本発明のアンテナ装置は、グランドパターンを有する回路基板と、前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子と、互いに電気長が異なる複数の第二アンテナ素子と、グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、前記第一スイッチの前記各第二端子にそれぞれ前記第二アンテナ素子の一端が接続され、前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端に接続されるように構成する。このアンテナ装置によれば、第二アンテナ素子を複数設けることで３以上の共振周波数が得られる。
【００１２】
また、本発明のアンテナ装置は、グランドパターンを有する回路基板と、前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、前記第一スイッチの前記第二端子の一つと前記第二アンテナ素子の一端とが接続され、他の前記第二端子のうち、少なくとも一つは前記第二アンテナ素子の一端とリアクタンス素子を介して接続され、前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端に接続されるように構成する。このアンテナ装置によれば、第二アンテナ素子が一つであっても３以上の共振周波数が得られる。
【００１３】
また、本発明のアンテナ装置は、グランドパターンを有する回路基板と、前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、前記第一スイッチの前記第二端子の一つと前記第二アンテナ素子の一端とがリアクタンス素子を介して接続され、他の前記第二端子のうち、少なくとも一つは前記リアクタンス素子とは異なるリアクタンス値のリアクタンス素子を介して前記第二アンテナ素子の一端と接続され、前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端に接続されるように構成する。このアンテナ装置によれば、リアクタンス値の異なるリアクタンス素子を設けることで第二アンテナ素子が一つであっても３以上の共振周波数が得られる。
【００１４】
また、本発明のアンテナ装置は、前記第一スイッチが電源端子および制御端子を備え、前記電源端子と前記回路基板を接続する電源ラインおよび前記制御端子と前記回路基板を接続する制御ラインのそれぞれに少なくとも一つのインダクタを挿入するように構成する。このアンテナ装置によれば、電源ラインや制御ラインによるアンテナ性能の劣化を抑制できる。
【００１５】
また、本発明のアンテナ装置は、前記電源ラインと前記制御ラインの各ラインを前記第一アンテナ素子に近接して略平行に配置し、前記インダクタを給電点近傍に配置するように構成する。このアンテナ装置によれば、電源ラインや制御ラインを第一アンテナ素子などと一体化して動作させることでアンテナ性能の劣化を抑制できる。
【００１６】
また、本発明のアンテナ装置は、前記第一スイッチがＭＥＭＳスイッチであるように構成する。このアンテナ装置によれば、スイッチの第一端子と各第二端子の切断状態のアイソレーションが高く接続状態の挿入損失が小さく、各第二端子間のアイソレーションも高く、第一端子と各第二端子間で位相の変化が小さいため、共振周波数の切り替えにおけるアンテナ性能の劣化を抑制できる。
【００１７】
また、本発明のアンテナ装置は、前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、少なくとも一つの第三アンテナ素子と、グランド端子、第一端子および少なくとも一つの第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第二スイッチを少なくとも一つ備え、前記第二アンテナ素子の少なくとも一つの他端には前記第二スイッチの前記第一端子を接続し、前記第二スイッチの前記第二端子の少なくとも一つが前記第三アンテナ素子の一端と直接またはリアクタンス素子を介して接続され、前記第二アンテナ素子の一端は前記第一スイッチ、前記第一アンテナ素子およびインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第二スイッチの前記グランド端子は前記第二アンテナ素子の他端に接続されるように構成する。このアンテナ装置によれば、より多くの共振周波数に対応できる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明のアンテナ装置によれば、スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンをアンテナ素子と共用するため、アンテナ性能を劣化させることなく、アンテナ素子の電気長を変えて共振周波数を切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の概略図
【図２】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置における第一アンテナ素子の他端の詳細図
【図３】本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置の反射特性を示す図
【図４】本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の概略図
【図５】本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置の反射特性を示す図
【図６】本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置の概略図
