JP2004015469A

JP2004015469A - アンテナ及びアンテナの多重共振方法

Info

Publication number: JP2004015469A
Application number: JP2002166667A
Authority: JP
Inventors: Naokuni Muramatsu; 村松　尚国; Kenji Suzuki; 鈴木　健司; Tatsuya Tsuruoka; 鶴岡　達也
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】異なる周波数を有する複数の信号に対応した、簡易かつ新規な構成の多重共振アンテナを提供する。
【解決手段】アンテナ素子１の一側縁１Ａにおいてほぼ垂直に下方に向かって折れ曲がるようにして給電ピン２及び短絡板３を設ける。給電ピン２及び短絡板３はアンテナ１０と対向するようにして設けられた接地導体板２０に固定する。さらに、アンテナ素子１の側縁１Ａ〜１Ｄに給電ピン２及び短絡板３と同方向に延在するように共振部材４−１〜４−５を設ける。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体無線通信機器などに内蔵することのできるアンテナ、及びこのアンテナに対する多重共振方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯電話端末のような移動体無線通信機器などにおいては、機器本体に対して引出し自在に取り付けられたホイップアンテナの他に板状のアンテナが内蔵されている。このような内蔵型のアンテナとしては、従来よりいわゆる逆Ｆアンテナが用いられている。
【０００３】図１は、板状逆Ｆアンテナの一例を示す斜視図である。図１に示すように、逆Ｆアンテナ１０は板状のアンテナ素子１と、アンテナ素子１の側縁より下方にほぼ垂直に延在するように設けられた給電ピン２及び短絡板３とを具えている。給電ピン２及び短絡板３は、前記移動体無線通信機器などの回路基板の一部を構成する接地導体板２０に固定されている。
【０００４】しかしながら、図１に示すような構造の逆Ｆアンテナは、一般に単一の周波数の信号にしか対応することができず、異なる周波数を有する複数の信号に対応させた多重共振アンテナとして用いることができないでいた。
【０００５】かかる観点より、特開平１０−９３３３２号公報の従来技術の欄においては、複数のアンテナ素子を準備し、これらアンテナ素子を所定の間隔で積層させた構成の多重共振アンテナが開示されている。また、同公報には、図１に示すような板状のアンテナ素子１に対してスリットを形成し、実質上複数のアンテナ素子を有するように構成した多重共振アンテナが開示されている。さらに、特開平１０−９３３３１号公報においては、図１に示すような板状のアンテナ素子１に対してほぼ垂直に短絡板を設けて２分割し、異なる周波数の２つの信号に対応するように構成した多重共振アンテナが開示されている。
【０００６】また、特開平２０００−１１４８６０号公報においては、周波数切換スイッチを設け、このスイッチを高速に切換ることにより、異なる周波数を有する複数の信号に対応するようにした多重共振アンテナが開示されている。さらに、特開平２０００−３３２５３０号公報においては、図１に示すようなアンテナ素子１に対して２つの接地手段を設け、一方の側にフィルタを介在させることによって、異なる周波数を有する２つの信号に対応するように構成した多重共振アンテナが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平１０−９３３３２号公報の従来技術に記載された技術では、アンテナを小型化することができない。また、同公報に記載された技術においては、アンテナを通信機器に搭載した段階でインピーダンスの微調整を行うことができなってしまう。さらに、スリットの大きさが増大すると、アンテナ素子自体の安定性及び強度が不十分となるとともに、帯域幅及び利得が減少してしまう場合がある。
【０００８】また、特開平１０−９３３３１号公報に開示された技術では、３周波数以上の多重共振に対応することができないとともに、短絡板に伴うデッドスペースを生じさせてしまい、十分に小型化を図ることができない。さらに、特開平２０００−１１４８６０号公報に記載の技術では、高速切換に限界があるために異なる周波数を有する複数の信号に対して同時に対応することができない。また、特開平２０００−３３２５３０号公報に記載の技術では構造が複雑になるうえに、部品点数が増大するためにコスト増の問題を生じてしまう。
