マルチバンドアンテナ装置及びそれを用いた無線通信機器

【課題】無線通信機器内で、広帯域で使用される複数のアンテナのアイソレーションをはかりつつ、省スペース化したるマルチバンドアンテナ装置並びにそれを用いた無線通信機器を提供する。
【解決手段】第１のアンテナと第２のアンテナとを近接して設け、前記第１、第２のアンテナと第１、第２のアンテナの送受信信号を分ける分波素子の間に、目的とする周波数帯域のみ通過させる第１、第２のフィルタを各々設けるので、第１のアンテナで送受信する信号と、第２のアンテナで送受信する信号とのアイソレーションを高くすることができる。したがって、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナ間の相互干渉を少なくすることができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機能を備えた電子機器、特に携帯電話、携帯端末装置などの通信機器に用いるアンテナに関し、特にはアンテナを用いたマルチバンドアンテナ装置、通信機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の無線通信機器が急速に普及し、通信に使用する帯域も多岐に亘っている。特に、最近の携帯電話では、デュアルバンド、トリプルバンド、クワッドバンド等の呼ばれるマルチバンド方式のように、複数の送受信周波数帯域での通信を一つの携帯電話機器で行う例が多くなっている。かかる状況下、携帯電話等の内蔵アンテナ回路を構成するアンテナ装置として、広周波数帯域に亘って、複数の送受信周波数帯域に対応できる小型のマルチバンドアンテナ装置の開発が急がれている。そして携帯電話等の無線通信機器の更なる小型化とマルチバンド化の要請の中でより高い性能を持つ必要が生じている。
【０００３】
このようなマルチバンドアンテナ装置の例として、特許文献１には、携帯電話等の内蔵アンテナ回路において、使用する送受信周波数帯域毎に異なるアンテナを設け、これらのアンテナを隣接して配置し、基板上に実装する技術（以下、従来例と称する）が記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１２４７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら携帯電話で使用する周波数帯域はＧＳＭ帯（８２４〜９６０ＭＨｚ）や、ＤＣＳ／ＰＣＳおよびＵＭＴＳ帯（１７１０〜２１７０ＭＨｚ）であり、各々の周波数帯域幅は１３６ＭＨｚ、４６０ＭＨｚと広く、かつＧＳＭ帯の略３倍の周波数がＤＣＳ／ＰＣＳおよびＵＭＴＳ帯に相当するので、通常２つのアンテナの相互干渉が生じ、動作時および非動作時共にアンテナ特性が低下する。従来例のマルチバンドアンテナ装置では、各アンテナ同士の相互干渉が問題となり、これを小さくなるように離間して配置する構成となるため、基板上のスペースや筺体の空間をアンテナ装置のスペースとして大きく取る必要があり、無線通信機器の更なる小型化を困難にするといった問題点があった。
【０００５】
そこで本発明の課題は、マルチバンド方式の無線通信機器内で、複数のアンテナ間のアイソレーションをはかりつつ、省スペース化したマルチバンドアンテナ装置並びにそれを用いた無線通信機器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】
【０００６】
本発明は、送受信回路と接続する給電点と、一端が開放又は短絡され他端が前記給電点に接続された複数のアンテナと、前記アンテナのいずれかの短絡端側又は給電点側と接続するフィルタとを備え、前記フィルタは給電点を介して分波素子と接続するとともに、他の経路のアンテナに対応する周波数帯の信号を減衰する特性を有することを特徴とする。
【０００７】
分波素子までの経路に、目的とする周波数帯域のみ通過させるフィルタを設けることで、他の経路のアンテナに共振電流が漏れ込むことが無く、また、送受信回路からの送信信号に含まれる高調波等のノイズが除かれる。このため送受信する信号が他の経路にまわり込むの防ぎ、信号のアイソレーションを高くすることができる。
したがって、複数のアンテナを近接して設けてもアンテナ間の相互干渉を少なくすることができ、省スペースにも拘わらず高利得でＶＳＷＲが低いマルチバンドアンテナ装置を構成することができる。
【０００８】
