JP2009021856A - Radio device and antenna system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は無線装置及びアンテナ装置に係り、特にロッド型アンテナを構成に含む無線装置及びアンテナ装置に関する。 The present invention relates to a radio apparatus and an antenna apparatus, and more particularly, to a radio apparatus and an antenna apparatus that include a rod-type antenna in the configuration.
近年の携帯電話等の無線装置には、いわゆるセルラ方式の移動通信システムだけでなく、各種の無線システム(例えば、無線識別(RFID)、地上波デジタルテレビジョン放送、無線ローカルエリアネットワーク(WLAN)、全地球測位システム(GPS)、その他)に対応する機能が搭載される。この傾向は今後も拡大し、無線装置のさらなる多用途化、多機能化が進むものと予想される。 Wireless devices such as cellular phones in recent years include not only so-called cellular mobile communication systems, but also various wireless systems (for example, wireless identification (RFID), terrestrial digital television broadcasting, wireless local area network (WLAN), Functions corresponding to the Global Positioning System (GPS) and others) are installed. This trend will continue to expand, and it is expected that wireless devices will become more versatile and multifunctional.
無線装置は、これらの無線システムにそれぞれ必要なアンテナを小型の筐体に収納しなければならないので、複数のアンテナ間の干渉が問題になる場合がある。例えば地上波デジタルテレビジョン放送の受信用として、筐体の内側に収納されたロッド型アンテナが筐体の外側に引き出されて用いられるが、当該アンテナが筐体の内側に収納されたとき空間的に近接する他の内蔵アンテナとの間の干渉が問題となる。 Since a wireless device must house antennas required for each of these wireless systems in a small housing, interference between a plurality of antennas may be a problem. For example, for reception of terrestrial digital television broadcasting, a rod-type antenna housed inside the housing is used by being pulled out of the housing. However, when the antenna is housed inside the housing, spatial Interference with other built-in antennas close to the antenna becomes a problem.
無線装置のロッド型アンテナに関しては、電波吸収材又は磁性材を用いて不要な電磁界放射の低減又は放射効率の改善を試みるという技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 With respect to a rod-type antenna of a wireless device, a technique is known that attempts to reduce unnecessary electromagnetic field radiation or improve radiation efficiency using a radio wave absorber or a magnetic material (see, for example, Patent Document 1).
上記の特許文献1に開示された携帯電話機は、基地局との通信用の電波を主に送受するホイップアンテナ及びヘリカルアンテナからなる(ロッド型の)アンテナと、該アンテナ用の基板グランドとして金属面が形成されるとともに電子部品を実装するプリント基板と、上記アンテナおよび上記金属面に電力を供給する給電部と、通話時での自由空間の電波量を増大させるための外装ケース内に納められた磁性材料で作成された磁性体板と、上記プリント基板および上記給電部ならびに上記磁性体板を内部に格納する外装ケースと、を少なくとも含んで構成される。
The mobile phone disclosed in
上記の特許文献1に開示されたプリント基板は、多層構造で成り、上記磁性体板が、上記基板グランドに対して離間して上記プリント基板の上記アンテナが設置されている反対側の内層間内層間の一部または全体にわたり埋め込まれて配設された構成とされている。
The printed circuit board disclosed in the above-mentioned
上記の特許文献1によれば、携帯電話機の構成に含む多層プリント基板の任意の層間に磁性体板を埋め込んでいるので、その磁性体板の効果により通話時における空間への放射電波量が増し、放射効率が改善される既知効果を得ているとともに、従来磁性体板を配置していた隙間が不要となる分だけ外装ケースを薄くできるので、更なる携帯電話機の薄型化が実現できる旨が、記載されている。
上述した特許文献1に開示された従来の技術は、携帯電話機を用いて通話する時にロッド型アンテナから人体方向へ向かう電磁波が磁性体板で反射されることにより、放射効率の改善を図るものである。また、携帯電話機の薄型化に寄与するという磁性体板の構成に特徴がある。しかし、ロッド型アンテナが携帯電話機の筐体に収納されたときに生じることのある他の内蔵アンテナとの干渉については、考慮されていない。
The prior art disclosed in
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、無線装置のロッド型アンテナを無線装置の筐体の内側に収納したとき、他の内蔵アンテナとの干渉を抑えることのできる無線装置及びアンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and a radio apparatus and an antenna capable of suppressing interference with other built-in antennas when the rod-type antenna of the radio apparatus is housed inside the casing of the radio apparatus. An object is to provide an apparatus.
