JP2001298315A

JP2001298315A - 携帯電話機用アンテナおよび携帯電話機

Info

Publication number: JP2001298315A
Application number: JP2000109399A
Authority: JP
Inventors: Eiko Yanagida; 栄子柳田; Yukihiro Uchiyama; 行宏内山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2000-04-11
Filing date: 2000-04-11
Publication date: 2001-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】回路設計、外観デザインに関する制限が軽減
され、電話機自体の小型化が可能な、ストラップ兼用型
の携帯電話機用アンテナおよび携帯電話機を提供する【解決手段】ストラップ２に兼用される携帯電話機用
アンテナであって、ストラップ２は、誘電体基材２１１
と、誘電体基材２１１の一方の面に、その長手方向に沿
って形成されたマイクロストリップアンテナ２１２とを
有するアンテナ部２１と、電話機本体３に接続するため
のプローブ２２とを有してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アンテナによる、
回路設計、外観デザインに関する制限が軽減され、電話
機自体の小型化が可能な携帯電話機用アンテナおよび携
帯電話機に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在の、携帯電話機には、送信用には、
モノポールアンテナが一般に採用されている。モノポー
ルアンテナが共振するためには、アンテナと対となる広
面積の導体（本明細書では、グランド電極と称する）が
必要であるが、携帯電話機では筐体をグランド電極とし
て使用している。図７は、携帯電話機のアンテナ回路の
等価モデルを示す説明図であり、アンテナ回路は、モノ
ポールアンテナ９１と、平板導体（筐体）９２と、平板
導体９２とモノポールアンテナ９１との間での電磁エネ
ルギー伝送を行う伝送源９３からなる。

【０００３】一方、薄型アンテナも、携帯電話機には採
用されている。この薄型アンテナは、マイクロストリッ
プアンテナと称される。図８（Ａ），（Ｂ）はマイクロ
ストリップアンテナの原理を示す斜視説明図および側断
面説明図であり、各図に示すように、誘電体基板９５の
一方の面に、マイクロストリップアンテナ９６が形成さ
れ、他方の面にはグランド電極９７および電磁エネルギ
ー伝送用ストリップライン９８が形成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に示し
たモノポールアンテナの長さは、電波の波長をλとした
とき、通常、λ／４の長さとされるため、携帯電話機の
使用時にはアンテナを電話機本体から引き出さなけれ
ば、良好な送受あるいは受信ができないといった問題が
ある。また、モノポールアンテナを採用する場合には、
平板導体（筐体）９２のサイズ等（たとえば、携帯電話
機の長さや厚さ）、種々の携帯電話機設計上の制限を受
ける。なお、モノポールアンテナの先端に、螺旋アンテ
ナを取り付けた複合型アンテナも普及している。この複
合アンテナはモノポールアンテナとほぼ同様の特性を持
つ。

【０００５】また、図８（Ａ），（Ｂ）に示した薄型ア
ンテナは、周囲に導電体（金属）等があると、指向性が
悪くなるため、アンテナ周囲には各種の電気・電子部品
が存在している携帯電話機では、指向性の劣化は免れな
い。なお、携帯電話機では、送信用アンテナと受信用ア
ンテナとは別構成とすることがあるり、たとえば送信用
アンテナとして、図７に示したモノポール型アンテナが
使用され、受信用アンテナとして図８（Ａ），（Ｂ）に
示した薄型アンテナが使用される。

【０００６】本発明の目的は、アンテナによる、回路設
計、外観デザインに関する制限が軽減され、電話機自体
の小型化が可能な、ストラップ兼用型の携帯電話機用ア
ンテナおよび携帯電話機を提供することである。

【０００７】また、本発明の他の目的は、指向性の劣化
が少ないストラップ兼用型携帯電話機用アンテナおよび
携帯電話機を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、アンテナを
電話機本体の外部に設け、かつマイクロストリップ構成
とすれば、ストラップとの兼用が容易となるとの知見の
もと、本発明をなすに至った。

