JP4317577B2 - Antenna for mobile communication terminal - Google Patents
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Description
この発明は、携帯電話、簡易携帯電話(いわゆるPHS携帯電話をいう、以下同じ)、ポケットベル、携帯用情報処理端末等の携帯通信端末に好適に使用することができる携帯通信端末用のアンテナに関する。 The present invention relates to an antenna for a mobile communication terminal that can be suitably used for a mobile communication terminal such as a mobile phone, a simple mobile phone (so-called PHS mobile phone, hereinafter the same), a pager, and a portable information processing terminal. .
携帯通信端末に使用するアンテナは、携帯通信端末を構成するケースに伸縮自在に組み込むロッドアンテナが主流である。また、ケースの外部に短く突出するヘリカルアンテナも知られている。 As the antenna used for the mobile communication terminal, a rod antenna that is incorporated in a case constituting the mobile communication terminal so as to be extendable and contracted is mainly used. There is also known a helical antenna that protrudes to the outside of the case.
かかる従来技術によるときは、ロッドアンテナは、使用の都度、ケースから長く引き出す必要があるから、操作が面倒である上、僅かの外力によって簡単に破損したり、使用時において目を突いたりする危険があるという問題があった。また、ヘリカルアンテナは、空心コイルからなるアンテナエレメントから構成されているから、使用姿勢や、基地局の方向等により通信感度が変化し易く、通信状態を良好に保つことが難しい上、通信距離が大きくないという問題が避けられなかった。 When using such a prior art, the rod antenna must be pulled out of the case for a long time each time it is used. Therefore, the operation is troublesome, and the rod antenna can be easily damaged by a slight external force, or the eyes can be caught during use. There was a problem that there was. In addition, since the helical antenna is composed of an antenna element composed of an air-core coil, the communication sensitivity is likely to change depending on the usage posture, the direction of the base station, etc., and it is difficult to maintain a good communication state, and the communication distance is long. The problem of not being big was inevitable.
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、主エレメント、副エレメントを組み合わせることによって、外形寸法を最小に抑え、通信感度、通信距離を向上させて通信状態を良好に保つことができる携帯通信端末用のアンテナを提供することにある。 Therefore, in view of the problems of the prior art, the object of the present invention is to keep the communication state good by minimizing the external dimensions and improving the communication sensitivity and communication distance by combining the main element and the sub element. An object of the present invention is to provide an antenna for a portable communication terminal.
かかる目的を達成するための請求項1の発明の構成は、電気的に接続せず、互いに別体の基板を介してコイルを形成する主エレメント、副エレメントを組み合わせてなり、主エレメント、副エレメントは、それぞれのコイルの中心軸を互いに直交させて、それぞれの基板が、互いに直交する2平面に含まれるように配置するとともに、それぞれのコイルを使用周波数に共振させ、主エレメントは、地板と組み合わせてモノポ−ルアンテナとして作動させ、主エレメント、副エレメントは、それぞれ1枚の基板上において長さが異なる2組のコイルを同方向に同一位置に形成し、各コイルの一端を共通の端子部に引き出すことをその要旨とする。 In order to achieve this object, the structure of the invention of claim 1 is a combination of a main element and a sub-element which are not electrically connected and form a coil via separate substrates. Are arranged so that the central axes of the coils are orthogonal to each other and the substrates are included in two planes orthogonal to each other, and the coils are resonated at the operating frequency, and the main element is combined with the ground plane. As a monopole antenna, each of the main element and sub-element is formed with two sets of coils having different lengths on the same substrate in the same direction, and one end of each coil is used as a common terminal. The gist is to draw out.
かかる発明の構成によるときは、主エレメント、副エレメントは、互いに別体の基板を介して所定ピッチのコイルが形成されており、所定の使用周波数にそれぞれのコイルを共振させることができる。ただし、主エレメントは、電気的に十分大きな地板と組み合わせ、モノポールアンテナとして使用するものとし、副エレメントは、主エレメントと電気的に接続しないものとする。また、主エレメント、副エレメントのコイルは、使用周波数の波長λに対し、それぞれ電気的にλ/4の奇数倍相当の長さに形成するものとする。 According to the configuration of the invention, the main element and the sub-element are formed with coils having a predetermined pitch via separate substrates, and can resonate each coil at a predetermined use frequency. However, the main element is used as a monopole antenna in combination with a sufficiently large ground plane, and the sub element is not electrically connected to the main element. In addition, the coils of the main element and the sub element are each formed to have a length corresponding to an odd multiple of λ / 4 with respect to the wavelength λ of the operating frequency.
