JP2006197528A - Folded linear inverse f-shaped antenna - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、折りたたみ式携帯無線機器等に内蔵して使用される逆F型アンテナに関するものである。 The present invention relates to an inverted-F antenna that is used in a folding portable wireless device or the like.
近年、携帯電話、自動車電話等の移動体通信装置の普及により機器の小型化に対する要求が高まっており、これに伴って通信装置に用いられるアンテナも小型、高利得で筐体内部に配置できる内蔵型アンテナが要求されている。このような用途に適したアンテナとして逆F型アンテナがある。 In recent years, due to the widespread use of mobile communication devices such as mobile phones and automobile phones, there has been an increasing demand for downsizing of devices. Along with this, antennas used in communication devices are also small and have high gain and can be placed inside the housing. A type antenna is required. As an antenna suitable for such an application, there is an inverted F type antenna.
逆F型アンテナは、素子の形状から線状逆F型アンテナと板状逆F型アンテナに大別でき、動作原理については両者とも同じである。板状逆F型アンテナは、周囲長が約1/2波長の小型アンテナで、通常のダイポールアンテナとは異なり、XY、YZ、ZXいずれの面でも比較的広範囲に送受信できるアンテナであり、水平、垂直の両偏波成分とも受信可能である。 Inverted F-type antennas can be broadly classified into linear inverted F-type antennas and plate-shaped inverted F-type antennas according to the shape of the elements, and the operating principle is the same for both. The plate-like inverted F-type antenna is a small antenna having a circumference length of about ½ wavelength, and unlike a normal dipole antenna, it is an antenna that can transmit and receive in a relatively wide range on any of XY, YZ, and ZX planes. Both vertical polarization components can be received.
このような板状逆F型アンテナで携帯無線機器本体に内蔵可能な小型・薄型アンテナの先行例としては、特開平4−129302号が提案されているが、移動体通信装置の主アンテナとして使用するにはアンテナの周波数帯域幅が不十分であるため、ダイバーシチ受信用にのみ用いられている例が殆どであった。 Japanese Unexamined Patent Publication No. 4-129302 has been proposed as a prior art example of a small and thin antenna that can be built into a portable wireless device body with such a plate-like inverted F-type antenna, but is used as a main antenna of a mobile communication device. For this reason, since the frequency bandwidth of the antenna is insufficient, most examples are used only for diversity reception.
また特開平6−314984号では、人体の接近によるアンテナ特性の劣化を防ぐためにアンテナ部分と電話器内部の回路部分を金属板で分離し、機器内のスペースを有効に利用し製品の小型化を図ることができるアンテナが提案されている。しかし近年の移動体通信装置では、インターネット接続機能やカメラ搭載等による液晶表示装置のカラー化、大画面化の傾向が強く、携帯電話端末機本体の形状は、従来のストレートバータイプから大型表示装置が搭載しやすい折りたたみタイプへと変わっているためにアンテナの実装高及び基板の面積が狭くなっており、上記先行技術のような板状逆F型アンテナによる小型化は、限界を超えている状況となっている。特に周波数の低い800〜900MHz帯においては、板状逆F型アンテナの採用は極めて困難になっている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 6-314984, in order to prevent deterioration of antenna characteristics due to the approach of the human body, the antenna portion and the circuit portion inside the telephone are separated by a metal plate, and the space in the device is effectively used to reduce the size of the product. An antenna that can be designed has been proposed. However, in recent mobile communication devices, there is a strong tendency for colorization and large screens of liquid crystal display devices due to the Internet connection function and camera mounting, etc. The shape of the mobile phone terminal main body has changed from the conventional straight bar type to a large display device The mounting height of the antenna and the area of the substrate are narrowed because it has changed to a folding type that is easy to mount, and the miniaturization by the plate-like inverted F type antenna as in the above prior art exceeds the limit It has become. In particular, in the 800 to 900 MHz band having a low frequency, it is very difficult to adopt a plate-like inverted F-type antenna.
