JP2009239386A

JP2009239386A - アンテナ体

Info

Publication number: JP2009239386A
Application number: JP2008079617A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Kume; 一都久米
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-03-26
Filing date: 2008-03-26
Publication date: 2009-10-15

Abstract

【課題】移動体通信用の無線装置などに使用される二つの共振周波数を有するアンテナ体に関し、共振周波数各々において独立して送受信回路との整合を図ることができるものを提供する。
【解決手段】アンテナ体２８として、第１のアンテナ素子２１と上記短絡線を電気的に接続する第１の結合部２４と、第２のアンテナ素子２２と上記短絡線を電気的に接続する第２の結合部２５を有するものとしたため、アンテナ体２８の二つの共振周波数において、結合部２４、２５の位置を調整することで、最適な整合を図ることが出来、これにより送受信時の電力損失の低下を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として移動体通信用の無線装置などに使用されるアンテナ体に関するものである。

近年、携帯電話を代表とする移動体通信用の無線装置に対する需要が急激に高まっており、その携帯電話においても複数の周波数で使用できるものが主流となっている。

そして、その電波の送受信を行うために搭載される無線装置として、例えば欧州移動体通信規格（ＧＳＭ：ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）に対応し、ＧＳＭ９００と呼ばれる９００ＭＨｚ帯の通信と、ＧＳＭ１８００と呼ばれる１８００ＭＨｚ帯の二つの異なる周波数を用いた無線通信が共存しており、それに対応し、二つ以上の共振周波数を有するアンテナ体を筐体に内蔵して構成されたものが増えている。

ここで、そのような複数の周波数で使用可能に構成されたアンテナ体について図面を用いて説明する。

図８は従来のアンテナ体を上方及び下方から見た状態を同時に表す斜視図であり、同図において、１は短絡点１Ａでプリント基板のグランド（図示せず）に接続される短絡線で、２は給電点２Ａでプリント基板に設けられた送受信回路（図示せず）と接続される給電線で、また、給電線２は第１のアンテナ素子３と第２のアンテナ素子４に分岐されるものである。

また、これらの短絡線１と、給電線２と、第１及び第２のアンテナ素子３、４は、銅などの導電体を材料とする金属板をプレス加工などで打ち抜いて一体に構成されたもので、これを略コの字型に折り曲げ、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂などを材料とする基材５に固定してアンテナ体６が構成される。

このように構成されたアンテナ体６が図７で示される二つ折り携帯電話１０などの無線装置に内蔵され、電波の送受信を行うものである。

ここで、１１はスピーカー等の出力手段で、１２は液晶素子等の表示手段で、可動筐体１３に備えられ、１４はダイアルボタン等の操作手段で、１５はマイクロフォン等の入力手段で固定筐体１６に備えられ、可動筐体１３が固定筐体１６に対し折り畳み可能なように係止されて二つ折り携帯電話１０が構成されている。

そして、アンテナ体６はスピーカー１１の裏面や、マイクロフォン１５の裏面などにプリント基板（図示せず）に実装され配置されるもので、例えば９００ＭＨｚ帯及び１８００ＭＨｚ帯の二つの周波数のいずれにおいても、アンテナ体６を介して無線通信を行うものとなっている。

また、図９はこのアンテナ体６を等価回路で示した図であり、同図において図９（ａ）は二つの共振周波数のうち、例えば９００ＭＨｚ帯の低い周波数ｆ１の共振に寄与する素子を示す図であり、第１のアンテナ素子３と給電線２の線路長により、ｆ１の周波数で共振するものである。

ここで、短絡線１の線路長を調整することによりインダクタンス成分Ｌが変化し、第１のアンテナ素子３を、周波数ｆ１においてプリント基板に設けられた送受信回路７に整合させ、電力を効率的に送受信させることができる。

また、図９（ｂ）は二つの共振周波数のうち例えば１８００ＭＨｚ帯の高い周波数ｆ２の共振に寄与する素子を示す図であり、ｆ２の周波数に対しては、第２のアンテナ素子４と給電線２の線路長により共振するものとなっている。

ここで、短絡線１は低い周波数ｆ１における場合と同様、高い周波数ｆ２に対しても、短絡線１の線路長を調整することによって、アンテナ体６が接続されるプリント基板の上に設けられた送受信回路７などに、アンテナ体６を整合させるものとなっている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００３−２９８３４６号公報

