JP2002330022A

JP2002330022A - 移動体通信用アンテナ

Info

Publication number: JP2002330022A
Application number: JP2001131184A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Mizuno; 浩年水野
Original assignee: Yokowo Co Ltd; Yokowo Mfg Co Ltd
Current assignee: Yokowo Co Ltd
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2002-11-15

Abstract

(57)【要約】【課題】移動体通信用の周波数帯の信号を、より高い利
得で送受信できる移動体通信用アンテナを提供する。【解決手段】略一面にグランドプレート１２が設けら
れた回路基板１０上に、誘電体からなるキャリア１４を
配設し、その表面に金属板１６を設け、金属板１６とグ
ランドプレート１２および回路基板１０をアース接続線
１８と給電線２０でそれぞれに電気的接続して逆Ｆアン
テナとなるアンテナエレメントを形成する。細い帯状の
無給電素子２２を、キャリア１４の表面上で金属板１６
の辺と平行な略Ｌ字状に形成し、またその一端側が金属
板１６に添うように近接させて配設し、無給電素子２２
の他端部を第２のアース接続線２４でグランドプレート
１２に電気的接続する。無給電素子２２と金属板１６の
間に生ずるキャパシタンス成分と無給電素子２２の有す
るインダクタンス成分の直列回路の電気長が、送受信す
る周波数帯の略１／２波長となるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話機などの
移動体通信用の周波数帯の信号を高い利得で送受信でき
るようにした移動体通信用アンテナに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信技術の急速な発展に伴
い、従前の周波数帯よりも高い周波数帯で全世界で共通
使用されるＩＭＴ−２０００（１９２０〜２１７０ＭＨ
ｚ）が提案されている。このＩＭＴ−２０００を送受信
すべき周波数帯とする従前の移動体通信用アンテナの一
例を、図７ないし図１１を参照して説明する。図７は、
従来の移動体通信用アンテナの一例の外観斜視図であ
る。図８は、図７に示す移動体通信用アンテナのＶＳＷ
Ｒ特性図である。図９は、図７に示す移動体通信用アン
テナのスミスチャートである。図１０は、図７に示す移
動体通信用アンテナのＥ−１利得パターン測定で各周波
数における利得を示した表である。図１１は、図７に示
す移動体通信用アンテナのＥ−２利得パターン測定で各
周波数における利得を示した表である。なお、Ｅ−１利
得パターン測定とは、アンテナの表面を紙面に対して垂
直として、この紙面上でアンテナの周囲３６０°で測定
したものである。また、Ｅ−２利得パターン測定とは、
アンテナの表面を紙面上として、この紙面上でアンテナ
の周囲３６０°で測定したものである。

【０００３】まず、図７を参照して構造につき説明す
る。図７において、回路基板１０の表面には、略一面全
体にグランドプレート１２が配設される。そして、回路
基板１０上には適宜な誘電率の誘電体からなるキャリア
１４が配設され、このキャリア１４の表面に良導電体の
金属板（一例として１２×１８ｍｍ）１６が配設され
る。そして、金属板１６の適宜な位置とグランドプレー
ト１２がスプリングコネクタなどからなるアース接続線
１８で電気的接続され、また金属板１６の別の適宜な位
置と回路基板１０の端子１０ａがスプリングコネクタな
どからなる給電線２０で電気的接続され、金属板１６が
逆Ｆアンテナとして作用するアンテナエレメントが形成
される。このアンテナエレメントは、ＩＭＴ−２０００
の周波数帯に共振するように設定されることは勿論であ
る。