それぞれの中心軸が互いに直交する2平面に含まれるように主エレメント、副エレメントを配置するときは、副エレメントのコイルは、主エレメントのコイルが水平偏波に共振するとき、垂直偏波に共振し、主エレメントのコイルが垂直偏波に共振するとき、水平偏波に共振することができ、全体として、水平偏波、垂直偏波の双方の電波を良好に送受信することができる偏波合成アレー形のアンテナを構成することができる。 When the main element and sub-element are arranged so that their central axes are included in two planes orthogonal to each other, the coil of the sub-element resonates with vertical polarization when the coil of the main element resonates with horizontal polarization. However, when the coil of the main element resonates with vertical polarization, it can resonate with horizontal polarization, and as a whole, polarization synthesis that can transmit and receive both horizontal and vertical polarized waves well An array-type antenna can be configured.
それぞれの基板が互いに直交する2平面に含まれるように主エレメント、副エレメントを配置するときは、主エレメント、副エレメントは、指向特性が3次元的にブロードとなり、良好な無指向性を容易に実現することができる。 When the main element and the sub-element are arranged so that each substrate is included in two planes orthogonal to each other, the main element and the sub-element have a three-dimensional broad directional characteristic, and easy omnidirectionality is easily achieved. Can be realized.
それぞれの基板が同一平面に含まれるように主エレメント、副エレメントを配置するときは、指向特性における平均ゲインが大きくなり、全体として高い通信感度を実現することができる。 When the main element and the sub-element are arranged so that the respective substrates are included in the same plane, the average gain in the directivity becomes large, and high communication sensitivity can be realized as a whole.
すなわち、この発明によれば、主エレメント、副エレメントは、それぞれのコイルが所定の使用周波数に共振し、全体としての指向特性を改善することができるから、通信感度、通信距離を向上させることができ、通信状態を良好に保つことができる上、それぞれの外形寸法を最小にし、携帯通信端末のケースに対して体裁よく付設することができる。また、副エレメントは、主エレメントと電気的に接続されていないから、主エレメントのVSWR特性に与える影響が小さく、全体調整が容易である。 In other words, according to the present invention, each of the main element and the sub element can resonate at a predetermined operating frequency and improve the directivity characteristics as a whole, so that communication sensitivity and communication distance can be improved. In addition, the communication state can be kept good, and the external dimensions of each can be minimized and attached to the case of the mobile communication terminal. Further, since the sub element is not electrically connected to the main element, the influence on the VSWR characteristic of the main element is small, and the overall adjustment is easy.
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
携帯通信端末用のアンテナは、主エレメント10と、主エレメント10の近傍に配置する副エレメント20とを組み合わせてなる(図1、図2)。
An antenna for a mobile communication terminal is formed by combining a
主エレメント10は、厚さt1 の縦長の基板11に対し、基板11の表裏面に形成する導体12a、12a…、12b、12b…と、スルホール12c、12c…とを介し、所定ピッチd1aのコイル12が形成されている。基板11は、セラミックス系、フッ素樹脂系またはエポキシ樹脂系等の高周波特性の良好な両面プリント基板であり、基板11の一端には、スルホール11a1 を有するケーブル接続用の端子部11aが両面に形成されている。
The
導体12a、12a…は、基板11の表面において、ピッチd1aごとに平行に配列されており、導体12b、12b…は、それぞれ両端のスルホール12c、12cを介し、各導体12aの一端を他端に順に連結している。したがって、導体12a、12a…、12b、12b…は、基板11を介し、全体として長さd1b、幅d1cのコイル12を形成している。ただし、コイル12の基端側の最初の導体12aは、連結線12dを介して端子部11aに連結されている。
The
副エレメント20は、厚さt2 の縦長の基板21に対し、スルホール22c、22c…を介して基板21の表裏面に所定ピッチd2aごとに形成する導体22a、22a…、22b、22b…を連結してコイル22が形成されている。ただし、コイル22は、ピッチd2a=d1a、長さd2b=d1b、幅d2c=d1cとし、巻数がコイル12と同一であり、しかも基板21の厚さt2 =t1 としてコイル12と同一形状に形成されている。
The
