JP2001515692A - 電気通信装置用アンテナアセンブリ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 導電性放射素子を有するセルラー電話機やＰＣＳ装置等の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリ。放射素子は中央部および一対の脚部により画定される。導電性放射素子は、さらに、その上に細長い開口を有する。導電性放射素子の一対の脚部は中央部から離れる第１の方向へ延びている。アンテナアセンブリは、さらに、第１の方向において導電性放射素子からある距離だけ間隔をとった導電性グランドプレーン部材を含んでいる。さらに、誘電性部材の少なくとも一部は導電性放射素子と導電性グランドプレーン部材との中間に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】 電気通信装置用アンテナアセンブリ 発明の背景 １．発明の分野 本発明はハンドヘルド無線周波数トランシーバ用アンテナアセンブリに関し、 特にセルラー電話機、ＰＣＳ装置、もしくは類似装置等の電気通信装置用アンテ ナアセンブリに関する。 ２．関連技術の説明 セルラー電話機、ＰＣＳ電話機等の無線周波数トランシーバ等に用いられるさ まざまなアンテナが提案されかつ実現されている。他の応用のためのアンテナも 提案され開発されており、例えば、米国特許第５，６７７，６９８号にはポータ ブルパーソナルコンピュータ用スロットアンテナ構造が示されている。 しかしながら、セルラー電話機およびＰＣＳ装置等の電気通信装置用無線周波 数トランシーバ用の従来のアンテナは、信号範囲の制限、指向性の制限、ユーザ に対する重要な無線周波数放射出力、マルチパス干渉に対する著しい敏感性、お よび他の関連する性能の制限により著しく制限されている。 したがって、本発明の一形態によれば、指向性が改善され、広帯域入力インピ ーダンスを有し、信号強度が高められ、かつバッテリ寿命が延ばされたセルラー 電話機およびＰＣＳ装置等のハンドヘルド無線周波数トランシーバを含む通信装 置が提供される。本発明によりユーザの体内へ入射する無線周波数放射が低減さ れ、通信装置上で使用する指向性アンテナに対する物理的サイズの必要条件が緩 和される。その他の利点としてマルチパス干渉敏感性の緩和、前後電界比の向上 、およびユーザの上半身へ向けられる放射を低減しながらピーク利得が改善され ることが含まれる。本発明のアンテナアセンブリを、例えば、セルラートランシ ーバの“フリップ”部すなわちリアパネル内へ一体化することができ、したがっ て正規の動作中に曲がったり折れたりしにくい。 本発明の他の目的および利点は以下の説明に記載され、一部は説明から自明な ものであり、あるいは本発明を実施することにより習得することができる。本発 明のこれらおよびその他の目的および利点は添付した明細書、請求の範囲、およ び図面に詳細に示すように実現し獲得することができる。 発明の概要 上記目的を達成するために、またここに例示し明白に説明する本発明の目的に 従って、セルラー電話機やＰＣＳ装置等のハンドヘルド無線周波数トランシーバ 用多素子指向性アンテナが提供される。それはアクティブ輻射導体素子、中間誘 電性部材、および導電性グランドプレーン素子を有している。誘電性スペーシン グ部材がアクティブ輻射導体素子とグランドプレーンに対して保持されている。 導電性グランドプレーン部材はハンドヘルド無線周波数トランシーバの印刷回路 板もしくは他の導電面により提供することができる。多素子指向性アンテナは改 善された指向性を提供しかつユーザが無線周波数放射へ露呈されることを低減す る。 アンテナアセンブリは物理的な高さの低いアンテナが望まれるセルラー電話機 、ＰＣＳ装置、もしくはＬＡＮ装置等のワイヤレス通信装置に使用することがで きる。本発明のアンテナは１８５０−１９９０ＭＨｚ帯域で電磁エネルギを受信 および放射するのに特に適している。開示したアンテナは頑丈で、シンプルなデ ザインで、低コストで、物理的な高さが低く、ワイヤレス通信装置の送受話器の シャーシに対する優れた適合能力を提供する。本発明のアンテナの厚さは最小限 に保持することができる。