JP3836004B2

JP3836004B2 - Portable radio antenna

Info

Publication number: JP3836004B2
Application number: JP2001272674A
Authority: JP
Inventors: 登前田; 信治大岡; 昌雄長谷川; 五郎井上
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2000-09-11
Filing date: 2001-09-07
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2021-09-07
Also published as: JP2002158519A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型無線機用アンテナに関し、例えば、脈波等の生体信号を無線送信するための通信用アンテナとして用いたり、車両用のキーレスエントリーシステムにおけるロック・アンロック信号を送信する送信用アンテナとして用いるのに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯型無線機のアンテナとしてロッドアンテナやループアンテナが用いられている。しかし、ロッドアンテナ及びループアンテナ共に携帯型無線機に収納した場合、その無線機の筐体の大きさの制約からアンテナ効率が十分ではない場合が多い。
【０００３】
そのため、例えば特開平１１−１６３７５７号公報に開示されるアンテナでは、無線機の電源となる電池のカバーの材質が金属であるため、この電池のカバーをアンテナとして用いて、極力アンテナ効率を低下させることなく無線機を小型化している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電池のカバーをアンテナとして利用した場合であっても、電池自体が無線機に収納されるものであるため、その無線機の大きさの制約から十分なアンテナ効率を得ることができない場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、性能向上を図ることができる携帯型無線機用アンテナを提供することを目的とする。特に、本発明は、人体に装着または保持して使用する携帯型無線機用のアンテナとして、積極的に人体もアンテナの一部として利用することによりアンテナ利得を向上するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、人体に装着又は保持して使用する携帯型無線機用アンテナであって、人体に密着する部分の筐体内部に第１の電極を配置し、かつこの第１の電極と対をなす第２の電極を設け、この２つの電極をアンテナ素子とする電界型ダイポールアンテナを形成し、前記第一の電極が筐体を介して人体に静電結合することにより人体をアンテナ素子の一部として用い、アンテナ効率を高めることを特徴とする。
【０００７】
携帯型無線機においては、モノポールアンテナにおいてグランド電位を規定するアース板を設けることは困難であるため、モノポールアンテナとした場合には、アンテナ効率が非常に低下してしまう懸念がある。このため請求項１記載の携帯型無線機用アンテナにおいては、第１及び第２の電極を設けて、電界型ダイポールアンテナを構成するようにしている。さらに、人体をアンテナ素子の一部として用いる場合に、電極と人体を直接導電接続すると、皮膚の接触抵抗が大きいことや接触状態が変動しやすい等の理由から、人体をアンテナ素子の一部として効果的に利用することができない。このため、請求項１記載のアンテナでは、第１の電極を人体と静電結合する。これにより、人体をアンテナ素子の一部として効果的に利用でき、アンテナ効率を向上することができる。
【０００８】
請求項２に記載したように、第１または第２の電極として携帯型無線機の電源供給用の電池の筐体を利用すれば、別途電極を設ける必要がなく、携帯型無線機の一層の小型化を図ることができる。
【０００９】
請求項３に記載したように、人体に密着する部分の筐体に所定の誘電率を有する絶縁材料を用いるようにすれば、第１の電極が人体に静電結合するための構成を簡素化することができるので好ましい。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、人体に装着又は保持して使用する携帯型無線機用アンテナにおいて、無線機を構成する部品の回路基板として多層基板を備え、当該多層基板の複数層の表面もしくは側面に導体パターンを形成して、この導体パターンによって併合ループアンテナもしくはスロットアンテナを立体的に形成したアンテナと、
請求項１に記載の電界型アンテナと前記立体的に形成したアンテナとを組み合わせることで、それぞれ単独の場合に比較して、送信指向性が等方的になるようにしたことを特徴とする。このようにして併合ループアンテナもしくはスロットアンテナを構成することにより、アンテナを携帯型無線機の筐体内に別部品として設ける場合に比較して、携帯型無線機を型化しつつ、アンテナ効率を向上することができる。
【００１１】
そして、請求項１に記載の電界型ダイポールアンテナと前記立体的に形成したアンテナを組み合わせて用いることが好ましい。すなわち、両アンテナは異なる放射パターンを有するので、これらの両アンテナを組み合わせて用いることにより、放射指向性の等方性を向上することができる。従って、携帯型無線機の向きによらず良好に通信することが可能になる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、人体に装着又は保持して使用する携帯型無線機用アンテナであって、人体に密着する部分の筐体内部に第１の電極と第２の電極を配置して、かつ、これら２つの電極が上記筺体を介してそれぞれ異なる人体の部位に静電結合することにより、前記第１及び第２の電極と人体の一部とからループアンテナを形成し、当該人体の一部をアンテナ素子の一部として用いてアンテナ効率を高めることを特徴とする。
【００１３】
