JP2005094501A - Planar multiplex antenna - Google Patents
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Description
本発明は、少なくとも2つ以上の周波数帯で動作が可能で、携帯電話(PHSも含む)、移動無線機、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯端末等に用いられる平面多重アンテナに関する。 The present invention relates to a planar multiplex antenna that can operate in at least two or more frequency bands and is used in portable terminals such as mobile phones (including PHS), mobile radios, notebook personal computers, and the like.
近年、携帯電話では、通信の高機能化に伴い、2つ以上の周波数帯で動作が可能なものが実用化されている。 In recent years, mobile phones that can operate in two or more frequency bands have been put into practical use as communication becomes more sophisticated.
このような携帯電話に用いられる従来の平面多重アンテナとして図10に示すものがある。この平面多重アンテナ90は、J字状スリット部91と、この一部を開放する開放スリット部93とからなりスリット幅が一定のスリットを有する放射導体95と、放射導体95の裏面全体に配置された誘電材料からなる保持体97と、放射導体95に給電する給電線路98、99とを備えている。
FIG. 10 shows a conventional planar multiplex antenna used for such a cellular phone. The planar multiplex antenna 90 is disposed on the entire back surface of the radiating conductor 95 and a radiating conductor 95 having a slit having a constant slit width, which is composed of a J-shaped slit portion 91 and an
また、他の平面多重アンテナの例として、特許文献1に示すものがある。このアンテナは、帯状導体からなる第1の素子と第2の素子の周囲長の和が使用される周波数の1波長以上の長さであって、第1の素子と第2の素子がそれぞれ「U字形」または「J字形」をなすように構成されたものである。
しかしながら、図10に示したアンテナでは、スリット幅を広げると、周波数帯域は広がるが、共振周波数が高い方に移動したり、広げる場所によっては低くなってしまうため、周波数域の調整はほとんど不可能に近い。このため、スリット幅を一定として、スリットの長さを変えることでアンテナ特性を調整していた。従って、帯域を広くするのには限界があった。一方、アンテナのサイズ(体積)を大きくすると、帯域は広がるが、アンテナが大型化してしまい、小型化の要請に応じることが難しくなる。 However, in the antenna shown in FIG. 10, when the slit width is widened, the frequency band is widened, but the resonance frequency is shifted to a higher side or lower depending on the place to be widened. Close to. For this reason, the antenna characteristics are adjusted by changing the slit length while keeping the slit width constant. Therefore, there is a limit to widening the band. On the other hand, when the size (volume) of the antenna is increased, the band is widened, but the antenna is increased in size, making it difficult to meet the demand for downsizing.
一方、特許文献1に示すアンテナでは、帯状導体のみで構成されているため、アンテナのインピーダンス整合を調整しにくいという不都合があった。
On the other hand, since the antenna shown in
従って、本発明の目的は、少なくとも2つ以上の周波数帯で動作が可能であり、小型で帯域が広く、インピーダンス整合の調整が容易な平面多重アンテナを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a planar multiplex antenna that can operate in at least two or more frequency bands, is small in size, has a wide band, and can easily adjust impedance matching.
上記目的を達成するため、本発明の平面多重アンテナは、アンテナの導体部分となる平板状の導体板が、矩形の導体パターンと、少なくとも1つ以上の線状でU字状に形成されたU字状導体パターンとを有し、前記U字状導体パターンはその一端が前記矩形の導体パターンに接続される一方、もう一端が開放されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a planar multiplex antenna according to the present invention has a U-shaped planar conductor plate formed of a rectangular conductor pattern and at least one linear U-shape. The U-shaped conductor pattern has one end connected to the rectangular conductor pattern and the other end opened.
前記平板状の導体板は、アンテナ外部と1つの給電端子のみで電気的接続させることができる。 The flat conductor plate can be electrically connected to the outside of the antenna with only one feeding terminal.
前記平板状の導体板が配置されている直下部分以外に、グランドとなる導体を設けることができる。 A conductor serving as a ground can be provided in addition to the portion directly below where the flat conductor plate is disposed.
前記平板状の導体板は、誘電材料からなる保持体上に固定することができる。 The flat conductor plate can be fixed on a holding body made of a dielectric material.
