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JP2000114856A - 逆ｆアンテナおよびそれを用いた無線装置 - Google Patents

逆ｆアンテナおよびそれを用いた無線装置

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Publication number
JP2000114856A
JP2000114856A JP10277874A JP27787498A JP2000114856A JP 2000114856 A JP2000114856 A JP 2000114856A JP 10277874 A JP10277874 A JP 10277874A JP 27787498 A JP27787498 A JP 27787498A JP 2000114856 A JP2000114856 A JP 2000114856A
Authority
JP
Japan
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antenna
inverted
switch
frequency
ground
Prior art date
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Pending
Application number
JP10277874A
Other languages
English (en)
Inventor
Tetsuya Saito
哲也 斉藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Saitama Ltd
Original Assignee
NEC Saitama Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Saitama Ltd filed Critical NEC Saitama Ltd
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Priority to US09/406,705 priority patent/US6255994B1/en
Priority to DE69924443T priority patent/DE69924443T2/de
Priority to AU51379/99A priority patent/AU759976B2/en
Priority to EP99119048A priority patent/EP0993070B1/en
Priority to CNB991250346A priority patent/CN1145240C/zh
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Pending legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/36—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38—Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0421—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with a shorting wall or a shorting pin at one end of the element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/0407—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna
    • H01Q9/0442—Substantially flat resonant element parallel to ground plane, e.g. patch antenna with particular tuning means

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  • Waveguide Aerials (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Support Of Aerials (AREA)
  • Circuits Of Receivers In General (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の周波数帯域、もしくは広い周波数帯域
に使用可能な逆Ｆアンテナを提供する。 【解決手段】 アンテナ部１は、放射素子２に接続され
