JP3639966B2

JP3639966B2 - Antenna for portable radio equipment

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Publication number: JP3639966B2
Application number: JP20784695A
Authority: JP
Inventors: 一記喜多
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2015-07-20
Also published as: JPH0936630A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、腕時計型の無線放送受信機、トランシーバ、携帯電話、無線呼び出し端末、通信機器等における送受信を行うための携帯無線機器用アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、小型・軽量で携帯性に優れた利便性から、腕時計程度の超小型サイズの携帯無線機器が各種提案されている。この携帯無線機器では、腕時計のように、腕に装着して使用するため、その形状・寸法の大きさの制約から、特に、無線電波を受信、あるいは送信する空中線アンテナ部の小型化が望まれていた。
【０００３】
これは、集積回路技術の進歩により、無線回路部分の小型化や低電力化は、急速に進歩し、電源となる小型電池や充電電池も小型、高性能、高容量のものが使用できるようになってきたのに対して、空中線アンテナの小型化は、取り出し得る電力が無線電波が横切った面積で制約されたり、同調検波の性能が電波の波長と密接に関係する空中線アンテナの長さ寸法で制約されるため、実現が困難であったためである。
【０００４】
そこで、例えば、限られた寸法の腕時計型の無線機器では、従来、ＡＭラジオ受信機等、中波帯域（ＭＦ）の電波用にはバー・アンテナ等をケースに内蔵して用いたり、超短波（ＶＨＦ）帯のＦＭラジオや無線呼び出し端末（ページャー）等では、イヤホン兼用のひも型アンテナ、あるいは、腕時計のバンド部を利用したループ型のバンド・アンテナ等を用いている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の携帯無線機器用アンテナでは、バー・アンテナや、ひも型アンテナ、ループ型のバンド・アンテナを用いていたため、以下の問題があった。
（イ）腕時計型の無線機器におけるケース内蔵のバー・アンテナ等では、近年、数百ＭＨｚ帯、さらには数ＧＨｚ帯へと高周波化が進む、無線呼び出し端末や携帯電話、無線通信機器付き携帯情報機器において所望の性能が得られない。また、ケース部分に内蔵するためには、ケース材質に金属などの導電性の材質を用いることを避けなければならない等の問題があった。
【０００６】
（ロ）また、ＦＭラジオ受信機等のイヤホン兼用のひも型アンテナでは、使用時に取り付けたり、巻き出したりしなければならず、使い勝手や形態上に問題があった。
（ハ）さらに、ループ型のバンド・アンテナでは、ループを構成するために、腕バンドのバックル部でアンテナを接続した時にループが形成されるようにする等、構造や製造が複雑になり、アンテナ部のコストアップにつながるという問題があった。また、このような方法では、腕に装着した時しか使用できないばかりか、腕の寸法により、ループ・アンテナの大きさが変わり、アンテナ長が変化するので、アンテナ特性を一定にするためには、別個の調整回路を設けて、アンテナ長の変化を補う必要があった。
【０００７】
（ニ）また、腕時計型の携帯無線機器において、腕に装着するためのバンド部に金属導体を張り付けても、寸法上の制約や、アンテナループ内に導電体、あるいは誘電体に近い物体である人体の腕が入るため、特性が不安定になり、所望の受信感度や安定した受信や通信を行うことができないという問題があった。
（ホ）さらに、また、ループ・アンテナでは、一般に、その入力抵抗に対する放射抵抗の割合が小さく、さらに入力リアクタンスを打ち消して用いる必要があるため、アンテナ系としての効率が極めて悪い状態で使用しなければならないという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、超短波帯以上の高周波電波を使用する無線機器にも使用できるとともに、ループを構成する必要がないので構造や製造が容易になり、さらにはバンド部に設けられた金属製のバックル部をアンテナの一部として利用することによりアンテナ性能が高められた携帯無線機器用アンテナを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、請求項１記載の発明による携帯無線機器用アンテナは、本体に設けられたバンド部と該バンド部に設けられた金属製のバックル部とによって、利用者に装着される携帯無線機器のアンテナとして用いられる携帯無線機器用アンテナにおいて、
前記バンド部に設けられた給電アンテナ素子板と無給電アンテナ素子板と接地板とは、何れも可塑性を有する導電体からなるものであり、
前記給電アンテナ素子板と前記接地板との間には、誘電体を前記バンド部の表裏両側の方向から挟み、前記無給電アンテナ素子板と前記接地板との間には、誘電体を前記バンド部の表裏両側の方向から挟む構造とし、
前記給電アンテナ素子板及び前記無給電アンテナ素子板は、共に前記接地板に対して前記誘電体を挟んで対向する側に配置し、
前記給電アンテナ素子板と前記接地板の一部を、前記本体側に位置する方向の部位で電気的に接続し、
前記無給電アンテナ素子板は、前記バックル部の押え金具の一部を使用するものであるとともに、前記接地板に電気的に接続し、
前記給電アンテナ素子板と前記接地板とは、誘電体を挟んで逆Ｆ型アンテナを構成し、
前記無給電アンテナ素子板は、前記給電アンテナ素子板と前記接地板との間に装荷された容量性インピーダンスであるとともに、逆Ｆ型アンテナの導波器として機能するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２記載の発明による携帯無線機器用アンテナは、本体に設けられたバンド部によって、利用者に装着される携帯無線機器のアンテナとして用いられる携帯無線機器用アンテナにおいて、前記バンド部に、可塑性を有する導電体であって、導電体の長手方向に流れる電流の分布が中心点に対して対称になるように、中心点から給電される給電アンテナ素子を設け、該給電アンテナ素子の外端部に容量性インピーダンスを装荷したことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３記載の発明による携帯無線機器用アンテナは、本体に設けられたバンド部によって、利用者に装着される携帯無線機器のアンテナとして用いられる携帯無線機器用アンテナにおいて、可塑性を有する導電体であって、導電体の長手方向に流れる電流の分布が中心点に対して対称になるように中心点から給電され、前記バンド部に設けられた給電アンテナ素子と、前記給電アンテナ素子に所定の間隔で並設され、給電されない無給電アンテナ素子とを設け、前記給電アンテナ素子の外端部を前記無給電アンテナ素子側に近接させることにより、前記給電アンテナ素子の外端部に容量性インピーダンスを装荷したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４記載の発明による携帯無線機器用アンテナは、本体に設けられたバンド部によって、利用者に装着される携帯無線機器のアンテナとして用いられる携帯無線機器用アンテナにおいて、前記バンド部に、可塑性を有する導電体であって、誘電体をバンド部の表裏の両側から挟む、給電アンテナ素子板と接地板とからなり、前記給電アンテナ素子板と前記接地板の外端部同士を電気的に短絡した逆Ｆ型アンテナを配設し、前記給電アンテナ素子板の外端部を前記接地板側に折り曲げて近接させ、前記給電アンテナ素子板の外端部に容量性インピーダンスを装荷したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５記載の発明による携帯無線機器用アンテナは、本体に設けられたバンド部によって、利用者に装着される携帯無線機器のアンテナとして用いられる携帯無線機器用アンテナにおいて、前記バンド部に、可塑性を有する導電体であって、誘電体をバンド部の表裏の両側から挟む、給電アンテナ素子板と接地板とからなり、前記給電アンテナ素子板と前記接地板の外端部同士を電気的に短絡した逆Ｆ型アンテナを配設し、前記給電アンテナ素子板の途中に、等間隔で所定の長さの複数個のスリット状の切れ込みを設けることにより、前記給電アンテナ素子板に、リアクタンス素子と抵抗分とを等価的に装荷したことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項６記載の発明による携帯無線機器用アンテナは、本体に設けられたバンド部によって、利用者に装着される携帯無線機器のアンテナとして用いられる携帯無線機器用アンテナにおいて、前記バンド部に配設された可塑性を有する導電体からなるループ素子から構成され、該ループ素子の外端側の途中にタップ端子を設け、ループ素子の一方の外端と前記タップ端子とを給電端子とする一方、前記ループ素子の一方の外端と他方の外端とを可変容量素子で接続し、前記ループ素子の途中に、等間隔で所定の長さの複数個のスリット状の切れ込みを設けることにより、前記ループ素子にリアクタンス素子と抵抗分とを等価的に装荷し、前記バンド部をループ状態にしたときには、Ｌタップ型ループアンテナとして作用し、一方、前記バンド部を開放状態にしたときには、逆Ｆ型アンテナとして作用することを特徴とする。
【００１５】
本発明では、バンド部に、可塑性を有する導電体からなる給電アンテナ素子を設け、該給電アンテナ素子の給電端部に誘導性インピーダンスを装荷するか、あるいはその外端部に容量性インピーダンスを装荷し、送受信用アンテナとして用いる。したがって、所望の同調周波数の電波の波長に対して、効率や利得を下げずに、アンテナ実寸に対して、等価的にアンテナの実効長を長くすることができ、小型化することが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器を一実施例として、図面を参照して説明する。
【００１７】
Ａ．本発明の原理
一般に、半波長型ダイポールアンテナや１／４波長型モノポールアンテナ等の無線電波の電界成分を受けて作用する直線状アンテナでは、図１（ａ）に示すような電圧分布、および電流分布を生ずる。例えば、図１（ａ）に示す半波長アンテナでは、電流分布は中央部で最大となり、外端部で「０」になる正弦波形を描く。一方、電圧分布は、逆に、中央部で「０」、外端部で＋／−の最大値となる正弦波形となる。ここで、中央部の電圧「０」の点を接地したものが、図１（ｂ）に示す１／４波長型モノポールアンテナである。また、図１（ｃ）は、１／４波長逆Ｆ型アンテナの電流分布および電圧分布を示す概念図である。
【００１８】
これら線状アンテナの入力インピーダンスは、λ／２、λ／４など同調したい無線電波の波長λに対して、アンテナ長（L）が短い場合（例えば、腕時計型などアンテナを小型化する場合など）には、図２（ｂ）に示すように、入力インピーダンスのリアクタンス成分が負（−）となり、容量性インピーダンス（キャパシタンス）を持つようになる。一方、波長λに対してアンテナ長（L）が長い場合には、リアクタンス成分が正（＋）となり、誘導性インピーダンス（インダクタンス）を持つようになる。
【００１９】
また、逆に、アンテナ長（L）を固定して考えたとき、同調電波の周波数ｆ₀に対して、低い周波数（ｆ＜ｆ₀）の電波を受けたときには、その波長λは、λ₀に比べて長くなるので、アンテナ長（L）は、波長λに対して相対的に短くなるので、入力リアクタンスは、負（−）になり、容量性インピーダンス（キャパシタンス）を持つようになる。一方、高い周波数（ｆ＞ｆ₀）の電波を受けたときには、逆に、その波長λは、λ₀に比べて短くなり、アンテナ長（L）は、波長λに対して、相対的に長くなるので、入力リアクタンスは、正（＋）となり、誘導性インピーダンス（インダクタンス）を持つようになる。
【００２０】
ここで、腕時計型など、超小型の無線機器を考えると、一般に、アンテナについても超小型化を図らなければならず、そのため、理想的な長さや、大きさのアンテナを内蔵することは難しく、波長に対して短いアンテナ素子を用いざるを得ないか、実効的な同調波長を極力確保したまま、アンテナを小型化する必要がある。
【００２１】
前述したように、波長に対して同調するアンテナ長（例えば：L＝λ／４）に対して、アンテナ長（L）が短いときには、入力リアクタンスは、負（−）で、容量性インピーダンス（キャパシタンス）を持つようになる。したがって、負荷として、給電点に反対の正（＋）のリアクタンス、すなわち、コイル等の誘導性インピーダンス（インダクタンス）を設ければよい。一般に、アンテナ長を短くしたい場合には、図３（ｂ）に示すように、ローディング・コイルを用いればよい。なお、図３（ａ）は、比較するための、ローディング・コイルがない場合の１／４波長ダイポールアンテナである。