前記平板状の導体板は、筐体内のプリント基板導体と同一平面上に形成することができる。 The flat conductor plate can be formed on the same plane as the printed circuit board conductor in the housing.
前記平板状の導体板を、筐体カバーの内壁上に固定することができる。 The flat conductor plate can be fixed on the inner wall of the housing cover.
本発明の平面多重アンテナによれば、アンテナの導体部分となる平板状の導体板が、矩形導体パターンと、少なくとも1つ以上の線状でU字状に形成されたU字状導体パターンとを有しているため、U字状導体パターン全体で電流が共振する共振周波数と、U字状導体パターンの内側部分で電流が共振する共振周波数との少なくとも2つ以上の周波数帯で動作が可能になるとともに、矩形導体パターンによりアンテナのインピーダンス整合の調整を図ることが容易となる。 According to the planar multiplex antenna of the present invention, the flat conductor plate serving as the conductor portion of the antenna includes a rectangular conductor pattern and a U-shaped conductor pattern formed in a U-shape with at least one or more lines. Therefore, it is possible to operate in at least two frequency bands, that is, a resonance frequency at which the current resonates throughout the U-shaped conductor pattern and a resonance frequency at which the current resonates at the inner portion of the U-shaped conductor pattern. In addition, it is easy to adjust the impedance matching of the antenna by the rectangular conductor pattern.
また、矩形導体パターンの幅によってほぼインピーダンス整合が決まるので、従来の板状逆Fアンテナのように短絡端子が不要となる。 In addition, since impedance matching is substantially determined by the width of the rectangular conductor pattern, a short-circuit terminal is not required as in a conventional plate-shaped inverted F antenna.
更に、平板状の導体板が配置されている直下のグランドを取り除くことで、アンテナ低背化、さらにアンテナの広帯域化が可能になる。 Furthermore, by removing the ground directly below where the flat conductor plate is disposed, the antenna can be reduced in height and the antenna can be widened.
また、平板状の導体板は、誘電材料からなる保持体上に固定することによりアンテナの体積を更に小さくすることができ、携帯端末の小型化、コストの削減が可能となる。 In addition, by fixing the flat conductor plate on a holding body made of a dielectric material, the volume of the antenna can be further reduced, and the mobile terminal can be reduced in size and cost.
更に、平板状の導体板を、筐体カバーの内壁上に固定することにより、アンテナ部分を保持する保持体が不要となってコストの削減に有用である。 Furthermore, fixing the flat conductor plate on the inner wall of the housing cover eliminates the need for a holding body for holding the antenna portion, and is useful for reducing costs.
図1は、本発明の第一の実施の形態に係る平面多重アンテナを示したものである。この平面多重アンテナ10において、導体部分である導体板11は、矩形導体パターン13と線状でU字状に形成されたU字状導体パターン15とからなり、U字状導体パターン15の一端は矩形導体パターン13に接続されて接続端15aとされ、もう一端は開放されて、開放端15bとされている。また、矩形導体パターン13は、給電端子17によりグランド基板導体19の給電点に接続されている。このため、アンテナ外部との電気的な接続は、給電端子17のみとされている。
FIG. 1 shows a planar multiplex antenna according to a first embodiment of the present invention. In the
導体板11は、リン青銅などのバネ性のある金属を用い、プレス加工などで作製される。耐食性を高めるためにメッキ処理を施しても良い。導体板11はABS(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン)−PC(ポリカーボネート)等の誘電材料からなる保持体16上に両面接着テープ等で固定されている。ABS−PC上に作った凹凸に嵌め込み、融着で固定しても良い。さらに保持体16は、グランド基板導体19にネジ止めで固定される。また、保持体16に設けたスナップフィット(爪)で固定することもできる。 The conductor plate 11 is made of a metal having a spring property such as phosphor bronze by press working or the like. Plating treatment may be performed to increase corrosion resistance. The conductor plate 11 is fixed on a holding body 16 made of a dielectric material such as ABS (acrylonitrile butadiene styrene) -PC (polycarbonate) with a double-sided adhesive tape or the like. It may be fitted into the irregularities made on ABS-PC and fixed by fusion. Further, the holding body 16 is fixed to the ground substrate conductor 19 with screws. It can also be fixed with a snap fit (claw) provided on the holding body 16.
