JP2008288871A

JP2008288871A - デュアルバンドアンテナ及び通信端末

Info

Publication number: JP2008288871A
Application number: JP2007131787A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Hashimoto; 大輔橋本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2007-05-17
Filing date: 2007-05-17
Publication date: 2008-11-27

Abstract

【課題】二つのアンテナ素子の設置方向に制限を持たせることなく、近接して配置されたアンテナ素子同士の相互結合による特性の劣化を低減したデュアルバンドアンテナ及びこれを用いた通信端末を提供する。
【解決手段】二つの異なる周波数帯域の電磁波を送受信するためのデュアルバンドアンテナであって、高周波数帯域の電磁波を送受信するための第１のアンテナ素子２と、低周波数帯域の電磁波を送受信するための第２のアンテナ素子３とを有し、第２のアンテナ素子３は、開放端が板状であり、該板状部分は、第１のアンテナ素子２の共振周波数において第２のアンテナ素子３に共振を生じさせない面積を備える。
【選択図】図１

Description

本発明はデュアルバンドアンテナ及び通信端末に関し、特に、近接させた二つのアンテナ素子どうしの相互結合によるアンテナ特性劣化を低減したデュアルバンドアンテナ及び通信端末に関する。

世界各国において移動体通信事業者には、ＧＳＭ（Global Systems for Mobile）、ＤＣＳ（Digital Communication Systems）、ＰＣＳ（Personal Communication Service）、ＷＣＤＭＡ（Wideband Code Division Multiple Access）のような周波数帯域が割り振られている。

近年、各国の通信事業者ごとに割り振られた周波数帯域を用いた通信サービスを１台の携帯通信端末で受けられるようにすること（＝国際ローミング対応）が望まれている。

この場合、各周波数帯のアンテナ特性を満足すること（＝マルチバンド化）が必要となるが、一つのアンテナで全周波数帯域をカバーすることは容易ではない。

複数のアンテナ素子を用いる場合、素子間による相互結合で素子単体の特性劣化や調整が困難になるという問題が生じていた。

特許文献１に開示される発明のように、単一の周波数帯のみを送受信の対象とし、ダイバーシティ効果の向上を目的とするのであれば、相互結合が生じても特性劣化の小さい方の素子を用いて通信を行えるため大きな問題とはならない。しかし、マルチバンド化を目的として二つのアンテナ素子を配置した場合には、一方の素子（高周波帯域用のアンテナ素子）の特性が大きく劣化してしまい、その素子がカバーすべき周波数帯域における通信品質が低下してしまうため、アンテナ素子同士の相互結合による特性の劣化は大きな問題となる。

この問題を解決することを目的とした従来技術として特許文献２に開示される発明がある。
特開平５−２５９７２５号公報特開２００６−２２９５２９号公報

特許文献２に開示される発明は、地板の長辺に対してそれぞれ平行及び直交となるように二つのアンテナを配置することで、素子間の結合を低減し特性劣化を防止し、更には、素子間の距離を遠ざけることでより一層の特性劣化の低減があるとしている。

しかし、特許文献２に開示される発明は、アンテナ素子を地板の長辺に対して平行、直交となるように配置する必要があること、また、素子間の距離を離すことが望まれるため実装面積の増加や構造的柔軟性に欠けるという懸念がある。

本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、二つのアンテナ素子の設置方向に制限を持たせることなく、近接して配置されたアンテナ素子同士の相互結合による特性の劣化を低減したデュアルバンドアンテナ及びこれを用いた通信端末を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、二つの異なる周波数帯域の電磁波を送受信するためのデュアルバンドアンテナであって、高周波数帯域の電磁波を送受信するための第１のアンテナ素子と、低周波数帯域の電磁波を送受信するための第２のアンテナ素子とを有し、第２のアンテナ素子は、開放端が板状であり、該板状部分は、第１のアンテナ素子の共振周波数において第２のアンテナ素子に共振を生じさせない面積を備えることを特徴とするデュアルバンドアンテナを提供するものである。

本発明の第１の態様においては、第２のアンテナ素子の板状部分には、第１のアンテナ素子から最も遠い位置で給電されることが好ましい、又は、第２のアンテナ素子の板状部分には、第１のアンテナ素子から最も近い位置で給電されることが好ましい。

本発明の第１の態様の上記のいずれの構成においても、第１のアンテナ素子の開放端が板状であることが好ましい。又は、第１のアンテナ素子の開放端がミアンダ状であることが好ましい。

