フラフープアンテナ及び無線通信機
【課題】 単一のアンテナで指向性ダイバーシチアンテナを実現することができると共に、共振周波数を広範囲に変えることができるフラフープアンテナ及び無線通信機を提供する。
【解決手段】 フラフープアンテナ１が無線通信機の回路基板１１に取り付けられている。フラフープアンテナ１は、矩形状の放射電極２と切替スイッチ回路３と周波数可変回路４−１，４−２とで構成されている。切替スイッチ回路３は、放射電極２の両端部２１，２２のいずれかに給電線３０を電気的に接続する回路である。周波数可変回路４−１，４−２は、そのリアクタンスを調整することで放射電極２の共振周波数を変化させることができる回路であり、それぞれが放射電極２の端部２１，２２に近設されている。なお、各周波数可変回路４−１（４−２）は、チップコンデンサ部品４０とチップインダクタ部品４１とバラクタ４２とで構成されている。
【解決手段】 フラフープアンテナ１が無線通信機の回路基板１１に取り付けられている。フラフープアンテナ１は、矩形状の放射電極２と切替スイッチ回路３と周波数可変回路４−１，４−２とで構成されている。切替スイッチ回路３は、放射電極２の両端部２１，２２のいずれかに給電線３０を電気的に接続する回路である。周波数可変回路４−１，４−２は、そのリアクタンスを調整することで放射電極２の共振周波数を変化させることができる回路であり、それぞれが放射電極２の端部２１，２２に近設されている。なお、各周波数可変回路４−１（４−２）は、チップコンデンサ部品４０とチップインダクタ部品４１とバラクタ４２とで構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射電極がループ状をなすフラフープアンテナに関し、特に共振周波数を変化させることが可能な周波数可変型のフラフープアンテナ及び無線通信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種のフラフープアンテナとしては、ループ状の放射電極を回路基板の非グランド領域に導体パターンで形成して、この放射電極の一端側を給電部に接続する共に他端側を開放端部とし、リアクタンス成分を変化可能な周波数可変回路をこの放射電極に介設した構成となっている（例えば、特願２００３−１５９７２４号）。
これにより、周波数可変回路のリアクタンス成分を変えることによって、放射電極の電気長を変化させ、放射電極の共振周波数を変えることができるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記した従来のフラフープアンテナでは、周波数可変回路のリアクタンス成分を変えることによって、放射電極の共振周波数を変える構成であるので、かかる周波数可変回路を用いて、共振周波数を広く変化させようとすると、回路が複雑になったり、損失が増加するおそれがある。
また、上記フラフープアンテナでは、放射電極を回路基板の非グランド領域に導体パターンで形成した構成であるので、アンテナの指向性が固定パターンとなる。このため、このフラフープアンテナを携帯電話などの無線通信機に用いる場合には、異なる指向性を持つ別のアンテナと共にダイバーシチアンテナを構成する必要がある。しかし、携帯電話などの小型の無線通信機に２種類のアンテナを装着するには、スペース上の制約があり、実装することが困難であった。
【０００４】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、単一のアンテナで指向性ダイバーシチアンテナを実現することができると共に、共振周波数を広範囲に変えることができるフラフープアンテナ及び無線通信機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】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係るフラフープアンテナは、両端部が開放されたループ状の放射電極と、この放射電極の両端部のいずれか一方の端部と給電線との電気的接続を可能にする切替スイッチ回路と、放射電極上に介設され且つそのリアクタンスを調整することで当該放射電極の共振周波数を変化可能な１以上の周波数可変回路とを具備する構成とした。
かかる構成により、切替スイッチ回路によって、放射電極の両端部のいずれか一方の端部と給電線とを電気的接続すると、放射電極に導通した電流の分布が給電線と接続した当該一方の端部側で最も大きく、開放状態の他方の端部でほぼゼロの状態になり、当該放射電極の電気長に対応した共振周波数で電波を送受信する。このとき、周波数可変回路を用いてリアクタンスを調整し、放射電極の共振周波数を変化させることで、広範囲な帯域での送受信が可能となる。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のフラフープアンテナにおいて、周波数可変回路を１対設け、一方の周波数可変回路を放射電極の両端部の一方の端部側に近設すると共に、他方の周波数可変回路を他方の端部側に近設した構成とする。
かかる構成により、給電線と接続している放射電極端部側で電流分布が最も大きいので、当該端部側に位置する周波数可変回路を用いてリアクタンスを調整すれば、より効果的に且つより広範囲に共振周波数を変えることができる。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載のフラフープアンテナにおいて、１対の周波数可変回路の共振周波数可変範囲を異ならせた構成とする。
かかる構成により、１対の周波数可変回路の一方の周波数可変回路の共振周波数可変範囲が、他方の周波数可変回路の共振周波数可変範囲とずれるため、共振周波数可変範囲が同一な１対の周波数可変回路を用いた場合に比べて、切替スイッチ回路の切替によって、より広い周波数範囲での調整が可能となる。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のフラフープアンテナにおいて、高調波による電流分布が最も大きな放射電極の略中央部位に別体の周波数可変回路を追加した構成とする。
かかる構成により、１対の周波数可変回路のうち切替スイッチ回路と接続した端部側に位置する周波数可変回路を調整することで、基本波の共振周波数を広範囲で変化させることができる。このとき、高調波の共振周波数はほとんど変化しない。また、高調波による電流分布が最も大きな放射電極の略中央部位に設けられた別体の周波数可変回路を調整することで、高調波の共振周波数を広範囲で変化させることができる。このとき、基本波の共振周波数はほとんど変化しない。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のフラフープアンテナにおいて、周波数可変回路は、それぞれ独立してリアクタンスの調整が可能である構成とした。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のフラフープアンテナにおいて、放射電極を、多角形又は円形に湾曲したワイヤーで形成した構成とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のフラフープアンテナにおいて、切替スイッチ回路を、ドレインが給電線に接続されると共にソースが放射電極の一方の端部に接続され且つゲート電圧で当該ドレインとソースとの間を開閉する第１のＦＥＴと、ドレインが給電線に接続されると共にソースが放射電極の他方の端部に接続され且つゲート電圧で当該ドレインとソースとの間を開閉する第２のＦＥＴとで構成した構成とする。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のフラフープアンテナにおいて、周波数可変回路は、放射電極に直列に接続され且つ印加電圧の大きさに対応して容量成分の大きさを変えるバラクタダイオードを備える構成とした。
