無線装置
【課題】アンテナが近接配置された場合でもアンテナの利得が劣化するのを抑制する。
【解決手段】携帯電話機は、第１の共振周波数で共振するセルラー２ｎｄアンテナ１６０と、セルラー２ｎｄアンテナ１６０を介して第１の共振周波数の無線信号を受信する無線部１６３とを備える。また、携帯電話機１００は、第１の共振周波数の偶数倍である第２の共振周波数で共振するＧＰＳアンテナ１７０と、ＧＰＳアンテナ１７０を介して第２の共振周波数の無線信号を受信する無線部１７５とを備える。また、携帯電話機１００は、ＧＰＳアンテナ１７０と無線部１７５との間に設けられ、第２の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスよりも第１の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有するＬＣ並列共振回路１７９を備える。
【解決手段】携帯電話機は、第１の共振周波数で共振するセルラー２ｎｄアンテナ１６０と、セルラー２ｎｄアンテナ１６０を介して第１の共振周波数の無線信号を受信する無線部１６３とを備える。また、携帯電話機１００は、第１の共振周波数の偶数倍である第２の共振周波数で共振するＧＰＳアンテナ１７０と、ＧＰＳアンテナ１７０を介して第２の共振周波数の無線信号を受信する無線部１７５とを備える。また、携帯電話機１００は、ＧＰＳアンテナ１７０と無線部１７５との間に設けられ、第２の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスよりも第１の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有するＬＣ並列共振回路１７９を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、スマートフォンなどの無線装置は高機能化が進み、単なる通話用のアンテナだけでなく様々な種類のアンテナが搭載されるようになっている。例えば、無線装置に搭載されるアンテナは、ダイバーシチ用アンテナ、ＧＰＳ（Global Positioning System）用アンテナ、Bluetooth（登録商標）用アンテナ、WirelessLAN（Local Area Network）用アンテナなどが挙げられる。その他、無線装置に搭載されるアンテナは、例えば、地上デジタルテレビ放送用アンテナ、ＷｉＭＡＸ（登録商標：Worldwide Interoperability for Microwave Access）用アンテナ、ＦｅｌｉＣａ（登録商標）用アンテナなどが挙げられる。
【０００３】
このように、装置内に搭載されるアンテナの数が増加する一方、無線装置は軽薄短小化が進んでいるため、各アンテナの実装スペースは狭くなっている。その結果、アンテナ間の距離が十分にとれなくなることによって、各アンテナのアイソレーション劣化による利得劣化を招くおそれがある。
【０００４】
これに対して従来、第１の基板に給電される第１のアンテナと、第２の基板に給電される第２のアンテナとを備える無線装置において、第１の基板と第２の基板のアース電位同士を、周波数選択性素子を介して接続することが知られている。周波数選択性素子とは、第１のアンテナの使用周波数帯の電流を阻止し、第２のアンテナの使用周波数帯の電流を透過する素子である。これにより、複数のアンテナを備えた無線装置において、アンテナ間の結合が生じるのを回避することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３５３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、アンテナが小型化され近接配置された場合にアンテナの利得が劣化するのを抑制することは考慮されていない。
【０００７】
すなわち、従来技術は、第１のアンテナによって励起される基板上電流が第２のアンテナまで流れるのを抑制することにより、基板上電流が第２のアンテナまで流れることに起因するアンテナ間結合を回避するものである。
【０００８】
これに対して、例えば、小型化された２つのアンテナＡ，Ｂが近接配置されている状態では、アンテナＡから放射された無線信号の一部がアンテナＢの影響で放射に寄与せず、アンテナＡの利得が劣化するおそれがある。
【０００９】
例えば、アンテナＢの整合回路（マッチング回路）がＧＮＤ（グラウンド）との間に設けられており、かつ、アンテナＢの整合回路がアンテナＡの共振周波数に対して低インピーダンスになっているとする。この場合、アンテナＡから放射された無線信号は、その一部がアンテナＢの低インピーダンスの整合回路を介してＧＮＤへ流れるため放射に寄与せず、アンテナＡの利得が劣化するおそれがある。
【００１０】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、アンテナが近接配置された場合でもアンテナの利得が劣化するのを抑制することができる無線装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の開示する無線装置は、一つの態様において、第１の共振周波数で共振する第１のアンテナと、前記第１のアンテナを介して前記第１の共振周波数の無線信号を受信する第１の無線部とを備える。また、無線装置は、前記第１の共振周波数の偶数倍である第２の共振周波数で共振する第２のアンテナと、前記第２のアンテナを介して前記第２の共振周波数の無線信号を受信する第２の無線部とを備える。また、無線装置は、前記第２のアンテナと前記第２の無線部との間に設けられ、前記第２の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスよりも前記第１の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有する回路を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本願の開示する無線装置の一つの態様によれば、アンテナが近接配置された場合でもアンテナの利得が劣化するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、携帯電話機の正面外観図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、携帯電話機の背面外観図である。
【図２】図２は、携帯電話機の分解斜視図の一例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの一例配置関係を示す図である。
【図４】図４は、携帯電話機の分解斜視図の他の例を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の他の例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の他の例を示す図である。
【図６】図６は、携帯電話機のハードウェア構成を示す図である。
【図７】図７は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路を模式的に示した図である。
【図８】図８は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路を模式的に示した図である。
【図９】図９は、セルラー２ｎｄアンテナの回路図である。
【図１０】図１０は、ＧＰＳアンテナの回路図である。
【図１１】図１１は、セルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、セルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性の比較例を示す図である。
【図１３】図１３は、ＧＰＳアンテナのインピーダンス特性の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、ＧＰＳアンテナのインピーダンス特性の比較例を示す図である。
【図１５】図１５は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路による効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本願の開示する無線装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により開示技術が限定されるものではない。例えば、以下の実施形態では、無線装置の一例として携帯電話機を挙げて説明するが、これに限らず、スマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ＰＣ（Personal Computer）など無線通信機能を有する無線装置に対して以下の実施形態を適用することができる。
【００１５】
