JP4079060B2 - Planar multiple antenna - Google Patents
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本発明は、少なくとも２つ以上の周波数帯で動作が可能で、携帯電話（ＰＨＳも含む）、移動無線機、ノート型パーソナルコンピュータ等の携帯端末等に用いられる平面多重アンテナに関する。 The present invention relates to a planar multiplex antenna that can operate in at least two or more frequency bands and is used in portable terminals such as mobile phones (including PHS), mobile radios, notebook personal computers, and the like.
近年、携帯電話では、通信の高機能化に伴い、２つ以上の周波数帯で動作が可能なものが実用化されている。 In recent years, mobile phones that can operate in two or more frequency bands have been put into practical use as communication becomes more sophisticated.
このような携帯電話に用いられる従来の平面多重アンテナとして図８に示すものがある。この平面多重アンテナ９０は、Ｊ字状スリット部９１と、この一部を開放する開放スリット部９３とからなりスリット幅が一定のスリットを有する放射導体９５と、放射導体９５の裏面全体に配置された誘電材料からなる保持体９７と、放射導体９５に給電する給電線路９８、９９とを備えている。
FIG. 8 shows a conventional planar multiplex antenna used for such a cellular phone. The planar multiplex antenna 90 is disposed on the entire back surface of the radiating conductor 95 and a radiating conductor 95 having a slit having a constant slit width, which is composed of a J-shaped slit portion 91 and an
また、他の平面多重アンテナの例として、特許文献１に示すものがある。このアンテナは、帯状導体からなる第１の素子と第２の素子の周囲長の和が使用される周波数の１波長以上の長さであって、第１の素子と第２の素子がそれぞれ「Ｕ字形」または「Ｊ字形」をなすように構成されたものである。
しかしながら、図８に示したアンテナでは、スリット幅を広げると、周波数帯域は広がるが、共振周波数が高い方に移動したり、広げる場所によっては低くなってしまうため、周波数域の調整はほとんど不可能に近い。このため、スリット幅を一定として、スリットの長さを変えることでアンテナ特性を調整していた。従って、帯域を広くするのには限界があった。一方、アンテナのサイズ（体積）を大きくすると、帯域は広がるが、アンテナが大型化してしまい、小型化の要請に応じることが難しくなる。 However, in the antenna shown in FIG. 8 , when the slit width is widened, the frequency band is widened, but the resonance frequency is shifted to a higher side or lower depending on the place where the slit is widened. Close to. For this reason, the antenna characteristics are adjusted by changing the slit length while keeping the slit width constant. Therefore, there is a limit to widening the band. On the other hand, when the size (volume) of the antenna is increased, the band is widened, but the antenna is increased in size, making it difficult to meet the demand for downsizing.
一方、特許文献１に示すアンテナでは、帯状導体のみで構成されているため、アンテナのインピーダンス整合を調整しにくいという不都合があった。 On the other hand, since the antenna shown in Patent Document 1 is composed only of a strip-shaped conductor, there is a problem that it is difficult to adjust the impedance matching of the antenna.
従って、本発明の目的は、少なくとも２つ以上の周波数帯で動作が可能であり、小型で帯域が広く、インピーダンス整合の調整が容易な平面多重アンテナを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a planar multiplex antenna that can operate in at least two or more frequency bands, is small in size, has a wide band, and can easily adjust impedance matching.
上記目的を達成するため、本発明の平面多重アンテナは、アンテナの導体部分となる平板状の導体板と、前記平板状の導体板の直下部分以外に配置されたグランド基板導体とからなり、前記平板状の導体板は、Ｕ字状導体パターンと、前記Ｕ字状導体パターンの一端が接続されアンテナのインピーダンスが整合される形状に調整された矩形の導体パターンとからなり、前記平板状の導体板の前記矩形の導体パターンと前記グランド基板導体が１つの給電端子のみで電気的に接続されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the planar multiplex antenna of the present invention comprises a flat conductor plate serving as a conductor portion of the antenna, and a ground substrate conductor disposed in a portion other than a portion directly below the flat conductor plate, The flat conductor plate includes a U-shaped conductor pattern and a rectangular conductor pattern adjusted to a shape in which one end of the U-shaped conductor pattern is connected and the impedance of the antenna is matched. The rectangular conductor pattern of the plate and the ground substrate conductor are electrically connected by only one power supply terminal .
