JP3769196B2

JP3769196B2 - Plate antenna and communication broadcasting terminal equipped with the antenna

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Publication number: JP3769196B2
Application number: JP2001037777A
Authority: JP
Inventors: 好伸岡野
Original assignee: 高橋斉; 好伸岡野
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2021-02-14
Also published as: JP2002246821A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機、携帯情報端末（Personal Digital Assistant, PDA）等の携帯通信端末に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は従来の携帯電話機を示す斜視図であり、同図（Ａ）はアンテナ６を筐体５内に収納した状態を示し、同図（Ｂ）はアンテナ６を筐体５から引き出した状態を示す。アンテナ６はホイップ型の半波長ダイポールアンテナである。このように、従来の携帯電話機では、アンテナとしてホイップ型の半波長ダイポールアンテナを採用していた。
【０００３】
図１１は、従来の携帯電話機に備えられた図１０のホイップ型半波長ダイポールアンテナの周波数特性を示すグラフである。本図において、縦軸のＳ１１は、Ｓ１１＝１０＊常用対数｛（反射電力）／（入力電力）｝であり（＊は積の演算を表す）、アンテナ入力に対するアンテナからの反射電力の割合を示している。本図の特性線は、次の条件においてモデル化したアンテナ及び設置環境に関し、計算により求めたものである。
【０００４】
アンテナ：ホイップ型半波長ダイポールアンテナ
ホイップアンテナの太さ：１ｍｍ
ホイップアンテナの長さ：６６ｍｍ（中心周波数は2080MHz）
給電点：素子中央
入力インピーダンス：５０Ω
人体近傍(with human body)環境における人体との距離：２０ｍｍ
人体近傍(with human body)環境における人体のモデル：誘電率εr＝43.211815、導電率σ＝1.256217[S/m]（Ｓはジーメンス,１／Ω）
前記人体近傍環境における人体のモデルはＦＣＣ規格に準拠した条件である。また、人体近傍環境における人体とアンテナとの距離２０ｍｍは、実使用状況を想定した値である。
【０００５】
図１１の特性図は、自由空間(in free space)環境と人体近傍(with human body)環境との２つの設置環境について、ホイップ型半波長ダイポールアンテナの周波数特性を表している。この特性図から、周波数帯域を通常の如く、反射電力が−１０dB以下の帯域とすると、自由空間(in free space)では200MHz、人体近傍(with human body) では160MHzであることが分かる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
第３世代携帯電話システムとしてＩＭＴ-2000(International Mobile Telecommunication-2000)が紀元２００１年に実用化される。ＩＭＴ-2000で使用する周波数帯域は1920〜2170MHzの250MHzであり、その変調方式はW-CDMAである。ＩＭＴ-2000のW-CDMA変調方式では1920〜2170MHzの全周波数帯域が利用されるから、ＩＭＴ-2000用携帯電話機のアンテナは250MHzの周波数帯域を必要とする。
【０００７】
前述の如く、従来の携帯電話機で採用されていたホイップ型半波長ダイポールアンテナは、帯域幅が人体近傍(with human body)環境では160MHz程度であり、ＩＭＴ-2000用としては帯域幅において不足であった。また、ＩＭＴ-2000では、携帯電話機をインターネットに接続し、データの高速ダウンロードをする機会が多くなると予測されている。その高速ダウンロードの実現には高利得アンテナが有利であるが、半波長ダイポールアンテナの絶対利得は２.１５dBであり、利得のより大きいアンテナが求められている。
【０００８】
周波数帯域の拡大やアンテナ利得の増大のためには、携帯電話に備えられている半波長ダイポールアンテナに加えて、携帯電話機の筐体をアンテナエレメントとして利用することが一応有利である。ところが、携帯電話機の筐体をアンテナエレメントとして利用すると、人体近傍にアンテナを保持したとき、アンテナの姿勢や手で把持する筐体の位置等に応じ、アンテナの入出力特性、すなわち帯域幅や利得が大きく変動し、通信品質が安定しない。また、アンテナの一部として筐体を利用することは、人体に電流を流すことになり、人体に対する電波の暴露が増大するので、ＥＭＣ(Electro Magnetic Compatibility)の観点から避けることが望ましい。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ＩＭＴ-2000システムに適用するのに十分な帯域幅を有し、また利得も高く、ＩＭＴ-2000システムに必要な帯域幅や利得が筐体に依存することなく得られ、人体近傍でも入出力特性が安定している携帯通信端末用アンテナの提供に有る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために本発明は次の手段を提供する。
【００１１】
[１]ほぼ正方形の平面導体板をアンテナ素子とし、
線対称形の窓が前記平面導体板に形成してあり、
前記窓の対称線と前記平面導体板の外縁とが交わる２つの交点のうちの一方の交点部分において前記窓の一部が該外縁に開いて開口をなし、
前記対称線方向の前記窓の長さを該窓の深さとするとき、該窓の深さは、前記平面導体板における該対称線に平行な方向の外縁の長さより短く、該外縁の長さに近似し、かつ使用周波数とは無関係であり、
前記平面導体板の外縁の全長を該平面導体板の周囲長とするとき、該周囲長は使用周波数帯域の波長の 1.3 倍から 2.1 倍の範囲にあり、
前記開口に望む前記外縁の両端が給電点をなすプレートアンテナ。
【００１２】
[２]前記窓の開口面積は前記平面導体板の面積の 50 ％程度以内であることを特徴とする前記 [ １ ]に記載のプレートアンテナ。
【００１３】
[３]携帯電話機、携帯情報端末などの携帯通信端末、地上デジタルテレビジョン受信装置などの放送受信装置その他の通信放送端末に設けられたアンテナにおいて、
アンテナ素子がほぼ正方形の薄い導体板でなり、
前記導体板には、前記正方形の１辺に対応する１つの外縁の中央から内側に深く切れ込んだ窓が設けてあり、
前記窓は、前記外縁に直交する線に関し対称な形をなし、
前記外縁における前記窓の開口の寸法は、内側に切れ込んだ前記窓の深さより小さく、
前記窓の深さは、前記平面導体板における前記線に平行な方向の外縁の長さより短く、該外縁の長さに近似し、かつ使用周波数とは無関係であり、
