JP2005311655A

JP2005311655A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2005311655A
Application number: JP2004125208A
Authority: JP
Inventors: Kazumine Koshi; 一峰越; Hideto Sadamori; 秀人定森; Kazuto Kume; 一都久米
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-04-21
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2005-11-04
Also published as: CN100477376C; US20050237245A1; US7196665B2; CN1691405A

Abstract

【課題】マルチバンドに対応する無線装置のアンテナ装置に関し、アンテナ装置を小型化することを目的とする。
【解決手段】低い周波数となるＧＳＭ周波数帯に対応する第１のアンテナ素子１１と高い周波数となるＤＣＳ（またはＰＣＳ）周波数帯に対応する第２のアンテナ素子１２を備え、第２のアンテナ素子１２を第１のアンテナ素子１１と使用される配線基板１４のＧＮＤの間に位置するように配置することにより、各アンテナ素子１１、１２へのＧＮＤからの影響が軽減でき、投影面積が小さくて放射効率のバランスの良いものにできる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として移動体通信用の無線装置に使用されるマルチバンド対応のアンテナ装置に関するものである。

近年、移動体通信用の無線装置の需要が急激に高まっており、その形態が多様化すると共に一台の無線装置でより多くの情報を送受信できるようにするため、複数の周波数帯域の電波で使用できる無線装置が販売されており、これには複数の周波数帯域で利用可能なマルチバンド対応のアンテナ装置が使用されている。

ここで、このようなアンテナ装置が使用される移動体通信用の無線装置の例として携帯電話を用いて説明する。

携帯電話は世界のいろいろな地域で使用され、利用される周波数帯域も地域によって異なっており、例えばデジタル方式の携帯電話では、ＧＳＭの周波数帯域は８８０〜９６０ＭＨｚ、同様にＤＣＳは１７１０〜１８８０ＭＨｚ、ＰＣＳは１８５０〜１９９０ＭＨｚである。

そして、携帯電話の小型化、コンパクト化指向に伴い、携帯電話に内蔵されて使用されるアンテナ装置も増加傾向にあり、さらにその小型化等への要求も強くなっている。

このような携帯電話に内蔵されるマルチバンド対応の従来のアンテナ装置として、図２に示す板状逆Ｆアンテナについて説明する。

図２は、ＧＳＭおよびＤＣＳの２つの周波数帯域に対応する従来の板状逆Ｆアンテナの斜視図である。

図２において、１はＧＳＭに対応する第１のアンテナ素子、２はＤＣＳに対応する第２のアンテナ素子、３はこの板状逆Ｆアンテナが搭載される携帯電話の配線基板である。なお、第２のアンテナ素子２がＰＣＳに対応する構成とされることもある。

上記板状逆Ｆアンテナでは、低い周波数に対応する第１のアンテナ素子１と高い周波数に対応する第２のアンテナ素子２とが、配線基板３に平行に対面する同一平面に並設状態で構成され、各々、必要な放射効率を得るように所望の素子幅、長さおよび素子間の間隔で設定されている。

そして、第１のアンテナ素子１と第２のアンテナ素子２のそれぞれの一端が一体に繋がった先が上記配線基板３のＧＮＤおよび給電側にそれぞれ接続されて機器に搭載されるものであった。

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、非特許文献１が知られている。
米国特許第５９２６１３９号明細書新井宏之著「新アンテナ工学」総合電子出版社、１９９６年４月９日、ｐ．１０９−１１４

