JP2004104419A - 携帯無線機用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ素子の位置を高くすることなく広帯域化でき、更にグランド部の位置が変化する構造であっても共振周波数のずれを抑制できるようにした携帯無線機用アンテナを提供する。
【解決手段】携帯電話機等の携帯無線機に搭載され、これに内蔵のプリント基板やＬＣＤのグランド部３２，２３に接続される平板アンテナ１０は、全体がコの字形を成し、その一端から主部が直線及び帯状に延伸している第１の放射素子１１と、この第１の放射素子１１に隣接させて平行かつ同一平面上に設けられた結合調整部１２と、第１の放射素子１１の端部及び結合調整部１２に接続された第２の放射素子１３とを備える。更に、第１の放射素子１１の他端近傍には給電用の端子部材４３が設けられ、第２の放射素子１３の端部には基板グランド３２を接続するためのグランド接続部４２が設けられている。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯無線機用アンテナに関し、特に、アンテナ素子の位置を高くすることなく広帯域化でき、更に折り畳み型携帯電話機等のように基板グランド等の位置が変化する構造の携帯無線機における共振周波数のずれを抑制できるようにする携帯無線機用アンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機やＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）電話機では、基地局との通信及び受信を良好に行うために伸縮式のホイップアンテナと内蔵の平板アンテナとを備えている。平板アンテナの代表的なものに、小型で簡略な構造、及び広帯域特性を有する逆Ｆ形アンテナがある。
【０００３】
図８は、従来の携帯無線機用アンテナを示す。この携帯無線機用アンテナとしての逆Ｆ形アンテナ１００は、携帯電話機等の筐体内に配設されたプリント基板のグランド部１０１を有し、このグランド部１０１は、配線パターンや金属導体等により形成されており、その上部には、金属板による平板状のアンテナ放射素子１０２が平行に配設され、グランド部１０１とアンテナ素子１０２をグランド接続部１０３及び給電点１０４によって接続している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の携帯無線機用アンテナによると、プリント基板のグランド部１０１とアンテナ素子１０２の距離が近づくに従って帯域が狭くなるため、アンテナ素子１０２には或る程度の高さが必要となる。更に、逆Ｆ形アンテナは、プリント基板のグランド（基板グランド）の影響を受け易いため、折り畳み型携帯電話機のように上部筐体と下部筐体の開閉に伴って基板グランドの位置が変化する場合には、共振周波数にずれが生じる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、アンテナ素子の位置を高くすることなく広帯域化でき、更にグランド部の位置が変化する構造であっても共振周波数のずれを抑制できるようにした携帯無線機用アンテナを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、シート状の金属導体にスリットを設けて形成され、所定の共振周波数で励振される少なくとも２つの第１及び第２の放射導体と、前記第２の放射導体にグランド接続導体によって接続され、前記第１及び第２の放射導体に対向しない位置に設けられたグランドとを備えたことを特徴とする携帯無線機用アンテナを提供する。
【０００７】
この構成によれば、第２の放射導体がグランドの如くに機能するので、放射導体（アンテナ素子）の直下や直近にプリント基板や電子部品のグランド部を配置する必要がなく、従って、放射導体をプリント基板等のグランド部に対して高い位置に設ける必要がないので、アンテナの広帯域が図れると共に共振周波数のずれを抑制することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は開状態を示す側面図、（ｃ）は要部平面図である。この携帯無線機用アンテナ（以下、単に「アンテナ」ともいう。）は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、所定の共振周波数で励振される放射素子部１０と、基板グランド３２と、ＬＣＤグランド２３とを有する。放射素子部１０と基板グランド３２は、グランド接続部４２によって接続され、基板グランド３２とＬＣＤグランド２３は、基板間グランド接続部４１によって開閉可能に接続されている。また、放射素子部１０には、グランド接続部４２に隣接及び垂下させて帯状の給電部材４３が設けられている。この給電部材４３の端部と基板グランド３２との間が給電点４４となる。
【０００９】
