JP2002217625A - 携帯無線機の内蔵アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 使用者が携帯無線機の種々の使用状態におい
て、高いアンテナ利得を簡素な構成で得ること。 【解決手段】 導体板で形成されるアンテナ素子の内、
略半波長の長さをモノポール部１として携帯無線機６の
上端の筐体内部に沿って配置する。アンテナ素子の内、
略四分の一波長の長さを逆Ｆアンテナ部２として携帯無
線機６の地板５面に平行に配置する。逆Ｆアンテナ部２
が配置される方向は携帯無線機６の上端と平行（Ｙ軸方
向）に設定する。逆Ｆアンテナ部２はその一端に設けら
れた接地点３を介して地板５に接地される。その接地点
から所定距離離れて給電点４が設けられる。この構成に
より、整合回路が不要となり、携帯無線機の構成を簡素
化できて、種々の使用状態において高いアンテナ利得を
得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯無線機が種々
の使用状態となっても高い放射特性を有する携帯無線機
の内蔵アンテナに関する。

【０００２】本明細書において「携帯無線機」の用語
は、携帯電話機・ＰＨＳ以外に、通話機能を有しない音
楽配信専用端末のような情報無線端末をも含むものであ
る。

【０００３】

【従来の技術】従来の携帯無線機、例えば携帯電話機ま
たはＰＨＳと通称するものは、使用するアンテナとして
伸縮型のホイップアンテナ、或いは板状逆Ｆアンテナが
用いられている。

【０００４】携帯電話機のホイップアンテナとして伸縮
型のものは、例えば米国特許第5,204,687号明細書に記
載の構成がある。この伸縮型アンテナはモノポールアン
テナの先端に電気的に絶縁されたヘリカルアンテナが取
り付けられる構造であり、伸長時にはモノポールアンテ
ナとして動作し、電話機筐体内に収納したときにはヘリ
カルアンテナとして動作する。

【０００５】また、板状逆Ｆアンテナは、例えば特開昭
57-103406号公報に記載されている。この例は、逆Ｆア
ンテナを平面構造に拡張した構造を有して、平面素子の
周囲長が半波長と小型であり、携帯電話機筐体の地板の
端に配置された場合には、比較的広帯域の特性となり、
且つ構造上整合機能を有するために、筐体の外部に整合
回路を設けることが不要であるという利点がある。

【０００６】そして、通常の携帯電話機では、図１２に
示すように、上述した外部に取り付けられるホイップア
ンテナと、筐体内部に内蔵される板状逆Ｆアンテナの両
アンテナを具備し、両者による受信をダイバーシティ方
式で切換えている。即ち、それぞれのアンテナで受信し
たレベルにより、受信レベルの高い方のアンテナを選択
して通信を行うことである。

【０００７】図１２に示す携帯電話機のアンテナは、モ
ノポールアンテナ27と板状逆Ｆアンテナ30が、それぞれ
独立して動作し、所謂複合アンテナとしては動作しな
い。モノポールアンテナ27と板状逆Ｆアンテナ30とは、
高周波スイッチ33により前記のように受信できたレベル
により選択される。

【０００８】モノポールアンテナ27の給電点インピーダ
ンスは、整合回路34によって５０Ωに整合が取られてい
る。板状逆Ｆアンテナ30は、周囲長が動作周波数の約半
波長に設定された導体板であり、地板26に対して間隔が
例えば４ｍｍ隔てて平行に配置されている。板状逆Ｆア
ンテナ30の一辺において接地部31から一定の距離例えば
３ｍｍ隔てた点に給電点32が設けられる。モノポールア
ンテナ27の整合回路34からの高周波信号と、板状逆Ｆア
ンテナ30の給電点32からの高周波信号とは、高周波スイ
ッチ33によって選択される。なお、図１２において、モ
ノポールアンテナ27の頂部には絶縁部29を介してヘリカ
ルアンテナ29が接続されている。

【０００９】図１２の傍らに示す座標により、図１２の
各アンテナの垂直ＸＺ面指向性を図１３・図１４に示
す。図１３はモノポールアンテナ27を選択した場合、図
１４は板状逆Ｆアンテナ30を選択した場合を示す。図１
３において、実線35は垂直偏波成分を、破線36は水平偏
波成分を示す。また、図１４において、実線37は垂直偏
波成分を、破線38は水平偏波成分を示す。

【００１０】図１３に示すモノポールアンテナ27の場
合、垂直偏波成分35の平均レベルが、水平偏波成分36の
平均レベルと比較して高く、垂直偏波成分35がほぼ８の
字型の半波長ダイポールに近い指向性となる。それに対
して、図１４に示す板状逆Ｆアンテナ30の場合は、水平
偏波成分38の成分が比較的高くなる。さらに、垂直偏波
成分37はアンテナ電流が地板26に分布するために蝶々型
の指向性となる。