【図７】本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置の反射特性を示す図
【図８】本発明の実施の形態３における別のアンテナ装置の概略図
【図９】本発明の実施の形態４におけるアンテナ装置の概略図
【図１０】本発明の実施の形態５におけるアンテナ装置の概略図
【図１１】本発明の実施の形態６におけるアンテナ装置の概略図
【図１２】本発明の実施の形態６における別のアンテナ装置の概略図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるアンテナ装置１００の概略図である。
【００２２】
図１に示すアンテナ装置１００において、そのほぼ全面にグランドパターン１０１を有する回路基板と、このグランドパターン１０１と所定の間隔を隔てて配置される第一アンテナ素子１０２および第二アンテナ素子１０３と、第一スイッチとしてのＭＥＭＳスイッチ１０４を設けている。ＭＥＭＳスイッチ１０４は、グランド端子１０５、第一端子１０６および第二端子１０７、電源端子１０８、制御端子１０９を有し、この第一端子１０６と第二端子１０７との間で切断状態と接続状態とを切り替える単極単投（ＳＰＳＴ：Single-Pole Single-Throw）スイッチである。第一アンテナ素子１０２の一端には給電点１１０を設け、図示外の無線部に接続される。電源端子１０８と制御端子１０９はそれぞれインダクタ１１１とインダクタ１１２を介して回路基板上の図示外の制御部に接続される。第一アンテナ素子１０２の他端１１３とＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６とが接続され、ＭＥＭＳスイッチ１０４の第二端子１０７に第二アンテナ素子１０３の一端１１４が接続される。さらに第一アンテナ素子１０２の一端はインダクタ１１５を介してグランドパターン１０１に接地され、ＭＥＭＳスイッチ１０４のグランド端子１０５は第一アンテナ素子１０２の他端１１３に接続されている。インダクタ１１５としては無線通信の周波数においてアンテナ性能への影響が小さくなるようにインダクタンス値を選定する。
【００２３】
図１の概略図に対して、図２は、ＭＥＭＳスイッチ１０４近傍の第一アンテナ素子１０２の他端１１３の形状の詳細図である。
【００２４】
図２に示すように、ＭＥＭＳスイッチ１０４は一般的に複数のグランド端子１０５を備えている。このため、第一アンテナ素子１０２の他端１１３は、第二端子１０７、電源端子１０８、制御端子１０９を除いてＭＥＭＳスイッチ１０４を覆うような形状としている。
【００２５】
上記構成により、ＭＥＭＳスイッチ１０４のグランド端子１０５は第一アンテナ素子１０２およびインダクタ１１５を介してグランドパターン１０１に接地される。すなわち、ＭＥＭＳスイッチ１０４のグランド端子１０５に接続されるスイッチ用グランドパターンを第一アンテナ素子１０２と共用するため、スイッチ用グランドパターンがアンテナ素子に近接してアンテナ性能が劣化することがない。また、図３にアンテナの反射特性の一例を示す。図３において、実線はＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７が切断された状態、破線はＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７が接続された状態の反射特性である。よって、無線通信の周波数に応じてＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７の切断状態と接続状態を切り替えることで、アンテナ素子の電気長を変えて二つの共振周波数を得ることができる。
【００２６】
なお、第一アンテナ素子１０２の電気長と第二アンテナ素子１０３の電気長を調整することで所望の二つの共振周波数を得ることができる。また、第二アンテナ素子１０３の電気長の微調整のために、ＭＥＭＳスイッチ１０４の第二端子１０７と第二アンテナ素子１０３の一端１１４の間に一つ以上のリアクタンス素子を挿入しても同様の効果が得られる。また、ＭＥＭＳスイッチ１０４はグランドパターン１０１を有する回路基板上に実装してもよいし、別の基板（基材）に実装してもよい。また、第一アンテナ素子１０２および第二アンテナ素子１０３も、グランドパターン１０１を有する回路基板上の導体パターンで構成してもよいし、その一部を別途板金で構成してもよい。また、第一スイッチとしてはＭＥＭＳスイッチに限らず、第一端子１０６と第二端子１０７の切断状態のアイソレーションが高く接続状態の挿入損失が小さければ半導体スイッチなどを用いてもよいが、第一端子１０６と第二端子１０７間で位相の変化が小さい点からＭＥＭＳスイッチが望ましい。また、インダクタ１１５は、ＭＥＭＳスイッチ１０４のグランド端子１０５をグランドパターン１０１に接地するためだけでなく、整合回路の一部を兼ねてもよい。
【００２７】
（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２におけるアンテナ装置４００の概略図である。図４において、図１および図２と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００２８】
