JP3805772B2 - アンテナ装置及び携帯無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明はアンテナ装置及び携帯無線通信装置に係り、特に携帯無線通信装置の筐体に内蔵されるアンテナ装置及び該携帯無線通信装置に関する。

携帯無線通信装置用のアンテナは、これまでの主流であった使用時に筐体外部に引き出せるように実装されるホイップ型アンテナに類似したタイプから、内蔵型のタイプに移行しつつある。内蔵型アンテナを用いることにより、使用時及び収納時の取り扱いが、従来のタイプのアンテナを用いる場合に比べてはるかに容易になり、また筐体デザインの自由度が増す等の利点があるが、中でも筐体をさらに薄く構成することができるという利点が大きい。

従来用いられている内蔵型アンテナにおいては、筐体の小型化が進んで基板にきわめて近接して配置されるようになると、アンテナ素子と周辺回路等の金属部分が近接するためにインピーダンスが低下する。これにより、給電回路との間でインピーダンス不整合を生じて性能の低下を招く場合がある。

これに対して、矩形ループ、L型ループ、ヘリカルダイポール等の平衡給電型のアンテナを用いれば上述したインピーダンス低下の問題は回避することができるが、原理上インピーダンスの適切な設定そのものが難しい上に、基板から給電する場合にバラン（平衡−不平衡変換器）を必要とするために給電損失が増加するという別の問題がある。また、ダイポール型等に比較してアンテナ利得の面でも不利であり、適切な解決手段とはいえない。

そこで従来、折り返しモノポール型又は折り返しダイポール型と名付けられたアンテナの発明がなされている（例えば、非特許文献１又は非特許文献２参照。）。このうち折り返しモノポールアンテナとは、直線状のダイポールアンテナを中央付近で折り返し、折り返された部分どうしを近接させてもとのダイポールアンテナの半分の長さに構成したアンテナをいう。また、折り返しダイポールアンテナとは、１対の折り返しモノポールアンテナの両端どうしを短絡して閉ループを形成すると共に、該ループ中の１点に給電するようにしたものをいう。

これらのアンテナは、略平行の２線からなる伝送線路を放射素子として用いるから、線状素子の幅又は太さ及び２線間の距離によって（金属部分を含む基板との距離によらず）インピーダンスを調整することができる（非特許文献２参照。）。折り返しモノポールアンテナの折り返し部の両側における線間距離は波長に比べて十分小さいことが望ましいが、その値の大小に関わらず、基板との距離によるインピーダンスへの影響を軽減する効果を発揮する限りにおいては、折り返しモノポールアンテナであるということができる。

また折り返しダイポールアンテナは、別の見方をすれば、２つの直線状のダイポールアンテナを近接させて両端をそれぞれ短絡したものと等価である。これら２つの直線状のダイポールアンテナが半波長ダイポールアンテナである場合は、各折返し点（別の見方における短絡点）の両側で素子に流れる電流ベクトルが反転するから、空間的に見ると２つの半波長ダイポールアンテナに同じ向きの電流ベクトルが励起されたのと等価である（例えば、非特許文献３又は非特許文献4参照。）。

ところで折り返しダイポールアンテナは、電気的に閉ループを形成するため基本的に平衡給電に向き、インピーダンスの低下を避けることができるので、単一周波数での使用を前提とする限り携帯無線通信装置への応用に適したアンテナであると考えられる。

しかし今日では、携帯無線通信装置のアンテナに対する要求はこれらにとどまらず、多周波化の要請が強まっている。これは、例えば周波数帯域の異なる複数の通信モードに対応する等、携帯無線通信装置の利用上の広範性と柔軟性がより一層求められているためである。従来技術の一つである折り返しダイポールアンテナは基本的に平衡給電に適しているため、例えば不平衡給電型のアンテナを付加して給電回路を共有するようなシンプルな方法で多周波化することが難しいという問題があった。また、モノポール型に比べてサイズが大きい上、不平衡型の給電回路との間にバランを挿入した場合に給電線損失が増加するという問題があった。
田中他「携帯端末用内蔵型折り返しダイポールアンテナ」、２００３年電子情報通信学会全国大会予稿Ｂ−１−１９７（第１ページ、図１） Ｙ．Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ."Ａ Ｆｏｌｄｅｄ Ｌｏｏｐ Ａｎｔｅｎｎａ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｈａｎｄｓｅｔｓ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ａｎｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｎｃｅｐｔ"、電子情報通信学会英文論文誌 Ｖｏｌ．Ｅ８４−Ｂ、ｐｐ．２４６８−２４７５、２００１年９月（第１乃至第３ページ、Ｆｉｇ．１） 電子情報通信学会編「アンテナ工学ハンドブック」、オーム社、東京、平成８年１０月（第１１２ページ、図４．１、図４．２） 内田、虫明「超短波空中線」、コロナ社、東京、昭和３６年８月（第８．４節、図８．７）

