JP3037226B2 - 携帯無線機のアンテナ装置 - Google Patents

携帯無線機のアンテナ装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は携帯無線機のアンテ
ナ装置に関し、特に装置の小型化に適する携帯無線機の
アンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年,移動体端末の高機能化及び小型化
の技術の進歩には目覚ましいものがある。しかしなが
ら、移動体端末の大きな要素であるアンテナ装置は、他
の回路技術やデバイス技術の進歩に比べて高性能化や小
型化が難かしく、移動体端末全体の小型化を進める上で
の一つの問題となっている。現在、移動体端末の中で最
も小型であるページャでは、人が身に付けて歩くことが
多く、人体装着時でも高い利得の得られるアンテナが要
求されている。そこで、多くのページャーでは人体装着
時にもアンテナ利得が劣化しない磁界型アンテナである
ループアンテナが多く用いられている。
【0003】しかし、ループアンテナの利得はループの
開口面積に比例して変化するため、ページャの小型化の
要求があっても、大きなページャと同等利得を確保する
ために必要なループ開口面積を得ることが困難であっ
た。また、ページャの小型化につれてループアンテナと
その他の部品との距離が接近してくるため、近傍の金属
(金属部品)の影響を受けやすいループアンテナはアン
テナ利得が劣化することが多いという問題もあった。
【0004】移動体端末の一つである携帯無線機のアン
テナ装置の小型化のために電池収容部または電池そのも
のを活用するという技術が、特開平7−3211688
号公報(発明の名称:無線装置の内蔵アンテナ)及び特
開昭61−123303号公報(発明の名称:小形無線
機のアンテナ)に開示されている。前者は電池収容部の
電池取付部品の一部をループアンテナとして活用するも
のである。一方、後者は小形無線機無線部のシールドケ
ースをアース板とし、無線部とはシールドされている電
池収納部内の電源源供給用の電池をアンテナ素子として
使用する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】開示されたアンテナ
は、電池収容部のスペースを利用してアンテナの小型化
を図るものであるが、近年の移動体端末あるいは携帯無
線機には、小型化および高性能化の要求が益々高まり、
上述の技術ではもはや対応できない状態である。従っ
て、本発明の目的は、上記アンテナの性能及び生産性を
凌駕し、多くの携帯無線機に適用できる小型かつ高性能
な携帯無線機のアンテナ装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による携帯無線機
のアンテナ装置は、例えば筒状の,金属外皮を有する電
池を誘電体を挟んで導体板(一般に金属板を用いる)に
対向配置していることを特徴とする。このアンテナ装置
は、プラスチック筐体を用いて軽量化され,またより小
型化される携帯無線機に使用できる。電池収納部(電池
ケース)は、一般には上記筐体近傍に配置される導体板
と誘電体とで構成される。携帯無線機に電源を供給する
上記電池は上記誘電体と接触する状態にある。上記電池
を上述のとおり配置すると、上記導体板および上記電池
がアンテナ素子(放射素子)として動作する。
【0007】つまり、この携帯無線機では、アンテナを
電池収容部に電池と同時に収容してアンテナの実装部分
を省く(節約)ことができたことになり、装置の小型化
を大きく達成できたことになる。また、上記誘電体は、
その誘電率の大きさによって、動作周波数(共振周波
数)の変化及び調整をさせる効果がある。導体板と電池
との間への誘電体の配置による動作周波数の低下は、ア
ンテナ装置の小型化に繋がる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
【0009】図1は、本発明による第1の実施の形態を
示す構造図であり、(a)は分解斜視図、(b)は
(a)の電池2収容時におけるA1−A2断面図であ
る。なお、図では、筐体1に付属し,電池2を保護する
電池蓋を取り外している。
【0010】図1の実施の形態による携帯無線機はペー
ジャーを想定している。第2の実施の形態以下も同様で
ある。筐体1は無線部を含む本体回路を収容する本体収
容部と電池2を収容する電池収容部とを仕切り,また、
これら回路を収容する。電池2は、外形がほぼ円筒形状
をなしており、+電極を絶縁する形の金属外皮で覆われ
ている。なお、電池2には外形が平角筒状をなすものを
用いることもある。電池収容部の筐体1に沿う底面,及
び電池収容部の仕切板方向(側面)の一部には、電池2
とほぼ同長の導体板である金属板5を取り付けている。
金属板5の底面上方には電池2を支える誘電体3を配置
している。つまり、金属外皮を有する電池2は、誘電体
3を挟んで導体板である金属板5に対向配置されてい
る。なお、誘電体3は、その誘電体効果をできるだけ発
揮させるように、電池2との間にできるだけ空間を作ら
ないような形状に加工する。この構成では、電池2が円