またアンテナの非給電端を開放端とすることで、導体部の形状を筐体のスペースや形状に合わせて形成することが容易となる。また、アンテナの非給電端を削ることができるので共振周波数の微調整が容易にできる。
【０００９】
本発明においては優れたアイソレーション特性が得られるため、前記フィルタを単一の給電点を介して分波素子と接続する構成とすることができる。この場合には部品点数を少なく構成できるので無線通信機器を小型化することが出来る。
【００１０】
また部品点数は増加するが、フィルタをそれぞれ異なる給電点を介して分波素子と接続しても良い。かかる構成によれば、分波素子からアンテナの間の経路を共有することがなく、アンテナ間のアイソレーションを更に高くすることができる。
【００１１】
前記アンテナは単一の導体部で形成される場合が多いが、その一部に密接して磁性体または誘電体からなる基体を配置したり、導体部の一部を前記基体に設けられた他の導体部としたりして構成しても良い。かかる構成では、磁性体または誘電体をアンテナの一部として設けることで波長短縮効果が生じ、アンテナを構成する線路の線路長を短くすることができ、平面的にも空間的にも省スペースとすることができる。また、アンテナをガラスエポキシ基板などの樹脂基板に設け、第１のアンテナの導体部と第２のアンテナの導体部を略重なるように所定の間隔を介して配置するのも好ましい。かかる構成では、第１のアンテナと第２のアンテナが容量結合して多重共振を起こす事で周波数帯域を広くとることができる。
【００１２】
アンテナはモノポール型やダイポール型を用いることができる。ダイポール型であれば、ダイポールアンテナはλ／２で共振し、接地部の大きさを必要としない。携帯電話などのモバイル機器では、時に接地部が電波の入射・放射を妨げる場合がある。また携帯電話の筐体は、その内幅寸法が専ら４ｃｍ程度に構成される場合が多く、ダイポールアンテナが必要とする長さと、良く一致しており、筐体の内側の形状に沿って、配置することが出来る。特に高い周波数帯域のアンテナを高利得で広帯域とすることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、互いに周波数が大きく離れた低い周波数帯域と、高い周波数帯域のアンテナを狭いスペースに、近接して搭載するにもかかわらず、各周波数帯域間において高いアイソレーションを実現できる。したがって、このマルチバンドアンテナ装置を携帯電話等の無線通信機器に用いた場合、該無線通信機器の筐体内におけるアンテナ装置の配置（レイアウト）の自由度も大きくなり、当該無線通信機器の小型化を達成し易くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について具体的な実施形態を示しつつ説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
【００１５】
（第１の実施形態）
はじめに本発明の第１の実施形態について図１〜図４を用いて説明する。図１〜図３は本発明の一実施例を示すマルチバンドアンテナ装置の構成を示すブロック図である。また図４は本発明の実施形態の具体的構成を示す図であり、図４（ａ）は鳥瞰図、図４（ｂ）は平面図（第１、第２のアンテナが基板に実装されている場合の基板面の主（表）面１ａと裏面１ｂから見た図）及び図４（ｃ）は立面図である。
【００１６】
第１の実施形態における基本構成は、ブロック図に示すように、送受信回路５０と接続する給電点２と、一端が開放され他端が前記給電点２に接続された複数のアンテナ１１，２１と、前記アンテナ１１，２１の給電点側と接続するフィルタ３１、３２と、前記アンテナ１１，２１と給電端２を介して接続する分波素子４０を備えるものである。
前記フィルタ３１は、他の経路のアンテナに対応する周波数帯の信号を減衰する特性を有するローパスフィルタ、バンドパスフィルタの何れかであって、マイクロストリップ線路などを用いた分布定数回路や、空芯コイルやチップインダクタ等の集中定数素子を用いた集中定数回路で、静電サージ等の影響も考慮して適宜構成される。
【００１７】
図２はマルチバンドアンテナ装置の他の態様を示す図であり、第１のアンテナ１１の一部に誘電体もしくは磁性体からなる基体１０を設けて、波長短縮効果によって第１のアンテナ１１を、より小型に形成したものである。更に図３は、第２のアンテナ２１にフィルタ３２を接続したマルチバンドアンテナ装置である。
