JP2007123982A - マルチバンド対応アンテナ装置および通信端末装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無給電素子を用いることなく広帯域化が図れるマルチバンド対応アンテナ装置および通信端末装置を提供する。
【解決手段】逆Ｆ型アンテナの給電点とＧＮＤ点との間にスリット１５を形成して電気的な距離を離し、少なくとも３つのアンテナエレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃを形成する。これらの少なくとも３つのアンテナエレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃは少なくとも３つ共振点を発生させる。アンテナ放射板３の少なくとも大半はグランド地板４と対向しないように外側に突出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、携帯電話機等の無線通信端末に内蔵され、マルチバンドに対応するマルチバンド対応アンテナ装置およびこれを用いる通信端末装置に関する。

１台の無線通信端末で複数の周波数帯の通信に対応するマルチバンド用内蔵アンテナには主として板状逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）タイプが使用されている（特許文献１、２参照）。

また、広帯域化を図るため、グランド（ＧＮＤ）地板に接続された無給電素子（パラシティックエレメント）を含んだアンテナが主流となっている（特許文献３参照）。
実開昭７−１４７１４号公報 特開２００２−３４４２３３号公報 実開昭６２−１６１４１０号公報

しかし、特許文献３に開示されたような無給電素子の利用は広帯域化には適しているが、無給電素子がグランド地板に接続されているため、放射効率でのロスが大きかった。

本発明はこのような背景においてなされたものであり、無給電素子を用いることなく広帯域化が図れるマルチバンド対応アンテナ装置および通信端末装置を提供しようとするものである。

本発明によるマルチバンド対応アンテナ装置は、給電点とＧＮＤ点とを有するアンテナ放射板と、グランド地板とを備え、前記アンテナ放射板は、給電点とＧＮＤ点との電気的な距離が離され、少なくとも３つのアンテナエレメントを形成し、前記アンテナ放射板の少なくとも大半は前記グランド地板と対向しないことを特徴とする。

給電点とＧＮＤ点との電気的な距離を離して、少なくとも３つのアンテナエレメントを形成することにより、少なくとも３つの共振点を発生させ、マルチバンドに対応することが可能となる。また、アンテナ放射板が殆どグランド地板に対向しないように構成することにより、アンテナ装置の厚さの制約が軽減され、かつ、グランド地板に流れる電流が低減する。

本発明のマルチバンド対応アンテナ装置によれば、無給電素子を用いないため、放射効率ロスが少なく、アンテナの性能向上を図れるとともに、無給電素子用のコンタクトピンを用いなくて良いので装置のコストダウンを図れる。

また、前記アンテナ放射板の少なくとも大半は前記グランド地板と対向しない構成を採用することにより、アンテナ装置のサイズ（厚さ）を低減し、ひいてはこのアンテナ装置を内蔵する通信端末装置の薄型化に貢献することができる。かつ、グランド地板に流れる電流が少なくなるため、いわゆるハンドエフェクトを軽減することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本実施の形態に係るアンテナ装置におけるアンテナエレメントの構成例を示している。本発明のアンテナ装置は給電点１とＧＮＤ点２を有する板状のアンテナ放射板３を、後述するＧＮＤ地板とともに用いる逆Ｆ型のアンテナ装置である。このアンテナ構造の特徴は、少なくとも３分岐したアンテナエレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃを有する。そのために、給電点1とＧＮＤ点２との間に設けたスリット１５および、アンテナエレメント１４ｂと１４ｃを分割するスリット１６を設けている。特に、スリット１５は、給電点とＧＮＤ点との電気的な距離を離す作用をしている。各アンテナエレメントの長さにより、共振周波数を調整することができる。アンテナエレメントは板金で構成してもよいし、フレキシブル基板で構成してもよい。

図１の構成によって、図７の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数（Ｆｒｅｑ．）の特性を表すグラフに示すように、３つの共振点Ｉ, II, IIIが得られ、これにより、異なる周波数帯（ＧＳＭ(Global System for Mobile Communications)８５０ｏｒ９００、ＧＳＭ１８００／１９００／ＵＭＴＳ(Universal Mobile Telecommunications System）に対応するアンテナ装置が得られる。

図２は、本実施の形態に係るアンテナ装置の概略構造を示す斜視図である。このアンテナ放射板３の形状は図１に示したものと異なるが、少なくとも３分岐したアンテナエレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃを有する点で図１のアンテナ放射板３と共通する。アンテナ放射板３は給電点１とＧＮＤ点２を介してＧＮＤ地板（端末の基板上の導体面）に接続される。

