JP2005136521A - 無線通信装置及びそのアンテナ特性改善方法 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナを小型化してもアンテナ特性の良い無線通信装置ならびに設計の自由度の高いアンテナ利得改善方法を提供する。
【解決手段】無線により通信可能な回路部、電位基準のための接地導体５０、および回路部とアンテナ１６を接続するための給電線路１８とを有する基板と、該基板上の給電線路１８に接続され、基体１６ａにアンテナ導体１６ｂを形成してなるアンテナ１６を筐体１１内に収容してなる無線通信装置１０であって、上記筐体１１の内側の一部に上記アンテナ導体１６ｂから独立した補助導体１７を備えたことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ＧＰＳ、無線ＬＡＮ等補助的な無線通信機能を付加するため、主機能を補助するためのアンテナを搭載した携帯電話等の無線通信装置、また、搭載されたアンテナの特性改善方法に関する。

近年、携帯電話等の移動体、無線通信装置においては、小型化、軽量化、高機能化が急速に進められており、その構成部品の一つであるアンテナについても同様に小型化、軽量化への対応が行われている。

このような状況から、誘電体材料、磁性体材料を使ったチップアンテナが開発されてきたが、アンテナを小型化したことにより、アンテナの電気的体積が小さくなり、アンテナ利得が劣化するという問題が生じていた。

一般に、通信に必要な利得を確保するためには、アンテナの実装基板上での配置、周囲に置かれる他の部品のレイアウトを最適化する必要がある。これは、アンテナは他の実装部品とは異なり、周囲環境の影響を受けやすいからである。また、主目的である通信機能のほかに、付加的に与えられる通信機能もしくは主機能の補助的な通信機能に関しては、アンテナの実装位置、スペースですら検討されることは稀であり、空いたスペースにアンテナを実装し、その状態で必要な利得を得ることが必要になってくる。

そこで特許文献１では、小型化したチップアンテナの放射電極に板金を付加導体として接続し、電気的体積を大きくした構造を有するアンテナが開発された。

図１０は、特許文献１に開示されているチップアンテナ１２６の放射電極１２２に平板状の付加導体１２５を接続した構造を有するアンテナを用いたアンテナ装置１２１の透視斜視図である。

特許文献１では、利得改善の目的を達成するために、基体１２３上に放射電極１２２が形成されたチップアンテナ１２６において、放射電極１２２の一部に一端が接続された平板状の付加導体１２５と、放射電極１２２に給電する給電点１２４とを有し、実装基板１２７上に実装したものである。この発明では、誘電体の波長短縮の効果と付加導体を接続した効果により、アンテナ長を確保できると共にアンテナの共振周波数を下げることができる。また、アンテナ特性において、チップアンテナの大きさを変えずに、アンテナの放射特性が大きくなるとされている。

また、図１１は、特許文献２に開示されている、中央部分に電極除去部１４２ａが形成された環状の付加導体１４２をチップアンテナ１４６に接続したアンテナを用いたアンテナ装置１４１の透視斜視図である。

特許文献２では、基体１４４に放射電極として機能する付加導体１４２をチップアンテナ１４６に接続させることにより、アンテナの特性向上を図ることができるが、付加導体１４２がグランドと見なされる、例えば実装基板１４７や電子部品１４８との間に不要な容量を持つことから、実際には、アンテナ特性の向上は難しいとされている。これに対して、中央部に電極除去部１４２ａが形成された付加導体１４２を接続した構造にすると、グランド間不要容量を格段に減少できて、これにより、アンテナの特性向上がなされるとされている。

さらに、図１２は、特許文献３に開示されているアンテナ装置１６１の透視斜視図である。

特許文献３では、実装基板上１６５にシールドケース１６４を有するものであり、付加導体１６３との間の不具合を防ぐため、付加導体１６３をチップアンテナ１６２の基体の側面側に設置し、実装基板１６５に対してほぼ直交させるとともに、実装基板１６５からはみ出させ、筐体を大きくすることで、間隔を介した状態で配置し、不要容量を抑え、アンテナ特性の劣化することを防ぐことができるとされている。
特開２００１−３３９２２６号公報 特開２００３−１２４７３６号公報 特開２００１−３５８５１７号公報