例えば、車両用キーレスエントリーシステムの送信機（携帯型無線機）は、車両の運転者が車両から離れる時及び車両に近づいた時に、送信機を保持しつつ、その送信機に設けたロック・アンロック用のスイッチを操作する。この場合、ロック・アンロック用のスイッチはプッシュスイッチとして構成されることが多く、運転者は、ロック・アンロック用のスイッチが設けられた面の裏面を人差し指で抑えながら親指でロック・アンロック用スイッチを押圧する。このため、送信機の筺体の異なる部分に、人差し指と親指とが密着することになる。そして、人差し指と親指とがそれぞれ密着する部分の筺体内部に、第１の電極と第２の電極とを当該筺体を介して人差し指と親指とに対向するように配置することにより、第１の電極と人差し指とが静電結合し、第２の電極と親指とが静電結合する。従って、この場合、第１及び第２の電極と人体の一部（人差し指と親指）とによってループアンテナが形成され、一部をアンテナ素子の一部として利用することができるため、アンテナ効率を高めることができる。
【００１４】
また、請求項６に記載するように、併合ループアンテナもしくはスロットアンテナを立体的に形成したアンテナと請求項５に記載のループアンテナを組み合わせて用いることが好ましい。すなわち、両アンテナは異なる放射パターンを有するので、これらの両アンテナを組み合わせて用いることにより、放射指向性の等方性を向上することができるので、アンテナ効率をさらに向上することが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施例）
図２は、本発明の第１実施例による携帯型無線機の内部構造を示す。この携帯型無線機は、指輪型送信機であって、図示しないリング部によって人の指６に装着される。そして、そのリング部に発光素子及び受光素子が設けられ、血液中のヘモグロビンの吸光特性を利用して血管中の血流量の変動を脈波として検出し、この検出データをデータ解析装置（図示せず）に送信するものである。
【００１７】
図２に示すように、携帯型無線機は、回路基板３上に形成される送信回路を備え、この送信回路は発振回路３１を有する。この回路基板３の上方には、送信回路等に電源を供給する電池１が設置されている。この電池１のカバーは導体で形成されており、＋側または−側の電極と導通されている。
【００１８】
さらに、回路基板３の下方には、シールド板４が設けられている。このシールド板４は、導体（例えば銅箔）によって形成され、外部から回路基板３上の回路にノイズが誘導されて、回路が誤動作することを防止する機能を持つ。このシールド板４と指６との間には、絶縁材料からなる筐体底部５が介在している。なお、実際には、筐体が、上述した回路基板３，電池１等を収容するように設けられるが、図２では、携帯型無線機の内部構造の理解のため、筐体底部のみが示されている。
【００１９】
そして、図２に示すように、電池１のカバーは、回路基板３に形成された発振回路３１の一方の出力にコンデンサ７を介して接続されている。つまり、電池１のカバーがダイポールアンテナの一方の素子として利用される。このコンデンサ７は、発振回路３１とアンテナ間のインピーダンスを整合する回路の一部となるとともに、電池１からの直流電圧が発振回路３１の出力に印加されるのを防ぐ働きをしている。さらに、発振回路３１の他方の出力は、シールド板４に接続されている。このシールド板４は、上述したように導体であり、かつ筐体底部５を介して指６と対向配置されている。従って、シールド板４に発振回路３１の出力が与えられたとき、シールド板４と指６とが静電結合され、シールド板４及び人体の一部が上記ダイポールアンテナのもう一方の素子として働くことになる。
【００２０】
なお、シールド板４と人体（指）との静電結合のために、筐体底部５は誘電率が大きく、誘電損失の小さい絶縁材料から構成することが好ましい。例えば、筺体材料として、ＡＢＳ（比誘電率２．５）やエポキシ（比誘電率５．０）を用いることができるが、比誘電率の高いエポキシの方がより好ましい。また、シールド板４は、筺体底部５上に直接載置され、筺体底部５のみを介して人体（指）と対向する。上記のような筺体材料を採用し、及び／または上記のような配置構造を取ることにより、より強く人体（指）とシールド板４とを静電結合することができる。
【００２１】
次に、第１実施例の特徴を、本実施例による携帯型無線機用アンテナのモデル図を示す図１を用いて説明する。
【００２２】
一般に、近距離の簡易的な通信では、３００ＭＨｚ帯の電波を用いることが多い。この場合、指輪程度の小型の送信器を用いると、波長１ｍに対してアンテナの寸法が小さいため、十分なアンテナ効率を得ることは難しい。このため、本実施例は、携帯型無線機を人体に装着した際には、人体の一部もアンテナとして機能させ、アンテナ効率を高めるものである。
【００２３】
ここで、アンテナの方式としては、電界を直接的に生成する電界型アンテナと磁界を直接的に生成する磁界型アンテナとがある。人体の一部をアンテナ素子として機能させて磁界型アンテナを構成しようとすると、人体にループ状に電流を流す必要が生じる。このため、人体の一部をアンテナ素子とするために、アンテナの方式として電界型アンテナを採用する。
【００２４】
さらに、指輪型の携帯型無線機においては、モノポールアンテナに対してグランド電位を規定するアース板を設けることは困難であるため、モノポールアンテナとした場合には、アンテナ効率が非常に低下してしまう懸念がある。このため、本実施例では、図１に示すように電池１のカバーを一方のアンテナ素子、シールド板４及び人体の一部をもう一方のアンテナ素子とする電界型ダイポールアンテナを構成するようにした。
【００２５】
また、人体の一部をアンテナ素子として用いる場合に、電極と人体とを直接導電接続すると、皮膚の接触抵抗が大きいことや接触状態が変動しやすい等の理由から、人体の一部をアンテナ素子として効果的に利用することができない。このため、本実施例では、シールド板４と人体（指）とを筺体底部５を介して静電結合する。これにより、人体の一部をアンテナ素子として効果的に利用でき、アンテナ効率を向上することができる。
【００２６】
以上のような構成により、第１実施例による携帯型無線機を指６に装着した場合、アンテナ素子をみかけ上大きくすることができ、アンテナ利得を向上することが可能となる。
【００２７】