図１Ａは、携帯電話機の正面外観図である。図１Ｂは、携帯電話機の背面外観図である。図２は、携帯電話機の分解斜視図の一例を示す図である。図１Ａ，１Ｂ，２に示すように、携帯電話機１００は、フロントパネルモジュール１１０、ケース１２０、及びリアカバー１３０を備える。また、携帯電話機１００は、ケース１２０とリアカバー１３０との間に組み込まれる電池１４０を備える。また、携帯電話機１００は、フロントパネルモジュール１１０とケース１２０との間に組み込まれるプリント配線基板１５０を備える。また、携帯電話機１００は、プリント配線基板１５０に実装されるセルラー１ｓｔアンテナ（図示せず）、セルラー２ｎｄアンテナ１６０及びＧＰＳアンテナ１７０を備える。以下の実施形態では、セルラー１ｓｔアンテナとセルラー２ｎｄアンテナ１６０の２つのアンテナを用いてダイバーシチ受信を実現する携帯電話機におけるセルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０の組合せを例に説明するが、発明が適用できるアンテナの組合せはこれに限られるものではない。
【００１６】
フロントパネルモジュール１１０は、フロントパネルカバー１１２、フロントパネルカバー１１２に設けられたタッチパネル式の表示デバイス１１４、及び操作キー１１６などを有する。ケース１２０には、電池１４０、プリント配線基板１５０、セルラー２ｎｄアンテナ１６０及びＧＰＳアンテナ１７０などが収容されるとともに、ケース１２０の一方の開口を覆うようにしてフロントパネルモジュール１１０が組み着けられる。また、ケース１２０の他方の開口には、電池１４０を覆うようにリアカバー１３０が組み着けられる。
【００１７】
プリント配線基板１５０上には、配線パターンが形成されるとともに、携帯電話機１００の各種機能を実現するための各種部品が実装される。例えば、プリント配線基板１５０上には、無線通信機能を実現するための無線部、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の整合回路、ＧＰＳアンテナ１７０の整合回路、及びＣＰＵ（Central Processing Unit）などの各種部品が実装される。
【００１８】
次に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０について説明する。図３Ａは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の一例を示す図である。図３Ｂは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの一例配置関係を示す図である。図３Ａは、プリント配線基板１５０を一方の側から見た斜視図であり、図３Ｂは、プリント配線基板１５０を他方の側から見た斜視図である。
【００１９】
図３Ａ，３Ｂに示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０は、誘電体チップ部品として形成されており、プリント配線基板１５０の一方の面に実装される。また、ＧＰＳアンテナ１７０は、板金によって形成されており、プリント配線基板１５０の他方の面に実装される。
【００２０】
セルラー２ｎｄアンテナ１６０は通話用のアンテナであり、共振周波数は、ｆ１−１：８００ＭＨｚ，ｆ１−２：２ＧＨｚの２共振アンテナである。ＧＰＳアンテナ１７０は、ＧＰＳ電波の受信用のアンテナであり、共振周波数は、ｆ２：１５７５．４２ＭＨｚである。すなわち、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数であるｆ１−１：８００ＭＨｚとＧＰＳアンテナ１７０の共振周波数であるｆ２：１５７５．４２ＭＨｚを比較すると、ｆ２はｆ１−１の約２倍となっている。また、セルラー２ｎｄアンテナ１６０は、ｆ１−１：８００ＭＨｚの波長に対して約１／１６以下の大きさの小型化されたアンテナである。
【００２１】
また、図３Ａ，３Ｂに示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０は、近接して配置される。例えばセルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０は、１０ｍｍ以下の距離で近接して配置される。また、図３Ａ，３Ｂに示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０は、それぞれの長手方向が平行になるように配置される。
【００２２】
次に、携帯電話機１００の他の例を説明する。図４は、携帯電話機の分解斜視図の他の例を示す図である。図５Ａは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の他の例を示す図である。図５Ｂは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の他の例を示す図である。
【００２３】
図４，５Ａ，５Ｂに示すように、携帯電話機１００が備える部品については、図２，３Ａ，３Ｂと同様である。また、図４，５Ａ，５Ｂに示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０がチップ部品として形成され、プリント配線基板１５０の一方の面に実装される点も同様である。また、ＧＰＳアンテナ１７０が板金によって形成され、プリント配線基板１５０の他方の面に実装される点も同様である。
【００２４】
一方、図４，５Ａ，５Ｂに示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０の配置関係については、図２，３Ａ，３Ｂと異なる。すなわち、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０は、それぞれの長手方向が直交するように配置される。なお、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０が例えば１０ｍｍ以下の距離で近接して配置される点は図２，３Ａ，３Ｂと同様である。以下説明するセルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０の回路は、図２，３Ａ，３Ｂのような配置関係でも、図４，５Ａ，５Ｂのような配置関係でも同様に適用することができる。
【００２５】
次に、携帯電話機１００のハードウェア構成について説明する。図６は、携帯電話機のハードウェア構成を示す図である。図６に示すように、本実施形態の携帯電話機１００は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０、無線部１６３、ＧＰＳアンテナ１７０、無線部１７５、スピーカ１９１、マイク１９２、及びオーディオ入出力部１９３を備える。また、携帯電話機１００は、記憶部１９４、表示デバイス１１４、操作キー１１６、及びプロセッサ１９８を備える。
【００２６】
無線部１６３は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０を介して音声や文字などの各種データの無線通信を行う。無線部１７５は、ＧＰＳアンテナ１７０を介してＧＰＳ衛星からの各種データの無線通信を行う。なお、本実施形態では、無線部１６３と無線部１７５を別々のハードウェア構成をして説明したが、これには限られない。例えば、無線部１６３と無線部１７５は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０及びＧＰＳアンテナ１７０を介して音声や文字などの各種データやＧＰＳ衛星からの各種データの無線通信を行う１つのハードウェア構成とすることもできる。
【００２７】
また、オーディオ入出力部１９３は、マイク１９２を介して音声を入力するとともにスピーカ１９１を介して音声を出力する入出力インターフェースである。記憶部１９４は、携帯電話機１００の各種機能を実行するためのデータ、及び携帯電話機１００の各種機能を実行するための各種プログラムを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)１９５を有する。また、記憶部１９４は、ＲＯＭ１９５に格納された各種プログラムのうち実行されるプログラムを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１９６を有する。表示デバイス１１４は、文字や画像などの各種情報を表示するとともにユーザから入力された操作を受け付けるタッチパネル式の入出力インターフェースである。操作キー１１６は、携帯電話機１００に設けられた各種の操作キーであり、ユーザから入力された操作を受け付ける入力インターフェースである。
【００２８】
プロセッサ１９８は、ＲＯＭ１９５又はＲＡＭ１９６に格納された各種プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理部である。プロセッサ１９８は、ＲＯＭ１９５又はＲＡＭ１９６に格納された各種プログラムを実行することにより、上述した無線部１６３，１７５、オーディオ入出力部１９３、表示デバイス１１４等を制御する。なお、プロセッサ１９８で実行されるプログラムは、ＲＯＭ１９５又はＲＡＭ１９６に格納されるだけではなく、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭやメモリ媒体等の頒布できる記憶媒体に記録しておき、記憶媒体から読み出して実行することができる。また、ネットワークを介して接続されたサーバにプログラムを格納し、サーバ上でプログラムが動作するようにしておいて、ネットワークを介して接続される携帯電話機１００からの要求に応じてサービスを要求元の携帯電話機１００に提供することもできる。
【００２９】