【００２２】
しかしながら、図１または図２に示す電流分布に現れているように、給電点の近傍の電流が最も大きいところに負荷が置かれると、その損失が大きく、アンテナの効率が下がってしまう。そのため、アンテナの実効高は、高さの減る以上に短くなってしまう。
【００２３】
これに対して、逆に、電流分布が「０」のアンテナ外端部に容量性インピーダンスを装荷すると、図１（ａ）〜（ｃ）に示す電圧分布に現れているように、電荷が蓄積されるところであるので、その部分を容量に置き換えても、特性はあまり変わらない。このように、アンテナ外端部に負荷を設けること、あるいは、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、アンテナ外端部に、集中的な容量（キャパシタンス）を設けると、損失を大きくすることなく、アンテナ長（L）を１／４波長以下にでき、かつ、半波長同様の実効長を持つアンテナとすることができる。以下に、上述したアンテナの原理を適用した、本発明の携帯無線機器用アンテナの実施例に付いて説明する。
【００２４】
Ｂ．第１実施例
図５（ａ）は、本発明の第１実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図であり、図５（ｂ）は、第１実施例による携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。図において、腕時計型無線機器は、大きく分けて、時計機能、無線機能等の電子部品が格納されている本体部１、該本体部１を腕に固定するためのバンド部２ａ，２ｂ、バンド部２ａ，２ｂ同士を止めるために、バンド部２ａの一端に設けられたバックル部３から構成されている。
【００２５】
上述した本体部１には、特に、本発明に係わる部品として、無線回路部６と、導電性の給電端子７ａ，７ｂとが設けられている。無線回路部６の入出力端は、各々、給電端子７ａ，７ｂの一端に接続されている。給電端子７ａ，７ｂの他端は、バンド部２ａの内部で、その長手方向に延びるアンテナ素子１０ａの一端に導電性ビス７ｃ等によって電気的、物理的に固定されている。一方、上記給電端子７ｂの他端は、バンド部２ｂの内部で、その長手方向に延びるアンテナ素子１０ｂの一端にビス７ｄによって電気的、物理的に固定されている。
【００２６】
無線回路部６は、給電端子７ａ，７ｂを介して、後述するアンテナ素子１０ａ，１０ｂに電力を供給する一方、アンテナ素子１０ａ，１０ｂで受信した受信電力を取り出す。アンテナ素子１０ａ，１０ｂは、各々、金属板、金属薄膜、あるいは電線などの可塑性を有する導電体から構成されており、給電端子７ａ，７ｂ側の一部をつづら折り型のパターンとし、ローディング・コイル１１ａ，１１ｂを形成することにより、誘導性インピーダンス（インダクタンス）の負荷を装荷している。なお、上記給電端子７ａ，７ｂは、本体部１と可動するバンド部２ａ，２ｂの間に設けられているので、柔軟性のあるフレキシブル基材等で構成される。
【００２７】
Ｂ−１．第１実施例の変形例
また、本第１実施例による変形例では、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本体部１には、特に、本発明に係わる部品として、無線回路部６と、ローディング・コイル１２ａ，１２ｂと、導電性の給電端子７ａ，７ｂとが設けられている。ローディング・コイル１２ａ，１２ｂは、各々、無線回路部６の入出力端と給電端子７ａ，７ｂの一端との間に接続されており、誘導性インピーダンス（インダクタンス）の負荷を装荷している。無線回路部６は、ローディング・コイル１２ａ，１２ｂおよび給電端子７ａ，７ｂを介して、アンテナ素子１３ａ，１３ｂに電力を供給する一方、アンテナ素子１３ａ，１３ｂで受信した受信電力を取り出す。アンテナ素子１３ａ，１３ｂは、各々、金属板、金属薄膜、あるいは電線などの可塑性を有する導電体から構成されており、前述したローディング・コイル部を有していない点で異なっている。
【００２８】
このように、本第１実施例では、バンド部２ａ，２ｂにダイポールアンテナを内蔵し、該ダイポールアンテナの給電端子７ａ，７ｂ側に、インダクタンスを負荷（ローディング・コイル）したので、所望の同調周波数の電波の波長に対して、効率や利得を下げずに、アンテナ実寸に対して、等価的にアンテナの実効長を長くすることができ、小型化することができる。また、超短波帯以上の高周波電波を使用する無線機器にも使用でき、使用時に取り付けたり、巻き出したりする必要がないので使い勝手が向上する。さらに、バックル部を介してループを構成しないので、バックル部の構造や製造が簡単になるので容易に製造でき、また、利用者の腕の太さ等に影響を受けないので、アンテナ長が変化せず、アンテナ特性や無線装置の感度や性能、安定性を向上できる。
【００２９】
Ｃ．第２実施例
本発明による第２実施例は、同じくダイポール型のアンテナ放射素子をバンド部に内蔵するとともに、給電端子のない無給電素子を上記アンテナ放射素子に並行して配設し、無給電素子を八木アンテナと同様の反射器として機能させることにより、携帯無線機器用アンテナを実現している。
【００３０】
図７（ａ）は、本発明の第２実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図であり、図７（ｂ）は、本第２実施例による携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。なお、図５または図６に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図において、無線回路部６の入出力端は、各々、給電端子７ａ，７ｂの一端に接続されている。給電端子７ａの他端は、バンド部２ａの内部で、その長手方向に延びるアンテナ素子１４ａの一端に電気的、物理的に固定されている。一方、上記給電端子７ｂの他端は、バンド部２ｂの内部で、その長手方向に延びるアンテナ素子１４ｂの一端に電気的、物理的に固定されている。アンテナ素子１４ａ，１４ｂは、各々、金属板、金属薄膜、あるいは電線などの可塑性を有する導電体から構成されており、バンド部の長手方向に真っ直ぐに延び、ダイポールアンテナを構成している。また、バンド部２ａ，２ｂには、各々、上記アンテナ素子１４ａ，１４ｂに間隔ｄで並行して、給電端子のない無給電素子１５ａ，１５ｂが配設されている。無給電素子１５ａ，１５ｂは、本体部１の内部で短絡接続されており、アンテナ素子１４ａ，１４ｂに対して、八木アンテナと同様の反射器として機能する。
【００３１】
Ｃ−１．第２実施例の変形例
また、第２実施例の変形例として、図８（ａ），（ｂ）に示すように、バンド部２ａ，２ｂに、アンテナ素子１６ａ，１６ｂおよび無給電素子１５ａ，１５ｂを間隔ｄ1を空けて並設している。アンテナ素子１６ａ，１６ｂの外端部は、無給電素子１５ａ，１５ｂ側に直角に折り曲げられており、間隔ｄ2（ｄ2＞ｄ1）となるまで近接させている。この結果、負（−）のリアクタンス成分、すなわち、容量性インピーダンス（キャパシタンス）が負荷されるので、実効長を長くでき、同調波長に対して、アンテナの実寸を短縮、小型化できる。
【００３２】
Ｃ−２．第２実施例の変形例
また、第２実施例の変形例として、図９（ａ），（ｂ）に示すように、バンド部２ａ，２ｂに、アンテナ素子１７ａ，１７ｂおよび無給電素子１５ａ，１５ｂを間隔ｄ1を空けて並設している。アンテナ素子１７ａ，１７ｂは、その途中から角度θで無給電素子１５ａ，１５ｂ側に折り曲げられており、その外端部と無給電素子１５ａ，１５ｂとの間が間隔ｄ2（ｄ2＜ｄ1）となるまで近接させている。この結果、前述した変形例と同様に、負（−）のリアクタンス成分、すなわち、容量性インピーダンス（キャパシタンス）が負荷されるので、実効長を長くでき、同調波長に対して、アンテナの実寸を短縮、小型化できる。
【００３３】
Ｄ．第３実施例
次に、図１０（ａ）は、本発明の第３実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図であり、図１０（ｂ）は、第３実施例による携帯無線機器用アンテナの概略構成を示す概念図である。なお、図５に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図において、バンド部２ａには、バンド部の材質、またはテフロン等の誘電体を挟んだ、導電体１８と導電体からなる接地板１９とが配設されており、導電体１８は、バンド部の長手方向に長さａ（≒λ／（４√ε））を有し、本体部１側で、幅ｂの短絡部２０で、接地板１９に接続されている。上記誘電体を挟んだ導電体１８と接地板１９は、逆Ｆ型１／４波長ストリップアンテナとして作用する。
【００３４】
Ｄ−１．第３実施例の変形例
次に、第３実施例の変形例では、図１１（ａ），（ｂ）、または図１２（ａ）〜（ｃ）に示すように、前述した導電体１８に代えて、外端部を長さｃ’で接地板１９側に近接させ、接地板１９との距離をｄ2＜ｄ1となるよう短くした導電体２１を、バンド部２ａに内蔵し、容量性インピーダンスを等価的に負荷（トップ・ローディング）し、実効アンテナ長をａ’≦λ／（４√ε）としている。また、導電体２１の本体部１側における外端部は、誘電体を貫通する短絡部２２によって、接地板１９に接続されている。この結果、アンテナ実寸ａ’を短縮でき、小型化できる。
【００３５】
Ｅ．第４実施例
次に、図１３（ａ）は、本発明の第４実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図、図１３（ｂ）は、第４実施例による携帯無線機器用アンテナの概略構成を示す概念図、図１３（ｃ）は、同携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。なお、図５に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図において、バンド部２ａには、バンド部の材質、またはテフロン等の誘電体２３を挟んだ、導電体からなるアンテナ素子２４と導電体からなる接地板２５とが配設されており、アンテナ素子２４は、本体部１側で短絡部２６で、接地板２５に接続されている。上記誘電体２３を挟むアンテナ素子２４と接地板２５は、逆Ｆ型１／４波長ストリップアンテナとして作用する。また、逆Ｆ型１／４波長ストリップアンテナの外端部側には、接地板２５に接続された導電体からなる無給電素子２７が設けられている。この無給電素子２７は、導波器として作用する。この第４実施例によるアンテナは、図１３（ｃ）に示すような等価回路となる。この場合、無給電素子２７は、アンテナ素子２４と接地板２５との間に装荷された容量性インピーダンス（キャパシタンス）となるので、アンテナ素子２４を短縮でき、小型化できる。ここで、図１４（ａ）は、無給電素子スタブを有する逆Ｆ型ストリップアンテナの等価回路であり、図１４（ｂ）は、同逆Ｆ型ストリップアンテナの帯域幅特性を示す概念図である。図１４（ｂ）において、点線は、無給電素子がない場合の帯域幅であり、実線は、無給電素子がある場合の帯域幅である。図示するように、無給電素子スタブによる導波器の効果により、帯域幅を広げて特性を向上させることができる。
【００３６】
Ｅ−１．第４実施例の変形例
また、本第４実施例による変形例では、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、前述した無給電素子２７の代わりに、金属性のバックル部２８の押さえ金具の一部を無給電素子２９として用いるようにしている。該無給電素子２９は、バックル部２８の押さえ金具を固定するための導電性ビス２８ａによって、接地板２５に短絡接続されている。この場合、本第４実施例の変形例による短縮型アンテナは、図１５（ｃ）に示すような等価回路となる。この場合も、前述した第４実施例と同様に、無給電素子２９は、アンテナ素子２４と接地板２５との間に装荷された容量性インピーダンス（キャパシタンス）となるので、アンテナ素子２４を短縮でき、小型化できる。
【００３７】
Ｆ．第５実施例
次に、図１６（ａ）は、本発明の第５実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図であり、図１６（ｂ）は、第５実施例による携帯無線機器用アンテナの断面図である。また、図１７（ａ）は、携帯無線機器用アンテナの斜視図であり、図１７（ｂ）は、携帯無線機器用アンテナの等価回路である。なお、図５に対応する部分には同一の符号を付けて説明を省略する。図１６（ａ），（ｂ）および図１７（ａ），（ｂ）に示すように、バンド部２ａには、短絡接続部（微小スタブ）３０でアンテナ素子３１の本体側の外端部を接地板３２に短絡接続した１／４波長短絡型の逆Ｆ型ストリップアンテナが内蔵されている。さらに、アンテナ素子３１の実寸を短くするために、アンテナ素子３１の中途に、長さａの複数個のスリット状の切れ込み（切り欠き）３１ａ，３１ｂ，３１ｃをほぼ等間隔（間隔ｂ）に設けて、アンテナ素子３１中にリアクタンス素子と抵抗分とを等価的に装荷している。この結果、実効アンテナ長がａ≦λ／４となり、アンテナ素子３１を短縮でき、小型化できる。