前記平面導体板の外縁の全長を該平面導体板の周囲長とするとき、該周囲長は使用周波数帯域の波長の 1.31 倍から 2.12 倍の範囲にあり、
前記開口に臨む前記導体板の端部が給電点である
ことを特徴とするプレートアンテナ。
【００１４】
[４]前記窓の開口面積は前記平面導体板の面積の 50 ％程度以内であることを特徴とする前記 [ ３ ] に記載のプレートアンテナ。
【００１５】
[５]前記プリント基板が前記携帯通信端末の筐体にヒンジで取り付けられていることを特徴とする前記 [ ４ ]に記載のプレートアンテナ。
【００１６】
[６]前記ヒンジによる前記プリント基板の開閉角度が９０度であり、前記筐体の背面に近接し、該背面に板面をほぼ平行にした姿勢で保持された状態を該プリント基板の閉状態とし、該背面に対し前記板面をほぼ直角にした姿勢で保持された状態を該プリント基板の開状態とすることを特徴とする前記 [ ５ ]に記載のプレートアンテナ。
【００１７】
[７]前記ヒンジの回転軸が前記筐体の背面における片方の側縁に設けてあり、前記窓における前記仮想線が前記ヒンジの回転軸に直交することを特徴とする前記 [ ６ ]に記載のプレートアンテナ。
【００１８】
[８]前記閉状態における前記導体板と前記背面との間隔ｄを一定とし、該間隔ｄを２mm乃至７mmとしたことを特徴とする前記 [ ５ ]乃至[ ７ ]に記載のプレートアンテナ。
【００１９】
[９]携帯電話機、携帯情報端末などの携帯通信端末、地上デジタルテレビジョン受信装置などの放送受信装置などの通信放送端末において、前記 [ ３ ]乃至[ ８ ]に記載のプレートアンテナを備えることを特徴とする通信放送端末。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１はその実施の形態である携帯電話機を示す図であり、同図（Ａ）及び（Ｂ）は携帯電話機を側背面から見た斜視図である。図において、１は本発明になるプレートアンテナの一実施の形態、２はそのプレートアンテナ１を備えた携帯電話機の筐体、２aは携帯電話機の筐体２の背面、2bは携帯電話機２の筐体の背面２aにおける片方の側縁（稜）、11はプレートアンテナ１のアンテナエレメントをなす薄い銅箔、12は窓11a（図２）の後ろ側に見えるプリント基板、13はプラスチック等の絶縁体製の矩形の枠である。
【００２１】
本発明の携帯電話機は、本発明の一実施の形態であるプレートアンテナ１を備える。図１（Ａ）はプレートアンテナ１を閉じた状態（後述のlayの状態）の携帯電話機を示し、図１（Ｂ）はプレートアンテナ１を開いた状態（後述のstandの状態）の携帯電話機を示す。プレートアンテナ１は、銅箔11、プリント基板12および枠13を有してなる。枠13は、携帯電話機の筐体２における背面2aの片方の側縁2bにヒンジ（図示省略）で取り付けられている。このヒンジは、携帯電話機の筐体２における背面2aに対し銅箔11の板面を間隔ｄで平行にしたアンテナ閉状態〔図1（Ａ）〕と、その背面2aに対し銅箔11の板面を直角にしたアンテナ開状態〔図1（Ｂ）〕との２つの姿勢の間で任意の角度（背面2aに対する銅箔11の板面の角度）でアンテナ１を保持する。
【００２２】
図１及び図２に示した本発明の実施形態のプレートアンテナ１に関し、プレートアンテナ１の銅箔11の板面をアンテナ面と定義し、アンテナ面を人体に直角に設置した状態をStand、アンテナ面を人体に平行に設置した状態をLayとする（図３、図４及び図６におけるStand及びLayの記述も同じ意味である）。
【００２３】
プリント基板12の平面形は矩形であり、銅箔11はプリント基板12にプリントされている。銅箔11は横長矩形の形にエッチングされ、銅箔11は横長矩形の形の窓11a（図２）を有する。エッチングにより、銅箔11（前述の導体板に相当）には外縁をなす１つの辺11bから内側に深く切れ込んだ窓11aが設けてある。辺11bおける窓11aの開口寸法L2は、該窓11aにおける窓11aの深さL1より小さい。枠13はヒンジで筐体２に連結され、プリント基板１２を内側に保持している。プリント基板12の板面に直交する方向における枠13の厚みｔは、アンテナ閉状態で背面2aと銅箔11の板面との間隔ｄを確保するためのものである。この実施の形態ではｄ＝ｔ＝６ｍｍである。
【００２４】
図２は図１の実施の形態においてアンテナエレメントをなす銅箔11を示す図である。図２（Ａ）は銅箔11の平面形を示す平面図であり、同図（Ｂ）は銅箔11平面に関するＸＹＺ直交座標系を示す図である。ＸＹＺ直交座標系におけるY軸及びZ軸が銅箔11の表面にある。ここで、３はそのプレートアンテナ１の給電点に接続される信号源、11aは銅箔11に開けられた横長矩形の窓、11bは銅箔11における片方の側縁（辺）をそれぞれ示す。銅箔11の厚みは50ミクロン、銅箔11の横幅Wは51ｍｍ、縦幅Tは52ｍｍである。また、窓11aの深さL1は45mm、窓11aの幅（この実施の形態では、窓11aの開口寸法L2に同じ）は2mmである。図２（Ａ）に現れているように、窓11aの右端が切れており、銅箔11が上下に分断されている如くであるが、銅箔11における上下の部分は窓11aの右端においても線状の銅箔で繋がっている。窓11aの左端は給電点であり、給電点は携帯電話機の筐体２内に設けられている送受信機に給電線で接続される。図２では給電線が接続される給電点の位置に信号源が記号で表されている。ヒンジの位置における給電線は、被覆された可撓性の平行線路でなる。
【００２５】
呼出し信号は、図１（Ａ）に示すアンテナ閉状態で通常は待ち受ける。そして、呼出し信号を受信し、呼出し音を認識したときに携帯電話機の所持者は、菱形アンテナ1を親指などで操作し、図１（Ｂ）に示すアンテナ開状態に通常は設定し、信号の交信をする。勿論、図１（Ｂ）のアンテナ開状態で呼出し信号を待ち受けでき、また図１（Ａ）のアンテナ閉状態でも信号の交信ができる。しかしながら、一般的には、図１（Ａ）のアンテナ閉状態で呼出し信号を待ち受けるので、同図の状態を待ち受け体勢(on stand-by)と呼び、図１（Ｂ）のアンテナ開状態では交信するので、同図の状態を使用体勢(active)と呼ぶ。
【００２６】
図１及び図２に示した実施の形態のプレートアンテナに関するアンテナ特性を計算により求めた。図３は、図１及び図２のプレートアンテナの周波数特性を示すグラフである。本図において、縦軸（S11）はＳ11＝１０＊常用対数｛（反射電力）／（入力電力）｝であり（＊は積の演算を表す）、アンテナ入力に対するアンテナからの反射電力の割合を示している。本図の特性線は、次の条件においてモデル化したアンテナ及び設置環境に関し求めたものである。
【００２７】
アンテナ：図１、図２に示したプレートアンテナ
中心周波数：2100MHz
入力インピーダンス：５０Ω
人体近傍(with human body)環境における人体との距離：２０ｍｍ
人体近傍(with human body)環境における人体のモデル：誘電率εr＝43.211815、導電率σ＝1.256217[S/m]（Ｓはジーメンス,１／Ω）
前記人体近傍環境における人体のモデルはＦＣＣ規格に準拠した条件である。また、人体近傍環境における人体とアンテナとの距離２０ｍｍは、実使用状況を想定した値である。
【００２８】