放射素子部１０は、図１（ｃ）に示すように、全体がＵ字形あるいはコ字形を成し、その一端の帯状部分が主部を成す第１の放射素子１１、これに隣接させて逆方向から延伸するように配設された結合調整部１２、第１の放射素子１１及び結合調整部１２に結合された帯状の第２の放射素子１３を備え、第１の放射素子１１と結合調整部１２の間にコ字形の切欠部１０ａを有した平板状のアンテナを構成している。
【００１０】
基板間グランド接続部４１には、折り畳み型携帯電話機に適用した場合、開閉によりストレスがかかるので、曲げ回数に耐えられる素材を用いている。また、基板間グランド接続部４１は、第２の放射素子１３側で基板グランド３２とＬＣＤグランド２３を接続している。これにより、開閉時のグランドによる影響を少なくしている。
【００１１】
グランド接続部４２は、Ｌ字形を成し、図１（ａ）に示すように、第２の放射素子１３の端部に接続されており、その端部（下端）は基板グランド３２のコーナ部に接続されている。
【００１２】
放射素子部１０は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、第１及び第２の放射素子１１，１３と結合調整部１２により、アンテナとして動作するために必要な機能を単体で備えることになるので、アンテナ下部に基板グランド３２やＬＣＤグランド２３を配設する必要がない。このため、放射素子部１０は、基板グランド３２、ＬＣＤグランド２３及び他のグランド部（外部の接地部等）に対して高周波的に浮いた状態、換言すれば、高周波的には接続されていない状態にすることができる。「高周波的に接続されていない状態」とは、放射素子部１０が、グランドと常時同電位となる導体部分を有しないということである。すなわち、本発明のアンテナ１を携帯電話機に内蔵した場合、放射素子部１０は給電部材４３を介した給電点４４との配線部分及び基板グランド３２に対するグランド接続部４２を介してのみ携帯電話機の高周波回路部（送受信回路等）と電気的に接続されているだけであり、その他の接地部と放射素子部１０は接触もしないし、直に接続されることもなく、夫々が独立した構成となっている。
【００１３】
この第１の実施の形態によれば、放射素子部１０が結合調整部１２を備えているため、第１の放射素子１１と結合調整部１２の間隔ｔ、及び結合調整部１２の長さＬを変えることにより、アンテナ１の共振周波数（≒λ／４）と帯域幅を所望の値に調整することができる。なお、間隔ｔは、具体的には２ｍｍ以下が望ましい。また、放射素子部１０、グランド接続部４２及び給電部材４３は、打ち抜き加工、エッチング等で製作することにより一体構造とすることができ、これにより部品点数を低減することができる。
【００１４】
図２は、本発明の携帯無線機用アンテナを搭載した折り畳み型携帯電話機の閉じた状態を示す。この折り畳み型携帯電話機は、スピーカ、液晶表示器（ＬＣＤ）等を搭載する上部筐体２０と、数字キーや十字キーを備える操作部、マイク、イヤホンジャック、充電端子等を備える下部筐体３０とを主体に構成されており、上部筐体２０と下部筐体３０とは、蝶番部４０により折り畳み自在に結合され、本発明に係るアンテナ１が上部筐体２０及び下部筐体３０に内蔵されている。
【００１５】
上部筐体２０は、ＬＣＤ２１、ＬＣＤ２１の背部に実装されたプリント基板２２、及びプリント基板２２の裏面に形成されたＬＣＤグランド２３を内蔵している。
【００１６】
下部筐体３０は、基板グランド３２を有するプリント基板３１を内蔵している。上部筐体２０と下部筐体３０は、蝶番部４０によって閉状態の０度から全開状態の約１５０度まで開閉することができる。放射素子部１０は、電気的には下部筐体３０に接続されているが、機械的には一体化されておらず、両者間は可動する。
【００１７】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は要部平面図である。この第２の実施の形態のアンテナ１は、第１の実施の形態と同様に折り畳み型携帯電話機に適用され、図３（ｂ）に示すように、図１に示す第１の実施の形態のアンテナ１において、第３の放射素子１４を追加したものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。この第３の放射素子１４は、第１の放射素子１１の給電点の近傍からＬ字形に内側に突出するように設けられている。従って、第３の放射素子１４は、図３（ａ）に示すように、第１の放射素子１１、結合調整部１２、及び第２の放射素子１３とともに同一平面上にある。この第２の実施の形態のアンテナ１によれば、第１及び第２の放射素子１１，１３により第１の共振周波数が決定され、第２及び第３の放射素子１３，１４により第２の共振周波数が決定されるので、第１の実施の形態よりもマルチバンド化が可能になる。また、第１の実施の形態と同様に広帯域化を図ることができ、筐体の開閉による共振周波数の周波数ずれの抑制も可能になる。
【００１８】
図４は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナを示す。この第３の実施の形態のアンテナ１は、第１の実施の形態と同様に折り畳み型携帯電話機に適用され、図３に示す第２の実施の形態において、第３の放射素子１４の部分を、他の部分に対して直角に折り曲げ、給電部材４３を省略したものであり、他は第２の実施の形態と同様に構成されている。この第３の実施の形態によれば、側面からの電磁波放射が可能になると共に、マルチバンド化、小型化、広帯域化、及び共振周波数ずれの抑制が可能になる。