上記目的を達成するために、本発明の無線装置は、筐体と、ロッド状に形成されて前記筐体の内側に収納されると共に、前記筐体の外側に引き出せるように構成され、かつ、屈曲部を有してなるロッド型アンテナと、筒型の形状をなして形成されると共に前記ロッド型アンテナが前記筐体の内側に収納されたとき前記ロッド型アンテナを収容するように配設され、かつ、前記ロッド型アンテナが前記筐体の内側に収納されたとき前記屈曲部の近傍に位置する部分において前記筒型の形状の周囲に磁性材を巻回してなるアンテナ収容部材を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a wireless device according to the present invention is configured to be formed in a housing, a rod shape, housed inside the housing, and drawn out of the housing, and A rod-type antenna having a bent portion and a cylindrical shape are formed, and are arranged so as to accommodate the rod-type antenna when the rod-type antenna is accommodated inside the housing. And an antenna housing member formed by winding a magnetic material around the cylindrical shape at a portion located in the vicinity of the bent portion when the rod type antenna is housed inside the housing. It is characterized by.
また、本発明のアンテナ装置は、無線装置に設けられたアンテナ装置において、ロッド状に形成されて前記無線装置の筐体の内側に収納されると共に、前記筐体の外側に引き出せるように構成され、かつ、屈曲部を有してなるロッド型アンテナと、筒型の形状をなして形成されると共に前記ロッド型アンテナが前記筐体の内側に収納されたとき前記ロッド型アンテナを収容するように配設され、かつ、前記ロッド型アンテナが前記筐体の内側に収納されたとき前記屈曲部の近傍に位置する部分において前記筒型の形状の周囲に磁性材を巻回してなるアンテナ収容部材を備えたことを特徴とする。 The antenna device according to the present invention is configured such that, in an antenna device provided in a wireless device, the antenna device is formed in a rod shape and is housed inside the housing of the wireless device and can be pulled out of the housing. And a rod-shaped antenna having a bent portion and a cylindrical shape, and the rod-shaped antenna is accommodated when the rod-shaped antenna is accommodated inside the housing. And an antenna housing member formed by winding a magnetic material around the cylindrical shape at a portion located near the bent portion when the rod-shaped antenna is housed inside the housing. It is characterized by having.
本発明によれば、無線装置のロッド型アンテナのうち形状に特徴のある部分と他のアンテナとの間に磁性材を介在させて遮へいすることにより、該ロッド型アンテナを無線装置の筐体の内側に収納したとき、他の内蔵アンテナとの干渉を抑えることができる。 According to the present invention, the rod-type antenna is shielded by interposing a magnetic material between a portion of the rod-type antenna of the wireless device having a characteristic shape and another antenna, thereby shielding the rod-type antenna of the housing of the wireless device. When housed inside, interference with other built-in antennas can be suppressed.
以下、図1ないし図8を参照して、本発明の実施例を説明する。なお以下の各図を参照しながら上下左右又は水平、垂直(鉛直)をいうときは、特に断らない限り、図が表された紙面における上下左右又は水平、垂直(鉛直)を意味するものとする。また、各図の間で同一の符号は、同一の構成を表すものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, when referring to the following figures, up, down, left, right, horizontal, vertical (vertical) means up, down, left, right, horizontal, vertical (vertical) on the paper on which the figure is represented, unless otherwise specified. . Moreover, the same code | symbol shall represent the same structure between each figure.