図４に示すアンテナ装置４００おいて、互いに電気長が異なる二つの第二アンテナ素子４０１ａおよび第二アンテナ素子４０１ｂと、第一スイッチとしてのＭＥＭＳスイッチ４０２を設けている。ここでは、第二アンテナ素子４０１ａの方が第二アンテナ素子４０１ｂよりも電気長を長く設定している。ＭＥＭＳスイッチ４０２は、二つの第二端子１０７ａおよび１０７ｂを有し、第一端子１０６が第二端子１０７ａとも１０７ｂとも切断された状態、第一端子１０６が第二端子１０７ａと接続された状態、第一端子１０６が第二端子１０７ｂと接続された状態の３状態を切り替える単極双投（ＳＰＤＴ：Single-Pole Double-Throw）スイッチであり、第二端子の増加に伴って制御端子１０９やインダクタ１１２も増加する。
【００２９】
上記構成により得られるアンテナの反射特性の一例を図５に示す。図５において、実線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ａとも１０７ｂとも切断された状態、破線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ａと接続された状態、一点鎖線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ｂと接続された状態の反射特性である。よって、無線通信の周波数に応じてＭＥＭＳスイッチ４０２の状態を切り替えることで、アンテナ素子の電気長を変えて三つの共振周波数を得ることができる。
【００３０】
なお、本実施の形態では第一スイッチとしてＳＰＤＴスイッチの場合について述べたが、第二アンテナ素子４０１ａとも第二アンテナ素子４０１ｂとも電気長が異なる第二アンテナ素子を追加し、第一スイッチとしてＳＰ３Ｔスイッチを用いることで４つの共振周波数が得られるように、ＳＰｎＴ（ｎ＝３，４，５，・・・）スイッチ構成でｎ＋１の共振周波数が得られる。
【００３１】
（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置６００の概略図である。図６において、図１、図２および図４と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３２】
図６に示すアンテナ装置６００おいて、第二アンテナ素子１０３は一つだが、第一スイッチとしてはＳＰＤＴ構成のＭＥＭＳスイッチ４０２を設け、第二端子１０７ａと第二アンテナ素子１０３の一端１１４にはリアクタンス素子６０１を挿入し、第二端子１０７ｂと第二アンテナ素子１０３の一端１１４は直接接続している。
【００３３】
上記構成により得られるアンテナの反射特性の一例としてリアクタンス素子６０１がインダクタの場合を図７に示す。図７において、実線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ａとも１０７ｂとも切断された状態、破線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ａと接続された状態、一点鎖線はＭＥＭＳスイッチ４０２の第一端子１０６が第二端子１０７ｂと接続された状態の反射特性である。よって、無線通信の周波数に応じてＭＥＭＳスイッチ４０２の状態を切り替えることで、アンテナ素子の電気長を変えて３以上の共振周波数を得ることができる。
【００３４】
なお、図８は、本発明の実施の形態３におけるアンテナ装置８００の概略図である。図８に示すように第二端子１０７ｂと第二アンテナ素子１０３の一端１１４にもリアクタンス素子６０１とはリアクタンス値の異なるリアクタンス素子６０２を挿入しても同様の効果が得られる。また、第一スイッチとしてＳＰＤＴスイッチの場合について述べたが、ＳＰｎＴ（ｎ＝３，４，５，・・・）スイッチ構成でリアクタンス値の異なるリアクタンス素子を複数設けることで、第二アンテナ素子１０３の数がｎを下回ってもｎ＋１以上の共振周波数が得られる。リアクタンス素子としては、一つのインダクタやキャパシタのみならず、それらの組み合わせで周波数特性を与えてもよい。
【００３５】
（実施の形態４）
図９は、本発明の実施の形態４におけるアンテナ装置９００の概略図である。図９において、図１および図２と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００３６】
図１に示すアンテナ装置１００では、電源端子１０８と制御端子１０９はそれぞれインダクタ１１１および１１２を一つずつ介して回路基板上の図示外の制御部に接続されていたが、図９に示すアンテナ装置９００においては、インダクタ１１１とインダクタ１１２をそれぞれ二つずつ挿入し、一方はグランドパターン１０１の近傍に、他方はＭＥＭＳスイッチ１０４の近傍に配置している。
【００３７】
上記構成により、高周波的に電源ラインや制御ラインが遮断される。よって電源ラインや制御ラインの電気長に依存してアンテナ性能が劣化してしまう周波数帯が発生することを抑制できる。
【００３８】
なお、電源ラインと制御ラインに一つもインダクタを挿入しない場合に比べれば一つでもインダクタを挿入する効果は大きく、電源ラインと制御ラインが長くなる場合にはその両端にインダクタを挿入することが望ましい。また、電源ラインおよび制御ラインは第二アンテナ素子１０３に近接しないように配線することが望ましい。
【００３９】
（実施の形態５）
図１０は、本発明の実施の形態５におけるアンテナ装置１０００の概略図である。図１０において、図１および図２と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４０】
図１０に示すアンテナ装置１０００においては、ＭＥＭＳスイッチ１０４の電源端子１０８からインダクタ１１１までの電源ラインとＭＥＭＳスイッチ１０４の制御端子１０９からインダクタ１１２までの制御ラインの各ラインを第一アンテナ素子１０２に近接して略平行に配置している。また、インダクタ１１１および１１２は給電点１１０の近傍に並列するように配置している。
【００４１】