【０００９】本発明は、板状のアンテナ素子と、このアンテナ素子の側縁において、前記アンテナ素子から下方に向けてほぼ垂直に延在し、所定の接地導体板に固定するようにして設けられた給電部材及び短絡部材とを具えた、いわゆる逆Ｆアンテナを異なる周波数を有する複数の信号に対応した、多重共振アンテナとして構成することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、本発明は、板状のアンテナ素子と、このアンテナ素子の側縁において、前記アンテナ素子から下方に向けてほぼ垂直に延在し、所定の接地導体板に固定するようにして設けられた給電部材及び短絡部材とを具えたアンテナであって、
前記アンテナ素子から前記給電部材及び前記短絡部材と同方向に延在するようにして、少なくとも一つの共振部材を設けたことを特徴とする、アンテナに関する。
【００１１】また、本発明は、板状のアンテナ素子と、このアンテナ素子の側縁において、前記アンテナ素子から下方に向けてほぼ垂直に延在し、所定の接地導体板に固定するようにして設けられた給電部材及び短絡部材とを具えたアンテナの多重共振方法であって、
前記アンテナ素子から前記給電部材及び前記短絡部材と同方向に延在するようにして、少なくとも一つの共振部材を設けることを特徴とする、アンテナの多重共振方法に関する。
【００１２】本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、図１に示すような逆Ｆアンテナのアンテナ素子に対して、従来のような給電部材として給電ピン及び短絡部材としての短絡板に加えて、これら部材と同方向に延在した共振部材を設け、これによってアンテナ全体のインピーダンスを適宜制御することにより、前記逆Ｆアンテナを異なる周波数を有する複数の信号に対応させた多重共振アンテナとして構成できることを見出したものである。
【００１３】すなわち、本発明によれば、アンテナ素子に対して給電部材及び短絡部材と独立させて共振部材を設けるという極めて簡易な構成で、異なる周波数を有する複数の信号に対応させた多重共振アンテナを提供することができる。したがって、上述したような従来技術に基づく問題を生じることがない。
【００１４】また、本発明の好ましい態様においては、前記共振部材を、前記アンテナ素子と連続した細状の基部と、この基部と連続した板状の共振本体部とから構成し、前記接地導体板に対して所定の間隔を保持するようにして設ける（第１の態様）。これによって、以下に詳述するようにアンテナのインピーダンスを簡易かつ自在に制御することができるようになり、多重共振させたアンテナを簡易に提供できるようになる。
【００１５】また、本発明の他の好ましい態様においては、前記共振部材を、前記アンテナ素子と連続した細状の基部と、この基部と連続し、前記接地導体板と略平行に延在した板状の共振本体部と、この共振本体部と連続した先端部とから構成し、前記先端部を前記接地導体板に電気的に浮いた状態で固定する。この場合においても、アンテナのインピーダンスを簡易かつ自在に制御できるようになり、多重共振させたアンテナを簡易に提供することができる。
【００１６】本発明のその他の特徴は以下の発明の実施の形態において詳述する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面と関連させながら、発明の実施の形態に則して詳細に説明する。
【００１８】図２は、本発明の第１の態様におけるアンテナの一例を示す斜視図であり、図３は、図２に示すアンテナを矢印Ａ方法から見た場合の側面図である。図２に示すように、本発明のアンテナ１０は、板状のアンテナ素子１と、このアンテナ素子１の一側縁１Ａにおいてほぼ垂直に下方に向かって折れ曲がるようにして設けられた給電部材としての給電ピン２及び短絡部材としての短絡板３とを具えている。図３に示すように、給電ピン２及び短絡板３はアンテナ１０と対向するようにして設けられた接地導体板２０に固定されている。
【００１９】なお、接地導体板２０は絶縁基板２１と、この基板上に形成された接地導体２２とから構成されている。また、接地導体板２０は移動体無線通信機器などの回路基板の一部を構成しても良い。
【００２０】また、アンテナ素子１の側縁１Ａ〜１Ｄには給電ピン２及び短絡板３と同方向に延在した共振部材４−１〜４−５が設けられている。各共振部材は、図３の共振部材４−１に示すように、接地導体板２０に対して距離ｄ_０だけ離隔するようにして保持されている。また、各共振部材は、図３の共振部材４−１で代表するように、アンテナ素子１から連続した細状の基部４−１Ａと、この基部と連続した板状の共振本体部４−１Ｂとから構成されている。