その相対的サイズおよび適合性により、このようなア ンテナは好ましくはトランシーバ装置のピボットすなわち“フリップ”パネル部 内、もしくは装置のシャーシ背面上に収容される。 図面の簡単な説明 明細書に組み入れられてその一部を構成する添付図は本発明の好ましい実施例 を示し、前記した一般的説明および下記の好ましい実施例の詳細な説明と共に本 発明の原理を説明するのに役立つ。 図１は本発明に従って下部ヒンジパネル内に配置された本発明の指向性アンテ ナ付き電話機送受話器の斜視図。 図２は上部ヒンジパネル内に配置された本発明の指向性アンテナ付き電話機送 受話器の斜視図。 図３はこのようなアンテナがその後方頂部上に配置されたセルラー送受話器を 示す図。 図４ａおよび図４ｂはアンテナアセンブリの平面および立面図。 図４ｃはアンテナ素子寸法を示す表１。 図５は送受話器グランドプレーンに対するアンテナアセンブリの位置を示す図 。 図６はセルラー送受話器の後部上に配置された本発明のアンテナを示す図。 図７ＡおよびＢはセルラー送受話器の後部上に配置された本発明のアンテナの 正面図および立面図。 図８ａおよび８ｂは輻射導体素子からの同軸給電線の好ましい経路を示す図。 好ましい実施例の説明 次に、同じ番号は全体を通して同じ素子を示す、添付図に示す本発明の好まし い実施例について詳細に説明する。 本発明に従って、セルラーもしくはＰＣＳ通信装置等の無線周波数トランシー パ用アンテナアセンブリを図示し発明の好ましい実施例において説明する。アン テナアセンブリは誘電性基板の主面に関して配置されグランドプレーン部材から ある距離だけ間隔がとられた輻射導体素子を含んでいる。グランドプレーン部材 は輻射導体素子とは反対の誘電性基板の主面に関して配置することができ、トラ ンシーバ装置の印刷回路板のグランドプレーンもしくはその一部、装置シャーシ すなわち筺体の導電部、装置のバッテリパック、もしくは独立した導電面もしく はパネルにより構成することができる。 図示する実施例では、本発明の輻射導体素子は全体が実質的に平面状もしくは 軸に沿って幾分凹状とすることができる。輻射導体素子はその境界内に細長いス ロット開口を含む。スロット開口は実質的に矩形状とし輻射導体素子の凹軸に実 質的に平行もしくは直角な方向に延びることができる。同軸給電線は一般的にス ロットの軸に直角に延びるかあるいはスロットに平行にそこから離れるように延 びることができる。アンテナアセンブリの給電点はスロット開口の周辺に沿った 点に作られる。 一実施例において、輻射導体素子は‘Ｃ’すなわちチャネル型として中央チャ ネル部および２つの延長脚部を有することができる。輻射導体素子は導電性材料 で作られ誘電性基板部材の頂面に関して配置される。輻射導体素子、誘電性基板 部材、およびグランドプレーン部材は一般的に互いに隣接すなわち“積層”関係 に配置される。輻射導体とグランドプレーン間の間隔すなわち相対位置はアンテ ナアセンブリの電気的性能にとって重要なパラメータである。グランドプレーン は無線周波数トランシーバ装置上もしくは装置内で導電性グランドプレーンに直 接もしくは容量的に結合して所望の性能上の利益を得ることができる。このよう に固有のトランシーバグランドプレーンに結合することにより、トランシーバの デザインとはより独立して電気的性能の改善を達成することができる。 図１および図２に示された通信装置用アンテナアセンブリ１０は、ハンドヘル ドセルラー電話機送受話器１２上に設けられた本発明の好ましい実施例によるも のである。図１では、アンテナアセンブリは下部ヒンジ“フリップ”すなわちパ ネル部の外側に配置されている。図２では、アンテナアセンブリは上部ヒンジ“ フリップ”すなわちパネル部の外側に配置されている。送受話器は本体部１３お よびヒンジ“フリップ”すなわちパネル部１４からなり、図１および図２におい てそれは開放操作位置で図示されている。好ましくは、電話機送受話器１２はス ピーカおよびマイクロホン（図示せず）を有する前面１５および裏面１６を含ん でいる。送受話器１２内の既存の導電性グランドプレーン１７はフリップ部１４ 内に配置された導電性グランドプレーン１８に電気的に接続されている。その接 続はメタルヒンジ１９等により達成することができる。