【００３８】
Ｇ．第６実施例
次に、図１８（ａ）は、本発明の第６実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図であり、図１８（ｂ）は、第６実施例による携帯無線機器用アンテナの断面図である。図において、バンド部２ａ，２ｂには、バンド部の長手方向に延び、導電体からなるアンテナ素子４０ａ，４０ｂが配設されており、アンテナ素子４０ａ，４０ｂの中途には、長さａの複数個のスリット状の切れ込み（切り欠き）４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ、および４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ，４２ｅをほぼ等間隔（間隔ｂ）に設け、アンテナ素子４０ａ，４０ｂ中にリアクタンス素子と抵抗分とを等価的に装荷している。バンド部２ａ側のアンテナ素子４０ａの外端は、金属性のバックル部２８の下まで延長し、バックル部２８をバンド部２ａに固定する導電性ビス４５によって、バックル部２８に短絡接続している。バックル部２８には、バンド部２ｂ側に設けられたバックル止め片４６にバックル部２８を係合したときに、アンテナ素子４０ａとアンテナ素子４０ｂとを電気的に接続するための板バネからなるループ接続部４７が設けられている。また、アンテナ素子４０ａの途中には、Ｌタップが設けられており、無線回路部６の入出力端は、アンテナ素子４０ａの外端と上記Ｌタップの外端に接続されている。アンテナ素子４０ｂの外端には、無線回路部６の一方の入出力端が可変容量の同調コンデンサ４８を介して接続されている。
【００３９】
また、図１９（ａ）は、バックル部を係合した際の携帯無線機器用アンテナの斜視図であり、図１９（ｂ）は、そのときの携帯無線機器用アンテナの等価回路である。図２０（ａ）は、バックル部を外した際の携帯無線機器用アンテナの斜視図であり、図２０（ｂ）は、そのときの携帯無線機器用アンテナの等価回路である。上記アンテナ素子４０ａ，４０ｂは、バックル部２８をバックル止め片４６係合した際には、図１９（ａ），（ｂ）に示すようにＬタップ型ループアンテナとして作用し、一方、バックル部２８を外した際には、図２０（ａ）、（ｂ）に示すように逆Ｆ型１／４波長アンテナとして作用する。
【００４０】
このように、第６実施例では、腕に装着し、バンド部２ａ，２ｂをループにしたときには、Ｌタップ型ループアンテナとして作用するので、人体近傍の磁界成分に対するアンテナとして機能し、一方、腕から外してバンド部２ａ，２ｂをオープンにしたときには、逆Ｆ型１／４波長アンテナとして作用するので、人体から離れた電界成分に対するアンテナとして機能するので、人体への装着時と非装着時、あるいは他の方向からの偏波に対して、指向性が広くなり、使用状態や環境変化に対して、全体として利得や指向性を向上させることができる。
【００４１】
Ｈ．第７実施例
前述した第１ないし第６実施例では、インダクタンスやキャパシタンスなどのリアクタンスを受動素子を用いて装荷した短縮型バンドアンテナをであったが、本第７実施例では、受動素子の代わりに、ダイオードやトランジスタ等の能動素子を装荷して短縮型バンドアンテナを構成する。波長に比べて小型のアンテナは、リアクタンス成分が大きくなるが、抵抗分が小さくなるため、受動素子を装荷してアンテナの効率の低下を改善できる。しかしながら、１／８〜１／１０波長程度の小型ダイポールアンテナの利得は、標準の１／２波長ダイポールに比べると、８〜１０ｄＢ程度低くなる。この利得の低下は、装荷したリアクタンス素子による損失抵抗によるものが大きい。
【００４２】
ここで、図２１は、本発明の第７実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図である。また、図２２（ａ）は、第７実施例による携帯無線機器用アンテナの斜視図、図２２（ｂ）は、同携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。本第７実施例では、図２１および図２２（ａ），（ｂ）に示すように、導電体からなる上面プレート（立体アンテナ素子）５０と、導電体からなる逆Ｆアンテナ素子５１、および短絡接続部（スタブ）５３によって上記逆Ｆアンテナ素子５１と接続された逆Ｆ接地板５２からなる逆Ｆ型アンテナとを積層し、バンド部２ａに２つのアンテナを構成している。上面プレート５０の本体部側には、給電用の線路５０ａが設けられており、該線路５０ａの外端部は、上記逆Ｆアンテナ素子５１の層に折り曲げられている。この線路５０ａの外端部には、トランジスタ５４のベースが接続されている。該トランジスタ５４のコレクタは、上記逆Ｆアンテナ素子５１に接続されており、エミッタは、逆Ｆアンテナ素子５１の層に設けられた給電端子５５ａに接続されている。図２２（ｂ）は、トランジスタ５４の接続を示す概念図である。無線回路部６からの給電は、逆Ｆ接地板５２に接続された給電端子５５ｂおよび上記トランジスタ５４のエミッタが接続された給電端子５５ａを介して行われる。
【００４３】
このように、本第７実施例では、トランジスタ等の能動素子を入れることにより、装荷リアクタンス中の損失抵抗による信号の低下分を増幅して補償する機能を加えることができる。これにより、損失を小さくして、アンテナ実寸を短縮でき、小型化できる。また、トランジスタ等の能動素子の入力を電子的に制御することで、アンテナの特性を回路側から制御したり、スイッチングすることも可能となり、例えば、複数のアンテナ素子を設け、周波数や偏波方向や使用環境に合わせてアンテナ素子を切り替えたり、合成したりするダイバシチー・アンテナの制御、あるいは送信・受信など機能に合わせてアンテナ素子の切り替えや特性を制御する等の応用にも利用できる。
【００４４】
Ｈ−１．第７実施例の変形例
また、本第７実施例による変形例では、図２３および図２４（ａ）〜（ｃ）に示すように、前述した逆Ｆアンテナ素子５１、および短絡接続部（スタブ）５３によって逆Ｆアンテナ素子５１と接続された逆Ｆ接地板５２を積層した逆Ｆ型アンテナに加えて、導電体からなり、スリット６０を有するループ素子６１を並設している。スリット６０を形成するループ素子６１の外端部には、トランジスタ６２のベースとコレクタとが接続されている。また、トランジスタ６２のコレクタは、逆Ｆアンテナ素子５１に接続されており、エミッタは、逆Ｆアンテナ素子５１の層に設けられた給電端子６３ａに接続されている。図２４（ｂ）は、トランジスタの接続を示す概念図である。無線回路部６からの給電は、逆Ｆ接地板５２に接続された給電端子６３ｂおよび上記トランジスタ６２のエミッタが接続された給電端子６３ａを介して行われる。
【００４５】
この場合、トランジスタ等の能動素子を入れることにより、図２４（ｃ）に示すように、ループ素子（アンテナ１）６１と逆Ｆアンテナ素子（アンテナ２）５１の信号を増幅して補償する機能を加えることができる。これにより、前述したように、損失を小さくすることができるので、アンテナ実寸を短縮でき、小型化できる。また、トランジスタ等の能動素子の入力を電子的に制御することで、アンテナの特性を回路側から制御したり、スイッチングすることも可能となる。
【００４６】
Ｉ．応用例
次に、上述した本発明の実施例による短縮型アンテナを適用した携帯無線機器について説明する。
Ｉ−１．腕時計型のＦＭステレオラジオおよびＦＭ文字多重放送受信機
図２５は、上述した短縮型アンテナを受信用アンテナとして用いた腕時計型のＦＭステレオラジオおよびＦＭ文字多重放送受信機の構成を示すブロック図である。図において、短縮型アンテナ１４０で受信した電波信号は、バンドパスフィルタ１４１を介して、ＦＭフロントエンド１４２に供給される。ＦＭフロントエンド１４２では、制御回路１５５の制御に従って、ＰＬＬ等による局部発振器の信号と混合する混合回路（ＭＩＸＥＲ）によって中間周波を生成し、所望するチャネルの信号を検波し、中間周波信号として中間周波トランス１４３を介してＩＦ増幅器１４４へ供給する。ＩＦ増幅器１４４は、中間周波信号を増幅し、バンドパスフィルタ１４５、ＦＭ検波回路１４６を介して、ステレオ復調器１４７およびバンドパスフィルタ１４９へＦＭ検波信号を供給する。ステレオ増幅器１４７は、ＦＭ検波信号からステレオ音声信号のＬ（左）音声信号、Ｒ（右）音声信号を復調し、音声増幅器１４８へ供給する。Ｌ音声信号およびＲ音声信号は、各々、音声増幅器１４８によって増幅され、スピーカＳＰ（Ｌ）、ＳＰ（Ｒ）で発音される。
【００４７】
一方、上記ＦＭ検波回路１４６からのＦＭ検波信号（ＦＭ混合信号）は、バンドパスフィルタ１４９を介して、副搬送波多重信号成分が取り出されて、ＭＳＫ復調器１５０へ供給される。ＭＳＫ復調器１５０では、副搬送波多重信号を復調して、文字多重信号を取り出し、ＬＰＦ１５１を介して、復号器１５２およびクロック再生器１５３へ供給する。復号器１５２は、復調された信号から文字情報のコードデータを復号し、制御回路１５５へ供給する。一方、クロック再生器１５３は、復調された信号から基本クロックを再生し、同期回路１５４へ供給する。同期回路１５４は、上記基本クロックに同期する同期クロックを生成し、制御回路１５５へ供給する。
【００４８】
制御回路１５５は、入力部１５６からの動作モードの選択や、ラジオ受信機に関する操作、時計機能に関する操作等を指示に従って、選局チャネルをＦＭフロントエンド１４２へ供給したり、メモリ１５７、エラー訂正器１５８、表示制御器１６０を制御する。上述した受信した文字情報は、制御回路１５５の制御に基づいて、メモリ１５７へ記憶される。このとき、エラー訂正器１５８によって、メモリ１５７の内容の訂正等が行われる。Ｃ．Ｇ．（キャラクタ・ジェネレータ）１５９は、メモリ１５７に記憶された文字情報に従って、キャラクタデータを生成し、表示制御器１６０へ供給する。表示制御器１６０は、制御回路１５５の制御に従って、ＬＣＤ１６１を制御し、上記キャラクタデータを表示する。
【００４９】
Ｉ−２．腕時計型のＦＭワイヤレスマイクまたはＦＭ文字コード送信器
次に、図２６は、上述した短縮型アンテナを送信用アンテナとして用いた腕時計型のＦＭワイヤレスマイクおよびＦＭ文字コード送信器の構成を示すブロック図である。図において、マイク１７０で集音された音声信号は、低周波増幅器１７１で増幅され、信号選択部１７２へ供給される。一方、入力部１７３から入力された文字情報は、制御部１７４を介して、メモリ１７５に格納される。メモリ１７５に格納された文字情報は、制御部１７４の制御に従って、表示データレジスタ１７６に転送する。Ｃ．Ｇ．（キャラクタ・ジェネレータ）１７７は、メモリ１７５に記憶された文字情報に従って、キャラクタデータを生成し、表示制御器１７８へ供給してＬＣＤ１７９に表示する。
【００５０】
一方、メモリ１７５に格納された文字情報、すなわち、入力部１７３から入力された文字情報は、Ｐ−Ｓ（パラレル−シリアル）変換部１８０によってシリアルデータに変換された後、ＦＳＫ変調部１８１によって変調され、信号選択部１７２に供給される。信号選択部１７２は、制御部１７４の制御に従って、上述した音声信号あるいは変調された文字情報を、所定のフォーマットに従ってＦＭ変調器１８２に供給する。音声信号または文字情報は、ＦＭ変調器１８２において、発振器１８３で発生された周波数で変調され、逓倍器１８４で逓倍された後、電力増幅器１８５で増幅された後、短縮型アンテナ１８６から輻射される。
【００５１】
Ｉ−３．腕時計型の携帯電話機
次に、図２７は、上述した短縮型アンテナを送受信用アンテナとして用いた腕時計型の携帯電話機の構成を示すブロック図である。図において、送受信用アンテナとしての短縮型アンテナ１９０で受信された受信信号は、送信／受信を振り分けるＲＦスイッチ１９１を介して、ＲＦ部（周波数変換部）１９２に供給され、受信側で図示しないＰＬＬシンセサイザから出力される所定周波数の局部発振信号と混合されることにより、１．９ＧＨｚ帯から１０ＭＨｚ帯付近のＩＦ（中間周波）信号に周波数変換され、モデム部１９３の復調器１９３ａへ供給される。次に、モデム部１９３の復調器１９３ａは、ＲＦ部１９２からのＩＦ信号を復調し、ＩＱデータに分離してデータ列として、ＴＤＭＡチャネルリンク制御回路（または、チャネル復号器兼符号器）１９４へ送出する。次に、ＴＤＭＡチャネルリンク制御回路１９４の受信部は、モデム部１９３から供給される受信データから所定のタイミングで１スロット分のデータを取り出し、このデータの中からユニークワード（同期信号）を抽出して、フレーム同期信号を生成し、かつ、制御データ部および音声データ部のスクランブル等を解除する。そして、制御データは制御回路１９６へ送出され、音声データは音声コーディック部１９５へ送出される。次に、上述した音声コーディック部１９５は、ＡＤ−ＰＣＭ符号復号器１９５ａによって、ＴＤＭＡチャネルリンク制御回路１９４から供給されるＡＤＰＣＭ音声信号（４ビット×８ＫＨｚ＝３２Ｋｂｐｓ）をＰＣＭ音声信号（８ビット×８ＫＨｚ＝６４Ｋｂｐｓ）に復号化することにより伸張し、オーディオインターフェース１９５ｂによって、アナログ音声信号へ変換し、スピーカＳＰから発音させる。