前記フィルタ３２もまた他の経路のアンテナに対応する周波数帯の信号を減衰する特性を有し、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタの何れかで、前記フィルタ３１と同様に構成される。
【００１８】
図４を基に具体的なマルチバンドアンテナ装置の構成を説明する。図４のマルチバンドアンテナ装置Ａは、基板１と、基体１０と、基板１の表面に設けられた導体部（導体部１００ａおよび導体部１００ｂからなる）を有する第１のアンテナ１１と、板金からなる導体部１０２のみからなる第２のアンテナ２１と、第１のフィルタ（ローパスフィルタ）３１と、第２のフィルタ（ハイパスフィルタ）３２から構成される。第１のフィルタ３１および第２のフィルタ３２は、それぞれチップ素子（積層型フィルタ）を用いて、基板１に実装している。
【００１９】
第１のアンテナ１１は、基板１に実装された基体１０の外周部に巻回された導電箔１０１と、基板１上に設けられたある導体部（１００ａ、１００ｂ）を備えている。
基板１の表面の略中央に設けられた給電点２に接続する第１のフィルタ３１と導電箔１０１の給電側が半田付けなどの手段によって電気的に接続され、さらにその非給電側の端部に導体部１００ａが接続される。
第１のアンテナ１１の導体部１００ａ、１００ｂは、両面配線基板に銅をエッチングして形成された導電箔で形成される。セラミック基板にＡｇ、Ｃｕ、Ａｇ−Ｐｄなどの導電性に優れた金属・合金をペースト状にして印刷、焼付け良いし、めっき等による形成も可能である。
基板１の主面１ａに設けた導体部１００ａの非給電側は、スルーホール１００ａｂを介して基板１の裏面１ｂに及び、裏面の縁部に沿って設けられた箔状の導体部１００ｂに接続する。導体部１００ｂの先端は開放端となって構成されている。基体１０に巻回された導電箔１０１は、導体部と連続した１本の導体で構成したものであっても良い。
第１のアンテナ１１の全体形状は、基体１０と導体部１００ｂが略直線状になるように配置されるのが好ましいが、マルチバンドアンテナ装置が配置される携帯電話等の筺体形状に合わせるように、略円弧やコ字状でもかまわない。前記導電箔１０１は基体１０に印刷して構成しているが、薄板状のＣｕ等による板金を近接して配置したり、導電線を巻設して構成したりしても良い。
【００２０】
第２のアンテナ２１は導体部１０２で構成され、基板１の主面１ａの略中央に設けられた給電点２から第２のフィルタ３２を介して接続される。ここで図中破線で示したように、導体部１０２に基体１０‘を設けたり、第１のアンテナの様に、第２のフィルタ３２と導体部１０２の間に基体１０‘を配置し、その外周部に導電箔１０１を巻き回して接続することもできる。なお、場合の導体部１０２は短く構成される。
前記導体部１０２は薄板状の板金で構成され、給電端側と非給電端側は主要部よりも細くピン状に形成されており、基板に設けられたスルーホールに挿入し、その周囲の電極にハンダ付けされ、立設配置可能な構造となっている。また非給電端側は他の回路と接続されず開放端となっている。第２のアンテナ２１は、給電点２を中心として、第１のアンテナ２１の導体部１００ａと略１８０°対称となる側に導体部１０２を立設し、略直線状に構成されている。基板１の裏面１ｂにある第１のアンテナ１１の導体部１００ｂと前記主面１ａ第２のアンテナ２１の導体部１０２は基板１を挟んで長手方向において略並行に近接して設けられている。前記導体部１０２は薄板状の板金で構成しているが、第１のアンテナと同様に樹脂基板１にエッチングで構成しても良いし、基板をセラミック基板として印刷して構成しても良い。
【００２１】
マルチバンドアンテナ装置Ａでは、第１、第２のアンテナ１１、２１の給電側に第１、第２のフィルタ３１、３２が挿入されているが、アンテナの非給電側にそれぞれ挿入することもできる。
【００２２】
第１のフィルタ３１の給電側と接続する給電線路と、第２のアンテナ２１の給電側と接続する給電線路は、基板上の分岐・合流点２０４で電気的にひとつの給電線路となった後、給電点２、分波素子４０を介して送受信回路５０に接続される。送受信信号は分波素子４０によって適宜分波・合成される。尚、分波素子はダイプレクサ、デュプレクサ、マルチプレクサと呼ばれる通過帯域の異なるフィルタの一端を並列に接続した無接点型の固体素子や、ダイオードやトランジスタといったスイッチング素子を用いた接点型の切り替えスイッチが用いられる。