た給電端子４、周波数切替端子５、６を有している。周
波数切替端子５、６は、それぞれ制御回路１３により制
御されるスイッチ７、９に接続され、スイッチ７により
周波数切替端子６は、インダクタンス８を介して、ある
いは直接グランド板３に接続する。これにより、共振周
波数を切り替える。また、スイッチ９により周波数切替
端子７は、グランド板３と接続もしくは開放することに
より、更に逆Ｆアンテナの共振周波数を切り替える。こ
れにより、アンテナの共振周波数を３つに切り替え、離
れた３つの帯域や、３倍の帯域をカバーすることができ
る逆Ｆアンテナを提供できる。また、インダクタンス等
により共振周波数を変更させることから、少しの周波数
の変更ができ、接近した周波数どうしを任意に選択する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、逆Ｆアンテナ及び
この逆Ｆアンテナを用いた無線装置に関し、特に複数の
周波数帯の使用や広帯域の使用が可能な逆Ｆアンテナ、
およびデジタル携帯電話機等、受信周波数切替の必要な
無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、逆Ｆアンテナは、小型に形成でき
るため、携帯電話機の受信用アンテナとして広く用いら
れている。以下、図を用いて一般的な逆Ｆアンテナにつ
いて説明する。
【０００３】逆Ｆアンテナ１１０は図１６に示すよう
に、長方形の導体平板で構成された放射素子１００と、
放射素子１００の板面に対向して接地導電板である回路
基板１０６を有し、放射素子１００の板面周囲の短辺に
は接地端子１０３が設けられている。接地端子１０３は
放射素子１００の板面周囲から回路基板１０６の方に折
り曲げられており、折り曲げられた接地端子１０３の先
端部は回路基板１０６の面に平行になるように更に折り
曲げられ、先端部が回路基板１０６に半田付け等で固定
接続されている。
【０００４】このような逆Ｆアンテナ１１０は、放射素
子１００に受信電波を受けその信号を携帯電話機等の携
帯無線機の受信回路に供給する受信アンテナとして使用
される。
【０００５】携帯無線機は、通常ある決められた帯域を
使用して通話を行っているが、近年の携帯電話機の爆発
的な普及に伴い、通話容量が不足してきたため、離れた
複数の帯域、または広い帯域を使用して通信を行うよう
な場合が生じている。ところが逆Ｆアンテナは比較的使
用帯域が狭く、上述したように内蔵可能な逆Ｆアンテナ
を携帯無線機に使用した場合、携帯無線機の使用周波数
が狭くなるという問題がある。
【０００６】そこで、本願発明者による特開平１０−６
５４３７号公報（発明の名称：逆Ｆアンテナおよび無線
装置）には、図１６および図１７に示すように周波数切
替端子１０４を設け、スイッチ１０５によって周波数切
替端子１０４をグランドに接続、もしくは開放すること
によりアンテナの共振周波数を切り替え、図１８に示す
ように離れた２つの帯域をカバーして、複数の帯域や広
い帯域を使用して通信する技術が開示されている。
【０００７】また、特開昭６２−１８８５０４号公報
（発明の名称：パッチアンテナ）には、２つの放射素子
を接続したり、あるいは重なり具合を調整し、広い帯域
にわたって所望のアンテナ利得を得るようにする技術が
開示されている。このように、放射素子を複数個設ける
ことにより、複数の帯域をカバーすることができる。
【０００８】一方、近年通話の需要が更に増大し、割り
当てられた周波数が不足するという問題が発生し、従来
割り当てられていた周波数に加え更に新たな周波数帯域
を割り当てて、使用周波数帯域を拡大させ、通話の混雑
を緩和することが考えられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−６５４３７号公報に記載の逆Ｆアンテナは、周波
数切替端子、すなわち接地端子と給電端子との間隔を変
更することにより、切り替える共振周波数を調整するた
め、新たな使用周波数帯を設けようとすると、放射素子
に別個新たな接地端子を設けなければならない。
【００１０】特に、使用されている周波数帯域が例えば
８２０ＭＨｚ帯と８８０ＭＨｚ帯にあり、そこに新たに
例えば８３０ＭＨｚ付近の周波数帯が割り当てられた場
合等、新たに使用可能となる周波数帯域が、従来割り当
てられていた周波数の中間で一方の周波数帯に近似した
周波数の場合には、従来の接地端子間に別の接地端子を
接近して設ける必要があり、このように切り替える２つ
の帯域の間隔が狭いと、周波数切替端子と接地端子を接
近して形成しなければならない。ところが、接地端子を
製作する上において物理的にある程度の端子間距離が必
要になるため、端子間距離の変更によって細かい周波数
切替をすることが難しかった。また携帯電話機は小型軽
量化が近年特に図られ、接地端子を新たに設けるため逆