【００１１】携帯電話機のアンテナ特性を評価する指標
としては、一般的に水平面パターン平均化利得（本明細
書において、以下この値をＰＡＧと記述する）が用いら
れる。このＰＡＧは、携帯電話機アンテナを装着した人
体を球面座標系の中心に、人体の頭部を天頂方向（Ｚ方
向）に向けて配置した状態において、

【数１】 で与えられる。上式において、Ｇθ（φ）およびＧφ
（φ）は、それぞれ垂直偏波および水平偏波の水平面
（ＸＹ面）電力指向性である。

【００１２】また、移動通信機の多重波環境における一
般的な交差偏波電力比ＸＰＲは、水平偏波成分に対する
垂直偏波成分の電力比として現され、４〜９ｄＢである
ことが知られている。これは到来波の垂直偏波成分が水
平偏波成分に対して４〜９ｄＢ高いと仮定して算出され
る。従ってアンテナの放射パターンにおいて、垂直偏波
成分に対して、ＸＰＲだけ重み付けされることになる。
以後、本明細書において、ＸＰＲは市街地の一般的な値
である９ｄＢを用いて説明を行う。このように携帯電話
機のアンテナは、使用状態において垂直偏波成分を高く
することで、高いＰＡＧが得られることになる。

【００１３】携帯電話機の通話状態において、ホイップ
アンテナが伸ばされた状態のＰＡＧは、一般的に−７ｄ
Ｂ程度であり、これが内蔵された主アンテナの性能目標
値となる。

【００１４】近年、ホイップアンテナのような外部に突
起したアンテナに代わり、主アンテナを完全に内蔵化す
ることが求められている。この場合内蔵化された主アン
テナには、外部ホイップアンテナ並の性能が要求される
ことは当然である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の内蔵された板状逆Ｆアンテナでは、携帯電話機の地
板にアンテナ電流が分布するため、携帯電話機を手に保
持して耳に近接させた通話状態の場合、放射効率の劣化
が大きくなる。そのためＰＡＧは伸ばした状態のホイッ
プアンテナと比較して低く約−１１ｄＢｄとなる。或い
は携帯電話機を金属製机上に近接して置いた場合に、利
得が劣化し、ＰＡＧの値が約−１６ｄＢｄと低くなるこ
とが判明した。

【００１６】金属製机上に携帯電話機を置いたとき、従
来のホイップアンテナは収納されることが多く、そのと
きは図１２に示すヘリカルアンテナ28が動作する。ヘリ
カルアンテナ28はその軸方向が金属製机上に近接して平
行状態となり、金属との電磁的相互作用により、利得が
劣化してＰＡＧは約−１７ｄＢｄと低くなる。

【００１７】携帯電話機の主たる使用条件は、電話機を
手に持って６０度程度傾けて耳に近接させて通話するこ
とである。一方、ＰＨＳ電話機では通常の音声通話と併
用した動画像配信やテレビ電話のサービスが始まってい
る。〔日経ＢＰ社発行、雑誌「日経コミュニケーショ
ン」（2000,9,18発行）Ｐ.113〜115参照〕

【００１８】さらに、通信機能を持たない情報無線端末
を用いて音楽配信サービスが始まっている。その装置を
使用するときは、通常の音声通話のように耳に近接して
使用するだけではなく、例えば手で保持して胸の前で構
えたり、胸ポケットに装着して使用するような形態が考
えられる。

【００１９】そして携帯電話機を胸ポケットに入れて使
用される場合は、電話機の向きは一定ではない。仮にこ
の携帯電話機の片面に板状逆Ｆアンテナが実装された場
合に、そのアンテナが人体側に向けられる可能性があ
る。その場合の放射効率の劣化は大きく、ＰＡＧが約−
１０ｄＢｄと低くなるという課題がある。

【００２０】本発明は、前述の課題を改善するため、多
様な使用状態においても高い放射効率を有して、なお製
造時に簡素化された携帯無線機が内蔵するアンテナを提
供することを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の携帯無線機の内
蔵アンテナは、携帯無線機の上端部に筐体内部に沿って
配置された導体アンテナ素子の略半波長の長さをモノポ
ール部とし、前記導体アンテナ素子の他の略４分の１波
長の長さを逆Ｆアンテナ部として前記携帯無線機の筐体
地板面に平行に配置し、前記逆Ｆアンテナ部の一端を接
地部として前記地板に接続し、前記接地部の近傍にアン
テナ給電点を設け、前記逆Ｆアンテナ部を前記携帯無線
機の筐体上端に平行に配置することを特徴とする。

【００２２】この構成により、携帯無線機は整合回路を
必要としない簡単な構成により、アンテナを内蔵するこ
とができて、通話状態、金属製机上に置かれた状態のア
ンテナ利得を向上できるという効果を奏する。

【００２３】本発明の携帯無線機の内蔵アンテナは、前
記逆Ｆアンテナ部を前記携帯無線機の筐体長辺に平行に
配置することを特徴とする。この構成により、特に手保
持操作状態、通話状態、金属製机上に置かれた状態のア
ンテナ利得を向上できるという効果を奏する。