従来の携帯無線通信装置用のアンテナは、不平衡給電型のものは基板との近接によってインピーダンスが低下するという問題があり、従来技術の折り返しダイポールアンテナは多周波化することが難しいという問題があった。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、シンプルな構成を保って多周波化することのできるアンテナ装置及び該アンテナ装置を用いた携帯無線通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、往路部及び復路部並びに前記往路部及び復路部の間の折り返し部からなり、前記往路部の始点が基板の給電部に接続されると共に前記復路部の終点が前記給電部の近傍において前記基板の接地導体に接続されることにより、前記往路部、前記折り返し部及び前記復路部からなる全長により定まる第１の周波数に共振するように構成された折り返しモノポールアンテナと、前記往路部に含まれる分岐点において前記折り返しモノポールアンテナから分岐すると共に端点を有し、前記端点が前記給電部の近傍において前記基板の接地導体に接続されるように折り返されることにより、前記始点から前記分岐点を経て前記端点までのアンテナ素子長によって定まり前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振するように構成された付加アンテナ素子とを備え、前記折り返しモノポールアンテナは、前記往路部が前記分岐点及び前記折り返し部の間の短絡箇所において前記復路部と短絡され、前記分岐点から前記短絡箇所を経て前記復路部の終点までの長さが前記付加アンテナ素子のインピーダンス整合をとり得る値であることを特徴とする。

本発明によれば、給電端の反対側を接地した折り返しモノポールアンテナに給電部を共有する別のアンテナ素子を付加してアンテナ装置を構成するので、ほぼ閉ループを形成してインピーダンスの低下及び基板との近接の影響を抑えることができるという折り返しモノポールアンテナの特徴を生かしつつ、シンプルな構成を保ったままで多周波化することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下、図１及び図２を参照して、本発明の実施例１を説明する。図１は、本発明の実施例１に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す図である。図中の１は、図示しない携帯無線通信装置に内蔵された基板である。また、２は本実施例に係るアンテナ装置であり、同じく図示しない携帯無線通信装置に内蔵されている。アンテナ装置２は、基板１の給電部１１から給電されている。アンテナ装置２は、また分岐点２０を有している。

アンテナ装置２は、折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒから構成される。折り返しモノポールアンテナ２Ｌは、給電部１１に接続された始点（以下の説明では、給電部１１と区別しない。）から分岐点２０までの部分を含む往路部２１Ｌ、折り返し部２２Ｌ及び復路部２３Ｌから構成され、復路部２３Ｌの終点は基板１の接地電位に接続された接地点２４Ｌである。付加アンテナ２Ｒは、分岐点２０において折り返しモノポールアンテナ２Ｌから分岐し、往路部２１Ｒ、折り返し部２２Ｒ及び復路部２３Ｒから構成され、復路部２３Ｒの終点は基板１の接地電位に接続された接地点２４Ｒである。付加アンテナ２Ｒに給電部１１から分岐点２０までの部分を含めたものは、折り返しモノポールアンテナを構成する。アンテナ装置２は、図示しない携帯無線通信装置の筐体の内部に、基板１の長手方向に沿って収容されている。ただし、アンテナ装置２が収容される位置は必ずしも基板１の長手方向に沿った部分に限る必要はない。

さて、往路部２１Ｌ（給電部１１から分岐点２０までの部分を除く）と復路部２３Ｌ、及び往路部２１Ｒと復路部２３Ｒとは、それぞれ平行である。ここで「平行」とは、厳密に平行ではなくても、背景技術の説明において述べたように往路と復路からなる伝送線路が折り返しモノポールアンテナを構成するといえる程度に平行である場合を含むものとする。またそれぞれの線間距離は、同様にして折り返しモノポールアンテナを構成するといえる程度に波長に比べて十分小さいものとする（以下の説明においても同様とする。）。

給電部１１と接地点２４Ｌとの間の距離及び給電部１１と接地点２４Ｒとの間の距離も、同様の意味でそれぞれ波長に比べて十分小さいものとする。これを、「接地点２４Ｌ及び接地点２４Ｒは、それぞれ給電部１１の近傍において基板１の接地電位に接続された」という（以下の説明においても同様とする。）。

往路部２１Ｌ及び復路部２３Ｌから主に構成される折り返しモノポールアンテナ２Ｌは、全長が半波長に相当する周波数に共振するから、それぞれの長さは当該共振周波数の約４分の１波長である。ここでそれぞれの長さの対波長比は、設計上の目的とする周波数から導かれる値に厳密に一致しなくても、その周波数においてモノポールアンテナとして動作するといえる程度の値まで含むものとする（以下の説明においても同様とする。）。給電部１１から分岐点２０までの部分を加えれば折り返しモノポールアンテナを構成する付加アンテナ２Ｒ並びに往路部２１Ｒ及び復路部２３Ｒのそれぞれの長さについても同様であり、往路部２１Ｒは往路部２１Ｌ（給電部１１から分岐点２０までの部分を除く）に、復路部２３Ｒは復路部２１Ｌにそれぞれ等長（厳密に等長でなくても実用上共振周波数が同一であるといえる程度の範囲を含む。以下同様。）である。すなわち、全体としてアンテナ装置２は、分岐点２０を挟んで対称（「等長」の場合と同じく、厳密に対称でない範囲を含む。以下同様。）に構成されたものである。

次に図２を参照して、アンテナ装置２の電流分布について説明する。図２（ａ）は、アンテナ装置２における電流の向きの分布を表す図である。図中の符号は、すべて図１と共通である。また、図２（ｂ）は電流分布の原理を説明する図である。このような電流分布は、図２（ｂ）に示す２つの折り返しモノポールアンテナの合成として生じる。折り返しモノポールアンテナの電流分布については、非特許文献３又は非特許文献４に述べられた折り返しダイポールアンテナの半分と等価であるから、ここでの説明は省略する。それぞれの電流の向きは互いの正逆関係を維持しながら、この図に示したのと同じ向き及び逆の向きを反復することになる。

