JP2004363789A

JP2004363789A - 逆ｆアンテナ

Info

Publication number: JP2004363789A
Application number: JP2003158127A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Seiki; 嘉裕清木
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-06-03
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】固有インピーダンスを容易に調整することができる小型の逆Ｆアンテナを提供することを目的とする。
【解決手段】逆Ｆアンテナが、平板アンテナ部２１と誘電体アンテナ部１により構成される。平板アンテナ部２１は、一端２０１が接地されるとともに他端２０２が電気的に開放され、これら両端点２０１，２０２の間に給電点２０３が設けられている。誘電体アンテナ部１は、誘電体１０上に電極パターン１１が形成され、この電極パターン１１が平板アンテナ部２１の給電点に接続され、誘電体アンテナ部１を介して平板アンテナ部２１へ給電が行われる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆Ｆアンテナに係り、更に詳しくは、携帯電話機などの携帯通信端末装置に内蔵される小型の逆Ｆアンテナ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、携帯電話機は各社から様々な型式のものが提供されているが、これらの携帯電話機はその基本的な機能に大きな差はない。このため、需要者による携帯電話機の選択基準は、そのデザインに重点が置かれるようになってきている。すなわち、携帯電話機の小型化、薄型化が求められ、また、アンテナ装置などの突出部等を有しない形状であることが求められている。
【０００３】
このため、最近の携帯電話機は、内部の基板上に電子部品が高密度で配置され、当該基板には空きスペースが少なくなっている。このため、アンテナ装置は残された空きスペースに配置する必要があった。しかしながら、一般にアンテナ装置は波長λに応じた電気長（例えばλ／４）を必要とし、アンテナ装置を小型化することは容易ではなかった。
【０００４】
従来から知られている小型のアンテナ装置としては、誘電体アンテナがある。誘電体アンテナは、誘電体の表面又は内部に電極パターンを形成したアンテナ装置であり、その誘電率に応じた波長短縮効果が得られる。また、電極パターンをメアンダパターン（蛇行パターン）とすることにより、実装面積に比べて長い電気長を確保することができる。このため、通常のアンテナに比べて小型化することができる。
【０００５】
図７は、従来の誘電体アンテナの一例を示した図である。この誘電体アンテナ１は、誘電体１０上にメアンダ形状の電極パターン１１が形成されている。このような誘電体アンテナは小型化できる反面、放射効率が悪いことからアンテナ利得が小さいという問題があった。また、帯域幅が狭いという問題もあった。このような問題を改善することを目的としたアンテナ装置が、例えば特許文献１に開示されている。
【０００６】
図８は、特許文献１に記載された従来のアンテナ装置の一例を示した図である。このアンテナ装置３０は、誘電体アンテナ１及び板状補助エレメント２０からなる複合アンテナであり、誘電体アンテナ１を用いることにより波長短縮効果を得る一方、導電性の板状補助エレメント２０を用いることにより利得及び帯域幅を改善しようとするものである。
【０００７】
このアンテナ装置３０は、誘電体アンテナ１の電極パターン１１を分岐させ、一方を給電回路に接続し、他方を接地している。つまり、分岐点を給電点とする逆Ｆアンテナである。一般に、逆Ｆアンテナの動作周波数は、開放端から接地端までの電気長によって決まる。このため、逆Ｆアンテナ３０の動作周波数の調整は、誘電体アンテナ１の交換、あるいは、平板状補助エレメント２０の形状を調整することによって行うことができる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３３９２２６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
逆Ｆアンテナの固有インピーダンスは、一般に、給電点から接地点までの形状を調整することにより行うことができる。ところが、図８の従来の逆Ｆアンテナ３０の場合、この形状が誘電体アンテナ１の電極パターンによって予め決められている。しかも、電極パターン１１を変更した誘電体アンテナ１を新たに製作しようとすれば、多大な時間とコストがかかる。