【０００９】すなわち、本発明の携帯電話機用アンテナ
は、ストラップに兼用されるもので、当該ストラップ
は、アンテナ部と、プローブとを有しており、マイクロ
ストリップアンテナ型のものと、螺旋アンテナ型のもの
とがある。

【００１０】マイクロストリップアンテナ型のもので
は、アンテナ部は、誘電体基材と、当該誘電体基材の一
方の面に、その長手方向に沿って形成されたマイクロス
トリップアンテナと、電話機本体に接続するためのプロ
ーブとを有してなることを特徴とする。

【００１１】本発明の携帯電話機用アンテナは、グラン
ド電極を、誘電体基材の他方の面に形成することができ
る。この場合、グランド電極の幅はマイクロストリップ
アンテナよりも幅広に形成される。

【００１２】本発明の携帯電話機用アンテナは、プロー
ブが同軸構成をなし、かつ、誘電体基材には、グランド
電極と絶縁された伝送ラインが形成され、同軸プローブ
の中心導体が伝送ラインに、外部導体がグランド電極に
それぞれ接続されるように構成することができる。この
場合には、アンテナへの電磁エネルギー伝送（給電）あ
るいはアンテナからの電磁エネルギー伝送のために、伝
送ラインをグランド電極と同一面に形成することがで
き、通常、伝送ラインは同軸プローブの中心導体に接続
され、グランド電極は同軸プローブの外部導体に接続さ
れる。

【００１３】また、プローブが同軸構成をなすととも
に、誘電体基材が、第１基材要素と第２基材要素との２
層構造をなすように構成することができる。この場合、
第１基材要素側の面にマイクロストリップアンテナを形
成し、第１基材要素と第２基材要素との境界にグランド
電極を形成し、第１基材要素側の面に伝送ラインを形成
することができる。そして、第１基材要素と第２基材要
素との境界には、スロット（グランド電極非形成領域）
が形成される。伝送ラインとマイクロストリップアンテ
ナとは、スロットを介して電磁エネルギー伝送を行うと
ともに、同軸プローブの中心導体は伝送ラインに、外部
導体は前記グランド電極にそれぞれ接続される。

【００１４】マイクロストリップアンテナは、方形（通
常、長方形）または円形をなすことができる。マイクロ
ストリップアンテナのサイズ（幅および長さ）は、周知
の設計手法により決定することができる。サイズ決定に
際しての因子は、たとえば方形アンテナの場合には、誘
電体基材の誘電率ε_r、厚さｈ、方形ストリップの幅ａ
および長さｂが含まれ、また円形アンテナの場合には、
誘電体基材の誘電率ε _r、厚さｈ、円形ストリップの半
径ｒが含まれる。

【００１５】誘電体基材は、ストラップ本体により被覆
することができる。このストラップ本体は、アンテナ部
材の機械的な保護部材としての機能を奏する。もちろ
ん、ストラップ本体、マイクロストリップライン、グラ
ンド電極に可撓性および耐屈曲性（屈曲に対する耐性）
を持たせることで、本来のストラップとしての機能を奏
することができる。可撓性を持つ誘電体基材としては、
テフロン（登録商標）（ＰＴＦＥ）。が挙げられる。ア
ンテナ部材の長さを短くできる場合には、誘電体基材、
ストラップ本体、マイクロストリップラインおよびグラ
ンド電極には可撓性を持たせなくてもよい。

【００１６】本発明のうち螺旋アンテナ型のものも、マ
イクロストリップアンテナ型のものと同様、ストラップ
は、アンテナ部と、プローブとを有している。ここで、
アンテナ部は、螺旋アンテナと、螺旋アンテナを収納し
た合成樹脂ケーシングを有している。螺旋アンテナは、
ストラップ本体の何れの個所に設けることもできるが、
外観を考慮すると、ストラップ本体とプローブとの間に
設けることが好ましい（後述する、図５および図６参
照）。

【００１７】螺旋アンテナは、内部空洞であってもよい
し、内部にコアが収められたものであってもよい。この
螺旋アンテナは、導線を巻回させることにより、または
円柱誘電体にパターニングすることにより形成すること
ができる。