【００１３】
請求項９の発明にかかる無線通信機は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のフラフープアンテナを備える構成とした。
【００１４】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の無線通信機において、携帯電話機能とテレビ機能とを少なくとも備え、請求項４に記載のフラフープアンテナを用いて、高調波の共振周波数で携帯電話信号の送受信を行うと共に、基本波の共振周波数でテレビ信号の受信を行う構成とした。
【発明の効果】
【００１５】
以上詳しく説明したように、請求項１ないし請求項８の発明に係るフラフープアンテナによれば、切替スイッチ回路によって、放射電極上の電流分布を切り替えることができるので、対応する指向性パターンを変化させることが可能となり、単一のアンテナでダイバーシチ効果を得ることができると共に、周波数可変回路を調整することで、広範囲な帯域での送受信を行うことができるという優れた効果がある。
特に、請求項３の発明によれば、さらに広い周波数範囲での調整が可能となる。
また、請求項４の発明によれば、基本波と高調波の共振周波数をそれぞれ独立に広範囲で変化させることができるので、異なるシステムの電波も送受信可能となる。
さらに、請求項５の発明によれば、周波数可変回路において、それぞれ独立してリアクタンスの調整が可能であるので、各周波数可変回路において共振周波数の微調整が可能となる。
【００１６】
また、請求項９または請求項１０の発明によれば、単一のアンテナで指向性ダイバーシチ効果を有し、且つ広範囲の周波数で送受信可能な無線通信機を提供することができる。
特に、請求項１０の発明によれば、携帯電話やテレビという異なるシステムにおける電波も送受信可能な単一のフラフープアンテナを備えているので、小型で且つ多機能な無線通信機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、この発明の第１実施例に係るフラフープアンテナを備えた無線通信機を一部破断して示す斜視図である。
図１に示すように、この無線通信機は、ケース１０内に収納された回路基板１１にこの実施例のフラフープアンテナ１を取り付けた構造になっている。
具体的には、回路基板１１の表面（図１の手前側面）にグランド領域１１ａと非グランド領域１１ｂとが設けられ、一点鎖線で示すように、無線通信に必要なＢＢ部（ベースバンド部）１２とＲＦ部（高周波送受信部）１３とがグランド領域１１ａに実装されて、フラフープアンテナ１への給電部をなす。
【００１９】
フラフープアンテナ１は、このような回路基板１１の非グランド領域１１ｂに取り付けられている。
図２は、フラフープアンテナ１の平面図であり、図３は、フラフープアンテナ１の等価回路図である。
図１及び図２に示すように、フラフープアンテナ１は、放射電極２と切替スイッチ回路３と１対の周波数可変回路４−１，４−２とで構成されている。
【００２０】
放射電極２は、図２に示すように、両端部２１，２２がが開放されたループ状の金属ワイヤーであり、この実施例では、平面視において矩形に湾曲した形状に設定してある。
【００２１】
切替スイッチ回路３は、放射電極２の両端部２１，２２のいずれかの端部に給電線３０を電気的に接続するための回路であり、図２では、理解を容易にするため、模式的に機械スイッチとして表示している。しかし、切替スイッチ回路３は、実際には、図３に示すように、並列に接続された第１及び第２のＦＥＴ３１，３２で形成されている。
これら第１及び第２のＦＥＴ３１，３２は、ＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor Field Effect Transistor ）であり、第１のＦＥＴ３１のドレインＤが給電線３０に接続されると共にソースＳが放射電極２の端部２１に接続されている。また、第２のＦＥＴ３２のドレインＤも給電線３０に接続されているが、そのソースＳは放射電極２の端部２２に接続されている。かかる構成により、第１及び第２のＦＥＴ３１，３２のいずれかのゲ−トＧに所定のゲ−ト電圧を加えることで、ドレインＤとソースＳとの間を開閉する。
具体的には、第１のＦＥＴ３１のゲ−トＧに０ボルトのゲート電圧を加えると、第１のＦＥＴ３１のドレインＤ−ソースＳ間インピーダンスが低くなってＯＮ状態となり、第２のＦＥＴ３２のゲ−トＧにピンチオフ電圧以上のゲート電圧を加えると、第２のＦＥＴ３２のドレインＤ−ソースＳ間インピーダンスが高くなってＯＦＦ状態となる。この結果、給電線３０からの電流が、矢印Ｌで示すように、放射電極２内を左回りに通電する。
また、第２のＦＥＴ３２，第１のＦＥＴ３１のゲ−トＧにそれぞれ０ボルト，ピンチオフ以上のゲート電圧を加えると、第２のＦＥＴ３２のドレインＤ−ソースＳ間インピーダンスが低くなり、第１のＦＥＴ３１のドレインＤ−ソースＳ間インピーダンスが高くなって、給電線３０からの電流が、矢印Ｒで示すように、放射電極２内を右回りに通電する。
そして、ＯＦＦ状態のＦＥＴに浮遊容量が発生して、放射電極２の開放端部における結合容量が形成される。例えば、第２のＦＥＴ３２がＯＮ状態の場合には、第１のＦＥＴ３１がＯＦＦ状態であるので、破線で示すように、第１のＦＥＴ３１のドレインＤ−ソースＳ間に浮遊容量３３が発生することとなる。
【００２２】
１対の周波数可変回路４−１，４−２は、そのリアクタンスを調整することで放射電極２の共振周波数を変化させることができる回路であり、放射電極２上に介設されている。具体的には、一方の周波数可変回路４−１が放射電極２の端部２１に近設され、他方の周波数可変回路４−２が端部２２に近設されている。
各周波数可変回路４−１（４−２）は、この実施例では、チップコンデンサ部品４０とチップインダクタ部品４１を放射電極２に直列に接続し、バラクタ(バラクタダイオード)４２をこれらチップコンデンサ部品４０及びチップインダクタ部品４１の直列接続体に並列接続した構造になっている。かかる構造により、バラクタ４２に印加する制御電圧Ｖを変えることで、バラクタ４２の容量成分の大きさが変化し、この容量成分の変化に応じて、バラクタ４２の通電量が変化する。この結果、チップインダクタ部品４１のインダクタンス成分(リアクタンス成分)の大きさが変化するので、放射電極２の電気長が変わって、放射電極２の共振周波数もリアクタンス成分の変化に対応して変化することとなる。なお、この実施例では、１対の周波数可変回路４−１，４−２の両チップインダクタ部品４１のリアクタンス成分を等しく設定して、周波数可変回路４−１による共振周波数可変範囲と周波数可変回路４−２による共振周波数可変範囲とが異ならないようにしている。
【００２３】
上記のような構造のフラフープアンテナ１は、図１に示すように、給電線３０を非グランド領域１１ｂに接続させた状態で、回路基板１１の一辺１１ｃ上に立設されている。
図４は、フラフープアンテナ１の回路基板１１に対する配置関係を示す平面図である。
図４に示すように、フラフープアンテナ１は、回路基板１１の一辺１１ｃが切替スイッチ回路３と放射電極２の中央部位とを通るように、回路基板１１に取り付けられており、放射電極２の中心線Ｍが一辺１１ｃ上に位置する。
【００２４】
次に、この実施例が示す作用及び効果について説明する。
図５は、電流が左回りの場合における電流分布を示す概略平面図であり、図６は、電流が左回りの場合における放射パターンを示す概略側面図である。また、図７は、電流が右回りの場合における電流分布を示す概略平面図であり、図８は、電流が右回りの場合における放射パターンを示す概略側面図である。そして、図９は、放射パターンの切替状態を示す概略側面図である。