【００２４】本発明の携帯無線機の内蔵アンテナは、携
帯無線機の筐体内部の長辺に沿って配置された導体アン
テナ素子の略半波長の長さをモノポール部とし、前記導
体アンテナ素子の他の略４分の１波長の長さを逆Ｆアン
テナ部とし、前記逆Ｆアンテナ部の一端を接地部として
前記地板に接続し、前記接地部の近傍にアンテナ給電点
を設け、前記逆Ｆアンテナ部を前記筐体内地板に対し平
行で、且つ筐体内部の長辺に沿って配置したことを特徴
とする。この構成により、特に胸ポケット装着状態、手
保持操作状態、金属製机上に置かれた状態のアンテナ利
得を向上できる。

【００２５】本発明の携帯無線機の内蔵アンテナは、前
記逆Ｆアンテナ部を前記携帯無線機の筐体内地板に平行
で、且つ筐体の上端に平行に配置したことを特徴とす
る。この構成により、特に胸ポケットに任意に入れられ
た装着状態、手保持操作状態、金属製机上に置かれた状
態のアンテナ利得を向上できる。

【００２６】また、本発明の携帯無線機の内蔵アンテナ
は、前記アンテナ素子を筐体の裏側に固定する手段と、
前記アンテナ素子の接地部および給電点と回路基板上の
印刷パターンと接触させる手段を備えることを特徴とす
る。

【００２７】この構成により内蔵アンテナの製作時の工
程が簡素化できて、生産性を向上させることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明の実施の
形態について説明する。

【００２９】（第１の実施の形態）図１は、本発明のア
ンテナを内蔵している携帯無線機の第１の実施の形態を
示す構成図であって、携帯無線機について、各方向から
見た図である。図１（ａ）は前から見た正面図、図１
（ｂ）は下から見上げた下面図、図１（ｃ）は横から見
た側面図である。なお、図１（ｄ）はアンテナ部のみの
展開図である。各図において、導体アンテナのモノポー
ル部１と逆Ｆアンテナ部２は、幅が約２ｍｍの同じ材質
の導体板で全体が一体構造により形成される。図１
（ｄ）においては、モノポール部１と逆Ｆアンテナとを
単に区別するため、ハッチングを異ならせている。そし
てアンテナ部は携帯無線機６の上端の筐体内部に沿って
配置されている。なお、筐体の大きさを縦横の位置に数
字を例示している。この数値の素子を使用した携帯無線
機の動作周波数は１.９ＧＨｚ帯である。

【００３０】モノポール部は、その長さが動作周波数の
約半波長（７８ｍｍ）に設定されており、携帯無線機６
の上端の筐体内部に沿って配置されている。モノポール
部１と地板５との間隔ｄは約２ｍｍに設定される。

【００３１】逆Ｆアンテナ部２は、その長さが動作周波
数の約１／４波長（３９ｍｍ）であり、地板５に対して
平行に、且つ地板５との間隔ｈを４ｍｍに取って配置さ
れている。また逆Ｆアンテナ部２が配置される方向は、
携帯無線機６の筐体上端と平行（Ｙ軸方向）に設定され
る。逆Ｆアンテナ部２は、その一端に設けられた接地部
３を介して地板５に接地される。

【００３２】本発明のアンテナは、図１（ｄ）の展開図
に示すように、一体の導体板について、山折り１ａ、１
ｂ、１ｃと示す箇所において、少なくとも一方の側を下
方に折り曲げて構成する。山折り２ａと示す箇所も同様
である。逆Ｆアンテナ部２の接地部３から距離ｓ（例え
ば５ｍｍ）隔てた点に給電点４が設けられる。

【００３３】以上の構成により、モノポール部１と逆Ｆ
アンテナ部２が単一の給電点４によって励振される一体
構造の複合アンテナとして動作することができる。その
動作について以下説明する。

【００３４】先ず、逆Ｆアンテナ部２単体の動作を考え
る。逆Ｆアンテナ部２の給電点４のインピーダンスは、
距離ｓを調整することで５０Ωへ整合が取られる。その
後にモノポール部１を、逆Ｆアンテナ部２の一方端に接
続するとき、その接続点におけるインピーダンスは共に
高いため、給電点４のインピーダンス変化は僅かであ
る。実際に、上記の寸法の場合に、間隔ｓを１ｍｍ以内
の範囲の微調整をすることでモノポール部１と逆Ｆアン
テナ部２が接続された状態のインピーダンスを５０Ωに
整合することができる。従ってインピーダンス整合回路
を付加使用することは必要がない。

【００３５】ここで、逆Ｆアンテナ部２はモノポール部
21に接続される１／４波長整合スタブと見なすことがで
きる一方、逆Ｆアンテナ部２自身が放射素子の一部とし
ても動作している。従って放射特性はモノポール部１と
逆Ｆアンテナ部２の両者からの放射特性が合成されたも
のとなる。