【００１８】本発明の、携帯電話機は、電話機本体と、
上記した携帯電話機用アンテナとからなるもので、電話
機本体には、携帯電話機用アンテナのプローブに設けら
れたコネクタが挿着されるソケットが備えられているこ
とを特徴とする。本発明の電話機は、送信アンテナが携
帯電話機用アンテナで、送信アンテナが電話機本体内蔵
アンテナであってもよいし、送信アンテナおよび受信用
アンテナの双方を携帯電話機用アンテナが兼ねるように
してもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕図１には、スト
ラップ２兼用の携帯電話機用アンテナと電話機本体３と
からなる携帯電話機１が示されている。ストラップ２
は、アンテナ部２１と、プローブ２２と、ストラップ本
体２３とからなる。アンテナ部２１は、図２（Ａ），
（Ｂ）に示すように、単層の誘電体基材２１１と、細長
の方形マイクロストリップアンテナ２１２と、グランド
電極２１３とから構成される。図２（Ａ）に参照される
ように、誘電体基材２１１の一方の面には方形マイクロ
ストリップアンテナ２１２が形成され、図２（Ｂ）に参
照されるように、誘電体基材２１１の他方の面にはグラ
ンド電極２１３がそれぞれ形成されている。

【００２０】第１実施形態では、送信用アンテナとして
携帯電話機用アンテナ（ストラップ２）が使用され、受
信用アンテナとして電話機本体３の内部に形成されたア
ンテナが使用されている。もちろん、第１実施形態のア
ンテナを、受信用として使用することも可能である。以
下、送信用アンテナとして携帯電話機用アンテナ（スト
ラップ２）について説明する。

【００２１】グランド電極２１３は、マイクロストリッ
プアンテナ２１２よりも幅広に形成されている。グラン
ド電極２１３の電話機本体３側には、細長い導体非形成
領域２１４が形成されており、当該領域には電磁エネル
ギー伝送用ストリップライン（コプレーナ型線路）２１
５が形成されている。この電磁エネルギー伝送用ストリ
ップライン２１５と、マイクロストリップアンテナ２１
２とは重なるように配置されており、電磁エネルギー伝
送用ストリップライン２１５からの伝送信号は、図３
（Ａ）に示すように、誘電体（誘電体基材２１１）を介
してマイクロストリップアンテナ２１２に伝達される。
プローブ２２は、図３（Ｂ）にも拡大して示すように、
コネクタ部２２１とケーブル部２２２とからなり、コネ
クタ部２２１は、電話機本体３に備えられた同軸ソケッ
ト３１に取り付けられる。コネクタ部２２１と、同軸ソ
ケット３１とは、通常の携帯電話機使用の際にも取り付
け状態が維持されるように、コネクタ部２２１に設けた
キー（図１，図３（Ｂ）の符号２２３参照）と、同軸ソ
ケット３１に設けたキー溝（図１の符号３１１参照）と
により結合されている。なお、図１に示すように、アン
テナ部２１の全体は、ストラップ本体２３内に設けられ
ている。

【００２２】図２（Ａ），（Ｂ）に示したアンテナ部２
１においては、上述したようにコプレーナ線路により電
磁エネルギー伝送を行っているが、他の方式により電磁
エネルギー伝送を行うこともできる。たとえば、図４に
示すアンテナ部２５では、誘電体基材２５１を、基材要
素２５１１と２５１２とにより構成してある。基材要素
２５１１の一方の面には、マイクロストリップアンテナ
２５２が形成されている。また、基材要素２５１２の一
方の面にはグランド電極２５３が形成されており、他方
の面にはマイクロストリップ線路２５５が形成されてい
る。マイクロストリップ線路２５５は、マイクロストリ
ップアンテナ２５２と重なる部分に達するように形成さ
れており、マイクロストリップアンテナ２５２とマイク
ロストリップ線路２５５との間の、グランド電極２５３
にはスロット２５４（グランド電極非形成部）が形成さ
れている。図３では、マイクロストリップアンテナ２５
２とマイクロストリップ線路２５５との電磁エネルギー
伝送は、スロット２５４を介して行われる。