図３の特性図は、[１]自由空間(in free space)環境と、[２]人体近傍(with human body)であって、図１（Ｂ）の使用体勢(stand)環境と、[３]人体近傍(with human body)であって、図１（Ａ）の待ち受け体勢(lay)環境との３つの設置環境について、本実施の形態のプレートアンテナの周波数特性を表している。
【００２９】
このアンテナ特性の計算から、周波数帯域を通常の如く、反射電力が−１０dB以下の帯域とすると、[１]自由空間(in free space)では1180MHz、[２]人体近傍(with human body)であって、図１（Ｂ）の使用体勢(active, stand)環境では1250MHz、[３]人体近傍(with human body)であって、図１（Ａ）の待ち受け体勢(on stand-by, lay)環境では1520MHzであることが分かった。図３の特性図で明らかなように、[２]人体近傍(with human body)であって、図１（Ｂ）の使用体勢(active)環境および[３]人体近傍(with human body)であって、図１（Ａ）の待ち受け体勢(on stand-by)環境では、IMT-2000の所要周波数帯域である1920〜2170MHzにおいて、Ｓ11（縦軸）は十分に−10dB以下である。
【００３０】
図４は、図３に示した本発明の実施の形態であるプレートアンテナの周波数特性図と、図１１に示した従来のホイップ型半波長ダイポールアンテナの周波数特性図とを重ね合わせて示す図である。特性線のそれぞれに付してある（Ｎ）は本発明（New）を表し、（D）はホイップ型半波長ダイポールアンテナを表す。本図により両アンテナの特性を比較すると、本発明になるプレートアンテナの周波数帯域が従来のホイップ型半波長ダイポールアンテナの周波数帯域より格段に広いことは一目瞭然である。
【００３１】
図５は、図１及び図２に示した実施の形態のプレートアンテナに関する自由空間中の放射特性と、図１０に示した従来のホイップ型半波長ダイポールアンテナの自由空間中の放射特性とを重ね合わせて示す図である。どちらのアンテナも周波数は2100MHzにセットされている。図５（Ａ）は、従来のホイップ型半波長ダイポールアンテナ及び本実施の形態のプレートアンテナに関するＸＹＺ直交座標系を示す図である。図５（Ｂ）は、すべての方向に均一に電力を放射する仮想的なアンテナからの電力に対し、どれだけの利得を有するかをdBで示したものである。図５（Ｂ）に示されているように、本実施の形態のプレートアンテナは、90°及び270°の方向では従来のホイップ型半波長ダイポールアンテナと互角であり、０°及び180°の方向では従来のホイップ型半波長ダイポールアンテナより少なくとも3dB利得において勝っている。
【００３２】
本発明の一実施の形態として示した図１、図２のプレートアンテナは、従来のスロットアンテナ又はノッチアンテナに形状において近似している。しかし、スロットアンテナでは、図２のL1は使用波長の1/2程度であることが必要である。図２の実施の形態では、L1は45ｍｍであるので、図１、図２の実施の形態のアンテナがスロットアンテナであると仮定すると、アンテナ入力特性が最も良好となると予想される周波数は、（光速）/（45ｍｍ×2）＝3333MHz、となるはずである。ところが、図3の特性図から読み取れるところによれば、本実施の形態のアンテナは3333MHzよりもかなり低い周波数で良好な入力特性を示している。一方、本実施の形態のアンテナがノッチアンテナであると仮定すると、図2のL1は使用波長の1/4程度であることが必要である。この場合、アンテナ入力特性が最も良好となると予想される周波数は、（光速）/（45ｍｍ×4）＝1667MHz、となるはずである。また、ノッチアンテナであると仮定すると、基本的には図５(B)の270°方向またはその近くに最も強い電力放射が生ずるはずである。これらのことから、本実施の形態のアンテナはスロットアンテナ或いはノッチアンテナとは基本的に異なる原理で電波を効率的に放射していることが分かる。
【００３３】
図６は、図１及び図２に示した実施の形態のプレートアンテナの利得と、図１０に示したホイップ型半波長ダイポールアンテナ６の利得とを縦軸にとり、アンテナ利得の周波数特性を比較して示す特性図である。縦軸の利得（Gain）は、全ての方向に均一に電力を放射する仮想アンテナからの電力に対する計算対象のアンテナ（図１及び図２のプレートアンテナ１、ならびに図１０の従来のダイポールアンテナ５）から放射される電力の利得（両アンテナの電力の比の対数値）を表す。横軸の周波数範囲はＩＭＴ-2000システムの周波数範囲1920〜2170MHzの全域を含んでいる。なお、図６では、図１及び図２に示した本発明の実施形態のプレートアンテナ１の特性図には（Ｎ）と付記し、図１０の従来のダイポールアンテナ６については（Ｄ）と付記した。
【００３４】
図６の特性図は、アンテナが人体の近傍に配置されたとき、即ちアンテナが人体から２０ｍｍ離して置かれた状態では、プレートアンテナ１の利得はダイポールアンテナ６の利得よりＩＭＴ-2000システムの全周波数帯域（1920〜2170MHz）で高く、特に上記Layの姿勢では少なくとも2.5dB高い。
以上に説明したことから、本発明の実施形態のプレートアンテナ１（図１及び図２）は、ＩＭＴ-2000システムに適用するのに十分な帯域幅を有し（図３）、また利得も高い（図６）ことが分かる。また、本実施形態のプレートアンテナ１では、ＩＭＴ-2000システムに必要な帯域幅や利得が筐体に依存することなく得られる。帯域幅や利得が筐体に依存しないことから、このプレートアンテナ１の入出力特性は人体近傍でも安定している。
【００３５】
次に、図７、図８および図9を参照し、本発明において図１、図２に示した実施の形態から窓の形を変形させたときについて説明する。図７（Ａ）は、図１、図２に示した実施の形態のプレートアンテナを示す。図７（Ｂ）は、窓101aの開口面積をアンテナエレメント101（前述の導体板に相当）の面積の50％程度にまで菱形状に広げたプレートアンテナ100を示す。また、図７（Ｃ）は、アンテナエレメント201（前述の導体板に相当）における窓201aの開口面積を図７（Ａ）の窓11aと同図（Ｂ）の窓101aとの中間程度にしたプレートアンテナ200を示す。
【００３６】
図８は、図７における（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）についてアンテナ入力特性を重ね合わせて示した図である。図７（Ａ）の例では、帯域幅が1180MHzであり、他の２例に比べて格段に広い。また、図７（Ｂ）の例では、帯域幅が480MHzであり、比較的狭くなっている。図７（Ｃ）の例では、帯域幅が1000MHzである。
図９は、図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のプレートアンテナについて、周波数2100MHzにおける放射特性を比較して示す。図９における放射特性線（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のプレートアンテナの放射特性をそれぞれ示す。本図から、図７（Ａ）のプレートアンテナは、他の２例に比べ放射はやや小さく、図７（Ｂ）のプレートアンテナは帯域幅が狭い反面、放射は最も強くなっている。
【００３７】
