JP2007166599A - 複数のアンテナが装着された移動通信端末機 - Google Patents

Abstract

【課題】移動通信端末機のサイズを維持した状態で複数のアンテナを設置することができ、移動通信端末機を小型化することができる。
【解決手段】
本発明は、複数のアンテナが装着された移動通信端末機に関し、各種の部品素子が装着された回路基板と、回路基板の一方に装着され、移動通信無線信号を送受信する少なくとも一つの第１アンテナと、回路基板の他方に装着され、付加的なサービスのための無線信号を送受信する少なくとも一つの第２アンテナと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は複数のアンテナが装着された移動通信端末機に関し、より詳細には移動通信端末機のサイズを維持した状態で複数のアンテナを装着することのできる、複数のアンテナが装着された移動通信端末機に関する。

最近、移動通信端末機の機能が多様化され、移動通信端末機の固有の機能である通信機能のほか、ＷＬＡＮ（Wireless Local Area Network）を通じた無線インターネット接続機能、地上波と衛星を通じて提供されるプログラムを視聴することのできるＤＭＢ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｂｒｏａｄｃａｓｔｉｎｇ）機能、ＧＰＳ衛星を用いた位置認識機能、そして、カメラ、ＭＰ３（MPEG-1 Audio Layer-3）、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）のような機能を付加して使用者に多様なサービスを提供している。

このように、移動通信端末機の固有の通信機能以外の多様な付加機能を使うことができるように多重帯域の移動通信端末機が開発されて来ている。多重帯域の移動通信端末機を具現するためには多重帯域の無線信号の送受信が可能なアンテナが必要となる。該アンテナは小型のサイズと広い帯域幅、また高利得の特性を有することが好ましい。
一般的に移動通信端末機には移動通信のために外付けアンテナ又は内蔵アンテナが装着されている。外付けアンテナとしてはモノポール（ｍｏｎｏ ｐｏｌｅ）アンテナとハリカル（ｈｅｌｉｃａｌ）アンテナが主に使われ、内蔵アンテナとしてはＰＩＦＡ（Ｐｌａｎａｒ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｆ Ａｎｔｅｎｎａ）アンテナが主に使われている。

ここで、モノポールアンテナとハリカルアンテナはアンテナが外部へ露出されていて、外部からの衝撃により損傷を受け得る。それに、移動通信端末機を使用するとき、アンテナが使用者の頭付近に位置していて電磁波により使用者に悪い影響を与える恐れがある。
このような外付けアンテナの短所を解消するために、最近はＰＩＦＡアンテナが主に使われている。

ＰＩＦＡアンテナ１０は内蔵型アンテナであって、移動通信端末機の内部に内蔵できるので、外付けアンテナの短所を相当部分解消しており、外付けアンテナに比べ生産が容易である。しかし、ＰＩＦＡアンテナにはグラウンドとその上部に設けられる放射部とが設けられており、グラウンドと放射部との間に間隙がありサイズを小型化するには限界がある。

一方、それぞれ異なる周波数帯域を通じてサービスされるＤＭＢ機能、位置認識機能、ＲＦＩＤ機能を支援するためには、それぞれ異なる周波数帯域で動作する別のアンテナが必要になる。しかし、これらの機能を支援するために移動通信端末機に複数のＰＩＦＡアンテナを装着すると、移動通信端末機のサイズが大きくなり、また、移動通信端末機のサイズを維持した状態では空間が充分確保できなくて装着可能なＰＩＦＡアンテナの数が制限される。

最近は３次元形状であるＰＩＦＡアンテナの代わりに移動通信用としてＰＣＢ回路基板に実装される
最近は３次元形状であるＰＩＦＡアンテナの代わりに移動通信用としてＰＣＢ回路基板に実装できるアンテナが提案されている。ＰＣＢ回路基板のアンテナは、アンテナを装着するための別の空間をほぼ必要としないという長所がある。しかし、このアンテナの特性上、方向性を有するサービスには使われにくいという問題点があって、まだ移動通信用として実用化されるには無理がある。

本発明は前述の問題点を解決するために提出されたもので、本発明の目的は、機能を充実させつつ小型化が可能な移動通信端末機を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明１の構成は、各種の部品素子が装着された回路基板と、前記回路基板の一方に装着され、移動通信無線信号を送受信する少なくとも一つの第１アンテナと、前記回路基板の他方に装着され、付加的なサービスのための無線信号を送受信する少なくとも一つの第２アンテナと、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、回路基板に対して両面に複数のアンテナを設けるため、移動体通信端末機の構成を簡単にし、小型化を図ることができる。発明２は、発明１において、前記第１アンテナ及び第２アンテナは、平面（ｐｌａｎａｒ）アンテナであることが好ましい。