これを解決するために、線状逆F型アンテナの素子を接地導体板に平行に沿って折り曲げ小型化を図ったアンテナが考案されているが、基板専有面積が十分に小型化できず、周波数帯域幅を広くするには、十分な高さが必要になり、さらにアンテナ実装面の横に接地電位の部品を実装するとアンテナ特性に悪影響を与えるため、アンテナの近傍には部品を配置することができず、製品の小型化を阻害するという欠点がある。 In order to solve this problem, an antenna has been devised in which a linear inverted F-type antenna element is bent in parallel with the ground conductor plate to reduce the size. To widen the bandwidth, a sufficient height is required, and mounting a component with ground potential next to the antenna mounting surface adversely affects the antenna characteristics. Therefore, it is necessary to place a component near the antenna. There is a disadvantage that it is impossible to prevent downsizing of the product.
更にこのようなアンテナは、折りたたみタイプの携帯電話端末機において本体を折りたたんだ時のアンテナ利得および周波数帯域幅の劣化が著しく、本体を開いている通話状態のアンテナ性能との差が大きいため実用的ではない。 Furthermore, such an antenna is practical because the antenna gain and frequency bandwidth are significantly degraded when the main body is folded in a folding-type mobile phone terminal, and there is a large difference from the antenna performance in a talking state with the main body open. is not.
また折りたたみタイプの携帯電話端末機では、主に表示部と操作部の二つに別れた回路ブロックをフレキシブルフラットケーブル(FFC)で接続している為、これに流れる電気信号から受信に妨害を与える周波数成分を含んだノイズが発生しており、フレキシブルフラットケーブル近傍にアンテナの素子を配置することは、受信性能を大幅に劣化させる原因になっている。 In a folding type mobile phone terminal, a circuit block divided into two parts, a display unit and an operation unit, is mainly connected by a flexible flat cable (FFC). Noise including frequency components is generated, and placing an antenna element in the vicinity of the flexible flat cable causes a significant deterioration in reception performance.
本発明が解決しようとする課題は、線状逆F型アンテナの省スペース化、広帯域化および高感度化を実現し、折りたたみ式携帯電話端末機などの移動通信機器の小型化を促進することである。 The problem to be solved by the present invention is to realize space saving, wide band and high sensitivity of a linear inverted F-type antenna, and to promote downsizing of mobile communication devices such as a folding mobile phone terminal. is there.
上記課題を解決するために本発明の折り返し線状逆F型アンテナは、可動部を介し分離して配置された印刷配線基板間の電気信号を接続する電線またはフレキシブルフラットケーブル等を有する折りたたみ式携帯型無線機器において、前記電線またはフレキシブルフラットケーブル等の近傍の印刷配線基板上に配置され、アンテナ素子を前記電線またはフレキシブルフラットケーブル等と直交するように折り曲げる。 In order to solve the above-mentioned problems, the folded linear inverted F antenna of the present invention has a folding mobile phone having an electric wire or a flexible flat cable for connecting an electric signal between printed wiring boards arranged separately via a movable part. In the type wireless device, the antenna element is arranged on a printed wiring board in the vicinity of the electric wire or the flexible flat cable, and the antenna element is bent so as to be orthogonal to the electric wire or the flexible flat cable.
前記印刷配線基板が接地導体板と電気的に等価であり、前記折り返し線状逆F型アンテナの素子を前記印刷配線基板に垂直方向に折り返す。 The printed wiring board is electrically equivalent to a ground conductor plate, and the elements of the folded linear inverted F-type antenna are folded in the vertical direction on the printed wiring board.
前記折り返し線状逆F型アンテナの素子の長さは、前記印刷配線基板に近い素子を短く、遠い素子を長くする。 The length of the element of the folded linear inverted F-type antenna is such that the element close to the printed wiring board is short and the element far away is long.