（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例による携帯型無線機の内部構造を示す。第１実施例による携帯型無線機と同一の構成については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２８】
第２実施例では、電池１及びシールド板４と人体の一部から構成されるダイポール型アンテナに加えて、立体的に形成した併合ループアンテナ２を設けた点が第１実施例と異なる。
【００２９】
併合ループアンテナ２は、磁界を直接的に生成する磁界型アンテナである。従って、電界型のダイポールアンテナとは放射パターンが異なり、これら２つのアンテナを組み合わせて用いることにより、アンテナの放射指向性をより等方的にすることができる。
【００３０】
（第３実施例）
図４に、本発明の第３実施例による携帯型無線機の内部構造を示す。第３実施例では、第２実施例と同様に、ダイポールアンテナに加えて併合ループアンテナ２を設ける。ただし、この併合ループアンテナ２を回路基板３内に組み入れており、この点が第２実施例と異なる。
【００３１】
図４に示すように、回路基板３は６層からなる多層基板として形成されている。そして、１層、２層、６層目に導体パターンを形成して併合ループアンテナ２を構成する。なお、各層の導体パターンは、多層基板の側面に形成された導体パターンによって接続されている。２層目に形成された導体パターンには、送信回路（発振回路）３１が接続されており、高周波信号が入力される。なお、導体パターンは全て、多層基板３の側面に形成しても良いし、あるいは、各層表面に導体パターンを形成し、かつそれらの導体パターンを基板内に形成したスルーホールを利用して接続しても良い。
【００３２】
図４に示す併合ループアンテナ２を平面状に展開すると、図５に示す併合ループアンテナとなる。このような併合ループアンテナ２を立体的に形成することにより、アンテナを携帯型無線機の筐体内に平面的に設ける場合に比較し、アンテナのサイズを大きくすることができるので、携帯型無線機を小型化しつつ、アンテナ効率を向上することができる。
【００３３】
なお、上述の第２，第３実施例では、ダイポールアンテナに加えて併合ループアンテナ２を設けていたが、併合ループアンテナ２に代えて図６に展開図を示すようなスロットアンテナ２０を設けても良い。スロットアンテナ２０も磁界型アンテナであり、ダイポールアンテナと組み合わせて用いることにより、アンテナの放射指向性を等方的にすることができる。図６において、２２は整合用コンデンサであり、送信回路（発振回路）からの給電は、中央部から右側へずれた位置において行われる（オフセット給電）。
【００３４】
（第４実施例）
図７に、本発明の第４実施例による携帯型無線機の内部構造を示す。本実施例による携帯型無線機は腕時計型送信機であって、人体の腕７に装着されるものである。
【００３５】
図７に示すように、第４実施例では、電池１を筐体下部に配置し、かつ送信回路３１の一方の出力に接続して、人体の腕８と筺体底部５を介して静電結合させている。送信回路３１のもう一方の出力は、ダイポールアンテナの一方の素子として図示しない回路基板３のＧＮＤパターンに接続される。このように、必ずしもシールド板によって人体と静電結合する必要はなく、電池１を用いて静電結合を行っても良い。
【００３６】
（第５実施例）
本発明の第５実施例の携帯型無線機は、車両用キーレスエントリーシステムにおいて、車両のドア等のロック・アンロック信号を送信する送信機に適用されたものである。
【００３７】
図８は、車両用キーレスエントリーシステムの構成を示す。図８において、車両の運転者は送信機９を保持し、車両から離れる時及び車両に近づいた時に、ロック・アンロック用スイッチを操作して、ロック・アンロック信号を送信する。車両内には受信機８が設置されており、送信機９からロック・アンロック信号を受信すると、図示しないアクチュエータに駆動信号を出力して、車両のドア等のロック或いはアンロックを行う。なお、８１は受信回路、８２は受信アンテナである。
【００３８】
図９は、第５実施例による携帯型無線機（送信機）９の内部構造を示す。
【００３９】
図９に示すように、送信機９は、回路基板３上に形成される送信回路を備え、この送信回路は発振回路３１を有する。この回路基板３の下方において、送信回路等に電源を供給する電池１が筺体底部５上に直接載置されている。この電池１のカバーは導体で形成されており、＋側または−側の電極と導通されている。
【００４０】
また、回路基板３上には導体パターンによってパターンアンテナ３２が形成されている。さらに、回路基板３上には、ロック・アンロック信号を送信するために運転者によって操作されるスイッチ３３が形成されている。このスイッチ３３は、プッシュスイッチとして構成されており、筺体上部５１に形成した開口部５２を通じて、その頭部が外部に突出する。運転者は、そのスイッチ３３の頭部を押圧することにより、ロック信号若しくはアンロック信号を送信することが出来る。なお、ロック・アンロック用スイッチとして、ロック信号を送信するためのスイッチと、アンロック信号を送信するためのスイッチとを個別に設けても良い。
【００４１】
図９に示すように、パターンアンテナ３２は、回路基板３に形成された発振回路３１の一方に接続されている。つまり、パターンアンテナ３２がダイポールアンテナの一方の素子として利用される。さらに、発振回路３１の他方の出力は、接続線３４を介して電池１のカバーに接続されている。
【００４２】
ここで、ロック・アンロック用のスイッチ３３はプッシュスイッチとして構成され、運転者は、ロック・アンロック用のスイッチ３３が設けられた面の裏面を人差し指６２で抑えながら親指でロック・アンロック用スイッチを押圧する。このため、運転者がスイッチ３３を操作する時に、スイッチ３３が設けられた裏面側の筺体底部５には人差し指６２が密着される。従って、人差し指６２と電池１のカバーとは、筺体底部５のみを介して対向することとなり、電池１のカバーに発振回路３１の出力が与えられたとき、電池１のカバーとと人差し指６２とが静電結合され、電池１のカバー及び人体の一部が上記ダイポールアンテナのもう一方の素子として働くことになる。
【００４３】