図３に示した切替スイッチ回路３の第１のＦＥＴ３１をＯＮ状態にすると、放射電極２の端部２１と給電線３０とが第１のＦＥＴ３１を介して電気的接続されると共に、ＯＦＦ状態の第２のＦＥＴ３２のドレインＤ−ソースＳ間に浮遊容量が発生する。これにより、図５の矢印Ｌで示すように、電流が放射電極２内を左回りに通電する。かかる状態では、電流分布Ｉは、放射電極２の端部２１において最も大きい（図５のＩmax）。そして、電流分布Ｉは端部２１から端部２２に向かうに従って小さくなり、開放状態の端部２２でほぼゼロの状態になる（図５のＩmin）。このことは、端部２２側における電界が最も強く、端部２１側における電界が最も弱いことを意味する。したがって、ＢＢ部１２やＲＦ部１３の電子部品と作用する電界は弱く、電子部品が放射パターンＰ１に影響を与えることはない。このため、放射パターンＰ１は、図６に示すように、中心線Ｍに関して対称な形状になる。
【００２５】
逆に、切替スイッチ回路３の第２のＦＥＴ３２をＯＮ状態にすると、放射電極２の端部２２と給電線３０とが第２のＦＥＴ３２を介して電気的接続されると共に、ＯＦＦ状態の第１のＦＥＴ３１のドレインＤ−ソースＳ間に浮遊容量が発生する。これにより、図７の矢印Ｒで示すように、電流が放射電極２内を右回りに通電する。かかる状態では、電流分布Ｉは、放射電極２の端部２２において最も大きい（図７のＩmax）。そして、電流分布Ｉは端部２２から端部２１に向かうに従って小さくなり、開放状態の端部２２でほぼゼロの状態になる（図７のＩmin）。すなわち、端部２１側における電界が最も強く、端部２２側における電界が最も弱くなる。このことは、ＢＢ部１２やＲＦ部１３の電子部品と作用する電界が強く、電界が電子部品側に集中することを意味する。このため、放射パターンＰ２は、図８に示すように、右半部がＢＢ部１２やＲＦ部１３などの電子部品側に傾いた指向性を持つこととなる。
【００２６】
このように、この実施例のフラフープアンテナ１によれば、図９に示すように、切替スイッチ回路３の切替によって、異なる指向性を持った２種類の放射パターンＰ１，Ｐ２を得ることができるので、単一のフラフープアンテナ１で指向性ダイバーシチの効果を得ることができる。
【００２７】
以上のように、切替スイッチ回路３の切替によって、放射パターンの指向性を変えることができるが、この実施例では、周波数可変回路４−１（４−２）を用いてリアクタンスを調整し、放射電極２の共振周波数を変化することで、広範囲な帯域での送受信が可能である。
図１０は、フラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
切替スイッチ回路３の第１のＦＥＴ３１をＯＮ状態にして、放射電極２の端部２１と給電線３０とを電気的接続すると、図５で示したように、電流分布Ｉは、放射電極２の端部２１側において大きい。したがって、端部２１側に近設された周波数可変回路４−１を調整することで、共振周波数を効果的に変えることができる。具体的には、周波数可変回路４−１のバラクタ４２に印加する制御電圧Ｖを変えることで、放射電極２の共振周波数を、図１０に示すように、周波数ｆ３から周波数ｆ１，ｆ２，ｆ４，ｆ５に変えることができる。このことから、周波数可変回路４−１を使用しない場合にはフラフープアンテナ１の周波数帯域幅が放射電極２が持つ狭い帯域幅ｈであり、これに対して、周波数可変回路４−１を使用した場合の通信可能な周波数帯は、放射電極２の共振周波数の可変幅に応じた広い帯域幅Ｈになり、フラフープアンテナ１の広帯域化を図ることができる。
逆に、切替スイッチ回路３の第２のＦＥＴ３２をＯＮ状態にした場合には、電流分布Ｉが大きな端部２２側に近接された周波数可変回路４−２を調整することで、共振周波数を効果的且つ広範囲で変えることができる。
ところで、放射電極２の共振周波数の可変量は、周波数可変回路４−１（４−２）のバラクタ４２の容量成分の可変幅に応じたものとなる。しかし、この実施例では、周波数可変回路４−１，４−２の双方のバラクタ４２で容量成分を同じに設定しているので、周波数可変回路４−１を使用した場合の可変共振周波数範囲は、図１０のｆ１〜ｆ５であり、周波数可変回路４−２を使用した場合においても、可変共振周波数範囲は図１０のｆ１〜ｆ５であり、１対の周波数可変回路４−１，４−２による可変周波数範囲が重複している。
【実施例２】
【００２８】
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図１１は、この発明の第２実施例に係るフラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
上記第１実施例では、周波数可変回路４−１，４−２の双方のバラクタ４２で容量成分を同じに設定していたので、１対の周波数可変回路４−１，４−２による可変共振周波数範囲が同一であったが、この実施例では、１対の周波数可変回路４−１，４−２の共振周波数可変範囲を異ならせる構成とした。
すなわち、周波数可変回路４−１におけるバラクタ４２の容量成分の可変幅は、上記第１実施例における周波数可変回路４−１の可変幅と同様にし、周波数可変回路４−２におけるバラクタ４２の容量成分の可変幅を、上記第１実施例における周波数可変回路４−１の可変幅と異ならせる。具体的には、図１０に示す周波数範囲ｆ１〜ｆ５よりも高域の周波数範囲ｆ１０〜ｆ１５で調整することができるように、周波数可変回路４−２のバラクタ４２の容量成分を設定しておく。
【００２９】
かかる構成により、切替スイッチ回路３の第１のＦＥＴ３１をＯＮ状態にして、周波数可変回路４−１を調整することにより、図１１の範囲Ｈ１で示すように、放射電極２の共振周波数を周波数ｆ１〜ｆ５の範囲で変えることができる。また、切替スイッチ回路３の第２のＦＥＴ３２をＯＮ状態にして、周波数可変回路４−２を調整することにより、図１１の範囲Ｈ２で示すように、放射電極２の共振周波数を周波数ｆ１０〜ｆ１５の範囲で変えることができる。
【００３０】
このように、この実施例によれば、周波数可変回路４−２による共振周波数可変範囲が、他方の周波数可変回路４−１の共振周波数可変範囲とずれるため、１対の周波数可変回路４−１，４−２の共振周波数可変範囲が同一な上記第１実施例の場合に比べて、より広い周波数範囲での調整が可能となる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例３】
【００３１】
次に、この発明の第３実施例について説明する。
図１２は、この発明の第３実施例に係るフラフープアンテナを備えた無線通信機を一部破断して示す斜視図であり、図１３は、第３実施例のフラフープアンテナを示す概略平面図であり、図１４は、フラフープアンテナの展開状態図であり、図１５は、第３実施例のフラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
【００３２】
この実施例では、図１２に示すように、無線通信機を携帯電話として機能させるためのＢＢ部１２及びＲＦ部１３の他に、テレビとして機能させるためのＴＶ受信回路１４を備えており、かかる機能に対応して、フラフープアンテナ１をマルチバンド方式の構造にした。
具体的には、フラフープアンテナ１は、周波数可変回路４−１，４−２の他に、別体の周波数可変回路４−３を具備し、周波数可変回路４−３は、図１３に示すように、放射電極２の中央部位（中心線Ｍ上）に介設されている。