Ｆアンテナの辺の長さを長くすることは装置全体を大型
化にすることから、接地端子どうしの間隔を十分に確保
できないという問題があった。
【００１１】また新たに接地端子を逆Ｆアンテナに形成
した場合には、逆Ｆアンテナが取り付けられる基板に接
地端子を接続させる新たなランドを設けなければならず
手間がかかり、しかも基板上には回路導線が密に配され
ていることから、基板に新たなランドを形成することは
困難であった。
【００１２】また特開昭６２−１８８５０４号公報記載
の発明のように放射素子を複数個設けて新たな周波数に
対応させようとした場合には、アンテナの体積を有効利
用することができないという問題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するため次のように逆Ｆアンテナを構成した。
【００１４】すなわち、放射素子と、前記放射素子の板
面に対向して配設された接地導体と、前記放射素子を前
記接地導体に接続する接地端子と、前記放射素子との間
で高周波数信号を受給する給電素子とを備える逆Ｆアン
テナにおいて、前記接地端子にスイッチを設け、該スイ
ッチの切り替えにより前記接地端子を前記接地導体に直
接接続させる場合と、インピーダンスを介して前記接地
導体に接続させる場合との切り替えを可能とし、共振周
波数を選択可能として逆Ｆアンテナを構成した。これに
より、共振周波数を２種類に切り替えることができる。
【００１５】また、接地端子に接続したスイッチを、前
記接地導体に接続させる場合と、インダクタンスを介し
て前記接地導体に接続させる場合と、リアクタンスを介
して前記接地導体に接続させる場合のいずれかに切替え
るスイッチとして逆Ｆアンテナを構成した。これによ
り、共振周波数を３種類に切り替えることができる。
【００１６】また、放射素子と、前記放射素子の板面に
対向して配設された接地導体と、前記放射素子を前記接
地導体に接続する接地端子と、前記放射素子との間で高
周波数信号を受給する給電素子とを備える逆Ｆアンテナ
において、接地端子を２本備え、前記給電端子側に配置
された第１の接地端子に、前記接地導体に直接接続させ
る場合と、インピーダンスを介して前記接地導体に接続
させる場合とを切替える第１のスイッチを設け、他方の
第２の接地端子には、開放と前記接地導体に接続させる
場合とを切替える第２のスイッチを設けて逆Ｆアンテナ
を構成した。これにより、２つの周波数帯に加え、これ
ら２つの周波数帯の間にいずれか一方の周波数に近似し
た周波数にも切り替えることができる。
【００１７】また、第１の接地端子に接続した第１のス
イッチを、前記接地導体に接続させる場合と、インダク
タンスを介して前記接地導体に接続させる場合と、リア
クタンスを介して前記接地導体に接続させる場合のいず
れかに切替えるスイッチとして逆Ｆアンテナを構成し
た。これにより、共振周波数を３種類に切り替えること
ができる。
【００１８】前記インピーダンスはリアクタンスである
こととした。
【００１９】前記インピーダンスはインダクタンスであ
ることした。
【００２０】前記放射素子と接地導体間に所定の誘電率
を有する誘電体を介在させて逆Ｆアンテナを構成した。
【００２１】前記スイッチは、前記接地端子と接地導体
の間にダイオードを設け、駆動回路により前記ダイオー
ドを開閉させることとした。
【００２２】前記スイッチは、ＧａＡｓスイッチを用い
て直接開閉駆動させることとした。
【００２３】前記逆Ｆアンテナにおける消費電力が最も
小さい状態における周波数を、逆Ｆアンテナを備えた携
帯電話機システムにおける待受け状態の周波数帯域とし
て逆Ｆアンテナを構成した。これにより、待受け状態に
おける消費電力量を最小にし、携帯電話機の通話可能時
間を長くすることができる。
【００２４】スイッチにダイオードを用いた場合に、前
記第１の接地端子をインピーダンスを介して接地したと
きに設定される周波数を、携帯電話機システムにおける
待受け状態の周波数帯域とした。これによりダイオード
に流れる電流を減少させ、消費電力を少なくすることが
できる。
【００２５】給電端子と接地端子との間を連結させた連
結部の前記放射素子の接続位置からの長さを、前記逆Ｆ
アンテナの入力インピーダンスが所望の値に設定される
ように調整した。これにより、インダクタンス等を介し
て接地したときに生ずるインピーダンスのずれを解消す
ることができ、効率等を向上させることができる。
【００２６】連結部の前記放射素子の接続位置からの長
さを任意の値に変更可能とした。これにより、インピー
ダンスのずれを任意に修正することができる。
【００２７】使用周波数帯域を選択する周波数選択手段
と、該周波数選択手段が選択した周波数に応じて前記ス
イッチを駆動するスイッチ駆動手段と、請求項１〜１３
項のいずれか１項に記載の前記逆Ｆアンテナを受信アン