一般的には通信に必要なアンテナ利得を得るためにはアンテナの配置、サイズ等を検討する必要があり、通信に必要な特性が得られない場合、レイアウト変更、アンテナサイズ変更もしくは筐体に至るまでの設計を再度やり直さなければならないという問題が生じてしまう。

図１０で示した従来のアンテナ装置１２１では、特性を上げようとすると、付加導体１２５が平板状であることから、ある一定の面積が必要であり、アンテナが見かけ上大きくなってしまい、アンテナ実装の実質スペースが大きく必要となり、誘電体を使って小型化した効果が薄れてしまう。

そもそも誘電体材料を使ったチップアンテナの利点は、誘電体の波長短縮効果を使い放射電極の長さを１／√εr（εr：誘電体の比誘電率）にし、チップアンテナを小型化することにある。アンテナ特性を向上させる為に付加導体を接続することは、チップアンテナを小型化したことに反し、チップアンテナの大きさを大きくすることになり、小型化した効果と相反することになってしまう。

また、実装基板１２７はグランドと見なされることから、このアンテナでは、付加導体１２５が大きくなればなるほど、付加導体１２５の金属板と実装基板１２７間に不要な容量が増加し、この不要容量に起因してアンテナ利得が劣化しやすいという問題も発生する。

これに対して、図１１で示した従来のアンテナ装置１４１では、付加導体１４２の中央部分に電極除去部１４２ａが形成されて、放射電極の面積を減少させた構成が設けられており、グランド面との不要容量は減少し、アンテナ特性は安定するが、やはり、外寸における見かけ上のアンテナ面積は大きくなり、誘電体を使って小型化した効果が薄れてしまう。

また、中央部分を除去した付加導体１４２を用いることで、アンテナとしての実質の面積は減少することになり、電気的体積は減少することから、利得は低下するという問題が発生する。

また、図１２で示した従来のアンテナ装置１６１では、シールドケース１６４がある場合の付加導体１６３の配置の仕方を記載しているが、チップアンテナ１６２の横に付加導体１６３を設置することで、シールドケース１６４と付加導体１６３の間の不要容量は減少するが、チップアンテナ１６２の側面の放射電極と付加導体１６３の間に不要容量が発生し、アンテナ特性を劣化させる。さらに、実装基板１６５からはみ出して配置されることから、余分なスペースが必要となり、筐体が大きくなってしまう問題が発生する。

また、いずれの方法においても、付加される導体はアンテナの放射導体に接続されるものであり、接続点における電気的接続の信頼性に劣る。付加した導体の姿勢を保持するためには何らかの接合手段を講じる必要があり、製造工数が増すという問題も生じてしまう。

そこで、本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、設計の自由度が高く、アンテナを小型化しても利得の高い無線通信装置を提供することであり、信頼性が高く、より簡易なアンテナ利得の改善方法を提供することにある。

本発明の無線通信装置は、無線により通信可能な回路部、電位基準のための接地導体、および回路部とアンテナを接続するための給電線路を有する基板と、該基板上の給電線路に接続され、基体にアンテナ導体を形成してなるアンテナを筐体内に収容してなる無線通信装置であって、上記筐体の内側の一部にアンテナ導体から独立した補助導体を備えたことを特徴とする。

また、本発明の無線通信装置は、上記筐体近傍の電磁界強度の最大値と最小値の比が０．８以上であることを特徴とする。

さらに、本発明の無線通信装置は、上記補助導体が筐体におけるアンテナの上面側を除く領域の一部または全部に形成されたことを特徴とする。

またさらに、本発明の無線通信装置は、上記補助導体の厚みが、所望の周波数の表皮深さ以上であることを特徴とする。

また、本発明の無線通信装置は、上記補助導体が接地導体と接続されていることを特徴とする。

本発明の無線通信装置のアンテナ特性改善方法は、無線により通信可能な回路部、電位基準のための接地導体、および回路部とアンテナを接続するための給電線路路とを有する基板と、該基板上の給電線路路に接続され、基体にアンテナ導体を形成してなるアンテナを筐体内に収容してなる無線通信装置のアンテナ利得改善方法であって、予め筐体近傍の電磁界強度分布を測定するとともに、得られた電磁界強度の最大値に対して９０％未満にあたる領域の一部または全部を覆うように筐体の内側に上記アンテナ導体から独立した補助導体を備えることを特徴とする。