【００１９】
図５は、リターンロスについて第３の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナと比較例（図８に示した形態の逆Ｆ形デュアルアンテナ）とのを比較した結果を示す。図中、特性Ａは比較例の結果、特性Ｂは折り畳み型携帯電話機を開いた状態における第３の実施の形態のアンテナの結果、特性Ｃは折り畳み型携帯電話機を閉じた状態における第３の実施の形態のアンテナの結果である。
【００２０】
また、表１は、ＶＳＷＲ＝３における比帯域幅の比較結果を示す。表中のＧＳＭは、Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍの略であり、使用周波数は８００ＭＨｚ帯（８７０〜９６０ＭＨｚ）である。ＤＣＳは、Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｅｌｌｕｌａｒ　Ｓｙｓｔｅｍの略であり、使用周波数は１．７ＧＨｚ帯（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）である。
【表１】

【００２１】
図５及び表１に示すように、第３の実施の形態のアンテナは、逆Ｆ形デュアルアンテナに比べ、ＧＳＭ帯での比帯域幅は約３％向上し、ＤＣＳ帯での比帯域幅も約１０〜２３％向上している。また、携帯電話機の開閉による共振周波数のズレも殆ど生じない。このように、第３の実施の形態のアンテナは、ＧＳＭ帯及びＤＣＳ帯共に広帯域化でき、折り畳み型携帯電話機に搭載した場合でも開閉による共振周波数のずれを抑制できることが確かめられた。
【００２２】
図６は、本発明の第４の実施の形態に係るアンテナの放射素子部を示す。この第４の実施の形態は、ＧＳＭ帯、ＤＣＳ帯双方の共振周波数のずれを抑制できるようにしたものであり、図４に示す第３の実施の形態において、第３の放射素子１４と上面の結合調整部１２との間に平行に帯状の側面の結合調整部１５を設けたものであり、他は第３の実施の形態と同様に構成されている。この第４の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に打ち抜き加工、エッチング等により製作することができる。また、このアンテナ１は、第１及び第２の放射素子１１，１３により第１の共振周波数が決定され、第２及び第３の放射素子１３，１４により第２の共振周波数が決定される。そして、上面の結合調整部１２の長さＸ１、側面の結合調整部１５の長さＸ２、第１の放射素子１１と上面の結合調整部１２との間隔ｔ１、第３の放射素子１４と側面の結合調整部１５との間隔ｔ２のそれぞれを適宜調整することにより、第１及び第２の共振周波数が微調整が可能、すなわちＤＣＳ帯のズレの抑制、及びＧＳＭ帯とＤＣＳ帯の両方の共振周波数のズレを抑制することが可能になる。また、各波長帯における帯域幅の調整も可能になる。
【００２３】
図７は、本発明の第５の実施の形態に係るアンテナを示す。この第５の実施の形態は、折り畳み型以外の携帯電話機に適用され、第３の実施の形態において、ＬＣＤグランド２３及び基板間グランド接続部４１を省いたものであり、他は第３の実施の形態と同様に構成されている。この第５の実施の形態によれば、折り畳み型以外の携帯電話機のアンテナの広帯域化を図ることができる。
【００２４】
なお、第１、第２及び第４の実施の形態において、ＬＣＤグランド２３及び基板間グランド接続部４１を省いて折り畳み型以外の携帯電話機に適用してもよい。
【００２５】
また、前記各実施の形態においては、放射素子部１０がグランド接続部４２を介して基板グランド３２に接続されているものとしたが、グランド接続部４２がＬＣＤグランド２３又は他の電子部品、機構部品等（シールドカバー、フレーム等）のグランドに接続された構成であってもよい。
【００２６】
上記実施の形態においては、携帯無線機として携帯電話機を示したが、本発明は携帯電話機に限定されるものではなく、例えば、本発明のアンテナ１を搭載するＰＨＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｈａｎｄｙｐｈｏｎｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）機等がある。
【００２７】
また、上記各実施の形態においては、グランド部は、ＬＣＤグランド２３と基板グランド３２の２つを備えるものとしたが、いずれか一方のみであってもよいし、更に多くともかまわない。