上記構成により、アンテナ性能を劣化させる場合がある電源ラインおよび制御ラインを第一アンテナ素子１０２と一体化して動作させることにより、アンテナ性能の劣化を抑制できる。
【００４２】
なお、インダクタ１１１および１１２はグランドパターン１０１と第一アンテナ素子１０２を高周波的に遮断するために、インダクタ１１５とも並列するように配置することが望ましい。
【００４３】
また、電源ラインおよび制御ラインは、第一アンテナ素子１０２と同一平面上に配置することに限らず、多層基板を用いて第一アンテナ素子１０２の背面に配置してもよい。
【００４４】
（実施の形態６）
図１１は、本発明の実施の形態６におけるアンテナ装置１１００の概略図である。図１１において、図１および図２と同じ構成については同じ符号を用い、説明を省略する。
【００４５】
図１１に示すアンテナ装置１１００においては、グランドパターン１０１と所定の間隔を隔てて配置される第三アンテナ素子１１０１と、第二スイッチとしてのＭＥＭＳスイッチ１１０２を設けている。ＭＥＭＳスイッチ１１０２は、ＭＥＭＳスイッチ１０４と同様に、グランド端子１１０３、第一端子１１０４および第二端子１１０５、電源端子１１０６、制御端子１１０７を有し、この第一端子１１０４と第二端子１１０５との間で切断状態と接続状態とを切り替えるＳＰＳＴスイッチである。電源端子１１０６と制御端子１１０７はそれぞれインダクタ１１０８とインダクタ１１０９を介して回路基板上の図示外の制御部に接続される。第二アンテナ素子１０３の他端１１６とＭＥＭＳスイッチ１１０２の第一端子１１０４とが接続され、ＭＥＭＳスイッチ１１０２の第二端子１１０５に第三アンテナ素子１１０１の一端１１１０が接続される。ＭＥＭＳスイッチ１１０２のグランド端子１１０３は第二アンテナ素子１０３の他端１１６に接続されている。
【００４６】
上記構成により、ＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７が接続状態においては、ＭＥＭＳスイッチ１１０２のグランド端子１１０３は第二アンテナ素子１０３、ＭＥＭＳスイッチ１０４、第一アンテナ素子１０２およびインダクタ１１５を介してグランドパターン１０１に接地される。すなわち、ＭＥＭＳスイッチ１１０２のグランド端子１１０３に接続されるスイッチ用グランドパターンを第二アンテナ素子１０３と共用するため、スイッチ用グランドパターンがアンテナ素子に近接してアンテナ性能が劣化することがない。また、無線通信の周波数に応じてＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７の切断状態と接続状態およびＭＥＭＳスイッチ１１０２の第一端子１１０４と第二端子１１０５の切断状態と接続状態を切り替えることで、アンテナ素子の電気長を変えて三つの共振周波数を得ることができる。
【００４７】
なお、ＭＥＭＳスイッチ１０４の第一端子１０６と第二端子１０７が切断状態においては、第一アンテナ素子１０２が支配的となって共振周波数が決まるため、ＭＥＭＳスイッチ１１０２のグランド端子１１０３がグランドパターン１０１に接地されないことは問題ない。また、第二アンテナ素子および第三アンテナ素子を複数備えたり、ＭＥＭＳスイッチ１０４および１１０２をＳＰＤＴやＳＰｎＴ（ｎ＝３，４，５，・・・）構成としたりすることでより多くの共振周波数を得ることができる。
【００４８】
また、ＭＥＭＳスイッチ１１０２の電源ラインおよび制御ラインを第二アンテナ素子１０３および第一アンテナ素子１０２に近接して略平行に配置する場合には、図１２に示すように、インダクタ１１０８およびインダクタ１１０９は第一アンテナ素子１０２と第二アンテナ素子１０３の境界部分に配置する。電源ラインはＭＥＭＳスイッチ１０４および１１０２で共用し、制御ラインにはインダクタ１１１１をインダクタ１１１および１１２と並列するように追加することで、アンテナ性能を劣化させる場合がある電源ラインおよび制御ラインを第一アンテナ素子１０２および第二アンテナ素子１０３と一体化して動作させることにより、アンテナ性能の劣化を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
スイッチのグランド端子に接続されるスイッチ用グランドパターンをアンテナ素子と共用するため、スイッチ用グランドパターンがアンテナ素子に近接することによるアンテナ性能の劣化がなく、無線通信の周波数に応じてアンテナ素子の電気長を変えて共振周波数を切り替えることができるので、携帯電話端末やスマートフォン等の用途に有用である。
【符号の説明】
【００５０】
１００、４００、６００、８００、９００、１０００、１１００ アンテナ装置
１０１ グランドパターン
１０２ 第一アンテナ素子
１０３、４０１ａ、４０１ｂ 第二アンテナ素子
１０４、４０２ ＭＥＭＳスイッチ（第一スイッチ）
１０５、１１０３ グランド端子
１０６、１１０４ 第一端子
１０７、１０７ａ、１０７ｂ、１１０５ 第二端子
１０８、１１０６ 電源端子
１０９、１１０７ 制御端子
１１０ 給電点
１１１、１１２、１１５、１１０８、１１０９、１１１１ インダクタ
６０１、６０２ リアクタンス素子
１１０１ 第三アンテナ素子
１１０２ ＭＥＭＳスイッチ（第二スイッチ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グランドパターンを有する回路基板と、
前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、
グランド端子、第一端子および第二端子を有し、この第一端子とこの第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、