【００２１】図２及び図３に示すアンテナ１０は、給電ピン２及び短絡板３に加えて共振部材４−１〜４−５を有している。したがって、単一の周波数の信号のみならず、異なる周波数を有する複数の信号に対応して多重共振することができる。
【００２２】図４は、共振部材の数に応じて図２及び図３に示すアンテナの共振状態が変化する様子を示したグラフである。なお、この場合において、アンテナ素子１は３２×２５×０．１５ｔｍｍの大きさの銅板から構成し、接地導体板２０より５ｍｍの距離を隔てて配置した。また、各共振部材は接地導体板２０よりｄ_０＝１００μｍの距離を隔てて保持し、共振本体部の幅は３ｍｍとした。
【００２３】図４（ａ）から明らかなように、共振部材を付加しない状態においては、０．９ＧＨｚ近傍の単一の周波数信号に対してのみ共振状態を呈するが、共振部材を付加し、その数を増大させることによって、図４（ｂ）〜図４（ｄ）に示すように２．８ＧＨｚ近傍の周波数信号に対しても共振状態を呈するようになることが分かる。したがって、図２及び図３に示すアンテナ１０は、０．９ＧＨｚ近傍及び２．８ＧＨｚ近傍の２つの周波数信号に対して多重共振することが分かる。
【００２４】各共振部材の大きさ及び位置、並びに共振部材の数などを適宜に制御することにより、２以上の周波数信号に対して多重共振させたアンテナを提供することができる。
【００２５】上述したようにして共振部材を設け、目的とする複数の周波数信号に対して多重共振するように設定したアンテナ１０を移動体無線通信機器などに実際に設置した場合、アンテナ１０のインピーダンスが設置後に変化しまい、前記目的とする周波数信号において多重共振しなくなる場合がある。
【００２６】このような場合においては、図３に示すように、例えば共振部材４−１の共振本体部４−１Ｂを、接地導体板２０と略平行に切断し、接地導体板２０からの距離をｄ_０からｄ_１〜ｄ_３のいずれかに拡大させることによって、アンテナ１０のインピーダンスを制御する。これによって、アンテナ１０の多重共振状態を移動体無線通信機器へ設置する前の状態に回復させることができ、アンテナ１０を当初の周波数信号に対して多重共振させることができるようになる。
【００２７】また、共振部材を相当数設けたような場合においては、例えば共振部材４−１の基部４−１Ａを切断し、共振部材４−１自体を削除除去し、アンテナ素子１と連続して存在する共振部材の数を調節することによっても、アンテナ１０のインピーダンスを制御することができる。したがって、アンテナ１０の多重共振状態を移動体無線通信機器へ設置する前の状態に回復させることができ、アンテナ１０を当初の周波数信号に対して多重共振させることができるようになる。
【００２８】なお、図２及び図３に示すアンテナ１０においては、共振部材の共振本体部を長方形状に形成しているが、図５に示すように逆三角形状、逆台形状、及び等湾曲形状に形成することもできる。この場合においても、共振本体部を接地導体板２０と略平行に切断して接地導体板２０からの距離を例えばｄ_０〜ｄ_３間で適宜に調節することにより、アンテナ１０のインピーダンス制御を行うことができる。したがって、アンテナ１０を移動体無線通信機器などに設置した後においても、アンテナ１０の多重共振状態を設置前の状態に回復することができる。
【００２９】図６は、本発明の第２の態様におけるアンテナの一例を示す斜視図であり、図７は、図６に示すアンテナの一部を拡大して示す側面図である。なお、図２及び図３に示す構成要素と同様の構成要素に対しては同じ参照数字を用いている。
【００３０】図６に示すように、本発明のアンテナ１０は、板状のアンテナ素子１と、このアンテナ素子１の一側縁１Ａにおいてほぼ垂直に下方に向かって折れ曲がるようにして設けられた給電部材としての給電ピン２及び短絡部材としての短絡板３とを具えている。図７に示すように、給電ピン２及び短絡板３はアンテナ１０と対向するようにして設けられた接地導体板２０に固定されている。
【００３１】なお、接地導体板２０は絶縁基板２１と、この基板上に形成された接地導体２２とから構成されている。また、接地導体板２０は移動体無線通信機器などの回路基板の一部を構成しても良い。