上述の構成により、運転者が送信機９を保持してスイッチ３３を操作する際には、人体の一部もアンテナ素子の一部として利用できるので、みかけ上アンテナ素子を大きくでき、アンテナ利得を向上することができる。
【００４４】
（第６実施例）
図１０に、本発明の第６実施例による携帯型無線機の内部構造を示す。第６実施例も、第５実施例と同様に、携帯型無線機を車両用キーレスエントリーシステムの送信機に適用したものである。ただし、ダイポールアンテナを構成するための一対の電極の両方を、人体の異なる部位に静電結合させ、全体としてループアンテナを構成した点が第５実施例と異なる。
【００４５】
図１０に示すように、第６実施例では、回路基板３の上方に導体からなるシールド板４が設けられている。このシールド板４は、第１実施例に記載したものと同様である。このシールド板４には開口部４１が形成されており、ロック・アンロック用スイッチ３３の頭部は、シールド板４の開口部４１及び筺体上部５１の開口部５２を通して外部に突出する。
【００４６】
回路基板３上に形成した発振回路３１の一方の出力は、このシールド板４に接続され、発振回路３１の他方の出力は電池１のカバーに接続されている。
【００４７】
ここで、第５実施例において説明したように、ロック・アンロック用のスイッチ３３の操作時には、スイッチ３３がプッシュスイッチとして構成されているので、運転者は、ロック・アンロック用のスイッチ３３が設けられた面の裏面を人差し指６２で抑えながら親指６１でロック・アンロック用スイッチ３３を押圧する。このため、送信機の筺体の異なる部分である筺体底部５と筺体上部５１に、人差し指６２と親指６１とが密着することになる。そして、人差し指６２と親指６１とがそれぞれ密着する部分である底部及び上部の筺体内部に、電池１のカバーとシールド板４とが筺体底部５及び筺体上部５１のみを介して人差し指６２及び親指６１とに対向するように配置されている。従って、発振回路３１の出力が電池１のカバー及びシールド板４に与えられたとき、電池１のカバーと人差し指６２とが静電結合し、シールド板４と親指６１とが静電結合する。これにより、図１１に示すように、親指６１及び人差し指６２とをアンテナの一部とするループアンテナが形成される。より詳細には、発振回路３１からの出力は、発振回路３１→シールド板４→親指６１→人差し指６２→電池１のカバー→発振回路３１というループに沿って流れる。このループアンテナの等価回路を図１２に示す。
【００４８】
このように、人体の一部（人差し指６２と親指６１）を利用してループアンテナを形成すると、筺体内部にアンテナ素子を配置する場合に比較して、人体がアンテナ素子から放射された電界あるいは磁界を遮ることがないため、人体に保持して使用される携帯型無線機のアンテナとしてより好ましいものとなる。また、人体の一部をアンテナ素子の一部として利用することができるため、見かけ上アンテナ素子が大きくなり、アンテナ効率を高めることができる。
【００４９】
上述した第１実施例〜第６実施例では、指や腕に装着するしたり、掌に保持する携帯型無線機を例に取り説明したが、それ以外にも、補聴器型、めがね型等、人体のいずれかの部位に装着して使用する携帯型無線機として、あるいはポケットに収容して人体の近傍に保持する携帯型無線機として、本発明は同様に適用可能である。
【００５０】
また、上述の第５及び第６実施例において、第２及び第３実施例に記載した併合ループアンテナやスロットアンテナを組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における携帯型無線機のアンテナのモデル図である。
【図２】本発明の第１実施例による携帯型無線機の内部構成を示す構成図である。
【図３】本発明の第２実施例による携帯型無線機の内部構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第３実施例による携帯型無線機の内部構成を示す構成図である。
【図５】第３実施例の併合ループアンテナを平面状に展開した場合の形状を示す図である。
【図６】変形例としてのスロットアンテナを示す図である。
【図７】本発明の第４実施例による携帯型無線機の内部構成を示す構成図である。
【図８】本発明の第５実施例における、車両用キーレスエントリーシステムの構成を示す構成図である。
【図９】第５実施例による携帯型無線機の内部構成を示構成図である。
【図１０】本発明の第６実施例による携帯型無線機の内部構成を示す構成図である。
【図１１】第６実施例において形成されるループアンテナを説明する説明図である。
【図１２】図１１に示すループアンテナの等価回路である。
【符号の説明】
１…電池、
２…併合ループアンテナ、
３…回路基板、
４…シールド板、
５…筐体底部、
７…コンデンサ、
３１…送信回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna for a portable radio device, for example, as a communication antenna for wirelessly transmitting a biological signal such as a pulse wave, or for transmitting a lock / unlock signal in a keyless entry system for a vehicle. It is suitable for use as an antenna.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, rod antennas and loop antennas have been used as antennas for portable wireless devices. However, when both the rod antenna and the loop antenna are housed in a portable radio device, the antenna efficiency is often not sufficient due to the size restrictions of the case of the radio device.