折り返しモノポールアンテナは、非特許文献３又は非特許文献４に述べられた折り返しダイポールアンテナと同様の原理により、モノポールアンテナよりも入力インピーダンスを高くすることができる。したがって、アンテナ素子に基板や周辺回路の金属部分が近接した場合でも比較的容易にインピーダンス整合をとることができる。

このような特徴を持つ折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒから構成されたアンテナ装置２は不平衡給電されているから、異なる共振周波数を有する不平衡給電型のアンテナ素子を追加して同一の給電部１１から給電するように構成すれば、きわめて容易に多周波化することができる（この点については、後の実施例で詳述する。）。

本発明の実施例１によれば、一端に不平衡給電し他端を給電点の近傍で接地して実質的に閉ループを形成した折り返しモノポールアンテナを給電点を挟んで対称に配設することにより、基板の近接等によるインピーダンスの低下を抑えつつ、多周波化への拡張を容易に行えるように構成することができる。なお、２筐体連結型の携帯無線通信装置の場合、基板又はアンテナ装置は通常２筐体のいずれか一方に内蔵されるが、これに限らず、例えば２筐体の連結部に内蔵されても差し支えない。

以下、図３を参照して、本発明の実施例２を説明する。図３は、本発明の実施例２に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す図である。図中の１は、図１におけるのと同じ基板であり、給電部１１を有している。また、４は本実施例に係るアンテナ装置である。アンテナ装置４は、折り返しモノポールアンテナ４Ｌ及び付加アンテナ４Ｒから構成される。アンテナ装置４は、基板１の給電部１１から給電されている。またアンテナ装置４は、分岐点４０を有している。

折り返しモノポールアンテナ４Ｌは、給電部１１から分岐点４０までの部分を含む往路部４１Ｌ、折り返し部４２Ｌ及び復路部４３Ｌから構成される。復路部４３Ｌの終点は基板１の接地電位に接続された接地点４４Ｌである。また、付加アンテナ４Ｒは、分岐点４０において折り返しモノポールアンテナ４Ｌから分岐し、往路部４１Ｒ、折り返し部４２Ｒ及び復路部４３Ｒから構成され、復路部４３Ｒの終点は基板１の接地電位に接続された接地点４４Ｒである。付加アンテナ４Ｒに給電部１１から分岐点４０までの部分を加えたものは、折り返しモノポールアンテナを構成する。アンテナ装置４は図示しない携帯無線通信装置の筐体の内部に基板１の長手方向に沿って収容されているが、アンテナ装置４が収容される位置は必ずしも基板１の長手方向に沿った部分に限る必要はない。

ここで折り返しモノポールアンテナ４Ｌ及び付加アンテナ４Ｒは、それぞれ図１における折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒと同様の特性を示す。しかし図３においては、往路部４１Ｌ（給電部１１から分岐点４０までの部分を除く）が往路部４１Ｒよりも長く、復路部４３Ｌが復路部４３Ｒよりも長く形成されており、この点で図１と異なる。その結果、折り返しモノポールアンテナ４Ｌの共振周波数は付加アンテナ４Ｒの共振周波数よりも低くなる。したがって、アンテナ装置４は異なる２つの周波数において共振するアンテナである。

なお、折り返しモノポールアンテナ４Ｌの往路部４１Ｌ（給電部１１から分岐点４０までの部分を除く）及び復路部４３Ｌを、それぞれ付加アンテナ４Ｒの往路部４１Ｒ及び復路部４３Ｒよりも短く構成して、折り返しモノポールアンテナ４Ｌの共振周波数を付加アンテナ４Ｒの共振周波数よりも高くすることも可能である。

単一周波数に共振する実施例１のアンテナ装置２と、２の周波数に共振する実施例２のアンテナ装置４の電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性をシミュレーションにより比較評価した例を、図４に示す。図４（ａ）は、実施例１の基板１及びアンテナ装置２の模式図と、アンテナ装置２のＶＳＷＲ特性である。アンテナ装置２は、２の折り返しモノポールアンテナを対称に構成したものであるから、そのＶＳＷＲ特性は１の共振周波数を有し単峰型の特性を示す。

一方、図４（ｂ）は、実施例２の基板１及びアンテナ装置４の模式図と、アンテナ装置４のＶＳＷＲ特性である。アンテナ装置４は、線路長の異なる２の折り返しモノポールアンテナを非対称に構成したものであるから、そのＶＳＷＲ特性は２の共振周波数を有し双峰型の特性を示す。

本発明の実施例２によれば、分岐点４０を挟んで線路長の異なる折り返しモノポールアンテナを配設することにより、２つの異なる周波数において使用することができるという付加的な効果が得られる。

以下、図５を参照して、本発明の実施例３を説明する。図５（ａ）は、本発明の実施例３に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す第１の図である。図中の１は、図１におけるのと同じ基板である。また、５Ｌは本実施例に係るアンテナであり、図１における折り返しモノポールアンテナ２Ｌの往路部２１Ｌが折り返し部２２Ｌの先にさらに延伸された形になるよう、折り返しモノポールアンテナ２Ｌと同様の往路部５１Ｌ、折り返し部５２Ｌ及び復路部５３Ｌ（終点が接地点５４Ｌにおいて基板１に接地される。）に、折り返し部５２Ｌから端点５５Ｌまでの部分が付加されて構成されたものである。