【００５２】
一方、マイクＭＩＣから入力された音声信号は、オーディオインターフェース１９５ｂによってデジタル信号に変換された後、ＡＤ−ＰＣＭ符号復号器１９５ａで、ＡＤＰＣＭ音声信号に符号化されることにより圧縮されてＴＤＭＡチャネルリンク制御回路１９４へ送出される。次に、ＴＤＭＡチャネルリンク制御回路１９４の送信部は、音声コーディック部１９５から供給される音声データに制御データ等を付加するとともに、スクランブル等を付与した後にユニークワード等を付加して、１スロット分の送信データを作成し、所定タイミングでフレーム内の所定スロットに挿入してモデム部１９３に送出する。次に、モデム１９３の変調部１９３ｂでは、ＴＤＭＡチャネルリンク制御回路１９４から供給されるデータからＩＱデータを作成して、π／４シフトＱＰＳＫの変調をして、ＲＦ部１９２へ送出する。次に、ＲＦ部１９２の送信部は、モデム部１９３の変調部１９３ｂから供給されるπ／４シフトＱＰＳＫの変調波を、図示しないＰＬＬシンセサイザから出力される所定周波数の局部発振信号と混合することにより、１．９ＧＨｚ帯に周波数変換し、ＲＦスイッチ１９１を介して、短縮型アンテナ１９０から輻射する。
【００５３】
制御回路１９６は、上述したＲＦスイッチ１９１や、ＴＤＭＡチャネルリンク制御回路１９４、音声コーディック部１９５等を制御するとともに、表示制御部１９７に表示データを送出し、ＬＣＤ１９８に表示させる。ＩＤメモリ１９９には、携帯電話機の使用者を識別するためのデータが格納されている。また、入力部２００は、相手先の電話番号を入力する数値キーや、オンフック／オフフックを行うスイッチ、音声出力を変えるボリュームスイッチ等から構成されており、これらキーやスイッチの状態を制御回路１９６に供給する。
【００５４】
このように、本実施例の短縮型アンテナは、腕時計型のＦＭステレオラジオおよびＦＭ文字多重放送受信機、腕時計型のＦＭワイヤレスマイクおよびＦＭ文字コード送信器、または腕時計型の携帯電話機等に用いることができ、腕時計型の送受信装置であれば十分に活用できる。
【００５５】
【発明の効果】
本発明によれば、本体に設けられたバンド部と該バンド部に設けられた金属製のバックル部とによって、利用者に装着される携帯無線機器のアンテナとして用いられる携帯無線機器用アンテナにおいて、前記バンド部に設けられた給電アンテナ素子板と無給電アンテナ素子板と接地板とは、何れも可塑性を有する導電体からなるものであり、前記給電アンテナ素子板と前記接地板との間には、誘電体を前記バンド部の表裏両側の方向から挟み、前記無給電アンテナ素子板と前記接地板との間には、誘電体を前記バンド部の表裏両側の方向から挟む構造とし、前記給電アンテナ素子板及び前記無給電アンテナ素子板は、共に前記接地板に対して前記誘電体を挟んで対向する側に配置し、前記給電アンテナ素子板と前記接地板の一部を、前記本体側に位置する方向の部位で電気的に接続し、前記無給電アンテナ素子板は、前記バックル部の押え金具の一部を使用するものであるとともに、前記接地板に電気的に接続し、前記給電アンテナ素子板と前記接地板とは、誘電体を挟んで逆Ｆ型アンテナを構成し、前記無給電アンテナ素子板は、前記給電アンテナ素子板と前記接地板との間に装荷された容量性インピーダンスであるとともに、逆Ｆ型アンテナの導波器として機能するようにしたので、以下の効果が得られる。
（１）所望の同調周波数の電波の波長に対して、効率や利得を下げずに、アンテナ実寸に対して、等価的にアンテナの実効長を長くすることができ、アンテナ寸法小型化することができる。
（２）また、バー・アンテナを用いないので、超短波帯以上の高周波電波を使用する無線機器にも使用できる。
（３）また、イヤホン兼用のひも型アンテナのように、使用時に取り付けたり、巻き出したりする必要がなく、使い勝手が向上する。
（４）また、バックル部を介してループを構成しないので、バックル部の構造や製造が簡単になり、容易に製造できる。
（５）また、利用者の腕の太さ等に影響を受けないので、アンテナ長が変化せず、アンテナ特性や無線装置の感度や性能、安定性を向上できる。
（６）また、バックルをアンテナの一部として利用するので、小型ながらも性能の高いアンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による携帯無線機器用アンテナの原理を説明するための半波長型ダイポールアンテナや１／４波長型モノポールアンテナ等の電流分布および電圧分布を示す概念図である。
【図２】線状アンテナのアンテナ長に対する入力インピーダンスおよびリアクタンスの変化を示す概念図である。
【図３】ローディング・コイルの有無によるアンテナ長の相違を示す概念図である。
【図４】アンテナ外端部に、集中的な容量（キャパシタンス）を設けることにより、アンテナ長を短くした１／４波長ダイポールアンテナの例を示す概念図である。
【図５】本発明の第１実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図、および携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。
【図６】本第１実施例の変形例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図、および携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。
【図７】本発明の第２実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図、および携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。
【図８】本第２実施例の変形例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図、および携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。
【図９】本第２実施例の変形例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図、および携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。
【図１０】本発明の第３実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図、および携帯無線機器用アンテナの概略構成を示す概念図である。
【図１１】本第３実施例の変形例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図および断面図である。
【図１２】本第３実施例の変形例による携帯無線機器用アンテナの斜視図、携帯無線機器用アンテナの概略構成図、および携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。
【図１３】本発明の第４実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図、携帯無線機器用アンテナの概略構成を示す概念図、および携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。
【図１４】無給電素子スタブを有する逆Ｆ型アンテナの等価回路、および同逆Ｆ型アンテナの帯域幅特性を示す概念図である。
【図１５】本第４実施例の変形例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図、携帯無線機器用アンテナの概略構成を示す概念図、および携帯無線機器用アンテナの等価回路を示す回路図である。
【図１６】本発明の第５実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図、および第５実施例による携帯無線機器用アンテナの断面図である。
【図１７】本第５実施例による携帯無線機器用アンテナの斜視図、および携帯無線機器用アンテナの等価回路である。
【図１８】本発明の第６実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図および断面図である。
【図１９】本第６実施例において、バックル部を係合した際の携帯無線機器用アンテナを示す斜視図およびそのときの等価回路を示す回路図である。
【図２０】本第６実施例において、バックル部を外した際の携帯無線機器用アンテナを示す正面図およびそのときの等価回路を示す回路図である。
【図２１】本発明の第７実施例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図である。
【図２２】本第７実施例による携帯無線機器用アンテナの斜視図およびその等価回路を示す回路図である。
【図２３】本第７実施例による変形例による携帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図である。
【図２４】本第７実施例による変形例による携帯無線機器用アンテナの斜視図、その等価回路図、およびその機能を示すブロック図である。
【図２５】本発明の応用例として、短縮型アンテナを受信用アンテナとして用いた腕時計型のＦＭステレオラジオおよびＦＭ文字多重放送受信機の構成を示すブロック図である。
【図２６】本発明の応用例として、短縮型アンテナを送信用アンテナとして用いた腕時計型のＦＭワイヤレスマイクおよびＦＭ文字コード送信器の構成を示すブロック図である。
【図２７】本発明の応用例として、短縮型アンテナを送受信用アンテナとして用いた腕時計型の携帯電話機の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１本体部
２ａ，２ｂバンド部
３バックル部
６無線回路部
７ａ，７ｂ給電端子
１０ａ，１０ｂアンテナ素子（給電アンテナ素子）
７ｃ，７ｄビス
１１ａ，１１ｂローディング・コイル（誘導性インピーダンス）
１２ａ，１２ｂローディング・コイル（誘導性インピーダンス）
１３ａ，１３ｂアンテナ素子（給電アンテナ素子）
１４ａ，１４ｂアンテナ素子（給電アンテナ素子）
１５ａ，１５ｂ無給電素子（無給電アンテナ素子）
１６ａ，１６ｂアンテナ素子（給電アンテナ素子）
１７ａ，１７ｂアンテナ素子（給電アンテナ素子）
１８導電体
１９接地板
２１導電体
２２短絡部
２３誘電体
２４アンテナ素子（給電アンテナ素子）
２５接地板
２６短絡部
２７無給電素子（無給電アンテナ素子）
２８バックル部
２９無給電素子（無給電アンテナ素子）
３０短絡接続部
３１アンテナ素子（給電アンテナ素子）
３２接地板
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ切れ込み（切り欠き）
４０ａ，４０ｂアンテナ素子
４１ａ〜４１ｄ、４２ａ〜４２ｅ切れ込み（切り欠き）
４５導電性ビス
４６バックル止め片
４７ループ接続部
４８同調コンデンサ
５０上面プレート
５１逆Ｆアンテナ素子
５２逆Ｆ接地板
５３短絡接続部（スタブ）
５４トランジスタ
５５ａ，５５ｂ給電端子
６０スリット
６１ループ素子
６２トランジスタ（能動素子）
６３ａ，６３ｂ給電端子
１４０，１８６，１９０短縮型アンテナ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna for a portable wireless device for performing transmission / reception in a wristwatch-type wireless broadcast receiver, a transceiver, a mobile phone, a wireless calling terminal, a communication device and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Various types of portable wireless devices of ultra-small size comparable to wristwatches have been proposed from the viewpoint of convenience that is small, light and excellent in portability. Since this portable wireless device is used by being worn on the wrist like a wristwatch, it is particularly desirable to reduce the size of the antenna unit for receiving or transmitting wireless radio waves due to restrictions on the shape and size thereof. It was.