【０００４】次に、図７に示す従来の移動体通信用アン
テナのアンテナ特性につき説明する。図８に示すごと
く、１９２０〜２１７０ＭＨｚの範囲で、ＶＳＷＲは
「２」付近であって良好な値が得られている。また、図
９のスミスチャートに示されるごとく、１９２０〜２１
７０ＭＨｚの範囲で、必ずしもアンテナインピーダンス
が５０Ω近辺であるとは言い難い。しかし、図１０に示
すごとく、Ｅ−１利得パターン測定で、最大利得（ＭＡ
Ｘ．Ｇａｉｎ）は−０．６７〜−２．０１ｄＢｄであ
り、平均利得（ＡＶＧ．Ｇａｉｎ）は−６．５１〜−
７．７５ｄＢｄである。そして、全平均利得（ＡＬＬ．
Ｇａｉｎ）は−６．９５ｄＢｄであり、全平均最大利得
（ＡＬＬＭＡＸ．ＡＶＧ．Ｇａｉｎ）は−０．９５ｄ
Ｂｄである。また、図１１に示すごとく、Ｅ−２利得パ
ターン測定で、最大利得（ＭＡＸ．Ｇａｉｎ）は−０．
１８〜−３．０９ｄＢｄであり、平均利得（ＡＶＧ．Ｇ
ａｉｎ）は−５．８６〜−７．７２ｄＢｄである。そし
て、全平均利得（ＡＬＬＡＶＧ．Ｇａｉｎ）は−６．
５６ｄＢｄであり、全平均最大利得（ＡＬＬＭＡＸ．
ＡＶＧ．Ｇａｉｎ）は−１．１５ｄＢｄである。したが
って、ＩＭＴ−２０００の１９２０〜２１７０ＭＨｚ
で、実用するのに充分なアンテナ利得が得られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の移動体通信
用アンテナは、実用的に使用できるだけの利得を有す
る。しかし、ＩＭＴ−２０００は、全世界で共通使用さ
れることから、全ての地域で良好な電波状態にあるとは
限られない。そこで、弱い電波状況の地域でも使用でき
るようにするためには、より一層の利得向上が望まれ
る。

【０００６】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、より高い利得で移動体通信用の周波数帯の信号を
送受信できる移動体通信用アンテナを提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の移動体通信用アンテナは、略一面にグラ
ンドプレートが設けられた回路基板上に、誘電体からな
るキャリアを配設し、このキャリアの表面に金属板を設
け、この金属板と前記グランドプレートを電気的接続す
るアース接続線および前記金属板と前記回路基板を電気
的接続する給電線とを設けて逆Ｆアンテナとして作用す
るアンテナエレメントを形成し、前記キャリアの表面に
細い帯状の無給電素子をその一端側が前記金属板に添う
ように近接させて配設し、この無給電素子の他端部を別
のアース接続線で前記グランドプレートに電気的接続し
て構成されている。

【０００８】そして、前記無給電素子を、前記キャリア
の表面上に前記金属板の辺に平行に略Ｌ字状に形成して
構成しても良い。

【０００９】さらに、前記無給電素子と前記金属板との
間に生ずるキャパシタンス成分と前記無給電素子の有す
るインダクタンス成分の直列回路の電気長が、送受信す
る周波数帯の略１／２波長となるように構成することも
可能である。

【００１０】また、送受信する周波数帯を、ＩＭＴ−２
０００に設定して構成することも可能である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１実施例を図１
ないし図６を参照して説明する。図１は、本発明の移動
体通信用アンテナの一実施例の外観斜視図である。図２
は、図１に示す移動体通信用アンテナで無給電素子を電
気回路に置き換えた図である。図３は、図１に示す移動
体通信用アンテナのＶＳＷＲ特性図である。図４は、図
１に示す移動体通信用アンテナのスミスチャートであ
る。図５は、図１に示す移動体通信用アンテナのＥ−１
利得パターン測定で各周波数における利得を示した表で
ある。図６は、図１に示す移動体通信用アンテナのＥ−
２利得パターン測定で各周波数における利得を示した表
である。

【００１２】まず、図１および図２を参照して構造につ
き説明する。図１において、回路基板１０の表面には、
略一面全体にグランドプレート１２が配設される。そし
て、回路基板１０上には、適宜な誘電率の誘電体からな
るキャリア１４が配設される。このキャリア１４の表面
の一側部に、良導電体の金属板（１２×１７ｍｍ）１６
が配設される。そして、この金属板１６の適宜な位置と
グランドプレート１２がアース接続線１８で電気的接続
され、また金属板１６の別の適宜な位置と回路基板１０
の端子１０ａが給電線２０で電気的接続され、金属板１
６が逆Ｆアンテナとして作用アンテナエレメントが形成
される。

【００１３】さらに、キャリア１４の表面には、長辺が
３６ｍｍで短辺が１５ｍｍで、その先端に９ｍｍの折り
返しを有する略Ｌ字状の２ｍｍ幅の細い帯状の無給電素
子２２が、金属板１６の辺と平行となるように配設され
る。しかも、この無給電素子２２の長辺の一端側は、金
属板１６の一辺に１ｍｍの間隔で添うように近接して配
設される。そして、折り返し側の他端部がスプリングコ
ネクタなどからなる第２のアース接続線２４でグランド
プレート１２に電気的接続される。