筒状であるので、誘電体3の電池2と接触する部分も凹
状円形に加工する。
【0011】電池2の一端面近傍の筐体1に最も近い部
分(電池収容部の側面)には、導体である電極端子4が
筐体1の一部として形成されている。電池2の外筒(金
属外皮)部は通常ペイント等の薄い絶縁物(誘電体)で
覆われており、電池2の金属外皮は電極端子4と容量性
リアクタンスによって高周波結合することになる。金属
板5と電極端子4とが、無線部とアンテナ装置との接続
インターフェースを構成する。
【0012】図1の構成において、金属板5と,電極端
子4に接続された電池2の円筒状部分(金属外皮部分)
とが共振回路を構成し、これら回路は共振周波数におい
てアンテナとして動作する。アンテナの共振周波数は、
誘電体3の誘電率,金属板5と電池2との間隔(つまり
誘電体3の厚さ)により変化する。例えば誘電体3の誘
電率を高くすれば共振周波数は低下し,同一周波数では
アンテナ装置を小型化できる。なお、この構成による
と、共振周波数は、近傍の金属部品の影響を受けにくい
ので、アンテナの位置を比較的自由に選らべるという利
点もある。また、金属板5の形状を変えることにより、
アンテナの放射指向性特性も変化させることができ、必
要なアンテナ特性を得ることが可能になる。
【0013】図1の実施の形態によるアンテナは、電池
収容部としてだけしか使われていなかった部分をアンテ
ナの一部とし、さらに電池2そのものまでもアンテナの
一部とすることにより、携帯無線機全体の容量(体積)
に対するアンテナの割合を多くし、結果としてアンテナ
の効率あるいは利得を向上させることができる。また、
アンテナスペースを実体として殆ど見えなくなる程度に
小さくできるため、より小さな携帯無線機を作ることが
できるという効果がある。この効果はデッドスペースに
誘電体3を充填することで一層高められる。
【0014】図2は本発明による第2の実施の形態を示
す断面図である。
【0015】第2の実施の形態によるアンテナ装置は、
図1の金属板5を筐体1の底面だけに張り付けた金属ス
トリップ6に変えたものである。金属ストリップ6の長
さは金属板5とほぼ同じでよい。この構成は、電池2を
接地素子(接地導体),金属ストリップ6を放射素子と
する誘電体ストリップアンテナと考えてよい。電池2の
周囲,及び筐体1の一部をシールド板等で覆い、また電
池2に金属板等を付加して接地導体を大きくすることに
より、このアンテナはさらに高利得にすることができ
る。また、金属ストリップ6の大きさ(図における幅)
や位置(図における左右)を変化させることにより、放
射指向性等を制御することができる。例えば、金属スト
リップの幅を狭くして電池収容部の角に配置すると、共
振周波数を低くすることができる。
【0016】図3は本発明による第3の実施の形態を示
す断面図である。
【0017】第3の実施の形態によるアンテナ装置は、
図1の金属板5を筐体1の底面だけに張り付けた無線部
用の部品を搭載するプリント配線板7に変えたものであ
る。無線部におけるプリント配線板7の導体面は、筐体
1の底面にほぼ広がっているが、電池収容部において
は、アンテナの放射素子(アンテナ導体)として動作さ
せるために,誘電体3と筐体1との間にのみ位置するよ
うに配置する。この構成では、アンテナ導体を無線部で
用いるプリント配線板7に直接接続できるため、アンテ
ナ装置と無線部との間の結合損失を少くできるという効
果がある。また、アンテナ導体をプリント配線板7の回
路パターンで構成するので、アンテナ導体を精度よく,
しかも安価に作ることができるという効果がある。な
お、アンテナ導体としてのプリント配線板7の導体面
は、ヘルカル形状,スパイラル形状等,種々のパターン
を形成することもできる。
【0018】図4は本発明による第4の実施の形態を示
す断面図である。
【0019】第4の実施の形態によるアンテナ装置は、
図2の構成に金属箔9を付加したものである。金属箔9
は電池2と誘電体3とが接触する部分に配置するのが最
も安定する。また、金属箔9は電極端子4と接続させ
る。金属箔9は、大きい面積に亘って電池2の金属外皮
との間で大きな容量リアクタンスを安定的に形成し、こ
の構成は電池2の外形の不揃いによるアンテナ特性の変
動吸収に特に有効である。また、金属箔9が電極端子4
と直接接続されるので、アンテナ装置と無線部との間の
高周波接続は、容量性結合から直接結合に代り、両者の
接続は低損失でしかも安定なものとなる。
【0020】図5は本発明による第5の実施の形態を示
す構造図であり、(a)は分解斜視図、(b)は(a)
の電池2収容時におけるB1−B2断面図である。な
お、図では、筐体1に付属し,電池2を保護する電池蓋
を取り外している。
【0021】第5の実施の形態によるアンテナ装置は、
図2の実施の形態における電池2と金属ストリップ6と
を接続端子11および12で接続する構造である。電池
2の一端面近傍に金属ストリップ6と接続する金属板の
接続端子11を設け、電池2の他端面近傍に金属ストリ
ップ6と接続する金属板の接続端子12を設ける。接続
端子11および12で電池2の金属外皮と金属ストリッ
プ6とを誘電体3を貫通させて接続することにより、ル
