JP2005101805A - アンテナおよびアンテナを備えた携帯情報端末 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のアンテナは、プリント基板５１をアンテナの一部として動作させるため、端末を手で掴むなど人体が近づいた場合、アンテナ素子５２と高周波回路部５３の間の整合がずれ、利得が大きく劣化するという課題を有していた。また、人体の影響を小さくするためには、単独でアンテナとして動作する平衡給電方式のアンテナを搭載することが効果的であるが、サイズが大きく端末への搭載が困難であった。
【解決手段】 導体からなるアンテナ素子１と、アンテナ素子１と電力のやり取りを行う給電部２を備え、アンテナ素子１の形状は、給電部２と接続する側を鈍角に曲げたアンテナとしてアンテナの小型化を実現する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯情報端末等に搭載するアンテナおよびそのアンテナを搭載した携帯情報端末に関するものである。

近年、無線通信機能を搭載した携帯情報端末は小型化が進んでいる。これに伴い搭載するアンテナも小型化が要望されている。そして、半波長ダイポールアンテナに代表される平衡給電方式のアンテナはよりも、モノポールアンテナや逆Ｆアンテナに代表される不平衡給電方式のアンテナを採用することが主流になってきている。

従来の一般的な無線機能を有する携帯情報端末の構成図を図１７に示す。図１７において、５１はプリント基板であり、５２はプリント基板５１に搭載することでアンテナとして動作するアンテナ素子である。また、５３は送受信信号のアナログ的な処理を行う高周波回路部であり、５４はベースバンド処理やデジタル処理を行うデジタル回路部である。

このように、従来は、携帯情報端末の小型化のため、高周波回路部５３およびデジタル回路部５４が実装されたプリント基板５１の端のスペースを利用して、アンテナ素子５２を搭載していた。（例えば特許文献１参照。）
特開２００１−１６８６２５号公報

しかし、従来のアンテナは、プリント基板５１をアンテナの一部として動作させるため、携帯情報端末を手で掴むなど人体が近づいた場合、アンテナ素子５２と高周波回路部５３の間の整合がずれ、利得が大きく劣化するという課題を有していた。また、人体の影響を小さくするためには、単独でアンテナとして動作する平衡給電方式のアンテナを搭載することが効果的であるが、この平衡給電方式のアンテナはサイズが大きく携帯情報端末への搭載が困難であった。

本発明は、上記従来の課題に鑑み、人体の影響による特性の悪化を小さくし、かつ、小型化を実現するアンテナ、およびこのアンテナを搭載した携帯情報端末を提供することを目的とする。

本発明のアンテナは、上記課題を解決するために、鈍角に曲げた形状としたアンテナ素子２つを略左右対称に配置し、前記各アンテナ素子の一端を給電部と電気的に接続するものである。

また、本発明のアンテナは、複数のアンテナ素子と前記アンテナ素子の間に設けたインダクタンス素子とを直列に接続して鈍角に曲げた形状としたアンテナ部２つを略左右対称に配置し、前記各アンテナ部の一端を給電部と電気的に接続するものである。
本発明のアンテナは、給電部と接続する側とは異なる側を略直角に曲がった形状としたものである。

本発明のアンテナは、複数のアンテナ素子と前記アンテナ素子の間に設けたインダクタンス素子とを直列に接続して略直角に曲がった形状としたアンテナ部２つを略左右対称に
配置し、一端を給電部に接続し他端側を略直角に曲がった形状としたものである。
本発明のアンテナは、絶縁体または誘電体からなる基材と、前記基材に鈍角に曲がった形状で略左右対称に設けられた２つのパターンアンテナと、前記各パターンアンテナの一端と電気的に接続する給電部とを有するものである。

本発明のアンテナは、パターンアンテナは複数のパターンからなり、前記パターンの間にインダクタンス素子を設けたものである。
本発明のアンテナは、パターンアンテナの内、給電部と接続する側とは異なる側を略直角に曲がった形状としたものである。

本発明のアンテナは、絶縁体または誘電体からなる基材と、前記基材に設けられており複数のパターンと前記パターンの間に設けたインダクタンス素子とを直列に接続し略左右対称に設けられた２つのパターンアンテナと、前記各パターンアンテナの一端と電気的に接続する給電部とを備え、前記パターンアンテナの一端を給電部に接続し他端側を略直角に曲がった形状としたものである。

本発明の携帯情報端末は、上述したアンテナを備えたものである。

以上のように、本発明は、アンテナ素子を鈍角に曲げ、アンテナ長を稼ぐことにより、小型の平衡給電方式アンテナを実現し、また、人体の影響による特性の悪化を小さくすることができる。