このように、本発明のプレートアンテナは、アンテナエレメント（即ち、導体板）に設ける窓の形状や開口面積を利用形態に応じて選択することによって、入力特性や放射特性を広い範囲で変化させることができ、融通性に優れている。
【００３８】
図１２は、地上デジタルテレビジョン放送を受信するのに好適な本発明のプレートアンテナを示す図である。図１２（Ａ）は正面図、（Ｂ）は右側面図、（Ｃ）は平面図である。図において、１４はアンテナエレメントであり、図１及び図２におけるアンテナエレメント11に相当する。14aは窓、１５は反射板である。本実施の形態を470MHz〜770MHzのＵＨＦ全チャンネルに適用するとき、図１２における各部の寸法は次のようになる。
R1:300mm, R2:300mm, G:150mm, E1:200mm, E2:220mm。
【００３９】
ここまで実施の形態を説明するのに当たり、理解を容易にするために、アンテナなどの構造、寸法、材料などを具体的に示した。しかしながら、本発明の技術的範囲はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、本発明のプレートアンテナは、携帯電話機だけではなく、携帯情報端末（ＰＤＡ）等の携帯通信端末にも適用できる。また、実施の形態では、プレートアンテナにおけるアンテナエレメント（アンテナ素子）となる導体板を銅箔とし、この銅箔をプリント基板に印刷により製作するとしたが、導体板は自立的に形状を保持できる厚さ（通常0.1から0.2mm）の金属板等でも差し支えない。さらに、導体板に設ける窓の平面形は、矩形や菱形など各種の形が可能である。また、その窓の縦方向の長さと横方向の長さとの比、すなわちアスペクト比の選択により、また導体板の面積に対する窓の面積の比の選択により、をアンテナの特性を広い範囲で選択できる。導体板の外側の輪郭は、実施の形態では矩形であったが、必ずしも矩形でなくても、導体板が実質的にプレートアンテナとして作用する輪郭であれば差し支えない。図１及び図２の実施の形態では、プレートアンテナは携帯電話機の背面の側縁にヒンジで取り付けたが、プレートアンテナは携帯通信端末の外形に応じて適切な位置に設ければよく、取り付け手段もヒンジに代えてスライド式にしても差し支えない。図１及び図２の実施の形態では、プレートアンテナの開閉角度を９０度としたが、開閉角度は設計上の必要に応じ任意に選択できる。更に本発明のプレートアンテナは、携帯通信端末用だけではなく、地上デジタルテレビジョン放送などの受信アンテナとしても好適である。
【００４０】
【発明の効果】
以上に詳しく説明したように、本発明によれば、ＩＭＴ-2000システムに適用するのに十分な帯域幅を有し、また利得も高く、ＩＭＴ-2000システムに必要な帯域幅や利得が筐体に依存することなく得られ、人体近傍でも入出力特性が安定している携帯通信端末用アンテナを提供できる。また、本発明のプレートアンテナは、反射板を備えて指向性を高めることにより、所要方向に関し高利得を実現でき、従来の八木アンテナに比べ小型軽量であるので、地上デジタルテレビジョン放送受信用アンテナとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である携帯電話機を示す図であり、同図（Ａ）及び（Ｂ）は携帯電話機を側背面から見た斜視図である。
【図２】図１の実施の形態においてアンテナエレメントをなす銅箔11を示す図である。本図（Ａ）は銅箔11の平面形を示す平面図であり、本図（Ｂ）はＸＹＺ直交座標系を示す図である。
【図３】図１及び図２のプレートアンテナ１の周波数特性を示すグラフである。
【図４】図３に示した本発明の実施の形態であるプレートアンテナ１の周波数特性図と、図１１に示した従来のホイップ型半波長ダイポールアンテナ６の周波数特性図とを重ね合わせて示す図である。
【図５】図１及び図２に示した実施の形態のプレートアンテナ１に関する放射特性を示す図である。
【図６】図１及び図２に示した実施の形態のプレートアンテナ１の利得と、図１０に示したホイップ型半波長ダイポールアンテナ６の利得とを縦軸にとり、アンテナ利得の周波数特性を比較して示す特性図である。
【図７】本発明において図１、図２に示した実施の形態から窓の形を変形させた例を示し、（Ａ）は図１、図２に示した実施の形態のプレートアンテナを示す、（Ｂ）は窓101aの開口面積をアンテナエレメント101の面積の50％程度にまで菱形状に広げたプレートアンテナ100を示し、（Ｃ）はアンテナエレメント201における窓201aの開口面積を図７（Ａ）の窓11aと同図（Ｂ）の窓101aとの中間程度にしたプレートアンテナ200を示す。
【図８】図７における（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のプレートアンテナについてアンテナ入力特性を示した図である。
【図９】図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のプレートアンテナについて、周波数2100MHzにおける放射特性を比較して示す図である。
【図１０】従来の携帯電話機を示す斜視図であり、同図（Ａ）はアンテナ６を筐体５内に収納した状態を示し、同図（Ｂ）はアンテナ６を筐体５から引き出した状態を示す図である。
【図１１】従来の携帯電話機に備えられた図１０のホイップ型半波長ダイポールアンテナ６の周波数特性を示すグラフである。
【図１２】地上デジタルテレビジョン放送を受信するのに好適な本発明のプレートアンテナを示す図である。
【符号の説明】
１…プレートアンテナ
２…携帯電話機の筐体
２a…携帯電話機の筐体２の背面
2b…携帯電話機２の筐体の背面２aにおける片方の側縁（稜）
３…プレートアンテナ１の給電点
５…従来の携帯電話機の筐体
６…半波長ダイポールアンテナ
11…プレートアンテナ１のアンテナエレメントをなす薄い銅箔
11a…銅箔11に開けられた窓
11b…銅箔11における片方の側縁
12…窓11aの後ろ側に見えるプリント基板
13…アルミニューム製の矩形の枠[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a mobile communication terminal such as a mobile phone and a personal digital assistant (PDA).
[0002]
[Prior art]
FIG. 10 is a perspective view showing a conventional mobile phone, in which FIG. 10A shows a state in which the antenna 6 is housed in the housing 5 and FIG. 10B shows a state in which the antenna 6 is pulled out from the housing 5. Indicates. The antenna 6 is a whip-type half-wave dipole antenna. As described above, a conventional mobile phone employs a whip-type half-wave dipole antenna as an antenna.