好ましくは、アンテナア センブリ１０およびグランドプレーン延長部１８はプラスチックフリップ部１４ 内に隠蔽すなわち箱入れされている。好ましくは、アンテナアセンブリ１０は一 般的に中間誘電性材料により大きいグランドプレーンから間隔がとられた平面状 もしくは凹状輻射導体素子により形成される。輻射導体素子は図４および図５に おいてその中央パネル部上に画定されている細長いスロット開口を含んでいる。 誘電性材料２２は、例えば、セルホンのケースであってもよく、グランドプレー ンはセルホン内の固有のグランドプレーンであってもよい。 図３に関して、セルラー電話機送受話器１２およびアンテナアセンブリ１０は アンテナアセンブリ１０がトランシーバの筺体内に隠蔽すなわち箱入れされて図 示されている。図示するアンテナ位置はユーザの手が触れる可能性を最小限に抑 えるために好ましい。アンテナアセンブリ１０はＰＣＳ装置、ＬＡＮ装置、等の 他種のトランシーバ装置でも使用することができる。 次に、図４ａおよび４ｂにアンテナアセンブリ１０の平面図および立面図であ って、アンテナアセンブリ１０は送信側（ａ）およびシールド側（ｂ）を有して いる。トランシーバ装置１２上のアンテナアセンブリ１０の配置は、動作中はシ ールド側（ｂ）は装置１２のユーザへ向けられ送信側（ａ）は一般的にユーザか ら離れた方向に向けられるようにされている。好ましくは、アンテナアセンブリ １０は、細長いスロット２１を有する輻射導体素子２０、誘電性基板２２、およ び導電性グランドプレーン部材２３を含んでいる。輻射導体素子２０は中央パネ ル部（本実施例では、実質的に平面状として図示されている）およびグランドプ レーン部材２３に向かって延びる一対の対向脚部（本実施例では、平行ではない が、実質的に平面状として図示されている）を含んでいる。輻射導体素子２０の 中央パネル部および一対の対向脚部はこの好ましい実施例では実質的に平面状と して図示されているが、替わりの形態でも実施できる。細長いスロット２１は輻 射導体素子２０の中央パネル部上に画定される。低インピーダンス同軸給電線を スロット２１のエッジに沿ってｘおよびｙ点において接続することができる。輻 射導体素子２０、スロット２１の形状およびサイズ、給電線接続点ｘおよびｙの 位置、およびグランドプレーン２３までの間隔２４はアンテナアセンブリ１０の 動作にとって重要である。図４ｃの表１に１８５０−１１９０ＭＨｚ範囲に対す る寸法および典型的な値を載せる。誘電体２２およびグランドプレーン２３は輻 射導体２０のエッジを越えて延在してもよい。誘電性素子２２の比誘電率は１以 上であってもよい。アンテナアセンブリ素子２０，２２，および２３は薄片状に 配置して接着剤で接合するかあるいは互いに固定することができる。 図５に示すように、アンテナアセンブリ１０は固有のグランドプレーン１７上 またはその上部に配置されてもよい。そのグランドプレーンはトランシーバ１２ エレクトロニクスもしくはフリップ部１４内のトランシーバの延長部１８により 画定される。図５は送受話器無しで図示されている。グランドプレーン１７およ び２３の分離は一般的に重要ではないが、関心のある周波数帯域にわたって十分 な容量性または直接（ｄｃ）結合が備わっている。アンテナアセンブリ１０の偏 波は線形であって、スロット２１に対して９０°の方向でかつスロット２１を含 む面に平行な方向にある。 アンテナアセンブリ１０は、類似の突出領域を持ったグランドプレーンから誘 電性スペーサによって微妙に間隔を置かれたＣ型輻射導体素子として形成するこ とができる。好ましくは、輻射導体素子２０は低インピーダンス同軸線路２７に より給電されるスロットを有する。グランドプレーン２３はより大きいグランド ブレーンに直接もしくは容量的に結合され、そのより大きいグランドプレーンは 例えばセルホンの固有のグランドプレーンであってもよい。 図６にセルラー電話機の送受話器１２およびアンテナ２５を有する本発明のも う１つの実施例を示す。固有のグランドプレーン１７は送受話器１２の裏面１６ 筺体上の誘電性材料のすぐ近くに搭載されたアンテナ２５を有して図示されてい る。グランドプレーン１７はトランシーバ装置１２のバッテリパックとすること ができる。図示する一般的な位置はユーザの手の接触可能性を最小限に抑えるの に好ましい。