次に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０と無線部１６３との間に設けられる回路、及びＧＰＳアンテナ１７０と無線部１７５との間に設けられる回路について説明する。図７は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路を模式的に示した図である。図７に示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０は、例えばコイルで形成される整合素子１６１の一端に接続される。整合素子１６１の他端は、ｆ１−１，ｆ１−２の共振周波数の無線信号を受信する無線部１６３に接続される。つまり、無線部１６３は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０及び整合素子１６１を介してｆ１−１，ｆ１−２の共振周波数の無線信号を受信する。また、整合素子１６１の他端は、例えばコンデンサで形成される整合素子１６２の一端に接続され、整合素子１６２の他端は、ＧＮＤに接続される。なお、整合素子１６１と整合素子１６２により第１の整合回路が形成される。第１の整合回路は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０と無線部１６３の整合（マッチング）のために設けられ、整合素子１６１はＧＰＳアンテナ１７０の共振周波数ｆ２に対して十分高インピーダンスとなっている。
【００３０】
一方、ＧＰＳアンテナ１７０は、コイル１７１とコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９の一端に接続される。コイル１７１とコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９の他端は、例えばコイルで形成される整合素子１７３の一端に接続される。ここで、コイル１７１とコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９は、共振周波数ｆ２の無線信号に対するインピーダンスよりも共振周波数ｆ１−１の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有する回路である。言い換えればＬＣ並列共振回路１７９を構成するコンデンサ１７２は、共振周波数ｆ２の無線信号に対して十分低いインピーダンスであり、ＬＣ並列共振回路１７９は共振周波数ｆ１−１の無線信号に対して共振するように設定しているので共振周波数ｆ１−１に対して十分高インピーダンスである。なお、本実施形態では、ＬＣ並列共振回路１７９を設ける例を示すが、これには限られない。ＧＰＳアンテナ１７０と無線部１７５との間に、共振周波数ｆ２の無線信号に対するインピーダンスよりも共振周波数ｆ１−１の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有する回路を設けることができればよい。
【００３１】
整合素子１７３の他端は、ｆ２の共振周波数の無線信号を受信する無線部１７５に接続される。つまり、無線部１７５は、ＧＰＳアンテナ１７０、ＬＣ並列共振回路１７９、及び整合素子１７３を介してｆ２の共振周波数の無線信号を受信する。また、整合素子１７３の他端は、例えばコイルで形成される整合素子１７４の一端に接続され、整合素子１７４の他端は、ＧＮＤに接続される。なお、整合素子１７３と整合素子１７４により第２の整合回路が形成される。
【００３２】
このように、本実施形態では、ＧＰＳアンテナ１７０と第２の整合回路との間に、コイル１７１とコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９を設けることにより、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の利得を改善することができる。また、ＧＰＳアンテナ１７０の利得が劣化するのを抑制することができる。まず、ＧＰＳアンテナ１７０の利得が劣化するのを抑制することができる点について、以下説明する。
【００３３】
ＬＣ並列共振回路１７９のコンデンサ１７２は、ＧＰＳアンテナ１７０の共振周波数ｆ２に対して十分低インピーダンスであるため、図７の破線１８２に示すように、ＧＰＳアンテナ１７０を介して受信される共振周波数ｆ２の無線信号にはほとんど影響を与えない。よって、共振周波数ｆ２の無線信号については、ＬＣ並列共振回路１７９の挿入による利得の劣化はほとんど考慮しなくてよい。
【００３４】
また、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数ｆ１−１（８００ＭＨｚ）と、ＧＰＳアンテナ１７０の共振周波数ｆ２（１５７５．４２ＭＨｚ）は、ｆ１−１＜ｆ２であり、ｆ２はｆ１−１の約２倍となる。このため、セルラー２ｎｄアンテナ１６０はｆ２に対して十分高インピーダンスとなり、ＧＰＳアンテナ１７０とは結合し難い。仮に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０が結合したとしても、整合素子１６１は共振周波数ｆ２に対して高インピーダンスなので、図７の破線１８４に示すように、共振周波数ｆ２の無線信号は整合素子１６１によってチョークされる。
【００３５】
次に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の利得を改善することができる点について、以下説明する。コイル１７１とコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数ｆ１−１の無線信号に対して高インピーダンスとなっている。このため、図７の破線１８６に示すように、共振周波数ｆ１−１の無線信号はＬＣ並列共振回路１７９によってチョークされる。その結果、例えばＬＣ並列共振回路１７９が無い場合には、セルラー２ｎｄアンテナ１６０から放射された無線信号の一部がＧＰＳアンテナ１７０の第２の整合回路を介してＧＮＤへ流れるため放射に寄与せず利得が劣化していたが、ＬＣ並列共振回路１７９を実装することにより、ＧＮＤへの経路がなくなるので、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の利得が劣化することを抑制することができる。
【００３６】
また、図８は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路を模式的に示した図である。ＧＰＳアンテナ１７０の第２の整合回路（整合素子１７３及び整合素子１７４）は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数ｆ１−１に対して低インピーダンスとなる。このため、図８に示すように、ＬＣ並列共振回路１７９の整合素子１７３側はＧＮＤに接地されているのと等価となるため、ＧＰＳアンテナ１７０とＬＣ並列共振回路１７９が無給電素子として動作する。その結果、図８の破線１８８で示すように、ＧＰＳアンテナ１７０はセルラー２ｎｄアンテナ１６０の一部として動作するため、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の利得を改善することができる。
【００３７】
次に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の回路及びＧＰＳアンテナ１７０の回路について説明する。図９は、セルラー２ｎｄアンテナの回路図である。図１０は、ＧＰＳアンテナの回路図である。
【００３８】
図９に示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０は、共振周波数ｆ１−１用の端子と共振周波数ｆ１−２用の端子を有する。共振周波数ｆ１−１用の端子は、コイル１６５の一端に接続される。コイル１６５の他端はコイル１６６の一端に接続される。コイル１６６の他端は無線部１６３に接続される。また、コイル１６６の他端と無線部１６３の間の点がコンデンサ１６７の一端に接続され、コンデンサ１６７の他端はＧＮＤに接続される。なお、コイル１６５は例えば２７ｎＨとすることができ、コイル１６６は例えば１０ｎＨとすることができる。また、コンデンサ１６７は１ｐＦとすることができる。
【００３９】
一方、共振周波数ｆ１−２用の端子は、コイル１６６の一端に接続され、コイル１６６の他端は無線部１６３に接続される。また、コイル１６６の他端と無線部１６３の間の点がコンデンサ１６７の一端に接続され、コンデンサ１６７の他端はＧＮＤに接続される。
【００４０】
また、図１０に示すように、ＧＰＳアンテナ１７０は、コイル１７１及びコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９の一端に接続され、ＬＣ並列共振回路１７９の他端はコイル１７６に接続される。コイル１７６の他端は無線部１７５に接続される。コイル１７６の他端と無線部１７５の間の点がコイル１７７の一端に接続され、コイル１７７の他端がＧＮＤに接続される。なお、コイル１７１は４．７ｎＨとすることができ、コンデンサ１７２は６ｐＦとすることができる。また、コイル１７６は４．７ｎＨとすることができ、コイル１７７は２．７ｎＨとすることができる。
【００４１】