[0003]
Therefore, for example, in the antenna disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 11-163757, since the material of the battery cover serving as the power source of the radio is a metal, the antenna efficiency is reduced as much as possible by using this battery cover as an antenna. The radio is miniaturized without any problems.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, even when the battery cover is used as an antenna, the battery itself is housed in the wireless device, so that sufficient antenna efficiency may not be obtained due to the size of the wireless device. is there.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to provide an antenna for a portable radio device that can improve performance. In particular, the present invention improves the antenna gain by actively using the human body as a part of the antenna as an antenna for a portable radio device that is worn or held on the human body.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is an antenna for a portable radio device that is used by being attached to or held on a human body, wherein the first electrode is disposed inside the housing of a portion that is in close contact with the human body, and the first A second electrode paired with the first electrode is formed, an electric field dipole antenna having the two electrodes as antenna elements is formed, and the first electrode is electrostatically coupled to the human body via the housing. Is used as part of the antenna element to increase the antenna efficiency.
[0007]
In a portable radio device, it is difficult to provide a ground plate that defines a ground potential in a monopole antenna. Therefore, when a monopole antenna is used, there is a concern that the antenna efficiency may be greatly reduced. Therefore, in the portable radio antenna according to the first aspect, the first and second electrodes are provided to constitute the electric field dipole antenna. Furthermore, when the human body is used as a part of the antenna element, if the electrode and the human body are directly conductively connected, the human body is used as a part of the antenna element because the contact resistance of the skin is large or the contact state is likely to fluctuate. It cannot be used effectively. Therefore, in the antenna according to the first aspect, the first electrode is electrostatically coupled to the human body. Thereby, the human body can be effectively used as a part of the antenna element, and the antenna efficiency can be improved.
[0008]
As described in claim 2, if the battery casing for supplying power to the portable radio device is used as the first or second electrode, it is not necessary to provide a separate electrode. Miniaturization can be achieved.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, if an insulating material having a predetermined dielectric constant is used for the casing that is in close contact with the human body, the structure for electrostatically coupling the first electrode to the human body is simplified. This is preferable.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an antenna for a portable wireless device that is used by being attached to or held on a human body, and includes a multilayer substrate as a circuit substrate of a component constituting the wireless device, and the surface of a plurality of layers of the multilayer substrate or forming a conductive pattern on a side surface, an antenna which is three-dimensionally formed merging loop antenna or slot antenna by the conductor pattern,
By combining the electric field antenna according to claim 1 and the three-dimensionally formed antenna, the transmission directivity is isotropic as compared to a case where each antenna is independent . By configuring the merged loop antenna or the slot antenna in this manner, the antenna efficiency is improved while making the portable wireless device more type than when the antenna is provided as a separate component in the casing of the portable wireless device. be able to.
[0011]
The electric field dipole antenna according to claim 1 and the three-dimensionally formed antenna are preferably used in combination. That is, since both antennas have different radiation patterns, isotropic radiation directivity can be improved by using both antennas in combination. Therefore, it becomes possible to communicate favorably regardless of the orientation of the portable wireless device.
[0012]
The invention according to claim 5 is an antenna for a portable radio device that is used by being attached to or held on a human body, wherein the first electrode and the second electrode are arranged inside a casing in a portion that is in close contact with the human body. In addition, these two electrodes are electrostatically coupled to different parts of the human body through the above-mentioned body, thereby forming a loop antenna from the first and second electrodes and a part of the human body, The antenna efficiency is improved by using a part of the antenna element as a part of the antenna element.
[0013]
For example, a transmitter (portable wireless device) of a keyless entry system for a vehicle is a lock / unlock provided in the transmitter while holding the transmitter when the driver of the vehicle leaves or approaches the vehicle. Operate the lock switch. In this case, the lock / unlock switch is often configured as a push switch, and the driver locks / unlocks with the thumb while holding the back of the lock / unlock switch surface with the index finger. Press the switch. For this reason, the index finger and the thumb are in close contact with different parts of the transmitter housing. Then, the first electrode and the second electrode are disposed inside the housing where the index finger and the thumb are in close contact with each other so as to face the index finger and the thumb through the housing. And the index finger are electrostatically coupled, and the second electrode and the thumb are electrostatically coupled. Accordingly, in this case, a loop antenna is formed by the first and second electrodes and a part of the human body (forefinger and thumb), and a part of the antenna can be used as a part of the antenna element. be able to.
[0014]
Further, as described in claim 6 , it is preferable to use a combination of the antenna in which the merged loop antenna or the slot antenna is formed in three dimensions and the loop antenna described in claim 5 . That is, since both antennas have different radiation patterns, it is possible to further improve the antenna efficiency because the isotropic directivity of radiation can be improved by using both antennas in combination.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
(First embodiment)
FIG. 2 shows an internal structure of the portable radio according to the first embodiment of the present invention. This portable radio device is a ring-type transmitter and is attached to a person's finger 6 by a ring unit (not shown). A light-emitting element and a light-receiving element are provided in the ring portion, and the fluctuation of blood flow in the blood vessel is detected as a pulse wave using the light absorption characteristics of hemoglobin in the blood. Z)).
[0017]
As shown in FIG. 2, the portable radio device includes a transmission circuit formed on a circuit board 3, and this transmission circuit has an oscillation circuit 31. A battery 1 for supplying power to a transmission circuit or the like is installed above the circuit board 3. The cover of the battery 1 is formed of a conductor and is electrically connected to the + side electrode or the − side electrode.