[0003]
FIG. 11 is a graph showing frequency characteristics of the whip-type half-wave dipole antenna of FIG. 10 provided in a conventional mobile phone. In this figure, S11 on the vertical axis is S11 = 10 * common logarithm {(reflected power) / (input power)} (* represents the calculation of the product), and the ratio of the reflected power from the antenna to the antenna input is shown. Show. The characteristic lines in this figure are obtained by calculation regarding the antenna and installation environment modeled under the following conditions.
[0004]
Antenna: Whip-type half-wave dipole antenna Thickness of whip antenna: 1mm
Whip antenna length: 66mm (center frequency is 2080MHz)
Feeding point: Center of element Input impedance: 50Ω
Distance with human body in the vicinity of human body (with human body): 20mm
Model of the human body in the environment of the human body (with human body): dielectric constant εr = 43.211815, conductivity σ = 1.256217 [S / m] (S is Siemens, 1 / Ω)
The model of the human body in the environment near the human body is a condition conforming to the FCC standard. In addition, the distance of 20 mm between the human body and the antenna in the environment near the human body is a value that assumes actual use conditions.
[0005]
The characteristic diagram of FIG. 11 shows the frequency characteristics of a whip-type half-wave dipole antenna for two installation environments, an in-free space environment and a human body environment. From this characteristic diagram, it can be seen that if the frequency band is a band where the reflected power is −10 dB or less as usual, it is 200 MHz in free space and 160 MHz in the vicinity of the human body.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As a third generation mobile phone system, IMT-2000 (International Mobile Telecommunication-2000) was put into practical use in 2001 AD. The frequency band used for IMT-2000 is 1920 to 2170 MHz, 250 MHz, and the modulation method is W-CDMA. In the IMT-2000 W-CDMA modulation system, the entire frequency band of 1920 to 2170 MHz is used, so the antenna of the IMT-2000 mobile phone requires a frequency band of 250 MHz.
[0007]
As described above, the whip-type half-wave dipole antenna used in the conventional mobile phone has a bandwidth of about 160 MHz in a human body environment, which is insufficient for IMT-2000. It was. In IMT-2000, it is predicted that there will be many opportunities to connect a mobile phone to the Internet and download data at high speed. A high gain antenna is advantageous for realizing the high-speed download, but the absolute gain of the half-wave dipole antenna is 2.15 dB, and an antenna with a higher gain is required.
[0008]
In order to expand the frequency band and increase the antenna gain, it is advantageous to use the case of the mobile phone as an antenna element in addition to the half-wave dipole antenna provided in the mobile phone. However, when the mobile phone casing is used as an antenna element, when the antenna is held in the vicinity of the human body, the input / output characteristics of the antenna, that is, the bandwidth and gain, depending on the orientation of the antenna and the position of the casing gripped by the hand, etc. Fluctuates greatly and the communication quality is not stable. In addition, use of the housing as a part of the antenna causes current to flow through the human body and increases exposure of radio waves to the human body. Therefore, it is desirable to avoid from the viewpoint of EMC (Electro Magnetic Compatibility).
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to obtain a bandwidth and gain necessary for the IMT-2000 system that does not depend on the chassis, and has a sufficient bandwidth and high gain for application to the IMT-2000 system. Therefore, the present invention provides an antenna for a mobile communication terminal that has stable input / output characteristics even in the vicinity of the human body.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the following means.
[0011]
[1] An approximately square planar conductor plate is used as an antenna element.
A line-symmetric window is formed in the planar conductor plate;
A part of the window is opened at the outer edge at one of the two intersections where the symmetry line of the window and the outer edge of the planar conductor plate intersect, and an opening is formed.
When the length of the window in the direction of the symmetry line is defined as the depth of the window, the depth of the window is shorter than the length of the outer edge in the direction parallel to the symmetry line in the planar conductor plate, and the length of the outer edge. And is independent of the frequency used,
When the total length of the outer edge of the planar conductor plate is the perimeter of the planar conductor plate, the perimeter is in the range of 1.3 to 2.1 times the wavelength of the frequency band used ,
A plate antenna in which both ends of the outer edge desired for the opening form feed points.
[0012]
[2] The plate antenna according to [ 1 ] , wherein an opening area of the window is within about 50 % of an area of the planar conductor plate .
[0013]
[3] In an antenna provided in a mobile communication terminal such as a mobile phone, a portable information terminal, a broadcast receiving apparatus such as a terrestrial digital television receiving apparatus or other communication broadcasting terminal,
The antenna element consists of a thin conductive plate that is almost square,
The conductor plate is provided with a window deeply cut inward from the center of one outer edge corresponding to one side of the square,
The window has a symmetrical shape with respect to a line perpendicular to the outer edge;
The size of the window opening at the outer edge is smaller than the depth of the window cut inward,
The depth of the window is shorter than the length of the outer edge in the direction parallel to the line in the planar conductor plate, approximates the length of the outer edge, and is independent of the frequency used;
When the total length of the outer edge of the planar conductor plate is the perimeter of the planar conductor plate, the perimeter is in the range of 1.31 to 2.12 times the wavelength of the frequency band used ,
An end portion of the conductor plate facing the opening is a feeding point.
[0014]
[4] The plate antenna according to [ 3 ] , wherein an opening area of the window is within about 50 % of an area of the planar conductor plate .
[0015]
[5] plate antenna according to [4], wherein the printed circuit board is characterized in that hinged to the housing of the portable communication terminal.
[0016]
[6] The open / close angle of the printed circuit board by the hinge is 90 degrees, the state where the printed circuit board is held close to the back surface of the housing and the plate surface is substantially parallel to the back surface. The plate antenna according to [ 5 ] , wherein a state in which the plate surface is held in a posture substantially perpendicular to the back surface is an open state of the printed circuit board.
[0017]
[7] Yes the rotation axis of the hinge is provided on one side edge in the back of the housing, according to [6] the imaginary line in the window is equal to or perpendicular to the rotation axis of the hinge Plate antenna.
[0018]
[8] The spacing d between the rear and the conductor plate in the closed state is constant, the plate antenna according to [5] to [7], which was the distance d of 2mm to 7 mm.
[0019]
[9] A communication broadcasting terminal such as a mobile communication terminal such as a mobile phone or a portable information terminal, or a broadcast receiving apparatus such as a terrestrial digital television receiving apparatus, comprising the plate antenna according to any one of [ 3 ] to [ 8 ]. A featured communication broadcasting terminal.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a mobile phone as an embodiment thereof, and FIGS. 1A and 1B are perspective views of the mobile phone as viewed from the side rear surface. In the figure, 1 is an embodiment of a plate antenna according to the present invention, 2 is a case of a mobile phone provided with the plate antenna 1, 2a is a back surface of the case 2 of the mobile phone, and 2b is a case of the mobile phone 2. One side edge (ridge) on the back surface 2a of the body, 11 is a thin copper foil forming the antenna element of the plate antenna 1, 12 is a printed circuit board visible behind the window 11a (FIG. 2), and 13 is an insulator such as plastic. A rectangular frame made of metal.