本発明の無線通信装置は、無線により通信可能な回路部を備えかつ接地導体層を有する基板と、該基板上の回路部に形成された給電線路路を介して接続されたアンテナを筐体内に収容してなる無線通信装置であって、上記筐体の内側の一部にアンテナに接続されない独立した補助導体を備えたことから、実装基板のレイアウト変更等を行わずとも、アンテナ利得の改善を行うことができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。

また、本発明の無線通信装置は、上記筐体近傍の電磁界強度の最大値と最小値の比が０．８以上であることから、筐体近傍の放射抵抗が電波インピーダンスに整合されることから、アンテナ利得を改善することができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。また、遠方に達する電磁波は、進行波と反射波の合成波であり、これらの位相差が電磁界強度を高めあう位相に調整することができ、高い利得を得ることができる。

さらに、本発明の無線通信装置は、上記補助導体が筐体におけるアンテナの上面側を除く領域の一部または全部に形成されたことから、アンテナからの放射を邪魔することなく、アンテナ利得の劣化を防止しつつ、筐体近傍の電磁界強度分布を変化させることができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。

またさらに、本発明の無線通信装置は、上記補助導体の厚みが、所望の周波数の表皮深さ以上であることから、筐体近傍での電磁波の反射の状態を安定させることができるため、利得の向上が見込める。

また、本発明の無線通信装置は、上記補助導体が接地導体と接続されていることから、上述の効果に加えて無線通信装置固有の共振周波数を調整することができるため、これを所望の周波数に近づけることにより、さらにアンテナ利得を向上させることができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。さらには、調整の度合いによっては帯域幅の向上にも寄与できる。

本発明の無線通信装置のアンテナ特性改善方法は、無線により通信可能な回路部、電位基準のための接地導体、および回路部とアンテナを接続するための給電線路路とを有する基板と、該基板上の給電線路路に接続され、基体にアンテナ導体を形成してなるアンテナを筐体内に収容してなる無線通信装置のアンテナ利得改善方法であって、予め筐体近傍の電磁界強度分布を測定するとともに、得られた電磁界強度の最大値に対して９０％未満にあたる領域の一部または全部を覆うように筐体の内側に上記アンテナ導体から独立した補助導体を備えることから、筐体に補助導体を付加するのみであるため、実装基板のレイアウト変更等を行わずとも、アンテナ利得の改善を行うことができ、また補助導体はアンテナ導体に接続されないため、アンテナ自体の信頼性を劣化させること無く、補助導体の姿勢保持の手段を講じる必要もなくアンテナ利得を向上させることができる。

以上により、本発明によれば、アンテナを小型化しても良好なアンテナ特性の無線通信装置を得ることができ、簡単で信頼性劣化の無いアンテナ利得改善方法を提供することができる。

以下、本発明の無線通信装置の最良の形態について図面を参照して説明する。

図１、図２は、本発明の無線通信装置の第1の実施形態を示す図であり、図１は斜視図、図２は図１の表示部を有する筐体の一部を分解した分解斜視図である。

本発明の無線通信装置１０は、例えば、図１に示すように、表示部１４を有する筐体１１と他の筐体１２がヒンジ部１３により連結され、自在に折りたたむことができる携帯電話等であって、筐体１２には無線通信を行うための外付けアンテナ１９が筐体１２に収納可能な構造で取り付けられている。

上記表示部１４を有する筐体１１内には、図２に示すように、無線により通信可能な回路部（不図示）、電位基準のための接地導体５０、および回路部とアンテナ１６を接続するための給電線路路１８とを有する基板１５と、該基板１５上の給電線路１８に接続され、誘電体材料または磁性体材料からなる基体１６ａに所定のパターンにアンテナ導体１６ｂを形成してなるアンテナ１６が収容されている。