【００２３】〔第２実施形態〕図５には、螺旋アンテナ
兼用のストラップ５と電話機本体６とからなる携帯電話
機４が示されている。ストラップ５は、アンテナ部５１
と、プローブ５２と、ストラップ本体５３とからなる。
アンテナ部５１は、図５に示すように、電話機本体６側
の端部に設けられるように構成される。合成樹脂ケーシ
ング５１１と螺旋アンテナ５１２とからなる。螺旋アン
テナ５１２は、パターン形成されたソレノイドコイルで
あり、図には表していないが、相互に絶縁された（ただ
し、電磁的には結合している）一対のコア要素からな
り、一方のコア要素にはプローブ５２の中心導体が、他
方のコア要素にはプローブ２の外部電極が接続さえる。
なお、図示してはいないが、螺旋アンテナの内部に磁性
体コアを設けることもできる。図６にも拡大して示すよ
うに、プローブ５２は、コネクタ部５２１とケーブル部
５２２とからなり、コネクタ部５２１は、電話機本体６
に備えられた同軸ソケット６１に取り付けられる。第２
実施形態でも、第１実施形態と同様、コネクタ部５２１
と、同軸ソケット６１とは、通常の携帯電話機使用の際
にも取り付け状態が維持されるように、キー（図５およ
び図６の符号５２３）とキー溝（図５の符号６１１参
照）とにより結合されている。

【００２４】なお、第１実施形態と、第２実施形態とを
組み合せて、送受信用のアンテナを構成することもでき
る。この場合には、電話機本体は内部にアンテナを持た
ないので、ほぼ完全に電話機本体内部回路のシールドを
行うことができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、アンテナを携帯電話機本体の
ストラップに兼用しているので、回路設計、外観デザイ
ンに関する制限が軽減され、電話機自体の小型化も可能
となる。特に、アンテナ周囲には電気・電子部品が存在
していないので、優れた指向性の携帯電話機を提供でき
る。また、アンテナを引き出さずに、良好な送受あるい
は受信がができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる、ストラップ兼
用の携帯電話機用アンテナと電話機本体とからなる携帯
電話機を示す斜視図である。

【図２】図１に示したストラップに用いるアンテナ部材
およびプローブを示す図である。

【図３】（Ａ）は電磁エネルギーが、電磁エネルギー伝
送用ストリップラインからマイクロストリップアンテナ
に伝達される様子を示す図であり、（Ｂ）はプローブの
拡大図である。