アンテナ２５はバッテリパックもしくは送受話器のプラスチック内 に内蔵することができる。図７ａおよび７ｂに示すように、本発明の１実施例で は、アンテナ２５は輻射導体素子しか含んでいない。アンテナアセンブリ１０に ついて前記した寸法およびデザイン上の考慮すべき事柄はアンテナのこの実施例 にも当てはまる。 次に、図８ａおよび８ｂにアンテナアセンブリ１０もしくはアンテナ２５から の同軸給電線２７の経路すなわち位置を示す。好ましくは、同軸導線ｘおよびｙ ははんだ付けによりスロット２１の周辺３１に接続されている。一般的に矩形状 のセルホンの固有のグランドプレーンをアンテナアセンブリ１０内に含めること により、従来のスロットアンテナから予期されるものよりも利得が増大する。 動作および使用において、アンテナアセンブリ１０は極端に効率的で有効な性 能特性を示す。本発明のアンテナアセンブリにより指向性が改善され、広帯域入 力インピーダンスが得られ、信号強度が増大し、バッテリ寿命が延びる。本発明 のアンテナによりユーザの身体へ入射する無線周波数放射が低減され、セルホン 送受話器、ＰＣＳ装置等に使用する指向性アンテナの物理的サイズの必要条件が 緩和される。また、開示したアンテナは前後電界比が増大し、マルチパス干渉が 低減され、セルラートランシーバ装置の“フリップ”すなわちリアパネル部内へ 容易に一体化され、曲げたり折れたりする危険性が最小限に抑えられる。 当業者には他の利点や修正が自明であろう。したがって、本発明はその広い実 施態様において、図示しかつ説明された特定の詳細、代表的な装置および例に限 定されるものではない。したがって、出願人の一般的な発明概念の精神および範 囲から逸脱することなくこのような詳細から変更することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. 無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリであって、前記ト ランシーバは電子装置を有し、該アンテナアセンブリは、 中央部および一対の脚部を有する導電性放射素子を含み、前記導電性放射素子 はその上に細長い開口を有し、前記導電性放射素子はトランシーバ電子装置と作 用するように接続され、前記一対の脚部は中央部から離れる第１の方向に延び、 第１の方向において導電性放射素子からある距離だけ間隔がとられた導電性グ ランドプレーン部材を含み、前記導電性グランドプレーン部材はトランシーバ電 子装置と作用するように接続され、さらに、 誘電性部材を含み、前記誘電性部材の少なくとも一部は導電性放射素子と導電 性グランドプレーン部材との間に配置されている、アンテナアセンブリ。 2. 請求項１記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリで あって、導電性放射素子の中央部は矩形で実質的に平面状である、アンテナアセ ンブリ。 3. 請求項２記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリで あって、導電性放射素子の中央部は実質的にグランドプレーン部材に平行である 、アンテナアセンブリ。 4. 請求項１記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリで あって、細長い開口は全体が中央部に配置され導電性放射素子の縦軸に沿って揃 えられている、アンテナアセンブリ。 5. 請求項４記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリで あって、脚部は実質的に縦軸に揃えられている、アンテナアセンブリ。 6. 請求項４記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリで あって、細長い開口は縦軸方向において導電性パネル部材の長さ寸法に実質的に 等しい長さ寸法を有する、アンテナアセンブリ。 7. 請求項１記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリで あって、誘電性部材の少なくとも一部は導電性放射素子に接触している、アンテ ナアセンブリ。 8. 