【００１０】
このため、図８の逆Ｆアンテナ３０の固有インピーダンスを調整したい場合には、誘電体アンテナ１を交換するか、あるいは、給電点にインピーダンス整合回路を別途設ける必要があった。しかしながら、予め用意されている誘電体アンテナ１への交換によってインピーダンスを整合させることができるとは限らず、多種類の誘電体アンテナ１を予め用意しておくという方法は現実的ではない。また、インピーダンス整合回路を用いた場合には、インピーダンス整合回路を配置する基板上の空きスペースが必要となるとともに、コストアップにつながる。
【００１１】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、固有インピーダンスを容易に調整することができる小型の逆Ｆアンテナを提供することを目的とする。また、固有インピーダンスを容易に調整することができ、基板上の少ない空きスペースに実装可能な逆Ｆアンテナを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による逆Ｆアンテナは、一端が接地されるとともに他端が電気的に開放され、これら両端点の間に給電点が設けられた平板アンテナ部と、誘電体上に電極パターンが形成され、この電極パターンが平板アンテナ部の給電点に接続された誘電体アンテナ部とを備え、誘電体アンテナ部を介して平板アンテナ部へ給電が行われるように構成される。この様な構成により、平板アンテナ部及び誘電体アンテナ部からなる小型の逆Ｆアンテナにおいて、平板アンテナ部の形状を変更して、その動作周波数及び固有インピーダンスを調整することができる。
【００１３】
また、本発明による逆Ｆアンテナは、平板アンテナ部の上記他端に接続され、開放端を形成する誘電体アンテナを更に備えて構成される。逆Ｆアンテナを２つの誘電体アンテナ部及び平板アンテナ部により構成することにより、各誘電体アンテナ部の高さを低くし、アンテナ全体の高さを抑制することができる。
【００１４】
また、本発明による逆Ｆアンテナは、誘電体アンテナ部が２系統の独立した電極パターンを有し、一方の電極パターンが平板アンテナの給電点に接続され、他方の電極パターンが平板アンテナの上記他端に接続されるように構成される。この様な構成により、基板上における誘電体アンテナの実装スペースを節約することができる。
【００１５】
また、本発明による逆Ｆアンテナは、一端が接地され、他端に給電点が設けられた第１の平板アンテナ部と、一端が開放され、他端に給電点が設けられた第２の平板アンテナ部と、誘電体上に電極パターンが形成され、この電極パターンが第１及び第２の平板アンテナ部の給電点に接続された誘電体アンテナ部とを備えて構成される。この様な構成により、第１及び第２の平板アンテナ部の形状を変更して、その動作周波数及び固有インピーダンスを調整することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による逆Ｆアンテナの一構成例を示した斜視図である。図中の１は誘電体アンテナ、１０は誘電体、１１は電極パターン、１２は給電端子、２１は平板アンテナ、２０１は接地点、２０２は開放端、２０３は給電点である。この逆Ｆアンテナ３１は、誘電体アンテナ１及び平板アンテナ２１により構成される複合アンテナである。
【００１７】
誘電体アンテナ１は、誘電体１０の表面上に蛇行させた電極パターン１１を形成して構成される。平板アンテナ２１は、平板形状の導電性材料からなり、ここでは金属製平板から製作された板金アンテナであるものとする。この平板アンテナ２１は、平面形状がＬ字型に形成され、その一端（接地点２０１）が基板側に折り曲げられ、基板上のグランドラインに接続されている。また、Ｌ字型に折り曲げられた平板アンテナ２１の他端（開放端２０２）は電気的に開放されている。
【００１８】
さらに、平板アンテナ２１は両端２０１，２０２の間に給電点２０３が設けられ、この給電点２０３が誘電体アンテナ１の電極パターン１１の一端に接続されている。電極パターン１１の他端（給電端子１２）は、基板上の給電回路（不図示）に接続され、誘電体アンテナ１を介して平板アンテナ２１へ給電が行われる。
【００１９】