（実施の形態１）
図１はアンテナを示す構成図である。図１において、１は導体からなるアンテナ素子であり、このアンテナ素子１は、図１に示すように角度θとなるように曲げた形状としている。なお、この曲げた角度θは、９０度より大きく１８０度より小さい角度である。また、２はアンテナ素子１の一端が接続されておりアンテナ素子１と電力のやり取りを行う給電部である。そして、アンテナ素子１を２つ左右対称に配置し、各アンテナ素子１の互いに近い側の一端を給電部２に接続してアンテナを構成している。

図２は、アンテナ素子１の曲げた角度θを９０度から１８０度まで変化させた場合のアンテナ形状を示す図であり、図２（ａ）はθ＝９０度、図２（ｂ）はθ＝１３５度、図２（ｃ）はθ＝１６５度、図４（ｄ）はθ＝１８０度の場合を示している。そしてアンテナの横方向の長さをＸ、縦方向の長さをＹとし、Ｘの長さを固定し、Ｙの長さをＸ／６のとしている。また、給電部２からアンテナ素子１の曲げた位置までの長さをｂとし、その曲げた位置からアンテナ素子１の給電部２側とは反対側の端までの長さをａとしている。そして、図２（ａ）に示すように、アンテナ素子１の曲げた角度θが９０度のとき、アンテナ素子１は、aの部分が理想的なダイポールアンテナとして動作し、ｂの部分が平行２線の伝送線路として動作する。また、図２（ｂ）に示すように、アンテナ素子１の曲げた角度θを９０度より大きくしていくと、ｂの部分もアンテナとして動作する。また、図２（ｃ）に示すようにアンテナ素子１の曲げた角度θが１６５度の場合は、Ｘの長さを固定しているので、aの部分の長さが０になりｂの部分のみとなりＶ形アンテナとなる。さらに、図２（ｄ）に示すように、アンテナ素子１の曲げた角度θが１８０度の場合、ダイポールアンテナとなる。

図３は、アンテナ素子１の曲げた角度θと短縮率の関係を示す図である。図２のように、Ｘの長さを固定して、ＹをＸ／６の長さに設定し、角度θを９５度から１８０度まで、５度ずつ変化させた場合の共振周波数を求め、アンテナのサイズを理想的なダイポールア
ンテナに対して、Ｘ方向にどの程度短縮できるかを示す短縮率をプロットしたものである。なお、インピーダンスを５０Ωとして給電している。

図３より、アンテナ素子１の曲げた角度θが９５度から１６０度までのアンテナの短縮率は、７から１０パーセントであることがわかる。また、角度１６５度以上はＶ形アンテナとして動作しているが、短縮率が角度θとともに急激に減少している。従って、Ｖ形アンテナではなく、アンテナ素子１が鈍角に曲げられた形状になるように角度θを設定したときにアンテナの短縮率が最も大きくなる。

図４は、角度θが１３５度の時の放射パターンであり、図４（ａ）は電界面を示し、図４（ｂ）は磁界面を示している。また、図５は、理想的なダイポールアンテナの放射パターンであり図５（ａ）は電界面を示し、図５（ｂ）は磁界面を示している。この図４と図５の放射パターンより、アンテナ素子１の曲げた角度θを１３５度してアンテナは、理想的なダイポールアンテナと同等の利得が得られていることがわかる。

以上により、アンテナ素子１を鈍角に曲げた形状とすることにより、同等の特性でアンテナの大きさをＸ方向に短縮することができる。なお、２つのアンテナ素子１の曲げる角度θがそれぞれ異なっている場合でも同様の効果を得ることができる。

以上のように、鈍角に曲げた形状のアンテナ素子１を用いることにより、ダイポールアンテナを小型化でき、また、平衡給電方式アンテナであるため携帯できる情報端末等に搭載した場合に人体からの影響を小さくすることができる。
（実施の形態２）
図６は本実施の形態のアンテナを示す構成図である。本実施の形態において実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。実施の形態１と異なるのは、アンテナ素子１の間にインダクタンス素子としてのローディングコイル３を設けた点である。
本実施の形態において、アンテナ素子１の間にローディングコイル３を用いることにより、実施の形態１におけるアンテナをさらに小型化することができる。
（実施の形態３）
図７は本実施の形態のアンテナを示す構成図である。本実施の形態において実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。実施の形態１と異なるのは、アンテナ素子１の給電部２と接続する側とは反対側のアンテナ素子１を図７に示すように直角に曲げた点である。
本実施の形態において、アンテナ素子１の給電部２と接続する側とは反対側のアンテナ素子１を直角に曲げることにより実施の形態１におけるアンテナをさらに小型化できる。
また、直角に曲げることにより、水平、垂直両偏波成分を有するアンテナを実現することができるため、通信時の姿勢が変動しても安定した通信を行うことができる。
（実施の形態４）
図８は本実施の形態のアンテナを示す構成図である。本実施の形態において実施の形態１から３と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。実施の形態１から３と異なるのは、アンテナ素子１の間にインダクタンス素子としてのローディングコイル３を設け、さらにアンテナ素子１の給電部２と接続する側とは反対側のアンテナ素子１を直角に曲げた点である。