【００３２】また、アンテナ素子１の側縁１Ａ〜１Ｄには給電ピン２及び短絡板３と同方向に延在した共振部材１４−１〜１４−５が設けられている。各共振部材は、図７の共振部材１４−１に示すように、アンテナ素子１から連続した細状の基部１４−１Ａと、この基部と連続し、接地導体板２０に対して略平行に延在した板状の共振本体部１４−１Ｂと、この共振本体部と連続した先端部１４−１Ｃとから構成されている。さらに、各共振部材は、共振部材１４−１に示すように先端部１４−１Ｃで接地導体板２０の接地導体２２に接触しないように、電気的に浮いた状態で固定されている。
【００３３】図６及び図７に示すアンテナ１０は、給電ピン２及び短絡板３に加えて共振部材１４−１〜１４−５を有している。したがって、単一の周波数の信号のみならず、異なる周波数を有する複数の信号に対応して多重共振することができる。
【００３４】図８は、共振部材の数に応じて図６及び図７に示すアンテナの共振状態が変化する様子を示したグラフである。なお、この場合において、アンテナ素子１は３２×２５×０．１５ｔｍｍの大きさの銅板から構成し、接地導体板２０より５ｍｍの距離を隔てて配置した。また、各共振部材は接地導体板２０よりｄ_０＝１００μｍの距離を隔てて保持し、共振本体部の幅は３ｍｍとした。
【００３５】図８（ａ）から明らかなように、共振部材を付加しない状態においては、０．９ＧＨｚ近傍の単一の周波数信号に対してのみ共振状態を呈するが、共振部材を付加し、その数を増大させることによって、図８（ｂ）〜図８（ｄ）に示すように３ＧＨｚ近傍の周波数信号に対しても共振状態を呈するようになることが分かる。したがって、図６及び図７に示すアンテナ１０は、０．９ＧＨｚ近傍及び３ＧＨｚ近傍の２つの周波数信号に対して多重共振することが分かる。
【００３６】また、各共振部材の大きさ及び位置、並びに共振部材の数などを適宜に制御することにより、３以上の周波数信号に対して多重共振させたアンテナを提供することができる。
【００３７】図６及び図７に示すアンテナ１０を移動体無線通信機器などに実際に設置した場合においても、アンテナ１０のインピーダンスが設置後に変化しまい、設置前に設定した目的とする周波数信号において多重共振しなくなる場合がある。この場合においては、例えば図７に示す共振部材１４−１の共振本体部１４−１Ｂを接地導体板２０と略垂直に切断し、共振本体部１４−１Ｂの、接地導体板２０と対向する部分の面積をＳ_０〜Ｓ_４の間で適宜に調節することにより、インピーダンス制御を行う。
【００３８】これによって、アンテナ１０の多重共振状態を移動体無線通信機器へ設置する前の状態に回復させることができ、アンテナ１０を当初の周波数信号に対して多重共振させることができるようになる。
【００３９】図２及び図３、並びに図６及び図７に示すアンテナ１０におけるアンテナ素子１の少なくとも一部を電気絶縁性材料でラミネートすることができる。これによってアンテナ素子１の電気的絶縁性を十分に確保できるとともに、機械的強度をも付与することができる。
【００４０】また、アンテナ素子１は、黄銅、リン青銅、洋白、ニッケル銅、チタン銅、コルソン銅及びベリリウム銅の少なくとも一つから構成することが好ましい。これによって、アンテナ素子１自体に十分な導電性及び機械的強度を付与することができる。
【００４１】以上、具体例を挙げながら、本発明を発明の実施の形態に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記発明の実施に形態に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない範囲であらゆる変更や変形が可能である。
【００４２】例えば、上述した例においては、共振部材をアンテナ素子の側縁に設けたが、アンテナ素子の内部、例えば中央部に近接させて設けることもできる。しかしながら、共振部材をアンテナ素子の側縁に設けることにより、共振部材の共振本体部などの切断を簡易に行うことができ、アンテナのインピーダンス制御を簡易に行うことができる。したがって、アンテナを移動体無線通信機器などに設置した後においても、前記アンテナの多重共振状態を設置前の状態に簡易に回復することができる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、異なる周波数を有する複数の信号に対応した、簡易かつ新規な構成の多重共振アンテナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】板状逆Ｆアンテナの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の態様におけるアンテナの一例を示す斜視図である。