前記折り返し線状逆F型アンテナの素子の幅は、前記印刷配線基板に近い素子を狭く、遠い素子を広くする。 The width of the element of the folded linear inverted F antenna is such that the element close to the printed wiring board is narrow and the element far away is wide.
前記折り返し線状逆F型アンテナの素子の長さは、前記電線またはフレキシブルフラットケーブル等の近傍を避けるように折り曲げる。 The length of the element of the folded linear inverted F antenna is bent so as to avoid the vicinity of the electric wire or the flexible flat cable.
本発明の折り返し線状逆F型アンテナによればフレキシブルフラットケーブルや印刷配線基板とアンテナ素子間の静電的、電磁的結合を少なくできるためアンテナの周波数帯域幅を広くすることが容易である。更に印刷配線基板上に実装されている電子部品が発生するノイズの影響を少なくでき受信感度の向上が図れ、またアンテナの配置に制約が少ないので携帯無線機器の小型化が容易になる。 According to the folded line inverted F-type antenna of the present invention, it is easy to widen the frequency bandwidth of the antenna because electrostatic and electromagnetic coupling between the flexible flat cable or printed wiring board and the antenna element can be reduced. Furthermore, the influence of noise generated by electronic components mounted on the printed wiring board can be reduced, the reception sensitivity can be improved, and the antenna arrangement can be reduced, so that the portable wireless device can be easily downsized.
本発明の折り返し線状逆F型アンテナを折りたたみ式携帯電話端末機に使用した場合、本体を開いたときと閉じたときのアンテナ特性の変化を少なくできる。 When the folded linear inverted F-type antenna of the present invention is used in a foldable mobile phone terminal, it is possible to reduce changes in antenna characteristics when the main body is opened and closed.
以下に本発明の内容を具体的な実施例を示して説明する。図1は、本発明による線状逆F型アンテナの例である。図において1はアンテナ本体、2はアンテナの給電点、3は短絡点、4は第一の印刷配線基板、5は第二の印刷配線基板、6はフレキシブルフラットケーブル(FFC)である。図1の構成は、折りたたみ式携帯電話端末機を想定したものであり、送受信回路や制御回路などが実装された4第一の印刷配線基板とLCD表示装置などが実装された5第二の印刷配線基板があり、これらの間を6フレキシブルフラットケーブルで電気的に接続しているものである。 The contents of the present invention will be described below by showing specific examples. FIG. 1 is an example of a linear inverted F antenna according to the present invention. In the figure, 1 is an antenna body, 2 is an antenna feeding point, 3 is a short circuit point, 4 is a first printed wiring board, 5 is a second printed wiring board, and 6 is a flexible flat cable (FFC). The configuration of FIG. 1 assumes a foldable mobile phone terminal. 4 First printed wiring board on which a transmission / reception circuit, a control circuit, etc. are mounted and 5 Second printing on which an LCD display device is mounted There is a wiring board, and these are electrically connected by 6 flexible flat cables.
基本的な逆F型アンテナは、図2に示すようにモノポールアンテナを折り曲げたL型アンテナにインピーダンス整合のための短絡点を設けたものである。アンテナ素子の全長は、使用する周波数に適合させる必要があるが、アンテナを筐体内に配置するため小型化の従来技術として図3のように折り曲げたものが考案されている。 As shown in FIG. 2, a basic inverted-F antenna is an L-shaped antenna formed by bending a monopole antenna and provided with a short-circuit point for impedance matching. The total length of the antenna element needs to be adapted to the frequency to be used. However, in order to arrange the antenna in the housing, a bent type as shown in FIG. 3 has been devised.