図５（ａ）において、往路部５１Ｌ、折り返し部５２Ｌ及び復路部５３Ｌから構成される部分は図１における折り返しモノポールアンテナ２Ｌと同じであり、給電部１１から接地点５４Ｌまでの全長がほぼ共振周波数の２分の１波長に相当する。これに対して、給電部１１から端点５５Ｌまでの部分によってもアンテナ素子が構成される。このアンテナ素子は実施例３における付加アンテナであり（その機械的な分岐点は往路部５１Ｌの終点即ち折り返し部５２Ｌの始点である。）、その全長が４分の１波長に相当する周波数で共振する４分の１波長モノポールアンテナとして動作する。したがって、アンテナ５Ｌは異なる２つの周波数において共振するアンテナである。

次に図５（ｂ）は、本発明の実施例３に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す第２の図である。図中の１は、図５（ａ）におけるのと同じ基板である。また、５は本実施例に係るアンテナ装置であり、図５（ｂ）におけるその左半分は、図５（ａ）におけるアンテナ５Ｌと同じである。

また、アンテナ装置５の図５（ｂ）における右半分は、分岐点５０を挟んでアンテナ５Ｌと対称に構成されたアンテナ５Ｒであり、往路部５１Ｒ、折り返し部５２Ｒ、復路部５３Ｒ（端部の接地点５４Ｒにおいて基板１に接地される。）に、折り返し部５２Ｒから端点５５Ｒまでの部分が付加されて構成されたものである。

図５（ｂ）において、往路部５１Ｌ、折り返し部５２Ｌ及び復路部５３Ｌから構成される部分と、往路部５１Ｒ、折り返し部５２Ｒ及び復路部５３Ｒから構成される部分とは、図１におけるアンテナ装置２と同じく対称に配設された１対の折り返しモノポールアンテナである。したがって図５（ａ）の場合と同様に、給電部１１から接地点５４Ｌ（又は５４Ｒ）までの全長がほぼ共振周波数の２分の１波長に相当する周波数で共振する。

これに対して、給電部１１から端点５５Ｌまでの部分及び給電部１１から端点５５Ｒまでの部分とは、全長が２分の１波長に相当する周波数で共振するダイポールアンテナとしての付加アンテナを構成する。したがって、アンテナ装置５は異なる２つの周波数において共振するアンテナである。

この実施例の変形として、往路部５１Ｌ又は往路部５１Ｒのいずれか一方のみが延伸された形も考えられる。その場合には、図１のアンテナ装置２と等価なアンテナに４分の１波長モノポールアンテナが付加される形になる。異なる２つの周波数において使用することができる点は同じである。

さらに別の変形として、図３のアンテナ装置４の往路部４１Ｌ若しくは往路部４１Ｒ又はその双方を、図５と同様に延伸することが考えられる。その場合には、異なる３つの周波数で使用することができるアンテナ装置が得られる。

本発明の実施例３によれば、折り返しモノポールアンテナの往路部を折り返し部の先に延伸する形で別のアンテナ素子を付加することにより、２つ以上の周波数において使用することができるという付加的な効果が得られる。

以下、図６を参照して、本発明の実施例４を説明する。図６（ａ）は、本発明の実施例４に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す第１の図である。図中の１は、図１におけるのと同じ基板であり、給電部１１を有している。また、６は本実施例に係る第１のアンテナ装置である。アンテナ装置６は、アンテナ６Ｌ及びアンテナ６Ｒから構成される。アンテナ装置６は、基板１の給電部１１から給電されている。またアンテナ装置６は、分岐点６０を有している。

アンテナ６Ｌは、給電部１１から分岐点６０までの部分を含む往路部６１Ｌ、折り返し部６２Ｌ、復路部６３Ｌ（終点が接地点６４Ｌにおいて基板１の接地電位に接続されている。）及び短絡部６５Ｌから構成される。短絡部６５Ｌは、往路部６１Ｌと復路部６３Ｌの線間を短絡する。

アンテナ６Ｒは、分岐点６０においてアンテナ６Ｌから分岐し、往路部６１Ｒ、折り返し部６２Ｒ、復路部６３Ｒ（終点が接地点６４Ｒにおいて基板１の接地電位に接続されている。）及び短絡部６５Ｒから構成される。短絡部６５Ｒは、往路部６１Ｒと復路部６３Ｒの線間を短絡する。

図６（ａ）において、往路部６１Ｌ、折り返し部６２Ｌ及び復路部６３Ｌから構成されるアンテナは図１における折り返しモノポールアンテナ２Ｌと同じであり、給電部１１から折り返し部６２Ｌを経て接地点６４Ｌまでの全長がほぼ２分の１波長に相当する周波数で共振する。これに対して、往路部６１Ｌのうち給電部１１から短絡部６５Ｌまでの間の部分、短絡部６５Ｌ、及び復路部６３Ｌのうち短絡部６５Ｌから接地点６４Ｌまでの間の部分から構成されるアンテナはやはり折り返しモノポールアンテナであるが、より高い周波数において共振する。短絡部６５Ｌを通る経路に沿って形成されるアンテナ素子の全長は、折り返し部６２Ｌを通る経路に沿って形成されるアンテナ素子の全長よりも短いからである。したがって、アンテナ６Ｌは異なる２つの周波数において共振するアンテナである。図６（ａ）において、給電点６０を挟んでアンテナ６Ｌと対称に構成されたアンテナ６Ｒも、アンテナ６Ｌと同じく２つの周波数において共振するアンテナである。