次に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０及びＧＰＳアンテナ１７０のインピーダンス特性及び比較例について説明する。図１１は、セルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性の一例を示す図である。図１２は、セルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性の比較例を示す図である。図１３は、ＧＰＳアンテナのインピーダンス特性の一例を示す図である。図１４は、ＧＰＳアンテナのインピーダンス特性の比較例を示す図である。
【００４２】
図１１−１４においては、上部がスミスチャート２０２であり、下部が周波数に対するＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）を示すグラフ２０４である。また、図１１−１４においては、ポイント１，２で示した部分が、約８００ＭＨｚ（ｆ１−１）のインピーダンス特性及びＶＳＷＲであり、ポイント３，４で示した部分が、約２ＧＨｚ（ｆ１−２）のインピーダンス特性及びＶＳＷＲである。また、ポイント５で示した部分が、約１５７５．４２ＭＨｚ（ｆ２）のインピーダンス特性及びＶＳＷＲである。
【００４３】
また、図１１は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入した状態のセルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性であり、図１２は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入していない状態のセルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性である。図１１と図１２を比較すると、いずれもポイント５のインピーダンスがスミスチャート右側にあり、ｆ２の共振周波数に対して高インピーダンスとなっていることがわかる。
【００４４】
また、図１１及び図１２いずれも、ポイント１，２及びポイント３，４の部分でＶＳＷＲが低くなっており、約８００ＭＨｚ（ｆ１−１）と約２ＧＨｚ（ｆ１−２）で共振していることがわかる。一方、図１２に比べて図１１のスミスチャートでは、ポイント１，２のインピーダンスが変化していることがわかる。これは、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入したことによって、ＧＰＳアンテナ１７０が約８００ＭＨｚで共振しことに起因するものである。
【００４５】
次に、図１３は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入した状態のＧＰＳアンテナ１７０のインピーダンス特性であり、図１４は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入していない状態のＧＰＳアンテナ１７０のインピーダンス特性である。図１３と図１４を比較すると、いずれもポイント５で示した部分のＶＳＷＲが低くなっているので、約１５７５．４２ＭＨｚ（ｆ２）で共振していることがわかる。これにより、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入したとしても、ＧＰＳアンテナ１７０の約１５７５．４２ＭＨｚ（ｆ２）の共振にはほとんど影響がないので、ＧＰＳアンテナ１７０の利得の劣化を抑制することができる。
【００４６】
一方、図１４では、ポイント１，２のＶＳＷＲが低くなっていないので、約８００ＭＨｚで共振していないことがわかる。これに対して、図１３では、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入したことによって、ポイント１，２のＶＳＷＲが低くなり、ＧＰＳアンテナ１７０が約８００ＭＨｚで共振していることがわかる。これにより、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入したことによって、ＧＰＳアンテナ１７０がセルラー２ｎｄアンテナ１６０の一部として約８００ＭＨｚで共振することにより、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の利得を改善することができる。
【００４７】
以上のように、本実施形態によれば、アンテナが小型化され近接配置された場合にアンテナの利得が劣化するのを抑制することができる。例えば、本実施形態では、セルラー２ｎｄアンテナ１６０が例えば波長の１／１６以下のサイズに小型化され、かつ、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０が例えば１０ｍｍ以内に近接配置された場合でも、アンテナの利得が劣化するのを抑制することができる。以下、本実施形態の効果についてより具体的に説明する。
【００４８】
図１５は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路による効果を示す図である。図１５は、横軸が各アンテナでの動作周波数帯（セルラー２ｎｄアンテナ：８００ＭＨｚ＿Ｌｃｈ，８００ＭＨｚ＿Ｍｃｈ，８００ＭＨｚ＿Ｈｃｈ，２ＧＨｚ＿Ｌｃｈ，２ＧＨｚ＿Ｍｃｈ，２ＧＨｚ＿Ｈｃｈ，ＧＰＳアンテナ：ＧＰＳ）であり、縦軸が放射効率（ｄＢ）を示しており、各アンテナでの動作周波数帯に対するセルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの放射効率を示すグラフである。また、図１５において、破線２２２は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入していない状態のセルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナのアンテナ放射効率を示している。また、実線２２４は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入した状態のセルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナのアンテナ放射効率を示している。
【００４９】
破線２２２で示すように、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入していない状態では、約８００ＭＨｚのセルラー２ｎｄアンテナ１６０の放射効率が−３０ｄＢ以下となっており、放射効率の特性がよくないことがわかる。一方、実線２２４で示すように、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入することによって、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数ｆ１（約８００ＭＨｚ）の放射効率を１５ｄＢ以上改善することができる。また、ＧＰＳアンテナ１７０の共振周波数ｆ２（約１５７５．４２ＭＨｚ）、及びセルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数ｆ１−２（約２ＧＨｚ）については、破線２２２及び実線２２４にほとんど差は見られない。よって、本実施形態では、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入することによる放射効率の劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１００ 携帯電話機
１５０ プリント配線基板
１６０ セルラー２ｎｄアンテナ
１６１，１６２，１７３，１７４ 整合素子
１６３，１７５ 無線部
１７０ ＧＰＳアンテナ
１７１ コイル
１７２ コンデンサ
１７９ ＬＣ並列共振回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、スマートフォンなどの無線装置は高機能化が進み、単なる通話用のアンテナだけでなく様々な種類のアンテナが搭載されるようになっている。例えば、無線装置に搭載されるアンテナは、ダイバーシチ用アンテナ、ＧＰＳ（Global Positioning System）用アンテナ、Bluetooth（登録商標）用アンテナ、WirelessLAN（Local Area Network）用アンテナなどが挙げられる。その他、無線装置に搭載されるアンテナは、例えば、地上デジタルテレビ放送用アンテナ、ＷｉＭＡＸ（登録商標：Worldwide Interoperability for Microwave Access）用アンテナ、ＦｅｌｉＣａ（登録商標）用アンテナなどが挙げられる。
【０００３】
このように、装置内に搭載されるアンテナの数が増加する一方、無線装置は軽薄短小化が進んでいるため、各アンテナの実装スペースは狭くなっている。その結果、アンテナ間の距離が十分にとれなくなることによって、各アンテナのアイソレーション劣化による利得劣化を招くおそれがある。
【０００４】
これに対して従来、第１の基板に給電される第１のアンテナと、第２の基板に給電される第２のアンテナとを備える無線装置において、第１の基板と第２の基板のアース電位同士を、周波数選択性素子を介して接続することが知られている。周波数選択性素子とは、第１のアンテナの使用周波数帯の電流を阻止し、第２のアンテナの使用周波数帯の電流を透過する素子である。これにより、複数のアンテナを備えた無線装置において、アンテナ間の結合が生じるのを回避することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１３５３６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術は、アンテナが小型化され近接配置された場合にアンテナの利得が劣化するのを抑制することは考慮されていない。