[0018]
Further, a shield plate 4 is provided below the circuit board 3. The shield plate 4 is formed of a conductor (for example, copper foil), and has a function of preventing the circuit from malfunctioning due to noise induced in the circuit on the circuit board 3 from the outside. A casing bottom 5 made of an insulating material is interposed between the shield plate 4 and the finger 6. Actually, the housing is provided so as to accommodate the circuit board 3, the battery 1 and the like described above. However, in FIG. 2, only the bottom of the housing is shown for understanding the internal structure of the portable wireless device. Has been.
[0019]
As shown in FIG. 2, the cover of the battery 1 is connected to one output of the oscillation circuit 31 formed on the circuit board 3 via a capacitor 7. That is, the cover of the battery 1 is used as one element of the dipole antenna. The capacitor 7 serves as a part of a circuit for matching the impedance between the oscillation circuit 31 and the antenna and functions to prevent a DC voltage from the battery 1 from being applied to the output of the oscillation circuit 31. Further, the other output of the oscillation circuit 31 is connected to the shield plate 4. The shield plate 4 is a conductor as described above, and is disposed to face the finger 6 with the housing bottom 5 interposed therebetween. Therefore, when the output of the oscillation circuit 31 is given to the shield plate 4, the shield plate 4 and the finger 6 are electrostatically coupled, and the shield plate 4 and a part of the human body work as the other element of the dipole antenna. become.
[0020]
Note that, for electrostatic coupling between the shield plate 4 and the human body (finger), the housing bottom 5 is preferably made of an insulating material having a large dielectric constant and a small dielectric loss. For example, ABS (relative dielectric constant 2.5) or epoxy (relative dielectric constant 5.0) can be used as the casing material, but epoxy having a high relative dielectric constant is more preferable. Further, the shield plate 4 is directly placed on the body bottom 5 and faces the human body (finger) only through the body bottom 5. By adopting the above-described casing material and / or adopting the above arrangement structure, the human body (finger) and the shield plate 4 can be more strongly electrostatically coupled.
[0021]
Next, features of the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 showing a model diagram of the portable radio antenna according to the present embodiment.
[0022]
In general, in a short-distance simple communication, a 300 MHz band radio wave is often used. In this case, when a small transmitter such as a ring is used, it is difficult to obtain sufficient antenna efficiency because the size of the antenna is small with respect to a wavelength of 1 m. For this reason, in this embodiment, when a portable wireless device is mounted on a human body, a part of the human body also functions as an antenna, thereby increasing antenna efficiency.
[0023]
Here, as an antenna system, there are an electric field type antenna that directly generates an electric field and a magnetic field type antenna that directly generates a magnetic field. If a part of the human body is made to function as an antenna element to form a magnetic field antenna, it is necessary to pass a current through the human body in a loop shape. For this reason, an electric field antenna is adopted as an antenna system in order to use a part of the human body as an antenna element.
[0024]
Furthermore, in a ring-type portable radio device, it is difficult to provide a ground plate that regulates the ground potential for the monopole antenna. Therefore, when a monopole antenna is used, the antenna efficiency is greatly reduced. There is a concern. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the electric field type dipole antenna having the cover of the battery 1 as one antenna element, the shield plate 4 and a part of the human body as the other antenna element is configured. .
[0025]
In addition, when a part of the human body is used as an antenna element, if the electrode and the human body are directly conductively connected, a part of the human body may be used as an antenna element because the contact resistance of the skin is large or the contact state is likely to fluctuate. Cannot be used effectively. For this reason, in this embodiment, the shield plate 4 and the human body (finger) are electrostatically coupled via the body bottom 5. Thereby, a part of human body can be effectively used as an antenna element, and antenna efficiency can be improved.
[0026]
With the configuration as described above, when the portable wireless device according to the first embodiment is attached to the finger 6, the antenna element can be apparently enlarged and the antenna gain can be improved.
[0027]
(Second embodiment)
FIG. 3 shows an internal structure of a portable radio according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the portable radio device according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0028]
The second embodiment is different from the first embodiment in that a three-dimensional merged loop antenna 2 is provided in addition to the battery 1 and the shield plate 4 and a dipole antenna composed of a part of the human body.
[0029]
The merged loop antenna 2 is a magnetic field antenna that directly generates a magnetic field. Therefore, the radiation pattern is different from that of the electric field type dipole antenna, and the radiation directivity of the antenna can be made more isotropic by using these two antennas in combination.
[0030]
(Third embodiment)
FIG. 4 shows the internal structure of a portable radio according to the third embodiment of the present invention. In the third embodiment, similarly to the second embodiment, a merged loop antenna 2 is provided in addition to the dipole antenna. However, this merged loop antenna 2 is incorporated in the circuit board 3, which is different from the second embodiment.
[0031]
As shown in FIG. 4, the circuit board 3 is formed as a multi-layer board having six layers. Then, the merged loop antenna 2 is configured by forming conductor patterns on the first, second, and sixth layers. In addition, the conductor pattern of each layer is connected by the conductor pattern formed on the side surface of the multilayer substrate. A transmission circuit (oscillation circuit) 31 is connected to the conductor pattern formed in the second layer, and a high frequency signal is input. Note that all the conductor patterns may be formed on the side surface of the multilayer substrate 3, or the conductor patterns are formed on the surface of each layer, and the conductor patterns are connected using the through holes formed in the substrate. May be.