図６（ｂ）は、本発明の実施例４に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す第２の図である。図中の１は、図６（ａ）におけるのと同じ基板であり、給電部１１を有している。また、７は本実施例に係る第２のアンテナ装置である。アンテナ装置７は、アンテナ７Ｌ及びアンテナ７Ｒから構成される。アンテナ装置７は、基板１の給電部１１から給電されている。またアンテナ装置７は、分岐点７０を有している。

アンテナ７Ｌは、給電部１１から分岐点７０までの部分を含む往路部７１Ｌ、折り返し部７２Ｌ、復路部７３Ｌ（終点が接地点７４Ｌにおいて基板１の接地電位に接続されている。）及び短絡部７５Ｌから構成される。短絡部７５Ｌは、往路部７１Ｌと復路部７３Ｌの線間を短絡する。このアンテナ７Ｌの構成は、図３のアンテナ４Ｌと同じ折り返しモノポールアンテナの線間を、短絡部７５Ｌによって短絡したものである。また、アンテナ７Ｒは図３のアンテナ４Ｒと同じ付加アンテナであって、分岐点７０においてアンテナ７Ｌから分岐した往路部７１Ｒ、折り返し部７２Ｒ及び復路部７３Ｒから構成され、復路部７３Ｒの終点は基板１の接地電位に接続された接地点７４Ｒである。

したがって、給電部１１から分岐点７０までの部分を含む往路部７１Ｌ、折り返し部７２Ｌ及び復路部７３Ｌから構成される折り返しモノポールアンテナがある第１の周波数で共振し、付加アンテナ７Ｒが別の第２の周波数で共振する。このとき、図６（ｂ）の往路部７１Ｌのうち分岐点７０から短絡部７５Ｌまでの部分と往路部７１Ｒとを等長（厳密に等長でなくても、次に述べる効果が得られる程度に等長であるといえる範囲を含む。以下同様。）に構成することにより、上記の第２の周波数と第３の周波数とは等しくなるが、その値と第１の周波数との差が比較的大きいような場合に、付加アンテナ７Ｒがスタブとして作用することによりインピーダンス整合を容易にするという効果が得られる。

本発明の実施例４によれば、折り返しモノポールアンテナの線間を短絡することにより、複数の周波数において使用することができるという付加的な効果が得られる。

以下、図７を参照して本発明の実施例５を説明する。図７（ａ）は、本発明の実施例５に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す第１の図である。図中の１は、図１におけるのと同じ基板であり、給電部１１を有している。また、８Ａは本実施例に係る第１のアンテナ装置である。アンテナ装置８Ａは、実施例１における折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒと、モノポールアンテナ８１とから構成される。折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒの構成は、実施例１において説明した通りである。また、モノポールアンテナ８１は分岐点２０において折り返しモノポールアンテナ２Ｌから分岐されている。

図７（ａ）において、折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒの動作は、実施例１において説明した通りである。また、モノポールアンテナ８１は、給電部１１から分岐点２０までの部分を含む全長が４分の１波長に相当する周波数に共振する。その周波数は、図７（ａ）に示したようにモノポールアンテナ８１が往路部２１Ｌ又は往路部２１Ｒよりも短い（給電部１１から分岐点２０までの部分は共通とする。）場合は、折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒの共振周波数よりも高く、逆にモノポールアンテナ８１の方が長ければ低い。これにより、アンテナ装置８Ａは異なる２つの周波数において使用することができる。

次に図７（ｂ）は、本発明の実施例５に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す第２の図である。図中の１は、図７（ａ）におけるのと同じ基板であり、給電部１１を有している。また、８Ｂは本実施例に係る第２のアンテナ装置である。アンテナ装置８Ｂは、実施例１における折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒと、ダイポールアンテナ８２とから構成される。

ここでダイポールアンテナ８２は、その長さが２分の１波長に相当する周波数に共振する。その周波数は、図７（ｂ）に示したようにダイポールアンテナ８２の全長が折り返しモノポールアンテナ２Ｌ又は付加アンテナ２Ｒの全長よりも短い場合は、折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒの共振周波数よりも高く、逆にダイポールアンテナ８２の方が長ければ低い（給電部１１から分岐点２０までの部分は共通とする。）。これにより、アンテナ装置８Ｂは異なる２つの周波数において使用することができる。

なお、ダイポールアンテナ８２は２つのモノポールアンテナの合成と考えられるから、分岐点２０からの両端までの長さを相互に異なる値にすることにより、アンテナ装置８Ｂを異なる３つの周波数において使用することもできる。

さらに図７（ｃ）は、本発明の実施例５に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す第３の図である。図中の１は、図７（ａ）におけるのと同じ基板であり、給電部１１を有している。また、８Ｃは本実施例に係る第３のアンテナ装置である。アンテナ装置８Ｃは、実施例１における折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒと、無給電素子８３とから構成される。