テナとを備えて無線装置を構成した。
【００２８】前記無線装置には、メインアンテナと、前
記逆Ｆアンテナを備え、該逆Ｆアンテナをダイバシチア
ンテナの一方のアンテナとして用いることとした。
【００２９】前記接地端子は、前記放射素子から延びる
金属片からなり、前記接地端子の先端部を前記接地導体
と平行に折曲し、該接地端子の先端部を前記接地導体上
に固定した。
【００３０】
【発明の実施形態】以下、本発明にかかる逆Ｆアンテナ
の一実施形態を図を用いて説明する。逆Ｆアンテナ１
は、図１に示すように、放射素子２と、放射素子２の板
面に対向して配設された接地導体板（グランド）３と、
給電端子４と、周波数切替端子（接地端子）５、６等か
ら構成されている。
【００３１】給電端子４と、周波数切替端子（接地端
子）５、６は、放射素子２から延びる金属片で、給電端
子４は、受信回路１２を介して制御回路１３に接続して
いる。
【００３２】周波数切替端子５には、スイッチ７が接続
してあり、スイッチ７の切り替えにより周波数切替端子
５は、回路基板のグランド３もしくは、インダクタンス
８のどちらかに選択して接続される。
【００３３】また周波数切替端子６には、スイッチ９が
接続してあり、スイッチ９の切り替えにより周波数切替
端子６は、回路基板のグランド３に接続されるか、もし
くは開放される。
【００３４】スイッチ７、およびスイッチ９は、制御回
路１２により制御されるスイッチ駆動回路１０、１１に
より制御され、これにより作動するようになっている。
なお、受信回路１２は、高周波増幅器、周波数変換器、
復調器等より構成され、逆Ｆアンテナ１で受信した受信
波を復調する。
【００３５】次に、本発明の実施例の動作について図
２、図３等を参照して詳細に説明する。尚、図２および
図３は、アンテナ部１の給電端子４からみた、リターン
ロスを示す図である。
【００３６】まず、受信周波数が帯域２の時は、制御回
路１３より受信周波数のチャンネルデータが受信回路１
２に伝わり、帯域２の受信回路として動作する。この
時、制御回路１３からチャンネルデータと同期した、あ
る決められた帯域切替信号Ａ（例えばＨＩＧＨレベル）
がスイッチ駆動回路１０に送られ、スイッチ駆動回路１
０により、スイッチ７が回路基板のグランド３に接続さ
れる。また、同時に帯域切替信号Ｂ（例えばＬＯＷレベ
ル）がスイッチ駆動回路１１に伝わり、スイッチ駆動回
路１１によりスイッチ９が開放される。スイッチ７およ
び９の切り替え状態を図１１に示す。
【００３７】このときの逆Ｆアンテナ１の状態は、周波
数切替端子５がグランド端子として機能し、グランド端
子と給電端子からなる通常の逆Ｆアンテナとして動作し
て、帯域２の受信波を受信するようになる。このため、
逆Ｆアンテナ１で受信された帯域２の受信波は、給電端
子４を通り、受信回路１２に送られ復調される。
【００３８】次に、受信周波数が帯域１の時は、制御回
路１３からのチャンネルデータが受信回路１２に伝わ
り、帯域１の受信回路として動作する。この時、制御回
路１３からチャンネルデータと同期した、帯域２とは逆
の帯域切替信号Ａ（例えばＬＯＷレベル）が、スイッチ
駆動回路１０に伝わり、スイッチ駆動回路１０により、
スイッチ７がインダクタンス８側に切り替えられ、周波
数切替端子５がインダクタンス８に接続される。また、
同時に帯域切替信号Ｂ（例えばＬＯＷレベル）が、スイ
ッチ駆動回路１１に伝わり、スイッチ駆動回路１１によ
り、スイッチ９が開放される。かかる状態を図１２に示
す。
【００３９】すると逆Ｆアンテナ１は、帯域１のアンテ
ナとして動作する。このため、逆Ｆアンテナ１で受信さ
れた帯域１の受信波は、給電端子４を通り、受信回路１
２で復調される。また、このときの逆Ｆアンテナの状態
は、前記の帯域２のアンテナとして動作しているときと
同様に、周波数切替端子５がインダクタンス８を介して
グランドに接続されたグランド端子として動作し、グラ
ンド端子と給電端子からなる逆Ｆアンテナとして動作す
る。しかし、周波数切替端子５がインダクタンス８を介
してグランドに接続されているため、アンテナの共振周
波数が低くなり、帯域１の逆Ｆアンテナとして動作す
る。
【００４０】ここで、周波数切替端子５をインダクタン
ス８を介してグランドに接続したときの逆Ｆアンテナの
共振周波数の変化について図５を用いて説明する。図５
のグラフは縦軸に周波数、横軸にインダクタンス値を表
わし、周波数切替端子５のインダクタンス値が増加する
ことにより、アンテナの共振周波数が下がることがわか
る。
【００４１】一方、インダクタンス値を増加することに
より、アンテナの入力インピーダンスが変化し、特性イ
ンピーダンス（５０Ω）より大きくなる。逆Ｆアンテナ
は、給電端子とグランド端子の距離を変えることによ
り、入力インピーダンスを変えることができることが知
られている。このため、給電端子４と周波数切替端子５