本平面多重アンテナでは、U字状導体パターン15全体で電流が共振するときの周波数である第1の共振周波数f1と、U字状に形成された部分の内側が共振する時の周波数である第2の共振周波数f2(f1<f2)とを有している。 In this planar multiplex antenna, the first resonance frequency f 1 , which is the frequency at which the current resonates in the entire U-shaped conductor pattern 15, and the frequency at which the inside of the U-shaped portion resonates. And a second resonance frequency f 2 (f 1 <f 2 ).
第一の実施形態の平面多重アンテナでは、以下の効果を奏することができる。
(1)U字状導体パターン15により少なくとも2つ以上の周波数帯で動作が可能になるとともに、矩形導体パターン13によりアンテナのインピーダンス整合の調整を図ることが容易となる。
(2)アンテナの導体部分直下にグランドパターンが存在しないので、アンテナ低背化により小型化を図っても帯域の減少が生じない。
(3)矩形導体パターン13の幅によってほぼインピーダンス整合がきまるので、従来の板状逆Fアンテナのように短絡端子が不要となる。
The planar multiplex antenna of the first embodiment can provide the following effects.
(1) The U-shaped conductor pattern 15 enables operation in at least two frequency bands, and the rectangular conductor pattern 13 facilitates adjustment of antenna impedance matching.
(2) Since there is no ground pattern directly under the conductor portion of the antenna, the band is not reduced even if the antenna is reduced in height by downsizing the antenna.
(3) Since impedance matching is substantially achieved depending on the width of the rectangular conductor pattern 13, a short-circuit terminal is not required as in a conventional plate-shaped inverted F antenna.
図2は、本発明の第二の実施の形態に係る平面多重アンテナを示したものである。この平面多重アンテナ20においては、導体板21が矩形導体パターン23とU字状導体パターン25とからなり、U字状導体パターン25の一端が矩形導体パターン13に接続されて接続端25aとされ、もう1端が開放されて開放端25bとされている点、給電端子により給電されている点は、第一の実施の形態と同様である。 FIG. 2 shows a planar multiplex antenna according to the second embodiment of the present invention. In the planar multiplex antenna 20, the conductor plate 21 includes a rectangular conductor pattern 23 and a U-shaped conductor pattern 25, and one end of the U-shaped conductor pattern 25 is connected to the rectangular conductor pattern 13 to form a connection end 25a. The point that the other end is opened to be the open end 25b, and the point that power is supplied from the power supply terminal is the same as in the first embodiment.
しかし、第二の実施形態では、導体板21が誘電材料からできたコの字状の保持体26上に配置され、更に、U字状に形成されたU字状導体パターン25によるスリット28が小さく形成されている点が第一の実施形態の平面多重アンテナと異なっている。 However, in the second embodiment, the conductor plate 21 is disposed on a U-shaped holding body 26 made of a dielectric material, and further, a slit 28 is formed by a U-shaped conductor pattern 25 formed in a U-shape. The small point is different from the planar multiplex antenna of the first embodiment.
このように、U字状導体パターン25の線状の導体パターン長、形状を変化させ、U字状導体パターン25上の電気長、電磁結合の分布、強度を変化させることによって、第1の共振周波数f1と第2の共振周波数f2を変化させることが可能となる。 Thus, by changing the linear conductor pattern length and shape of the U-shaped conductor pattern 25 and changing the electrical length, electromagnetic coupling distribution, and strength on the U-shaped conductor pattern 25, the first resonance is achieved. It is possible to change the frequency f 1 and the second resonance frequency f 2 .
図3に、第二の実施形態の平面多重アンテナにおけるVSWR(電圧定在波比)と周波数の関係を示す。第1の共振周波数f1は920MHz、第2の共振周波数f2は1830MHz得られ、VSWRが2以下の時の帯域として、第1の共振周波数f1付近で160MHz、第2の共振周波数f2付近で130MHzの帯域幅が得られている。 FIG. 3 shows the relationship between VSWR (voltage standing wave ratio) and frequency in the planar multiplex antenna of the second embodiment. The first resonance frequency f 1 is 920 MHz, the second resonance frequency f 2 is 1830 MHz, and the band when the VSWR is 2 or less is 160 MHz near the first resonance frequency f 1 , and the second resonance frequency f 2 A bandwidth of 130 MHz is obtained in the vicinity.