図３は、図２と異なる構成のアンテナ装置を示している。このアンテナ放射板３は、図２に示したアンテナ放射板と形状が異なるが、少なくとも３分岐したアンテナエレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃを有する点でやはり、図１のアンテナ放射板３と共通する。図３のアンテナ装置が図２のアンテナ装置と異なる点は、図２の構成では、給電点１およびＧＮＤ点２を基準にＧＮＤ地板４の内側にアンテナ放射板３が突出しているのに対し、図３の構成では、外側にアンテナ放射板３が外側に突出していることである。しかも、アンテナ放射板３の少なくとも大半はグランド地板４と対向しないように外側に突出している。すなわち、アンテナ放射板３の少なくとも主要部に対しては対応するＧＮＤ地板４が存在しない。図２の構成では、アンテナ特性上、ＧＮＤ地板４からアンテナ放射板３の高さｈ１は所定の大きさを有する必要があったが、図３の構成ではＧＮＤ地板４相当の位置からアンテナ放射板３までの高さｈ２は低くてよい（すなわちｈ１＞ｈ２）。極端な場合、アンテナ放射板３はＧＮＤ地板４と同じ高さ（すなわちｈ２＝０）であってもよい。このことは、アンテナ装置による端末の筐体の厚さの制約が解消されることを意味する。なお、図３において、アンテナエレメント１４ａの先端部部は直角に折り曲げられている。これによりアンテナ放射板３の突出量が低減される。但し、この折り曲げは本発明に必須の構成ではない。

図４は、図３と同様に、給電点１およびＧＮＤ点２を基準にＧＮＤ地板４の外側にアンテナ放射板３が突出している、アンテナ装置の他の構成例を示している。このアンテナ放射板３は、上述したアンテナ放射板のいずれとも形状が異なるが、少なくとも３分岐したアンテナエレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃを有する点でやはり、図１のアンテナ放射板３と共通する。図４の例では、図３と同様、アンテナ放射板３までの高さｈ２は低くてよく、アンテナ装置による端末の筐体の厚さの制約が解消される。

図５は、図４のアンテナ装置と類似するが、アンテナ放射板３の形状が異なるさらに他のアンテナ装置の構成例を示している。

図６は、図１に示した特性を有するさらに別のアンテナ放射板の形状の異なる例を示している。いずれも、少なくとも３分岐したアンテナエレメント１４ａ，１４ｂ，１４ｃを有する。

図８は、図２に示したアンテナ装置について、異なる周波数帯（ａ）９００ＭＨｚ、（ｂ）１８００ＭＨｚ、（ｃ）２１００ＭＨｚでのＧＮＤ地板上の電流分布のシミュレーションによる結果を示している。この図から分かるように、周波数帯によってＧＮＤ地板上の電流分布が異なっていることが分かる。

図９は、図４に示したアンテナ装置について、異なる周波数帯(ａ）９００ＭＨｚ、(ｂ）１８００ＭＨｚ、（ｃ）２１００ＭＨｚでのＧＮＤ地板上の電流分布のシミュレーションによる結果を示している。この図においても、周波数帯によってＧＮＤ地板上の電流分布が異なっていることが分かるが、図８の結果に比べて、ＧＮＤ地板上に流れる電流が格段に少ないことが分かる。これは、図４等のアンテナ装置のように、アンテナ放射板３に対向するＧＮＤ地板が存在しない構造に起因していると考えられる。したがって、このような構造では、図２の構造に比べて、ユーザが端末を手で持ってもＧＮＤ地板に流れる電流への影響が小さい、すなわち、いわゆるハンドエフェクトが小さくて済む、という利点を有する。

以下、本実施の形態の効果をまとめると次のとおりである。
１．逆Ｆアンテナにおいて、図１に示したような特徴を有するアンテナ放電板を用いることにより、無給電素子を用いることなく、多共振点を発生させて、携帯電話での高周波数帯（１．７・２．２ＧＨｚ）における広帯域化が図れる。
すなわち、マルチバンド化が可能となる。例えば、次のような組み合わせが考えられる。
ＧＳＭ８５０／１８００／１９００
ＧＳＭ９００／１８００／１９００
ＧＳＭ８５０／１８００／１９００／ＵＭＴＳ
ＧＳＭ９００／１８００／１９００／ＵＭＴＳ
ＧＳＭ８５０／９００／１８００／１９００
ＧＳＭ８５０／９００／１８００／１９００／ＵＭＴＳなど
２．無給電素子を用いないため、放射効率ロスが少ない。すなわち、性能向上が図れる。
３．無給電素子用のコンタクトピンを用いなくて良い。これにより、コストダウンが図れる。
４．放射板の下にＧＮＤがなくても動作可能である。これにより、アンテナサイズを縮小できる。
５．アンテナエレメントの長さで、共振周波数を調整することができるので、アンテナ装置の設計が容易となる。
６．アンテナエレメントにフレキシブル基板を使用することにより、設計・製造で容易に製作できる。
７．バータイプ端末、折りたたみ端末等、さまざまな携帯端末形状に対応可能である。