[0003]
This is because advances in integrated circuit technology have led to rapid progress in miniaturization and low power consumption of wireless circuit parts, and small batteries and rechargeable batteries that can be used as power sources can also be small, high performance, and high capacity. On the other hand, downsizing of antenna antennas is limited by the length of antenna antennas whose power that can be taken out is limited by the area that radio waves cross, or that the performance of tuning detection is closely related to the wavelength of radio waves. This is because it is difficult to realize due to restrictions.
[0004]
Therefore, for example, in a wristwatch-type wireless device of limited size, conventionally, an AM radio receiver or the like, a bar antenna or the like is used in a case for a medium wave (MF) radio wave, or an ultra short wave ( A VHF) FM radio, a radio calling terminal (pager), or the like uses a string antenna that is also used as an earphone, or a loop-type band antenna that uses a wristband portion.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned conventional antenna for portable radio equipment has the following problems because it uses a bar antenna, a string antenna, and a loop type band antenna.
(B) In the case of wrist-type wireless devices with built-in cases such as bars and antennas, in recent years, the frequency of radio waves has increased to several hundreds of MHz and even several GHz. The desired performance cannot be obtained in the device. Moreover, in order to incorporate in a case part, there existed a problem of having to avoid using conductive materials, such as a metal, for a case material.
[0006]
(B) In addition, a string antenna for both earphones such as an FM radio receiver has to be attached or unwound at the time of use, and there are problems in usability and form.
(C) Furthermore, in the case of a loop type band antenna, in order to form a loop, the structure and manufacturing become complicated, such as forming a loop when the antenna is connected at the buckle part of the arm band, and the antenna There was a problem that this led to increased costs. In addition, in such a method, not only can it be used when worn on the arm, but the size of the loop antenna changes depending on the dimensions of the arm and the antenna length changes, so in order to make the antenna characteristics constant, It was necessary to provide a separate adjustment circuit to compensate for the change in antenna length.
[0007]
(D) In a wristwatch-type portable wireless device, even if a metal conductor is attached to a band part to be worn on the arm, it is a dimensional restriction or an object close to a conductor or dielectric in the antenna loop. Since the human arm is involved, the characteristics become unstable, and there is a problem that desired reception sensitivity and stable reception and communication cannot be performed.
(E) Furthermore, since the ratio of the radiation resistance to the input resistance is generally small and it is necessary to cancel the input reactance, the loop antenna must be used in an extremely inefficient state as an antenna system. There was a problem that had to be done.
[0008]
  Therefore, the present invention can be used for a wireless device that uses high-frequency radio waves of an ultra-short wave band or higher, and since it is not necessary to configure a loop, the structure and the manufacture are facilitated, and further, provided in the band portionMetalAn object of the present invention is to provide an antenna for portable radio equipment in which the antenna performance is improved by using the buckle part as a part of the antenna.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a portable wireless device antenna according to the first aspect of the present invention is provided with a band portion provided in a main body and the band portion.MetalIn an antenna for a portable wireless device used as an antenna of a portable wireless device worn by a user by a buckle unit,
  In the band partThe provided feed antenna element plate, parasitic antenna element plate and ground plate are all made of a conductor having plasticity,
A dielectric is sandwiched between the feeding antenna element plate and the ground plate from both the front and back sides of the band portion, and a dielectric is sandwiched between the parasitic antenna element plate and the ground plate. With a structure sandwiched from the front and back sides of the part,
  The feeding antenna element plate and the parasitic antenna element plate are both arranged on the side facing the ground plate across the dielectric,
Electrically connecting a part of the power supply antenna element plate and the ground plate at a portion located in the direction of the main body;
The parasitic antenna element plate uses a part of the buckle holding metal fitting, and is electrically connected to the ground plate,
The feed antenna element plate and the ground plate constitute an inverted F-type antenna with a dielectric sandwiched between them,
The parasitic antenna element plate is a capacitive impedance loaded between the feeding antenna element plate and the ground plate, and functions as a director of an inverted F antenna.It is characterized by that.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a portable wireless device antenna according to the present invention. The portable wireless device antenna is used as an antenna of a portable wireless device worn by a user by a band portion provided on the main body. A feeding conductor element that is fed from the center point so that the distribution of current flowing in the longitudinal direction of the conductor is symmetric with respect to the center point. Capacitive impedance is loaded at the end.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a portable wireless device antenna according to the present invention, wherein the band portion provided in the main body has a plastic conductive property in the portable wireless device antenna used as an antenna of a portable wireless device worn by a user. A power feeding antenna element provided in the band portion and supplied to the power feeding antenna element so that a distribution of current flowing in the longitudinal direction of the conductor is symmetrical with respect to the central point. And a parasitic antenna element that is not fed, and the outer end portion of the feeding antenna element is brought close to the parasitic antenna element side, thereby providing a capacitive impedance at the outer end portion of the feeding antenna element. It is characterized by having been loaded.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a portable wireless device antenna according to the invention, wherein the portable wireless device antenna is used as an antenna of a portable wireless device worn by a user by a band portion provided on the main body. An electric conductor having plasticity, comprising a feeding antenna element plate and a grounding plate sandwiching a dielectric from both sides of the front and back of the band portion, and electrically connecting the outer ends of the feeding antenna element plate and the grounding plate to each other A short-circuited inverted F-type antenna is disposed, the outer end portion of the feeding antenna element plate is bent toward the ground plate side, and capacitive impedance is loaded on the outer end portion of the feeding antenna element plate. Features.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a portable wireless device antenna according to a fifth aspect of the present invention, wherein the portable wireless device antenna is used as an antenna of a portable wireless device worn by a user. An electric conductor having plasticity, comprising a feeding antenna element plate and a grounding plate sandwiching a dielectric from both sides of the front and back of the band portion, and electrically connecting the outer ends of the feeding antenna element plate and the grounding plate to each other A short-circuited inverted F-type antenna is provided, and a plurality of slit-like cuts having a predetermined length are provided at equal intervals in the middle of the feeding antenna element plate. And a resistance component are loaded equivalently.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a portable wireless device antenna according to the present invention, wherein the portable wireless device antenna is used as an antenna of a portable wireless device worn by a user by means of a band portion provided on the main body. One of the loop elements made of a conductive conductor having plasticity, a tap terminal provided in the middle of the outer end side of the loop element, and one outer end of the loop element and the tap terminal serving as a power supply terminal By connecting a variable capacitance element between one outer end of the loop element and the other outer end, and providing a plurality of slit-like cuts of a predetermined length at equal intervals in the middle of the loop element, When the loop element is loaded with a reactance element and a resistance equivalently and the band portion is in a loop state, it acts as an L-tap loop antenna, When the command unit in the open state, characterized in that acting as a reverse F type antenna.
[0015]
In the present invention, the band portion is provided with a feeding antenna element made of a conductive conductor, and the feeding end portion of the feeding antenna element is loaded with inductive impedance, or the outer end portion thereof is loaded with capacitive impedance. Used as a transmission / reception antenna. Therefore, the effective length of the antenna can be equivalently increased with respect to the actual size of the antenna without reducing the efficiency and gain with respect to the wavelength of the radio wave having a desired tuning frequency, and the size can be reduced. .
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, taking as an example a wristwatch-type wireless device to which an antenna for portable wireless devices is applied.
[0017]
A. Principle of the present invention
In general, a linear antenna such as a half-wavelength dipole antenna or a quarter-wavelength monopole antenna that acts upon receiving an electric field component of a radio wave produces a voltage distribution and a current distribution as shown in FIG. . For example, in the half-wave antenna shown in FIG. 1A, the current distribution has a maximum sinusoidal waveform at the center and a sine waveform that is “0” at the outer end. On the other hand, the voltage distribution is a sine waveform having a maximum value of “0” at the center and +/− at the outer end. Here, what is grounded at the point of the voltage “0” in the center is a quarter wavelength monopole antenna shown in FIG. FIG. 1C is a conceptual diagram showing the current distribution and voltage distribution of the 1/4 wavelength inverted F-type antenna.
[0018]
The input impedance of these linear antennas is such that the antenna length (L) is short with respect to the wavelength λ of the radio wave to be tuned, such as λ / 2, λ / 4 (for example, when the antenna is miniaturized such as a wristwatch) As shown in FIG. 2 (b), the reactance component of the input impedance becomes negative (-) and has a capacitive impedance (capacitance). On the other hand, when the antenna length (L) is long with respect to the wavelength λ, the reactance component is positive (+) and has an inductive impedance (inductance).
[0019]
Conversely, when the antenna length (L) is fixed, the frequency f of the tuning radio wave is₀For low frequencies (f <f₀), The wavelength λ is λ₀Therefore, the antenna length (L) becomes relatively short with respect to the wavelength λ, so that the input reactance becomes negative (−) and has a capacitive impedance (capacitance). On the other hand, high frequency (f> f₀), The wavelength λ is λ₀Since the antenna length (L) becomes relatively longer with respect to the wavelength λ, the input reactance becomes positive (+) and has an inductive impedance (inductance).
[0020]
Here, considering an ultra-small wireless device such as a wristwatch, it is generally difficult to miniaturize the antenna, so it is difficult to incorporate an antenna of an ideal length or size. It is necessary to use an antenna element having a short wavelength, or it is necessary to reduce the size of the antenna while ensuring an effective tuning wavelength as much as possible.
[0021]
As described above, when the antenna length (L) is short with respect to the antenna length tuned to the wavelength (for example: L = λ / 4), the input reactance is negative (−), and the capacitive impedance (capacitance) ). Therefore, a positive (+) reactance opposite to the feeding point, that is, an inductive impedance (inductance) such as a coil may be provided as a load. In general, when it is desired to shorten the antenna length, a loading coil may be used as shown in FIG. FIG. 3A shows a quarter-wave dipole antenna without a loading coil for comparison.
[0022]
However, as shown in the current distribution shown in FIG. 1 or FIG. 2, when a load is placed where the current in the vicinity of the feeding point is the largest, the loss is large and the efficiency of the antenna is lowered. Therefore, the effective height of the antenna becomes shorter than the height decreases.
[0023]
On the other hand, when a capacitive impedance is loaded on the outer end of the antenna whose current distribution is “0”, charges are accumulated as shown in the voltage distributions shown in FIGS. Therefore, even if the part is replaced with a capacitor, the characteristics do not change much. Thus, if a load is provided at the outer end of the antenna, or if a concentrated capacitance (capacitance) is provided at the outer end of the antenna as shown in FIGS. Therefore, the antenna length (L) can be reduced to ¼ wavelength or less, and the antenna can have an effective length similar to that of a half wavelength. Hereinafter, embodiments of the antenna for portable wireless devices of the present invention to which the above-described antenna principle is applied will be described.