第二の実施形態の平面多重アンテナでは、第一の実施形態の平面多重アンテナが奏する上記(1)〜(3)の効果の他、保持体26をコの字にしているのでアンテナの体積が小さくなり、携帯端末の小型化に寄与できるという効果が得られる。 In the planar multiplex antenna of the second embodiment, in addition to the effects (1) to (3) that the planar multiplex antenna of the first embodiment has, the volume of the antenna is increased because the holding body 26 is made U-shaped. The effect of reducing the size and contributing to downsizing of the mobile terminal can be obtained.
図4は、本発明の第三の実施の形態に係る平面多重アンテナを示したものである。この平面多重アンテナ30においては、導体板31が矩形導体パターン33とU字状導体パターン35とからなり、U字状導体パターン35の一端が矩形導体パターン33に接続されて接続端35aとされ、もう1端が開放されて開放端35bとされ、導体板31が誘電材料でできた保持体36上に配置されている点、給電端子37がグランド基板導体39と電気的に接続されており、少なくとも第1の共振周波数f1と第2の共振周波数f2(f1<f2)を有している点は、第一の実施の形態と同様である。 FIG. 4 shows a planar multiplex antenna according to the third embodiment of the present invention. In the planar multiplex antenna 30, the conductor plate 31 includes a rectangular conductor pattern 33 and a U-shaped conductor pattern 35, and one end of the U-shaped conductor pattern 35 is connected to the rectangular conductor pattern 33 to form a connection end 35a. The other end is opened to be an open end 35b, the conductor plate 31 is disposed on a holding body 36 made of a dielectric material, the power supply terminal 37 is electrically connected to the ground substrate conductor 39, It is the same as the first embodiment in that it has at least a first resonance frequency f 1 and a second resonance frequency f 2 (f 1 <f 2 ).
しかし、第三の実施形態では、矩形導体パターン33とグランド基板導体39が接地導体38によって接続されている点が第一の実施形態の平面多重アンテナと異なっている。 However, the third embodiment is different from the planar multiplex antenna of the first embodiment in that the rectangular conductor pattern 33 and the ground substrate conductor 39 are connected by the ground conductor 38.
第三の実施形態の平面多重アンテナでは、第一の実施形態の平面多重アンテナが奏する上記(1)、(2)の効果の他、矩形導体パターン33とグランド基板導体39とを接地導体38によって接続させることによって、U字状導体パターン上の整合を容易に調整することが可能となるという効果が得られる。 In the planar multiplex antenna of the third embodiment, in addition to the effects (1) and (2) that the planar multiplex antenna of the first embodiment has, the rectangular conductor pattern 33 and the ground substrate conductor 39 are connected by the ground conductor 38. By connecting, it is possible to easily adjust the alignment on the U-shaped conductor pattern.