この逆Ｆアンテナ３１は、平板アンテナ２１の形状を調整することによって、動作周波数及び固有インピーダンスを調整することができる。例えば、接地点２０１から開放端２０２までの長さを調整して波長を調整し、接地点２０１から給電点２０３までの長さを調整して固有インピーダンスを調整することができる。平板アンテナ２１の形状変更は、誘電体アンテナ１の電極パターン１１の変更に比べて容易であるため、この逆Ｆアンテナ３１は、動作周波数及びインピーダンスを容易に最適化することができる。
【００２０】
図２及び図３は、図１の逆Ｆアンテナ３１を携帯電話機内に配置する場合の一例を示した図であり、図３には、図２のＩ−Ｉ断面が示されている。図中の３は基板、４は基板上に実装された電子部品、５はホイップアンテナである。
【００２１】
携帯電話機の内蔵アンテナは、基板上に実装された電子部品の高周波ノイズによる利得低下を防止するために、基板端部に配置されることが望ましい。このため、逆Ｆアンテナ３１は、例えば、図示したように基板３の上端部に配置される。なお、図示した平板アンテナ２１はＬ字型に形成されているが、所定の電気長を確保することができる場合には直線形状であってもよい。
【００２２】
平板アンテナ２１は、接地点２０１及び誘電体アンテナ１により支持され、基板３から距離を隔てた空間に配置される。このため、基板３上に接地点２０１及び誘電体アンテナ１の実装スペースが確保できれば、平板アンテナ２１を他の電子部品４とオーバーラップさせて、逆Ｆアンテナ３１を実装することができる。
【００２３】
図４は、本発明の実施の形態１による逆Ｆアンテナの他の構成例を示した斜視図である。この逆Ｆアンテナ３２を図１の場合と比較すれば、平板アンテナ２１が、誘電体アンテナ１を介して接続された２つの平板アンテナ２２Ａ及び２２Ｂにより構成されている点で異なる。
【００２４】
平板アンテナ２２Ａは、一端が接地され、他端が誘電体アンテナ１の電極パターン１１に接続されている。また、平板アンテナ２２Ｂは、一端が開放され、他端が誘電体アンテナ１の上記電極パターン１１に接続されている。この場合にも、図１と同様の作用効果が得られる。すなわち、図１の平板アンテナ２１は、２以上の平板アンテナにより構成することもできる。
【００２５】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２による逆Ｆアンテナの一構成例を示した斜視図である。この逆Ｆアンテナ３３は、２つの誘電体アンテナ１Ａ，１Ｂ及び平板アンテナ２３により構成される複合アンテナである。
【００２６】
平板アンテナ２３の接地点２０１は、基板側に折り曲げられて基板上で接地されている。平板アンテナ２３の開放端２０２には、誘電体アンテナ１Ｂの電極パターン１１Ｂの一端が接続されている。この電極パターン１１Ｂの他端は開放されており、平板アンテナ２３及び電極パターン１１Ｂの電気長によって動作周波数が決まる。すなわち、誘電体アンテナ１Ｂを用いることにより小型化する一方、平板アンテナ２３を用いることにより利得を向上させている。また、平板アンテナ２３の形状を変更することによって動作周波数を容易に調整することができる。
【００２７】
平板アンテナ２３の給電点２０３には、誘電体アンテナ１Ａの電極パターン１１Ａの一端が接続され、電極パターン１１Ａの他端は給電回路に接続されている。このため、誘電体アンテナ１Ａを介して平板アンテナ２３へ給電が行われる。給電点２０３に誘電体アンテナ１Ａを接続することによって、逆Ｆアンテナ３３の固有インピーダンスを高めることができる。
【００２８】
誘電体アンテナ１Ａ及び１Ｂは、基板上に固着され、平板アンテナ２３は、接地端２０１と誘電体アンテナ１Ａ及び１Ｂにより支持される。この逆Ｆアンテナ３３を図８に示した従来の逆Ｆアンテナ３０と比較すれば、誘電体アンテナ１が、２つの誘電体アンテナ１Ａ及び１Ｂに分割されている。このため、各誘電体アンテナ１Ａ，１Ｂの高さは、誘電体アンテナ１の高さよりも低くすることができる。従って、逆Ｆアンテナが実装された基板の高さを低減することができ、携帯電話機を薄型化することが可能となる。
【００２９】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３による逆Ｆアンテナの一構成例を示した斜視図である。この逆Ｆアンテナ３４は、誘電体アンテナ１Ｃ及び平板アンテナ２４により構成される複合アンテナである。
【００３０】
誘電体アンテナ１Ｃは、誘電体１０に２系統の独立した電極パターン１１Ａ及び１１Ｂを形成した誘電体アンテナであり、平板アンテナ２４の給電点２０３及び開放端２０２が接続されている。すなわち、誘電体アンテナ１Ｃは、図５（実施の形態２）における誘電体アンテナ１Ａ及び１Ｂに相当する。
【００３１】