ここで、平面アンテナとは、３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ、パッチアンテナなどの３次元の平面アンテナなどである。このような平面アンテナは、方向性を有するサービスに対してもアンテナとしての特性を維持しつつ、移動体通信端末機に内蔵可能なアンテナを用いることができるため、外部からの衝撃からアンテナを保護することができる。また、製造が容易である。

また、平面アンテナは平面であるか厚みが極めて薄いため、移動体通信端末機の薄型化・小型化を図ることができる。発明３は、発明２において、前記第１アンテナはＰＩＦＡアンテナとパッチアンテナのうち少なくとも一つになり得る。
発明４は、発明３において、前記第２アンテナはＰＩＦＡアンテナとパッチアンテナのうち少なくとも一つになり得る。

発明５は、発明４において、前記ＰＩＦＡアンテナは、前記移動通信無線信号を送受信する放射部と、前記放射部に電流を供給するフィード部と、グラウンド、前記放射部と前記グラウンドとを連結するショット部と、を備えることができる。
発明６は、発明４において、前記パッチアンテナは、前記無線信号を送受信する平面の放射部と、前記放射部に電流を供給するフィードポイントと、前記グラウンドと前記放射部とを連結するストリップラインと、を備えることができる。

発明７は、発明２において、前記第１アンテナは前記ＰＩＦＡアンテナであり、前記第２アンテナはパッチアンテナであることが好ましい。
３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０を移動通信用として使用し、ＲＦＩＤ、ＧＰＳ、ＤＭＢなどのサービスのためにパッチアンテナ２０を使うことができる。逆に、３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０をＲＦＩＤ、ＧＰＳ、ＤＭＢ等のサービス用として使用し、パッチアンテナ２０を移動通信用として使用することもできる。

発明８は、発明７において、前記ＰＩＦＡアンテナは前記回路基板の一方の一端部に装着され、前記パッチアンテナは前記回路基板の背面に前記ＰＩＦＡアンテナが装着された領域に対応するように装着されることができる。
このようにＰＩＦＡアンテナ及びパッチアンテナを対応する領域の両面に設けることで、グランドに対して両面に複数のアンテナを設けることができる。このとき、両面に形成されるアンテナは、グラウンドを共有しているため、アンテナ毎に別途のグラウンドは不要である。よって、移動体通信端末機の構成を簡単にし、小型化を図ることができる。

本発明によると、機能を充実させつつ小型化が可能な移動通信端末機を提供することができる。３Ｄ ＰＩＦＡ

以下、添付の図面に基いて本発明の好適な実施形態を詳述する。
本移動通信端末機には複数の内蔵型アンテナが設置されており、複数のアンテナは回路基板の両側面にそれぞれ設置されている。
各アンテナは平面（ｐｌａｎａｒ）アンテナで設けられ、ここで平面アンテナは平面であるか厚みが極めて薄い３次元のアンテナのことを通称する。平面アンテナとしては３Ｄ ＰＩＦＡ、パッチ（Ｐａｔｃｈ）アンテナなどが挙げられる。

図１は本発明に従ってアンテナを実装した移動通信端末機の回路基板の斜視図であり、図２は図１の回路基板の断面図である。
図１によると、ＰＩＦＡアンテナ１０は、グラウンド５、放射部１１、フィード（Ｆｅｅｄ）部１５、ショット（Ｓｈｏｒｔ）部１３を含む３次元の形態で構成される。
回路基板１の一方には第１アンテナである３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０が設置され、回路基板１の他方には第２アンテナであるパッチアンテナ２０が装着されている。

３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０は、グラウンド５、放射部１１、フィード部１５、ショット部１３を含む。放射部１１はグラウンド５の上段に配され、ショット部１３は放射部１１の先端に位置してグラウンド５と放射部１１とを連結する。フィード部１５は放射部１１へ電流を供給する。以下に具体的に説明する。
放射部１１は電流を電波に変換して空気中に送信又は受信する領域であって、板状に形成される。図１では放射部１１が四角板状で示されているが、斜方形、円形など、多様な形状に形成でき、勿論スリットなどを用いて様々なパターンが形成できるように設計することもできる。

フィード部１５は放射部１１と回路基板１とを連結し、放射部１１と垂直をなすように連結されている。フィード部１５は回路基板１から供給された電流を放射部１１に伝達することで、放射部１１が電波を送受信できるようにする。
ショット部１３は放射部１１と垂直に交差するようにに配され、放射部１１とグラウンド５とを連結する。ショット部１３は放射部１１を循環した電流をグラウンド５に案内する。