上記従来のアンテナ体６においては、送受信回路と整合させるために短絡線１の線路長を調整していた。

しかしながら、整合させるアンテナ素子が、第１のアンテナ素子３と第２のアンテナ素子４の２つであるのに対して、調整は短絡線１の線路長のみで行っているので、一方のアンテナ素子に合わせて整合させると、他方のアンテナ素子の整合が不十分になることもあり、送受信回路７でさらに整合させなければ、送受信時に電力損失が生じやすく、無線装置の送信信号が弱まることで使用可能範囲が狭くなり、又は受信信号が認識できなくなるという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子を独立して調整可能な構成とすることにより、アンテナ体単体の調整で、異なる二つの周波数で整合させ、送受信時の電力損失を低減することで、無線装置に内蔵した際に送信信号及び受信信号の強度を向上し得るアンテナ体を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、短絡線と、上記短絡線が接続された第１及び第２のアンテナ素子と、上記短絡線及び上記第１及び第２のアンテナ素子が配置された基体とからなり、上記短絡線は上記第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子の間に配置されると共に、上記第１及び第２のアンテナ素子と、それぞれ第１及び第２の結合部で電気的に接続されるアンテナ体であり、第１の結合部で第１のアンテナ素子の整合を行い、第２の結合部で第２のアンテナ素子の整合を行っているので、双方のアンテナ素子を最適に整合することが可能となり、送受信時の電力損失を低減することで、無線装置に内蔵した際に送信信号及び受信信号の強度を向上し得るアンテナ体を提供し得るという作用を有する。

以上のように本発明によれば、第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子を独立して整合させることが可能となり、送受信電力の損失の少なく、無線装置に内蔵した際に送信信号及び受信信号の強度を向上し得るアンテナ体を提供し得るという効果が得られる。

以下、本発明による実施の形態について、図１〜図７を用いて説明する。

なお、従来の技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明は簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態によるアンテナ体を上方及び下方から見た状態を同時に表す斜視図であり、同図において、２１は二つの共振周波数のうち低い方の周波数ｆ１に共振する第１のアンテナ素子で、２２は、同二つの共振周波数のうち高い方の周波数ｆ２に共振する第２のアンテナ素子であり、給電点２６で第１及び第２のアンテナ素子２１、２２は電気的に接続されると共に、プリント基板への実装時に送受信回路に接続される。

また、２３は第１のアンテナ素子２１と第２のアンテナ素子２２の間に設けられる短絡線で、短絡点２３Ａでプリント基板のグランド（図示せず）に短絡されるもので、また第１のアンテナ素子２１、第２のアンテナ素子２２はそれぞれ第１の結合部２４、第２の結合部２５で、短絡線２３に電気的に接続される。

また、これらの第１、第２のアンテナ素子２１、２２と、短絡線２３と、第１〜第３の結合部２４〜２６は、銅合金や鋼などの導電体を材料とする板をプレス加工などで打ち抜いて一体に構成されたもので、これを略コの字形状に折り曲げ、アクリロニトリル・プタジエン・スチレン（ＡＢＳ）樹脂などの絶縁性樹脂や、セラミックなどの誘電体を材料とする基体２７の上面、側面及び底面に固定してアンテナ体２８が構成される。

このように構成されたアンテナ体２８が図７で示される二つ折り携帯電話１０などの無線装置に内蔵され、電波の送受信を行うものである。

そして、アンテナ体２８はスピーカー１１の裏面や、マイクロフォン１５の裏面などにプリント基板（図示せず）に実装され配置されるもので、例えば９００ＭＨｚ帯及び１８００ＭＨｚ帯の二つの周波数のいずれにおいても、アンテナ体２８を介して無線通信を行うものとなっている。

また、図２はこのアンテナ体２８を等価回路で示した図であるが、図２（ａ）において太線で示す第１のアンテナ素子２１の線路長で、二つの共振周波数のうち例えば９００ＭＨｚ帯の低い周波数ｆ１に共振している。

ここで、第１の結合部２４から短絡点２３Ａまでの線路長がインダクタンスＬ１に相当し、上記第１の結合部２４の位置を変えることで、アンテナ体２８が実装されるプリント基板に設けられた送受信回路２９に、周波数ｆ１において整合させることが出来るものとなっている。

また図２（ｂ）において、太線で示す第２のアンテナ素子２２の線路長により、二つの共振周波数のうち例えば１８００ＭＨｚ帯の高い周波数ｆ２に共振している。

ここで、第２の結合部２５から短絡点２３Ａまでの線路長がインダクタンスＬ２に相当し、上記第２の結合部２５の位置を変えることで、プリント基板に設けられた送受信回路２９に、周波数ｆ２で整合させることが出来る。

このように、第１の結合部２４の位置を変えると、インダクタンスＬ１が変化することで、周波数ｆ１での整合が可能になり、一方第２の結合部２５の位置を変えると、インダクタンスＬ２が変化することで、周波数ｆ２での整合が可能になるため、二つの共振周波数で、最適に整合し得るアンテナ体２８が実現されるものである。

続いて、上記第１の結合部２４及び第２の結合部２５の位置を変化した際の電圧定在波比（ＶＳＷＲ：ＶｏｌｔａｇｅＳｔａｎｄｉｎｇＷａｖｅＲａｔｉｏ）の変化について図３〜図５を用いて説明する。