すなわち、フラフープアンテナ１で送受信可能な電波として、基本波の他に高調波がある。そして、基本波においては、図１４の電流分布Ｉ１で示すように、切替スイッチ回路３を介して給電線３０に接続された端部２１（２２）側で、電流分布が最も大きい。したがって、端部２１（２２）に近い周波数可変回路４−１（４−２）を用いることで、基本波の共振周波数を広範囲で変化させることができる。これに対して、高調波では、図１４の電流分布Ｉ２で示すように、放射電極２の中央部で、電流分布が最も大きい。したがって、周波数可変回路４−３を放射電極２の中央部に設け、当該周波数可変回路４−３を用いることで、高調波の共振周波数を広範囲で変化させることができる。
【００３３】
したがって、図示しない切替器により、図１２に示すＴＶ受信回路１４とフラフープアンテナ１とを接続し、図１５の範囲Ｈ１で示すように、周波数可変回路４−１（４−２）を用いて、基本波を周波数ｆ１〜ｆ５の範囲で調整することで、テレビ信号の受信を行うことができる。このとき、周波数可変回路４−１（４−２）は高調波の電流分布が小さいところに位置しているので、周波数可変回路４−１（４−２）を調整すると、高調波の共振周波数はほとんど変化せず、基本波の共振周波数のみが変化する。
また、図１２に示すＲＦ部１３とフラフープアンテナ１とを接続し、図１５の範囲Ｈ３で示すように、周波数可変回路４−３を用いて、高調波を周波数ｆ２１〜ｆ２５の範囲で調整することで、携帯電話の無線信号を送受信することができる。このとき、周波数可変回路４−３は基本波の電流分布があまり大きくないところに位置しているので、周波数可変回路４−３を調整すると、基本波の共振周波数はほとんど変化せず、高調波の共振周波数のみが変化する。
【００３４】
このように、この実施例のフラフープアンテナ１によれば、周波数可変回路４−１（４−２）と周波数可変回路４−３とを用いて、基本波の共振周波数と高調波の共振周波数とをそれぞれ独立に広範囲で調整することができるので、テレビや携帯電話など異なるシステムに対して良好な通信が可能となる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１及び第２実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００３５】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、図４に示したように、回路基板１１の一辺１１ｃが切替スイッチ回路３と放射電極２の中央部位とを通るように、フラフープアンテナ１を回路基板１１に取り付け、放射電極２の中心線Ｍが一辺１１ｃ上に位置するように設定した。即ち、放射電極２が一辺１１ｃに関して線対称になるように設定したが、放射電極２が一辺１１ｃに関して線対称であることに限定するものではない。放射電極２の取り付けは、ＢＢ部１２，ＲＦ部１３等の部品のレイアウトを含めて設計するため、放射電極２を一辺１１ｃに関して非対称に取り付ける場合も多々ある。
また、上記実施例では、放射電極２を、矩形状のワイヤーで形成したが、矩形以外の多角形又は円形のワイヤーで形成しても良い。
また、上記実施例では、各周波数可変回路を、チップコンデンサ部品とチップインダクタ部品とバラクタとで構成した例を示したが、バラクタのみを備え、その容量成分を変化させて周波数範囲を変えることができる周波数可変回路を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の第１実施例に係るフラフープアンテナを備えた無線通信機を一部破断して示す斜視図である。
【図２】フラフープアンテナの平面図である。
【図３】フラフープアンテナの等価回路図である。
【図４】フラフープアンテナの回路基板に対する配置関係を示す平面図である。
【図５】電流が左回りの場合における電流分布を示す概略平面図である。
【図６】電流が左回りの場合における放射パターンを示す概略側面図である。
【図７】電流が右回りの場合における電流分布を示す概略平面図である。
【図８】電流が右回りの場合における放射パターンを示す概略側面図である。
【図９】放射パターンの切替状態を示す概略側面図である。
【図１０】フラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
【図１１】この発明の第２実施例に係るフラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
【図１２】この発明の第３実施例に係るフラフープアンテナを備えた無線通信機を一部破断して示す斜視図である。
【図１３】第３実施例のフラフープアンテナを示す概略平面図である。
【図１４】フラフープアンテナの展開状態図である。
【図１５】第３実施例のフラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…フラフープアンテナ、 ２…放射電極、 ３…切替スイッチ回路、 ４−１〜４−３…周波数可変回路、 １０…ケース、 １１…回路基板、 １１ａ…グランド領域、 １１ｂ…非グランド領域、 １１ｃ…一辺、 １２…ＢＢ部、 １３…ＲＦ部、 １４…ＴＶ受信回路、 ２１，２２…端部、 ３０…給電線、 ３１…第１のＦＥＴ、 ３２…第２のＦＥＴ、 ３３…浮遊容量、 ４０…チップコンデンサ部品、 ４１…チップインダクタ部品、 ４２…バラクタ、 Ｄ…ドレイン、 Ｇ…ゲート、 Ｐ１，Ｐ２…放射パターン、 Ｓ…ソース。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、放射電極がループ状をなすフラフープアンテナに関し、特に共振周波数を変化させることが可能な周波数可変型のフラフープアンテナ及び無線通信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来この種のフラフープアンテナとしては、ループ状の放射電極を回路基板の非グランド領域に導体パターンで形成して、この放射電極の一端側を給電部に接続する共に他端側を開放端部とし、リアクタンス成分を変化可能な周波数可変回路をこの放射電極に介設した構成となっている（例えば、特願２００３−１５９７２４号）。
これにより、周波数可変回路のリアクタンス成分を変えることによって、放射電極の電気長を変化させ、放射電極の共振周波数を変えることができるようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、上記した従来のフラフープアンテナでは、周波数可変回路のリアクタンス成分を変えることによって、放射電極の共振周波数を変える構成であるので、かかる周波数可変回路を用いて、共振周波数を広く変化させようとすると、回路が複雑になったり、損失が増加するおそれがある。
また、上記フラフープアンテナでは、放射電極を回路基板の非グランド領域に導体パターンで形成した構成であるので、アンテナの指向性が固定パターンとなる。このため、このフラフープアンテナを携帯電話などの無線通信機に用いる場合には、異なる指向性を持つ別のアンテナと共にダイバーシチアンテナを構成する必要がある。しかし、携帯電話などの小型の無線通信機に２種類のアンテナを装着するには、スペース上の制約があり、実装することが困難であった。
【０００４】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、単一のアンテナで指向性ダイバーシチアンテナを実現することができると共に、共振周波数を広範囲に変えることができるフラフープアンテナ及び無線通信機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】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係るフラフープアンテナは、両端部が開放されたループ状の放射電極と、この放射電極の両端部のいずれか一方の端部と給電線との電気的接続を可能にする切替スイッチ回路と、放射電極上に介設され且つそのリアクタンスを調整することで当該放射電極の共振周波数を変化可能な１以上の周波数可変回路とを具備する構成とした。