本発明の平面多重アンテナによれば、アンテナの導体部分となる平板状の導体板が、矩形導体パターンと、少なくとも１つ以上の線状でＵ字状に形成されたＵ字状導体パターンとを有しているため、Ｕ字状導体パターン全体で電流が共振する共振周波数と、Ｕ字状導体パターンの内側部分で電流が共振する共振周波数との少なくとも２つ以上の周波数帯で動作が可能になるとともに、矩形導体パターンによりアンテナのインピーダンス整合の調整を図ることが容易となる。 According to the planar multiplex antenna of the present invention, the flat conductor plate serving as the conductor portion of the antenna includes a rectangular conductor pattern and a U-shaped conductor pattern formed in a U-shape with at least one or more lines. Therefore, it is possible to operate in at least two frequency bands, that is, a resonance frequency at which the current resonates throughout the U-shaped conductor pattern and a resonance frequency at which the current resonates at the inner portion of the U-shaped conductor pattern In addition, it is easy to adjust the impedance matching of the antenna by the rectangular conductor pattern.
また、矩形導体パターンの幅によってほぼインピーダンス整合が決まるので、従来の板状逆Ｆアンテナのように短絡端子が不要となる。 In addition, since impedance matching is substantially determined by the width of the rectangular conductor pattern, a short-circuit terminal is not required as in a conventional plate-shaped inverted F antenna.
更に、平板状の導体板が配置されている直下のグランドを取り除くことで、アンテナ低背化、さらにアンテナの広帯域化が可能になる。 Furthermore, by removing the ground directly below where the flat conductor plate is disposed, the antenna can be reduced in height and the antenna can be widened.
また、平板状の導体板は、誘電材料からなる保持体上に固定することによりアンテナの体積を更に小さくすることができ、携帯端末の小型化、コストの削減が可能となる。 In addition, by fixing the flat conductor plate on a holding body made of a dielectric material, the volume of the antenna can be further reduced, and the mobile terminal can be reduced in size and cost.
更に、平板状の導体板を、筐体カバーの内壁上に固定することにより、アンテナ部分を保持する保持体が不要となってコストの削減に有用である。 Furthermore, fixing the flat conductor plate on the inner wall of the housing cover eliminates the need for a holding body for holding the antenna portion, and is useful for reducing costs.
図１は、本発明の第一の実施の形態に係る平面多重アンテナを示したものである。この平面多重アンテナ１０において、導体部分である導体板１１は、矩形導体パターン１３と線状でＵ字状に形成されたＵ字状導体パターン１５とからなり、Ｕ字状導体パターン１５の一端は矩形導体パターン１３に接続されて接続端１５ａとされ、もう一端は開放されて、開放端１５ｂとされている。また、矩形導体パターン１３は、給電端子１７によりグランド基板導体１９の給電点に接続されている。このため、アンテナ外部との電気的な接続は、給電端子１７のみとされている。FIG. 1 shows a planar multiplex antenna according to a first embodiment of the present invention. In the
導体板１１は、リン青銅などのバネ性のある金属を用い、プレス加工などで作製される。耐食性を高めるためにメッキ処理を施しても良い。導体板１１はＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）−ＰＣ（ポリカーボネート）等の誘電材料からなる保持体１６上に両面接着テープ等で固定されている。ＡＢＳ−ＰＣ上に作った凹凸に嵌め込み、融着で固定しても良い。さらに保持体１６は、グランド基板導体１９にネジ止めで固定される。また、保持体１６に設けたスナップフィット（爪）で固定することもできる。The conductor plate 11 is made of a metal having a spring property such as phosphor bronze by press working or the like. Plating treatment may be performed to increase corrosion resistance. The conductor plate 11 is fixed on a holding body 16 made of a dielectric material such as ABS (acrylonitrile butadiene styrene) -PC (polycarbonate) with a double-sided adhesive tape or the like. It may be fitted into the irregularities made on ABS-PC and fixed by fusion. Further, the holding body 16 is fixed to the ground substrate conductor 19 with screws. It can also be fixed with a snap fit (claw) provided on the holding body 16.