図1は、本発明の実施例に係る無線装置1の主要な部分及び無線装置1に含まれるアンテナ装置10の構成を表す図である。無線装置1は、アンテナ装置10の他、筐体の一部を構成しアンテナ装置10が取り付けられてなる筐体部材11と、筐体部材11に取り付けられたループアンテナ12を備えている。ループアンテナ12は、例えば周波数13メガヘルツ(MHz)帯の無線識別(RFID)用のアンテナである。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a main part of a
アンテナ装置10は、例えばUHF帯の地上波デジタルテレビジョン放送受信用のアンテナである。アンテナ装置10は、ロッド状に形成されて無線装置1の筐体(筐体部材11及び図示しない他の部材からなる。)の内側に収納されると共に上記の筐体の外側に引き出せるように構成されたロッド型アンテナ13を備えている。
The
ロッド型アンテナ13は、例えば引き出し方向の先端(右端)側のヘリカルアンテナ素子と、直線状部分に設けられたモノポール型アンテナ素子とから構成される。図1は、ロッド型アンテナ13が無線装置1の筐体の内側に収納され、先端側のヘリカルアンテナ素子の部分だけが無線装置1の筐体の外部から見える状態を表している。このときヘリカルアンテナ素子は、導体で形成され筐体部材11に設けられた給電部16と接続され、図示しない地上波デジタルテレビジョン放送受信用の無線回路に対して給電することができる。
The rod-
アンテナ装置10は、筒型の形状をなすとともに、ロッド型アンテナ13が無線装置1の筐体の内側に収納されたときロッド型アンテナ13を収容するように筐体部材11に配設されたアンテナ収容部材14を備えている。アンテナ収容部材14は例えば樹脂により形成され、アンテナ収容部材14の根元(左端)に近い方の一部には、筒型の形状の周囲に磁性材15が巻回されている。
The
ロッド型アンテナ13は、上記の先端側の部分をつまんで無線装置1の筐体の外側に引き出すことができる。図2は、図1に表したのと同じ無線装置1の主要な部分及びアンテナ装置10の構成を、ロッド型アンテナ13が無線装置1の筐体の外側に引き出された状態において表す図である。このときロッド型アンテナ13のモノポール型アンテナ素子が給電部16と接続され、図示しない地上波デジタルテレビジョン放送受信用の無線回路に対して給電することができる。
The rod-
ロッド型アンテナ13は、左端に近い方に屈曲部17を有している。屈曲部17は例えばヒンジ状に形成され、ロッド型アンテナ13は屈曲部17を支点として向きを任意に変えられるように構成されている(ロッド型アンテナ13は、図2の破線で表された向きやそれ以外の任意の向きをとることができる。)。
The
上述した磁性材15は、図1に示すようにロッド型アンテナ13が無線装置1の筐体の内側に収納されたとき、屈曲部17の近傍に位置する部分においてアンテナ収容部材14の筒型の形状の周囲に巻回されている。このようなアンテナ収容部材14に対する磁性材15の巻回の効果について、図3ないし図8を参照しながら他の例との比較を交えて説明する。
As shown in FIG. 1, the
図3(a)は、磁性材15が巻回されたアンテナ収容部材14(図1及び図2に表したのと同じ)の外観図である。図3(b)は、磁性材が巻回されていないが、その他はアンテナ収容部材14と同じアンテナ収容部材14bの外観図である。図3(c)は、磁性材15と異なる磁性材15cが巻回されているが、その他はアンテナ収容部材14と同じアンテナ収容部材14cの外観図である。磁性材15cは、ロッド型アンテナ13が無線装置1の筐体の内側に収納されたときループアンテナ12と近接するロッド型アンテナ13の部分をすべてカバーするように、アンテナ収容部材14cの筒型の形状の周囲に巻回されている。
FIG. 3A is an external view of the antenna housing member 14 (same as shown in FIGS. 1 and 2) around which the
図4(a)ないし(d)は、ロッド型アンテナ13の屈曲部17の構造及び形状を例示する図である。ロッド型アンテナ13は、屈曲部17をはさんで先端側の部分13Uと、根元側の部分13Lとに分けられる。図4(a)の立面図に示すように、先端側の部分13Uの下端を含む部分は両側を削いだように形成され、根元側の部分13Lの上端を含む部分に形成された溝に挟まれて配設される。図4(b)は図4(a)における右側から見た側面図で、図4(b)に示すように、先端側の部分13Uの下端は根元側の部分13Lの上端の溝と軸18を通して互いに接合される。
FIGS. 4A to 4D are views illustrating the structure and shape of the
図4(c)は、図4(a)に表した破線の直線“c−c”を含むロッド型アンテナ13の断面を表す図で、中央のハッチングを施した長方形が先端側の部分13Uの下端を含む部分の断面を表し、両側の半月状の箇所が根元側の部分13Lの上端を含む部分を表す。図4(d)は、図4(a)に表した破線の直線“d−d”を含むロッド型アンテナ13の断面を表す図で、中央のハッチングを施した長方形が先端側の部分13Uの下端を含む部分の断面を表し、両側の半月状の箇所が根元側の部分13Lの上端を含む部分を表す。なお、図4(c)、(d)の縮尺は図4(a)、(b)の縮尺より拡大されている。
FIG. 4C is a diagram showing a cross section of the rod-
図4(c)、(d)に示すように、ロッド型アンテナ13の屈曲部17の断面は輪郭が凹凸を有している。ロッド型アンテナ13が無線装置1の筐体の内側に収納されたとき、このような断面形状を持つ屈曲部17がループアンテナ12と近接する。
As shown in FIGS. 4C and 4D, the cross section of the