の距離を変える必要があるが、図６に示すように、端子
間の距離Ｌｃを変化させることと、端子間を連結させる
幅Ｌｃ’を変化させることは等価であるため、ここで
は、端子間の連結幅を変化させ、整合をとった。図５の
右側縦軸に、その連結幅Ｌｃ’とインダクタンス値との
関係を示す。インダクタンス値を増やすことにより、逆
Ｆアンテナのインピーダンスにずれが生じた場合には、
端子間の連結幅Ｌｃ’を変化させることにより、インピ
ーダンスマッチングを取ることができる。
【００４２】尚、インダクタンス８に代えてリアクタン
スを用いてもよい。この場合、共振周波数は、インダク
タンスの場合と逆方向に移行する。
【００４３】次に、受信周波数が帯域３の時は、制御回
路１３からのチャンネルデータが受信回路１２に伝わ
り、帯域３の受信回路として動作する。この時、制御回
路１３からチャンネルデータと同期した、帯域切替信号
Ａ（例えばＬＯＷレベル）が、スイッチ駆動回路１０に
伝わり、スイッチ駆動回路１０により、スイッチ７がイ
ンダクタンス８側に切り替えられる。また、同時に帯域
１、２とは逆の帯域切替信号Ｂ（例えばＨＩＧＨレベ
ル）が、スイッチ駆動回路１１に伝わり、スイッチ駆動
回路１１により、スイッチ９がグランドに接続される。
（図１３参照）このため、逆Ｆアンテナ１は、帯域３の
アンテナとして動作する。このため、逆Ｆアンテナ１で
受信された帯域３の受信波は、給電端子４を通り、受信
回路１２で復調される。また、このときの逆Ｆアンテナ
１の状態は、前記の帯域１のアンテナとして動作してい
るときと同様に、周波数切替端子５がインダクタンス８
を介して接地導体板３に接続されたグランド端子として
動作し、グランド端子と給電端子４からなる逆Ｆアンテ
ナとして動作する。さらに、周波数切替端子６もグラン
ド板３に接続されるため、ショート端子の幅が大きくな
ったことと等価になる。一般的に逆Ｆアンテナは、グラ
ンドとのショート幅を大きくすることにより、共振周波
数が高くなることが知られているため、この逆Ｆアンテ
ナの共振周波数は、帯域２より高くなり、帯域３のアン
テナとして動作する。
【００４４】次に、逆Ｆアンテナ１の調整方法を説明す
る。まずは、帯域２のアンテナのとして放射素子の板面
周囲の長さＬ＝（２Ｌａ＋２Ｌｂ）が、Ｌ≒λ／２、
（λは受信周波数の自由空間伝搬波長）を満足するよう
に選ぶ。次に、帯域１の共振周波数調整には、共振周波
数の必要変化量から図５より、周波数切替端子５に接続
するインダクタンス値を求め、接続する。さらに、帯域
３の調整には周波数切替端子５と周波数切替端子６との
距離を変えることにより調整することができる。
【００４５】このとき、横軸に周波数、縦軸にリターン
ロスをとると本発明の逆Ｆアンテナ１のリターンロス特
性は、図２のようになり、３つの帯域をカバーすること
ができるようになる。なお、帯域１、２、３を重ねるこ
とにより、図３のように、広帯域な逆Ｆアンテナとして
動作させることも可能となる。
【００４６】図４は、上記逆Ｆアンテナ１のスイッチ部
分の具体的な回路図を示している。ここでは、逆Ｆアン
テナ１のスイッチ部にダイオードを用いている。この図
においてキャパシタＣ１、Ｃ２は、受信周波数帯域にお
いてそれらのインピーダンスが十分低くなるように、チ
ョークコイルＬ２、Ｌ３はそれらのインピーダンスが十
分高くなるように選ばれる。
【００４７】上記例の動作について説明すると、まず制
御回路１３より出力された帯域切替信号Ａが、ＨＩＧＨ
レベルの時、ＳＷ１がＯＮしダイオードＤ１に電流が流
れ、ダイオードＤ１がＯＮする。このときキャパシタＣ
１は、受信周波数で十分低いインピーダンスを示すよう
に選ばれているため、周波数切替端子３は、高周波的に
グランド３に接続され、周波数切替端子５がグランド端
子として動作する。同時に帯域切替信号Ｂには、制御回
路よりＬＯＷレベルが出力され、ＳＷ２がＯＦＦし、ダ
イオードＤ２に電流が流れないため、ダイオードＤ２は
高いインピーダンスを呈し、周波数切替端子６は、開放
される。このため、この逆Ｆアンテナ１は、給電端子、
接地端子を有する通常の逆Ｆアンテナとして動作し、帯
域２のアンテナとして動作する。なお、Ｌ２、Ｌ３は、
受信周波数帯域で十分高いインピーダンスを示している
ので、電源供給側の回路のインピーダンスの影響は、ほ
とんど無視できる。
【００４８】次に、帯域切替信号ＡがＬＯＷレベルの
時、ＳＷ１がＯＦＦし、電流が流れないため、ダイオー
ドＤ１は高いインピーダンスを呈し、周波数切替端子５
は、インダクタンスＬ１を介し、グランドに接続され
る。また、帯域切替信号Ｂにも、制御回路よりＬＯＷレ
ベルが出力され、ＳＷ２がＯＦＦし、ダイオードに電流
が流れないため、ダイオードＤ２は、高いインピーダン
スを呈し、周波数切替端子６は開放される。このため、
接地端子にインダクタンスＬ１が接続された逆Ｆアンテ