【図３】図２に示すアンテナを矢印Ａ方法から見た場合の側面図である。
【図４】図２及び図３に示すアンテナの共振状態を示すグラフである。
【図５】図２及び図３に示すアンテナの共振部材の異なる態様を示す図である。
【図６】本発明の第２の態様におけるアンテナの一例を示す斜視図である。
【図７】図６に示すアンテナの一部を拡大して示す側面図である。
【図８】図６及び図７に示すアンテナの共振状態を示すグラフである。
【符号の説明】
１　アンテナ素子、２　給電ピン、３　短絡板、４−１〜４−５，１４−１〜１４−５　共振部材、１０　アンテナ、２０　接地導体板

Claims

板状のアンテナ素子と、このアンテナ素子の側縁において、前記アンテナ素子から下方に向けてほぼ垂直に延在し、所定の接地導体板に固定するようにして設けられた給電部材及び短絡部材とを具えたアンテナであって、
前記アンテナ素子から前記給電部材及び前記短絡部材と同方向に延在するようにして、少なくとも一つの共振部材を設けたことを特徴とする、アンテナ。
前記共振部材は、前記アンテナ素子の側縁に設けられたことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
前記共振部材は、前記アンテナ素子と連続した細状の基部と、この基部と連続した板状の共振本体部とからなり、前記接地導体板に対して所定の間隔を保持するようにして設けられたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のアンテナ。
前記共振部材は、前記アンテナ素子と連続した細状の基部と、この基部と連続し、前記接地導体板に対して略平行に延在した板状の共振本体部と、この共振本体部と連続した先端部とからなり、この先端部は前記接地導体板に電気的に浮いた状態で固定されたことを特徴とする、請求項１又は２に記載のアンテナ。
前記アンテナ素子の少なくとも一部は、電気絶縁性材料よりなるフィルムでラミネートされたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載のアンテナ。
前記アンテナ素子は、黄銅、リン青銅、洋白、ニッケル銅、チタン銅、コルソン銅及びベリリウム銅からなる群より選択される、少なくとも一つからなることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載のアンテナ。
前記接地導体板は所定の回路基板を構成することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載のアンテナ。
板状のアンテナ素子と、このアンテナ素子の側縁において、前記アンテナ素子から下方に向けてほぼ垂直に延在し、所定の接地導体板に固定するようにして設けられた給電部材及び短絡部材とを具えたアンテナの多重共振方法であって、
前記アンテナ素子から前記給電部材及び前記短絡部材と同方向に延在するようにして、少なくとも一つの共振部材を設けることを特徴とする、アンテナの多重共振方法。
前記共振部材は、前記アンテナ素子の側縁に設けることを特徴とする、請求項８に記載のアンテナの多重共振方法。
前記共振部材は、前記アンテナ素子と連続した細状の基部と、この基部と連続した板状の共振本体部とからなり、前記接地導体板に対して所定の間隔を保持するようにして設けることを特徴とする、請求項８又は９に記載のアンテナの多重共振方法。
前記共振部材の前記共振本体部を前記接地導体板と略平行に切断し、前記共振本体部の、前記接地導体板までの距離を調整してインピーダンス制御を行うことを特徴とする、請求項１０に記載のアンテナの多重共振方法。
前記共振部材の前記基部を切断し、前記アンテナ素子と連続して存在する前記共振部材の数を調整してインピーダンス制御を行うことを特徴とする、請求項１０に記載のアンテナの多重共振方法。
前記共振部材は、前記アンテナ素子と連続した細状の基部と、この基部と連続し、前記接地導体板に対して略平行に延在した板状の共振本体部と、この共振本体部と連続した先端部とからなり、この先端部は前記接地導体板に電気的に浮いた状態で固定することを特徴とする、請求項８又は９に記載のアンテナの多重共振方法。
前記共振部材の前記共振本体部を前記接地導体板と略垂直に切断し、前記共振本体部の、前記接地導体板と対向する部分の面積を調整してインピーダンス制御を行うことを特徴とする、請求項１３に記載のアンテナの多重共振方法。