【００２３】
第１のフィルタ３１は例えばＤＶＢ−Ｈ（ＤｉｇｉｔａｌＶｉｄｅｏＢｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇｆｏｒＨａｎｄｈｅｌｄ）帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）とＧＳＭ（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）帯（８２４〜９６０ＭＨｚ）の高周波信号を選択的に通過させるように設計したＬＣ素子である。また第２のアンテナ２１は、たとえばＤＣＳ（ＤｉｇｉｔａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）／ＰＣＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｅｒｖｉｃｅ）およびＵＭＴＳ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＭｏｂｉｌｅＴｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓＳｙｓｔｅｍ）帯（１７１０〜２１７０ＭＨｚ）を選択的に通過させるようにＬＣを設計したフィルタ素子である。このように目的とする周波数帯域を通過させ、目的としない周波数帯域の信号を阻止するフィルタを各々のアンテナの給電側経路に挿入することで、アンテナ間でのアイソレーションを高めることが出来る。このため、第１のアンテナ１１と第２のアンテナ２１を近接させて構成しても、第１のアンテナで送受信する場合は、第２のアンテナの干渉を受ける事が少なく、第２のアンテナで送受信する場合は、第１のアンテナの干渉を受ける事が少ない。また、本実施態様のように、第１のフィルタ３１と第２のフィルタ３２の給電側まで給電線を共用できるため、部品点数が減じられて装置が小型化される。
【００２４】
第１のアンテナ１の基体１０は、外形形状が直方体状もしくは円柱状の磁性体や誘電体からなる。基体１０が磁性体からなる場合、その材質はＮｉ−Ｚｎ系フェライト、Ｌｉ系フェライトに代表されるスピネル型フェライト、プラーナと呼ばれるＺ型、Ｙ型等の六方晶フェライト、これらフェライト材料を含む複合材等を用いることができる。これらのフェライト焼結体は体積抵抗率が高く、導体との絶縁を図るうえで有利である。なかでも高周波特性に優れる六方晶フェライト、特にＹ型フェライトを用いるのが好ましい。
フェライトをアンテナに用いた場合、アンテナの損失は磁気損失ｔａｎδ×透磁率μに比例するが、Ｙ型フェライトは１ＧＨｚ程度の使用周波数帯であれば磁気損失ｔａｎδが小さく、透磁率μは２〜３程度で安定しており、優れたアンテナを得ることが出来る。
【００２５】
基体が誘電体からなる場合、その比誘電率εｒが６〜２０程度のセラミックスを用いるのが好ましい。ＤＣＳ／ＰＣＳおよびＵＭＴＳ帯などの高い周波数帯域で高利得とするために、ダイポール型のアンテナとする場合があるが、その線路長はλ／２の長さが必要となり、狭い携帯電話の筐体には収納し難いといった問題が生じる。そこで、アンテナの放射電極と給電点の経路間に誘電体チップを挿入して波長短縮効果を得ることによりアンテナ長の短縮をすることができる。
【００２６】
基体１０に設ける導電箔の構成例を図１３（ａ）（ｂ）に示す。図１３（ａ）は矩形の基体１０に一続きの導電箔１０１を巻回して構成されたものである。また図１３（ｂ）は、矩形の基体１０の一面において導電箔１０１ａを長さ方向に形成し、端部を他の側面側に折り曲げて基体１０の底部に至るようにし、更に導電箔１０１ａの他端部を他の面に形成された導電箔１０１ｂと対向して、容量結合するようにして構成されたものである。ギャップを介して容量結合している場合は、アンテナの先端部（非給電側）を直接接地することが出来る。
【００２７】
第２のアンテナ２１の板金で設けられた導体部１０２は、主にＤＣＳ／ＰＣＳおよびＵＭＴＳ帯である高い周波数帯域に共振させる放射電極部分である。導体部１０２は導電箔を用いることもできるが、電波の放射効率をより高めるため薄板状の導電板金や導電線を接続して構成することが好ましい。材質はＣｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｌ等の金属の他、４２アロイ、コバール、リン青銅、黄銅、コルソン系銅合金等の合金を用いることができる。