ここでＶＳＷＲとは、アンテナ体などの電子部品等の高周波における整合状況を示す指標で、ＶＳＷＲが１となるのが完全に整合している状態で、一般にはＶＳＷＲは２〜３を基準値として、この基準値以下となるように、アンテナの素子の配置を設計することが行われている。

そして、所定の基準を満足することで別々に設計された部品を組み合わせた際においても整合し、送受信時の電力損失を防ぎうるものである。

まず図３（ａ）に示す位置に結合部２４Ａ、２５Ａがあった場合の、周波数とＶＳＷＲの関係は図３（ｂ）に示すような状態であるものとする。

ここで、二つの共振周波数ｆ１、ｆ２において、いずれの周波数においても、一般に整合しているとされるＶＳＷＲが３以下の状態ではなく、共に不整合の状態である。

次に、第１の結合部２４Ｂとして内方に移動された図４（ａ）の位置にすると、図４（ｂ）のように周波数ｆ１においては、ＶＳＷＲが３以下となり整合させることができるもので、一方、周波数ｆ２においてはＶＳＷＲの変化は殆ど無く、第１の結合部２４Ｂの位置でＶＳＷＲは影響されないものとなっている。

そして、第２の結合部２５Ｂとして内方に移動された図５（ａ）の位置にすると、図５（ｂ）のように、周波数ｆ１においては既に整合が最適化されていたＶＳＷＲが３以下の状態から殆ど変化は無く、第２の結合部２５Ｂの位置にしたことで、周波数ｆ２においてもＶＳＷＲが３以下の状態に最適化され、二つの共振周波数ｆ１、ｆ２において整合が最適化される。

なお、上述の説明において、本発明の実施の形態によるアンテナ体２８は、第１のアンテナ素子２１と第２のアンテナ素子２２が給電点２６により電気的に接続されるものとして説明したが、本発明のアンテナ体はこれに限られるものでなく、図６（ａ）に示すように第１のアンテナ素子２１と第２のアンテナ素子２２が給電点２６（図示せず）で接続されていなくても実施可能であり、その場合、第１のアンテナ素子２１の給電点２１Ａと第２のアンテナ素子２２の給電点２２Ａにそれぞれ、プリント基板に設けられた送受信回路２９から給電される構成とするか、又は送受信回路２９内で給電点２１Ａと給電点２２Ａが電気的に接続されるように構成すれば良い。

さらに、図６（ｂ）に示すように、短絡線２３Ａは略Ｕ字形状の線路を略コの字形状に折り曲げたもので、第１のアンテナ素子２１と第２のアンテナ素子２２の間に位置しており、その右端に第１の結合部２４を有し、左端に第２の結合部２５を有する構成としても、本発明の実施は可能である。

このように本実施の形態によれば、第１のアンテナ素子と短絡線を電気的に接続する第１の結合部と、第２のアンテナ素子と短絡線を電気的に接続する第２の結合部を備えることを特徴とするアンテナ体として構成されるものとしているため、二つの共振周波数ｆ１、ｆ２において独立して最適な整合を図ることが出来、いずれの共振周波数においても送受信時の電力損失を低減することで、無線装置に内蔵した際に送信信号及び受信信号の強度を向上し得るアンテナ体を提供し得るものである。

本発明によるアンテナ体は、アンテナ体が実装されたプリント基板の送受信回路に対し整合させることが出来るので、送受信時の電力損失を少なくでき、無線装置に内蔵した際に送信信号及び受信信号の強度を向上し得るという効果を有し、主として移動体通信用の無線装置等に有用である。

本発明の一実施の形態によるアンテナ体の斜視図同アンテナ体の等価回路図同アンテナ体の整合の手順図同アンテナ体の整合の手順図同アンテナ体の整合の手順図同他の実施の形態によるアンテナ体の斜視図アンテナ体が装着されて構成された無線装置の斜視図従来のアンテナ体の斜視図同アンテナ体の等価回路図

符号の説明

１０二つ折り携帯電話
１１出力手段
１２表示手段
１３可動筐体
１４操作手段
１５入力手段
１６固定筐体
２１第１のアンテナ素子
２２第２のアンテナ素子
２１Ａ、２２Ａ給電点
２３短絡線
２３Ａ短絡点
２４、２４Ａ、２４Ｂ第１の結合部
２５、２５Ａ、２５Ｂ第２の結合部
２６給電点
２７基体
２８アンテナ体
２９送受信回路

Claims

短絡線と、上記短絡線が接続された第１及び第２のアンテナ素子と、上記短絡線及び上記第１及び第２のアンテナ素子が配置された基体とからなり、上記短絡線は上記第１のアンテナ素子と第２のアンテナ素子の間に配置されると共に、上記第１及び第２のアンテナ素子と、それぞれ第１及び第２の結合部で電気的に接続されるアンテナ体。