ここで無給電素子８３は、折り返しモノポールアンテナ２Ｌ又は付加アンテナ２Ｒと容量結合され、その長さが２分の１波長に相当する周波数に共振する。その周波数は無給電素子８３の長さにより選ぶことができるので、アンテナ装置８Ｃは異なる２つの周波数において使用することができる。なお、以上の実施例５の変形として、実施例２乃至実施例４で説明した各アンテナ装置に、モノポールアンテナ、ダイポールアンテナ又は無給電素子を付加する構成も考えられる。

本発明の実施例５によれば、実施例４までに示したアンテナ装置に共振周波数の異なるモノポールアンテナ、ダイポールアンテナ又は無給電素子を付加して共通に給電又は励振することにより、容易に多周波化することができる。

以下、図８を参照して本発明の実施例６を説明する。図８は、本発明の実施例６に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す図である。図中の１は、図１におけるのと同じ基板であり、給電部１１を有している。また、９は本実施例に係るアンテナ装置である。アンテナ装置９は、実施例１における折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒに、別の折り返しモノポールアンテナ３を加えて構成される。折り返しモノポールアンテナ３は分岐点２０において折り返しモノポールアンテナ２Ｌから分岐され、終点は給電部１１の近傍において基板１の接地電位に接続される。

アンテナ装置２に別の折り返しモノポールアンテナ３を付加したアンテナ装置９は、実施例５で説明したアンテナ装置８Ａ又は８Ｂ（折り返しモノポールアンテナの対に別のモノポールアンテナ又はダイポールアンテナを付加したもの）に等価な構成を有するものといえる。したがって、折り返しモノポールアンテナ３の共振周波数を折り返しモノポールアンテナ２Ｌ及び付加アンテナ２Ｒの共振周波数と異なる値に選ぶことにより、アンテナ装置９を異なる２つの周波数において使用することができる。

なお、実施例６の変形として、さらに別の折り返しモノポールアンテナを、折り返しモノポールアンテナ３と対称又は非対称にして付加することができる。また、実施例２乃至実施例４で説明した各アンテナ装置に、折り返しモノポールアンテナ３のような別の折り返しモノポールアンテナを付加することもできる。いずれの場合にも、本発明に係るアンテナ装置の特徴を生かして多周波化することができる。

本発明の実施例６によれば、実施例４までに示したアンテナ装置に共振周波数の異なる別の折り返しモノポールアンテナを付加して共通に給電することにより、容易に多周波化することができる。

以下、図９及び図１０を参照して本発明の実施例７を説明する。図９は、本発明の実施例７に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す図で、実装形態の１０通りのバリエーションを（ａ）乃至（ｊ）として示したものである。これらの各図において共通に、１は基板であり、１１は給電部である。各図のアンテナ装置は、実施例１におけるアンテナ装置２又はその一部をなす折り返しモノポールアンテナ２Ｌを変形したものであり、各図共通に符号１０を付している。

まず図９（ａ）は、アンテナ装置１０を基板１に接続するときの開きの角度を任意の値に設定できるようにしたものである。アンテナ装置１０のインピーダンスは基板１との間隔によって受ける影響が少ないから、携帯無線通信装置の実装設計にマッチするよう、開きの角度を自由に選ぶことができる。

図９（ｂ）は、アンテナ装置１０を基板１の長辺ではなく短辺側に実装したものである。アンテナ装置１０のインピーダンスは基板１との間隔によって受ける影響が少ないから、基板１が矩形である場合にその長辺又は短辺いずれの側にも実装することができる。また、基板１が矩形でない場合でも基板１との位置関係を自由に選ぶことができる。

図９（ｃ）は、アンテナ装置１０を基板１の長辺側に実装し、かつ、同図（ａ）と同様に基板１との間の開きの角度を任意の値に設定できるようにしたものである。また、図９（ｄ）は、基板１が反るようにして形成又は実装されているとき、アンテナ装置１０もこれに合わせて反るように形成されたものである。これらの構成も実装の自由度を高める効果がある。

図９（ｅ）は、アンテナ装置１０を構成する折り返しモノポールアンテナのうち、片側のアンテナの折り返し部を含む部分を基板１の内側に向けて折り返すように形成したものである。一方、図９（ｆ）は、アンテナ装置１０を構成する両側の折り返しモノポールアンテナの折り返し部を含む部分を基板１の内側に向けて折り返すように形成したものである。これらの構成は、より小型の筐体にアンテナ装置１０を内蔵する場合に効果がある。

図９（ｇ）は、アンテナ装置１０を鋸歯状に形成したものである。また、図９（ｈ）はアンテナ装置１０をメアンダ状に形成したものである。これらの構成も、より小型の筐体にアンテナ装置１０を内蔵する場合に効果がある。

図９（ｉ）は、アンテナ装置１０を基板１の角の部分に実装し、両側の折り返しモノポールアンテナをそれぞれ基板１の長辺と短辺に沿わせるようにして形成したもので、これは実装の自由度を高める効果がある。また、図９（ｊ）は、アンテナ装置１０を構成する折り返しモノポールアンテナの両側の線間距離が異なるようにしたもので、これは給電部１１との整合がとれるインピーダンスの範囲を拡大する効果がある。