かかる構成により、切替スイッチ回路によって、放射電極の両端部のいずれか一方の端部と給電線とを電気的接続すると、放射電極に導通した電流の分布が給電線と接続した当該一方の端部側で最も大きく、開放状態の他方の端部でほぼゼロの状態になり、当該放射電極の電気長に対応した共振周波数で電波を送受信する。このとき、周波数可変回路を用いてリアクタンスを調整し、放射電極の共振周波数を変化させることで、広範囲な帯域での送受信が可能となる。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のフラフープアンテナにおいて、周波数可変回路を１対設け、一方の周波数可変回路を放射電極の両端部の一方の端部側に近設すると共に、他方の周波数可変回路を他方の端部側に近設した構成とする。
かかる構成により、給電線と接続している放射電極端部側で電流分布が最も大きいので、当該端部側に位置する周波数可変回路を用いてリアクタンスを調整すれば、より効果的に且つより広範囲に共振周波数を変えることができる。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項２に記載のフラフープアンテナにおいて、１対の周波数可変回路の共振周波数可変範囲を異ならせた構成とする。
かかる構成により、１対の周波数可変回路の一方の周波数可変回路の共振周波数可変範囲が、他方の周波数可変回路の共振周波数可変範囲とずれるため、共振周波数可変範囲が同一な１対の周波数可変回路を用いた場合に比べて、切替スイッチ回路の切替によって、より広い周波数範囲での調整が可能となる。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のフラフープアンテナにおいて、高調波による電流分布が最も大きな放射電極の略中央部位に別体の周波数可変回路を追加した構成とする。
かかる構成により、１対の周波数可変回路のうち切替スイッチ回路と接続した端部側に位置する周波数可変回路を調整することで、基本波の共振周波数を広範囲で変化させることができる。このとき、高調波の共振周波数はほとんど変化しない。また、高調波による電流分布が最も大きな放射電極の略中央部位に設けられた別体の周波数可変回路を調整することで、高調波の共振周波数を広範囲で変化させることができる。このとき、基本波の共振周波数はほとんど変化しない。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のフラフープアンテナにおいて、周波数可変回路は、それぞれ独立してリアクタンスの調整が可能である構成とした。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のフラフープアンテナにおいて、放射電極を、多角形又は円形に湾曲したワイヤーで形成した構成とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のフラフープアンテナにおいて、切替スイッチ回路を、ドレインが給電線に接続されると共にソースが放射電極の一方の端部に接続され且つゲート電圧で当該ドレインとソースとの間を開閉する第１のＦＥＴと、ドレインが給電線に接続されると共にソースが放射電極の他方の端部に接続され且つゲート電圧で当該ドレインとソースとの間を開閉する第２のＦＥＴとで構成した構成とする。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のフラフープアンテナにおいて、周波数可変回路は、放射電極に直列に接続され且つ印加電圧の大きさに対応して容量成分の大きさを変えるバラクタダイオードを備える構成とした。
【００１３】
請求項９の発明にかかる無線通信機は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のフラフープアンテナを備える構成とした。
【００１４】
請求項１０の発明は、請求項９に記載の無線通信機において、携帯電話機能とテレビ機能とを少なくとも備え、請求項４に記載のフラフープアンテナを用いて、高調波の共振周波数で携帯電話信号の送受信を行うと共に、基本波の共振周波数でテレビ信号の受信を行う構成とした。
【発明の効果】
【００１５】
以上詳しく説明したように、請求項１ないし請求項８の発明に係るフラフープアンテナによれば、切替スイッチ回路によって、放射電極上の電流分布を切り替えることができるので、対応する指向性パターンを変化させることが可能となり、単一のアンテナでダイバーシチ効果を得ることができると共に、周波数可変回路を調整することで、広範囲な帯域での送受信を行うことができるという優れた効果がある。
特に、請求項３の発明によれば、さらに広い周波数範囲での調整が可能となる。
また、請求項４の発明によれば、基本波と高調波の共振周波数をそれぞれ独立に広範囲で変化させることができるので、異なるシステムの電波も送受信可能となる。
さらに、請求項５の発明によれば、周波数可変回路において、それぞれ独立してリアクタンスの調整が可能であるので、各周波数可変回路において共振周波数の微調整が可能となる。
【００１６】
また、請求項９または請求項１０の発明によれば、単一のアンテナで指向性ダイバーシチ効果を有し、且つ広範囲の周波数で送受信可能な無線通信機を提供することができる。
特に、請求項１０の発明によれば、携帯電話やテレビという異なるシステムにおける電波も送受信可能な単一のフラフープアンテナを備えているので、小型で且つ多機能な無線通信機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１は、この発明の第１実施例に係るフラフープアンテナを備えた無線通信機を一部破断して示す斜視図である。
図１に示すように、この無線通信機は、ケース１０内に収納された回路基板１１にこの実施例のフラフープアンテナ１を取り付けた構造になっている。
具体的には、回路基板１１の表面（図１の手前側面）にグランド領域１１ａと非グランド領域１１ｂとが設けられ、一点鎖線で示すように、無線通信に必要なＢＢ部（ベースバンド部）１２とＲＦ部（高周波送受信部）１３とがグランド領域１１ａに実装されて、フラフープアンテナ１への給電部をなす。
【００１９】
フラフープアンテナ１は、このような回路基板１１の非グランド領域１１ｂに取り付けられている。
図２は、フラフープアンテナ１の平面図であり、図３は、フラフープアンテナ１の等価回路図である。
図１及び図２に示すように、フラフープアンテナ１は、放射電極２と切替スイッチ回路３と１対の周波数可変回路４−１，４−２とで構成されている。
【００２０】
放射電極２は、図２に示すように、両端部２１，２２がが開放されたループ状の金属ワイヤーであり、この実施例では、平面視において矩形に湾曲した形状に設定してある。
【００２１】
切替スイッチ回路３は、放射電極２の両端部２１，２２のいずれかの端部に給電線３０を電気的に接続するための回路であり、図２では、理解を容易にするため、模式的に機械スイッチとして表示している。しかし、切替スイッチ回路３は、実際には、図３に示すように、並列に接続された第１及び第２のＦＥＴ３１，３２で形成されている。
これら第１及び第２のＦＥＴ３１，３２は、ＭＥＳＦＥＴ（Metal Semiconductor Field Effect Transistor ）であり、第１のＦＥＴ３１のドレインＤが給電線３０に接続されると共にソースＳが放射電極２の端部２１に接続されている。また、第２のＦＥＴ３２のドレインＤも給電線３０に接続されているが、そのソースＳは放射電極２の端部２２に接続されている。かかる構成により、第１及び第２のＦＥＴ３１，３２のいずれかのゲ−トＧに所定のゲ−ト電圧を加えることで、ドレインＤとソースＳとの間を開閉する。
