JP2010057048A

JP2010057048A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2010057048A
Application number: JP2008221598A
Authority: JP
Inventors: Kenji Ogawa; 賢二小川
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2010-03-11
Also published as: WO2010023832A1; EP2323222A1; US20110148724A1

Abstract

【課題】さらなる小型化及び広帯域化を図るアンテナ装置を提供する。
【解決手段】箱型アンテナ素子１０２と、折り返されたモノポール素子１０７とが接続されたアンテナ装置において、箱型アンテナ素子１０２の１つの頂点で接地端子１０３を介して接地し、また、接地された頂点と同一の長辺をなす頂点で給電端子１０５を介して基板１０１の給電部１０６に接続する。また、箱型アンテナ素子１０２の接地点１０４からモノポール素子１０７の先端までの長さを第１共振周波数の１／４波長に設定し、給電部１０６からモノポール素子１０７の先端までの長さを第２共振周波数の１／４波長に設定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の周波数帯に対応するアンテナ装置に関する。

携帯電話に代表される無線通信端末装置（以下、「端末」という）は、複数の無線通信システムに適用できるように、より高度な機能が要求されると共に、小型化が要求されている。このような要求のため、端末に内蔵されるアンテナにも、複数の無線通信システムに対応する広帯域特性と小型化が求められている。このようなアンテナが特許文献１及び特許文献２に開示されている。

図１は、特許文献１に開示されたアンテナの構成を示す図である。このアンテナは、第１共振周波数の１／４波長の電気長の第１エレメント１０と、第２共振周波数で共振する第２エレメント１１とを備える。そして、給電部１２から第１共振周波数の略１／３波長の位置で第１エレメント１０を第２エレメント１１に近接してこれらを容量結合することによって、アンテナは第１共振周波数の整数倍にはならない第３共振周波数で共振する。

図２は、特許文献２に開示されたアンテナの構成を示す図である。このアンテナは、多共振化とインピーダンス調整が可能な無線装置に内蔵しやすいアンテナであり、折り返しモノポール型の第１アンテナ素子２０及び先端開放のモノポール型の第２アンテナ素子２１が給電される。第１アンテナ素子２０の中間には短絡個所（接地点２２）を設け、給電点２３から折り返し点までの往路と接地点２２までの復路との合計長を共振周波数の１／２波長とする。第２アンテナ素子２１は給電点２３と接地点２２との間で分岐させ、素子全長を共振周波数の１／４波長相当とし、第１アンテナ素子２０は第２アンテナ素子２１のスタブとしても機能する。
特開２００７−０３６３３８号公報特開２００５−１９６９９４号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示のアンテナでは、第２共振周波数で共振する第２エレメントは、第１エレメントとは別に新たな実装スペースを要するため、第１エレメントは細い線状にせざるを得なくなり、これによりさらなる広帯域化と小型化を図ることが困難となる。

また、上述した特許文献２に開示のアンテナでは、第１アンテナ素子が複雑な構造を有することから、素子の幅を広げることが難しく、よってさらなる広帯域化と小型化を図ることが困難となる。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、さらなる小型化及び広帯域化を図るアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明のアンテナ装置は、直方体状の形状を有する箱型アンテナ素子と、前記箱型アンテナ素子における頂点と接続された接地点と、前記接地点と接続された前記頂点と同一の辺をなす頂点と接続された給電点と、前記接地点と接続された前記頂点と同一面内において対角をなす頂点に接続され、前記接地点から開放された先端までの長さが第１共振周波数の１／４波長を有し、かつ、前記給電点から前記先端までの長さが前記第１共振周波数より高い第２共振周波数の１／４波長を有し、直方体の辺を形成するように折り返されたモノポール素子と、を具備する構成を採る。

本発明によれば、アンテナ装置のさらなる小型化及び広帯域化を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。ただし、実施の形態において、同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

（実施の形態１）
図３は、本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。この図に示すように、アンテナ素子が長方形状を有する基板１０１の一方の短辺に設けられている。アンテナ素子は、箱型アンテナ素子１０２とモノポール素子１０７とを備えている。

箱型アンテナ素子１０２は、長さ２２ｍｍ、高さ８ｍｍ、幅５ｍｍの直方体状の形状を有し、基板１０１と相対する面を底面とすると、底面をなす頂点のうち、基板１０１の頂点に近い点が接地端子１０３を介して基板１０１のグランド部に接地されている（接地点１０４）。箱型アンテナ素子１０２の接地された頂点と同一の長辺をなす頂点が給電端子１０５を介して基板１０１の給電部１０６に接続されている。また、底面において接地された頂点と対角をなす頂点にモノポール素子１０７が接続されている。

モノポール素子１０７は、箱型アンテナ素子１０２の底面において接地された頂点と対角をなす頂点に一端が接続され、箱型アンテナ素子１０２と同じ大きさで、かつ、箱型アンテナ素子１０２の長さ方向に配置された直方体の辺を形成するように折り返されている。また、モノポール素子１０７の先端が開放されている。

なお、箱型アンテナ素子１０２の接地点１０４からモノポール素子１０７の先端までの長さが第１共振周波数の１／４波長に設定され、給電部１０６からモノポール素子１０７の先端までの長さが第２共振周波数の１／４波長に設定されている。