【００３６】次に、図１に示すアンテナの人体が存在し
ない自由空間における放射特性について説明する。図２
は、図１に示す本発明のアンテナについて垂直ＸＺ面指
向性を示している。実線７は垂直偏波成分、破線８は水
平偏波成分を示す。図２に示す指向性の水平偏波成分の
平均レベルは、垂直偏波成分のそれと比較して高く、Ｘ
方向とＺ方向が最大放射方向となる。これは、図１中の
座標系で水平方向（Ｙ方向）に配置されているモノポー
ル部１および逆Ｆアンテナ部２の両素子からの放射が支
配的であるためである。従って図１に示す一体構造の複
合アンテナは、その指向性が従来の図１２に示すような
自由空間における各偏波成分の指向性とは異なることが
理解できる。

【００３７】その結果、携帯無線機を手で保持して耳に
近接した通話状態について、従来技術とは異なる有利な
効果を生ずるので以下検討する。通話状態では、図３に
示すように携帯無線機は垂直方向に対して約６０度傾け
て保持されることが多い。図３（ａ）は通話状態を正面
から見た図、図３（ｂ）はその時の携帯無線機の状態を
側面図で示すもの、図３（ｃ）は同じく正面からの見た
拡大図である。

【００３８】図１２における従来の携帯無線機のモノポ
ールアンテナ27のみの場合は、図１３に示す主偏波はモ
ノポールアンテナ27の軸方向となる。そのため、図３に
示すような通話状態のときは、約６０度傾斜した成分が
主偏波となる。この場合、モノポールアンテナのみを考
えると水平面パターン平均化利得ＰＡＧは約−７ｄＢｄ
となる。

【００３９】また、図１２に示す従来の携帯無線機の板
状逆Ｆアンテナ30の場合は、アンテナ電流が地板26に分
布するため、図３のような通話状態では手で保持するこ
とによる放射効率の劣化が大きくなる。この結果水平面
パターン平均化利得ＰＡＧは約−１１ｄＢｄと低くな
る。

【００４０】図１に示す本発明の内蔵アンテナでは、ア
ンテナ電流がモノポール部１および逆Ｆアンテナ部２の
両素子に分布するため、地板５に分布する電流が少な
く、手で保持することによる放射効率の劣化が少ない。
さらに、図２に示すように主偏波は水平偏波成分となる
が、図３のような通話状態では携帯電話が６０度傾斜す
るため、垂直偏波成分が高くなる。その結果、図１に示
す本発明のアンテナでは約−５ｄＢｄの高いＰＡＧの値
が得られる。

【００４１】次に、図４に示すように携帯無線機が金属
卓９上に置かれた場合の動作について説明する。一般に
待ち受け状態では、図４に示すように携帯無線機が金属
卓９上に置かれる場合が多い。この場合図１２に示す従
来技術の場合には、ホイップアンテナは無線機筐体内に
収納されることが多く、ヘリカルアンテナ28が動作す
る。その場合ヘリカルアンテナ28の軸方向が金属卓９上
に近接して平行となり、金属卓９上との電磁的相互作用
によって一般的にはアンテナ利得が低下する。ＰＡＧは
約−１７ｄＢｄと低い値を示す。

【００４２】また、図１２に示す板状逆Ｆアンテナ30を
選択した場合には、一般に表示部が上面に配置されてい
るため、板状逆Ｆアンテナ30は金属卓９上に近接する位
置となる。この場合も利得が劣化し、ＰＡＧは約−１６
ｄＢｄと低くなる。

【００４３】一方、図１に示す本発明の内蔵アンテナで
は、アンテナ電流がモノポール部１および逆Ｆアンテナ
部２の両素子に分布するために、例えば逆Ｆアンテナ部
２側に金属卓９が近接した場合においてもモノポール部
１にアンテナ電流が分布する。またモノポール部１は携
帯無線機６内の地板５と平行であり、携帯無線機６の筐
体の厚さに対し比較的中央に配置されるため、金属卓９
上とある程度の間隔をたもつことができて、利得の劣化
は軽減される。その結果、ＰＡＧは約−１３ｄＢｄと従
来の携帯無線機のアンテナに比較して高い値が得られ
る。

【００４４】従って、本発明の内蔵アンテナの特徴の一
つは、単一の導体素子により半波長モノポール部と逆Ｆ
アンテナ部を一体構造で構成することにより、半波長モ
ノポール単体の場合に必要な整合回路が不要となり、携
帯無線機の構成を簡素化できることである。他の特徴
は、半波長モノポール部と逆Ｆアンテナ部を携帯無線機
の上端に対して平行に内蔵することにより、通話状態お
よび金属卓上に置いても高いアンテナ利得が得られるこ
とである。

【００４５】（第２の実施の形態）図５は、本発明のア
ンテナを内蔵している携帯無線機の第２の実施の形態を
示す図である。図５（ａ）乃至図５（ｃ）は、図１と同
様に各方向から見た図、図５（ｄ）はアンテナ部のみの
展開図である。図５において、図１と同一の符号を付し
たものは同一の構成要素を示している。

