JP2005252658A

JP2005252658A - アンテナ

Info

Publication number: JP2005252658A
Application number: JP2004060363A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kawakami; 靖洋川上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-03-04
Filing date: 2004-03-04
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】移動体通信用の無線装置に使用されるアンテナに関し、小型化、低背化を図ることを目的とする。
【解決手段】コイル状素子部１２は、アーチ状部１２Ａの両端部を交互に連結部１２Ｂで繋がれて螺旋状に形成され、上記コイル状素子部１２と接続された半円筒状の面状素子部１３が、コイル状素子部１２の仮想円筒軸心とほぼ同心状で、所定の間隔を有してアーチ状部１２Ａの外周後方を覆うように配置され、その下端の下方接続部１３Ｂが給電部１４に繋がる構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話などの主として移動体通信用の無線装置に使用されるアンテナに関するものである。

近年、移動体通信用の無線装置の代表として、携帯電話の普及率が高くなっている。そして、その携帯電話に使用されるアンテナにおいては、携帯電話を落下した際のアンテナの変形による不具合等の回避やデザイン面から、小型化及び低背化したものが求められている。

このような従来の携帯電話に使用されるアンテナについて、図５を用いて説明する。

図５は従来のアンテナの要部であるアンテナ素子の外観図であり、同図において、１はアンテナ素子、２は給電部、３は上記アンテナ素子１を覆う合成樹脂製のトップ部である。なお、同図では、要部であるアンテナ素子１を見易くするため、トップ部３を二点鎖線で仮想的に記載している。

そして、上記アンテナ素子１は、線状材からなる螺旋状のコイル状素子部５の上端側が、そのコイル内を下方に向けて延出形成された直線状の棒状素子部４となり、その棒状素子部４の下方先端に、上記給電部２が外方に突出状態に配設されている。また、コイル状素子部５と棒状素子部４とからなるアンテナ素子１の長さは、所定の周波数の波長の約１／４に設定されている。

以上のように構成された従来のアンテナは、給電部２を携帯電話の回路部（図示せず）に電気的に接続させて搭載され、上記所定の周波数に対して共振し電波の送受信が良好に行えるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
国際公開第０１／２８０３３号パンフレット

アンテナは、一般的に、良好なアンテナ特性を得るため、アンテナ素子を所定の周波数における波長のほぼ１／４の長さ、もしくはそれの整数倍の長さで設定し、上記所定の周波数範囲内にアンテナの共振周波数を設定しておくようにしている。

そして、上記従来のアンテナにおいても、コイル状素子部５と棒状素子部４とからなるアンテナ素子１の長さを、所定の共振周波数の波長の約１／４長さに設定する必要があるため、アンテナ特性を維持させつつ、その長さを短くするにも限界があり、アンテナとしての低背化、小形化の阻害要因となっていた。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、良好なアンテナ特性を維持しつつ低背化および小型化が実現できるアンテナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、アンテナ素子が、コイル状素子部と、そのコイル状素子部に繋がる面状素子部とを有し、上記面状素子部が、上記コイル状素子部の内周または外周に上記コイル状素子部に対して互いに静電容量結合可能な間隔を保つ位置に配されたアンテナである。上記のように、面状素子部とコイル状素子部との間で静電容量結合して大きいキャパシタンス（Ｃ）成分が生じる構成としたことにより、所定の周波数範囲内にアンテナの共振周波数（ｆ₀）を設定する際、コイル状素子部のインダクタンス（Ｌ）成分を小さくする必然性が生じ、アンテナ素子の長さ設定が短くでき、アンテナの小形化、低背化が実現できるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、面状素子部とコイル状素子部とが一体の部材で設けられ、上記面状素子部の一部が上記コイル状素子部の仮想円筒軸心にほぼ同心円状で配置され、その同心円状部と上記コイル状素子部との間隔を、上記面状素子部を構成するための曲げ位置を変えて設定可能としたものであり、面状素子部の曲げ位置を可変することで、上記同心円状部と上記コイル状素子部との間の間隔が変わり、静電容量結合状態の変更、つまりキャパシタンス（Ｃ）成分を変更できるため、アンテナの共振周波数の微調整が容易に効率良く行えるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、アンテナ素子として、面状素子部が、コイル状素子部に対して互いに静電容量結合可能な位置で配置したものを用いているため、所定の共振周波数での共振点における容量成分が増加でき、インダクタンス成分を決定することとなるアンテナ素子の長さが短く設定できてアンテナの小型化、低背化が図れるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるアンテナの要部であるアンテナ素子の外観図、図２は同アンテナ素子の正面図、図３は同アンテナの外観図、図４は同図２のＰ−Ｐ線における断面図である。

図１〜図３において、１１はコイル状素子部１２と略半円筒形の面状素子部１３からなるアンテナ素子、１４は搭載される携帯電話などの無線機器の回路部（図示せず）に接続するために上記アンテナ素子１１から延設された給電部、１５は上記アンテナ素子１１を覆う絶縁樹脂製のトップ部である。なお、図１および図２中においては、要部であるアンテナ素子１１を見易くするため、トップ部１５を二点鎖線で仮想的に記載している。

そして、上記コイル状素子部１２は、交互に前後方向にアーチ形に形成されたアーチ状部１２Ａと、それらアーチ状部１２Ａが全体として螺旋状となるよう、アーチ状部１２Ａの両端部それぞれを交互に上下方向で繋ぐ連結部１２Ｂからなっており、その螺旋の上端は上記面状素子部１３の上端に設けられた上方接続部１３Ａに繋がっている。

