JP2008118273A - 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】より多くの周波数帯をカバーできるループアンテナ型の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を提供する。
【解決手段】マルチバンド対応アンテナ装置は、地板４と、この地板に対向して配置されるほぼ線状のアンテナエレメント３とを備える。アンテナエレメント３は、給電点１からスタートしてアンテナエレメント領域の第１の分割領域内を複数回屈曲するとともに、第２の分割領域内で複数回屈曲してグランド点に達する形状を有する。アンテナエレメントは、第１および第２の分割領域内の各々において、時計回りに屈曲しながら延びる時計回り部分と、この部分に連続して反時計回りに屈曲しながら延びる反時計回り部分とを有する。
【選択図】図１

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。

従来、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）を含んだアンテナも提案されている（特許文献２参照）

一方、無線通信端末用のアンテナとしてはループアンテナも利用されている（特許文献３，４参照）。ループアンテナは、基本的には、先端を短絡させた伝送線路の先端部分をループ状に変形させてアンテナとして動作させるものである。
特開２００２−３４４２３３号公報 実開昭６２−１６１４１０号公報 特開平８−１３０４０３号公報 特開２００２−４３８２６号号公報

しかし、従来の携帯電話用内蔵アンテナはＧＳＭ９００／１８００／１９００／ＵＭＴＳ帯をカバーするようなマルチバンド化は困難であった。

また、特許文献２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、より多くの周波数帯をカバーできるループアンテナ型の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を提供するものである。

本発明によるマルチバンド対応アンテナ装置は、地板と、この地板に対向して配置されるほぼ線状のアンテナエレメントとを備え、前記アンテナエレメントは、給電点からスタートしてアンテナエレメント領域の第１の分割領域内を複数回屈曲するとともに、第２の分割領域内で複数回屈曲してグランド点に達する形状を有することを特徴とする。

前記アンテナエレメントは、本発明の一見地によれば、前記第１および第２の分割領域内の各々において、時計回りに屈曲しながら延びる時計回り部分と、この部分に連続して反時計回りに屈曲しながら延びる反時計回り部分とを有するものである。

前記アンテナエレメントは、本発明の他の見地によれば、前記第１および第２の分割領域内の各々において、第１の方向に沿って平行に走る少なくとも３本のエレメント部分と、前記第１の方向とほぼ直角の第２の方向に沿って平行に走る少なくとも３本のエレメント部分とを有する。

本発明による通信端末装置は、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、このマルチバンド対応アンテナ装置は上述の構成を有するものである。

本発明のマルチバンド対応アンテナ装置によれば、アンテナエレメントを上述のような特殊な形状とすることにより、マルチバンド化が可能となる。

また、アンテナエレメント領域が第１および第２の分割領域に分割され、使用する各周波数帯でその両方にほぼ同程度の電流分布を発生することにより、指掛け等の人体の影響による劣化を最小限に防ぐことができる。

さらに、アンテナエレメントの特殊な形状に基づき、各部の幅や形状、隣接部との接近状態等を調整しうる要素が多くなるので、アンテナ特性の調整の幅が広がり、整合回路を不要とすることができる。

また、アンテナエレメントを複数回屈曲した構成とするので、アンテナサイズを小さくすることができ、ひいては通信端末装置の小型化に寄与することが可能となる。

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マルチバンド対応アンテナ装置におけるアンテナエレメントの概略の外観構成例を示している。本発明のマルチバンド対応アンテナ装置は、地板４と、これにほぼ平行に対面するアンテナ放射板を構成するアンテナエレメント３とを有するループアンテナの一種である。アンテナエレメント３は、給電点１からＧＮＤ点２まで延びる線状の導体路を有する。アンテナエレメント３は板金で構成してもよいし、フレキシブル基板、ＭＩＤ（Metallized Interconnect Device）等で構成してもよい。特に、フレキシブル基板を使用することにより、設計・製造を容易にすることができる。

本実施の形態のアンテナエレメント３は、図２に拡大して示すような構成を有する。アンテナエレメント３が存在するアンテナエレメント領域１０はほぼ長方形状を有し、その領域を２分した第１および第２の分割領域の重複する頂点の近傍に、給電点１とグランド点２を配置している。本実施の形態では第１および第２の分割領域の面積はほぼ等しい。アンテナエレメント３は、ほぼ線状かつ平板状の細長い導体路を構成しており、給電点１からスタートしてアンテナエレメント領域１０の第１の分割領域内１１を複数回屈曲するとともに、第２の分割領域１２内で複数回屈曲してグランド点に達する形状を有する。換言すれば、アンテナエレメント３は、給電点１とグランド点２からそれぞれスタートし、第１の分割領域と第２の分割領域内でそれぞれ複数回屈曲した後、第１および第２の分割領域の境界部で先端部で結合される形状を有する。