このアンテナ１６は、ＧＰＳ、無線ＬＡＮ等補助的な無線通信機能を付加するために設けられたものや、主機能を補助するためのアンテナ、例えばダイバーシティアンテナ等として作用する。

本発明の無線通信装置１０では、上記筐体１１、１２の内側にアンテナ１６に形成されたアンテナ導体１６ｂから独立した補助導体１７を備えることが重要である。

これは、例えば図２に示すように、アンテナ１６を収納した筐体１１のうちアンテナ１６に近い側の筐体１１ａの内側に補助導体１７を形成することで、筐体１１に収容される基板１５および筐体１２に収容される基板（不図示）等のレイアウト変更を行わずとも、アンテナ利得の改善を行うことができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を容易に得ることができる。

具体的には、補助導体１７が空間に負荷として、伝送線路上に置かれることにより、電波インピーダンスに整合される効果と、補助導体１７により進行波の反射の状態が変化し、その結果、進行波と反射波の位相が互いに高めあう方に変化したために電磁界強度が均一に、且つ高めることができたと考えられる。これらの相乗効果により、アンテナ利得が改善されることから、アンテナ１６を小型化しても、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。

また、上記筐体１１、１２近傍の所定の一面における電磁界強度の最大値と最小値の比が０．８以上であることが好ましい。

これによって筐体１１、１２近傍での電磁界強度分布が均一化されるとともに、筐体１１、１２近傍全域にわたって、インピーダンスの不整合による反射が発生しにくくなるため、アンテナ特性が改善される。上記電磁界強度の最大値と最小値の比が０．８未満となると、筐体１１、１２近傍にインピーダンスの不整合点が存在することから、反射による損失が生じやすい。

また、筐体１１、１２近傍の所定の一面における電磁界強度とは、例えば図２に示す場合、筐体１１ａの主面側における電磁界強度のみを指し、筐体１１、１２の主面、側面のうち一面における電磁界強度の値を示す。

なお、このように電磁界強度の最大値と最小値の比を０．８以上とするには、上記補助導体１７を筐体１１、１２に形成することで成すことができる。この補助導体１７を設ける位置は、詳細を後述するように、補助導体１７を備える前の筐体１１、１２近傍の電磁界強度を測定し、その測定領域の中で電磁界強度の低い領域の一部または全部を覆うように補助導体１７を設けることによって得ることができる。

また、上記補助導体１７は、導電性塗料、銅テープ等、導電性のあるものであればよく、とりわけ導体損失が少なく、製造上、導電性塗料のような形態で使用するのが、様々な工程に対応できる銀、銅、金が好ましい。また、補助導体１７は手作業による取り付け、スプレー塗布、刷毛塗り等種々の方法にて設けることができ、先に述べた導電性材料の形態により、適宜最適なものを選択する。

ここで、上記補助導体１７を備える位置を決定する方法について説明する。

先ず、例えば、図３に示すようにアンテナ１６と対向する筐体１１ａに補助導体１７を設ける前の状態で、筐体１１ａの外周から約１〜２ｍｍ程度はみ出た範囲２０の領域の電磁界強度を２〜５ｍｍピッチで、筐体１１ａからの高さ約１〜２ｍｍ程度で電磁界強度検出プローブを用いて測定する。

その際、アンテナ１６には給電線路１８を通して、スペクトラムアナライザを用いて所望の周波数の信号を入力する。例えば、ＧＰＳ受信機能を有するアンテナであれば、１．５７５４２ＧＨｚといった具合に用途に合わせて、用途に合わせて入力する周波数を設定する。各測定点では４方向以上の電磁界強度の測定を行い、その最大値をその測定点での電磁界強度とする。

また、測定時の無線通信装置の状態は、利得の改善を行いたい状態で行う。例えば、開いた状態での利得改善であれば、開いた状態で測定を行い、閉じた状態での利得改善が目的であれば閉じた状態での電磁界強度を測定する。