前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、
前記第一スイッチの前記第二端子に前記第二アンテナ素子の一端が接続され、
前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端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】
グランドパターンを有する回路基板と、
前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子と、互いに電気長が異なる複数の第二アンテナ素子と、
グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、
前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、
前記第一スイッチの前記各第二端子にそれぞれ前記第二アンテナ素子の一端が接続され、
前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端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３】
グランドパターンを有する回路基板と、
前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、
グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、
前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、
前記第一スイッチの前記第二端子の一つと前記第二アンテナ素子の一端とが接続され、他の前記第二端子のうち、少なくとも一つは前記第二アンテナ素子の一端とリアクタンス素子を介して接続され、
前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端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４】
グランドパターンを有する回路基板と、
前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、
グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、
前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、
前記第一スイッチの前記第二端子の一つと前記第二アンテナ素子の一端とがリアクタンス素子を介して接続され、他の前記第二端子のうち、少なくとも一つは前記リアクタンス素子とは異なるリアクタンス値のリアクタンス素子を介して前記第二アンテナ素子の一端と接続され、
前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端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５】
前記第一スイッチは電源端子および制御端子を備え、
前記電源端子と前記回路基板を接続する電源ラインおよび前記制御端子と前記回路基板を接続する制御ラインのそれぞれに少なくとも一つのインダクタを挿入することを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記電源ラインと前記制御ラインの各ラインは前記第一アンテナ素子に近接して略平行に配置し、前記インダクタを給電点近傍に配置することを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第一スイッチはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチであることを特徴とする請求項１乃至請求項６記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、少なくとも一つの第三アンテナ素子と、
グランド端子、第一端子および少なくとも一つの第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第二スイッチを少なくとも一つ備え、
前記第二アンテナ素子の少なくとも一つの他端には前記第二スイッチの前記第一端子を接続し、
前記第二スイッチの前記第二端子の少なくとも一つが前記第三アンテナ素子の一端と直接またはリアクタンス素子を介して接続され、
前記第二アンテナ素子の一端は前記第一スイッチ、前記第一アンテナ素子およびインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第二スイッチの前記グランド端子は前記第二アンテナ素子の他端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７記載のアンテナ装置。
【請求項１】
グランドパターンを有する回路基板と、
前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、
グランド端子、第一端子および第二端子を有し、この第一端子とこの第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、
前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、
前記第一スイッチの前記第二端子に前記第二アンテナ素子の一端が接続され、