無線装置1が、アンテナ収容部材14に代えて図3(b)に示したアンテナ収容部材14bを備えると仮定すると、上記の輪郭が凹凸状をなす屈曲部17の断面のうちどの部分がループアンテナ12と最も近接するか(換言すれば、ロッド型アンテナ13が断面に平行な面内におけるいずれの向きで無線装置1の筐体の内側に収納されるか)によって、ループアンテナ12の特性に影響する可能性がある。
Assuming that the
なお、屈曲部17の断面は輪郭が凹凸を有するものに限らず、真円を除く形状(例えば楕円、四角形、多角形、変形又は偏芯している円等)であれば何でも、当該断面のうちどの部分がループアンテナ12と最も近接するかによってループアンテナ12の特性に影響する可能性がある。
Note that the cross section of the
上述したロッド型アンテナ13の断面に平行な面内における向きがループアンテナ12の特性に及ぼす影響について、図5を参照して実験結果の一例を説明する。実験では、ロッド型アンテナ13の断面に平行な面内における1つの向きを0度とし、0度、45度、90度、135度及び180度の向きにおいてループアンテナ12の共振周波数をそれぞれ測定した。図5は、無線装置1の2通りのサンプル(#1、#2)について、上記の各向きにおけるループアンテナ12の共振周波数の測定値を表す表である。
An example of the experimental result will be described with reference to FIG. 5 regarding the influence of the orientation in the plane parallel to the cross section of the
図5に示すように、屈曲部17を磁性材15又は15cにより遮へいするかしないかによって、ロッド型アンテナ13の断面に平行な面内における向きがループアンテナ12の共振周波数に影響するかしないかの結果が分かれた。なお、サンプル#1、#2ともRFID用の13.56MHzとは異なる値を得ているのは、共振周波数の絶対値の合わせ込みを済ませていない状態で測定しているからである。
As shown in FIG. 5, depending on whether the
サンプル#1の場合、屈曲部17を遮へいしないときは、ロッド型アンテナ13の断面に平行な面内における向きによって最大0.0225MHzの共振周波数の変化が見られた。サンプル#2の場合、屈曲部17を遮へいしないときは、ロッド型アンテナ13の断面に平行な面内における向きによって最大0.0375MHzの共振周波数の変化が見られた。
In the case of
一方、サンプル#1、#2とも、屈曲部17を磁性材15又は15cにより遮へいしたときは、ループアンテナ12の共振周波数の変化は見られなかった。この結果が示す通り、磁性材15又は15cを用いて屈曲部17を遮へいすることにより、ロッド型アンテナ13の断面に平行な面内における向きがループアンテナ12の共振周波数に及ぼす影響を抑えることができる。
On the other hand, in both
無線装置1が、アンテナ収容部材14に代えて図3(c)に示したアンテナ収容部材14cを備えると仮定すると、磁性材15cがループアンテナ12に近接する範囲が磁性材15に比べて長いことから、ループアンテナ12のインダクタンス特性に及ぼす影響が大きくなる可能性がある。
Assuming that the
磁性材15c又は磁性材15を用いた場合のループアンテナ12の特性に及ぼす影響について、図6ないし図8を参照して実験結果の一例を説明する。図6は、無線装置1の実験モデルの構成を表す図である。無線装置1の実験モデルは、ループアンテナ12に近接して配設された通信用アンテナ20を備えている。通信用アンテナ20は例えばセルラ型移動通信用のアンテナであって、給電部21を介して図示しない通信用無線回路と接続される。その他の構成は図1に示したとおりであるから、説明を省略する。
An example of the experimental result will be described with reference to FIGS. 6 to 8 regarding the influence on the characteristics of the
図7は、図6に構成を示した無線装置1の実験モデルにおいて、磁性材15を巻回したアンテナ収容部材14に代えて磁性材15cを巻回したアンテナ収容部材14cを用いた場合の、通信用アンテナ20の電圧定在波比(VSWR)周波数特性及び対応するスミス線図の測定例を表す図である。図の横軸は、500MHzから2500MHzの範囲の周波数を200MHzステップで表す。図の縦軸は、1から11までのVSWR値を1ステップで表す。
FIG. 7 shows an experimental model of the
同時に測定した通信用アンテナ20の放射効率は−8.6dBで、良好とはいえない値である。これは図7に示すように、周波数900MHzの前後において設計外の寄生的な共振点が発生しているところに原因がある。このような寄生的な共振点は、磁性材15cを用いたことによりループアンテナ12のインダクタンス特性に及ぼす影響が大きくなったためである。
The radiation efficiency of the
図8は、図6に構成を示した無線装置1の実験モデル(磁性材15を巻回したアンテナ収容部材14を用いたもの)において、通信用アンテナ20のVSWR周波数特性及び対応するスミス線図の測定例を表す図である。図の横軸及び縦軸は、図7と共通である。
FIG. 8 shows the VSWR frequency characteristic of the
同時に測定した通信用アンテナ20の放射効率は−5.6dBで、図7の測定例の場合に比べ3dBの改善が見られた。これは図8に示すように、周波数900MHzの前後において寄生的な共振点が発生しないことによるもので、ロッド型アンテナ13の遮へいする部分を磁性材15cよりも限定した磁性材15を用いたことによる効果である。
The radiation efficiency of the