本平面多重アンテナでは、Ｕ字状導体パターン１５全体で電流が共振するときの周波数である第１の共振周波数ｆIn this planar multiplex antenna, the first resonance frequency f, which is the frequency at which the current resonates throughout the U-shaped conductor pattern 15, is obtained. １1 と、Ｕ字状に形成された部分の内側が共振する時の周波数である第２の共振周波数ｆAnd a second resonance frequency f that is a frequency at which the inside of the U-shaped portion resonates. ２2 （ｆ(F １1 ＜ｆ<F ２2 ）とを有している。).
第一の実施形態の平面多重アンテナでは、以下の効果を奏することができる。The planar multiplex antenna of the first embodiment can provide the following effects.
（１）Ｕ字状導体パターン１５により少なくとも２つ以上の周波数帯で動作が可能になるとともに、矩形導体パターン１３によりアンテナのインピーダンス整合の調整を図ることが容易となる。(1) The U-shaped conductor pattern 15 enables operation in at least two frequency bands, and the rectangular conductor pattern 13 facilitates adjustment of antenna impedance matching.
（２）アンテナの導体部分直下にグランドパターンが存在しないので、アンテナ低背化により小型化を図っても帯域の減少が生じない。(2) Since there is no ground pattern directly under the conductor portion of the antenna, the band is not reduced even if the antenna is reduced in height by downsizing the antenna.
（３）矩形導体パターン１３の幅によってほぼインピーダンス整合がきまるので、従来の板状逆Ｆアンテナのように短絡端子が不要となる。(3) Since impedance matching is substantially achieved depending on the width of the rectangular conductor pattern 13, a short-circuit terminal is not required as in a conventional plate-shaped inverted F antenna.
図２は、本発明の第二の実施の形態に係る平面多重アンテナを示したものである。この平面多重アンテナ２０においては、導体板２１が矩形導体パターン２３とＵ字状導体パターン２５とからなり、Ｕ字状導体パターン２５の一端が矩形導体パターン１３に接続されて接続端２５ａとされ、もう１端が開放されて開放端２５ｂとされている点、給電端子により給電されている点は、第一の実施の形態と同様である。FIG. 2 shows a planar multiplex antenna according to the second embodiment of the present invention. In the planar multiplex antenna 20, the conductor plate 21 includes a rectangular conductor pattern 23 and a U-shaped conductor pattern 25, and one end of the U-shaped conductor pattern 25 is connected to the rectangular conductor pattern 13 to form a connection end 25a. The point that the other end is opened to be the open end 25b, and the point that power is supplied from the power supply terminal is the same as in the first embodiment.
しかし、第二の実施形態では、導体板２１が誘電材料からできたコの字状の保持体２６上に配置され、更に、Ｕ字状に形成されたＵ字状導体パターン２５によるスリット２８が小さく形成されている点が第一の実施形態の平面多重アンテナと異なっている。However, in the second embodiment, the conductor plate 21 is disposed on a U-shaped holding body 26 made of a dielectric material, and further, a slit 28 is formed by a U-shaped conductor pattern 25 formed in a U-shape. The small point is different from the planar multiplex antenna of the first embodiment.
このように、Ｕ字状導体パターン２５の線状の導体パターン長、形状を変化させ、Ｕ字状導体パターン２５上の電気長、電磁結合の分布、強度を変化させることによって、第１の共振周波数ｆThus, by changing the linear conductor pattern length and shape of the U-shaped conductor pattern 25 and changing the electrical length, electromagnetic coupling distribution, and strength on the U-shaped conductor pattern 25, the first resonance is achieved. Frequency f １1 と第２の共振周波数ｆAnd the second resonance frequency f ２2 を変化させることが可能となる。Can be changed.