【０００７】
すなわち、従来技術は、第１のアンテナによって励起される基板上電流が第２のアンテナまで流れるのを抑制することにより、基板上電流が第２のアンテナまで流れることに起因するアンテナ間結合を回避するものである。
【０００８】
これに対して、例えば、小型化された２つのアンテナＡ，Ｂが近接配置されている状態では、アンテナＡから放射された無線信号の一部がアンテナＢの影響で放射に寄与せず、アンテナＡの利得が劣化するおそれがある。
【０００９】
例えば、アンテナＢの整合回路（マッチング回路）がＧＮＤ（グラウンド）との間に設けられており、かつ、アンテナＢの整合回路がアンテナＡの共振周波数に対して低インピーダンスになっているとする。この場合、アンテナＡから放射された無線信号は、その一部がアンテナＢの低インピーダンスの整合回路を介してＧＮＤへ流れるため放射に寄与せず、アンテナＡの利得が劣化するおそれがある。
【００１０】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、アンテナが近接配置された場合でもアンテナの利得が劣化するのを抑制することができる無線装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願の開示する無線装置は、一つの態様において、第１の共振周波数で共振する第１のアンテナと、前記第１のアンテナを介して前記第１の共振周波数の無線信号を受信する第１の無線部とを備える。また、無線装置は、前記第１の共振周波数の偶数倍である第２の共振周波数で共振する第２のアンテナと、前記第２のアンテナを介して前記第２の共振周波数の無線信号を受信する第２の無線部とを備える。また、無線装置は、前記第２のアンテナと前記第２の無線部との間に設けられ、前記第２の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスよりも前記第１の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有する回路を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本願の開示する無線装置の一つの態様によれば、アンテナが近接配置された場合でもアンテナの利得が劣化するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】図１Ａは、携帯電話機の正面外観図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、携帯電話機の背面外観図である。
【図２】図２は、携帯電話機の分解斜視図の一例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の一例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの一例配置関係を示す図である。
【図４】図４は、携帯電話機の分解斜視図の他の例を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の他の例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の他の例を示す図である。
【図６】図６は、携帯電話機のハードウェア構成を示す図である。
【図７】図７は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路を模式的に示した図である。
【図８】図８は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路を模式的に示した図である。
【図９】図９は、セルラー２ｎｄアンテナの回路図である。
【図１０】図１０は、ＧＰＳアンテナの回路図である。
【図１１】図１１は、セルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、セルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性の比較例を示す図である。
【図１３】図１３は、ＧＰＳアンテナのインピーダンス特性の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、ＧＰＳアンテナのインピーダンス特性の比較例を示す図である。
【図１５】図１５は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路による効果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本願の開示する無線装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により開示技術が限定されるものではない。例えば、以下の実施形態では、無線装置の一例として携帯電話機を挙げて説明するが、これに限らず、スマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、ＰＣ（Personal Computer）など無線通信機能を有する無線装置に対して以下の実施形態を適用することができる。
【００１５】
図１Ａは、携帯電話機の正面外観図である。図１Ｂは、携帯電話機の背面外観図である。図２は、携帯電話機の分解斜視図の一例を示す図である。図１Ａ，１Ｂ，２に示すように、携帯電話機１００は、フロントパネルモジュール１１０、ケース１２０、及びリアカバー１３０を備える。また、携帯電話機１００は、ケース１２０とリアカバー１３０との間に組み込まれる電池１４０を備える。また、携帯電話機１００は、フロントパネルモジュール１１０とケース１２０との間に組み込まれるプリント配線基板１５０を備える。また、携帯電話機１００は、プリント配線基板１５０に実装されるセルラー１ｓｔアンテナ（図示せず）、セルラー２ｎｄアンテナ１６０及びＧＰＳアンテナ１７０を備える。以下の実施形態では、セルラー１ｓｔアンテナとセルラー２ｎｄアンテナ１６０の２つのアンテナを用いてダイバーシチ受信を実現する携帯電話機におけるセルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０の組合せを例に説明するが、発明が適用できるアンテナの組合せはこれに限られるものではない。
【００１６】
フロントパネルモジュール１１０は、フロントパネルカバー１１２、フロントパネルカバー１１２に設けられたタッチパネル式の表示デバイス１１４、及び操作キー１１６などを有する。ケース１２０には、電池１４０、プリント配線基板１５０、セルラー２ｎｄアンテナ１６０及びＧＰＳアンテナ１７０などが収容されるとともに、ケース１２０の一方の開口を覆うようにしてフロントパネルモジュール１１０が組み着けられる。また、ケース１２０の他方の開口には、電池１４０を覆うようにリアカバー１３０が組み着けられる。
【００１７】
プリント配線基板１５０上には、配線パターンが形成されるとともに、携帯電話機１００の各種機能を実現するための各種部品が実装される。例えば、プリント配線基板１５０上には、無線通信機能を実現するための無線部、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の整合回路、ＧＰＳアンテナ１７０の整合回路、及びＣＰＵ（Central Processing Unit）などの各種部品が実装される。
【００１８】
次に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０について説明する。図３Ａは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の一例を示す図である。図３Ｂは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの一例配置関係を示す図である。図３Ａは、プリント配線基板１５０を一方の側から見た斜視図であり、図３Ｂは、プリント配線基板１５０を他方の側から見た斜視図である。
【００１９】
図３Ａ，３Ｂに示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０は、誘電体チップ部品として形成されており、プリント配線基板１５０の一方の面に実装される。また、ＧＰＳアンテナ１７０は、板金によって形成されており、プリント配線基板１５０の他方の面に実装される。
【００２０】
セルラー２ｎｄアンテナ１６０は通話用のアンテナであり、共振周波数は、ｆ１−１：８００ＭＨｚ，ｆ１−２：２ＧＨｚの２共振アンテナである。ＧＰＳアンテナ１７０は、ＧＰＳ電波の受信用のアンテナであり、共振周波数は、ｆ２：１５７５．４２ＭＨｚである。すなわち、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数であるｆ１−１：８００ＭＨｚとＧＰＳアンテナ１７０の共振周波数であるｆ２：１５７５．４２ＭＨｚを比較すると、ｆ２はｆ１−１の約２倍となっている。また、セルラー２ｎｄアンテナ１６０は、ｆ１−１：８００ＭＨｚの波長に対して約１／１６以下の大きさの小型化されたアンテナである。