本発明の第１の態様の上記のいずれの構成においても、第２のアンテナの板状部分は、矩形状であることが好ましく、これに加えて、第２のアンテナの板状部分に矩形の一辺から立ち上がる立設部を備え、板状部分と立設部とを合わせた面積が、第１のアンテナ素子の共振周波数において第２のアンテナ素子に共振を生じさせない面積であることがより好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様のいずれかの構成にかかるデュアルバンドアンテナを備えた通信端末を提供するものである。

本発明によれば、二つのアンテナ素子の設置方向に制限を持たせることなく、近接して配置されたアンテナ素子同士の相互結合による特性の劣化を低減したデュアルバンドアンテナ及びこれを用いた通信端末を提供できる。

〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の形態について説明する。
図１に、本実施形態にかかるデュアルバンドアンテナの構成を示す。地板１上に第１のアンテナ素子２とこれに給電する第１の給電部４とが配置されており、その近傍に第２のアンテナ素子３とこれに給電する第２の給電部５とを有する。
第１のアンテナ素子２及び第２のアンテナ素子３は、金属板の他、樹脂によるサポートのある金属片（モールド品、プリント板、チップ素子など）を用いることも可能である。
第１のアンテナ素子２は、所望の周波数帯域（ただし、第２のアンテナ素子３よりも高周波の帯域）をカバーすることができるのであれば、周波数やインピーダンス整合条件に応じて任意の形状とできる。一方、第２のアンテナ素子３は、開放端の形状が板状となっている。

第１のアンテナ素子２は、高周波帯（ＧＳＭ１８００，ＧＳＭ１９００，ＷＣＤＭＡなど）をカバーし、第２のアンテナ素子３は低周波帯（ＧＳＭ９００など）をカバーするものとする。この場合、第２のアンテナ素子３から見た第１のアンテナ素子２は、波長に対して十分短い素子であるため、影響はほとんど受けない。換言すると、第１のアンテナ素子２は、第２のアンテナ素子３の共振周波数では共振を起こさない。一方、第１のアンテナ素子２から見た第２のアンテナ素子３は、波長に対して素子が長いため影響が大きい。換言すると、第２のアンテナ素子３には、第１のアンテナ素子２の共振周波数において共振が発生する。

例として、図２に示すような線状で第２のアンテナ素子３を形成した場合、素子間における結合特性が強まりアイソレーション特性が変化する（図３参照）。また、第１のアンテナ素子２のインピーダンス特性が劣化し（図４参照）、放射効率を約２０％劣化させてしまうことが実験的に分かっている。

そこで、第２のアンテナ素子３の開放端での素子形状を板状とすることで、第１のアンテナ素子２の共振周波数において第２のアンテナ素子３を共振させないようにする。これにより、アンテナ素子間におけるアイソレーション特性を向上させることができ（図５参照）、インピーダンス特性の劣化を防止できる（図６参照）。

第１のアンテナ素子２の共振周波数において第２のアンテナ素子３を共振させないようにするために必要な面積は、どの周波数帯域をカバーするかによって変化するため、送受信の対象となる電磁波の周波数に応じて設計すればよい。例えば、第２のアンテナ素子３が８００ＭＨｚ帯をカバーするのであれば、第２のアンテナ素子３の板状の部分の面積（ａ×ｂ）は１８０ｍｍ²以上であることが好ましい。

このように、デュアルバンド化に対応して二つのアンテナ素子を配置する場合に、低周波数帯域をカバーするアンテナ素子の開放端形状を板状とすることにより、低周波数帯域用のアンテナ素子が、高周波数帯域用アンテナ素子の共振周波数で共振することを防ぐことができる。このため、二つのアンテナ素子を近接させた場合においてもアンテナ特性の劣化を防止でき、良好な通信品質を保つことができる。

〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。
図７に本実施形態にかかるデュアルバンドアンテナの構造を示す。第１の実施形態とほぼ同様の構成であるが、本実施形態においては第１のアンテナ素子２及び第２のアンテナ素子３の双方の開放端の部分が板状となっている。

第１のアンテナ素子２は所望の周波数帯域（ただし、第２のアンテナ素子３よりも高周波の帯域）をカバーすることができるのであれば、縦横の寸法や面積は周波数やインピーダンス整合条件に応じて任意に設定できる。

本実施形態の構成においても、低周波数帯域用のアンテナ素子が、高周波数帯域用アンテナ素子の共振周波数で共振することを防ぐことができる。このため、二つのアンテナ素子を近接させた場合でもアンテナ特性の劣化を防止でき、良好な通信品質を保つことができる。

〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。
図８に本実施形態にかかるデュアルバンドアンテナの構造を示す。上記第１の実施形態とほぼ同様の構成であるが、本実施形態においては、第１のアンテナ素子２の開放端側がミアンダ状となっている。

第１のアンテナ素子２は所望の周波数帯域（ただし、第２のアンテナ素子３よりも高周波の帯域）をカバーすることができるのであれば、ミアンダの折り返し回数や折り返し幅など形状は周波数やインピーダンス整合条件に応じて任意に設定できる。

〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態について説明する。
図９に本実施形態にかかるデュアルバンドアンテナの構造を示す。上記第１の実施形態とほぼ同様の構成であるが、本実施形態においては、第２のアンテナ素子３の開放端は第１のアンテナ素子２とは離れた側に位置している。

〔第５の実施形態〕
本発明を好適に実施した第５の実施形態について説明する。
図１０に、本実施形態にかかるデュアルバンドアンテナの構造を示す。上記第１の実施形態とほぼ同様の構成であるが、本実施形態においては、第２のアンテナ素子は２枚の板状部材が一辺を共通して配置されている。なお、一枚の板状部材が折り曲げられて形成されていても良い。

本実施形態においては、第１のアンテナ素子２の共振周波数において第２のアンテナ素子３を共振させないようにするために必要な第２のアンテナ素子３の面積は、一辺を共通して配置された２枚の板状部材の面積の合計である。例えば、第２のアンテナ素子３が８００ＭＨｚ帯をカバーするのであれば、第２のアンテナ素子３の２枚の板状部材の面積の合計を１８０ｍｍ²以上とすることが好ましい。

上記各実施形態にかかるデュアルバンドアンテナを通信端末に適用することにより、マルチバンドに対応し、通信品質の劣化が少なく、小型化可能な通信端末を実現できる。デュアルバンドアンテナは小型化可能な構成であるため、特に携帯通信端末に好適に用いることができる。

なお、上記各実施形態は本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることなく様々な変形が可能である。

本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかるデュアルバンドアンテナの構造を示す図である。低周波数帯域用のアンテナ素子をミアンダ状としたデュアルバンドアンテナの構造を示す図である。低周波数帯域用のアンテナ素子をミアンダ状としたデュアルバンドアンテナのアイソレーション特性を示す図である。低周波数帯域用のアンテナ素子をミアンダ状としたデュアルバンドアンテナのインピーダンス特性を示す図である。第１の実施形態にかかるデュアルバンドアンテナのアイソレーション特性を示す図である。第１の実施形態にかかるデュアルバンドアンテナのインピーダンス特性を示す図である。本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかるデュアルバンドアンテナの構造を示す図である。本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかるデュアルバンドアンテナの構造を示す図である。本発明を好適に実施した第４の実施形態にかかるデュアルバンドアンテナの構造を示す図である。本発明を好適に実施した第５の実施形態にかかるデュアルバンドアンテナの構造を示す図である。

符号の説明

１地板
２第１のアンテナ素子
３第２のアンテナ素子
４第１の給電部
５第２の給電部

Claims

二つの異なる周波数帯域の電磁波を送受信するためのデュアルバンドアンテナであって、
高周波数帯域の電磁波を送受信するための第１のアンテナ素子と、
低周波数帯域の電磁波を送受信するための第２のアンテナ素子とを有し、
前記第２のアンテナ素子は、開放端が板状であり、該板状部分は、前記第１のアンテナ素子の共振周波数において前記第２のアンテナ素子に共振を生じさせない面積を備えることを特徴とするデュアルバンドアンテナ。
前記第２のアンテナ素子の板状部分には、前記第１のアンテナ素子から最も遠い位置で給電されることを特徴とする請求項１記載のデュアルバンドアンテナ。
前記第２のアンテナ素子の板状部分には、前記第１のアンテナ素子から最も近い位置で給電されることを特徴とする請求項１記載のデュアルバンドアンテナ。
前記第１のアンテナ素子の開放端が板状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のデュアルバンドアンテナ。
前記第１のアンテナ素子の開放端がミアンダ状であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のデュアルバンドアンテナ。
前記第２のアンテナの板状部分は、矩形状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のデュアルバンドアンテナ。
前記第２のアンテナの板状部分に矩形の一辺から立ち上がる立設部を備え、前記板状部分と前記立設部とを合わせた面積が、前記第１のアンテナ素子の共振周波数において前記第２のアンテナ素子に共振を生じさせない面積であることを特徴とする請求項６記載のデュアルバンドアンテナ。
請求項１から７のいずれか１項記載のデュアルバンドアンテナを備えた通信端末。