具体的には、第１のＦＥＴ３１のゲ−トＧに０ボルトのゲート電圧を加えると、第１のＦＥＴ３１のドレインＤ−ソースＳ間インピーダンスが低くなってＯＮ状態となり、第２のＦＥＴ３２のゲ−トＧにピンチオフ電圧以上のゲート電圧を加えると、第２のＦＥＴ３２のドレインＤ−ソースＳ間インピーダンスが高くなってＯＦＦ状態となる。この結果、給電線３０からの電流が、矢印Ｌで示すように、放射電極２内を左回りに通電する。
また、第２のＦＥＴ３２，第１のＦＥＴ３１のゲ−トＧにそれぞれ０ボルト，ピンチオフ以上のゲート電圧を加えると、第２のＦＥＴ３２のドレインＤ−ソースＳ間インピーダンスが低くなり、第１のＦＥＴ３１のドレインＤ−ソースＳ間インピーダンスが高くなって、給電線３０からの電流が、矢印Ｒで示すように、放射電極２内を右回りに通電する。
そして、ＯＦＦ状態のＦＥＴに浮遊容量が発生して、放射電極２の開放端部における結合容量が形成される。例えば、第２のＦＥＴ３２がＯＮ状態の場合には、第１のＦＥＴ３１がＯＦＦ状態であるので、破線で示すように、第１のＦＥＴ３１のドレインＤ−ソースＳ間に浮遊容量３３が発生することとなる。
【００２２】
１対の周波数可変回路４−１，４−２は、そのリアクタンスを調整することで放射電極２の共振周波数を変化させることができる回路であり、放射電極２上に介設されている。具体的には、一方の周波数可変回路４−１が放射電極２の端部２１に近設され、他方の周波数可変回路４−２が端部２２に近設されている。
各周波数可変回路４−１（４−２）は、この実施例では、チップコンデンサ部品４０とチップインダクタ部品４１を放射電極２に直列に接続し、バラクタ(バラクタダイオード)４２をこれらチップコンデンサ部品４０及びチップインダクタ部品４１の直列接続体に並列接続した構造になっている。かかる構造により、バラクタ４２に印加する制御電圧Ｖを変えることで、バラクタ４２の容量成分の大きさが変化し、この容量成分の変化に応じて、バラクタ４２の通電量が変化する。この結果、チップインダクタ部品４１のインダクタンス成分(リアクタンス成分)の大きさが変化するので、放射電極２の電気長が変わって、放射電極２の共振周波数もリアクタンス成分の変化に対応して変化することとなる。なお、この実施例では、１対の周波数可変回路４−１，４−２の両チップインダクタ部品４１のリアクタンス成分を等しく設定して、周波数可変回路４−１による共振周波数可変範囲と周波数可変回路４−２による共振周波数可変範囲とが異ならないようにしている。
【００２３】
上記のような構造のフラフープアンテナ１は、図１に示すように、給電線３０を非グランド領域１１ｂに接続させた状態で、回路基板１１の一辺１１ｃ上に立設されている。
図４は、フラフープアンテナ１の回路基板１１に対する配置関係を示す平面図である。
図４に示すように、フラフープアンテナ１は、回路基板１１の一辺１１ｃが切替スイッチ回路３と放射電極２の中央部位とを通るように、回路基板１１に取り付けられており、放射電極２の中心線Ｍが一辺１１ｃ上に位置する。
【００２４】
次に、この実施例が示す作用及び効果について説明する。
図５は、電流が左回りの場合における電流分布を示す概略平面図であり、図６は、電流が左回りの場合における放射パターンを示す概略側面図である。また、図７は、電流が右回りの場合における電流分布を示す概略平面図であり、図８は、電流が右回りの場合における放射パターンを示す概略側面図である。そして、図９は、放射パターンの切替状態を示す概略側面図である。
図３に示した切替スイッチ回路３の第１のＦＥＴ３１をＯＮ状態にすると、放射電極２の端部２１と給電線３０とが第１のＦＥＴ３１を介して電気的接続されると共に、ＯＦＦ状態の第２のＦＥＴ３２のドレインＤ−ソースＳ間に浮遊容量が発生する。これにより、図５の矢印Ｌで示すように、電流が放射電極２内を左回りに通電する。かかる状態では、電流分布Ｉは、放射電極２の端部２１において最も大きい（図５のＩmax）。そして、電流分布Ｉは端部２１から端部２２に向かうに従って小さくなり、開放状態の端部２２でほぼゼロの状態になる（図５のＩmin）。このことは、端部２２側における電界が最も強く、端部２１側における電界が最も弱いことを意味する。したがって、ＢＢ部１２やＲＦ部１３の電子部品と作用する電界は弱く、電子部品が放射パターンＰ１に影響を与えることはない。このため、放射パターンＰ１は、図６に示すように、中心線Ｍに関して対称な形状になる。
【００２５】
逆に、切替スイッチ回路３の第２のＦＥＴ３２をＯＮ状態にすると、放射電極２の端部２２と給電線３０とが第２のＦＥＴ３２を介して電気的接続されると共に、ＯＦＦ状態の第１のＦＥＴ３１のドレインＤ−ソースＳ間に浮遊容量が発生する。これにより、図７の矢印Ｒで示すように、電流が放射電極２内を右回りに通電する。かかる状態では、電流分布Ｉは、放射電極２の端部２２において最も大きい（図７のＩmax）。そして、電流分布Ｉは端部２２から端部２１に向かうに従って小さくなり、開放状態の端部２２でほぼゼロの状態になる（図７のＩmin）。すなわち、端部２１側における電界が最も強く、端部２２側における電界が最も弱くなる。このことは、ＢＢ部１２やＲＦ部１３の電子部品と作用する電界が強く、電界が電子部品側に集中することを意味する。このため、放射パターンＰ２は、図８に示すように、右半部がＢＢ部１２やＲＦ部１３などの電子部品側に傾いた指向性を持つこととなる。
【００２６】
このように、この実施例のフラフープアンテナ１によれば、図９に示すように、切替スイッチ回路３の切替によって、異なる指向性を持った２種類の放射パターンＰ１，Ｐ２を得ることができるので、単一のフラフープアンテナ１で指向性ダイバーシチの効果を得ることができる。
【００２７】
以上のように、切替スイッチ回路３の切替によって、放射パターンの指向性を変えることができるが、この実施例では、周波数可変回路４−１（４−２）を用いてリアクタンスを調整し、放射電極２の共振周波数を変化することで、広範囲な帯域での送受信が可能である。
図１０は、フラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
切替スイッチ回路３の第１のＦＥＴ３１をＯＮ状態にして、放射電極２の端部２１と給電線３０とを電気的接続すると、図５で示したように、電流分布Ｉは、放射電極２の端部２１側において大きい。したがって、端部２１側に近設された周波数可変回路４−１を調整することで、共振周波数を効果的に変えることができる。具体的には、周波数可変回路４−１のバラクタ４２に印加する制御電圧Ｖを変えることで、放射電極２の共振周波数を、図１０に示すように、周波数ｆ３から周波数ｆ１，ｆ２，ｆ４，ｆ５に変えることができる。このことから、周波数可変回路４−１を使用しない場合にはフラフープアンテナ１の周波数帯域幅が放射電極２が持つ狭い帯域幅ｈであり、これに対して、周波数可変回路４−１を使用した場合の通信可能な周波数帯は、放射電極２の共振周波数の可変幅に応じた広い帯域幅Ｈになり、フラフープアンテナ１の広帯域化を図ることができる。
逆に、切替スイッチ回路３の第２のＦＥＴ３２をＯＮ状態にした場合には、電流分布Ｉが大きな端部２２側に近接された周波数可変回路４−２を調整することで、共振周波数を効果的且つ広範囲で変えることができる。
ところで、放射電極２の共振周波数の可変量は、周波数可変回路４−１（４−２）のバラクタ４２の容量成分の可変幅に応じたものとなる。しかし、この実施例では、周波数可変回路４−１，４−２の双方のバラクタ４２で容量成分を同じに設定しているので、周波数可変回路４−１を使用した場合の可変共振周波数範囲は、図１０のｆ１〜ｆ５であり、周波数可変回路４−２を使用した場合においても、可変共振周波数範囲は図１０のｆ１〜ｆ５であり、１対の周波数可変回路４−１，４−２による可変周波数範囲が重複している。