【００２１】
また、図３Ａ，３Ｂに示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０は、近接して配置される。例えばセルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０は、１０ｍｍ以下の距離で近接して配置される。また、図３Ａ，３Ｂに示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０は、それぞれの長手方向が平行になるように配置される。
【００２２】
次に、携帯電話機１００の他の例を説明する。図４は、携帯電話機の分解斜視図の他の例を示す図である。図５Ａは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の他の例を示す図である。図５Ｂは、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの配置関係の他の例を示す図である。
【００２３】
図４，５Ａ，５Ｂに示すように、携帯電話機１００が備える部品については、図２，３Ａ，３Ｂと同様である。また、図４，５Ａ，５Ｂに示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０がチップ部品として形成され、プリント配線基板１５０の一方の面に実装される点も同様である。また、ＧＰＳアンテナ１７０が板金によって形成され、プリント配線基板１５０の他方の面に実装される点も同様である。
【００２４】
一方、図４，５Ａ，５Ｂに示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０の配置関係については、図２，３Ａ，３Ｂと異なる。すなわち、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０は、それぞれの長手方向が直交するように配置される。なお、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０が例えば１０ｍｍ以下の距離で近接して配置される点は図２，３Ａ，３Ｂと同様である。以下説明するセルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０の回路は、図２，３Ａ，３Ｂのような配置関係でも、図４，５Ａ，５Ｂのような配置関係でも同様に適用することができる。
【００２５】
次に、携帯電話機１００のハードウェア構成について説明する。図６は、携帯電話機のハードウェア構成を示す図である。図６に示すように、本実施形態の携帯電話機１００は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０、無線部１６３、ＧＰＳアンテナ１７０、無線部１７５、スピーカ１９１、マイク１９２、及びオーディオ入出力部１９３を備える。また、携帯電話機１００は、記憶部１９４、表示デバイス１１４、操作キー１１６、及びプロセッサ１９８を備える。
【００２６】
無線部１６３は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０を介して音声や文字などの各種データの無線通信を行う。無線部１７５は、ＧＰＳアンテナ１７０を介してＧＰＳ衛星からの各種データの無線通信を行う。なお、本実施形態では、無線部１６３と無線部１７５を別々のハードウェア構成をして説明したが、これには限られない。例えば、無線部１６３と無線部１７５は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０及びＧＰＳアンテナ１７０を介して音声や文字などの各種データやＧＰＳ衛星からの各種データの無線通信を行う１つのハードウェア構成とすることもできる。
【００２７】
また、オーディオ入出力部１９３は、マイク１９２を介して音声を入力するとともにスピーカ１９１を介して音声を出力する入出力インターフェースである。記憶部１９４は、携帯電話機１００の各種機能を実行するためのデータ、及び携帯電話機１００の各種機能を実行するための各種プログラムを格納するＲＯＭ(Read Only Memory)１９５を有する。また、記憶部１９４は、ＲＯＭ１９５に格納された各種プログラムのうち実行されるプログラムを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）１９６を有する。表示デバイス１１４は、文字や画像などの各種情報を表示するとともにユーザから入力された操作を受け付けるタッチパネル式の入出力インターフェースである。操作キー１１６は、携帯電話機１００に設けられた各種の操作キーであり、ユーザから入力された操作を受け付ける入力インターフェースである。
【００２８】
プロセッサ１９８は、ＲＯＭ１９５又はＲＡＭ１９６に格納された各種プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理部である。プロセッサ１９８は、ＲＯＭ１９５又はＲＡＭ１９６に格納された各種プログラムを実行することにより、上述した無線部１６３，１７５、オーディオ入出力部１９３、表示デバイス１１４等を制御する。なお、プロセッサ１９８で実行されるプログラムは、ＲＯＭ１９５又はＲＡＭ１９６に格納されるだけではなく、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭやメモリ媒体等の頒布できる記憶媒体に記録しておき、記憶媒体から読み出して実行することができる。また、ネットワークを介して接続されたサーバにプログラムを格納し、サーバ上でプログラムが動作するようにしておいて、ネットワークを介して接続される携帯電話機１００からの要求に応じてサービスを要求元の携帯電話機１００に提供することもできる。
【００２９】
次に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０と無線部１６３との間に設けられる回路、及びＧＰＳアンテナ１７０と無線部１７５との間に設けられる回路について説明する。図７は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路を模式的に示した図である。図７に示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０は、例えばコイルで形成される整合素子１６１の一端に接続される。整合素子１６１の他端は、ｆ１−１，ｆ１−２の共振周波数の無線信号を受信する無線部１６３に接続される。つまり、無線部１６３は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０及び整合素子１６１を介してｆ１−１，ｆ１−２の共振周波数の無線信号を受信する。また、整合素子１６１の他端は、例えばコンデンサで形成される整合素子１６２の一端に接続され、整合素子１６２の他端は、ＧＮＤに接続される。なお、整合素子１６１と整合素子１６２により第１の整合回路が形成される。第１の整合回路は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０と無線部１６３の整合（マッチング）のために設けられ、整合素子１６１はＧＰＳアンテナ１７０の共振周波数ｆ２に対して十分高インピーダンスとなっている。
【００３０】
一方、ＧＰＳアンテナ１７０は、コイル１７１とコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９の一端に接続される。コイル１７１とコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９の他端は、例えばコイルで形成される整合素子１７３の一端に接続される。ここで、コイル１７１とコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９は、共振周波数ｆ２の無線信号に対するインピーダンスよりも共振周波数ｆ１−１の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有する回路である。言い換えればＬＣ並列共振回路１７９を構成するコンデンサ１７２は、共振周波数ｆ２の無線信号に対して十分低いインピーダンスであり、ＬＣ並列共振回路１７９は共振周波数ｆ１−１の無線信号に対して共振するように設定しているので共振周波数ｆ１−１に対して十分高インピーダンスである。なお、本実施形態では、ＬＣ並列共振回路１７９を設ける例を示すが、これには限られない。ＧＰＳアンテナ１７０と無線部１７５との間に、共振周波数ｆ２の無線信号に対するインピーダンスよりも共振周波数ｆ１−１の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有する回路を設けることができればよい。
【００３１】
整合素子１７３の他端は、ｆ２の共振周波数の無線信号を受信する無線部１７５に接続される。つまり、無線部１７５は、ＧＰＳアンテナ１７０、ＬＣ並列共振回路１７９、及び整合素子１７３を介してｆ２の共振周波数の無線信号を受信する。また、整合素子１７３の他端は、例えばコイルで形成される整合素子１７４の一端に接続され、整合素子１７４の他端は、ＧＮＤに接続される。なお、整合素子１７３と整合素子１７４により第２の整合回路が形成される。