【００２８】
また第１、第２のアンテナ及び基体を、樹脂体に形成した凹部にそれぞれ金型ないに装着固定して、インサート成型するなどして一体化し、アンテナキャリア７０としてサブ基板化することもできる。
【００２９】
（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について図５〜９を用いて説明する。図５〜８は本発明の他の実施例を示すマルチバンドアンテナ装置の構成を示すブロック図である。また図９は本発明に係る第２の実施形態の具体的構成を示す図であり、図９（ａ）は鳥瞰図、図９（ｂ）は平面図（第１、第２のアンテナが基板に実装されている場合の基板面の主（表）面１ａと裏面１ｂから見た図）及び図９（ｃ）は立面図である。
【００３０】
第２の実施形態は、図５に示すように第１の実施形態と基本的な構成は同一であるが、第１のフィルタ３１を第１のアンテナ１１の非給電側に接続するとともに、フィルタ３１の他端を短絡する点で相違する。第１のフィルタ３１は前記した第１の実施態様よ同様に、他の経路のアンテナに対応する周波数帯の信号を減衰する特性を有しており、アイソレーションに優れたマルチバンドアンテナ装置を得ることが出来る。
【００３１】
図６は第２のアンテナ２１と給電点２との間にフィルタ３２を配置したマルチバンドアンテナ装置のブロック図を示し、図７は第２のアンテナ２１として図１３で示した容量結合型のアンテナを用いたものである。また図８は、第２のアンテナの非給電側に第２のフィルタ３２を接続するものである。このように本発明のマルチバンドアンテナ装置は様々な組み合わせで構成可能である。
【００３２】
次に図９を用いて、第２の実施形態のマルチバンドアンテナ装置の具体的な構成を説明する。図９のマルチバンドアンテナ装置Ｂは、図４で示したマルチバンドアンテナ装置Ａと同様に、基板１と、基体１０と導体部１００ａ、１００ｂを有する第１のアンテナ１１と、導体部１０２からなる第２のアンテナ２１と、第１のアンテナ１１と接続する第１のフィルタ（ローパスフィルタ）３１から構成される。
第１のアンテナは、一部を基体に１０に導電箔１０１を巻き回して構成し、他部を基板に形成した導体部１００ａ、１００ｂで構成し、第２のアンテナは基板１に実装した板金を用いている。
【００３３】
本実施態様においても、第１のアンテナ１１の給電線路と、第２のアンテナ２１の給電線路が基板１上の分岐・合流点２０４で電気的にひとつの給電線路となった後、給電点２を経て分波素子４０を介して送受信回路５０に接続される。
第１のアンテナ１１は、基板１の主面１ａにおいて基体１０の外周部に巻回された導電箔１０１と、その非給電側の端部に放射電極である導体部１００が接続され、導体部１００ａの非給電側はスルーホール１００ａｂを介して基板１の裏面１ｂに設けられた箔状の導体部１００ｂと接続された構成となっている。
導体部１００ｂは、更に基板１の裏面１ｂの他端でスルーホール１００ａａを介して基板１の主面１ａに設けられた箔状の導体部１００ｃと接続した後、第１のフィルタ３１を介して接地されている。また第２のアンテナ２１は、第２のフィルタ３２を介さずに給電点２と給電線で接続される以外は、第１の実施態様と同様な構成となっている。もちろん第１の実施態様と同様な構成とすることも出来る。
【００３４】
（第３の実施形態）
次に本発明の第３の実施形態について図１０〜１２を用いて説明する。図１０〜１１は、本発明の他の実施例を示すマルチバンドアンテナ装置の構成を示すブロック図である。また図１２は本発明に係る第２の実施形態の具体的構成を示す図であり、図１２（ａ）は鳥瞰図、図１２（ｂ）は平面図（第１、第２のアンテナが基板に実装されている場合の基板面の主（表）面１ａと裏面１ｂから見た図）及び図１２（ｃ）は立面図である。
【００３５】
第３の実施形態は図１０に示すように、第１のアンテナ１１と第２のアンテナ２１の給電線路に、それぞれ別の分波素子を設け、給電経路を分ける点で前述の態様と相違する。このような構成によれば部品点数が増加するものの、異なる帯域の送受信信号を電気的に完全に分離することができ、送受信する信号のアイソレーションをより高くすることができる。図１１はフィルタをアンテナの非給電側に接続する構成としたマルチバンドアンテナ装置のブロック図である。本実施態様においても、基体を用いたり、容量結合型のアンテナを用いたりするなど、様々な組み合わせでマルチバンドアンテナ装置が構成可能である。