[0032]
When the merged loop antenna 2 shown in FIG. 4 is developed in a planar shape, the merged loop antenna shown in FIG. 5 is obtained. By forming such a merged loop antenna 2 in a three-dimensional manner, the size of the antenna can be increased compared to the case where the antenna is provided in a plane in the casing of the portable wireless device. The antenna efficiency can be improved while downsizing.
[0033]
In the second and third embodiments described above, the merged loop antenna 2 is provided in addition to the dipole antenna. However, instead of the merged loop antenna 2, a slot antenna 20 as shown in a development view in FIG. Also good. The slot antenna 20 is also a magnetic field antenna, and by using it in combination with a dipole antenna, the radiation directivity of the antenna can be made isotropic. In FIG. 6, reference numeral 22 denotes a matching capacitor, and power feeding from the transmission circuit (oscillation circuit) is performed at a position shifted from the center to the right side (offset power feeding).
[0034]
(Fourth embodiment)
FIG. 7 shows the internal structure of a portable radio according to the fourth embodiment of the present invention. The portable wireless device according to the present embodiment is a wristwatch-type transmitter and is worn on the human arm 7.
[0035]
As shown in FIG. 7, in the fourth embodiment, the battery 1 is arranged at the lower part of the housing and connected to one output of the transmission circuit 31, and is electrostatically coupled through the human body arm 8 and the housing bottom 5. I am letting. The other output of the transmission circuit 31 is connected to the GND pattern of the circuit board 3 (not shown) as one element of the dipole antenna. Thus, it is not always necessary to electrostatically couple with the human body by the shield plate, and the battery 1 may be used for electrostatic coupling.
[0036]
(5th Example)
The portable radio of the fifth embodiment of the present invention is applied to a transmitter for transmitting a lock / unlock signal for a vehicle door or the like in a vehicle keyless entry system.
[0037]
FIG. 8 shows the configuration of a vehicle keyless entry system. In FIG. 8, the driver of the vehicle holds the transmitter 9 and operates a lock / unlock switch to transmit a lock / unlock signal when leaving the vehicle and approaching the vehicle. A receiver 8 is installed in the vehicle. When a lock / unlock signal is received from the transmitter 9, a drive signal is output to an actuator (not shown) to lock or unlock the door of the vehicle. In addition, 81 is a receiving circuit and 82 is a receiving antenna.
[0038]
FIG. 9 shows the internal structure of a portable radio (transmitter) 9 according to the fifth embodiment.
[0039]
As shown in FIG. 9, the transmitter 9 includes a transmission circuit formed on the circuit board 3, and the transmission circuit includes an oscillation circuit 31. Below the circuit board 3, the battery 1 that supplies power to a transmission circuit or the like is placed directly on the bottom body 5. The cover of the battery 1 is formed of a conductor and is electrically connected to the + side electrode or the − side electrode.
[0040]
A pattern antenna 32 is formed on the circuit board 3 by a conductor pattern. Furthermore, a switch 33 that is operated by a driver to transmit a lock / unlock signal is formed on the circuit board 3. This switch 33 is configured as a push switch, and its head protrudes to the outside through an opening 52 formed in the housing upper part 51. The driver can transmit a lock signal or an unlock signal by pressing the head of the switch 33. As the lock / unlock switch, a switch for transmitting a lock signal and a switch for transmitting an unlock signal may be provided separately.
[0041]
As shown in FIG. 9, the pattern antenna 32 is connected to one of the oscillation circuits 31 formed on the circuit board 3. That is, the pattern antenna 32 is used as one element of the dipole antenna. Further, the other output of the oscillation circuit 31 is connected to the cover of the battery 1 via the connection line 34.
[0042]
Here, the lock / unlock switch 33 is configured as a push switch, and the driver locks / unlocks with the thumb while holding the back surface of the surface provided with the lock / unlock switch 33 with the index finger 62. Press the switch. For this reason, when the driver operates the switch 33, the index finger 62 is brought into close contact with the housing bottom portion 5 on the back surface side where the switch 33 is provided. Therefore, the index finger 62 and the cover of the battery 1 are opposed to each other only through the bottom 5 of the casing. When the output of the oscillation circuit 31 is given to the cover of the battery 1, the cover of the battery 1 and the index finger 62 are It is electrostatically coupled, and the cover of the battery 1 and a part of the human body serve as the other element of the dipole antenna.
[0043]
With the above configuration, when the driver holds the transmitter 9 and operates the switch 33, a part of the human body can be used as a part of the antenna element, so that the antenna element can be apparently increased and the antenna gain can be increased. Can be improved.
[0044]
(Sixth embodiment)
FIG. 10 shows the internal structure of a portable radio according to the sixth embodiment of the present invention. In the sixth embodiment, similarly to the fifth embodiment, the portable radio device is applied to the transmitter of the vehicle keyless entry system. However, the fifth embodiment is different from the fifth embodiment in that both of a pair of electrodes for constituting the dipole antenna are electrostatically coupled to different parts of the human body to constitute a loop antenna as a whole.
[0045]
As shown in FIG. 10, in the sixth embodiment, a shield plate 4 made of a conductor is provided above the circuit board 3. The shield plate 4 is the same as that described in the first embodiment. An opening 41 is formed in the shield plate 4, and the head of the lock / unlock switch 33 protrudes to the outside through the opening 41 of the shield plate 4 and the opening 52 of the housing upper part 51.