【実施例２】
【００２８】
次に、この発明の第２実施例について説明する。
図１１は、この発明の第２実施例に係るフラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
上記第１実施例では、周波数可変回路４−１，４−２の双方のバラクタ４２で容量成分を同じに設定していたので、１対の周波数可変回路４−１，４−２による可変共振周波数範囲が同一であったが、この実施例では、１対の周波数可変回路４−１，４−２の共振周波数可変範囲を異ならせる構成とした。
すなわち、周波数可変回路４−１におけるバラクタ４２の容量成分の可変幅は、上記第１実施例における周波数可変回路４−１の可変幅と同様にし、周波数可変回路４−２におけるバラクタ４２の容量成分の可変幅を、上記第１実施例における周波数可変回路４−１の可変幅と異ならせる。具体的には、図１０に示す周波数範囲ｆ１〜ｆ５よりも高域の周波数範囲ｆ１０〜ｆ１５で調整することができるように、周波数可変回路４−２のバラクタ４２の容量成分を設定しておく。
【００２９】
かかる構成により、切替スイッチ回路３の第１のＦＥＴ３１をＯＮ状態にして、周波数可変回路４−１を調整することにより、図１１の範囲Ｈ１で示すように、放射電極２の共振周波数を周波数ｆ１〜ｆ５の範囲で変えることができる。また、切替スイッチ回路３の第２のＦＥＴ３２をＯＮ状態にして、周波数可変回路４−２を調整することにより、図１１の範囲Ｈ２で示すように、放射電極２の共振周波数を周波数ｆ１０〜ｆ１５の範囲で変えることができる。
【００３０】
このように、この実施例によれば、周波数可変回路４−２による共振周波数可変範囲が、他方の周波数可変回路４−１の共振周波数可変範囲とずれるため、１対の周波数可変回路４−１，４−２の共振周波数可変範囲が同一な上記第１実施例の場合に比べて、より広い周波数範囲での調整が可能となる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【実施例３】
【００３１】
次に、この発明の第３実施例について説明する。
図１２は、この発明の第３実施例に係るフラフープアンテナを備えた無線通信機を一部破断して示す斜視図であり、図１３は、第３実施例のフラフープアンテナを示す概略平面図であり、図１４は、フラフープアンテナの展開状態図であり、図１５は、第３実施例のフラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
【００３２】
この実施例では、図１２に示すように、無線通信機を携帯電話として機能させるためのＢＢ部１２及びＲＦ部１３の他に、テレビとして機能させるためのＴＶ受信回路１４を備えており、かかる機能に対応して、フラフープアンテナ１をマルチバンド方式の構造にした。
具体的には、フラフープアンテナ１は、周波数可変回路４−１，４−２の他に、別体の周波数可変回路４−３を具備し、周波数可変回路４−３は、図１３に示すように、放射電極２の中央部位（中心線Ｍ上）に介設されている。
すなわち、フラフープアンテナ１で送受信可能な電波として、基本波の他に高調波がある。そして、基本波においては、図１４の電流分布Ｉ１で示すように、切替スイッチ回路３を介して給電線３０に接続された端部２１（２２）側で、電流分布が最も大きい。したがって、端部２１（２２）に近い周波数可変回路４−１（４−２）を用いることで、基本波の共振周波数を広範囲で変化させることができる。これに対して、高調波では、図１４の電流分布Ｉ２で示すように、放射電極２の中央部で、電流分布が最も大きい。したがって、周波数可変回路４−３を放射電極２の中央部に設け、当該周波数可変回路４−３を用いることで、高調波の共振周波数を広範囲で変化させることができる。
【００３３】
したがって、図示しない切替器により、図１２に示すＴＶ受信回路１４とフラフープアンテナ１とを接続し、図１５の範囲Ｈ１で示すように、周波数可変回路４−１（４−２）を用いて、基本波を周波数ｆ１〜ｆ５の範囲で調整することで、テレビ信号の受信を行うことができる。このとき、周波数可変回路４−１（４−２）は高調波の電流分布が小さいところに位置しているので、周波数可変回路４−１（４−２）を調整すると、高調波の共振周波数はほとんど変化せず、基本波の共振周波数のみが変化する。
また、図１２に示すＲＦ部１３とフラフープアンテナ１とを接続し、図１５の範囲Ｈ３で示すように、周波数可変回路４−３を用いて、高調波を周波数ｆ２１〜ｆ２５の範囲で調整することで、携帯電話の無線信号を送受信することができる。このとき、周波数可変回路４−３は基本波の電流分布があまり大きくないところに位置しているので、周波数可変回路４−３を調整すると、基本波の共振周波数はほとんど変化せず、高調波の共振周波数のみが変化する。
【００３４】
このように、この実施例のフラフープアンテナ１によれば、周波数可変回路４−１（４−２）と周波数可変回路４−３とを用いて、基本波の共振周波数と高調波の共振周波数とをそれぞれ独立に広範囲で調整することができるので、テレビや携帯電話など異なるシステムに対して良好な通信が可能となる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１及び第２実施例と同様であるので、その記載は省略する。
【００３５】
なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施例では、図４に示したように、回路基板１１の一辺１１ｃが切替スイッチ回路３と放射電極２の中央部位とを通るように、フラフープアンテナ１を回路基板１１に取り付け、放射電極２の中心線Ｍが一辺１１ｃ上に位置するように設定した。即ち、放射電極２が一辺１１ｃに関して線対称になるように設定したが、放射電極２が一辺１１ｃに関して線対称であることに限定するものではない。放射電極２の取り付けは、ＢＢ部１２，ＲＦ部１３等の部品のレイアウトを含めて設計するため、放射電極２を一辺１１ｃに関して非対称に取り付ける場合も多々ある。
また、上記実施例では、放射電極２を、矩形状のワイヤーで形成したが、矩形以外の多角形又は円形のワイヤーで形成しても良い。
また、上記実施例では、各周波数可変回路を、チップコンデンサ部品とチップインダクタ部品とバラクタとで構成した例を示したが、バラクタのみを備え、その容量成分を変化させて周波数範囲を変えることができる周波数可変回路を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の第１実施例に係るフラフープアンテナを備えた無線通信機を一部破断して示す斜視図である。
【図２】フラフープアンテナの平面図である。
【図３】フラフープアンテナの等価回路図である。
【図４】フラフープアンテナの回路基板に対する配置関係を示す平面図である。
【図５】電流が左回りの場合における電流分布を示す概略平面図である。
【図６】電流が左回りの場合における放射パターンを示す概略側面図である。
【図７】電流が右回りの場合における電流分布を示す概略平面図である。
【図８】電流が右回りの場合における放射パターンを示す概略側面図である。
【図９】放射パターンの切替状態を示す概略側面図である。
【図１０】フラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
【図１１】この発明の第２実施例に係るフラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
【図１２】この発明の第３実施例に係るフラフープアンテナを備えた無線通信機を一部破断して示す斜視図である。
【図１３】第３実施例のフラフープアンテナを示す概略平面図である。
【図１４】フラフープアンテナの展開状態図である。