次に図1の本発明による線状逆F型アンテナと図3の従来技術による線状逆F型アンテナの特性の差を説明する。図4は、従来技術による線状逆F型アンテナ1とフレキシブルフラットケーブル6の相対的な位置関係を示したもので、アンテナ素子の一部がフレキシブルフラットケーブル6と平行になっているため静電的、電磁的な結合が大きくなる。フレキシブルフラットケーブル6に流れる信号電流には受信周波帯域の周波数成分を含むものがあり、これがアンテナ1に混入すると受信感度を劣化させる原因となる。 Next, the difference in characteristics between the linear inverted F antenna according to the present invention shown in FIG. 1 and the conventional linear inverted F antenna shown in FIG. 3 will be described. FIG. 4 shows the relative positional relationship between the linear inverted F-
これに対し図5に示す本発明による線状逆F型アンテナ1では、フレキシブルフラットケーブ6とアンテナ素子が直交するようになっているため静電的、電磁的な結合が小さくなりフレキシブルフラットケーブル6を流れる信号電流の影響を受けにくくなる。また図6、図7で示すように、本発明による線状逆F型アンテナは、従来技術によるものと比べて接地導体板となる印刷配線基板4および5との静電的結合(浮遊容量7)も少なくなるのでアンテナの周波数帯域幅を広くすることができ、印刷配線基板4上に実装されたIC等が発生するノイズの影響も少なくできる。 On the other hand, in the linear inverted F-
本発明による線状逆F型アンテナの他の実施例について説明する。図8は、印刷配線基板4に近いアンテナ素子の長さを短く、遠い素子を長くしたものであり、上記で説明した接地導体板との静電的結合を更に少なくしてより広帯域化と対ノイズ特性を向上させたものである。またフレキシブルフラットケーブル6に近いアンテナ素子を短くすることでより効果的にアンテナ特性の向上が図れる。 Another embodiment of the linear inverted F antenna according to the present invention will be described. FIG. 8 shows the antenna element close to the printed
図9は、印刷配線基板4に近いアンテナ素子の幅を狭く、遠い素子の幅を広くしたものであり、接地導体板との静電的結合を小さくしながらアンテナ素子の幅を広げられるためより広帯域なアンテナが実現できる。 FIG. 9 shows that the width of the antenna element close to the printed
以上のように本発明による線状逆F型アンテナは、印刷配線基板やそれに実装されている電子部品との静電的、電磁的結合が疎であるため従来のものと比べて広帯域化が容易であり、またノイズの影響を受けにくい特性を持つため実装上の制約が少なく携帯無線機器の小型化が容易になる。 As described above, the linear inverted F-type antenna according to the present invention is easy to increase the bandwidth compared to the conventional one because the electrostatic and electromagnetic coupling with the printed wiring board and the electronic components mounted thereon are sparse. In addition, since it has characteristics that are not easily affected by noise, there are few restrictions on mounting, and it is easy to miniaturize portable wireless devices.
更にアンテナ1とフレキシブルフラットケーブル6の静電的、電磁的結合が疎であることで表示機等を実装した印刷配線基板5がアンテナの放射パターンに与える影響を少なくしている。図10は、この様子を示したグラフであり、横軸は折りたたみ式携帯電話端末機を開いた状態にして側面から見たときの位置である。グラフ上に破線で示した従来の線状逆F型アンテナと比べ実線で示した本発明による線状逆F型アンテナの放射パターンは、印刷配線基板5側の放射が少ない。両方の印刷配線基板から電波が放射していると、折りたたみ式携帯電話端末機を開いているときを折りたたんだときのアンテナ特性の変化により放射パターンが大きく異なるため実用上問題となる。本発明の線状逆Fアンテナは、印刷配線基板4側の放射特性が支配的になるため形状変化に対するアンテナ特性の変化が少なく、折りたたみ式携帯電話端末機の実使用状態における無線通信性能の向上を容易にする。Further, since the electrostatic and electromagnetic coupling between the
1 逆F型アンテナ本体
2 給電点
3 短絡部
4 第一の印刷配線基板
5 第二の印刷配線基板
6 フレキシブルフラットケーブル
7 浮遊容量(結合容量)DESCRIPTION OF
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2005
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