そして、上記半円筒状の面状素子部１３は、図４に示すように、曲げ部１３Ｃを介して、コイル状素子部１２の仮想円筒軸心とほぼ同心円状で、上記前後方向に形成されたアーチ状部１２Ａの後方部分外周位置に径方向で所定間隔を有するようにして配置された同心円状部１３Ｄを備えている。この同心円状部１３Ｄは、後方側の全面を覆うように構成され、その内周側には、後方側に突出した複数のアーチ状部１２Ａが位置している。また、同心円状部１３Ｄの下端には、下方接続部１３Ｂが構成され、その先端が上記給電部１４の上端と繋がっている。

なお、図１からも判るように、当該実施の形態によるアンテナは、給電部１４を含めて面状素子部１３、コイル状素子部１２の金属部分を、一つの金属薄板から打ち抜き加工、曲げ加工を施して一体に形成したものである。

本実施の形態によるアンテナは、上記のように構成されるものであり、次に、その共振周波数とアンテナ外形の関係について説明する。

アンテナは、一般的に、アンテナ特性を良くするために、搭載される携帯電話に利用される電波の周波数範囲内にアンテナの共振周波数（ｆ₀）が設定してある。

共振周波数（ｆ₀）は、次の式で表される。

ここで、Ｌはインダクタンス、Ｃはキャパシタンスである。

そして、当該実施の形態によるアンテナは、上記コイル状素子部１２の外周に上記面状素子部１３が配されているので、面状素子部１３側に近いコイル状素子部１２を構成している後方のアーチ状部１２Ａのそれぞれと面状素子部１３とが電極同士となり、その間で静電容量結合状態が発生しキャパシタンス（Ｃ）が生じる。このとき、面状素子部１３は、後方全面を覆うように配置してあるので、一つのアーチ状部１２Ａに対し静電容量結合状態となる領域は広範囲に対応するようになり、効率よく上記キャパシタンス（Ｃ）成分が生じるものにできる。

このようにして、キャパシタンス（Ｃ）成分を増加させると、上記（数１）で共振周波数（ｆ₀）を一定に保つために、インダクタンス（Ｌ）成分を小さくする必要がある。

そして、インダクタンス（Ｌ）とアンテナ素子の長さ（ｌ）の関係は、次に式で表される。

ここで、μはコイル状素子部１２を形成する材料の透磁率である。

この（数２）に基づき、インダクタンス（Ｌ）を小さくするにはアンテナ素子１１の長さを短くすれば良い。

つまり、当該実施の形態によるものでは、面状素子部１３をコイル状素子部１２の外周側に、静電容量結合可能な間隔を保つ位置で配してあることにより、コイル状素子部１２の後方のアーチ状部１２Ａと面状素子部１３の同心円状部１３Ｄとの間で互いにキャパシタンス（Ｃ）成分が得られ、インダクタンス（Ｌ）成分を小さくする必要が生じて、アンテナ素子１１の長さを短くすることができ、その結果、アンテナを低背化、小型化することができる。なお、面状素子部１３として構成すると、キャパシタンス（Ｃ）成分の増加度合いが大きくできるので、アンテナの低背化、小型化への効果も大きくなる。

なお、上記には、面状素子部１３をコイル状素子部１２の外周側に配置した形態のものを説明したが、逆に面状素子部１３をコイル状素子部１２の内周側に配置しても、同様にアンテナ素子１１の長さを短くしてアンテナの低背化、小型化を図ることができる。

また、面状素子部１３の曲げ部１３Ｃの位置を変化させることにより、コイル状素子部１２の後方のアーチ状部１２Ａと面状素子部１３の同心円状部１３Ｄとの間の間隔を近づけるまたは遠ざけるなどの変更も容易に可能であり、互いの間で得られるキャパシタンス（Ｃ）の設定を変化させることもできるので、アンテナの製造上のばらつきなどによる所定の共振周波数（ｆ₀）のずれを微調整して補正し、効率の良いアンテナを容易に実現できる。

なお、コイル状素子部１２として、細い金属線をコイル状に巻回して形成したもの等とし、それに面状素子部１３を接続した構成としても同様の効果が得られる。

本発明によるアンテナは、面状素子部がコイル状素子部に対して互いに静電容量結合可能な位置で配置したものを用い、所定の共振周波数での共振点において、容量成分を増加させることができるものであるため、インダクタンス成分を決定することとなるアンテナ素子の長さを短くできて、アンテナ特性を劣化させないでアンテナの小型化、低背化を図ることができるという特長を有し、携帯電話などの移動体通信用の無線装置等に有用である。

本発明の一実施の形態によるアンテナの要部であるアンテナ素子の外観図同アンテナ素子の正面図同アンテナの外観図図２のＰ−Ｐ線における断面図従来のアンテナの要部であるアンテナ素子の外観図

符号の説明

１１アンテナ素子
１２コイル状素子部
１２Ａアーチ状部
１２Ｂ連結部
１３面状素子部
１３Ａ上方接続部
１３Ｂ下方接続部
１３Ｃ曲げ部
１３Ｄ同心円状部
１４給電部
１５トップ部

Claims

アンテナ素子が、コイル状素子部と、そのコイル状素子部に繋がる面状素子部とを有し、上記面状素子部が、上記コイル状素子部の内周または外周に上記コイル状素子部に対して互いに静電容量結合可能な間隔を保つ位置に配されたアンテナ。
面状素子部とコイル状素子部とが一体の部材で設けられ、上記面状素子部の一部が上記コイル状素子部の仮想円筒軸心にほぼ同心円状で配置され、その同心円状部と上記コイル状素子部との間隔を、上記面状素子部を構成するための曲げ位置を変えて設定可能とした請求項１記載のアンテナ。