図１０は、本実施の形態に係るアンテナ装置を用いた通信端末装置１００の概略構成を示している。ここでは携帯電話端末の例を示しているが、これに限るものではない。この通信端末装置１００は、上述したいずれかの構成のアンテナ装置１０１、このアンテナ装置１０１を送受信に共用するためのアンテナ共用器１０２、送受信処理部１０３、変復調処理部１０５、データ処理部１０７、Ｄ／Ａ変換器１０９、スピーカ１１０、Ａ／Ｄ変換器１１１およびマイク１１２を備える。通信端末装置１００は、また、これらの各要素を制御するＣＰＵ，ＲＯＭ等を含む制御部１２５、この制御部１２５により作業領域やデータの一時記憶領域として利用されるメモリ１２７、および、表示部１２０、操作部１２３を備える。制御部１２５のＲＯＭ内には、読出し専用メモリや、電気的に情報が書込みおよび消去可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）が使用され、通常の通信端末装置の操作入力受付、通信、電子メール処理、ウェブ処理、表示、音声入出力、電話帳管理、スケジュール管理、等の各種動作のための制御プログラムおよび固定的なデータが格納されている。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、上記で言及した以外にも種々の変形、変更を行うことが可能である。

本発明の実施の形態に係るアンテナ装置におけるアンテナエレメントの構成例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の概略構造を示す斜視図である。 図２と異なる構成のアンテナ装置を示す斜視図である。 図３と同様に、給電点およびＧＮＤ点を基準にＧＮＤ地板の外側にアンテナ放射板が突出している、アンテナ装置の他の構成例を示す斜視図である。 図４のアンテナ装置と類似するが、アンテナ放射板の形状が異なるさらに他のアンテナ装置の構成例を示す図である。 図１に示した特性を有するさらに別のアンテナ放射板の形状の異なる例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）対周波数（Ｆｒｅｑ．）の特性を表すグラフである。 図２に示したアンテナ装置について、異なる周波数帯（ａ）９００ＭＨｚ、（ｂ）１８００ＭＨｚ、（ｃ）２１００ＭＨｚでのＧＮＤ地板上の電流分布のシミュレーションによる結果を示すグラフである。 図４に示したアンテナ装置について、異なる周波数帯(ａ）９００ＭＨｚ、(ｂ）１８００ＭＨｚ、（ｃ）２１００ＭＨｚでのＧＮＤ地板上の電流分布のシミュレーションによる結果を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係る通信端末装置の概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

1…給電点、２…ＧＮＤ点、３…アンテナ放射板、４…グランド地板、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ…アンテナエレメント、１５…スリット、１６…スリット、１００…通信端末装置、１０１…アンテナ装置

Claims (4)

1. 給電点とＧＮＤ点とを有するアンテナ放射板と、グランド地板とを備え、前記アンテナ放射板は、給電点とＧＮＤ点との電気的な距離が離され、少なくとも３つのアンテナエレメントを形成し、前記アンテナ放射板の少なくとも大半は前記グランド地板と対向しないことを特徴とするマルチバンド対応アンテナ装置。
2. 前記アンテナ放射板の給電点とＧＮＤ点との間にスリットが形成されたことを特徴とする請求項１記載のマルチバンド対応アンテナ装置。
3. 前記少なくとも３つのアンテナエレメントに対応して少なくとも３つ共振点を発生させることを特徴とする請求項１記載のマルチバンド対応アンテナ装置。
4. マルチバンド対応アンテナ装置を備えた通信端末装置であって、
   前記マルチバンド対応アンテナ装置は、
   給電点とＧＮＤ点とを有するアンテナ放射板と、グランド地板とを備え、前記アンテナ放射板は、給電点とＧＮＤ点との電気的な距離が離され、少なくとも３つのアンテナエレメントを形成し、前記アンテナ放射板の少なくとも大半は前記グランド地板と対向しないことを特徴とする通信端末装置。