【００３２】
このように、本実施形態では、ＧＰＳアンテナ１７０と第２の整合回路との間に、コイル１７１とコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９を設けることにより、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の利得を改善することができる。また、ＧＰＳアンテナ１７０の利得が劣化するのを抑制することができる。まず、ＧＰＳアンテナ１７０の利得が劣化するのを抑制することができる点について、以下説明する。
【００３３】
ＬＣ並列共振回路１７９のコンデンサ１７２は、ＧＰＳアンテナ１７０の共振周波数ｆ２に対して十分低インピーダンスであるため、図７の破線１８２に示すように、ＧＰＳアンテナ１７０を介して受信される共振周波数ｆ２の無線信号にはほとんど影響を与えない。よって、共振周波数ｆ２の無線信号については、ＬＣ並列共振回路１７９の挿入による利得の劣化はほとんど考慮しなくてよい。
【００３４】
また、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数ｆ１−１（８００ＭＨｚ）と、ＧＰＳアンテナ１７０の共振周波数ｆ２（１５７５．４２ＭＨｚ）は、ｆ１−１＜ｆ２であり、ｆ２はｆ１−１の約２倍となる。このため、セルラー２ｎｄアンテナ１６０はｆ２に対して十分高インピーダンスとなり、ＧＰＳアンテナ１７０とは結合し難い。仮に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０が結合したとしても、整合素子１６１は共振周波数ｆ２に対して高インピーダンスなので、図７の破線１８４に示すように、共振周波数ｆ２の無線信号は整合素子１６１によってチョークされる。
【００３５】
次に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の利得を改善することができる点について、以下説明する。コイル１７１とコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数ｆ１−１の無線信号に対して高インピーダンスとなっている。このため、図７の破線１８６に示すように、共振周波数ｆ１−１の無線信号はＬＣ並列共振回路１７９によってチョークされる。その結果、例えばＬＣ並列共振回路１７９が無い場合には、セルラー２ｎｄアンテナ１６０から放射された無線信号の一部がＧＰＳアンテナ１７０の第２の整合回路を介してＧＮＤへ流れるため放射に寄与せず利得が劣化していたが、ＬＣ並列共振回路１７９を実装することにより、ＧＮＤへの経路がなくなるので、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の利得が劣化することを抑制することができる。
【００３６】
また、図８は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路を模式的に示した図である。ＧＰＳアンテナ１７０の第２の整合回路（整合素子１７３及び整合素子１７４）は、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数ｆ１−１に対して低インピーダンスとなる。このため、図８に示すように、ＬＣ並列共振回路１７９の整合素子１７３側はＧＮＤに接地されているのと等価となるため、ＧＰＳアンテナ１７０とＬＣ並列共振回路１７９が無給電素子として動作する。その結果、図８の破線１８８で示すように、ＧＰＳアンテナ１７０はセルラー２ｎｄアンテナ１６０の一部として動作するため、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の利得を改善することができる。
【００３７】
次に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の回路及びＧＰＳアンテナ１７０の回路について説明する。図９は、セルラー２ｎｄアンテナの回路図である。図１０は、ＧＰＳアンテナの回路図である。
【００３８】
図９に示すように、セルラー２ｎｄアンテナ１６０は、共振周波数ｆ１−１用の端子と共振周波数ｆ１−２用の端子を有する。共振周波数ｆ１−１用の端子は、コイル１６５の一端に接続される。コイル１６５の他端はコイル１６６の一端に接続される。コイル１６６の他端は無線部１６３に接続される。また、コイル１６６の他端と無線部１６３の間の点がコンデンサ１６７の一端に接続され、コンデンサ１６７の他端はＧＮＤに接続される。なお、コイル１６５は例えば２７ｎＨとすることができ、コイル１６６は例えば１０ｎＨとすることができる。また、コンデンサ１６７は１ｐＦとすることができる。
【００３９】
一方、共振周波数ｆ１−２用の端子は、コイル１６６の一端に接続され、コイル１６６の他端は無線部１６３に接続される。また、コイル１６６の他端と無線部１６３の間の点がコンデンサ１６７の一端に接続され、コンデンサ１６７の他端はＧＮＤに接続される。
【００４０】
また、図１０に示すように、ＧＰＳアンテナ１７０は、コイル１７１及びコンデンサ１７２が並列接続されたＬＣ並列共振回路１７９の一端に接続され、ＬＣ並列共振回路１７９の他端はコイル１７６に接続される。コイル１７６の他端は無線部１７５に接続される。コイル１７６の他端と無線部１７５の間の点がコイル１７７の一端に接続され、コイル１７７の他端がＧＮＤに接続される。なお、コイル１７１は４．７ｎＨとすることができ、コンデンサ１７２は６ｐＦとすることができる。また、コイル１７６は４．７ｎＨとすることができ、コイル１７７は２．７ｎＨとすることができる。
【００４１】
次に、セルラー２ｎｄアンテナ１６０及びＧＰＳアンテナ１７０のインピーダンス特性及び比較例について説明する。図１１は、セルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性の一例を示す図である。図１２は、セルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性の比較例を示す図である。図１３は、ＧＰＳアンテナのインピーダンス特性の一例を示す図である。図１４は、ＧＰＳアンテナのインピーダンス特性の比較例を示す図である。
【００４２】
図１１−１４においては、上部がスミスチャート２０２であり、下部が周波数に対するＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio：電圧定在波比）を示すグラフ２０４である。また、図１１−１４においては、ポイント１，２で示した部分が、約８００ＭＨｚ（ｆ１−１）のインピーダンス特性及びＶＳＷＲであり、ポイント３，４で示した部分が、約２ＧＨｚ（ｆ１−２）のインピーダンス特性及びＶＳＷＲである。また、ポイント５で示した部分が、約１５７５．４２ＭＨｚ（ｆ２）のインピーダンス特性及びＶＳＷＲである。
【００４３】
また、図１１は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入した状態のセルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性であり、図１２は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入していない状態のセルラー２ｎｄアンテナのインピーダンス特性である。図１１と図１２を比較すると、いずれもポイント５のインピーダンスがスミスチャート右側にあり、ｆ２の共振周波数に対して高インピーダンスとなっていることがわかる。
【００４４】
また、図１１及び図１２いずれも、ポイント１，２及びポイント３，４の部分でＶＳＷＲが低くなっており、約８００ＭＨｚ（ｆ１−１）と約２ＧＨｚ（ｆ１−２）で共振していることがわかる。一方、図１２に比べて図１１のスミスチャートでは、ポイント１，２のインピーダンスが変化していることがわかる。これは、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入したことによって、ＧＰＳアンテナ１７０が約８００ＭＨｚで共振しことに起因するものである。
【００４５】
次に、図１３は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入した状態のＧＰＳアンテナ１７０のインピーダンス特性であり、図１４は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入していない状態のＧＰＳアンテナ１７０のインピーダンス特性である。図１３と図１４を比較すると、いずれもポイント５で示した部分のＶＳＷＲが低くなっているので、約１５７５．４２ＭＨｚ（ｆ２）で共振していることがわかる。これにより、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入したとしても、ＧＰＳアンテナ１７０の約１５７５．４２ＭＨｚ（ｆ２）の共振にはほとんど影響がないので、ＧＰＳアンテナ１７０の利得の劣化を抑制することができる。
【００４６】