【図１５】第３実施例のフラフープアンテナによる広帯域化を説明するための線図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…フラフープアンテナ、 ２…放射電極、 ３…切替スイッチ回路、 ４−１〜４−３…周波数可変回路、 １０…ケース、 １１…回路基板、 １１ａ…グランド領域、 １１ｂ…非グランド領域、 １１ｃ…一辺、 １２…ＢＢ部、 １３…ＲＦ部、 １４…ＴＶ受信回路、 ２１，２２…端部、 ３０…給電線、 ３１…第１のＦＥＴ、 ３２…第２のＦＥＴ、 ３３…浮遊容量、 ４０…チップコンデンサ部品、 ４１…チップインダクタ部品、 ４２…バラクタ、 Ｄ…ドレイン、 Ｇ…ゲート、 Ｐ１，Ｐ２…放射パターン、 Ｓ…ソース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部が開放されたループ状の放射電極と、
この放射電極の両端部のいずれか一方の端部と給電線との電気的接続を可能にする切替スイッチ回路と、
上記放射電極上に介設され且つそのリアクタンスを調整することで当該放射電極の共振周波数を変化可能な１以上の周波数可変回路と
を具備することを特徴とするフラフープアンテナ。
【請求項２】
上記周波数可変回路を１対設け、一方の周波数可変回路を上記放射電極の両端部の一方の端部側に近設すると共に、他方の周波数可変回路を他方の端部側に近設した、
ことを特徴とする請求項１に記載のフラフープアンテナ。
【請求項３】
上記１対の周波数可変回路の共振周波数可変範囲を異ならせた、
ことを特徴とする請求項２に記載のフラフープアンテナ。
【請求項４】
高調波による電流分布が最も大きな上記放射電極の略中央部位に別体の周波数可変回路を追加した、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のフラフープアンテナ。
【請求項５】
上記周波数可変回路は、それぞれ独立してリアクタンスの調整が可能である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のフラフープアンテナ。
【請求項６】
上記放射電極を、多角形又は円形に湾曲したワイヤーで形成した、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のフラフープアンテナ。
【請求項７】
上記切替スイッチ回路を、ドレインが上記給電線に接続されると共にソースが上記放射電極の一方の端部に接続され且つゲート電圧で当該ドレインとソースとの間を開閉する第１のＦＥＴと、ドレインが上記給電線に接続されると共にソースが上記放射電極の他方の端部に接続され且つゲート電圧で当該ドレインとソースとの間を開閉する第２のＦＥＴとで構成した、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のフラフープアンテナ。
【請求項８】
上記上記周波数可変回路は、上記放射電極に直列に接続され且つ印加電圧の大きさに対応して容量成分の大きさを変えるバラクタダイオードを備える、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のフラフープアンテナ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のフラフープアンテナを備える、
ことを特徴とする無線通信機。
【請求項１０】
携帯電話機能とテレビ機能とを少なくとも備え、請求項４に記載のフラフープアンテナを用いて、上記高調波の共振周波数で携帯電話信号の送受信を行うと共に、基本波の共振周波数でテレビ信号の受信を行う、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信機。
【請求項１】
両端部が開放されたループ状の放射電極と、
この放射電極の両端部のいずれか一方の端部と給電線との電気的接続を可能にする切替スイッチ回路と、
上記放射電極上に介設され且つそのリアクタンスを調整することで当該放射電極の共振周波数を変化可能な１以上の周波数可変回路と
を具備することを特徴とするフラフープアンテナ。
【請求項２】
上記周波数可変回路を１対設け、一方の周波数可変回路を上記放射電極の両端部の一方の端部側に近設すると共に、他方の周波数可変回路を他方の端部側に近設した、
ことを特徴とする請求項１に記載のフラフープアンテナ。
【請求項３】
上記１対の周波数可変回路の共振周波数可変範囲を異ならせた、
ことを特徴とする請求項２に記載のフラフープアンテナ。
【請求項４】
高調波による電流分布が最も大きな上記放射電極の略中央部位に別体の周波数可変回路を追加した、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のフラフープアンテナ。
【請求項５】
上記周波数可変回路は、それぞれ独立してリアクタンスの調整が可能である、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のフラフープアンテナ。
【請求項６】
上記放射電極を、多角形又は円形に湾曲したワイヤーで形成した、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のフラフープアンテナ。
【請求項７】
上記切替スイッチ回路を、ドレインが上記給電線に接続されると共にソースが上記放射電極の一方の端部に接続され且つゲート電圧で当該ドレインとソースとの間を開閉する第１のＦＥＴと、ドレインが上記給電線に接続されると共にソースが上記放射電極の他方の端部に接続され且つゲート電圧で当該ドレインとソースとの間を開閉する第２のＦＥＴとで構成した、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のフラフープアンテナ。
【請求項８】
上記上記周波数可変回路は、上記放射電極に直列に接続され且つ印加電圧の大きさに対応して容量成分の大きさを変えるバラクタダイオードを備える、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のフラフープアンテナ。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のフラフープアンテナを備える、
ことを特徴とする無線通信機。
【請求項１０】
携帯電話機能とテレビ機能とを少なくとも備え、請求項４に記載のフラフープアンテナを用いて、上記高調波の共振周波数で携帯電話信号の送受信を行うと共に、基本波の共振周波数でテレビ信号の受信を行う、
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信機。
【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１５】
【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１５】
【公開番号】特開２００６−８６６１７（Ｐ２００６−８６６１７Ａ）
【公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２６７１８２（Ｐ２００４−２６７１８２）
【出願日】平成１６年９月１４日（２００４．９．１４）
【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１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年９月１４日（２００４．９．１４）
【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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