【００３６】
図１２を用いて第３の実施形態のマルチバンドアンテナ装置について、その具体的な構成を説明する。図１２のマルチバンドアンテナ装置Ｃは、図４、図９で示したマルチバンドアンテナ装置Ａ、Ｂと同様に、基板１と、基体１０と導体部１００ａ、１００ｂを有する第１のアンテナ１１と、第１のフィルタ（ローパスフィルタ）３１と、導体部１０２からなる第２のアンテナ２１から構成される。
第１のアンテナは、一部を基体に１０に導電箔１０１を巻き回して構成し、他部を基板に形成した導体部１００ａ、１００ｂで構成し、基板１と、基体１０と、基板１の表面に設けられた導体部（導体部１００ａおよび導体部１００ｂからなる）を有する第１のアンテナ１１と、板金からなる導体部１０２を備えた第２のアンテナ２１と、第１のフィルタ（ローパスフィルタ）３１と、第２のフィルタ（ハイパスフィルタ）３２から構成され、第１のアンテナ１１と第２のアンテナ２１の給電線路に、それぞれ別の分波素子５０ａ、５０ｂを設けている。
【実施例】
【００３７】
以下本発明に係るマルチバンドアンテナ装置について詳細に説明する。本実施例のマルチバンドアンテナ装置は図１で示したものと同様の構成であるが、フィルタは第２のアンテナ側にのみ設けたものであって、第１のアンテナ１１は、Ｙ型フェライトからなる一辺が１０ｍｍ、幅が３ｍｍ、厚さが２ｍｍの基体１０を備え、その外周部に印刷により幅０．５ｍｍで６回巻回されて設けられた導電箔１０１と、前記基板１の主面１ａに設けたＣｕ箔からなる電極長さ１０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの導体部１００ａと、該導体部１００ａの非給電端側とスルーホール１００ａｂを介して接続する裏面１ｂに設けたＣｕ箔からなる電極長さ３０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの導体部１００ｂとを接続して構成される。
前記基体１０の長手方向（導電箔１０１で構成されるコイルの巻軸方向）と導体部１００ｂが略直線状になるように配置されている。この構成により、ＧＳＭ帯を含む低い周波数帯域に略λ／４で共振させることができる。
【００３８】
第２のアンテナ２１は、基板１の前記第１のアンテナ１１が設けられた領域の給電点を中心として１８０°回転対称な領域の主面に設けるが、前記導体部１０２は薄板状の板金で構成され、給電端側と非給電端側に突出して設けられたピンにより基板上の電極にハンダ付けで立設される。電極の長さは３０ｍｍ、幅２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの薄板状のＣｕ板金からなる。この構成により、ＤＣＳ／ＰＣＳおよびＵＭＴＳ帯を含む高い周波数帯域に略λ／４で共振させることができる。
【００３９】
図１４は第１、第２のフィルタに構成例を示す回路図である。第１のアンテナ１１と接続する第１のフィルタ３１は例えばローパスフィルタとして構成され、線路上にインダクタンス素子Ｌ１とインダクタンス素子Ｌ２を挿入し、Ｌ１とＬ２の間に接地コンデンサとしてキャパシタンス素子Ｃ１が接続される。また第２のアンテナ２１と接続する第２のフィルタ３２は例えばハイパスフィルタとして構成されている。線路上にキャパシタンス素子Ｃ２を挿入し、インダクタンス素子Ｌ３とキャパシタンス素子Ｃ２からなる直列共振回路で接地している。なお、各フィルタの前後には整合素子としてインダクタンス素子Ｌ１０、Ｌ１１とキャパシタンス素子Ｃ１０，Ｃ１１が配置される。
【００４０】
このような構成におけるアンテナ間のアイソレーション特性について、フィルタ３１，３２部をＰＣＢ基板に構成してネットワークアナライザで評価した。図１５に回路ブロックを示す。各フィルタ、整合素子の回路構成、素子定数は前記インダクタンスＬ１〜Ｌ３、Ｌ１０，Ｌ１１及びキャパシタＣ１〜Ｃ３、Ｃ１０，Ｃ１１と同じとしている。ポート１を入力、ポート２を出力とし、ポート３を５０Ωで終端して、ＳパラメータＳ１１、Ｓ２２を評価した。図１６に通過損失をアイソレーション特性として示す。結果、ＧＳＭ帯において略―２０ｄＢ以下、ＤＣＳ／ＰＣＳおよびＵＭＴＳ帯において略―２５ｄＢ以下を達成している。このような構成によれば、第１のフィルタ３１を挿入することによりＤＶＢＨ帯とＧＳＭ帯のみを選択的に通過させることができ、第２のフィルタ３２を挿入することによりＤＣＳ／ＰＣＳおよびＵＭＴＳ帯のみを選択的に通過させることができる。