請求項１記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリで あって、グランドプレーン部材は電子装置のグランドプレーンから独立した導電 性パネル部材である、アンテナアセンブリ。 9. 請求項１記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリで あって、誘電性部材は１以上の比誘電率を有する、アンテナアセンブリ。 10．請求項１記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリで あって、トランシーバはさらにケース部材を含み、誘電率部材は前記ケース部材 の一部である、アンテナアセンブリ。 11．無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリであって、前記ト ランシーバは電子装置を有し、該アンテナアセンブリは、 中央部および一対の脚部を有する導電性放射素子を含み、前記導電性放射素子 は一対の脚部間でその上に細長い開口を有し、前記導電性放射素子はトランシー バ電子装置と作用するように接続され、前記一対の脚部は中央部から離れる第１ の方向に延び、 第１の方向において導電性放射素子からある距離だけ間隔がとられた導電性グ ランドプレーン部材を含み、前記導電性グランドプレーン部材はトランシーバ電 子装置と作用するように接続され、さらに、 誘電性部材を含み、前記誘電性部材の少なくとも一部は導電性放射素子と導電 性グランドプレーン部材との間に配置されている、アンテナアセンブリ。 12．請求項１１記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリ であって、導電性放射素子の中央部は矩形で実質的に平面状である、アンテナア センブリ。 13．請求項１１記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリ であって、誘電性部材の少なくとも一部は導電性放射素子に接触している、アン テナアセンブリ。 14．請求項１１記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリ であって、グランドプレーン部材は電子装置のグランドプレーンから独立した導 電性パネル部材である、アンテナアセンブリ。 15．請求項１１記載の無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリ であって、トランシーバはさらにケース部材を含み、誘電性部材は前記ケース部 材の一部である、アンテナアセンブリ。 16．ハンドヘルド無線周波数電気通信トランシーバ用アンテナアセンブリであ って、前記トランシーバは電子装置を有し、該アンテナアセンブリは、 その上に細長い開口を有する導電性放射素子を含み、前記導電性放射素子はト ランシーバ電子装置と作用するように接続され、前記導電性放射素子は送信方向 を有し、 送信方向とは実質的に反対の第１の方向において導電性放射素子からある距離 だけ間隔がとられた導電性グランドプレーン部材を含み、前記導電性グランドプ レーン部材はトランシーバ電子装置と作用するように接続され、さらに、 誘電性部材を含み、前記誘電性部材は導電性放射素子と導電性グランドプレー ン部材との間で間隔がとられている、アンテナアセンブリ。 17．請求項１６記載のハンドヘルド無線周波数電気通信トランシーバ用アンテ ナアセンブリであって、誘電性部材の少なくとも一部は導電性放射素子に接触し ている、アンテナアセンブリ。 18．請求項１６記載のハンドヘルド無線周波数電気通信トランシーバ用アンテ ナアセンブリであって、導電性放射素子は矩形で実質的に平面状である、アンテ ナアセンブリ。 19．請求項１６記載のハンドヘルド無線周波数電気通信トランシーバ用アンテ ナアセンブリであって、グランドプレーン部材は電子装置のグランドプレーンか ら独立した導電性パネル部材である、アンテナアセンブリ。 20．請求項１６記載のハンドヘルド無線周波数電気通信トランシーバ用アンテ ナアセンブリであって、トランシーバはさらにケース部材を含み、誘電性部材は 前記ケース部材の一部である、アンテナアセンブリ。