平板アンテナ２４の接地点２０１は、基板側に折り曲げられて基板上で接地されている。平板アンテナ２４の給電点２０３には、誘電体アンテナ１Ｃの電極パターン１１Ａの一端が接続されている。この電極パターン１１Ａの他端は、基板上の給電回路に接続され、電極パターン１１Ａを介して平板アンテナ２４へ給電が行われる。
【００３２】
平板アンテナ２４は、給電点２０３よりも開放端２０２側が環状に形成され、開放端２０２には、誘電体アンテナ１Ｃの電極パターン１１Ｂの一端が接続されている。この電極パターン１１Ｂの他端は開放されており、平板アンテナ２４及び電極パターン１１Ｂの電気長によって逆Ｆアンテナ３４の動作周波数が決まる。
【００３３】
この様にして、実施の形態２における誘電体アンテナ１Ａ及び１Ｂに代えて、同一の誘電体１０上に２つの電極パターン１１Ａ及び１１Ｂを形成した誘電体アンテナ１Ｃを用いることにより、誘電体アンテナを実装するための基板上のスペースを節約することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、平板アンテナ部の給電点に誘電体アンテナを接続することにより逆Ｆアンテナを構成している。このため、誘電体アンテナ及び平板アンテナにより構成された小型化可能な逆Ｆアンテナにおいて、変更容易な平板アンテナの形状を調整することにより、その動作周波数及び固有インピーダンスを容易に調整することができる。
【００３５】
また、本発明によれば、平板アンテナ部の給電点及び開放端のそれぞれに誘電体アンテナを接続している。このため、各誘電体アンテナの高さを低くし、アンテナ実装後の基板の高さを低くすることができる。
【００３６】
また、本発明によれば、誘電体アンテナに２系統の独立した電極パターンを形成し、一方の電極パターンに平板アンテナの給電点を接続し、他方の電極パターンに平板アンテナの開放端を接続している。このため、基板上における誘電体アンテナの実装スペースを節約することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１による逆Ｆアンテナの一構成例を示した斜視図である。
【図２】図１の逆Ｆアンテナを携帯電話機内に配置した場合の一例を示した図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ断面を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態１による逆Ｆアンテナの他の構成例を示した斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態２による逆Ｆアンテナの一構成例を示した斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態３による逆Ｆアンテナの一構成例を示した斜視図である。
【図７】従来の誘電体アンテナを示した図である。
【図８】特許文献１に記載された従来のアンテナ装置の一例を示した図である。
【符号の説明】
１，１Ａ〜１Ｃ誘電体アンテナ部
１０誘電体
１１，１１Ａ，１１Ｂ電極パターン
２１，２２Ａ，２２Ｂ，２３，２４平板アンテナ
３１〜３４逆Ｆアンテナ
２０１接地点
２０２開放端
２０３給電点

Claims

一端が接地されるとともに他端が電気的に開放され、これら両端点の間に給電点が設けられた平板アンテナ部と、誘電体上に電極パターンが形成され、この電極パターンが平板アンテナ部の給電点に接続された誘電体アンテナ部とを備え、誘電体アンテナ部を介して平板アンテナ部へ給電が行われることを特徴とする逆Ｆアンテナ。
平板アンテナ部の上記他端に接続され、開放端を形成する誘電体アンテナを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の逆Ｆアンテナ。
上記誘電体アンテナ部が基板上に固定され、上記平板アンテナが誘電体アンテナにより支持され、基板から距離を隔てて配置されることを特徴とする請求項２に記載の逆Ｆアンテナ。
上記誘電体アンテナは２系統の独立した電極パターンを有し、一方の電極パターンが平板アンテナの給電点に接続され、他方の電極パターンが平板アンテナの上記他端に接続されることを特徴とする請求項１に記載の逆Ｆアンテナ。
一端が接地され、他端に給電点が設けられた第１の平板アンテナ部と、一端が電気的に開放され、他端に給電点が設けられた第２の平板アンテナ部と、誘電体上に電極パターンが形成され、この電極パターンが第１及び第２の平板アンテナ部の給電点に接続された誘電体アンテナ部とを備え、誘電体アンテナ部を介して給電が行われることを特徴とする逆Ｆアンテナ。