しかしながら上記従来のアンテナ装置においては、上記のような携帯電話に使用される周波数帯域で所望の感度が得られる帯域幅いわゆる比帯域が狭帯域とならないように、複数のアンテナ素子ごとの放射効率の向上が必要であり、それにはアンテナ素子１および２の形状寸法を大きくして投影面積の大きいものとすれば可能ではあるが、近年の無線機器の小型化に相反し、上述した従来の構成では、放射効率の良い小型の内蔵タイプのマルチバンドに対応したアンテナ装置を得ることが困難であった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、マルチバンドに対応し、小型でアンテナ素子それぞれの放射効率のバランスが良い内蔵タイプのアンテナ装置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、複数の周波数に対応する無線装置の複数のアンテナ素子を備えたアンテナ装置において、低い周波数に対応する第１のアンテナ素子が、高い周波数に対応する第２のアンテナ素子よりも、上記無線装置の配線基板のグランド（以下、ＧＮＤと記載する）から離れた位置に配置されたことを特徴とするアンテナ装置であり、各アンテナ素子は、対応する周波数に応じて使用される無線装置の配線基板のＧＮＤからの影響が異なり、上記配置関係とするとその影響が軽減できて各々のアンテナ素子における放射効率がバランスの良いものにでき、かつ各アンテナ素子を上下関係で配置するため、寸法的にも効果的で、投影面積の小さい小型で放射効率の良いアンテナ装置が実現できるという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、ＧＳＭとＤＣＳまたはＰＣＳのマルチバンドに対応する携帯電話用のアンテナ装置であって、各アンテナ素子の配置位置における距離の比が、ＧＮＤからＤＣＳ用またはＰＣＳ用のアンテナ素子までの距離：ＤＣＳ用またはＰＣＳ用のアンテナ素子からＧＳＭ用のアンテナ素子までの距離＝約１：１の関係であることを特徴とするものであり、二つのアンテナ素子それぞれで特定される対応周波数帯域に対し、ＧＮＤからの影響が各々軽減されて放射効率のバランスの良い最適配置状態のものにでき、同時に外形の小型化も図れるという作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、ＧＳＭとＤＣＳまたはＰＣＳのマルチバンドに対応する携帯電話用アンテナ装置であって、各アンテナ素子間が絶縁樹脂などの絶縁体で固定支持され、各アンテナ素子の配置位置における距離の比が、ＧＮＤからＤＣＳ用またはＰＣＳ用のアンテナ素子までの距離：ＤＣＳ用またはＰＣＳ用のアンテナ素子からＧＳＭ用のアンテナ素子までの距離＝約１：１／√εμ（ε：絶縁体の誘電率、μ：絶縁体の透磁率）の関係であることを特徴とするものであり、アンテナ素子間に介在されることが多い絶縁体による影響を踏まえて各アンテナ素子の位置関係を特定したため、各アンテナ素子が絶縁体で固定支持されている場合においては、上記関係で各アンテナ素子を配置することにより、上記請求項２に記載の作用と同様に、ＧＮＤからの影響が各々軽減されて放射効率のバランスの良い最適配置状態の投影面積の小さいものにできるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、各アンテナ素子のＧＮＤからの影響が各々軽減されるように、低い周波数に対応するアンテナ素子と使用される配線基板のＧＮＤとの間に、高い周波数に対応するアンテナ素子を配置した構成とすることにより、投影面積が小さい小型で放射効率の良い内蔵タイプのアンテナ装置を提供することができるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の一実施の形態について、図１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装置の斜視図であり、同図に示すように当該アンテナ装置は、複数のアンテナ素子を有する、所謂、折畳みモノポール方式という構造を採用した構成のものである。

そして、対応するアンテナ周波数帯域としては、ＧＳＭの周波数帯域８８０〜９６０ＭＨｚおよびＤＣＳの周波数帯域１７１０〜１８８０ＭＨｚ、またはＧＳＭの周波数帯域８８０〜９６０ＭＨｚおよびＰＣＳの周波数帯域１８５０ＭＨｚ〜１９９０ＭＨｚの２つの周波数帯域に対応するマルチバンド対応の内蔵タイプのアンテナ装置としてある。

その構成について説明すると、図１において、１１は銅合金板等の良導電性の金属で形成された低い周波数となるＧＳＭ周波数帯域に対応する第１のアンテナ素子、１２は同様に銅合金板等の良導電性の金属で形成された高い周波数となるＤＣＳ（またはＰＣＳ）周波数帯域に対応する第２のアンテナ素子である。また、１３は使用される無線機器の配線基板１４に接続される給電部である。

そして、上記アンテナ素子１１、１２同士は、一方の端部が繋がっていると共に、その配置関係は、ＤＣＳ（またはＰＣＳ）周波数帯域に対応する第２のアンテナ素子１２が、ＧＳＭ周波数帯域に対応する第１のアンテナ素子１１と上記配線基板１４のＧＮＤとの間に配置され、上記アンテナ素子１１および１２、配線基板１４は平行な配置関係となっている。

その、上下位置で各々配置された各アンテナ素子１１と１２とは、ＧＮＤとＤＣＳ（またはＰＣＳ）周波数帯域に対応する第２のアンテナ素子１２間の距離と、ＤＣＳ（またはＰＣＳ）周波数帯域に対応する第２のアンテナ素子１２とＧＳＭ周波数帯域に対応する第１のアンテナ素子１１間の距離の比が、約１：１の配置関係となるように設定されている。

上記配置関係とした理由は、電波の波長がλ＝ｃ／ｆ（λ：波長、ｃ：光速、ｆ：周波数）で表され、ＤＣＳとＧＳＭの周波数をそれぞれの帯域の中心、ＤＣＳ＝（１７１０＋１８８０）／２＝１７９５ＭＨｚ、ＧＳＭ＝（８８０＋９６０）／２＝９２０ＭＨｚとすると、ＤＣＳとＧＳＭの電波の波長比は、λ（ＤＣＳ）：λ（ＧＳＭ）＝０．５１：１となる。これより、ＧＮＤからＧＳＭ用のアンテナ素子までの距離を１とした場合、ＧＮＤからＤＣＳ用のアンテナ素子までの距離を０．５１に設定すると、ＧＳＭとＤＣＳのアンテナ素子それぞれは同レベルの放射特性が得られることになる。