次の図１０は、図９と同じく本発明の実施例７に係るアンテナ装置及び携帯無線通信装置の基板からなる構成を表す図で、実装形態について他の１０通りのバリエーションを（ａ）乃至（ｊ）として示したものである。これらの各図において共通に、１は基板、１０はアンテナ装置、１１は給電部である。

図１０（ａ）は、アンテナ装置１０を基板１と平行であって基板１を含まない段違いの面内に形成したものである。また図１０（ｂ）はその変形であって、アンテナ装置１０を構成する両側の折り返しモノポールアンテナの接地端を共通にしたものである。これらも、実装の自由度を高める効果がある。

図１０（ｃ）は、１の折り返しモノポールアンテナに別のモノポールアンテナを付加したものである。次に図１０（ｄ）は、１の折り返しモノポールアンテナの折り返し個所を２以上設けたものである。また図１０（ｅ）はその変形で、一部に短絡素子を追加したものである。

図１０（ｆ）は、アンテナ装置１０を構成する折り返しモノポールアンテナの往路部及び復路部から形成される面と、アンテナ装置１０の他の部分（給電及び接地のラインから構成される）から形成される面とが任意の角度をなすように構成したものである。また図１０（ｇ）は基板１の内側の位置にアンテナ装置１０を配設するようにしたものであり、図１０（ｈ）はアンテナ装置１０の一部をメアンダ状に形成したものである。さらに図１０（ｉ）はアンテナ装置１０を構成する素子の一部を折り曲げ、図１０（ｊ）は両側のアンテナ素子を折り曲げて全体として「コ」の字状に形成したものである。

なお図９又は図１０の各図におけるアンテナ装置１０は、実施例１のアンテナ装置２若しくはその一部をなす折り返しモノポールアンテナ２Ｌと同じか又はこれを変形したものとして説明したが、これに限らず、実施例２以降の各実施例で説明したアンテナ装置と同じか又はこれらを変形した若しくは組み合せたものであっても差し支えない。

図９又は図１０に示した以外にも、本発明の以下のようなバリエーションが考えられるので以下に付記しておく。まず、携帯無線通信装置の筐体にアンテナを貼り付けることができる。また、筐体にアンテナ素子のパターンを導電性メッキで形成することもできる。これらは、実装スペースを効率的に利用できる効果がある。

アンテナ素子の一部又は全部を誘電体で覆ったり、アンテナ素子を誘電体に貼り付けて実装したりすることもできる。これらは、誘電体の波長短縮効果によりアンテナ素子を小型化することができるという利点をもたらす。

本発明の実施例１に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す図。 （ａ）は本発明の実施例１に係るアンテナ装置の電流の向きを表す図、（ｂ）はその原理を説明する図。 本発明の実施例２に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す図。 （ａ）は実施例１の基板１及びアンテナ装置２の模式図並びにアンテナ装置２のＶＳＷＲ特性を表す図、（ｂ）は実施例２の基板１及びアンテナ装置４の模式図並びにアンテナ装置４のＶＳＷＲ特性を表す図。 （ａ）は本発明の実施例３に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す第１の図、（ｂ）は同じく第２の図。 （ａ）は本発明の実施例４に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す第１の図、（ｂ）は同じく第２の図。 （ａ）は本発明の実施例５に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す第１の図、（ｂ）は同じく第２の図、（ｃ）は同じく第３の図。 本発明の実施例６に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を表す図。 本発明の実施例７に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を実装形態の１０通りのバリエーションについて表す図。 本発明の実施例７に係る携帯無線通信装置の基板及びアンテナ装置の構成を実装形態の他の１０通りのバリエーションについて表す図。

符号の説明

１ 基板
１１ 給電部
２、４、５、６、７、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、９、１０ アンテナ装置
２Ｌ、４Ｌ 折り返しモノポールアンテナ
２Ｒ、４Ｒ、７Ｒ 付加アンテナ
５Ｌ、５Ｒ、６Ｌ、６Ｒ、７Ｌ アンテナ
２０、４０、５０、６０、７０ 分岐点
２１Ｌ、２１Ｒ、４１Ｌ、４１Ｒ、５１Ｌ、５１Ｒ、６１Ｌ、６１Ｒ、７１Ｌ、７１Ｒ 往路部
２２Ｌ、２２Ｒ、４２Ｌ、４２Ｒ、５２Ｌ、５２Ｒ、６２Ｌ、６２Ｒ、７２Ｌ、７２Ｒ 折り返し部
２３Ｌ、２３Ｒ、４３Ｌ、４３Ｒ、５３Ｌ、５３Ｒ、６３Ｌ、６３Ｒ、７３Ｌ、７３Ｒ 復路部
２４Ｌ、２４Ｒ、４４Ｌ、４４Ｒ、５４Ｌ、５４Ｒ、６４Ｌ、６４Ｒ、７４Ｌ、７４Ｒ 接地点
５５Ｌ、５５Ｒ 端点
６５Ｌ、６５Ｒ、７５Ｌ 短絡部
８１ モノポールアンテナ
８２ ダイポールアンテナ
８３ 無給電素子

Claims (5)