以上説明した本発明の実施例によれば、無線装置のロッド型アンテナを無線装置の筐体の内側に収納したとき、ロッド型アンテナの屈曲部を含む部分をアンテナ収容部材に巻回した磁性材で遮へいすることにより、他の内蔵アンテナとの干渉を抑えることができる。 According to the embodiment of the present invention described above, when the rod-type antenna of the wireless device is housed inside the housing of the wireless device, the magnetic material in which the portion including the bent portion of the rod-shaped antenna is wound around the antenna housing member. By shielding with, interference with other built-in antenna can be suppressed.
以上の実施例の説明において、各アンテナ素子の方式、形状、構成、接続、アンテナ収容部材の形状、配置等は例示であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲でさまざまな変形が可能である。 In the above description of the embodiments, the system, shape, configuration, connection, shape, arrangement, and the like of each antenna element are merely examples, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
1 無線装置
10 アンテナ装置
11 筐体部材
12 ループアンテナ
13 ロッド型アンテナ
13L 根元側の部分
13U 先端側の部分
14、14b、14c アンテナ収容部材
15、15c 磁性材
16、21 給電部
17 屈曲部
18 軸
20 通信用アンテナ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ロッド状に形成されて前記筐体の内側に収納されると共に、前記筐体の外側に引き出せるように構成され、かつ、屈曲部を有してなるロッド型アンテナと、
筒型の形状をなして形成されると共に前記ロッド型アンテナが前記筐体の内側に収納されたとき前記ロッド型アンテナを収容するように配設され、かつ、前記ロッド型アンテナが前記筐体の内側に収納されたとき前記屈曲部の近傍に位置する部分において前記筒型の形状の周囲に磁性材を巻回してなるアンテナ収容部材を
備えたことを特徴とする無線装置。 A housing,
A rod-shaped antenna formed in a rod shape and housed inside the housing, configured to be pulled out to the outside of the housing, and having a bent portion;
The rod-shaped antenna is formed so as to accommodate the rod-shaped antenna when the rod-shaped antenna is housed inside the housing, and the rod-shaped antenna is disposed on the housing. A radio apparatus comprising an antenna housing member formed by winding a magnetic material around the cylindrical shape at a portion located in the vicinity of the bent portion when housed inside.
ロッド状に形成されて前記無線装置の筐体の内側に収納されると共に、前記筐体の外側に引き出せるように構成され、かつ、屈曲部を有してなるロッド型アンテナと、
筒型の形状をなして形成されると共に前記ロッド型アンテナが前記筐体の内側に収納されたとき前記ロッド型アンテナを収容するように配設され、かつ、前記ロッド型アンテナが前記筐体の内側に収納されたとき前記屈曲部の近傍に位置する部分において前記筒型の形状の周囲に磁性材を巻回してなるアンテナ収容部材を
備えたことを特徴とするアンテナ装置。 In the antenna device provided in the wireless device,
A rod-shaped antenna formed in a rod shape and housed inside the housing of the wireless device and configured to be pulled out to the outside of the housing, and having a bent portion;
The rod-shaped antenna is formed so as to accommodate the rod-shaped antenna when the rod-shaped antenna is housed inside the housing, and the rod-shaped antenna is disposed on the housing. An antenna device comprising: an antenna housing member formed by winding a magnetic material around the cylindrical shape at a portion located in the vicinity of the bent portion when housed inside.
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