[0024]
B. First embodiment
FIG. 5A is a front view showing a configuration of a wristwatch type wireless device to which the antenna for a portable wireless device according to the first embodiment of the present invention is applied, and FIG. 5B is a portable wireless device according to the first embodiment. It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the antenna for apparatuses. In the figure, a wristwatch-type wireless device is roughly divided into a main body 1 in which electronic parts such as a clock function and a wireless function are stored, band parts 2a and 2b for fixing the main body part 1 to an arm, and a band part. In order to stop 2a and 2b, it is comprised from the buckle part 3 provided in the end of the band part 2a.
[0025]
The main body 1 described above is provided with a wireless circuit portion 6 and conductive power supply terminals 7a and 7b, particularly as components according to the present invention. The input / output ends of the wireless circuit unit 6 are connected to one ends of the power supply terminals 7a and 7b, respectively. The other ends of the power supply terminals 7a and 7b are electrically and physically fixed to one end of an antenna element 10a extending in the longitudinal direction inside the band portion 2a by a conductive screw 7c or the like. On the other hand, the other end of the power supply terminal 7b is electrically and physically fixed to one end of an antenna element 10b extending in the longitudinal direction inside the band portion 2b by a screw 7d.
[0026]
The radio circuit unit 6 supplies power to antenna elements 10a and 10b, which will be described later, via power supply terminals 7a and 7b, and extracts received power received by the antenna elements 10a and 10b. Each of the antenna elements 10a and 10b is made of a plastic conductor such as a metal plate, a metal thin film, or an electric wire, and a part of the power supply terminals 7a and 7b is formed into a zigzag pattern, and the loading coil 11a. , 11b, an inductive impedance (inductance) load is loaded. Since the power supply terminals 7a and 7b are provided between the main body 1 and the movable band portions 2a and 2b, the power supply terminals 7a and 7b are made of a flexible flexible base material or the like.
[0027]
B-1. Modification of the first embodiment
In the modification according to the first embodiment, as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), the main body portion 1 includes a radio circuit portion 6 and a loading coil, particularly as components according to the present invention. 12a and 12b and conductive power supply terminals 7a and 7b are provided. Each of the loading coils 12a and 12b is connected between the input / output end of the radio circuit unit 6 and one end of the power supply terminals 7a and 7b, and loads an inductive impedance (inductance) load. The radio circuit unit 6 supplies power to the antenna elements 13a and 13b via the loading coils 12a and 12b and the power feeding terminals 7a and 7b, and extracts received power received by the antenna elements 13a and 13b. Each of the antenna elements 13a and 13b is made of a plastic conductor such as a metal plate, a metal thin film, or an electric wire, and is different in that it does not have the aforementioned loading coil portion.
[0028]
As described above, in the first embodiment, the dipole antenna is built in the band portions 2a and 2b, and the inductance is loaded (loading coil) on the feeding terminals 7a and 7b side of the dipole antenna. The effective length of the antenna can be equivalently increased with respect to the actual size of the antenna without reducing the efficiency and gain with respect to the wavelength of the radio wave, and the size can be reduced. In addition, it can be used for wireless devices that use high-frequency radio waves of the ultra-high frequency band or higher, and it is not necessary to attach or unwind at the time of use. Furthermore, since the loop is not formed through the buckle part, the structure and manufacturing of the buckle part is simplified, so that it can be easily manufactured and the antenna length is not affected by the thickness of the user's arm. Without improving the antenna characteristics, the sensitivity, performance, and stability of the wireless device.
[0029]
C. Second embodiment
In the second embodiment of the present invention, a dipole antenna radiating element is also built in the band portion, and a parasitic element having no feeding terminal is arranged in parallel with the antenna radiating element, and the parasitic element is arranged as a Yagi antenna. The antenna for portable radio equipment is realized by functioning as a reflector similar to the above.
[0030]
FIG. 7A is a front view showing a configuration of a wristwatch type wireless device to which an antenna for a portable wireless device according to the second embodiment of the present invention is applied, and FIG. 7B is a mobile phone according to the second embodiment. It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the antenna for radio | wireless apparatuses. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part corresponding to FIG. 5 or FIG. 6, and description is abbreviate | omitted. In the figure, the input / output ends of the wireless circuit section 6 are connected to one ends of the power supply terminals 7a and 7b, respectively. The other end of the power supply terminal 7a is electrically and physically fixed to one end of the antenna element 14a extending in the longitudinal direction inside the band portion 2a. On the other hand, the other end of the power supply terminal 7b is electrically and physically fixed to one end of the antenna element 14b extending in the longitudinal direction inside the band portion 2b. Each of the antenna elements 14a and 14b is made of a plastic conductor such as a metal plate, a metal thin film, or an electric wire, and extends straight in the longitudinal direction of the band portion to constitute a dipole antenna. Further, in the band portions 2a and 2b, parasitic elements 15a and 15b having no feeding terminal are disposed in parallel with the antenna elements 14a and 14b at a distance d. The parasitic elements 15a and 15b are short-circuited inside the main body 1 and function as reflectors similar to the Yagi antenna with respect to the antenna elements 14a and 14b.
[0031]
C-1. Modification of the second embodiment
Further, as a modification of the second embodiment, as shown in FIGS. 8A and 8B, the antenna elements 16a and 16b and the parasitic elements 15a and 15b are spaced apart by a distance d1 between the band portions 2a and 2b. It is installed side by side. The outer ends of the antenna elements 16a and 16b are bent at right angles toward the parasitic elements 15a and 15b, and are close to each other until the distance d2 (d2> d1) is obtained. As a result, since a negative (-) reactance component, that is, a capacitive impedance (capacitance) is loaded, the effective length can be increased, and the actual size of the antenna can be shortened and reduced in size with respect to the tuning wavelength.
[0032]
C-2. Modification of the second embodiment
As a modification of the second embodiment, as shown in FIGS. 9A and 9B, the antenna elements 17a and 17b and the parasitic elements 15a and 15b are spaced apart by a distance d1 between the band portions 2a and 2b. It is installed side by side. The antenna elements 17a and 17b are bent toward the parasitic elements 15a and 15b at an angle θ from the middle of the antenna elements 17a and 17b, and a distance d2 (d2 <d1) is formed between the outer end portions and the parasitic elements 15a and 15b. Until close. As a result, the negative (-) reactance component, that is, the capacitive impedance (capacitance) is loaded, as in the above-described modification, so that the effective length can be increased and the actual size of the antenna is shortened with respect to the tuning wavelength. Can be downsized.
[0033]
D. Third embodiment
Next, FIG. 10A is a front view showing the configuration of a wristwatch-type wireless device to which the antenna for a portable wireless device according to the third embodiment of the present invention is applied, and FIG. 10B is the third embodiment. It is a conceptual diagram which shows schematic structure of the antenna for portable radio | wireless apparatuses by. The parts corresponding to those in FIG. In the figure, the band portion 2a is provided with a conductor 18 and a ground plate 19 made of a conductor sandwiching a material of the band portion or a dielectric such as Teflon. And a length a (≈λ / (4√ε)) in the longitudinal direction, and is connected to the ground plate 19 by a short-circuit portion 20 having a width b on the main body portion 1 side. The conductor 18 and the ground plate 19 sandwiching the dielectric act as an inverted F-type 1/4 wavelength strip antenna.
[0034]
D-1. Modification of the third embodiment
Next, in a modified example of the third embodiment, as shown in FIGS. 11A and 11B or FIGS. 12A to 12C, the outer end portion is replaced with the conductor 18 described above. A conductor 21 having a length c ′ that is close to the ground plate 19 side and shortened so that the distance from the ground plate 19 is d2 <d1 is incorporated in the band portion 2a, and the capacitive impedance is equivalently loaded (top). Loading) and the effective antenna length is a ′ ≦ λ / (4√ε). The outer end of the conductor 21 on the main body 1 side is connected to the ground plate 19 by a short-circuit portion 22 that penetrates the dielectric. As a result, the actual antenna a 'can be shortened and the size can be reduced.
[0035]
E. Fourth embodiment
Next, FIG. 13A is a front view showing the configuration of a wristwatch-type wireless device to which the antenna for a portable wireless device according to the fourth embodiment of the present invention is applied, and FIG. 13B is a mobile phone according to the fourth embodiment. The conceptual diagram which shows schematic structure of the antenna for radio | wireless apparatuses, FIG.13 (c) is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of the antenna for portable radio | wireless apparatuses. The parts corresponding to those in FIG. In the figure, the band part 2a is provided with an antenna element 24 made of a conductor and a ground plate 25 made of a conductor with a dielectric 23 such as a material of the band part or Teflon interposed therebetween, and the antenna element Reference numeral 24 denotes a short-circuit portion 26 on the main body 1 side, which is connected to the ground plate 25. The antenna element 24 and the ground plate 25 sandwiching the dielectric 23 act as an inverted F type ¼ wavelength strip antenna. Further, a parasitic element 27 made of a conductor connected to the ground plate 25 is provided on the outer end side of the inverted F-type quarter wavelength strip antenna. The parasitic element 27 functions as a director. The antenna according to the fourth embodiment is an equivalent circuit as shown in FIG. In this case, since the parasitic element 27 becomes a capacitive impedance (capacitance) loaded between the antenna element 24 and the ground plate 25, the antenna element 24 can be shortened and miniaturized. Here, FIG. 14A is an equivalent circuit of an inverted F-type strip antenna having a parasitic element stub, and FIG. 14B is a conceptual diagram showing a bandwidth characteristic of the inverted F-type strip antenna. . In FIG. 14B, the dotted line is the bandwidth when there is no parasitic element, and the solid line is the bandwidth when there is a parasitic element. As shown in the figure, due to the effect of the director by the parasitic element stub, it is possible to widen the bandwidth and improve the characteristics.
[0036]
E-1. Modification of the fourth embodiment
Further, in the modification according to the fourth embodiment, as shown in FIGS. 15A and 15B, a part of the pressing metal fitting of the metallic buckle portion 28 is not used in place of the parasitic element 27 described above. The power feeding element 29 is used. The parasitic element 29 is short-circuited to the ground plate 25 by a conductive screw 28a for fixing the pressing metal fitting of the buckle portion 28. In this case, the shortened antenna according to the modification of the fourth embodiment is an equivalent circuit as shown in FIG. Also in this case, the parasitic element 29 becomes a capacitive impedance (capacitance) loaded between the antenna element 24 and the ground plate 25 as in the fourth embodiment, so that the antenna element 24 can be shortened. Can be downsized.
[0037]
F. Example 5
Next, FIG. 16 (a) is a front view showing the configuration of a wristwatch-type wireless device to which the antenna for portable wireless device according to the fifth embodiment of the present invention is applied, and FIG. 16 (b) is a fifth embodiment. It is sectional drawing of the antenna for portable radio equipment by. FIG. 17A is a perspective view of an antenna for a portable wireless device, and FIG. 17B is an equivalent circuit of the antenna for a portable wireless device. The parts corresponding to those in FIG. As shown in FIGS. 16A and 16B and FIGS. 17A and 17B, the band portion 2a is provided with an outer end portion on the main body side of the antenna element 31 by a short-circuit connection portion (micro stub) 30. A 1/4 wavelength short-circuited inverted F-type strip antenna short-circuited to the ground plate 32 is incorporated. Further, in order to shorten the actual size of the antenna element 31, a plurality of slit-shaped cuts (notches) 31a, 31b, 31c having a length a are provided in the middle of the antenna element 31 at substantially equal intervals (interval b). Thus, the reactance element and the resistance component are loaded in the antenna element 31 equivalently. As a result, the effective antenna length becomes a ≦ λ / 4, and the antenna element 31 can be shortened and downsized.