本実施例では、前記ハイパスフィルタを第２のフィルタとして用いた。
【００４１】
次に、マルチバンドアンテナ装置の性能について説明する。電波暗室内にマルチバンドアンテナ装置から３ｍ離れた位置に測定用アンテナを設け、該測定用アンテナを５０Ωの同軸ケーブルを介してネットワークアナライザに接続して、アンテナ特性を測定した。具体的には基板の短辺方向をＸ、それに直角な方向である基板の長手方向をＹ、それらに垂直な方向すなわち基板の面に垂直な方向をＺとし、ＺＸ面での平均利得と、ＶＳＷＲを測定した。測定した周波数帯域は平均利得については８２４〜９６０ＭＨｚと１７１０〜２１７０ＭＨｚであり、ＶＳＷＲについては６００〜２２００ＭＨｚである。この周波数帯域はＧＳＭ帯（８２４〜９６０ＭＨｚ）および、ＤＣＳ／ＰＣＳおよびＵＭＴＳ帯（１７１０〜２１７０ＭＨｚ）をそれぞれ含む。
また比較例としてフィルタを設けず、各アンテナが給電線路を介して給電点と接続するマルチバンドアンテナ装置を作成して測定に供した。
【００４２】
図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に実施例と従来例での平均利得と周波数の関係を示す。また図１９（ａ）及び図１９（ｂ）にＶＳＷＲと周波数の関係の測定データを示す。平均利得を比較してみると、低周波側はあまり変化ないが、高周波側では１．５ｄＢｉ程度、利得が向上した。
また、図１９（ａ）、図１９（ｂ）に示すＶＳＷＲを比較してみると、図１９（ａ）に示す様に、従来技術では各帯域のＶＳＷＲが低い範囲は狭いが、本願発明のマルチバンドアンテナ装置では、図１９（ｂ）に示す様に低域側も高域側もフラットでかつ低く、ＧＳＭ帯、ＤＣＳ／ＰＣＳおよびＵＭＴＳ帯で３．０以下となっている。以上の結果から本願発明のマルチバンドアンテナ装置はＧＳＭ帯、ＤＣＳ／ＰＣＳ帯、ＵＭＴＳ帯において利得は高く、ＶＳＷＲは低い優れたアンテナ特性を示していることがわかる。
【００４３】
このように本発明では、各々のアンテナと送受信回路間に目的とする周波数帯域の信号のみを通過させるフィルタを挿入するため、第１のアンテナ１１と第２のアンテナ２１を近接して設けているが、目的としない周波数の信号はブロックされるため、送信時および受信時共に互いのアンテナの影響を受けることが少ない。従って、第１のアンテナ１１の導体部１００ｂと第２のアンテナ２１の導体部１０２とを、基板１を介して基板１の上面から見て透過的に略重なるように、近接して設けることが出来、平面的にも空間的にも省スペースとすることができる。本発明に係るマルチバンドアンテナ装置を用いて携帯電話等の通信機器を構成すれば、省スペースにもかかわらず、相互干渉が少なく、送受信と特性に優れた通信機器とすることが出来る。
【００４４】
本発明のマルチバンドアンテナ装置を用いてクワッドバンド対応の携帯電話などの通信機器に地上デジタルテレビも搭載する場合には、分波素子４０にＧＳＭ帯／ＤＶＢＨ帯用の第１のアンテナ１１からの信号と、ＤＣＳ／ＰＣＳおよびＵＭＴＳ帯用の第２のアンテナ２１からの信号とが供給される。ＤＶＢＨ帯はＧＳＭ帯よりも帯域が低く、地上デジタルテレビ専用の高周波回路が必要となるが、分波素子４０を、通過帯域がＤＶＢＨ帯に対応したローパスフィルタ（ＬＰＦ）、ＧＳＭ帯に対応したバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、ＤＣＳ／ＰＣＳおよびＵＭＴＳ帯に対応したハイパスフィルタ（ＨＰＦ）のアンテナ側を接続してなるトリプレクサとすれば、携帯電話のシステムと独立して地上デジタルテレビを受信することが出来る。
【００４５】
本発明のマルチバンドアンテナ装置は、携帯電話、無線ＬＡＮ、パーソナルコンピュータ、地上デジタルテレビ放送関連の通信機器に用いることができる。