主エレメント10、副エレメント20は、たとえば携帯電話のケースBに付設されている(図1、図3)。ただし、主エレメント10は、縦長の先細ドーム状のカバー材13を介して保護されている。カバー材13は、端子部11aをケースB内に露出させて所定形状に一体成形されている。主エレメント10は、基板11をケースBの前面と平行にして、ケースBの先端に突出して固定されており、副エレメント20は、基板21をケースBの先端面と平行にして、ケースBの先端部に組み込まれている。すなわち、副エレメント20は、主エレメント10の近傍に配置し、主エレメント10、副エレメント20のコイル12、22は、それぞれの中心軸C1 、C2 が、互いに直交する2平面に含まれるようにして配置されている。さらに、主エレメント10、副エレメント20の基板11、21は、互いに直交する2平面に含まれるように配置されている。
The
ケースBには、受話器B1 や表示器B2 、数字キーB3 、B3 …を含む各種の操作キー、送話器B4 などが組み込まれている。なお、主エレメント10は、端子部11aに接続する図示しない同軸ケーブルの芯線を介してケースB内の図示しない通信部に接続されており、同軸ケーブルのシールド外被は、ケースB内の図示しない地板に接続されている。
Case B incorporates a handset B1, a display B2, various operation keys including numeric keys B3, B3..., A transmitter B4, and the like. The
図1のアンテナは、厚さt1 =t2 =0.5mmのエポキシ樹脂系の基板11、21に対し、ピッチd1a=d2a=0.5mm、長さd1b=d2b=22mm、幅d1c=d2c=3.1mmのコイル12、22を形成し、地板とともにモノポールアンテナとして作動させるとき、水平偏波、垂直偏波からなる受信電波Sh 、Sv に対し、図4〜6の各実線に示すような水平指向特性、垂直指向特性が得られた。ただし、これらの図において、一点鎖線は、主エレメント10のみの場合の比較対照特性であり、付属の略図は、受信電波Sh 、Sv が到来する0°方向を図示している。また、半径方向は、受信感度dB(dBd )である。すなわち、主エレメント10は、受信電波Sh 、Sv に対し、副エレメント20が共振してディレクタエレメント、またはリフレクタエレメントとして作動することにより、主エレメント10のみの場合に対し、受信感度dBが向上するとともに、指向特性がブロードに改善され、良好な動作特性を実現することができる。
The antenna of FIG. 1 has a pitch d1a = d2a = 0.5 mm, a length d1b = d2b = 22 mm, and a width d1c = d2c = 3 with respect to
また、図1のアンテナは、主エレメント10のみの場合に対し、発振源Pからの通信波Sの受信限界位置が距離L、高さHだけ拡大した(図7)。ただし、図7(A)は、平地において途中に障害物がないとき、主エレメント10のみの場合に対して距離L=15.5mだけ受信限界位置が拡大し、同図(B)は、斜面Fを障害物とするとき、主エレメント10のみの場合に対して距離L=4m、高さH=0.5mだけ受信限界位置が拡大したことを示している。
Further, in the antenna of FIG. 1, the reception limit position of the communication wave S from the oscillation source P is expanded by the distance L and the height H, compared to the case of the
主エレメント10は、基板11をケースBの厚さ方向に配置してもよい(図8(A)、(B))。また、副エレメント20は、基板21をケースBの前面と平行に配置してもよい(同図(B)、(C))。すなわち、主エレメント10、副エレメント20は、それぞれの基板11、21が、互いに直交する2平面に含まれるように配置してもよく(図8(A)、(B))、同一平面に含まれるように配置してもよい(同図(C))。ただし、図8(C)において、副エレメント20は、主エレメント10に対し、ケースBの厚さ方向にオフセットさせてもよい。
In the
以上の説明において、副エレメント20は、適当なカバー材を介して全面を保護し、ケースBの先端面に外側から付設してもよい。また、副エレメント20は、カバー材23によって全面を保護し(図9)、カバー材23に形成する装着口23aを介し、主エレメント10用のカバー材13に対して着脱自在に連結してもよい。
In the above description, the sub-element 20 may protect the entire surface through an appropriate cover material and may be attached to the front end surface of the case B from the outside. Further, the sub-element 20 is protected by the cover member 23 (FIG. 9), and can be detachably connected to the
なお、主エレメント10、副エレメント20は、それぞれ重層する複数の基板11、11…、21、21…上にコイル12、22を分割して形成することができる(図10)。ただし、図10には、主エレメント10のみが図示されている。
The
コイル12は、全体の1/2に相当する基部側12eが中間の基板11上に形成され(図10(A)、(B))、他の1/2に相当する先端側12fが上下の基板11、11に重複して形成されており、基部側12e、先端側12f、12fは、基板11、11…を貫く連結線12gを介して連結されている。なお、基板11、11…は、密着して重層することにより、一体に仕上げることができる(同図(C))。各基板11の一端には、スルホール11a1 付きの端子部11aが一体に形成されている。連結線12dを介してコイル12の一端に連結する端子部11a、11a…には、同軸ケーブル15の芯線15aが共通に接続され、同軸ケーブル15のシールド外被15bは、地板14に接続されている。
The
主エレメント10は、基板11上において、長さが異なる複数組のコイル12、12を同方向に同一位置に形成してもよく(図11(A))、長さが異なる複数組のコイル12、12…を同方向に異なる位置に形成してもよく(同図(B))、長さが同一の複数組のコイル12、12を互いに直角方向に異なる位置に形成してもよい(同図(C))。なお、図11(A)〜(C)において、各コイル12は、それぞれ連結線12dを介して端子部11aに引き出されている。また、副エレメント20についても、全く同様に構成することができる。
The
d1a、d2a…ピッチ
C1 、C2 …中心軸
10…主エレメント
20…副エレメント
11、21…基板
12、22…コイル
特許出願人 株式会社 エフ・イー・シー
杉 村 詩 朗
代理人 弁理士 松 田 忠 秋
d1a, d2a ... pitch C1, C2 ...
Patent Applicant FCE Co., Ltd.
Shigeru Sugimura
Attorney Tadaaki Matsuda, Attorney
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