[0046]
One output of the oscillation circuit 31 formed on the circuit board 3 is connected to the shield plate 4, and the other output of the oscillation circuit 31 is connected to the cover of the battery 1.
[0047]
Here, as described in the fifth embodiment, when the lock / unlock switch 33 is operated, the switch 33 is configured as a push switch. The lock / unlock switch 33 is pressed with the thumb 61 while holding the back surface of the provided surface with the index finger 62. For this reason, the index finger 62 and the thumb 61 are in close contact with the housing bottom 5 and the housing upper portion 51 which are different parts of the transmitter housing. Then, the cover of the battery 1 and the shield plate 4 are placed inside the bottom and top of the casing where the index finger 62 and the thumb 61 are in close contact with each other. It arrange | positions so that it may oppose. Therefore, when the output of the oscillation circuit 31 is applied to the cover of the battery 1 and the shield plate 4, the cover of the battery 1 and the index finger 62 are electrostatically coupled, and the shield plate 4 and the thumb 61 are electrostatically coupled. As a result, as shown in FIG. 11, a loop antenna having the thumb 61 and the index finger 62 as a part of the antenna is formed. More specifically, the output from the oscillation circuit 31 flows along a loop of the oscillation circuit 31 → the shield plate 4 → the thumb 61 → the index finger 62 → the cover of the battery 1 → the oscillation circuit 31. An equivalent circuit of this loop antenna is shown in FIG.
[0048]
In this way, when a loop antenna is formed by using a part of the human body (forefinger 62 and thumb 61), the electric field or magnetic field radiated from the antenna element is compared with the case where the antenna element is arranged inside the housing. Therefore, it is more preferable as an antenna of a portable radio device that is used while being held by a human body. Further, since a part of the human body can be used as a part of the antenna element, the antenna element is apparently increased, and the antenna efficiency can be increased.
[0049]
In the first to sixth embodiments described above, a portable radio device that is worn on a finger or arm or held in a palm has been described as an example, but other than that, a hearing aid type, a glasses type, etc. The present invention can be similarly applied as a portable wireless device that is used by being mounted on any part of the human body, or as a portable wireless device that is accommodated in a pocket and held in the vicinity of the human body.
[0050]
In the fifth and sixth embodiments described above, the merged loop antenna and slot antenna described in the second and third embodiments may be combined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a model diagram of an antenna of a portable radio device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram showing an internal configuration of the portable radio according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram showing an internal configuration of a portable radio according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing an internal configuration of a portable radio according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a shape when the merged loop antenna of the third embodiment is developed in a planar shape.
FIG. 6 is a view showing a slot antenna as a modified example.
FIG. 7 is a block diagram showing an internal configuration of a portable radio according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a configuration diagram showing a configuration of a vehicle keyless entry system according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a configuration diagram showing an internal configuration of a portable radio device according to a fifth embodiment.
FIG. 10 is a configuration diagram showing an internal configuration of a portable radio device according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an explanatory diagram for explaining a loop antenna formed in a sixth embodiment.
12 is an equivalent circuit of the loop antenna shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 ... Battery,
2 ... merged loop antenna,
3 ... Circuit board,
4 ... Shield plate,
5 ... bottom of the housing,
7: Capacitor,
31 ... Transmission circuit

Claims

A portable radio antenna that is used by being attached to or held on a human body, wherein a first electrode is disposed inside a casing in a portion that is in close contact with the human body, and a second pair that is paired with the first electrode. An electric field dipole antenna is provided with electrodes provided as antenna elements, and the human body is used as a part of the antenna element by electrostatically coupling the first electrode to the human body via the housing. A portable radio antenna characterized by increasing antenna efficiency.

The portable radio antenna according to claim 1, wherein a casing of a battery for supplying power is used as the first or second electrode.

2. The portable radio device according to claim 1, wherein the first electrode is electrostatically coupled to the human body by using an insulating material having a predetermined dielectric constant for a housing in a portion in close contact with the human body. antenna.

In portable radio antennas that are worn or held on the human body,
An antenna comprising a multilayer board as a circuit board for components constituting a radio device, a conductor pattern formed on the surface or side surface of a plurality of layers of the multilayer board, and a merged loop antenna or a slot antenna formed in three dimensions by the conductor pattern When,
A mobile phone characterized by combining the electric field antenna according to claim 1 and the three-dimensionally formed antenna so that the transmission directivity is isotropic compared to a case where each antenna is independent. Type radio antenna.

An antenna for a portable radio device used by being attached to or held on a human body, wherein a first electrode and a second electrode are disposed inside a casing in a portion in close contact with the human body, and the two electrodes are A loop antenna is formed from the first and second electrodes and a part of the human body by electrostatic coupling to different parts of the human body via the housing, and a part of the human body is part of the antenna element. An antenna for a portable radio device, characterized in that the antenna efficiency is increased by using as

In portable radio antennas that are worn or held on the human body,
An antenna comprising a multilayer board as a circuit board for components constituting a radio device, a conductor pattern formed on the surface or side surface of a plurality of layers of the multilayer board, and a merged loop antenna or a slot antenna formed in three dimensions by the conductor pattern When,
A portable radio characterized by combining the three-dimensionally formed antenna and the loop antenna according to claim 5 so that the transmission directivity is isotropic compared to a case where each antenna is independent. Aircraft antenna.