図３に、第二の実施形態の平面多重アンテナにおけるＶＳＷＲ（電圧定在波比）と周波数の関係を示す。第１の共振周波数ｆFIG. 3 shows the relationship between VSWR (voltage standing wave ratio) and frequency in the planar multiplex antenna of the second embodiment. First resonance frequency f １1 は９２０ＭＨｚ、第２の共振周波数ｆIs 920 MHz, the second resonance frequency f ２2 は１８３０ＭＨｚ得られ、ＶＳＷＲが２以下の時の帯域として、第１の共振周波数ｆIs obtained as 1830 MHz, and the first resonance frequency f is set as a band when VSWR is 2 or less. １1 付近で１６０ＭＨｚ、第２の共振周波数ｆ160MHz near, second resonance frequency f ２2 付近で１３０ＭＨｚの帯域幅が得られている。A bandwidth of 130 MHz is obtained in the vicinity.
第二の実施形態の平面多重アンテナでは、第一の実施形態の平面多重アンテナが奏する上記（１）〜（３）の効果の他、保持体２６をコの字にしているのでアンテナの体積が小さくなり、携帯端末の小型化に寄与できるという効果が得られる。In the planar multiplex antenna of the second embodiment, in addition to the effects (1) to (3) that the planar multiplex antenna of the first embodiment has, the volume of the antenna is increased because the holding body 26 is made U-shaped. The effect of reducing the size and contributing to downsizing of the mobile terminal can be obtained.
図４は、本発明の第三の実施の形態に係る平面多重アンテナを示したものである。この平面多重アンテナ４０においては、導体板４１が矩形導体パターン４３とＵ字状導体パターン４５とからなり、Ｕ字状導体パターン４５の一端が矩形導体パターン４３に接続されて接続端４５ａとされ、もう１端が開放されて開放端４５ｂとされ、少なくとも第１の共振周波数ｆFIG. 4 shows a planar multiplex antenna according to the third embodiment of the present invention. In the planar multiplex antenna 40, the conductor plate 41 includes a rectangular conductor pattern 43 and a U-shaped conductor pattern 45, and one end of the U-shaped conductor pattern 45 is connected to the rectangular conductor pattern 43 to form a connection end 45a. The other end is opened to form an open end 45b, and at least the first resonance frequency f １1 と第２の共振周波数ｆAnd the second resonance frequency f ２2 （ｆ(F １1 ＜ｆ<F ２2 ）を有している点、給電端子４７により給電されている点は、第一の実施の形態と同様である。) And the point where power is supplied from the power supply terminal 47 is the same as in the first embodiment.
しかし、第三の実施形態では、導体板４１がグランド基板導体４９と同一平面上に配置され、誘電材料から成る保持体が存在しない点が第一の実施形態の平面多重アンテナと異なっている。However, the third embodiment is different from the planar multiplex antenna of the first embodiment in that the conductor plate 41 is arranged on the same plane as the ground substrate conductor 49 and there is no holding body made of a dielectric material.
第三の実施形態の平面多重アンテナでは、第一の実施形態の平面多重アンテナが奏する上記（１）〜（３）の効果の他、導体板４１をグランド基板導体４９と同一平面上に配置することによって、第一の実施の形態の平面多重アンテナとほぼ同等の放射特性を維持しつつ、アンテナの体積を小さくすることによる携帯端末の小型化、またコストの削減が可能となるという効果が得られる。In the planar multiplex antenna of the third embodiment, the conductor plate 41 is arranged on the same plane as the ground substrate conductor 49 in addition to the effects (1) to (3) exhibited by the planar multiplex antenna of the first embodiment. As a result, it is possible to reduce the size of the portable terminal and reduce the cost by reducing the volume of the antenna while maintaining the radiation characteristics substantially the same as those of the planar multiplex antenna of the first embodiment. It is done.