[0038]
G. Sixth embodiment
Next, FIG. 18 (a) is a front view showing the configuration of a wristwatch-type wireless device to which the antenna for portable wireless devices according to the sixth embodiment of the present invention is applied, and FIG. 18 (b) is a sixth embodiment. It is sectional drawing of the antenna for portable radio equipment by. In the figure, the band parts 2a and 2b are provided with antenna elements 40a and 40b made of a conductor extending in the longitudinal direction of the band part, and a plurality of lengths a are provided in the middle of the antenna elements 40a and 40b. The slit-shaped cuts (cuts) 41a, 41b, 41c, 41d and 42a, 42b, 42c, 42d, 42e are provided at substantially equal intervals (interval b), and the reactance element and the resistance are provided in the antenna elements 40a, 40b. The minute is equivalently loaded. The outer end of the antenna element 40a on the side of the band part 2a extends under the metallic buckle part 28 and is short-circuited to the buckle part 28 by a conductive screw 45 that fixes the buckle part 28 to the band part 2a. . The buckle portion 28 includes a loop made of a leaf spring for electrically connecting the antenna element 40a and the antenna element 40b when the buckle portion 28 is engaged with a buckle stopper piece 46 provided on the band portion 2b side. A connecting portion 47 is provided. Further, an L tap is provided in the middle of the antenna element 40a, and the input / output end of the radio circuit unit 6 is connected to the outer end of the antenna element 40a and the outer end of the L tap. One input / output end of the radio circuit unit 6 is connected to the outer end of the antenna element 40b via a tuning capacitor 48 having a variable capacitance.
[0039]
FIG. 19A is a perspective view of the antenna for a portable wireless device when the buckle portion is engaged, and FIG. 19B is an equivalent circuit of the antenna for the portable wireless device at that time. FIG. 20A is a perspective view of the portable wireless device antenna when the buckle portion is removed, and FIG. 20B is an equivalent circuit of the portable wireless device antenna at that time. When the buckle portion 28 is engaged with the buckle stopper piece 46, the antenna elements 40a and 40b act as an L-tap loop antenna as shown in FIGS. 19 (a) and 19 (b), while the buckle portion 28 When is removed, as shown in FIGS. 20 (a) and 20 (b), it acts as an inverted F-type quarter wavelength antenna.
[0040]
Thus, in the sixth embodiment, when it is worn on the arm and the band portions 2a and 2b are looped, it functions as an L-tap loop antenna, so that it functions as an antenna for the magnetic field component near the human body, When the band portions 2a and 2b are opened and removed, they act as inverted F-type quarter-wave antennas, so that they function as antennas for electric field components away from the human body, so when wearing and not wearing the human body, Alternatively, the directivity becomes wide with respect to the polarization from other directions, and the gain and directivity can be improved as a whole with respect to the use state and the environmental change.
[0041]
H. Example 7
In the first to sixth embodiments described above, a shortened band antenna in which reactances such as inductance and capacitance are loaded using passive elements is used. In the seventh embodiment, instead of passive elements, diodes, A shortened band antenna is configured by loading active elements such as transistors. A small antenna has a reactance component larger than a wavelength, but a resistance component is small, so that a passive element can be loaded to improve a decrease in antenna efficiency. However, the gain of a small dipole antenna of about 1/8 to 1/10 wavelength is about 8 to 10 dB lower than that of a standard 1/2 wavelength dipole. This decrease in gain is largely due to the loss resistance due to the loaded reactance element.
[0042]
Here, FIG. 21 is a front view showing the configuration of a wristwatch-type wireless device to which the antenna for a portable wireless device according to the seventh embodiment of the present invention is applied. FIG. 22A is a perspective view of an antenna for portable radio equipment according to the seventh embodiment, and FIG. 22B is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the antenna for portable radio equipment. In the seventh embodiment, as shown in FIG. 21 and FIGS. 22A and 22B, a top plate (three-dimensional antenna element) 50 made of a conductor, an inverted F antenna element 51 made of a conductor, and a short circuit. An inverted F type antenna composed of an inverted F ground plate 52 connected to the inverted F antenna element 51 by a connecting portion (stub) 53 is stacked, and two antennas are configured in the band portion 2a. A power supply line 50 a is provided on the main body side of the top plate 50, and the outer end of the line 50 a is bent to the layer of the inverted F antenna element 51. The base of the transistor 54 is connected to the outer end of the line 50a. The collector of the transistor 54 is connected to the inverted F antenna element 51, and the emitter is connected to a feeding terminal 55 a provided in the layer of the inverted F antenna element 51. FIG. 22B is a conceptual diagram showing the connection of the transistor 54. The power supply from the radio circuit unit 6 is performed through a power supply terminal 55b connected to the reverse F ground plate 52 and a power supply terminal 55a to which the emitter of the transistor 54 is connected.
[0043]
As described above, in the seventh embodiment, by adding an active element such as a transistor, it is possible to add a function of amplifying and compensating for a decrease in signal due to a loss resistance in the loaded reactance. Thereby, the loss can be reduced, the actual size of the antenna can be shortened, and the size can be reduced. In addition, by electronically controlling the input of active elements such as transistors, it is possible to control and switch the antenna characteristics from the circuit side. For example, a plurality of antenna elements are provided, and the frequency and polarization direction are provided. It can also be used for applications such as diversity / antenna control that switches and synthesizes antenna elements according to the usage environment, or switching of antenna elements and characteristics according to functions such as transmission / reception.
[0044]
H-1. Modification of the seventh embodiment
Further, in the modification according to the seventh embodiment, as shown in FIG. 23 and FIGS. 24A to 24C, the inverted F antenna element 51 and the short-circuit connection portion (stub) 53 described above are used. In addition to the inverted F-type antenna in which the inverted F ground plate 52 connected to 51 is laminated, a loop element 61 made of a conductor and having a slit 60 is provided in parallel. The base and collector of the transistor 62 are connected to the outer end of the loop element 61 that forms the slit 60. The collector of the transistor 62 is connected to the inverted F antenna element 51, and the emitter is connected to a power supply terminal 63 a provided in the layer of the inverted F antenna element 51. FIG. 24B is a conceptual diagram showing transistor connections. The power supply from the radio circuit unit 6 is performed through a power supply terminal 63b connected to the reverse F ground plate 52 and a power supply terminal 63a to which the emitter of the transistor 62 is connected.
[0045]
In this case, by inserting an active element such as a transistor, the function of amplifying and compensating the signals of the loop element (antenna 1) 61 and the inverted F antenna element (antenna 2) 51 as shown in FIG. Can be added. Accordingly, as described above, the loss can be reduced, so that the actual size of the antenna can be shortened and the size can be reduced. Further, by electronically controlling the input of an active element such as a transistor, the characteristics of the antenna can be controlled or switched from the circuit side.
[0046]
I. Application examples
Next, a portable wireless device to which the shortened antenna according to the above-described embodiment of the present invention is applied will be described.
I-1. Watch-type FM stereo radio and FM teletext receiver
FIG. 25 is a block diagram showing a configuration of a wristwatch-type FM stereo radio and FM character multiplex broadcast receiver using the above-described shortened antenna as a receiving antenna. In the figure, the radio wave signal received by the shortened antenna 140 is supplied to the FM front end 142 via the band pass filter 141. The FM front end 142 generates an intermediate frequency by a mixing circuit (MIXER) that mixes with a local oscillator signal such as a PLL under the control of the control circuit 155, detects a signal of a desired channel, and outputs the intermediate frequency signal as an intermediate frequency signal. The signal is supplied to the IF amplifier 144 via the transformer 143. The IF amplifier 144 amplifies the intermediate frequency signal, and supplies an FM detection signal to the stereo demodulator 147 and the bandpass filter 149 via the bandpass filter 145 and the FM detection circuit 146. The stereo amplifier 147 demodulates the L (left) audio signal and the R (right) audio signal of the stereo audio signal from the FM detection signal and supplies them to the audio amplifier 148. The L audio signal and the R audio signal are each amplified by an audio amplifier 148 and produced by speakers SP (L) and SP (R).
[0047]
On the other hand, from the FM detection signal (FM mixed signal) from the FM detection circuit 146, the subcarrier multiplexed signal component is extracted via the band pass filter 149 and supplied to the MSK demodulator 150. The MSK demodulator 150 demodulates the subcarrier multiplexed signal, extracts the character multiplexed signal, and supplies it to the decoder 152 and clock regenerator 153 via the LPF 151. The decoder 152 decodes the code data of the character information from the demodulated signal and supplies it to the control circuit 155. On the other hand, the clock regenerator 153 regenerates the basic clock from the demodulated signal and supplies it to the synchronization circuit 154. The synchronization circuit 154 generates a synchronization clock that is synchronized with the basic clock and supplies it to the control circuit 155.
[0048]
The control circuit 155 supplies the channel selection channel to the FM front end 142 in accordance with the selection of the operation mode from the input unit 156, the operation related to the radio receiver, the operation related to the clock function, the memory 157, the error corrector 158, controlling the display controller 160. The received character information described above is stored in the memory 157 under the control of the control circuit 155. At this time, the error corrector 158 corrects the contents of the memory 157 and the like. C. G. (Character generator) 159 generates character data according to the character information stored in the memory 157 and supplies it to the display controller 160. The display controller 160 controls the LCD 161 according to the control of the control circuit 155 and displays the character data.
[0049]
I-2. Watch-type FM wireless microphone or FM character code transmitter
Next, FIG. 26 is a block diagram showing a configuration of a wristwatch-type FM wireless microphone and FM character code transmitter using the above-described shortened antenna as a transmitting antenna. In the figure, the audio signal collected by the microphone 170 is amplified by the low frequency amplifier 171 and supplied to the signal selection unit 172. On the other hand, the character information input from the input unit 173 is stored in the memory 175 via the control unit 174. The character information stored in the memory 175 is transferred to the display data register 176 under the control of the control unit 174. C. G. (Character generator) 177 generates character data according to the character information stored in the memory 175, supplies it to the display controller 178, and displays it on the LCD 179.
[0050]
On the other hand, the character information stored in the memory 175, that is, the character information input from the input unit 173 is converted into serial data by the PS (parallel-serial) conversion unit 180 and then modulated by the FSK modulation unit 181. And supplied to the signal selector 172. The signal selection unit 172 supplies the above-described voice signal or modulated character information to the FM modulator 182 in accordance with a predetermined format under the control of the control unit 174. The voice signal or character information is modulated by the frequency generated by the oscillator 183 in the FM modulator 182, multiplied by the multiplier 184, amplified by the power amplifier 185, and then radiated from the shortened antenna 186. .
[0051]
I-3. Wristwatch type mobile phone
Next, FIG. 27 is a block diagram showing a configuration of a wristwatch type mobile phone using the above-described shortened antenna as a transmission / reception antenna. In the figure, a received signal received by a shortened antenna 190 as a transmission / reception antenna is supplied to an RF unit (frequency conversion unit) 192 via an RF switch 191 that distributes transmission / reception, and a PLL (not shown) on the receiving side. By mixing with a local oscillation signal of a predetermined frequency output from the synthesizer, the frequency is converted from an 1.9 GHz band to an IF (intermediate frequency) signal in the vicinity of the 10 MHz band, and supplied to a demodulator 193 a of the modem unit 193. Next, the demodulator 193a of the modem unit 193 demodulates the IF signal from the RF unit 192, separates it into IQ data, and supplies it as a data string to the TDMA channel link control circuit (or channel decoder / encoder) 194. Send it out. Next, the receiving unit of the TDMA channel link control circuit 194 extracts one slot of data from the received data supplied from the modem unit 193 at a predetermined timing, and extracts a unique word (synchronization signal) from this data. Thus, the frame synchronization signal is generated, and the control data portion and the audio data portion are unscrambled. Then, the control data is sent to the control circuit 196, and the voice data is sent to the voice codec unit 195. Next, the above-described voice codec unit 195 converts the ADPCM voice signal (4 bits × 8 KHz = 32 Kbps) supplied from the TDMA channel link control circuit 194 by the AD-PCM code decoder 195a into the PCM voice signal (8 bits × 8 KHz). = 64 Kbps), and decompressed by the audio interface 195b, converted into an analog audio signal by the audio interface 195b, and produced by the speaker SP.