[0021]
The mobile phone of the present invention includes a plate antenna 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a mobile phone in a state in which the plate antenna 1 is closed (lat state described later), and FIG. 1B shows a mobile phone in a state in which the plate antenna 1 is opened (stand state described later). Show. The plate antenna 1 includes a copper foil 11, a printed circuit board 12, and a frame 13. The frame 13 is attached to one side edge 2b of the back surface 2a of the housing 2 of the mobile phone by a hinge (not shown). The hinge is in a closed state (FIG. 1 (A)) in which the plate surface of the copper foil 11 is parallel to the back surface 2a of the housing 2 of the mobile phone with a distance d, and the plate of the copper foil 11 is connected to the back surface 2a. The antenna 1 is held at an arbitrary angle (the angle of the plate surface of the copper foil 11 with respect to the back surface 2a) between the two postures of the antenna open state (FIG. 1B) with the surface set at a right angle.
[0022]
1 and FIG. 2, the plate surface of the copper foil 11 of the plate antenna 1 is defined as an antenna surface, and the antenna surface is installed at a right angle to the human body. Let Lay be the state where the surface is placed parallel to the human body (the descriptions of Stand and Lay in FIGS. 3, 4 and 6 have the same meaning).
[0023]
The planar shape of the printed circuit board 12 is rectangular, and the copper foil 11 is printed on the printed circuit board 12. The copper foil 11 is etched into a horizontally long rectangular shape, and the copper foil 11 has a horizontally long rectangular window 11a (FIG. 2). By etching, the copper foil 11 (corresponding to the above-described conductor plate) is provided with a window 11a that is deeply cut inward from one side 11b forming the outer edge. The opening dimension L2 of the window 11a on the side 11b is smaller than the depth L1 of the window 11a in the window 11a. The frame 13 is connected to the housing 2 by a hinge, and holds the printed circuit board 12 inside. The thickness t of the frame 13 in the direction orthogonal to the plate surface of the printed circuit board 12 is for ensuring the distance d between the back surface 2a and the plate surface of the copper foil 11 in the antenna closed state. In this embodiment, d = t = 6 mm.
[0024]
FIG. 2 is a view showing a copper foil 11 constituting an antenna element in the embodiment of FIG. 2A is a plan view showing a planar shape of the copper foil 11, and FIG. 2B is a diagram showing an XYZ orthogonal coordinate system related to the copper foil 11 plane. The Y axis and Z axis in the XYZ orthogonal coordinate system are on the surface of the copper foil 11. Here, 3 is a signal source connected to the feeding point of the plate antenna 1, 11 a is a horizontally long rectangular window opened in the copper foil 11, and 11 b is one side edge (side) of the copper foil 11. The thickness of the copper foil 11 is 50 microns, the horizontal width W of the copper foil 11 is 51 mm, and the vertical width T is 52 mm. The depth L1 of the window 11a is 45 mm, and the width of the window 11a (in this embodiment, the same as the opening dimension L2 of the window 11a) is 2 mm. As shown in FIG. 2 (A), the right end of the window 11a is cut off, and the copper foil 11 appears to be divided vertically. The upper and lower portions of the copper foil 11 are also at the right end of the window 11a. They are connected by linear copper foil. The left end of the window 11a is a feeding point, and the feeding point is connected to a transmitter / receiver provided in the casing 2 of the mobile phone by a feeding line. In FIG. 2, the signal source is represented by a symbol at the position of the feed point to which the feed line is connected. The feed line at the position of the hinge is a covered flexible parallel line.
[0025]
The call signal normally waits in the antenna closed state shown in FIG. Then, when receiving the ringing signal and recognizing the ringing tone, the owner of the mobile phone operates the diamond antenna 1 with a thumb or the like to normally set the antenna open state shown in FIG. Communicate. Of course, a call signal can be awaited when the antenna of FIG. 1B is open, and signal communication can be performed even when the antenna of FIG. 1A is closed. However, in general, since the call signal is awaited when the antenna is closed in FIG. 1A, the state shown in FIG. 1A is called “on stand-by”, and communication is performed when the antenna is opened in FIG. Therefore, the state shown in FIG.
[0026]
The antenna characteristics regarding the plate antenna of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 were obtained by calculation. FIG. 3 is a graph showing frequency characteristics of the plate antenna of FIGS. 1 and 2. In this figure, the vertical axis (S11) is S11 = 10 * common logarithm {(reflected power) / (input power)} (* represents the calculation of the product), and the ratio of the reflected power from the antenna to the antenna input is shown. Show. The characteristic lines in this figure are obtained with respect to the antenna and installation environment modeled under the following conditions.
[0027]
Antenna: Plate antenna shown in Fig. 1 and Fig. 2 Center frequency: 2100MHz
Input impedance: 50Ω
Distance with human body in the vicinity of human body (with human body): 20mm
Model of the human body in the environment of the human body (with human body): dielectric constant εr = 43.211815, conductivity σ = 1.256217 [S / m] (S is Siemens, 1 / Ω)
The model of the human body in the environment near the human body is a condition conforming to the FCC standard. In addition, the distance of 20 mm between the human body and the antenna in the environment near the human body is a value that assumes actual use conditions.
[0028]
The characteristic diagram of FIG. 3 includes [1] an in free space environment, [2] a human body (with human body) and FIG. The frequency characteristics of the plate antenna according to the present embodiment are shown for three installation environments, which are in the vicinity of the human body (with human body) and the standby posture (lay) environment of FIG.
[0029]
From the calculation of the antenna characteristics, if the frequency band is normal and the reflected power is -10 dB or less, [1] 1180 MHz in free space and [2] human body (with human body). In the active, stand environment of FIG. 1 (B), 1250 MHz, [3] with the human body, and in the on-stand-by, lay environment of FIG. 1 (A) Then it turned out to be 1520MHz. As is apparent from the characteristic diagram of FIG. 3, [2] the human body (with human body), the active posture environment of FIG. 1 (B), and [3] the human body (with human body). In the on stand-by environment of FIG. 1A, S11 (vertical axis) is sufficiently −10 dB or less in the required frequency band of 1920 to 2170 MHz of IMT-2000.
[0030]
FIG. 4 is a diagram showing the frequency characteristic diagram of the plate antenna according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 3 and the frequency characteristic diagram of the conventional whip-type half-wave dipole antenna shown in FIG. is there. (N) attached to each of the characteristic lines represents the present invention (New), and (D) represents a whip-type half-wave dipole antenna. Comparing the characteristics of both antennas with this figure, it is obvious that the frequency band of the plate antenna according to the present invention is much wider than the frequency band of the conventional whip-type half-wave dipole antenna.