第１の分割領域と第２の分割領域内でのアンテナエレメント３は、アンテナエレメント領域１０の面に対向して見たとき、給電点からスタートして時計回りに屈曲しながら延びる時計回り部分と、この部分に連続して反時計回りに屈曲しながら延びる反時計回り部分とを有する。図２では、説明の便宜上、アンテナエレメント３の時計回り部分を斜線で示し、反時計回り部分を網掛けで示している。図から分かるように、第１および第２の分割領域内のアンテナエレメント部分の形状はほぼ対称であるが、一部に非対称部分を含んでいる。また、アンテナエレメント３の各部の幅は一定ではなく、任意の幅に調整されている。このようなアンテナエレメントの特殊な形状に基づき、アンテナエレメント各部の幅や形状、隣接部との接近状態等、調整しうる要素が多くなるので、アンテナ特性の調整の幅が広がる。その結果、整合回路を不要とすることができる。

図３は、図２に示したアンテナエレメント３と同じものを示しているが、その各部の塗り分けを異ならせている。この塗り分けも説明の便宜上であり、アンテナエレメントの構成の特徴を、図２に示した方法とは別の方法で把握するためのものである。すなわち、第１の分割領域と第２の分割領域内でのアンテナエレメント３の屈曲の仕方は、第１および第２の分割領域内の各々において、第１の方向に沿って平行に走る少なくとも３本のエレメント部分（図では縦方向の網掛け部分でこの例では５本）と、第１の方向とほぼ直角の第２の方向に沿って平行に走る少なくとも３本のエレメント部分（図では横方向の斜線部分でこの例では５本）とを有する、と把握することができる。

図４は、図１に示したマルチバンド対応アンテナ装置のリターンロスを表したグラフである。このグラフから、主として３つの周波数帯（８５０／９００ＭＨｚ、１．８ＧＨｚ、２．２ＧＨｚ）に共振点が生じていることが分かる。

これにより、図１に示した構成を有するアンテナ放射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における広帯域化が図れる。マルチバンド化の例としては、次のようなバンド（システム）の組み合わせが考えられる。
ＧＳＭ ８５０／１８００／１９００
ＧＳＭ ９００／１８００／１９００
ＧＳＭ ８５０／１８００／１９００／ＵＭＴＳ
ＧＳＭ ９００／１８００／１９００／ＵＭＴＳ
ＧＳＭ ８５０／９００／１８００／１９００
ＧＳＭ ８５０／９００／１８００／１９００／ＵＭＴＳ など

図５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、同図に示したような構成を有するマルチバンド対応アンテナ装置についてのシミュレーション結果に基づくアンテナ放射板およびグラウンド地板（基板）の各周波数帯での電流分布を濃淡で示している。図では電流分布の高い箇所をより高い濃度で表している。この図から分かるように、各周波数帯（システム）毎に、アンテナ放射板を構成するアンテナエレメントおよび地板の異なる部位が機能していることが分かる。すなわち、本発明の比較的複雑な構造を有する特徴的なアンテナエレメントによって、マルチバンド化が実現されている。また、各周波数帯において、第１および第２の分割領域の両方に電流分布がほぼ同程度に分散している。通常の使用状態で、アンテナ領域全体が人体で覆われることは少なく、例えば指掛け等ではせいぜい片側の分割領域が覆われる程度と考えられるので、本発明の構成により人体の影響によるアンテナ特性の劣化を最小限に防ぐことができる。

図６は、別のアンテナ放射板の形状例を示している。この形状も図２、図３で説明した本発明のアンテナエレメントの特徴を有している。図３から類推されるように、周波数帯によって図示のような異なる電流分布が見られる。