ープアンテナが形成される。このループアンテナと無線
部との接続は、図2の実施の形態と同様であり、電極端
子4と金属ストリップ6とでなされる。
【0022】図6は本発明による携帯無線機のアンテナ
装置の占有体積に対するアンテナ利得帯域幅の概要を示
す図である。
【0023】図示するように、アンテナ装置のアンテナ
利得(dB)×帯域(Hz)はアンテナ占有体積(平方
m)に比例する。上述したように、図1ないし図5の実
施の形態によるアンテナ装置は、これまで電池収容部
(ケース)としてしか使われていなかったスペースをア
ンテナとして利用することにより、アンテナ装置として
特別な場所(体積)を必要とせず、携帯無線機では相当
大きな体積を占める電池収容部に電池2そのものもアン
テナ素子として利用するので、大きな占有体積を確保で
きる。従って、本発明はアンテナ装置の大きさを殆ど意
識せずに小型化および高性能化を達成できるという効果
を生じる。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように本発明による携帯無
線機のアンテナ装置は、金属外皮を有する電池を誘電体
を挟んで導体板に対向配置することにより、上記電池を
収容する電池収容部の一部および上記電池をもアンテナ
装置として使用する。この結果、本発明による携帯無線
機のアンテナ装置は大きさが電池収容部内にほぼ限定さ
れ、携帯無線機の設計に際してはアンテナ装置の大きさ
を殆ど意識せずに小型化および高性能化を達成できると
いう効果を生じる。
【0025】また、このアンテナ装置は、各部をシール
ドする接地板があると、これまでのループアンテナと異
なり、逆にアンテナ利得が大きくなる傾向にあるので、
各回路の高周波ノイズ防止のために金属シールドも多用
することができ、携帯無線機設計の自由度が増すという
効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の実施の形態を示す構造図で
あり、(a)は分解斜視図、(b)は断面図である。
【図2】本発明による第2の実施の形態を示す断面図で
ある。
【図3】本発明による第3の実施の形態を示す断面図で
ある。
【図4】本発明による第4の実施の形態を示す断面図で
ある。
【図5】本発明による第5の実施の形態を示す構造図で
あり、(a)は分解斜視図、(b)は断面図である。
【図6】本発明による携帯無線機のアンテナ装置の占有
体積に対するアンテナ利得帯域幅の概要を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 筐体 2 電池 3 誘電体 4 電極端子 5 金属板 6 金属ストリップ 7 プリント配線板 9 金属箔 11,12 接続端子

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属外皮を有する電池を誘電体を挟んで
    導体板に対向配置していることを特徴とする携帯無線機
    のアンテナ装置。
  2. 【請求項2】 前記導体板が、この携帯無線機の電池収
    容部の一面に配置された金属板であることを特徴とする
    請求項1記載の携帯無線機のアンテナ装置。
  3. 【請求項3】 前記電池の金属外皮および前記導体板
    が、誘電体ストリップアンテナの放射素子を形成してい
    ることを特徴とする請求項1記載の携帯無線機のアンテ
    ナ装置。
  4. 【請求項4】 前記電池の金属外皮が、この携帯無線機
    の無線信号入力端の一つに高周波結合されていることを
    特徴とする請求項1記載の携帯無線機のアンテナ装置。
  5. 【請求項5】 前記電池の金属外皮がほぼ筒状であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の携帯無線機のアンテナ装
    置。
  6. 【請求項6】 前記導体板が、前記電池の軸方向に延在
    する金属ストリップであることを特徴とする請求項1記
    載の携帯無線機のアンテナ装置。
  7. 【請求項7】 前記導体板が、プリント配線板であるこ
    とを特徴とする請求項1記載の携帯無線機のアンテナ装
    置。
  8. 【請求項8】 前記プリント配線板には無線部の部品も
    搭載していることを特徴とする請求項7記載のアンテナ
    装置。
  9. 【請求項9】 前記電池と前記導電体との間に金属箔を
    配置し、この金属箔を無線部に直接接続することを特徴
    とする請求項1記載の携帯無線機のアンテナ装置。
  10. 【請求項10】 前記電池が、その一端面近傍および他
    端面近傍において前記導体板とそれぞれ接続されてルー
    プアンテナを構成していることを特徴とする請求項1記
    載の携帯無線機のアンテナ装置。
  11. 【請求項11】 前記電池の金属外皮および前記導体板
    が、無線部にそれぞれ高周波接続していることを特徴と
    する請求項10記載の携帯無線機のアンテナ装置。
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