そのようにして得られた電磁界強度分布図の一例を図４（ａ）に示す。この実施形態では折りたたみ可能な無線通信装置を開いた状態、かつ外部に設けられた外付けアンテナ１９を引き伸ばした状態を一例としている。図４（ａ）の電磁界強度分布図のうち色の濃くなっている領域ほど電磁界強度の低い領域である。このときの電磁界強度の最大値と最小値の比は０．７であった。

次に、その電磁界強度分布の最大値に対して約８５％以下の領域の一部または全部を覆うように、筐体１１ａの内側における主面および／または側面に補助導体１７を形成する。

しかる後、補助導体１７を設けた後の電磁界強度を先と同様に測定する。その結果の一例を図４（ｂ）に示す。このときの電磁界強度分布は図４（ａ）に比較して、電磁界強度の低い色の濃い部分が少なくなっており、分布がより均一になっており、電磁界強度の最大値と最小値の比は０．８以上に向上し、その結果、補助導体１７を設ける前には電磁界強度の低い領域が、補助導体１７を設けたことにより電磁界強度が高くなっていることが確認できる。

また、補助導体１７は、電磁界強度の低い領域の全部もしくは一部を概略覆うように形成した後、アンテナ利得を測定し、不十分な場合は補助導体１７を設ける領域を微調整していき、最終的に必要なアンテナ利得を得る。そのため、電磁界強度の低い領域の一部のみ、または全域、さらには低い領域をはみ出すこともある。

なお、上述の電磁界強度の測定では、筐体１１ａの主面側のみを測定したが、電磁界強度を測定する領域は、筐体１１ａ、１１ｂの各主面側、筐体１２の各主面側からの４面を測定することが好ましく、その場合には筐体１１、１２の何れかまたは両方のうち電磁界強度の低い領域に補助導体１７を形成することとなる。

また、筐体１１、１２のうち一つの主面側のみ測定する場合には、上述のようにアンテナ１６と対向する側の筐体１１ａを測定し、筐体１１ａの内側に補助導体１７を形成することが好ましい。これは、筐体１１ａがアンテナ１６から最も近く電磁界強度のばらつきに影響が大きいためである。

さらに、補助導体１７は、筐体１１におけるアンテナ１６の外周面側および上面側を除く領域に設けることが好ましい。

例えば、アンテナ１６が筐体１１側に収容され、筐体１１ａの内側に補助導体１７を形成する場合、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、アンテナ１６が基板１５の端に実装される際には、図中の点で示す領域のうち電磁界強度の低い領域の全部または一部に補助導体１７を形成し、図５（ｃ）に示すように基板１５の中央に実装される場合は、点で示す領域領域のうち電磁界強度を均一にする場所に補助導体１７を形成することが好ましい。

これは、補助導体１７がアンテナ１６の外周面側および上面側に設けられていると、アンテナ１６からの放射が妨げられ、アンテナ利得が低下してしまうという問題が生じる可能性が高いからである。特に、アンテナ１６からの放射との干渉を避けるために、アンテナ１６の外周面および上面から３〜５mm程度離れた位置に補助導体１７を設けるのが好ましい。

なお、筐体１１におけるアンテナ１６の外周面側とは、アンテナ１６からの距離が近い面側、即ち、図５（ａ）の場合には筐体１１ａの側面のうちアンテナ１６からの距離が近い側（左側面図および下端側面図）であり、アンテナ１６の上面側とは、アンテナ１６の上面と対向する筐体１１ａの内側にあたる面を指す。

また、補助導体１７の厚みは、所望の周波数の表皮深さ以上であることが好ましい。

上記表皮深さδsとは、角周波数ω、導体の透磁率μ、導電率σで決まる物理量であり、次式で表される。

δｓ＝√（２／（ω・μ・σ））[ｍ]
マイクロ波帯では、電磁波は極表面を伝播し、導体の深さ方向には表皮深さで減衰されてしまい、導体内部ではほとんど伝播しない。しかしながら、設ける補助導体１７の厚みが表皮深さより薄いと、補助導体１７の内部で減衰される電磁波が不安定になるため、安定した特性を得ることが難しくなるため、補助導体１７の厚みは所望の周波数の表皮深さ以上であることが好ましい。また、上限は特に定めないが、ペースト状の塗料等を用いる場合は、膜強度の観点から、０．３ｍｍ以下程度が好ましく、テープ状の導体を用いる場合は、作業上の観点から０.５ｍｍ以下程度が好ましい。