【００４６】図５（ｄ）において、逆Ｆアンテナ部10お
よびモノポール部１は、幅が例えば２ｍｍの同じ材質の
導体板で全体が一体構造で構成され、その両者は約９０
度の角度をなしている。逆Ｆアンテナ部10はその長さが
動作周波数の約１／４波長（３９ｍｍ）であり、地板５
に対して平行に地板との間隔ｈ（例えば４ｍｍ）を隔て
て配置される。また逆Ｆアンテナ部10が配置される方向
は、携帯無線機６の筐体長辺と平行（Ｚ軸方向）に設定
される。逆Ｆアンテナ部10は、その一端に設けられた接
地部11を介して地板５に接地される。逆Ｆアンテナ部10
の接地部11から距離Ｓ（例えば５ｍｍ）を隔てた点に給
電点４が設けられる。また、図５（ｄ）に山折り１ａ、
１ｂ、１ｃ、10ａと示す箇所は、そのとおり折り曲げて
アンテナ部を構成する。

【００４７】以上の構成によりモノポール部１と逆Ｆア
ンテナ部10が、単一の給電点４によって励振される一体
構造の複合アンテナとして動作する。次にこのアンテナ
の動作を説明する。

【００４８】先ず、図５に示す逆Ｆアンテナ部10の動作
を考える。逆Ｆアンテナ部10は、モノポール部１に接続
される１／４波長整合スタブとみなすことができる一方
で、逆Ｆアンテナ部10の放射素子の一部としても動作す
る。ここでは、逆Ｆアンテナ部10が、図５の座標系にお
いて垂直方向（Ｚ方向）に配置されるため、その放射は
垂直偏波成分が主偏波となる。従って、図５に示すこの
実施の形態におけるアンテナの放射特性は、図１に示す
指向性（図２）と比較すると、垂直偏波成分が若干高く
なったものとなる。

【００４９】図６は、図５に示すアンテナの垂直ＸＺ面
指向性を示している。図６において、実線12は垂直偏波
成分、破線13は水平偏波成分を示している。図６と図２
に示す指向性とを比較すると、水平偏波成分の平均レベ
ルは若干低くなるが、垂直偏波成分の平均レベルは約３
ｄＢ程度高くなる。さらに、垂直偏波成分の指向性にお
いて、＋Ｘ、−Ｘ方向への放射が高くなる。

【００５０】ここで、現在の携帯無線機は、ｉモードに
よる情報収集や、メールによる通信が盛んに行われてい
る。さらに通常の音声通話と併用した動画像配信やテレ
ビ電話のサービスが始まっている。このような情報通信
を行う際は、携帯無線機を図７に示すように手に持って
胸の前で操作する状態（手保持操作状態）とすることが
多い。そのため、携帯無線機６は比較的立てて使用され
ることになり、ＰＡＧを高くするためには、立てた状態
の垂直偏波成分を高くする必要がある。本発明の第２の
実施の形態では、逆Ｆアンテナ部10を垂直方向（Ｚ方
向）に配置することにより垂直偏波成分の平均レベルが
約３ｄＢ高くなる。さらに、図６に示す指向性は、垂直
偏波成分の−Ｘ方向への放射が高くなる。この結果、図
７に示す手保持操作状態で、図５に示すアンテナを使用
する場合は、約−６.０ｄＢｄの高いＰＡＧが得られ
る。

【００５１】また、図３に示す通話状態では、前記第１
の実施の形態におけるアンテナと同等の効果があるた
め、垂直偏波成分が高くなる。しかしながら、自由空間
の水平偏波成分が若干劣化するので、図１に示すアンテ
ナのＰＡＧより、０.５ｄＢ劣化した約−５.５ｄＢｄが
得られる。

【００５２】また、図４に示す金属卓９上に置かれた場
合は、前記第１の実施の形態におけるアンテナと同等の
効果があるため、ほぼ同等の高いＰＡＧが得られる。

【００５３】以上の説明のように、この実施の形態にお
けるアンテナの特徴の一つは、一つの導体素子により半
波長モノポール部と、逆Ｆアンテナ部を一体構造で構成
することにより、半波長モノポール単体の場合に必要な
整合回路が不要となり、携帯無線機の構成を簡素化でき
る点である。

【００５４】もう一つの特徴は、半波長モノポール部を
携帯無線機の上端に対して平行に、逆Ｆアンテナ部を携
帯無線機の長辺に平行に内蔵することにより、特に手保
持操作状態、通話状態および金属卓上に置いて、高いア
ンテナ利得が得られる点である。

【００５５】（第３の実施の形態）図８は、本発明の携
帯無線機の内蔵アンテナについて、第３の実施の形態を
示す図である。図８（ａ）乃至図８（ｃ）は、図１と同
様に各方向から見た図、図８（ｄ）はアンテナ部のみの
展開図である。図８において、図１と同一の符号を付し
たものは同一の構成要素を示している。また、この携帯
無線機は、装置を耳に近接させて通話をすることは無
く、例えば音楽配信サービスに使用する事を意図してい
るため、この実施の形態の説明では、携帯無線機を情報
無線端末として説明する。