図５は、本発明の第四の実施の形態に係る平面多重アンテナを示したものである。この平面多重アンテナ５０においては、アンテナ部５１が図１に示す導体板１１と同様に、矩形導体パターンとＵ字状導体パターンとからなり、Ｕ字状導体パターン２５の一端が矩形導体パターン１３に接続されてもう１端が開放された構造となっている。アンテナ部５１は、筐体カバー５３の内壁上に配置され、グランド基板５７と給電端子５５により電気的に接続され、少なくとも第１の共振周波数ｆFIG. 5 shows a planar multiplex antenna according to the fourth embodiment of the present invention. In the planar multiplex antenna 50, the antenna portion 51 is composed of a rectangular conductor pattern and a U-shaped conductor pattern, like the conductor plate 11 shown in FIG. 1, and one end of the U-shaped conductor pattern 25 is formed in the rectangular conductor pattern 13. It is connected and the other end is open. The antenna unit 51 is disposed on the inner wall of the housing cover 53, and is electrically connected by the ground substrate 57 and the power supply terminal 55, and at least the first resonance frequency f. １1 と第２の共振周波数ｆAnd the second resonance frequency f ２2 （ｆ(F １1 ＜ｆ<F ２2 ）を有している。)have.
第四の実施の形態の平面多重アンテナでは、第一の実施形態の平面多重アンテナが奏する上記（１）〜（３）の効果の他、アンテナ部５１が筐体カバー５３の内壁上に配置しているので、誘電材料からなる保持体が不要となってコストの削減に有用であり、またアンテナ部５１直下にスペースがあるので、ここに携帯端末で使用するスピーカ等を接地することが可能となるという効果が得られる。In the planar multiplex antenna of the fourth embodiment, in addition to the effects (1) to (3) that the planar multiplex antenna of the first embodiment has, the antenna unit 51 is disposed on the inner wall of the housing cover 53. Therefore, a holding body made of a dielectric material is unnecessary, which is useful for cost reduction, and since there is a space immediately below the antenna unit 51, it is possible to ground a speaker or the like used in a portable terminal here. The effect of becoming is obtained.
図６は、本発明の第五の実施の形態に係る平面多重アンテナを示したものである。この平面多重アンテナ６０においては、導体板６１が矩形導体パターン６３とＵ字状導体パターンとからなり、Ｕ字状導体パターンの一端が矩形導体パターン６３に接続されてもう１端が開放され、導体板６１が誘電材料でできた保持体６６上に配置されている点、給電端子６７がグランド基板導体６９と電気的に接続されており、少なくとも第１の共振周波数ｆFIG. 6 shows a planar multiplex antenna according to the fifth embodiment of the present invention. In the planar multiplex antenna 60, the conductor plate 61 is composed of a rectangular conductor pattern 63 and a U-shaped conductor pattern. One end of the U-shaped conductor pattern is connected to the rectangular conductor pattern 63 and the other end is opened. The point that the plate 61 is disposed on a holding body 66 made of a dielectric material, the power supply terminal 67 is electrically connected to the ground substrate conductor 69, and at least the first resonance frequency f. １1 と第２の共振周波数ｆAnd the second resonance frequency f ２2 （ｆ(F １1 ＜ｆ<F ２2 ）を有している点は、第一の実施の形態と同様である。) Is the same as in the first embodiment.
しかし、第五の実施の形態では、Ｕ字状導体パターンが、形状の異なる第１のＵ字状導体パターン６４と第２のＵ字状導体パターン６５の２つの導体パターンからなる点が第一の実施形態の平面多重アンテナと異なっている。However, in the fifth embodiment, the first point is that the U-shaped conductor pattern is composed of two conductor patterns of a first U-shaped conductor pattern 64 and a second U-shaped conductor pattern 65 having different shapes. This is different from the planar multiplex antenna of the embodiment.