本実施の形態において、アンテナ素子１の間にインダクタンス素子としてのローディングコイル３を設け、さらにアンテナ素子１の給電部２と接続する側とは反対側のアンテナ素子１を直角に曲げた形状とすることで、実施の形態１および２におけるアンテナをさらに小型化することができる。
（実施の形態５）
図９は本実施の形態のアンテナを示す構成図である。本実施の形態において実施の形態２と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。実施の形態２と異なるのは、アンテナ素子１の給電部２と接続する側を鈍角に曲げない点である。
本実施の形態において、ローディングコイル３を用いることと、アンテナ素子１を直角に曲げることにより、水平、垂直両偏波成分を有する小型アンテナを実現することができ、また、平衡給電方式アンテナであるため、携帯できる情報端末等に搭載した場合に人体からの影響を小さくできる。
（実施の形態６）
図１０は本実施の形態のアンテナを示す構成図である。本実施の形態において実施の形態１と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。実施の形態１と異なるのは、アンテナ素子１をパターンで形成したパターンアンテナ４とした点である。

図１０において、５は絶縁体または誘電体からなり、パターンアンテナ４を設けるための基板である。そしてパターンアンテナ４の形状は、パターンが角度θとなるように曲げた形状としたものである。そしてこの角度θは、９０度より大きく１８０度より小さい角度である。

本実施の形態において、実施の形態１と同様の効果が得られる。また、基板５に誘電率の高い材料を使用することで、波長短縮効果によりさらに共振周波数を下げる、すなわち小型化することができる。

以上のように、鈍角に曲げた形状のパターンアンテナ４を基板５の上に実装することにより、ダイポールアンテナを小型化できる。また、平衡給電方式アンテナであるため、携帯できる情報端末等に搭載した場合に人体からの影響を小さくできる。
（実施の形態７）
図１１は本実施の形態のアンテナを示す構成図である。本実施の形態において実施の形態６と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。実施の形態１０と異なるのは、アンテナパターン４の間にインダクタンス素子としてのローディングコイル３を設けた点である。
本実施の形態において、アンテナパターン４の間にローディングコイル３を用いることにより、実施の形態１０におけるアンテナをさらに小型化することができる。
（実施の形態８）
図１２は本実施の形態のアンテナを示す構成図である。本実施の形態において実施の形態６と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。実施の形態１０と異なるのは、アンテナパターン４の給電部２と接続する側とは反対側のアンテナパターン４を図１２に示すように直角に曲げた点である。
本実施の形態において、アンテナパターン４の給電部２と接続する側とは反対側のアンテナ素子１を直角に曲げることにより実施の形態６におけるアンテナをさらに小型化できる。

また、直角に曲げることにより、水平、垂直両偏波成分を有するアンテナを実現することができるため、通信時の姿勢が変動しても安定した通信を行うことができる。
（実施の形態９）
図１３は本実施の形態のアンテナを示す構成図である。本実施の形態において実施の形態６から８と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。実施の形態６から８と異なるのは、アンテナパターン４の間にインダクタンス素子としてのローディングコイル３を設け、さらにアンテナパターン４の給電部２と接続する側とは反対側のアンテナパターン４を直角に曲げた点である。
本実施の形態において、アンテナパターン４の間にインダクタンス素子としてのローディ
ングコイル３を設け、さらにアンテナパターン４の給電部２と接続する側とは反対側のアンテナパターン４を直角に曲げた形状とすることで、実施の形態６から８におけるアンテナをさらに小型化することができる。
（実施の形態１０）
図１４は本実施の形態のアンテナを示す構成図である。本実施の形態において実施の形態７と同様の構成については同一の番号を付して詳細な説明を省略し、異なるところを中心に説明する。実施の形態７と異なるのは、アンテナパターン４の給電部２と接続する側を鈍角に曲げない点である。

本実施の形態において、ローディングコイル３を用いることと、アンテナパターン４を直角に曲げることにより、水平、垂直両偏波成分を有する小型アンテナを実現することができ、また、平衡給電方式アンテナであるため、携帯できる情報端末等に搭載した場合に人体からの影響を小さくできる。
（実施の形態１１）
本実施の形態は、上記した実施の形態１から１０のいずれかのアンテナを内蔵した携帯情報端末に関するものである。図１５は、携帯情報端末の構成例を示す図であり、図１５において、６は、携帯情報端末の筐体、７は表示画面である。８は情報を入力するためのキーである。また、図１６は携帯情報端末の断面図であり、９はアンテナ搭載箇所、１０は回路部である。