【００１４】この無給電素子２２は、その一端側で金属
板１６との間で容量結合される。そこで、無給電素子２
２は、容量結合によるキャパシタンス成分とそれ自体が
有するインダクタンス成分が直列接続された回路と等価
である。したがって、図２に示すごとく、金属板１６が
キャパシタンス成分とインダクタンス成分の直列回路を
介して第２のアース接続線２４でグランドプレート１２
に電気的接続したものと考えられる。

【００１５】次に、図１に示す本発明の移動体通信用ア
ンテナのアンテナ特性につき説明する。図３に示すごと
く、１９２０〜２１７０ＭＨｚの範囲でＶＳＷＲは
「２」付近であって良好な値が得られている。また、図
４のスミスチャートに示されるごとく、１９２０〜２１
７０ＭＨｚの範囲で、図９の従来例よりも、いく分かア
ンテナインピーダンスが５０Ωに近づいていて改善が認
められる。ここで、１９２０ＭＨｚから２１７０ＭＨｚ
に至る間に、図９の従来例に比較して、アンテナインピ
ータンスは５０Ωの回りをほぼ１回転ほど余計に移動し
ている。このことから、無給電素子２２によるキャパシ
タンス成分とインダクタンス成分の直列回路が、共振周
波数に対してほぼ１／２波長の電気長として作用してい
ることが認められる。そして、図５に示すごとく、Ｅ−
１利得パターン測定で、最大利得（ＭＡＸ．Ｇａｉｎ）
は−０．１０〜−０．３１ｄＢｄであり、平均利得（Ａ
ＶＧ．Ｇａｉｎ）は−５．０６〜−５．７８ｄＢｄであ
る。そして、全平均利得（ＡＬＬＡＶＧ．Ｇａｉｎ）
は−５．３９ｄＢｄあり、全平均最大利得（ＡＬＬＭ
ＡＸ．ＡＶＧ．Ｇａｉｎ）は−０．１０ｄＢｄである。
また、図６に示すごとく、Ｅ−２利得パターン測定で、
最大利得（ＭＡＸ．Ｇａｉｎ）は−０．２０〜−１．２
４ｄＢｄであり、平均利得（ＡＶＧ．Ｇａｉｎ）は−
５．３９〜−５．８６ｄＢｄである。そして、全平均利
得（ＡＬＬＡＶＧ．Ｇａｉｎ）は−５．６６ｄＢｄで
あり、全平均最大利得（ＡＬＬＭＡＸ．ＡＶＧ．Ｇａ
ｉｎ）は−０．７０ｄＢｄである。ここで、本発明の移
動体通信用アンテナと従来例の利得を比較するならば、
Ｅ−１利得パターン測定およびＥ−２利得パターン測定
のいずれであっても利得の向上が認められる。よって、
ＩＭＴ−２０００の１９２０〜２１７０ＭＨｚの範囲
で、本発明の移動体通信用アンテナはより改善されたア
ンテナ利得が得られている。これは、無給電素子２２を
設けることで、無給電素子２２が整合回路として作用
し、アンテナインピータンスが改良されることにより、
利得の改善がなされるとも考えられる。また、無給電素
子２２が、金属板１６の２辺と平行でこれを囲むような
Ｌ字状の無給電素子２２が放射素子として作用し、また
はＬ字状の無給電素子２２と金属板１６で略囲まれる範
囲が放射素子として作用し、放射面積が拡大する分だけ
利得が向上するとも考えられる。

【００１６】なお、上記実施例では、送受信すべき周波
数帯をＩＭＴ−２０００に設定して説明したが、これに
限られず、ＧＳＭ、ＡＭＰＳ、ＰＤ８００、ＤＣＳ、Ｐ
Ｄ１５００、ＧＰＳ、ＰＣＳ、ＰＨＳ、ブルートゥース
等のいかなる他の移動体通信用の周波数帯に設定しても
良いことは勿論である。また、キャリア１４の表面に設
けられる金属板１６および無給電素子２２は、良導電体
の板金加工で形成したものであっても良いが、キャリア
１４の表面に樹脂メッキやホットスタンプや蒸着やエッ
チング等により適宜に配設した良導電体の薄膜であって
も良い。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の移動体通信
用アンテナは構成されているので、以下のごとき格別な
効果を奏する。