[0052]
On the other hand, the audio signal input from the microphone MIC is converted into a digital signal by the audio interface 195b, and then compressed by being encoded into an ADPCM audio signal by the AD-PCM code decoder 195a to be subjected to TDMA channel link control. It is sent to the circuit 194. Next, the transmission unit of the TDMA channel link control circuit 194 adds control data to the audio data supplied from the audio codec unit 195, adds a scramble etc., and then adds a unique word etc. Transmission data is generated, inserted into a predetermined slot in the frame at a predetermined timing, and transmitted to the modem unit 193. Next, modulation section 193 b of modem 193 creates IQ data from the data supplied from TDMA channel link control circuit 194, modulates π / 4 shift QPSK, and sends it to RF section 192. Next, the transmission unit of the RF unit 192 mixes the modulated wave of π / 4 shift QPSK supplied from the modulation unit 193b of the modem unit 193 with a local oscillation signal of a predetermined frequency output from a PLL synthesizer (not shown). Thus, the frequency is converted to the 1.9 GHz band and radiated from the shortened antenna 190 via the RF switch 191.
[0053]
The control circuit 196 controls the RF switch 191, the TDMA channel link control circuit 194, the voice codec unit 195, etc., and sends display data to the display control unit 197 for display on the LCD 198. The ID memory 199 stores data for identifying the user of the mobile phone. The input unit 200 includes numeric keys for inputting the telephone number of the other party, a switch for performing on-hook / off-hook, a volume switch for changing sound output, and the like. Supply.
[0054]
Thus, the abbreviated antenna of this embodiment is used for a wristwatch-type FM stereo radio and FM character multiplex broadcast receiver, a wristwatch-type FM wireless microphone and FM character code transmitter, or a wristwatch-type mobile phone. A wristwatch-type transmission / reception device can be fully utilized.
[0055]
【The invention's effect】
  According to the present invention, the band provided on the main body and the band provided on the bandMetalA portable wireless device antenna used as an antenna for a portable wireless device worn by a user by a buckle unit.The fed antenna element plate, the parasitic antenna element plate, and the ground plate provided are all made of a conductive conductor, and a dielectric is interposed between the feed antenna element plate and the ground plate. The band part is sandwiched from both the front and back directions, and a dielectric is interposed between the parasitic antenna element plate and the ground plate from both the front and back sides of the band part. The parasitic antenna element plates are both disposed on the side facing the ground plate with the dielectric interposed therebetween, and the feeder antenna element plate and a part of the ground plate are located in the direction of being located on the main body side. And the parasitic antenna element plate uses a part of the presser fitting of the buckle part, and is electrically connected to the ground plate, and is connected to the feed antenna element plate and the contact. What is a main plate? An inverted F-type antenna is configured with an electric body sandwiched therebetween, and the parasitic antenna element plate is a capacitive impedance loaded between the fed antenna element plate and the ground plate, and is connected to the inverted F-type antenna. To function as a waverTherefore, the following effects can be obtained.
(1) With respect to the wavelength of a radio wave having a desired tuning frequency, the effective length of the antenna can be equivalently increased with respect to the actual size of the antenna without lowering the efficiency and gain, and the antenna size can be reduced. it can.
(2) Since a bar antenna is not used, it can be used for a wireless device that uses high-frequency radio waves in the ultra-high frequency band or higher.
(3) In addition, unlike a string antenna for earphones, it is not necessary to attach or unwind at the time of use, and usability is improved.
(4) Moreover, since a loop is not comprised via a buckle part, the structure and manufacture of a buckle part become simple and can manufacture easily.
(5) Further, since it is not affected by the thickness of the user's arm, the antenna length does not change, and the antenna characteristics, the sensitivity, performance, and stability of the wireless device can be improved.
(6) In addition, since the buckle is used as a part of the antenna, it is possible to provide a small antenna with high performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing current distribution and voltage distribution of a half-wavelength dipole antenna, a quarter-wavelength monopole antenna, and the like for explaining the principle of an antenna for portable radio equipment according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing changes in input impedance and reactance with respect to the antenna length of a linear antenna.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a difference in antenna length depending on the presence or absence of a loading coil.
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a quarter-wave dipole antenna in which the antenna length is shortened by providing a concentrated capacitance (capacitance) at the outer end of the antenna.
FIG. 5 is a front view showing the configuration of a wristwatch-type wireless device to which the portable wireless device antenna according to the first embodiment of the present invention is applied, and a circuit diagram showing an equivalent circuit of the portable wireless device antenna.
FIG. 6 is a front view showing a configuration of a wristwatch type wireless device to which an antenna for portable wireless device according to a modification of the first embodiment is applied, and a circuit diagram showing an equivalent circuit of the antenna for portable wireless device.
FIG. 7 is a front view showing a configuration of a wristwatch type wireless device to which an antenna for portable wireless device according to a second embodiment of the present invention is applied, and a circuit diagram showing an equivalent circuit of the antenna for portable wireless device.
FIG. 8 is a front view showing a configuration of a wristwatch type wireless device to which an antenna for portable wireless device according to a modification of the second embodiment is applied, and a circuit diagram showing an equivalent circuit of the antenna for portable wireless device.
FIG. 9 is a front view showing a configuration of a wristwatch type wireless device to which an antenna for portable wireless device according to a modification of the second embodiment is applied, and a circuit diagram showing an equivalent circuit of the antenna for portable wireless device.
FIG. 10 is a front view showing a configuration of a wristwatch type wireless device to which an antenna for a portable wireless device according to a third embodiment of the present invention is applied, and a conceptual diagram showing a schematic configuration of the antenna for a portable wireless device.
FIGS. 11A and 11B are a front view and a cross-sectional view showing a configuration of a wristwatch type wireless device to which an antenna for a portable wireless device according to a modification of the third embodiment is applied.
FIG. 12 is a perspective view of a mobile radio device antenna according to a modification of the third embodiment, a schematic configuration diagram of the mobile radio device antenna, and a circuit diagram showing an equivalent circuit of the mobile radio device antenna.
FIG. 13 is a front view showing a configuration of a wristwatch-type wireless device to which an antenna for a portable wireless device according to a fourth embodiment of the present invention is applied; a conceptual diagram showing a schematic configuration of the antenna for a portable wireless device; It is a circuit diagram which shows an equivalent circuit.
FIG. 14 is a conceptual diagram illustrating an equivalent circuit of an inverted F-type antenna having a parasitic element stub and a bandwidth characteristic of the inverted F-type antenna.
FIG. 15 is a front view showing a configuration of a wristwatch type wireless device to which an antenna for a portable wireless device according to a modification of the fourth embodiment is applied, a conceptual diagram showing a schematic configuration of the antenna for a portable wireless device, and a portable wireless device. It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of an antenna.
FIG. 16 is a front view showing a configuration of a wristwatch type wireless device to which an antenna for a portable wireless device according to a fifth embodiment of the present invention is applied, and a cross-sectional view of the antenna for a portable wireless device according to the fifth embodiment.
FIG. 17 is a perspective view of an antenna for a portable wireless device according to the fifth embodiment, and an equivalent circuit of the antenna for a portable wireless device.
18A and 18B are a front view and a cross-sectional view showing a configuration of a wristwatch type wireless device to which an antenna for a portable wireless device according to a sixth embodiment of the present invention is applied.
FIG. 19 is a perspective view showing an antenna for a portable wireless device when a buckle portion is engaged in the sixth embodiment, and a circuit diagram showing an equivalent circuit at that time.
FIG. 20 is a front view showing an antenna for a portable wireless device when a buckle portion is removed in the sixth embodiment, and a circuit diagram showing an equivalent circuit at that time.
FIG. 21 is a front view showing a configuration of a wristwatch-type wireless device to which an antenna for a portable wireless device according to a seventh embodiment of the present invention is applied.
FIG. 22 is a perspective view of an antenna for a portable wireless device according to the seventh embodiment and a circuit diagram showing an equivalent circuit thereof.
FIG. 23 is a front view showing a configuration of a wristwatch-type wireless device to which an antenna for a portable wireless device according to a modification according to the seventh embodiment is applied.
FIG. 24 is a perspective view of an antenna for a portable wireless device according to a modification of the seventh embodiment, an equivalent circuit diagram thereof, and a block diagram showing its function.
FIG. 25 is a block diagram showing the configuration of a wristwatch-type FM stereo radio and FM teletext receiver using a shortened antenna as a receiving antenna as an application example of the present invention.
FIG. 26 is a block diagram showing a configuration of a wristwatch-type FM wireless microphone and FM character code transmitter using a shortened antenna as a transmitting antenna as an application example of the present invention.
FIG. 27 is a block diagram showing a configuration of a wristwatch-type mobile phone using a shortened antenna as a transmission / reception antenna as an application example of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Body
2a, 2b Band part
3 Buckle
6 Radio circuit part
7a, 7b Feed terminal
10a, 10b Antenna element (feed antenna element)
7c, 7d screw
11a, 11b Loading coil (inductive impedance)
12a, 12b Loading coil (inductive impedance)
13a, 13b Antenna element (feed antenna element)
14a, 14b Antenna elements (feed antenna elements)
15a, 15b Parasitic element (parasitic antenna element)
16a, 16b Antenna element (feed antenna element)
17a, 17b Antenna element (feed antenna element)
18 Conductor
19 Grounding plate
21 Conductor
22 Short-circuit part
23 Dielectric
24 Antenna element (feed antenna element)
25 Ground plate
26 Short-circuit part
27 Parasitic element (parasitic antenna element)
28 Buckle
29 Parasitic elements (parasitic antenna elements)
30 Short-circuit connection
31 Antenna element (feed antenna element)
32 Grounding plate
31a, 31b, 31c Notch (notch)
40a, 40b Antenna element
41a-41d, 42a-42e Notch (notch)
45 Conductive screw
46 Buckle stopper
47 Loop connection
48 Tuning capacitor
50 Top plate
51 Inverted F antenna element
52 Reverse F grounding plate
53 Short-circuit connection (stub)
54 transistors
55a, 55b Feed terminal
60 slits
61 Loop element
62 Transistor (active element)
63a, 63b Feed terminal
140,186,190 shortened antenna

Claims

In a portable wireless device antenna used as an antenna of a portable wireless device worn by a user by a band portion provided in the main body and a metal buckle portion provided in the band portion,
Each of the feeding antenna element plate, the parasitic antenna element plate, and the ground plate provided in the band portion is made of a conductor having plasticity,
A dielectric is sandwiched between the feeding antenna element plate and the ground plate from both the front and back sides of the band portion, and a dielectric is sandwiched between the parasitic antenna element plate and the ground plate. With a structure sandwiched from the front and back sides of the part,
The feeding antenna element plate and the parasitic antenna element plate are both arranged on the side facing the ground plate across the dielectric,
Electrically connecting a part of the power supply antenna element plate and the ground plate at a portion located in the direction of the main body;
The parasitic antenna element plate uses a part of the buckle holding metal fitting, and is electrically connected to the ground plate,
The feed antenna element plate and the ground plate constitute an inverted F-type antenna with a dielectric sandwiched between them,
The parasitic antenna element plate is a capacitive impedance loaded between the feed antenna element plate and the ground plate, and functions as a director of an inverted F antenna. Antenna for portable wireless devices.