【００５６】図８に示す逆Ｆアンテナ部10およびモノポ
ール部14は、幅が例えば２ｍｍの導体板で構成され、図
８（ｄ）に示すような一体構造により形成される。モノ
ポール部14は、その長さが動作周波数の約半波長（７８
ｍｍ）に設定されており、情報無線端末16の長辺の筐体
内部に沿って配置される。また、逆Ｆアンテナ部10の配
置される方向は、情報無線端末16の長辺と平行（Ｚ軸方
向）に設定される。地板15の長辺とモノポール部14との
間隔は例えば約５ｍｍに設定される。また、図８（ｄ）
に山折り10ａ、14ａと示す箇所は、そのとおり折り曲げ
てアンテナ部を形成する。

【００５７】以上の構成により、モノポール部14と逆Ｆ
アンテナ部10が単一の給電点４によって励振される一体
構造の複合アンテナとして動作する。次に、この複合ア
ンテナの動作を説明する。

【００５８】情報無線端末16に内蔵されるアンテナは、
モノポール部14および逆Ｆアンテナ部10共に垂直方向
（Ｚ軸方向）に配置されているため、垂直偏波成分の平
均レベルが高く、水平方向（ＸＹ）面方向の放射が高く
なる。

【００５９】この情報無線端末16は、図９に示すように
使用者が胸ポケットに入れている状態や、図７に示す手
で保持して操作している状態が多くなる。今使用者の胸
ポケットに入れられる場合、情報無線端末16の向きは一
定ではない。従って高いＰＡＧを得るためには、情報無
線端末16の向きが如何なる方向でも、垂直偏波成分を高
くする必要がある。

【００６０】仮にこの情報無線端末16の片面に、図１２
に示す板状逆Ｆアンテナ30が実装された場合、板状逆Ｆ
アンテナ30が人体側に向けられる可能性がある。この場
合の放射効率の劣化は大きく、ＰＡＧは約−１０ｄＢｄ
と低くなる。また仮にこの情報無線端末16に図１２に示
すホイップアンテナが実装された場合、ホイップアンテ
ナは収納されることが多く、ヘリカルアンテナ28が動作
する。この場合も放射効率の劣化は大きく、ＰＡＧは約
−８ｄＢｄと低くなる。

【００６１】一方、図８に示す本発明のアンテナでは、
アンテナ電流がモノポール部14および逆Ｆアンテナ部10
の両素子に分布されているために、例えば逆Ｆアンテナ
部10側に人体が近接した場合においても、モノポール部
14にアンテナ電流が分布する。またモノポール部14およ
び逆Ｆアンテナ部10の両素子が垂直方向（Ｚ軸方向）に
配置されているために、垂直偏波成分の平均レベルが高
い。従って、図９に示す胸ポケット装着状態のＰＡＧが
高く、人体側に向ける情報無線端末の面が図８に示す座
標系でＸ又は−Ｘ方向の何れであっても、胸ポケット装
着状態のＰＡＧは約−６ｄＢｄが得られる。

【００６２】さらに、図７に示す手保持操作状態におい
ても、モノポール部14および逆Ｆアンテナ部10の両素子
が垂直方向（Ｚ軸方向）に配置されているために、垂直
偏波成分の平均レベルが高くなる。また、アンテナ電流
がモノポール部14および逆Ｆアンテナ部10の両素子に分
布されているために、地板15に分布する電流が少なく、
手で保持することによる放射効率の低下は少ない。従っ
てＰＡＧは高くなり、結果としてＰＡＧは約−６ｄＢｄ
が得られる。

【００６３】また、図４に示す金属卓上に置かれた場合
は、前記第１の実施の形態における内蔵アンテナと同等
の効果があるため、略同等の高いＰＡＧが得られる。

【００６４】以上の説明により、本実施の形態における
特徴の一つは、整合回路が不要であり、情報無線端末の
構成を簡素化できることである。また、他の特徴は、半
波長モノポール部と逆Ｆアンテナ部を情報無線端末の長
辺に対して平行に内蔵することにより、特に胸ポケット
装着状態、手保持操作状態および金属卓上において、そ
れぞれ高いアンテナ利得が得られる点である。

【００６５】（第４の実施の形態）図１０は、本発明の
第４の実施の形態を示すアンテナの構成図である。図１
０（ａ）乃至図１０（ｃ）は、図１と同様に各方向から
見た図、図１０（ｄ）はアンテナ部のみの展開図であ
る。図１０において、図１、図８と同一の符号を付した
ものは同一の構成要素を示している。またこの実施の形
態における使用機器は情報無線端末とする。

【００６６】図１０に示す逆Ｆアンテナ部２およびモノ
ポール部14は、幅が例えば２ｍｍの導体板で構成され、
図１０（ｄ）の展開図に示すような一体構造により形成
される。また逆Ｆアンテナ部２の配置される方向は、情
報無線端末16の上端と平行（Ｙ軸方向）に設定される。