[0031]
5 overlaps the radiation characteristics in the free space of the plate antenna of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 with the radiation characteristics in the free space of the conventional whip-type half-wave dipole antenna shown in FIG. It is a figure shown collectively. Both antennas are set at a frequency of 2100MHz. FIG. 5A is a diagram showing an XYZ orthogonal coordinate system relating to a conventional whip-type half-wave dipole antenna and the plate antenna of the present embodiment. FIG. 5B shows the gain in dB relative to the power from the virtual antenna that uniformly radiates power in all directions. As shown in FIG. 5B, the plate antenna of this embodiment is at the same angle as the conventional whip-type half-wave dipole antenna in the directions of 90 ° and 270 °, and in the directions of 0 ° and 180 °. Therefore, it is superior to the conventional whip-type half-wave dipole antenna in at least 3 dB gain.
[0032]
The plate antenna of FIGS. 1 and 2 shown as an embodiment of the present invention is similar in shape to a conventional slot antenna or notch antenna. However, in the slot antenna, L1 in FIG. 2 needs to be about ½ of the wavelength used. In the embodiment of FIG. 2, L1 is 45 mm. Therefore, assuming that the antenna of the embodiment of FIGS. 1 and 2 is a slot antenna, the frequency at which the antenna input characteristics are expected to be the best is (Speed of light) / ( 45 mm x 2) = 3333 MHz. However, as can be seen from the characteristic diagram of FIG. 3, the antenna of the present embodiment shows good input characteristics at a frequency considerably lower than 3333 MHz. On the other hand, assuming that the antenna of this embodiment is a notch antenna, L1 in FIG. 2 needs to be about 1/4 of the wavelength used. In this case, the frequency at which the antenna input characteristics are expected to be the best should be (light speed) / ( 45 mm × 4) = 1667 MHz. Assuming that the antenna is a notch antenna, basically, the strongest power radiation should occur in or near the 270 ° direction in FIG. 5B. From these facts, it can be seen that the antenna of the present embodiment efficiently radiates radio waves based on a principle fundamentally different from that of a slot antenna or notch antenna.
[0033]
6 compares the gain characteristics of the plate antenna according to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 and the gain of the whip-type half-wave dipole antenna 6 shown in FIG. FIG. The gain on the vertical axis indicates the antenna to be calculated for the power from the virtual antenna that radiates power uniformly in all directions (the plate antenna 1 in FIGS. 1 and 2 and the conventional dipole antenna 5 in FIG. 10). Represents the gain of power radiated from (the logarithm of the ratio of the power of both antennas). The frequency range on the horizontal axis includes the entire frequency range of 1920 to 2170 MHz of the IMT-2000 system. In FIG. 6, (N) is added to the characteristic diagram of the plate antenna 1 of the embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2, and (D) is added to the conventional dipole antenna 6 of FIG. did.
[0034]
The characteristic diagram of FIG. 6 shows that when the antenna is placed in the vicinity of the human body, that is, when the antenna is placed 20 mm away from the human body, the gain of the plate antenna 1 is higher than that of the dipole antenna 6 in the entire IMT-2000 system. High in the frequency band (1920-2170 MHz), especially at least 2.5 dB higher in the Lay posture.
As described above, the plate antenna 1 (FIGS. 1 and 2) according to the embodiment of the present invention has a sufficient bandwidth to be applied to the IMT-2000 system (FIG. 3) and has a high gain. (FIG. 6) In the plate antenna 1 of the present embodiment, the bandwidth and gain necessary for the IMT-2000 system can be obtained without depending on the casing. Since the bandwidth and gain do not depend on the casing, the input / output characteristics of the plate antenna 1 are stable even in the vicinity of the human body.
[0035]
Next, with reference to FIG. 7, FIG. 8, and FIG. 9, the case where the shape of the window is changed from the embodiment shown in FIG. 1 and FIG. 2 in the present invention will be described. FIG. 7A shows the plate antenna of the embodiment shown in FIGS. FIG. 7B shows a plate antenna 100 in which the opening area of the window 101a is expanded in a diamond shape to about 50% of the area of the antenna element 101 (corresponding to the above-described conductor plate). In FIG. 7C, the opening area of the window 201a in the antenna element 201 (corresponding to the above-described conductor plate) is set to an intermediate level between the window 11a in FIG. 7A and the window 101a in FIG. A plate antenna 200 is shown.
[0036]
FIG. 8 is a diagram in which antenna input characteristics are overlaid on (A), (B), and (C) in FIG. In the example of FIG. 7A, the bandwidth is 1180 MHz, which is much wider than the other two examples. In the example of FIG. 7B, the bandwidth is 480 MHz, which is relatively narrow. In the example of FIG. 7C, the bandwidth is 1000 MHz.
FIG. 9 shows a comparison of radiation characteristics at a frequency of 2100 MHz for the plate antennas of FIGS. 7 (A), (B), and (C). Radiation characteristic lines (A), (B), and (C) in FIG. 9 show the radiation characteristics of the plate antennas in FIGS. 7 (A), (B), and (C), respectively. FIG. 7A shows that the plate antenna of FIG. 7A is slightly smaller in radiation than the other two examples, and the plate antenna of FIG. 7B has a narrower bandwidth, but the radiation is the strongest.
[0037]
As described above, the plate antenna of the present invention can change the input characteristics and radiation characteristics in a wide range by selecting the shape and opening area of the window provided in the antenna element (that is, the conductor plate) according to the usage form. It has excellent flexibility.
[0038]
FIG. 12 is a diagram showing a plate antenna of the present invention suitable for receiving digital terrestrial television broadcasting. 12A is a front view, FIG. 12B is a right side view, and FIG. 12C is a plan view. In the figure, reference numeral 14 denotes an antenna element, which corresponds to the antenna element 11 in FIGS. 14a is a window and 15 is a reflector. When this embodiment is applied to all UHF channels of 470 MHz to 770 MHz, the dimensions of each part in FIG. 12 are as follows.
R1: 300mm, R2: 300mm, G: 150mm, E1: 200mm, E2: 220mm.
[0039]
In describing the embodiment so far, in order to facilitate understanding, the structure, dimensions, materials, and the like of an antenna and the like are specifically shown. However, the technical scope of the present invention is not limited to this embodiment. For example, the plate antenna of the present invention can be applied not only to a mobile phone but also to a mobile communication terminal such as a personal digital assistant (PDA). Further, in the embodiment, the conductor plate serving as the antenna element (antenna element) in the plate antenna is made of copper foil, and this copper foil is manufactured by printing on a printed board. However, the conductor plate has a thickness that can maintain its shape independently. A metal plate of 0.1mm to 0.2mm is also acceptable. Furthermore, the planar shape of the window provided in the conductor plate can be various shapes such as a rectangle and a rhombus. In addition, the antenna characteristics can be selected in a wide range by selecting the ratio of the vertical length to the horizontal length of the window, that is, the aspect ratio, and the ratio of the window area to the conductor plate area. . In the embodiment, the outer contour of the conductor plate is rectangular. However, the conductor plate is not necessarily rectangular as long as the conductor plate substantially acts as a plate antenna. In the embodiment of FIGS. 1 and 2, the plate antenna is attached to the side edge of the back surface of the mobile phone by a hinge, but the plate antenna may be provided at an appropriate position according to the outer shape of the mobile communication terminal. In place of the hinge, a sliding type may be used. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the opening / closing angle of the plate antenna is 90 degrees, but the opening / closing angle can be arbitrarily selected according to the design requirement. Furthermore, the plate antenna of the present invention is suitable not only for portable communication terminals but also as a receiving antenna for terrestrial digital television broadcasting.