ナとして動作するため、帯域２より共振周波数が低い、
帯域１のアンテナとして動作する。
【００４９】さらに、帯域切替信号ＡがＬＯＷレベルの
時、ＳＷ１がＯＦＦし、ダイオードＤ１は高いインピー
ダンスを呈し、周波数切替端子５は、インダクタンスＬ
１を介してグランド３に接続される。また、帯域切替信
号Ｂには、制御回路よりＨＩＧＨレベルが出力され、Ｓ
Ｗ２がＯＮし、ダイオードＤ２に電流が流れ、ダイオー
ドＤ２がＯＮする。このときキャパシタＣ２は受信周波
数で十分低いインピーダンスを示すように選ばれている
ため、周波数切替端子６は、高周波的にグランド３に接
続され、周波数切替端子６が接地端子として動作する。
このため、周波数切替端子５は、インダクタンスを介し
た接地端子、周波数切替端子６も接地端子として動作す
るため、等価的に接地端子の幅が広くなる。このため、
この逆Ｆアンテナの共振周波数は、帯域２より高くな
り、帯域３のアンテナとして動作する。
【００５０】なお、ダイオードＤ１、Ｄ２は、流れる電
流が大きいほどＯＮ時のインピーダンスが低くなる特性
を有している。このため、抵抗Ｒ１、Ｒ２の値は、ダイ
オードのＯＮ時のインピーダンスが、所望の値になるよ
うな電流が流れるように決定される。また、本実施形態
の場合、待ち受け時には、周波数が低い帯域１で受信
し、通話状態になったときのみ帯域１、２、３の特性の
周波数を使用する通信システムで用いられる携帯無線機
では、通話時に帯域２、３を選択したときのみ周波数切
替回路に電流が流れるため、帯域１での待ち受け時には
消費電流が削減できるという大きな効果を有する。
【００５１】なお、キャパシタＣ１、Ｃ２、インダクタ
ンスＬ２、Ｌ３それぞれの値は、使用する周波数帯によ
って適切なものに選定されるが、８００ＭＨｚ程度の周
波数帯の電波通信では、これらのキャパシタＣ１、Ｃ２
は、１００ピコファラド程度、また、チョークコイルＬ
２、Ｌ３は、１００ナノヘンリー程度にすることが望ま
しい。
【００５２】上記の実施形態では、周波数切替スイッチ
にダイオードを用いているために、スイッチ駆動回路が
必要であったが、制御回路により直接制御できるような
素子、例えばＧａＡｓスイッチなどを用いた場合には、
スイッチ駆動回路を省略することができる。
【００５３】図８は、本発明の他の実施例である。この
逆Ｆアンテナ１は両面銅張誘電体基板に構成したもので
ある。つまり、両面に銅を張ったテフロン基板（もしく
はガラエポ基板等）の誘電体基板１５をエッチングして
両板面の各々に放射素子２と接地板３とを構成してい
る。放射素子１は、長方形の板面であり、板面の大きさ
は長辺Ｌａ１、短辺Ｌｂ１である。放射素子２の板面周
囲の短辺の一つから給電端子４、距離Ｌｃ１をおいて、
周波数切替端子５、さらに距離Ｌｄ１をおいて周波数切
替端子６を有し、それぞれ受信回路１２、スイッチ７、
９に接続されている。
【００５４】このアンテナは、放射素子２とグランド基
板３間に誘電体基板１５を挟んでいるので、放射素子２
の板面の大きさを誘電体基板１５の比誘電率の分だけ小
さくすることができる。誘電体基板１５の比誘電率をε
ｒとすると、周波数切替端子５が接地板に接続され、周
波数切替端子６が接地板３に接続されていない状態での
アンテナ部１のアンテナ共振周波数ｆｙは、Ｌｙ＝（２
Ｌａ１＋２Ｌｂ１）が（≒λ／２（εｒ）１／２）を満
足する周波数となる。従って、アンテナ部１は放射素子
２の板面の大きさで図１のアンテナ１より（εｒ）
１／２だけ小さくできる効果がある。また、スペーサな
しでアンテナ放射特性を安定化させる効果もある。
【００５５】図９、図１０は、逆Ｆアンテナのその他の
実施形態である。図９の逆Ｆアンテナ１は、アンテナの
小型化を図るために放射素子２に切り込み２ａを入れ高
周波電流の電流経路長を長くし、逆Ｆアンテナ１の共振
周波数を低くしたものである。また、図１０は、開放部
に容量を装荷し共振周波数を低くしたものである。これ
らのようなアンテナに対しても、周波数切替端子５、６
のインピーダンスを切り替えることにより、逆Ｆアンテ
ナ１の共振周波数を切り替えることができる。
【００５６】尚、上記実施形態では、スイッチ７、９を
設け３つの周波数帯を選択するように構成したが、本発
明はこれに限るものではなく、図１４に示すように周波
数切替端子５にスイッチ７のみを設け、周波数切替端子
５をインダクタンス８を介して接地させたり、あるいは
直接接地導体板３に接地させるようにしてもよい。この
場合には、接近した周波数帯同士の２つの周波数帯に切
り替えることができる。
【００５７】更に図１５に示すように、周波数切替端子
５に接続させたスイッチ７を３方向に切り替えるように
してもよい。切り替え方向のそれぞれは、直接グランド
に接地する場合と、インダクタンス８を介した場合と、
リアクタンス３０を介した場合である。この場合には、