1. 往路部及び復路部並びに前記往路部及び復路部の間の折り返し部からなり、前記往路部の始点が基板の給電部に接続されると共に前記復路部の終点が前記給電部の近傍において前記基板の接地導体に接続されることにより、前記往路部、前記折り返し部及び前記復路部からなる全長により定まる第１の周波数に共振するように構成された折り返しモノポールアンテナと、
   前記往路部に含まれる分岐点において前記折り返しモノポールアンテナから分岐すると共に端点を有し、前記端点が前記給電部の近傍において前記基板の接地導体に接続されるように折り返されることにより、前記始点から前記分岐点を経て前記端点までのアンテナ素子長によって定まり前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振するように構成された付加アンテナ素子とを備え、
   前記折り返しモノポールアンテナは、前記往路部が前記分岐点及び前記折り返し部の間の短絡箇所において前記復路部と短絡され、前記分岐点から前記短絡箇所を経て前記復路部の終点までの長さが前記付加アンテナ素子のインピーダンス整合をとり得る値であることを特徴とするアンテナ装置。
2. 基板の接地導体の１の辺の中央近傍に配設された給電部に始点が接続され前記１の辺に略垂直に配設された部分と前記１の辺に略平行に配設された部分とを含む往路部と、前記給電部の近傍において終点が前記基板の接地導体に接続され前記１の辺に略垂直に配設された部分と前記１の辺に略平行に配設された部分とを含む復路部と、前記往路部及び前記復路部の間の折り返し部とからなる全長により定まる周波数に共振するように構成された折り返しモノポールアンテナと、
   前記往路部の前記１の辺に略垂直に配設された部分上の前記始点とは反対側の端点において前記折り返しモノポールアンテナから分岐すると共に端点を有し、前記端点が前記給電部の近傍において前記基板の接地導体に接続されるように折り返されることにより前記往路部の前記１の辺に略垂直に配設された部分を対称軸として前記折り返しモノポールアンテナと略対称に構成された付加アンテナ素子とを
   備えたことを特徴とするアンテナ装置。
3. 接地導体が設けられた基板の第１の辺に略平行に配設された部分をそれぞれ含む往路部及び復路部並びに前記往路部及び前記復路部の間の折り返し部からなり、前記往路部の始点が前記基板の給電部に接続されると共に前記復路部の終点が前記給電部の近傍において前記基板の接地導体に接続されることにより、前記往路部、前記折り返し部及び前記復路部からなる全長により定まる第１の周波数に共振するように構成された折り返しモノポールアンテナと、
   前記往路部に含まれる分岐点において前記折り返しモノポールアンテナから分岐すると共に端点を有し、前記端点が前記給電部の近傍において前記基板の接地導体に接続されるように折り返されることにより前記始点から前記分岐点を経て前記端点までのアンテナ素子長によって定まる第２の周波数に共振するように構成され、前記分岐点と前記折り返しの間及び前記折り返しと前記端点の間の一部が、前記基板の第１の辺に略直交して接地導体が設けられた前記基板の第２の辺に略平行にそれぞれ配設されて構成された付加アンテナ素子とを
   備えたことを特徴とするアンテナ装置。
4. 筐体と、
   前記筐体に内蔵され、給電部を有する基板と、
   往路部及び復路部並びに前記往路部及び復路部の間の折り返し部を有して前記筐体に内蔵され、前記往路部の始点が前記給電部に接続されると共に前記復路部の終点が前記給電部の近傍において前記基板の接地導体に接続されることにより、前記往路部、前記折り返し部及び前記復路部からなる全長により定まる第１の周波数に共振するように構成された折り返しモノポールアンテナと、
   前記往路部に含まれる分岐点において前記折り返しモノポールアンテナから分岐すると共に端点を有して前記筐体に内蔵され、前記端点が前記給電部の近傍において前記基板の接地導体に接続されるように折り返されることにより、前記始点から前記分岐を経て前記端点までのアンテナ素子長によって定まり前記第１の周波数よりも高い第２の周波数に共振する付加アンテナ素子とを備え、
   前記折り返しモノポールアンテナは、前記往路部が前記分岐点及び前記折り返し部の間の短絡箇所において前記復路部と短絡され、前記分岐点から前記短絡箇所を経て前記復路部の終点までの長さが前記付加アンテナ素子のインピーダンス整合をとり得る値であることを特徴とする携帯無線通信装置。
5. 筐体と、
   前記筐体に内蔵され、給電部を有する基板と、
   前記基板の接地導体が設けられた第１の辺に略平行に配設された部分をそれぞれ含む往路部及び復路部並びに前記往路部及び復路部の間の折り返し部を有して前記筐体に内蔵され、前記往路部の始点が基板の給電部に接続されると共に前記復路部の終点が前記給電部の近傍において前記基板の接地導体に接続されることにより、前記往路部、前記折り返し部及び前記復路部からなる全長により定まる第１の周波数に共振するように構成された折り返しモノポールアンテナと、
   前記往路部に含まれる分岐点において前記折り返しモノポールアンテナから分岐すると共に端点を有して前記筐体に内蔵され、前記端点が前記給電部の近傍において前記基板の接地導体に接続されるように折り返されることにより前記始点から前記分岐点を経て前記端点までのアンテナ素子長によって定まる第２の周波数に共振するように構成され、かつ、前記分岐点と前記折り返しの間及び前記折り返しと前記端点の間の一部が、前記基板の第１の辺に略直交して接地導体が設けられた前記基板の第２の辺に略平行にそれぞれ配設されて構成された付加アンテナ素子とを
   備えたことを特徴とする携帯無線通信装置。

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