[0040]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the bandwidth and gain sufficient to be applied to the IMT-2000 system are high, and the bandwidth and gain necessary for the IMT-2000 system can be reduced. Therefore, it is possible to provide an antenna for a mobile communication terminal which is obtained without depending on the mobile phone and has stable input / output characteristics even near the human body. In addition, the plate antenna of the present invention is provided with a reflecting plate to enhance directivity, so that a high gain can be realized in a required direction and is smaller and lighter than a conventional Yagi antenna. It is suitable as.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing a mobile phone according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 1A and 1B are perspective views of the mobile phone as viewed from the back side.
2 is a view showing a copper foil 11 constituting an antenna element in the embodiment of FIG. This figure (A) is a top view which shows the planar shape of the copper foil 11, and this figure (B) is a figure which shows XYZ orthogonal coordinate system.
FIG. 3 is a graph showing frequency characteristics of the plate antenna 1 of FIGS. 1 and 2;
4 shows the frequency characteristic diagram of the plate antenna 1 according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 3 and the frequency characteristic diagram of the conventional whip-type half-wave dipole antenna 6 shown in FIG. FIG.
FIG. 5 is a diagram showing radiation characteristics regarding the plate antenna 1 of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2;
6 is a graph in which the gain of the plate antenna 1 of the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 and the gain of the whip-type half-wave dipole antenna 6 shown in FIG. 10 are plotted on the vertical axis, and the frequency characteristics of the antenna gain are compared. FIG.
7 shows an example in which the shape of the window is modified from the embodiment shown in FIGS. 1 and 2 in the present invention, and FIG. 7A shows the plate antenna of the embodiment shown in FIGS. (B) shows the plate antenna 100 in which the opening area of the window 101a is expanded in a diamond shape to about 50% of the area of the antenna element 101, and (C) shows the opening area of the window 201a in the antenna element 201 in FIG. A plate antenna 200 is shown that is approximately halfway between the window 11a of A) and the window 101a of FIG.
8 is a diagram showing antenna input characteristics of the plate antennas (A), (B), and (C) in FIG. 7. FIG.
FIG. 9 is a diagram showing a comparison of radiation characteristics at a frequency of 2100 MHz for the plate antennas of FIGS. 7 (A), (B), and (C).
10A and 10B are perspective views showing a conventional mobile phone, in which FIG. 10A shows a state in which the antenna 6 is housed in the housing 5, and FIG. 10B shows the antenna 6 pulled out from the housing 5. It is a figure which shows a state.
11 is a graph showing frequency characteristics of the whip-type half-wave dipole antenna 6 of FIG. 10 provided in a conventional mobile phone.
FIG. 12 is a diagram showing a plate antenna of the present invention suitable for receiving terrestrial digital television broadcasting.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plate antenna 2 ... Mobile phone housing 2a ... Back surface of mobile phone housing 2
2b: One side edge (ridge) on the back surface 2a of the casing of the mobile phone 2
3 ... Feeding point of plate antenna 1 5 ... Case of conventional mobile phone 6 ... Half wavelength dipole antenna
11 ... Thin copper foil that forms the antenna element of plate antenna 1
11a ... Window opened in copper foil 11
11b: One side edge of the copper foil 11
12 ... Printed circuit board visible behind window 11a
13 ... Aluminum rectangular frame

Claims

An approximately square planar conductor plate is used as an antenna element,
A line-symmetric window is formed in the planar conductor plate;
A part of the window is opened at the outer edge at one of the two intersections where the symmetry line of the window and the outer edge of the planar conductor plate intersect, and an opening is formed.
When the length of the window in the direction of the symmetry line is defined as the depth of the window, the depth of the window is shorter than the length of the outer edge in the direction parallel to the symmetry line in the planar conductor plate, and the length of the outer edge. And is independent of the frequency used,
When the total length of the outer edge of the planar conductor plate is the perimeter of the planar conductor plate, the perimeter is in the range of 1.3 to 2.1 times the wavelength of the frequency band used ,
A plate antenna in which both ends of the outer edge desired for the opening form feed points.

The opening area of the window is the area of the planar conductor plate. 50 The plate antenna according to claim 1, wherein the plate antenna is within about%.

In an antenna provided in a mobile communication terminal such as a mobile phone, a portable information terminal, a broadcast receiving apparatus such as a terrestrial digital television receiving apparatus or other communication broadcasting terminal,
The antenna element consists of a thin conductive plate that is almost square,
The conductor plate is provided with a window deeply cut inward from the center of one outer edge corresponding to one side of the square,
The window has a symmetrical shape with respect to a line perpendicular to the outer edge;
The size of the window opening at the outer edge is smaller than the depth of the window cut inward,
The depth of the window is shorter than the length of the outer edge in the direction parallel to the line in the planar conductor plate, approximates the length of the outer edge, and is independent of the frequency used;
When the total length of the outer edge of the planar conductor plate is the perimeter of the planar conductor plate, the perimeter is in the range of 1.31 to 2.12 times the wavelength of the frequency band used ,
An end portion of the conductor plate facing the opening is a feeding point.

The opening area of the window is the area of the planar conductor plate. 50 The plate antenna according to claim 3, wherein the plate antenna is within about%.

The plate antenna according to claim 4, wherein the printed circuit board is attached to a casing of the mobile communication terminal by a hinge.

The opening and closing angle of the printed circuit board by the hinge is 90 degrees, a state in which the printed circuit board is close to the back surface of the housing and held in a posture in which the plate surface is substantially parallel to the back surface is defined as a closed state of the printed circuit board, 6. The plate antenna according to claim 5, wherein a state in which the plate surface is held at a substantially right angle with respect to the back surface is an open state of the printed circuit board.

The plate antenna according to claim 6, wherein a rotation axis of the hinge is provided on one side edge of the back surface of the housing, and the imaginary line in the window is orthogonal to the rotation axis of the hinge.

8. The plate antenna according to claim 5, wherein a distance d between the conductor plate and the back surface in the closed state is constant, and the distance d is 2 mm to 7 mm.

A communication / broadcast terminal comprising the plate antenna according to claim 3, wherein the communication / broadcast terminal is a mobile communication terminal such as a mobile phone or a personal digital assistant, or a broadcast receiver such as a digital terrestrial television receiver .