【図４】図２に示したアンテナ部材とは異なるアンテナ
部材を示す図である。

【図５】本発明の第２実施形態にかかる、ストラップ兼
用の携帯電話機用アンテナと電話機本体とからなる携帯
電話機を示す斜視図である。

【図６】図１に示したストラップに用いるアンテナ部材
およびプローブを示す図である。

【図７】従来の、携帯電話機のモノポールアンテナ回路
の等価モデルを示す図である。

【図８】従来の、携帯電話機に内蔵されるマイクロスト
リップアンテナの概略を示す図である。

【符号の説明】

１，４携帯電話機２，５ストラップ３，６電話機本体２１，５１，２５アンテナ部２２，５２プローブ２３，５３ストラップ本体３１，６１同軸ソケット２１１，２５１誘電体基材２１２，２５２方形マイクロストリップアンテナ２１３，２５３グランド電極２１４導体非形成領域２１５電磁エネルギー伝送用ストリップライン２２１，５２１コネクタ部２２２，５２２ケーブル部２２３，５２３キー２５４スロット２５５マイクロストリップ線路３１１，６１１キー溝５１１合成樹脂ケーシング５１２螺旋アンテナ２５１１，２５１２基材要素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5J045 AA05 AB03 AB05 DA09 EA07 HA03 HA05 JA03 LA01 NA03 5J046 AA01 AA04 AA07 AB06 AB12 AB13 SA00 5K023 AA07 BB03 KK00 LL05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ストラップに兼用される携帯電話機用ア
ンテナであって、前記ストラップは、誘電体基材と、当該誘電体基材の一方の面に、その長手
方向に沿って形成されたマイクロストリップアンテナと
を有するアンテナ部と、電話機本体に接続するためのプローブと、を有してなる
ことを特徴とする携帯電話機用アンテナ。
【請求項２】グランド電極が、前記誘電体基材の他方
の面に形成されてなることを特徴とする請求項１に記載
の携帯電話機用アンテナ。
【請求項３】前記プローブは同軸構成をなし、かつ、前記誘電体基材には、前記グランド電極と絶縁された伝
送ラインが形成され、前記同軸プローブの、中心導体は前記伝送ラインに、外
部導体は前記グランド電極にそれぞれ接続されてなるこ
とを特徴とする請求項２に記載の携帯電話機用アンテ
ナ。
【請求項４】前記プローブは同軸構成をなし、かつ前
記誘電体基材が、第１基材要素と第２基材要素との２層
構造をなす携帯電話機用アンテナであって、前記誘電体基材の第１基材要素側の面に、前記マイクロ
ストリップアンテナが形成され、前記第１基材要素と前
記第２基材要素との境界に前記グランド電極が形成さ
れ、前記誘電体基材の前記第２基材要素側の面に伝送ラ
インが形成されてなるとともに、前記第１基材要素と前記第２基材要素との境界には、グ
ランド電極が形成されないスロットが設けられ、前記伝
送ラインと前記マイクロストリップアンテナとは、前記
スロットを介して電磁エネルギー伝送を行い、前記同軸プローブの中心導体は、前記伝送ラインに、外
部導体は前記グランド電極にそれぞれ接続されてなるこ
とを特徴とする請求項２に記載の携帯電話機用アンテ
ナ。
【請求項５】前記マイクロストリップアンテナが、方
形または円形をなすことを特徴とする請求項１〜４の何
れかに記載の携帯電話機用アンテナ。
【請求項６】前記誘電体基材が、ストラップ本体によ
り被覆されてなることを特徴とする請求項１〜５の何れ
かに記載の携帯電話機用アンテナ。
【請求項７】前記誘電体基材、前記マイクロストリッ
プアンテナ、前記グランド電極および前記ストラップ本
体が可撓性を有することを特徴とする請求項１〜６の何
れかに記載の携帯電話機用アンテナ。
【請求項８】請求項１〜７に記載の携帯電話機用アン
テナが、電話機本体に取り付けられる携帯電話機であっ
て、前記電話機本体には、前記携帯電話機用アンテナのプロ
ーブに設けられたコネクタが挿着されるソケットが備え
られていることを特徴とする携帯電話機。
【請求項９】送信アンテナが前記携帯電話機用アンテ
ナであり、送信アンテナが前記電話機本体内蔵アンテナ
または前記携帯電話機用アンテナであることを特徴とす
る請求項８に記載の携帯電話機。
【請求項１０】ストラップに兼用される携帯電話機用
アンテナにおいて、前記ストラップは、アンテナ部と、プローブとを有して
なり、前記アンテナ部は、螺旋アンテナと、当該螺旋アンテナを収納した合成樹脂ケーシングと、電話機本体に接続するためのプローブと、を有してなる
ことを特徴とする携帯電話機用アンテナ。
【請求項１１】前記螺旋アンテナは、導線を巻回させ
ることにより、または円柱誘電体にパターニングするこ
とにより形成されてなることを特徴とする請求項１０に
記載の携帯電話機用アンテナ。
【請求項１２】請求項１０または１１に記載の携帯電
話機用アンテナが、電話機本体に取り付けられる携帯電
話機であって、前記電話機本体には、前記携帯電話機用アンテナのプロ
ーブに設けられたコネクタが挿着されるソケットが備え
られていることを特徴とする携帯電話機。
【請求項１３】送信アンテナが前記携帯電話機用アン
テナであり、送信アンテナが前記電話機本体内蔵アンテ
ナまたは前記携帯電話機用アンテナであることを特徴と
する請求項１2に記載の携帯電話機。