図２，図３で説明したような特徴を有するアンテナエレメントとしては上記以外にも多種多様な形状のものが考えられる。図７にそのようなアンテナエレメントの形状例を示す。

図８はさらに別のアンテナ放射板の形状例を示し、図９（ａ）（ｂ）（ｃ）はそのアンテナ放射板を用いたマルチバンド対応アンテナ装置についてのシミュレーション結果に基づくアンテナ放射板およびグラウンド地板（基板）の各周波数帯での電流分布を濃淡で示ししている。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）と同様であるが、図５のアンテナエレメントの形状は第１の分割領域と第２の分割領域とで完全な対称形を有するものであったが、図９はアンテナエレメントが非対称の形状を有するマルチバンド対応アンテナ装置についてのシミュレーション結果を示している。このような非対称形の場合にも、各周波数帯毎に、アンテナ放射板を構成するアンテナエレメントおよび地板の異なる部位が機能しており、また、第１および第２の分割領域の両方に電流分布がほぼ同程度に分散していることが分かる。

図１０は、本実施の形態に係るマルチバンド対応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を有するマルチバンド対応アンテナ装置１０１、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。

携帯電話端末の形態としては、バータイプ（ストレート型）端末、折りたたみ型端末等、さまざまな携帯端末形状に対応可能である。

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。例えば、図示の例では板状のアンテナエレメントはすべて同一平面に属する構成としたが、一部のアンテナエレメント部分の周縁を直立させるようにアンテナエレメント部分を折り曲げたりする構成としてもよい。

本発明の実施の形態に係るマルチバンド対応アンテナ装置におけるアンテナエレメントの概略の外観構成例を示す図である。 本発明のマルチバンド対応アンテナ装置の特徴を説明するための、図１に示したアンテナエレメントの拡大図である。 本発明のマルチバンド対応アンテナ装置の特徴を別の観点から説明するための、図１に示したアンテナエレメントの拡大図である。 図１に示したマルチバンド対応アンテナ装置のリターンロスを表したグラフである。 本発明の実施の形態における、アンテナ放射板およびグラウンド地板（基板）の各周波数帯での電流分布を濃淡で示した図である。 本発明の実施の形態における別のアンテナ放射板の形状例を示す図である。 本発明の実施の形態における多種多様なアンテナエレメントの形状例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるさらに別のアンテナ放射板の形状例を示した図である。 本発明におけるさらに別のアンテナ放射板の形状例についてのシミュレーション結果に基づくアンテナ放射板およびグラウンド地板（基板）の各周波数帯での電流分布を濃淡で示した図である。 本発明の実施の形態に係るマルチバンド対応アンテナ装置を用いた通信端末装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１…給電点、２…グランド点、３…アンテナエレメント、４…地板、１０…アンテナエレメント領域、１００…通信端末装置、１０１…マルチバンド対応アンテナ装置

Claims (7)

1. 地板と、
   この地板に対向して配置されるほぼ線状のアンテナエレメントとを備え、
   前記アンテナエレメントは、給電点からスタートしてアンテナエレメント領域の第１の分割領域内を複数回屈曲するとともに、第２の分割領域内で複数回屈曲してグランド点に達する形状を有する
   ことを特徴とするマルチバンド対応アンテナ装置。
2. 前記アンテナエレメントは、前記第１および第２の分割領域内の各々において、時計回りに屈曲しながら延びる時計回り部分と、この部分に連続して反時計回りに屈曲しながら延びる反時計回り部分とを有する請求項１記載のマルチバンド対応アンテナ装置。
3. 前記アンテナエレメントは、前記第１および第２の分割領域内の各々において、第１の方向に沿って平行に走る少なくとも３本のエレメント部分と、前記第１の方向とほぼ直角の第２の方向に沿って平行に走る少なくとも３本のエレメント部分とを有する請求項１記載のマルチバンド対応アンテナ装置。
4. 前記第１および第２の分割領域内のアンテナエレメント部分はほぼ対称の形状を有する請求項２または３記載のマルチバンド対応アンテナ装置。
5. 前記アンテナエレメントは前記アンテナエレメント領域の面にほぼ平行な平板状の形状を有する請求項１〜４のいずれかに記載のマルチバンド対応アンテナ装置。
6. 前記第１および第２の分割領域の面積はほぼ等しい請求項２〜４のいずれかに記載のマルチバンド対応アンテナ装置。
7. 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、
   この地板に対向して配置されるほぼ線状のアンテナエレメントとを備え、
   前記アンテナエレメントは、給電点からスタートしてアンテナエレメント領域の第１の分割領域内を複数回屈曲するとともに、第２の分割領域内で複数回屈曲してグランド点に達する形状を有することを特徴とする通信端末装置。