【００６７】以上の構成により、モノポール部14と逆Ｆ
アンテナ部２は単一の給電点４によって励振される一体
構造の複合アンテナとして動作する。次にこの複合アン
テナの動作について説明する。

【００６８】先ず、図１０に示す逆Ｆアンテナ部２の動
作を考える。逆Ｆアンテナ部２は、図１０に示す座標系
において垂直方向（Ｚ方向）に配置されるため、その放
射は垂直偏波成分が主偏波となる。従って、図１０に示
す第４の実施の形態におけるアンテナの放射特性は、図
８に示すアンテナの放射特性の指向性と比較すると、垂
直偏波成分の平均レベルは若干低くなるが、水平偏波成
分の平均レベルが約３ｄＢ程度高くなったものとなる。

【００６９】ここで、図１０に示すアンテナが、図９に
示すように使用者の胸ポケットに入れられた場合、情報
無線端末16の長辺方向がポケットの底になる状態が予想
される。この場合に、逆Ｆアンテナ部２が、図１０の座
標系において水平方向（Ｙ方向）に配置されるため、逆
Ｆアンテナ部２からの放射により、垂直偏波成分が高く
なる。結果として、図８に示す内蔵アンテナのＰＡＧよ
り、約３ｄＢ程度改善できる。また逆Ｆアンテナ部２が
人体側に向けられた場合でも、約１ｄＢ程度改善でき
る。

【００７０】また、図９に示す胸ポケットに入れられた
場合、情報無線端末16の短辺方向がポケットの底になる
状態では、本発明の第３の実施の形態における内蔵アン
テナと同等の効果があるため、垂直偏波成分が高くな
る。しかしながら、自由空間の垂直偏波成分が若干劣化
するので、図８に示す内蔵アンテナのＰＡＧより０.５
ｄＢ劣化した約−６.５ｄＢｄが得られる。

【００７１】さらに、図７に示す手保持操作状態におい
ても、前記第３の実施の形態における内蔵アンテナと同
等の効果があるため、ＰＡＧが高くなる。結果として、
ＰＡＧは約−７ｄＢｄが得られる。

【００７２】また、図４に示す金属卓上に置かれた場合
は、前記第１の実施の形態における内蔵アンテナと同等
の効果があるため、ほぼ同等の高いＰＡＧが得られる。

【００７３】以上の説明のように、本実施の形態におけ
る内蔵アンテナの特徴の一つは、一つの導体素子により
半波長モノポール部と逆Ｆアンテナ部を一体構造で構成
することにより、整合回路が不要となり、情報無線端末
の構成を簡素化できる点である。他の特徴は、半波長モ
ノポール部を情報無線端末の長辺に対して平行に、逆Ｆ
アンテナ部を情報無線端末の上端に平行に内蔵すること
により、特に情報無線端末が任意の方向に入れられた胸
ポケット内における装着状態、手保持操作状態および金
属卓上において、高いアンテナ利得が得られることであ
る。

【００７４】（第５の実施の形態）図１１は、本発明の
第５の実施の形態を示すアンテナの構成図である。図１
１において、図１１（ａ）は筐体24内に後述の複合アン
テナを固定した状態を示し、図１１（ｂ）は、その筐体
24から回路基板23とグラウンド板22とを取り外した状態
を示す図、図１１（ｃ）はアンテナのモノポール部17を
筐体24に取り付けた状態を示す断面図、図１１（ｄ）は
アンテナ素子の展開図である。

【００７５】図１１（ｄ）において、展開されたアンテ
ナは、幅が例えば２ｍｍの導体板で構成し、谷折り17
ａ、17ｂ、17ｃと示す箇所は少なくとも導体板の一方を
上側に曲げて折っている。谷折り18ａ、18ｂ、18ｃも同
様であり、山折り21ａは逆に下側に曲げている。そのよ
うに折り曲げられたアンテナは、モノポール部17と、逆
Ｆアンテナ部18となって、筐体24に固定される。固定の
ときは樹脂製の爪25を用いて、図１１（ｃ）に示すよう
に爪25の下辺を筐体24に固定し、爪25の切り欠いた形の
部分でアンテナ部を筐体24に固定する。なお、逆Ｆアン
テナ18のモノポールとは反対側に接地端子21を設け、そ
の端子21は回路基板23上の一部に設けられたグラウンド
板22と接触する。その接地端子21と間隔ｓ（例えば５ｍ
ｍ）離れた位置には、回路基板23上の給電点20と接触す
る給電端子19が設けられている。

【００７６】このようにして、モノポール部17と逆Ｆア
ンテナ部18が一体構造となった複合アンテナが筐体24内
に固定されている。そのため、複合アンテナの効果は図
５に示す所と同様である。また、複合アンテナを筐体内
に固定した後に、回路基板23をその筐体24内に挿入する
ことで、通信ができるから、組立が簡単で生産工程が簡
素化される。

【００７７】（他の実施の形態）前述の各実施の形態に
おいて、モノポール部の長さは半波長と説明してある
が、その半波長と限ることは無く、逆Ｆアンテナとのイ
ンピーダンス整合が可能な長さであれば同様な効果を奏
する。