前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端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】
グランドパターンを有する回路基板と、
前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子と、互いに電気長が異なる複数の第二アンテナ素子と、
グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、
前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、
前記第一スイッチの前記各第二端子にそれぞれ前記第二アンテナ素子の一端が接続され、
前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端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３】
グランドパターンを有する回路基板と、
前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、
グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、
前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、
前記第一スイッチの前記第二端子の一つと前記第二アンテナ素子の一端とが接続され、他の前記第二端子のうち、少なくとも一つは前記第二アンテナ素子の一端とリアクタンス素子を介して接続され、
前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端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４】
グランドパターンを有する回路基板と、
前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、第一アンテナ素子および第二アンテナ素子と、
グランド端子、第一端子および複数の第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第一スイッチを備え、
前記第一アンテナ素子の一端に給電点を設け、前記第一アンテナ素子の他端と前記第一スイッチの前記第一端子とが接続され、
前記第一スイッチの前記第二端子の一つと前記第二アンテナ素子の一端とがリアクタンス素子を介して接続され、他の前記第二端子のうち、少なくとも一つは前記リアクタンス素子とは異なるリアクタンス値のリアクタンス素子を介して前記第二アンテナ素子の一端と接続され、
前記第一アンテナ素子の一端はインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第一スイッチの前記グランド端子は前記第一アンテナ素子の他端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５】
前記第一スイッチは電源端子および制御端子を備え、
前記電源端子と前記回路基板を接続する電源ラインおよび前記制御端子と前記回路基板を接続する制御ラインのそれぞれに少なくとも一つのインダクタを挿入することを特徴とする請求項１乃至請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記電源ラインと前記制御ラインの各ラインは前記第一アンテナ素子に近接して略平行に配置し、前記インダクタを給電点近傍に配置することを特徴とする請求項５記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記第一スイッチはＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）スイッチであることを特徴とする請求項１乃至請求項６記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記グランドパターンと所定の間隔を隔てて配置される、少なくとも一つの第三アンテナ素子と、
グランド端子、第一端子および少なくとも一つの第二端子を有し、この第一端子と各第二端子との間で接続または切断される第二スイッチを少なくとも一つ備え、
前記第二アンテナ素子の少なくとも一つの他端には前記第二スイッチの前記第一端子を接続し、
前記第二スイッチの前記第二端子の少なくとも一つが前記第三アンテナ素子の一端と直接またはリアクタンス素子を介して接続され、
前記第二アンテナ素子の一端は前記第一スイッチ、前記第一アンテナ素子およびインダクタを介して前記回路基板のグランドパターンに接地され、前記第二スイッチの前記グランド端子は前記第二アンテナ素子の他端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７記載のアンテナ装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２５６９９９（Ｐ２０１２−２５６９９９Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２７８８９（Ｐ２０１１−１２７８８９）
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月８日（２０１１．６．８）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
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