また、補助導体１７は、接地導体５０と接続してもよい。

無線通信装置１０は、装置自体の大きさ、主には接地導体５０の大きさにより、ある固有の共振周波数を持っている。補助導体１７を接地導体５０に接続することにより、接地導体５０の大きさが変わり、それに伴い無線通信装置自体がもつ固有の共振周波数を変化させることができる。これを所望の周波数に合わせることにより、さらなるアンテナ利得の改善を行うことができる。また、所望とする周波数への適合のさせ方によっては、通信可能な周波数帯域幅を調整することも可能である。接地導体５０と接続した後の共振周波数が、アンテナの周波数に近づくときには、利得を向上させることができるが、全ての場合に向上させるものではないため、逆に共振周波数から離れてしまうときには接続せず、種々の無線通信装置毎に接地導体５０との接続を行うものである。

次いで、本発明の無線通信装置の第２の実施形態を図６、７に基づいて説明する。

図６は本発明の無線通信装置の第２の実施形態を示す斜視図であり、図７はその分解斜視図である。

無線通信装置４０は、図６に示すように、表示部２４を有する筐体２１と他の筐体２２がヒンジ部２３により連結され、自在に折りたたむことができる構造は上述の実施形態と同様である。筐体２２には無線通信を行うための外付けアンテナ２９が筐体２２に収納可能な構造で取り付けられている。

表示部２４を有する筐体２１内には、図７（ａ）に示すように表示部２４が実装され接地導体６０ａを設けた基板２５ａが収容されており、その他の筐体２２収容された基板２５ｂとコネクタ等で接続される。また、図７（ｂ）に示すようにその他の筐体２２内には無線通信を行うためのアンテナ２６が実装され、接地導体６０ｂを設けた基板２５ｂが収容されており、前記アンテナ２６は給電線路２８を介して、筐体２２内に収容された基板に設けられた図示しないが無線回路部に接続されている。

表示部２４を含む基板２５ａを収容する筐体２１ａの内側にはアンテナ導体２６ｂとは独立した補助導体２７が設けられている。

ここで、本発明の無線通信装置に４０よれば、アンテナ導体２６ｂと独立した補助導体２７が筐体２１の内側に備えられたことを特徴とするものである。第1の実施形態と同様に、筐体２１ａの内側にアンテナ利得改善用の補助導体２７を形成することから、筐体２１に収容される基板２５ａおよび筐体２２に収容される基板２５ｂのレイアウト変更等を行わずとも、アンテナ利得の改善を行うことができ、通信に必要なアンテナ利得を有する無線通信装置を得ることができる。

この場合も第1の実施形態と同様、より効果を得るためには、補助導体２７を備える前の筐体２１近傍の電磁界強度を測定し、その領域の中で電磁界強度の低い領域を覆うように補助導体２７を設けることが好ましい。

先ず、図８（ａ）、（ｂ）に示すように、補助導体２７を設ける前の筐体２１の外周約１〜２ｍｍ程度はみ出た範囲３０の電磁界強度を２〜５ｍｍピッチで、筐体２１ａからの高さ約２ｍｍ程度で電磁界強度検出プローブを用いて測定する。その際、アンテナ２６には給電線路２８を通して、スペクトラムアナライザを用いて所望の周波数の信号を入力する。例えば、ＧＰＳであれば、１．５７５４２ＧＨｚといった具合に用途に合わせて、入力する周波数を設定する。各測定点では４方向以上の電磁界強度の測定を行い、その最大値をその測定点での電磁界強度とする。

そのようにして得られた電磁界強度分布の一例が図９（ａ）であり、色の濃くなっている領域が電磁界強度の低い領域である。このときの電磁界強度の最大値と最小値の比は０．７５であった。