次に、上述したアンテナ装置の動作原理について説明する。ここでは、第１共振周波数として８２４ＭＨｚを、第２共振周波数として２６９０ＭＨｚを用いるものとする。第１共振周波数では、モノポール素子１０７の先端、箱型アンテナ素子１０２、接地端子１０３の順に電流が流れており、特に箱型アンテナ素子１０２に電流が集中している。上述したアンテナ装置の構成の場合、モノポール素子１０７の先端、箱型アンテナ素子１０２及び接地点１０４までの経路は約１０８ｍｍあり、アンテナ素子は８００ＭＨｚ帯の約１／４波長の素子として共振している。このように、アンテナ素子は８００ＭＨｚ帯では約１／４波長で共振しているが、このとき、電流は箱型アンテナ素子１０２の根元に集中する。電流の分布領域として広い面積を確保できる箱型アンテナ素子１０２に電流が集中することから、低周波帯の広帯域化を実現することができる。

一方、第２共振周波数では、給電端子１０５からモノポール素子１０７への電流が支配的になっており、箱型アンテナ素子１０２へは電流がほとんど流れない。これは、給電端子１０５と接地端子１０３の間が約２．６ＧＨｚ帯の１／４波長ショート型スタブとして機能するため、箱型アンテナ素子１０２には電流が流れず、モノポール素子１０７にのみ電流が流れやすくなっている。これにより、高周波帯の広帯域化を実現することができる。

このように実施の形態１によれば、箱型アンテナ素子とモノポール素子とが接続されたアンテナ装置において、箱型アンテナ素子の接地点からモノポール素子の先端までの長さを第１共振周波数の１／４波長に設定し、給電部からモノポール素子の先端までの長さを第２共振周波数の１／４波長に設定することにより、複数の周波数帯をそれぞれ広帯域化することができ、また、アンテナの小型化を実現することができる。

なお、図４に示すように、モノポール素子１０８をミアンダ状にすることにより、アンテナをさらに小型化することができる。また、図５に示すように、第３共振周波数の１／２波長のスロット１０９を箱型アンテナ素子１０２に設けることにより、さらに多共振化を図ることができる。また、図６に示すように、箱型アンテナ素子１０２に設けるスロット１１０をミアンダ状にすることにより、多共振化と小型化を図ることができる。なお、スロット１０９及び１１０は、箱型アンテナ素子１０２のいずれの面に設けられてもよい。

また、図７に示すように、箱型アンテナ素子１１１の角をそぎ落とした面状にしてもよいし、箱型アンテナ素子の角を丸形にしてもよい。これにより、端末筐体の形状に合わせたアンテナを設計することができる。

さらに、図８に示すように、モノポール素子１０７の折り返し途中で分岐する素子１１２を設けるようにしてもよい。これにより、さらなる多共振化を図ることができる。

（実施の形態２）
実施の形態１では、モノポール素子が線状の場合について説明したが、本発明の実施の形態２では、モノポール素子が板状の場合について説明する。

図９は、本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図９（ａ）は、正面側から見た斜視図であり、図９（ｂ）は、反対側から見た斜視図である。これらの図において、モノポール素子２０１は、板状の形状を有し、箱型アンテナ素子１０２の底面において接地された頂点と対角をなす頂点に一端が接続され、箱型アンテナ素子１０２と同じ大きさで、かつ、箱型アンテナ素子１０２の長さ方向に配置された直方体の辺を形成するように折り返されている。また、モノポール素子２０１の先端が開放されている。

図１０に本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す。図１０から分かるように、ＶＳＷＲ≦３．５の周波数帯は０．８〜１．１ＧＨｚと、１．６〜２．７ＧＨｚであり、低周波帯と高周波帯とをそれぞれ広帯域化することができる。

このように実施の形態２によれば、モノポール素子を板状とすることにより、特に、高周波帯をより広帯域化することができる。

なお、上述した箱型アンテナ素子は、端末搭載時において、想定の箱型アンテナ素子とほぼ同じ表面積の導電体を有する金属部品（たとえば折り畳み端末のヒンジ金属）などにも応用が可能である。

本発明にかかるアンテナ装置は、携帯電話等の無線通信端末装置に適用できる。

特許文献１に開示されたアンテナの構成を示す図特許文献２に開示されたアンテナの構成を示す図本発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図モノポール素子をミアンダ状にした様子を示す図箱型アンテナ素子にスロットを設けた様子を示す図箱型アンテナ素子にミアンダ状のスロットを設けた様子を示す図箱型アンテナ素子の角を面状にした様子を示す図モノポール素子の折り返し途中で分岐する素子を設けた様子を示す図本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の構成を示す斜視図本発明の実施の形態２に係るアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図

符号の説明

１０１基板
１０２箱型アンテナ素子
１０３接地端子
１０４接地点
１０５給電端子
１０６給電部
１０７、２０１モノポール素子

Claims

直方体状の形状を有する箱型アンテナ素子と、
前記箱型アンテナ素子における頂点と接続された接地点と、
前記接地点と接続された前記頂点と同一の辺をなす頂点と接続された給電点と、
前記接地点と接続された前記頂点と同一面内において対角をなす頂点に接続され、前記接地点から開放された先端までの長さが第１共振周波数の１／４波長を有し、かつ、前記給電点から前記先端までの長さが前記第１共振周波数より高い第２共振周波数の１／４波長を有し、直方体の辺を形成するように折り返されたモノポール素子と、
を具備するアンテナ装置。
前記モノポール素子は、板状の形状を有する請求項１に記載のアンテナ装置。
前記モノポール素子は、ミアンダ状の形状を有する請求項１に記載のアンテナ装置。
前記箱型アンテナ素子は、一面にスロットを有する請求項１に記載のアンテナ装置。
前記スロットは、ミアンダ状の形状を有する請求項４に記載のアンテナ装置。
前記箱型アンテナ素子は、角が丸形又は面状の形状を有する請求項１に記載のアンテナ装置。
前記モノポール素子は、中間より分岐した素子を有する請求項１に記載のアンテナ装置。