このようなフィード部１５及びショット部１３によって、放射部１１は回路基板１から所定の幅で離隔された位置に配置される。
グラウンド５は回路基板１に形成され、グラウンド５の形状は３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０とパッチアンテナ２０の特性と、所望する動作帯域に応じて色々なパターンで形成することができる。つまり、３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０のＳ１１特性と、パッチアンテナ２０のＳ１１特性と、３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０及びパッチアンテナ２０間のＳ１２特性と、が最適化されるようにグラウンド５にパターンを形成することができる。

前述の構成による３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０の作動過程は次の通りである。フィード部１５を介して放射部１１に電流が供給されると、放射部１１では電流を電波に変換して電波を放射する。そして、電流はショット部１３を介してグラウンド５に戻る。この時、放射部１１を介して入力された外部からの電波もグラウンド５を介して回路基板１に提供される。

このような３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０は、Ｏｍｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ特性を有し、移動通信無線信号の送受信のために使われる。
一方、３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０の性能は、帯域幅（ｂａｎｄ ｗｉｄｔｈ）、共振周波数での反射損失（Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｏｓｓ）、インピーダンスマッチング効率などによって左右される。一般的にインピーダンスマッチングはショット部１３の位置とフィード部１５の長さによって決定される。

図２は、図１の回路基板の背面図である。同図に示すように、回路基板１の背面には平面アンテナの一種であるパッチアンテナ２０が装着されている。
パッチアンテナ２０は、放射部２５、フィードポイント２３、ストリップライン２１、グラウンド５を含む。
放射部２５は、図２に示すように、四角板状に形成され、四角板状以外に円板にも形成されることができる。この放射部２５にはスリットを用いて多様なパターンを形成することもでき、パターンによってアンテナの動作帯域を変動させることができる。

フィードポイント２３は、放射部２５の一端と、放射部２５から延長されたストリップライン２１の一端と、の間に形成され、放射部２５に電流を供給する。
ストリップライン２１は、フィードポイント２３の一端から延長されて放射部２５よりも狭い幅のひも状に形成され、アンテナの動作特性に応じて複数の折り曲げ部を有することができる。ストリップライン２１の長さは、インピーダンスの実数部が例えば５０Ωとなるようにマッチングされ放射部２５の共振が起こるように設計される。

このようなストリップライン２１の末端部は、回路基板１に対して垂直方向に折り曲げられ回路基板１を貫通し、３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０のグラウンド５に連結される。従って、本パッチアンテナ２０は別のグラウンド５を必要としないため、パッチアンテナ２０の構造を簡単にすることができる。
該パッチアンテナ２０は、回路基板１の背面の３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０が装着された回路基板１の領域に対応する領域に装着される。勿論、回路基板１の背面の３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０の装着位置と一致しない領域に装着することもできる。

パッチアンテナ２０は、３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０が移動通信無線信号を送受信することに対し、ＲＦＩＤ無線信号、ＧＰＳ衛星信号、ＤＭＢ用の無線信号などを送受信することができ、また、放射部２５の全面方向に方向性を有する。
最近、ＲＦＩＤシステムと移動通信との結合により、ｍＲＦＩＤ（ｍｏｂｉｌｅ ＲＦＩＤ）というサービスが提供されている。ｍＲＦＩＤ技術では移動通信端末機に電子タグ、リーダー、アンテナ及び処理モジュールを装着することで、他の電子タグから情報を読み込んで使用者に有用な情報サービスを提供したり、移動通信端末機内の電子タグを通じて他の機器に移動通信端末機からの情報を伝達することができる。このようなｍＲＦＩＤ技術で使われるＲＦＩＤ用アンテナは９０８.５〜９１４ＭＨｚの帯域の無線信号を送受信するので、本パッチアンテナ２０の動作帯域をＲＦＩＤ無線信号の周波数帯域とマッチングさせてＲＦＩＤ用アンテナとして使用することができる。

一方、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星は移動通信端末機との無線信号送受信を通じて、移動通信端末機の位置を把握する。ＧＰＳ衛星との通信のためにアンテナの動作帯域は、ＧＰＳ衛生信号の周波数帯域（Ｌ２帯域：１２２７.６ＭＨｚ、Ｌ１帯域：１５７５.４２ＭＨｚ）とマッチングされるべきであり、本パッチアンテナ２０の動作帯域をＧＰＳ衛星信号の周波数帯域とマッチングさせてＧＰＳ用アンテナとして使用することができる。