スイッチ９の切り替えを加えて周波数帯を４つに切り替
えることが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】本発明にかかる逆Ｆアンテナの第一の効
果は、細かな周波数切替をすることができることであ
る。
【００５９】その理由は、切替端子に接続するインダク
タンス値等により、切り替える共振周波数を調整するた
め、細かい共振周波数の切替えをすることができるから
である。
【００６０】第二の効果は、広帯域な逆Ｆアンテナとし
て動作させることができることである。
【００６１】その理由は、受信周波数により逆Ｆアンテ
ナの共振周波数を切り替えることができるため、離れた
３つの帯域や、本来逆Ｆアンテナの持つ帯域よりも広い
帯域をカバーすることができるためである。
【００６２】第三の効果は、アンテナの体積を有効利用
することができることである。
【００６３】その理由は、共振周波数を切り替えるた
め、逆Ｆアンテナを広帯域にするために、放射素子を２
つ並べたり、重ねたりする必要がなく、それぞれの周波
数でアンテナの体積を有効利用することができるためで
ある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる逆Ｆアンテナを示す図である。
【図２】周波数帯を示す図である。
【図３】周波数帯を示す図である。
【図４】図１に示す逆Ｆアンテナの回路構成図である。
【図５】インダクタンス値と共振周波数の関係を示す図
である。
【図６】接地端子等を示す図である。
【図７】接地端子等を示す図である。
【図８】本発明にかかる逆Ｆアンテナの他の実施形態を
示す図である。
【図９】本発明にかかる逆Ｆアンテナの他の実施形態を
示す図である。
【図１０】本発明にかかる逆Ｆアンテナの他の実施形態
を示す図である。
【図１１】スイッチの開閉状態を示す図である。
【図１２】スイッチの開閉状態を示す図である。
【図１３】スイッチの開閉状態を示す図である。
【図１４】本発明にかかる逆Ｆアンテナの他の実施形態
を示す図である。
【図１５】本発明にかかる逆Ｆアンテナの他の実施形態
を示す図である。
【図１６】従来の逆Ｆアンテナを示す図である。
【図１７】従来の逆Ｆアンテナを示す図である。
【図１８】従来の逆Ｆアンテナを示す図である。
【符号の説明】
１ 逆Ｆアンテナ ２ 放射素子 ３ 接地導体板 ４ 給電端子 ５、６ 周波数切替端子 ７、９ スイッチ ９ インダクタンス １０、１１スイッチ駆動回路 １２ 受信回路 １３ 制御回路 １４ スペーサ １５ 誘電体基板
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１１月２９日（１９９９．１１．
２９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】すなわち、放射素子と、前記放射素子の板
面に対向して配設された接地導体と、前記放射素子の所
定位置に設けられ、該放射素子を前記接地導体に接続す
る接地端子と、前記放射素子との間で高周波数信号を受
給する給電素子とを備える逆Ｆアンテナにおいて、前記
接地端子にスイッチを設け、該スイッチの切り替えによ
り前記接地端子を前記接地導体に直接接続させる場合
と、インピーダンスを介して前記接地端子を前記接地導
体に接続させる場合との切り替えを可能とし、該接地端
子の設置位置によって決定される共振周波数を変更可能
として逆Ｆアンテナを構成した。これにより、共振周波
数を２種類に切り替えることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１６】また、放射素子と、前記放射素子の板面に
対向して配設された接地導体と、前記放射素子の所定位
置に設けられ、該放射素子を前記接地導体に接続する接
地端子と、前記放射素子との間で高周波数信号を受給す
る給電素子とを備える逆Ｆアンテナにおいて、前記接地
端子は前記放射素子の所定箇所に２本備え、前記給電端
子側に配置された第１の接地端子に、前記接地導体に直
接接続させる場合と、インピーダンスを介して前記接地
導体に接続させる場合とを切替える第１のスイッチを設
け、他方の第２の接地端子には、開放と前記接地導体に
接続させる場合とを切替える第２のスイッチを設けて逆
Ｆアンテナを構成した。これにより、２つの周波数帯に
加え、これら２つの周波数帯の間にいずれか一方の周波
数に近似した周波数にも切り替えることができる。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放射素子と、前記放射素子の板面に対向
    して配設された接地導体と、前記放射素子を前記接地導
    体に接続する接地端子と、前記放射素子との間で高周波
    数信号を受給する給電素子とを備える逆Ｆアンテナにお