【００１８】請求項１記載の移動体通信用アンテナにあ
っては、逆Ｆアンテナとして作用する金属板に、細い帯
状の無給電素子の一端側を添うように近接させて配設
し、この無給電素子の他端部をグランドプレートに電気
的接続したので、無給電素子が金属板との間に生ずるキ
ャパシタンス成分とそれ自体のインダクタンス成分が直
列接続されてグランドプレートに電気的接続される整合
回路として作用し、アンテナインピーダンスの改良がな
されることでアンテナ利得が向上する。

【００１９】請求項２記載の移動体通信用アンテナにあ
っては、無給電素子を、金属板の辺と平行でこれを囲む
ように略Ｌ字状に形成することで、実質的な放射面積が
拡大し、それにより利得の向上が図れる。

【００２０】請求項３記載の移動体通信用アンテナにあ
っては、無給電素子で形成される等価回路の電気長を、
送受信する周波数帯の略１／２波長としたので、帯域内
の周波数に対してアンテナインピーダンスが５０Ωのま
わりを移動するようになり、帯域範囲内でのアンテナイ
ンピーダンスが所望の範囲内となり、それだけ利得の向
上が図られる。

【００２１】請求項４記載の移動体通信用アンテナは、
送受信する周波数帯をＩＭＴ−２０００に設定したの
で、利得の高いＩＭＴ−２０００用のアンテナを提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の移動体通信用アンテナの一実施例の外
観斜視図である。

【図２】図１に示す移動体通信用アンテナで無給電素子
を電気回路に置き換えた図である。

【図３】図１に示す移動体通信用アンテナのＶＳＷＲ特
性図である。

【図４】図１に示す移動体通信用アンテナのスミスチャ
ートである。

【図５】図１に示す移動体通信用アンテナのＥ−１利得
パターン測定で各周波数における利得を示した表であ
る。

【図６】図１に示す移動体通信用アンテナのＥ−２利得
パターン測定で各周波数における利得を示した表であ
る。

【図７】従来の移動体通信用アンテナの一例の外観斜視
図である。

【図８】図７に示す移動体通信用アンテナのＶＳＷＲ特
性図である。

【図９】図７に示す移動体通信用アンテナのスミスチャ
ートである。

【図１０】図７に示す移動体通信用アンテナのＥ−１利
得パターン測定で各周波数における利得を示した表であ
る。

【図１１】図７に示す移動体通信用アンテナのＥ−２利
得パターン測定で各周波数における利得を示した表であ
る。

【符号の説明】

１０回路基板１２グランドプレート１４キャリア１６金属板１８アース接続線２０給電線２２無給電素子２４第２のアース接続線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】略一面にグランドプレートが設けられた
回路基板上に、誘電体からなるキャリアを配設し、この
キャリアの表面に金属板を設け、この金属板と前記グラ
ンドプレートを電気的接続するアース接続線および前記
金属板と前記回路基板を電気的接続する給電線とを設け
て逆Ｆアンテナをとして作用するアンテナエレメントを
形成し、前記キャリアの表面に細い帯状の無給電素子を
その一端側が前記金属板に添うように近接させて配設
し、この無給電素子の他端部を別のアース接続線で前記
グランドプレートに電気的接続して構成したことを特徴
とする移動体通信用アンテナ。
【請求項２】請求項１記載の移動体通信用アンテナに
おいて、前記無給電素子を、前記キャリアの表面上に前
記金属板の辺と平行な略Ｌ字状に形成して構成したこと
を特徴とする移動体通信用アンテナ。
【請求項３】請求項１記載の移動体通信用アンテナに
おいて、前記無給電素子と前記金属板との間に生ずるキ
ャパシタンス成分と前記無給電素子の有するインダクタ
ンス成分の直列回路の電気長が、送受信する周波数帯の
略１／２波長となるように構成したことを特徴とする移
動体通信用アンテナ。
【請求項４】請求項１記載の移動体通信用アンテナに
おいて、送受信する周波数帯を、ＩＭＴ−２０００に設
定して構成したことを特徴とする移動体通信用アンテ
ナ。