次に、その電磁界強度分布の最大値に対して約９０％以下の領域の一部または全部を覆うように、筐体２１ａの内側の側面および／または上面に補助導体２７を設ける。補助導体２７を設けた後の電磁界強度を、先と同様に測定する。

その結果の一例が図９（ｂ）である。このときの電磁界強度の最大値と最小値の比は０．８５に向上し、結果、補助導体２７を設ける前には電磁界強度の低い領域が、補助導体２７を設けたことにより電磁界強度が高くなっていることが確認できる。

第２の実施形態では、補助導体２７をアンテナ２６を収容した筐体２２ではなく、筐体２１ａの内側に形成したが、この場合でも第１の実施形態と同様に電磁界強度を均一にして同様の効果を得ることができる。

なお、本発明の無線通信装置およびそのアンテナ特性改善方法は、以上の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることは何ら差し支えない。

例えば、携帯電話等の場合、折りたたみ可能な無線通信装置に限定されるものではなく、ストレート形状のものであっても差し支えない。

また、上記実施形態では筐体１１、２２に収容するＧＰＳ、無線ＬＡＮ、ブルートゥース機能等付加的な機能、あるいは主機能の補助的な機能を有するアンテナ１６、２６について説明したが、外付けアンテナ１９、２９であっても同様の効果が得ることができる。したがって、アンテナの形状、種類によって何ら限定されるものではなく、この場合も外付けアンテナ１９、２９に対応する周波数を入力して、筐体１１、１２、２１、２２の内側に補助導体７、２７を形成する。

さらに、上記実施形態ではアンテナ１６、２６を構成する基体１６ａ、２６ａとして、誘電体材料を使用したが、磁性体材料を用いることができ、さらには空気でも差し支えなく、この場合導体を所定形状にしたものからなる。しかしながら小型化及び実装時の信頼性確保の点から、セラミックスを用いるのが好ましい。

接地導体を形成する位置、形状は実施形態で示した形に限るものではなく、他の部品との兼ね合いでいかなる形も採り得る。

また、付加的な機能を有するアンテナもしくは補助的なアンテナの利得を改善する場合、主機能を有するアンテナがどのような状態であってもよく、例えば、主機能を有するアンテナがホイップアンテナで電話機能を主機能とし、付加的に搭載されるＧＰＳアンテナの利得改善を行う場合、ホイップアンテナを伸ばした状態での利得改善が目的であれば、その状態での電磁界強度が高くなるように補助導体を設ければよい。

次いで、本発明の実施例について説明する。

第１の実施形態で示すような無線通信装置に表面実装チップアンテナを取り付け、ＧＰＳ用の１．５７５ＧＨｚ帯無線通信装置を作製した。

図２に示すように、表面実装チップ型のアンテナ１６として、基体１６ａがアルミナからなり、寸法を１０×４×３ｍｍとし、基体表面に銀からなるアンテナ導体１６ｂを形成した。そして、筐体１１にアンテナ１６を収容した。

先ず、この無線通信装置のアンテナ特性を中心周波数、帯域についてはネットワークアナライザーによって測定し、利得については電波暗室によって測定した。

なお、中心周波数については、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）＝２の中心値を、帯域についてはＶＳＷＲ＝２での値をとった。

次いで、図３に示すようにアンテナ１６と対向する筐体１１ａに補助導体１７を設ける前の状態で、筐体１１ａの外周から２ｍｍはみ出た範囲２０の領域の電磁界強度を２ｍｍピッチで、筐体１１ａからの高さ２ｍｍで電磁界強度検出プローブを用いて測定した。

なお、アンテナ１６には給電線路１８を通して、スペクトラムアナライザを用いて周波数１．５７５４２ＧＨｚの信号を入力する。各測定点では４方向以上の電磁界強度の測定を行い、その最大値をその測定点での電磁界強度とした。また、測定時の無線通信装置の状態は、開いた状態で、外付けアンテナ１９を伸ばした状態で測定した。

次に、その電磁界強度分布の最大値に対して約９０％以下の領域の一部または全部を覆うように、筐体１１ａの主面および側面の一部に補助導体１７を導電性塗料によって形成した。