特に、本発明に係るマルチバンドアンテナ装置を用いることにより広帯域であるにもかかわらず、実装面積、実装空間の増加を抑えることができるので、地上デジタルテレビ放送を送受信する携帯電話、携帯端末等の小型の機器にも容易に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のとおり、本発明によれば小型でアイソレーション特性に優れたマルチバンドアンテナ装置を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマルチバンドアンテナ装置のブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る他のマルチバンドアンテナ装置のブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る他のマルチバンドアンテナ装置のブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施態様を示す図であり、図４（ａ）は鳥瞰図、図４（ｂ）は平面図及び図４（ｃ）は立面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係るマルチバンドアンテナ装置のブロック図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る他のマルチバンドアンテナ装置のブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る他のマルチバンドアンテナ装置のブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る他のマルチバンドアンテナ装置のブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施態様を示す図であり、図９（ａ）は鳥瞰図、図９（ｂ）は平面図及び図９（ｃ）は立面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係るマルチバンドアンテナ装置のブロック図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る他のマルチバンドアンテナ装置のブロック図である。
【図１２】本発明の第３の実施態様を示す図であり、図１２（ａ）は鳥瞰図、図１２（ｂ）は平面図及び図１２（ｃ）は立面図である。
【図１３】本発明に用いる基体に形成される導電箔の構成を示す図である。
【図１４】本発明に用いる第１のフィルタと第２のフィルタの構成を示す回路図である。
【図１５】本発明に用いる第１のフィルタと第２のフィルタの構成を示す回路ブロック図である。
【図１６】本発明に係るマルチバンドアンテナ装置のアイソレーション特性図である。
【図１７】本発明に用いる分波素子の構成を示すブロック図である。
【図１８】（ａ）本発明に係るマルチバンドアンテナ装置の低周波側の利得（ゲイン）周波数特性図である。（ｂ）本発明に係るマルチバンドアンテナ装置の高周波側の利得（ゲイン）周波数特性図である。
【図１９】（ａ）従来のマルチバンドアンテナ装置のＶＳＷＲ周波数特性図である。（ｂ）本発明に係るマルチバンドアンテナ装置のＶＳＷＲ周波数特性図である。
【符号の説明】
【００４８】
１基板
２給電点
１０基体
１１第１のアンテナ
２１第２のアンテナ
３１第１のフィルタ
３２第２のフィルタ
４０分波素子
５０送受信回路

【特許請求の範囲】
【請求項１】
送受信回路と接続する給電点と、一端が開放又は短絡され他端が前記給電点に接続された複数のアンテナと、前記アンテナのいずれかの短絡端側又は給電点側と接続するフィルタとを備え、
前記フィルタは給電点を介して分波素子と接続するとともに、他の経路のアンテナに対応する周波数帯の信号を減衰する特性を有することを特徴とするマルチバンドアンテナ装置。
【請求項２】
前記フィルタが単一の給電点を介して分波素子と接続することを特徴とする請求項１に記載のマルチバンドアンテナ装置。
【請求項３】
前記フィルタがそれぞれ異なる給電点を介して分波素子と接続することを特徴とする請求項１に記載のマルチバンドアンテナ装置。
【請求項４】
複数のアンテナの内、第１のアンテナに対応する周波数帯ｆ１は第２のアンテナに対応する周波数帯ｆ２よりも低周波であって、第１のアンテナと接続する第１のフィルタがローパスフィルタ又はバンドパスフィルタであり、第２のアンテナと接続する第２のフィルタがハイパスフィルタ又はバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のマルチバンドアンテナ装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のマルチバンドアンテナ装置を搭載したことを特徴とする通信機器。

【図１】