図5は、本発明の第四の実施の形態に係る平面多重アンテナを示したものである。この平面多重アンテナ40においては、導体板41が矩形導体パターン43とU字状導体パターン45とからなり、U字状導体パターン45の一端が矩形導体パターン43に接続されて接続端45aとされ、もう1端が開放されて開放端45bとされ、少なくとも第1の共振周波数f1と第2の共振周波数f2(f1<f2)を有している点、給電端子47により給電されている点は、第一の実施の形態と同様である。
FIG. 5 shows a planar multiplex antenna according to the fourth embodiment of the present invention. In the planar multiplex antenna 40, the conductor plate 41 includes a
しかし、第四の実施形態では、導体板41がグランド基板導体49と同一平面上に配置され、誘電材料から成る保持体が存在しない点が第一の実施形態の平面多重アンテナと異なっている。
However, the fourth embodiment is different from the planar multiplex antenna of the first embodiment in that the conductor plate 41 is arranged on the same plane as the
第四の実施形態の平面多重アンテナでは、第一の実施形態の平面多重アンテナが奏する上記(1)〜(3)の効果の他、導体板41をグランド基板導体49と同一平面上に配置することによって、第一の実施の形態の平面多重アンテナとほぼ同等の放射特性を維持しつつ、アンテナの体積を小さくすることによる携帯端末の小型化、またコストの削減が可能となるという効果が得られる。
In the planar multiplex antenna of the fourth embodiment, the conductor plate 41 is arranged on the same plane as the
また、図6に示す平面多重アンテナは、図5に示す平面多重アンテナの矩形導体パターン43とグランド基板導体49とを更に接地端子48で電気的に接続したものである。
Further, the planar multiplex antenna shown in FIG. 6 is obtained by electrically connecting the
この平面多重アンテナにおいては、上記効果の他に、更に、矩形導体パターン43とグランド基板導体49とを接地端子48によって接続させているので、U字状導体パターン上の整合を容易に調整することが可能となるという効果が得られる。
In this planar multiplex antenna, in addition to the above effects, the
図7は、本発明の第五の実施の形態に係る平面多重アンテナを示したものである。この平面多重アンテナ50においては、アンテナ部51が図1に示す導体板11と同様に、矩形導体パターンとU字状導体パターンとからなり、U字状導体パターン25の一端が矩形導体パターン13に接続されてもう1端が開放された構造となっている。アンテナ部51は、筐体カバー53の内壁上に配置され、グランド基板57と給電端子55により電気的に接続され、少なくとも第1の共振周波数f1と第2の共振周波数f2(f1<f2)を有している。 FIG. 7 shows a planar multiplex antenna according to the fifth embodiment of the present invention. In the planar multiplex antenna 50, the antenna portion 51 is composed of a rectangular conductor pattern and a U-shaped conductor pattern, like the conductor plate 11 shown in FIG. 1, and one end of the U-shaped conductor pattern 25 is formed in the rectangular conductor pattern 13. It is connected and the other end is open. The antenna unit 51 is disposed on the inner wall of the housing cover 53, and is electrically connected to the ground substrate 57 and the power supply terminal 55. At least the first resonance frequency f 1 and the second resonance frequency f 2 (f 1 < f 2 ).
第五の実施の形態の平面多重アンテナでは、第一の実施形態の平面多重アンテナが奏する上記(1)〜(3)の効果の他、アンテナ部51が筐体カバー53の内壁上に配置しているので、誘電材料からなる保持体が不要となってコストの削減に有用であり、またアンテナ部51直下にスペースがあるので、ここに携帯端末で使用するスピーカ等を接地することが可能となるという効果が得られる。 In the planar multiplex antenna of the fifth embodiment, in addition to the effects (1) to (3) that the planar multiplex antenna of the first embodiment has, the antenna unit 51 is disposed on the inner wall of the housing cover 53. Therefore, a holding body made of a dielectric material is unnecessary, which is useful for cost reduction, and since there is a space immediately below the antenna unit 51, it is possible to ground a speaker or the like used in a portable terminal here. The effect of becoming is obtained.
図8は、本発明の第六の実施の形態に係る平面多重アンテナを示したものである。この平面多重アンテナ60においては、導体板61が矩形導体パターン63とU字状導体パターンとからなり、U字状導体パターンの一端が矩形導体パターン63に接続されてもう1端が開放され、導体板61が誘電材料でできた保持体66上に配置されている点、給電端子67がグランド基板導体69と電気的に接続されており、少なくとも第1の共振周波数f1と第2の共振周波数f2(f1<f2)を有している点は、第一の実施の形態と同様である。 FIG. 8 shows a planar multiplex antenna according to the sixth embodiment of the present invention. In this planar multiplex antenna 60, the conductor plate 61 comprises a rectangular conductor pattern 63 and a U-shaped conductor pattern. One end of the U-shaped conductor pattern is connected to the rectangular conductor pattern 63 and the other end is opened. The point that the plate 61 is disposed on the holding body 66 made of a dielectric material, the power supply terminal 67 is electrically connected to the ground substrate conductor 69, and at least the first resonance frequency f 1 and the second resonance frequency. The point having f 2 (f 1 <f 2 ) is the same as in the first embodiment.