そして、補助導体１７を形成する前と同様に、アンテナ特性を中心周波数、帯域については、ネットワークアナライザーで測定し、利得については、電波暗室を使って測定した。

その結果、補助導体１７を形成する前では、中心周波数１．５７５ＧＨｚ、帯域５９ＭＨｚ、利得−４．５ｄＢｉであった。

これに対し、補助導体１７を形成した後では、中心周波数１．５７５ＧＨｚ、帯域６３ＭＨｚ、利得−２．２ｄＢｉの特性が得られた。

これにより、補助導体を形成する前より、帯域を大きくして通信可能な周波数帯域が広くなり、量産時のアンテナ周波数のバラツキによる利得劣化が少なくなり、アンテナ利得も改善されていることが判った。

本発明の無線通信装置の第１の実施形態を示す斜視図である。 図１の無線通信装置の筐体の一部を分解した分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の無線通信装置の電磁界強度を測定する範囲を示す正面図および側面図である。 （ａ）は補助導体を設ける前の無線通信装置の筐体近傍の電磁界強度分布を表す模式図であり、（ｂ）は補助導体を設けた後の筐体近傍の電磁界強度分布を表す模式図である。 （ａ）〜（ｃ）は補助導体を設ける好ましい領域を示す図である。 本発明の無線通信装置の第２の実施形態を示す斜視図である。 （ａ）は図６の無線通信装置の表示部を含む筐体を分解した分解斜視図、（ｂ）はアンテナを搭載した筐体を分解した分解斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は本発明の無線通信装置の電磁界強度を測定する範囲を示す正面図および側面図である。 （ａ）は補助導体を設ける前の無線通信装置の筐体近傍の電磁界強度分布を表す模式図であり、（ｂ）は補助導体を設けた後の筐体近傍の電磁界強度分布を表す模式図である。 従来の無線通信装置におけるアンテナと、アンテナ特性向上の技術を示す斜視図である。 従来の無線通信装置におけるアンテナと、アンテナ特性向上の技術を示す斜視図である。 従来の無線通信装置におけるアンテナと、アンテナ特性向上の技術を示す斜視図である。

符号の説明

１０，４０：無線通信装置
１１，１２，２１，２２：筐体
１３，２３：ヒンジ部
１４，２４：表示部
１５，２５，１４７，１６５：基板
１６，２６，１４６：チップアンテナ
１７，２７：補助導体
１８，２８：給電線路
１９，２９：外付けアンテナ
２０，３０：電磁界強度測定領域
５０，６０：接地導体
１２２：放射電極
１２３，１４４：基体
１２５，１４２，１６３：付加導体
１２４：給電点
１２１，１４１，１６１：アンテナ装置
１６４：シールドケース

Claims (6)

1. 無線により通信可能な回路部、電位基準のための接地導体、および回路部とアンテナを接続するための給電線路を有する基板と、該基板上の給電線路に接続され、基体にアンテナ導体を形成してなるアンテナを筐体内に収容してなる無線通信装置であって、上記筐体の内側の一部にアンテナ導体から独立した補助導体を備えたことを特徴とする無線通信装置。
2. 上記筐体近傍の所定の一面における電磁界強度の最大値と最小値の比が０．８以上であることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 上記補助導体が、筐体におけるアンテナの外周面側および上面側を除く領域に形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
4. 上記補助導体の厚みが、所望の周波数の表皮深さ以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の無線通信装置。
5. 上記補助導体が接地導体と接続されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の無線通信装置。
6. 無線により通信可能な回路部、電位基準のための接地導体、および回路部とアンテナを接続するための給電線路路とを有する基板と、該基板上の給電線路路に接続され、基体にアンテナ導体を形成してなるアンテナを筐体内に収容してなる無線通信装置のアンテナ利得改善方法であって、予め筐体近傍の電磁界強度分布を測定するとともに、得られた電磁界強度の最大値に対して０．９未満にあたる領域の一部または全部を覆うように筐体の内側に上記アンテナ導体から独立した補助導体を備えることを特徴とする無線通信装置のアンテナ特性改善方法。

Images