【００２８】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の携帯無線機用アンテナによれば、第２の放射素子がグランドの如くに機能する結果、放射導体（アンテナ素子）の直下や直近にプリント基板や電子部品のグランド部を配置する必要も、アンテナ全体をグランド部に対して高い位置に設ける必要もなくなり、アンテナの広帯域が図れると共に共振周波数のずれを抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は開状態を示す側面図、（ｃ）は要部平面図である。
【図２】本発明の携帯無線機用アンテナを搭載した折り畳み型携帯電話機の概略構成を示す側面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は要部平面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナの斜視図である。
【図５】リターンロスについて本発明の第３の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナと比較例（逆Ｆ形デュアルアンテナ）とを比較した結果を示す特性図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナの要部斜視図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態に係る携帯無線機用アンテナの斜視図である。
【図８】従来の携帯無線機用アンテナを示す斜視図である。
【符号の説明】
１　携帯無線機用アンテナ
１０　放射素子部
１１　第１の放射素子
１２　結合調整部
１３　第２の放射素子
１４　第３の放射素子
１５　側面の結合調整部
２０　上部筐体
２１　ＬＣＤ
２２，３１　プリント基板
２３　ＬＣＤグランド
３０　下部筐体
３２　基板グランド
４０　蝶番部
４１　基板間グランド接続部
４２　グランド接続部
４３　給電部材
４４　給電点
１００　逆Ｆ形アンテナ
１０１　グランド部
１０２　アンテナ素子
１０３　グランド接続部

Claims (9)

1. シート状の金属導体にスリットを設けて形成され、所定の共振周波数で励振される少なくとも２つの第１及び第２の放射導体と、
   前記第２の放射導体にグランド接続導体によって接続され、前記第１及び第２の放射導体に対向しない位置に設けられたグランドとを備えたことを特徴とする携帯無線機用アンテナ。
2. 前記少なくとも２つの放射導体は、前記第１及び第２の放射導体の他に第３の放射導体を備え、
   前記第１の放射導体は、第１の共振周波数で励振され、
   前記第３の放射導体は、第２の共振周波数で励振されることを特徴とする請求項１記載の携帯無線機用アンテナ。
3. 前記第１の放射導体の面と前記第３の放射導体の面とは、ほぼ垂直な位置に設けられたことを特徴とする請求項２記載の携帯無線機用アンテナ。
4. 前記グランドは、前記第２の放射導体に前記グランド接続導体によって接続された第１のグランドと、前記第１のグランドにグランド間接続導体によって接続され、前記第１のグランドに対向する位置から所定の角度に至る範囲で開閉可能に設けられた第２のグランドからなり、
   前記グランド接続導体は、前記第１及び第２のグランドを開いたとき、前記第２の放射導体の直下に位置するように設けられたことを特徴とする請求項２または３記載の携帯無線機用アンテナ。
5. 前記第２の放射導体は、前記第１の放射導体に所定の間隙を有して前記第１の放射導体に平行に延在する結合調整部を備え、
   前記結合調整部は、所望の共振周波数及び帯域幅になるように、長さ、幅又は前記間隙が調整されることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の携帯無線機用アンテナ。
6. 前記間隙は、２ｍｍ以下に調整されることを特徴とする請求項５記載の携帯無線機用アンテナ。
7. 前記第２の放射導体は、前記第１の放射導体に第１の間隙を有して前記第１の放射導体に平行に延在する第１の結合調整部と、前記第３の放射導体に第２の間隙を有して前記第３の放射導体に平行に延在する第２の結合調整部とを備え、
   前記結合調整部は、所望の共振周波数及び帯域幅になるように、長さ、幅又は前記第１及び第２の間隙が調整されることを特徴とする請求項２または３記載の携帯無線機用アンテナ。
8. 前記第１及び第２の間隙は、２ｍｍ以下に調整されることを特徴とする請求項７記載の携帯無線機用アンテナ。
9. 開閉可能な一対の筐体を有する折り畳み型携帯無線機に適用された携帯無線機用アンテナにおいて、
   前記一対の筐体の一方の筐体に配置された第１のグランドと、
   前記一対の筐体の他方の筐体に配置され、前記第１のグランドにグランド間接続導体によって接続された第２のグランドと、
   前記第１及び第２のグランドに対向しない位置に設けられてなると共に、シート状の金属導体にスリットを設けて形成され、所定の共振周波数で励振される少なくとも２つの第１及び第２の放射導体と、
   前記第１のグランドと前記第２の放射導体を電気的に接続するグランド接続導体とを備えたことを特徴とする携帯無線機用アンテナ。

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