しかし、第六の実施の形態では、U字状導体パターンが、形状の異なる第1のU字状導体パターン64と第2のU字状導体パターン65の2つの導体パターンからなる点が第一の実施形態の平面多重アンテナと異なっている。 However, in the sixth embodiment, the first point is that the U-shaped conductor pattern is composed of two conductor patterns of a first U-shaped conductor pattern 64 and a second U-shaped conductor pattern 65 having different shapes. This is different from the planar multiplex antenna of the embodiment.
第六の実施の形態の平面多重アンテナでは、第一の実施形態の平面多重アンテナが奏する上記(1)〜(3)の効果の他、一端が矩形導体パターンに接続され、もう一端が開放された複数の異なる形状のU字状導体パターンを形成しているので、それぞれのU字状導体パターンが異なる電気長、電磁結合を有し、また相互に電磁結合が生じることによって、広帯域化が可能となるという効果が得られる。 In the planar multiplex antenna of the sixth embodiment, one end is connected to the rectangular conductor pattern and the other end is opened in addition to the effects (1) to (3) produced by the planar multiplex antenna of the first embodiment. Since a plurality of U-shaped conductor patterns with different shapes are formed, each U-shaped conductor pattern has different electrical lengths and electromagnetic couplings, and mutual electromagnetic couplings can be used to increase the bandwidth. The effect of becoming is obtained.
図9は、本発明の平面多重アンテナを用いた携帯端末としての携帯電話を示すものである。この携帯電話においては、プリント基板71の表面に、液晶ディスプレイ72、キーボード73が配置され、プリント基板71の裏面に、送受信回路を構成する回路素子74、この回路素子74を覆うシールドカバー75、液晶ディスプレイ72及びキーボード73等を制御する回路素子76、この回路素子76を覆うシールドカバー77が配置されている。プリント基板71の先端部には、送受信回路に電気的に接続され、例えば第一乃至第六のいずれかの実施形態に示すような平板多重アンテナ79が配置され、バッテリー78を含めてこれらの部品をケース80で覆い、ケースの裏面にバッテリーカバー81を備えたものである。
FIG. 9 shows a cellular phone as a portable terminal using the planar multiplex antenna of the present invention. In this cellular phone, a liquid crystal display 72 and a keyboard 73 are arranged on the front surface of a printed circuit board 71. On the back surface of the printed circuit board 71, circuit elements 74 constituting a transmission / reception circuit, a shield cover 75 covering the circuit elements 74, liquid crystals A circuit element 76 that controls the display 72, the keyboard 73, and the like, and a shield cover 77 that covers the circuit element 76 are disposed. At the front end of the printed circuit board 71, a flat multiple antenna 79 as shown in any one of the first to sixth embodiments, for example, is disposed electrically connected to a transmission / reception circuit. Is covered with a
このような携帯電話においては、第一乃至第六のいずれかの実施形態の平板多重アンテナを用いているので、小型で帯域が広く、少なくとも2つの周波数帯域で動作可能な携帯電話とすることができる。 In such a mobile phone, the flat-plate multiple antenna according to any one of the first to sixth embodiments is used, so that the mobile phone is small and has a wide band and can operate in at least two frequency bands. it can.
10、20、30、40、50、60、79、90 平面多重アンテナ
11、21、31、41、61 導体板
13、23、33、43、63 矩形導体パターン
15、25、35、45 U字状導体パターン
15a、25a、35a、45a、64a、65a 接続端
15b、25b、35b、45b、64b、65b 開放端
64 第1のU字状導体パターン、65 第2のU字状導体パターン
16、26、36、66、97 保持体
17、27、37、47、55、67 給電端子
19、29、39、49、69 グランド基板導体
48 接地導体、51アンテナ部、53 筐体カバー、57 グランド基板
10, 20, 30, 40, 50, 60, 79, 90 Planar multiple antennas 11, 21, 31, 41, 61
Claims (6)
The planar multiplex antenna according to any one of claims 1 to 3, wherein the flat conductor plate is fixed on an inner wall of the housing cover.
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