ＤＭＢサービスは衛星ＤＭＢサービスと地上波ＤＭＢサービスに分類され、衛星ＤＭＢサービスの場合には地上波ＤＭＢより高周波数帯域であるＳ−ｂａｎｄ２.６３０〜２.６５５ＧＨｚの帯域を使用する。そして、地上波ＤＭＢサービスの場合、周波数帯域が２０４〜２１０ＭＨｚである。従って、衛星ＤＭＢ用アンテナに使用するか地上波ＤＭＢ用アンテナに使用するかに応じて、本パッチアンテナ２０の動作帯域を該当周波数帯域とマッチングさせればいい。

一方、前述の実施形態では、３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０を移動通信用として使用し、ＲＦＩＤ、ＧＰＳ、ＤＭＢなどのサービスのためにパッチアンテナ２０を使うことを説明した。しかし、３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ１０をＲＦＩＤ、ＧＰＳ、ＤＭＢサービス用として使用し、パッチアンテナ２０を移動通信用として使用できるように設計することもできる。

また、前述の実施形態とは異なって回路基板の両面にパッチアンテナ２０を装着して使用することもでき、パッチアンテナ２０を複数装着して使用することもできる。
以上のように、本発明によれば、グランドに対して両面に複数のアンテナを設ける。このとき、両面に形成されるアンテナは、グラウンドを共有しているため、アンテナ毎に別途のグラウンドは不要である。よって、移動体通信端末機の構成を簡単にし、小型化を図ることができる。

また、グラウンドの両面に設けるアンテナとしては、３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ、パッチアンテナなどの３次元の平面アンテナなどが挙げられる。よって、方向性を有するサービスに対してもアンテナとしての特性を維持しつつ、移動体通信端末機に内蔵可能なアンテナを用いることができるため、外部からの衝撃からアンテナを保護することができる。また、製造が容易である。さらに、平面アンテナは平面であるか厚みが極めて薄いため、移動体通信端末機の薄型化・小型化を図ることができる。

以上、本発明の好適な実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められ、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰もが多様な変形実施が可能であることは勿論のことであり、該変更した技術は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものである。

本発明に従ってアンテナを実装した移動通信端末機の回路基板の斜視図である。 図１の回路基板の断面図である。 図１の回路基板の背面図である。

符号の説明

１ 回路基板
５ グラウンド
１０ ３Ｄ ＰＩＦＡアンテナ
１１ 放射部
１３ ショット部
１５ フィード部
２０ パッチアンテナ
２１ ストリップライン
２３ フィードポイント
２５ 放射部

Claims (8)

1. 各種の部品素子が装着された回路基板と、
   前記回路基板の一方に装着され、移動通信無線信号を送受信する少なくとも一つの第１アンテナと、
   前記回路基板の他方に装着され、付加的なサービスのための無線信号を送受信する少なくとも一つの第２アンテナと、
   を備えることを特徴とする複数のアンテナが装着された移動通信端末機。
2. 前記第１アンテナ及び第２アンテナは、平面（ｐｌａｎａｒ）アンテナであることを特徴とする請求項１に記載の複数のアンテナが装着された移動通信端末機。
3. 前記第１アンテナはＰＩＦＡアンテナとパッチアンテナのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項２に記載の複数のアンテナが装着された移動通信端末機。
4. 前記第２アンテナはＰＩＦＡアンテナとパッチアンテナのうち少なくとも一つであることを特徴とする請求項３に記載の複数のアンテナが装着された移動通信端末機。
5. 前記ＰＩＦＡアンテナは、前記移動通信無線信号を送受信する放射部と、前記放射部に電流を供給するフィード部と、グラウンド、前記放射部と前記グラウンドとを連結するショット部と、を備えることを特徴とする請求項４に記載の複数のアンテナが装着された移動通信端末機。
6. 前記パッチアンテナは、前記無線信号を送受信する平面の放射部と、前記放射部に電流を供給するフィードポイントと、前記グラウンドと前記放射部とを連結するストリップラインと、を備えることを特徴とする請求項４に記載の複数のアンテナが装着された移動通信端末機。
7. 前記第１アンテナは前記ＰＩＦＡアンテナであり、前記第２アンテナはパッチアンテナであることを特徴とする請求項２に記載の複数のアンテナが装着された移動通信端末機。
8. 前記ＰＩＦＡアンテナは前記回路基板の一方の一端部に装着され、前記パッチアンテナは前記回路基板の背面に前記ＰＩＦＡアンテナが装着された領域に対応するように装着されることを特徴とする請求項７に記載の複数のアンテナが装着された移動通信端末機。

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