【００７８】逆Ｆアンテナ部は１／４波長と説明してい
るが、その値に限ることは無く、モノポール部とのイン
ピーダンス整合が可能な長さであれば、同様な効果を奏
する。

【００７９】また、逆Ｆアンテナ部は板状逆Ｆアンテ
ナ、または半波長ＭＳＡであっても、それらのインピー
ダンスの高い点にモノポールを接続する一体化構造とす
ることでも良く、何れも同様に動作をする。

【００８０】第５の実施の形態において、内蔵アンテナ
を筐体に固定するとき、樹脂製の爪を使用しているが、
それに限ること無く、内蔵アンテナに両面テープを貼り
筐体24に固定すること、接着剤で固定すること、或いは
高温で溶ける樹脂により固定することであっても良い。

【００８１】

【発明の効果】本発明の携帯無線機の内蔵アンテナは、
上記のように構成したため、特に通話状態で使用者の耳
に近接した場合、使用者の手で保持して通話する状態も
金属製卓上に置かれた状態など、様々な使用状態におい
て、高い放射特性を有しているから極めて有効である。

【００８２】また、アンテナを一体構造として内蔵した
ため、簡単な構造であって、生産工程が簡素化され、従
って生産性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における内蔵アンテ
ナの基本構成図、

【図２】図１の内蔵アンテナの指向性を示す図、

【図３】携帯無線機の通話状態を示す図、

【図４】携帯無線機が金属卓上に置かれた状態を示す
図、

【図５】本発明の第２の実施の形態における内蔵アンテ
ナの基本構成図、

【図６】図５の内蔵アンテナの指向性を示す図、

【図７】携帯無線機の手保持操作状態を示す図、

【図８】本発明の第３の実施の形態における内蔵アンテ
ナの基本構成図、

【図９】携帯無線機の胸装着待ち受け状態を示す図、

【図１０】本発明の第４の実施の形態における内蔵アン
テナの基本構成図、

【図１１】本発明の第５の実施の形態における内蔵アン
テナの基本構成図、

【図１２】従来の携帯無線機の基本構成を示す図、

【図１３】図１２におけるモノポールアンテナを選択し
た場合の指向性を示す図、

【図１４】図１２における板状逆Ｆアンテナを選択した
場合の指向性を示す図である。

【符号の説明】

１、14、17 モノポール部 ２、10、18 逆Ｆアンテナ部 ３、11、31 接地部 ４、20、32、34 給電点 ５、９、15、26 地板 ６ 携帯無線機 ７、12、35、37 垂直偏波成分 ８、13、36、38 水平偏波成分 16 情報無線端末 19 給電端子 21 接地端子 22 グラウンド 23 回路基板 24 筐体 25 樹脂製の爪 28 モノポールアンテナ 29 絶縁部 30 板状逆Ｆアンテナ 33 高周波スイッチ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春木 宏志 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 (72)発明者 青木 恒太 神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１ 号 松下通信工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J045 AA21 DA08 GA01 HA06 NA01 5J047 AA04 AB13 FD01

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 携帯無線機の上端部に筐体内部に沿って
   配置された導体アンテナ素子の略半波長の長さをモノポ
   ール部とし、 前記導体アンテナ素子の他の略４分の１波長の長さを逆
   Ｆアンテナ部として前記携帯無線機の筐体内地板面に平
   行に配置し、 前記逆Ｆアンテナ部の一端を接地部として前記地板に接
   続し、 前記接地部の近傍にアンテナ給電点を設け、 前記逆Ｆアンテナ部を前記携帯無線機の上端に平行に配
   置することを特徴とする携帯無線機の内蔵アンテナ。
2. 【請求項２】 前記逆Ｆアンテナ部を前記携帯無線機の
   長辺に平行に配置することを特徴とする請求項１記載の
   携帯無線機の内蔵アンテナ。
3. 【請求項３】 携帯無線機の筐体内部の長辺に沿って配
   置された導体アンテナ素子の略半波長の長さをモノポー
   ル部とし、 前記導体アンテナ素子の他の略４分の１波長の長さを逆
   Ｆアンテナ部とし、 前記逆Ｆアンテナ部の一端を接地部として前記地板に接
   続し、 前記接地部の近傍にアンテナ給電点を設け、 前記逆Ｆアンテナ部を前記携帯無線機の筐体内地板に対
   し平行で、且つ筐体内部の長辺に沿って配置したことを
   特徴とする携帯無線機の内蔵アンテナ。
4. 【請求項４】 前記逆Ｆアンテナ部を前記携帯無線機の
   筐体内地板に平行で、且つ筐体の上端に平行に配置した
   ことを特徴とする請求項３記載の携帯無線機の内蔵アン
   テナ。
5. 【請求項５】 前記アンテナ素子を筐体の裏側に固定す
   る手段と、前記アンテナ素子の接地部および給電点と回
   路基板上の印刷パターンとを接触させる手段を備えるこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載
   の携帯無線機の内蔵アンテナ。