一方、図１４では、ポイント１，２のＶＳＷＲが低くなっていないので、約８００ＭＨｚで共振していないことがわかる。これに対して、図１３では、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入したことによって、ポイント１，２のＶＳＷＲが低くなり、ＧＰＳアンテナ１７０が約８００ＭＨｚで共振していることがわかる。これにより、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入したことによって、ＧＰＳアンテナ１７０がセルラー２ｎｄアンテナ１６０の一部として約８００ＭＨｚで共振することにより、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の利得を改善することができる。
【００４７】
以上のように、本実施形態によれば、アンテナが小型化され近接配置された場合にアンテナの利得が劣化するのを抑制することができる。例えば、本実施形態では、セルラー２ｎｄアンテナ１６０が例えば波長の１／１６以下のサイズに小型化され、かつ、セルラー２ｎｄアンテナ１６０とＧＰＳアンテナ１７０が例えば１０ｍｍ以内に近接配置された場合でも、アンテナの利得が劣化するのを抑制することができる。以下、本実施形態の効果についてより具体的に説明する。
【００４８】
図１５は、セルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの回路による効果を示す図である。図１５は、横軸が各アンテナでの動作周波数帯（セルラー２ｎｄアンテナ：８００ＭＨｚ＿Ｌｃｈ，８００ＭＨｚ＿Ｍｃｈ，８００ＭＨｚ＿Ｈｃｈ，２ＧＨｚ＿Ｌｃｈ，２ＧＨｚ＿Ｍｃｈ，２ＧＨｚ＿Ｈｃｈ，ＧＰＳアンテナ：ＧＰＳ）であり、縦軸が放射効率（ｄＢ）を示しており、各アンテナでの動作周波数帯に対するセルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナの放射効率を示すグラフである。また、図１５において、破線２２２は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入していない状態のセルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナのアンテナ放射効率を示している。また、実線２２４は、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入した状態のセルラー２ｎｄアンテナとＧＰＳアンテナのアンテナ放射効率を示している。
【００４９】
破線２２２で示すように、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入していない状態では、約８００ＭＨｚのセルラー２ｎｄアンテナ１６０の放射効率が−３０ｄＢ以下となっており、放射効率の特性がよくないことがわかる。一方、実線２２４で示すように、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入することによって、セルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数ｆ１（約８００ＭＨｚ）の放射効率を１５ｄＢ以上改善することができる。また、ＧＰＳアンテナ１７０の共振周波数ｆ２（約１５７５．４２ＭＨｚ）、及びセルラー２ｎｄアンテナ１６０の共振周波数ｆ１−２（約２ＧＨｚ）については、破線２２２及び実線２２４にほとんど差は見られない。よって、本実施形態では、ＬＣ並列共振回路１７９を挿入することによる放射効率の劣化を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１００ 携帯電話機
１５０ プリント配線基板
１６０ セルラー２ｎｄアンテナ
１６１，１６２，１７３，１７４ 整合素子
１６３，１７５ 無線部
１７０ ＧＰＳアンテナ
１７１ コイル
１７２ コンデンサ
１７９ ＬＣ並列共振回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の共振周波数で共振する第１のアンテナと、
前記第１のアンテナを介して前記第１の共振周波数の無線信号を受信する第１の無線部と、
前記第１の共振周波数の偶数倍である第２の共振周波数で共振する第２のアンテナと、
前記第２のアンテナを介して前記第２の共振周波数の無線信号を受信する第２の無線部と、
前記第２のアンテナと前記第２の無線部との間に設けられ、前記第２の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスよりも前記第１の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有する回路と、
を備えることを特徴とする無線装置。
【請求項２】
前記回路は、並列配置されたコイルとコンデンサが前記第２のアンテナと前記第２の無線部との間に直列に設けられたＬＣ回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記第１の無線部と前記第１のアンテナとの間に設けられ、前記第１の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスよりも前記第２の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有する第１の整合回路をさらに備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線装置。
【請求項４】
前記ＬＣ回路と前記第２の無線部との間とグラウンドとの間に設けられた整合素子を含む第２の整合回路をさらに備える
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の無線装置。
【請求項５】
前記第１のアンテナは、前記第１の共振周波数の無線信号の波長の１／１６以下の大きさである
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項６】
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは、１０ｍｍ以内に配置される
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項１】
第１の共振周波数で共振する第１のアンテナと、
前記第１のアンテナを介して前記第１の共振周波数の無線信号を受信する第１の無線部と、
前記第１の共振周波数の偶数倍である第２の共振周波数で共振する第２のアンテナと、
前記第２のアンテナを介して前記第２の共振周波数の無線信号を受信する第２の無線部と、
前記第２のアンテナと前記第２の無線部との間に設けられ、前記第２の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスよりも前記第１の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有する回路と、
を備えることを特徴とする無線装置。
【請求項２】
前記回路は、並列配置されたコイルとコンデンサが前記第２のアンテナと前記第２の無線部との間に直列に設けられたＬＣ回路である
ことを特徴とする請求項１に記載の無線装置。
【請求項３】
前記第１の無線部と前記第１のアンテナとの間に設けられ、前記第１の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスよりも前記第２の共振周波数の無線信号に対するインピーダンスが高い特性を有する第１の整合回路をさらに備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の無線装置。
【請求項４】
前記ＬＣ回路と前記第２の無線部との間とグラウンドとの間に設けられた整合素子を含む第２の整合回路をさらに備える
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の無線装置。
【請求項５】
前記第１のアンテナは、前記第１の共振周波数の無線信号の波長の１／１６以下の大きさである
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の無線装置。
【請求項６】
前記第１のアンテナと前記第２のアンテナは、１０ｍｍ以内に配置される
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の無線装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【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２０１３−１１０４７３（Ｐ２０１３−１１０４７３Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１９６４（Ｐ２０１１−２５１９６４）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（３１００２２３７２）富士通モバイルコミュニケーションズ株式会社 (219)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（３１００２２３７２）富士通モバイルコミュニケーションズ株式会社 (219)
【Ｆターム（参考）】
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