また、ＰＣＳの場合にも同様に、その周波数を帯域の中心、ＰＣＳ＝（１８５０＋１９９０）／２＝１９２０ＭＨｚとすると、ＰＣＳとＧＳＭのそれぞれの波長比は、λ（ＰＣＳ）：λ（ＧＳＭ）＝０．４８：１となる。これより、ＧＮＤからＧＳＭ用のアンテナ素子までの距離を１とした場合、ＧＮＤからＰＣＳ用のアンテナ素子までの距離を０．４８に設定すると、ＧＳＭとＰＣＳのアンテナ素子それぞれは同レベルの放射特性が得られることになる。

このように、ＧＮＤからＤＣＳ用の（またはＰＣＳ用の）アンテナ素子までの距離：ＤＣＳ用の（またはＰＣＳ用の）アンテナ素子からＧＳＭ用のアンテナ素子までの距離＝約１：１の関係に設定してある本実施の形態によるＧＳＭ／ＤＣＳまたはＧＳＭ／ＰＣＳ用のマルチバンド対応のアンテナ装置は、低い周波数帯域であるＧＳＭに対応する第１のアンテナ素子１１、および高い周波数帯域であるＤＣＳ（またはＰＣＳ）に対応する第２のアンテナ素子１２は、共にＧＮＤからの影響が軽減されたバランスの良い放射効率のものとなる。また、上記配置関係とすると、アンテナ素子１１および１２を上下方向で配置するものであるため、投影面積を小さく構成でき、外形の小型化も図れる。

なお、上記アンテナ装置における説明内容は、各アンテナ素子間が空間の場合であり、各アンテナ素子間を絶縁樹脂などの絶縁体で固定した場合には、√εμ＝１／ｃ（ε：絶縁体の誘電率、μ：絶縁体の透磁率）となるため、配線基板のＧＮＤからＤＣＳ（またはＰＣＳ）周波数帯に対応するアンテナ素子までの距離と、ＤＣＳ（またはＰＣＳ）周波数帯に対応するアンテナ素子とＧＳＭ周波数帯に対応するアンテナ素子までの距離の比は約１：１／√εμとすればよい。

つまり、各アンテナ素子が絶縁体で固定支持されている場合においては、上記関係で各アンテナ素子を配置すると、それぞれのアンテナ素子に対するＧＮＤからの影響が軽減されて放射効率のバランスの良い投影面積も小さいものが実現できる。

本発明によるアンテナ装置によれば、各アンテナ素子のＧＮＤからの影響が各々軽減されるように、低い周波数に対応するアンテナ素子と配線基板のＧＮＤとの間に高い周波数に対応するアンテナ素子を配置した構成であるため、投影面積の小さい小型で放射効率のバランスの良いマルチバンド対応の内蔵タイプのアンテナ装置が得られるという有利な効果を有し、主として移動体通信用等の無線装置に搭載されるアンテナ装置に有用である。

本発明の一実施の形態によるアンテナ装置の外観図従来の板状逆Ｆアンテナの外観図

符号の説明

１１第１のアンテナ素子
１２第２のアンテナ素子
１３給電部
１４配線基板

Claims

複数の周波数に対応する無線装置の複数のアンテナ素子を備えたアンテナ装置において、低い周波数に対応する第１のアンテナ素子が、高い周波数に対応する第２のアンテナ素子よりも、上記無線装置の配線基板のグランド（以下、ＧＮＤと記載する）から離れた位置に配置されたことを特徴とするアンテナ装置。
ＧＳＭとＤＣＳまたはＰＣＳのマルチバンドに対応する携帯電話用のアンテナ装置であって、各アンテナ素子の配置位置における距離の比が、ＧＮＤからＤＣＳ用またはＰＣＳ用のアンテナ素子までの距離：ＤＣＳ用またはＰＣＳ用のアンテナ素子からＧＳＭ用のアンテナ素子までの距離＝約１：１の関係であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
ＧＳＭとＤＣＳまたはＰＣＳのマルチバンドに対応する携帯電話用アンテナ装置であって、各アンテナ素子間が絶縁樹脂などの絶縁体で固定支持され、各アンテナ素子の配置位置における距離の比が、ＧＮＤからＤＣＳ用またはＰＣＳ用のアンテナ素子までの距離：ＤＣＳ用またはＰＣＳ用のアンテナ素子からＧＳＭ用のアンテナ素子までの距離＝約１：１／√εμ（ε：絶縁体の誘電率、μ：絶縁体の透磁率）の関係であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。