    いて、 前記接地端子にスイッチを設け、該スイッチの切り替え
    により前記接地端子を前記接地導体に直接接続させる場
    合と、インピーダンスを介して前記接地導体に接続させ
    る場合との切り替えを可能とし、共振周波数を選択可能
    としたことを特徴とする逆Ｆアンテナ。
  2. 【請求項２】 前記接地端子に接続したスイッチを、前
    記接地導体に接続させる場合と、インダクタンスを介し
    て前記接地導体に接続させる場合と、リアクタンスを介
    して前記接地導体に接続させる場合のいずれかに切替え
    るスイッチとしたことを特徴とした請求項１に記載の逆
    Ｆアンテナ。
  3. 【請求項３】 放射素子と、前記放射素子の板面に対向
    して配設された接地導体と、前記放射素子を前記接地導
    体に接続する接地端子と、前記放射素子との間で高周波
    数信号を受給する給電素子とを備える逆Ｆアンテナにお
    いて、 前記接地端子は２本備え、前記給電端子側に配置された
    第１の接地端子に、前記接地導体に直接接続させる場合
    と、インピーダンスを介して前記接地導体に接続させる
    場合とを切替える第１のスイッチを設け、他方の第２の
    接地端子には、開放と前記接地導体に接続させる場合と
    を切替える第２のスイッチを設けたことを特徴とする逆
    Ｆアンテナ。
  4. 【請求項４】 前記第１の接地端子に接続した第１のス
    イッチを、前記接地導体に接続させる場合と、インダク
    タンスを介して前記接地導体に接続させる場合と、リア
    クタンスを介して前記接地導体に接続させる場合のいず
    れかに切替えるスイッチとしたことを特徴とした請求項
    ３に記載の逆Ｆアンテナ。
  5. 【請求項５】 前記インピーダンスはリアクタンスであ
    る請求項１または３に記載の逆Ｆアンテナ。
  6. 【請求項６】 前記インピーダンスはインダクタンスで
    ある請求項１または３に記載の逆Ｆアンテナ。
  7. 【請求項７】 前記放射素子と接地導体間に所定の誘電
    率を有する誘電体を介在させたことを特徴とする請求項
    １〜６のいずれか１項に記載の逆Ｆアンテナ。
  8. 【請求項８】 前記スイッチは、前記接地端子と接地導
    体の間にダイオードを設け、駆動回路により前記ダイオ
    ードを開閉させることを特徴とする請求項１〜７のいず
    れか１項に記載の逆Ｆアンテナ。
  9. 【請求項９】 前記スイッチは、ＧａＡｓスイッチを用
    いて直接開閉駆動させたことを特徴とする請求項１〜７
    のいずれか１項に記載の逆Ｆアンテナ。
  10. 【請求項１０】 前記逆Ｆアンテナにおける消費電力が
    最も小さい状態における周波数を、請求項１〜９のいず
    れか１項に記載の逆Ｆアンテナを備えた携帯電話機シス
    テムにおける待受け状態の周波数帯域としたことを特徴
    とする逆Ｆアンテナ。
  11. 【請求項１１】 前記第１の接地端子をインピーダンス
    を介して接地したときに設定される周波数を、前記逆Ｆ
    アンテナを備えた携帯電話機システムにおける待受け状
    態の周波数帯域としたことを特徴とした請求項８に記載
    の逆Ｆアンテナ。
  12. 【請求項１２】 給電端子と接地端子との間を連結させ
    た連結部の前記放射素子の接続位置からの長さを、前記
    逆Ｆアンテナの入力インピーダンスが所望の値に設定さ
    れるように調整したことを特徴とする請求項１〜１１の
    いずれか１項に記載の逆Ｆアンテナ。
  13. 【請求項１３】 連結部の前記放射素子の接続位置から
    の長さを任意の値に変更可能としたことを特徴とする請
    求項１２に記載の逆Ｆアンテナ。
  14. 【請求項１４】 使用周波数帯域を選択する周波数選択
    手段と、該周波数選択手段が選択した周波数に応じて前
    記スイッチを駆動するスイッチ駆動手段と、請求項１〜
    １３項のいずれか１項に記載の前記逆Ｆアンテナを受信
    アンテナとを備えたことを特徴とする無線装置。
  15. 【請求項１５】 前記無線装置には、メインアンテナ
    と、前記逆Ｆアンテナを備え、該逆Ｆアンテナをダイバ
    シチアンテナの一方のアンテナとして用いたことを特徴
    とする請求項１４に記載の無線装置。
  16. 【請求項１６】 前記接地端子は、前記放射素子から延
    びる金属片からなり、前記接地端子の先端部を前記接地
    導体と平行に折曲し、該接地端子の先端部を前記接地導
    体上に固定したことを特徴とする請求項１４または１５
    に記載の無線装置。
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