携帯型の情報端末においては、キー８の周辺は、手で掴むあるいはキー操作を行うなど人体が触れる機会が多い。よって、図１６に示すアンテナ搭載箇所９のような人体が触れる機会の少ない箇所にアンテナを搭載する。これにより、姿勢変動に強い、小型で人体からの影響が小さい携帯情報端末を実現できる。

また、この搭載するアンテナに上記実施の形態１から１０に示した小型化を実現したアンテナを用いることで、アンテナの搭載箇所の自由度が向上し、また、携帯情報端末を小型化することもできる。

本発明のアンテナは、人体からの影響が小さく小型化を実現することができ、携帯型の情報端末等に搭載が可能なアンテナとして産業上有用である。

本発明の実施の形態１におけるアンテナを示す構成図 （ａ）本発明の実施の形態１において、アンテナ素子の曲げた角度θが９０度のときのアンテナ形状を示す図 （ｂ）本発明の実施の形態１において、アンテナ素子の曲げた角度θが１３５度のときのアンテナ形状を示す図 （ｃ）本発明の実施の形態１において、アンテナ素子の曲げた角度θが１６５度のときのアンテナ形状を示す図 （ｄ）本発明の実施の形態１において、アンテナ素子の曲げた角度θが１８０度のときのアンテナ形状を示す図 本発明の実施の形態１において、アンテナ素子の曲げた角度θとアンテナの短縮率の関係を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの電界面の指向性を示す図 （ｂ）本発明の実施の形態１におけるアンテナの磁界面の指向性を示す図 （ａ）本発明の実施の形態１における理想的なダイポールアンテナの電界面の指向性を示す図 （ｂ）本発明の実施の形態１における理想的なダイポールアンテナの磁界面の指向性を示す図 本発明の実施の形態２におけるアンテナを示す構成図 本発明の実施の形態３におけるアンテナを示す構成図 本発明の実施の形態４におけるアンテナを示す構成図 本発明の実施の形態５におけるアンテナを示す構成図 本発明の実施の形態６におけるアンテナを示す構成図 本発明の実施の形態７におけるアンテナを示す構成図 本発明の実施の形態８におけるアンテナを示す構成図 本発明の実施の形態９におけるアンテナを示す構成図 本発明の実施の形態１０におけるアンテナを示す構成図 本発明の実施の形態１１における携帯情報端末の構成例を示す図 本発明の実施の形態１１における携帯情報端末の断面を示す図 従来の技術におけるアンテナを示す構成図

符号の説明

１ アンテナ素子
２ 給電部
３ ローディングコイル
４ パターンアンテナ
５ 基板
６ 筐体
７ 表示画面
８ キー
９ アンテナ搭載箇所
１０ 回路部

Claims (9)

1. 鈍角に曲げた形状としたアンテナ素子２つを略左右対称に配置し、前記各アンテナ素子の一端を給電部と電気的に接続するアンテナ。
2. 複数のアンテナ素子と前記アンテナ素子の間に設けたインダクタンス素子とを直列に接続して鈍角に曲げた形状としたアンテナ部２つを略左右対称に配置し、前記各アンテナ部の一端を給電部と電気的に接続するアンテナ。
3. 給電部と接続する側とは異なる側を略直角に曲がった形状とした請求項１または２記載のアンテナ。
4. 複数のアンテナ素子と前記アンテナ素子の間に設けたインダクタンス素子とを直列に接続して略直角に曲がった形状としたアンテナ部２つを略左右対称に配置し、一端を給電部に接続し他端側を略直角に曲がった形状としたアンテナ。
5. 絶縁体または誘電体からなる基材と、前記基材に鈍角に曲がった形状で略左右対称に設けられた２つのパターンアンテナと、前記各パターンアンテナの一端と電気的に接続する給電部とを有するアンテナ。
6. パターンアンテナは複数のパターンからなり、前記パターンの間にインダクタンス素子を設けた請求項５記載のアンテナ。
7. パターンアンテナの内、給電部と接続する側とは異なる側を略直角に曲がった形状とした請求項５または６記載のアンテナ。
8. 絶縁体または誘電体からなる基材と、前記基材に設けられており複数のパターンと前記パターンの間に設けたインダクタンス素子とを直列に接続し略左右対称に設けられた２つのパターンアンテナと、前記各パターンアンテナの一端と電気的に接続する給電部とを備え、前記パターンアンテナの一端を給電部に接続し他端側を略直角に曲がった形状としたアンテナ。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載のアンテナを備えた携帯情報端末。