第五の実施の形態の平面多重アンテナでは、第一の実施形態の平面多重アンテナが奏する上記（１）〜（３）の効果の他、一端が矩形導体パターンに接続され、もう一端が開放された複数の異なる形状のＵ字状導体パターンを形成しているので、それぞれのＵ字状導体パターンが異なる電気長、電磁結合を有し、また相互に電磁結合が生じることによって、広帯域化が可能となるという効果が得られる。In the planar multiplex antenna of the fifth embodiment, in addition to the effects (1) to (3) produced by the planar multiplex antenna of the first embodiment, one end is connected to the rectangular conductor pattern and the other end is opened. Since a plurality of U-shaped conductor patterns with different shapes are formed, each U-shaped conductor pattern has different electrical lengths and electromagnetic couplings, and mutual electromagnetic couplings can be used to increase the bandwidth. The effect of becoming is obtained.
図７は、本発明の平面多重アンテナを用いた携帯端末としての携帯電話を示すものである。この携帯電話においては、プリント基板７１の表面に、液晶ディスプレイ７２、キーボード７３が配置され、プリント基板７１の裏面に、送受信回路を構成する回路素子７４、この回路素子７４を覆うシールドカバー７５、液晶ディスプレイ７２及びキーボード７３等を制御する回路素子７６、この回路素子７６を覆うシールドカバー７７が配置されている。プリント基板７１の先端部には、送受信回路に電気的に接続され、例えば第一乃至第五のいずれかの実施形態に示すような平面多重アンテナ７９が配置され、バッテリー７８を含めてこれらの部品をケース８０で覆い、ケースの裏面にバッテリーカバー８１を備えたものである。
FIG. 7 shows a mobile phone as a mobile terminal using the planar multiplex antenna of the present invention. In this cellular phone, a liquid crystal display 72 and a keyboard 73 are arranged on the front surface of a printed circuit board 71. On the back surface of the printed circuit board 71, circuit elements 74 constituting a transmission / reception circuit, a shield cover 75 covering the circuit elements 74, liquid crystals A circuit element 76 that controls the display 72, the keyboard 73, and the like, and a shield cover 77 that covers the circuit element 76 are disposed. At the front end of the printed circuit board 71, a planar multiplex antenna 79 as shown in any one of the first to fifth embodiments, for example, is disposed electrically connected to a transmission / reception circuit. Is covered with a
このような携帯電話においては、第一乃至第五のいずれかの実施形態の平板多重アンテナを用いているので、小型で帯域が広く、少なくとも２つの周波数帯域で動作可能な携帯電話とすることができる。 In such a mobile phone, since the flat multiple antenna according to any one of the first to fifth embodiments is used, the mobile phone can be small, have a wide bandwidth, and can operate in at least two frequency bands. it can.
１０、２０、４０、５０、６０、７９、９０ 平面多重アンテナ
１１、２１、４１、６１ 導体板
１３、２３、４３、６３ 矩形導体パターン
１５、２５、４５ Ｕ字状導体パターン
１５ａ、２５ａ、４５ａ、６４ａ、６５ａ 接続端
１５ｂ、２５ｂ、４５ｂ、６４ｂ、６５ｂ 開放端
６４ 第１のＵ字状導体パターン、６５ 第２のＵ字状導体パターン
１６、２６、６６、９７ 保持体
１７、２７、４７、５５、６７ 給電端子
１９、２９、４９、６９ グランド基板導体
５１ アンテナ部、５３ 筐体カバー、５７ グランド基板
10, 20, 40, 50, 60,79,90 planar multiple antenna 11, 21, 41, 61 conductive plate 13, 23, 43, 63 rectangular conductor pattern
15, 25, 45 U-shaped conductor pattern 15a, 25a, 45a , 64a, 65a Connection end 15b, 25b, 45b , 64b, 65b Open end 64 First U-shaped conductor pattern, 65 Second U-shaped conductor Patterns 16, 26 , 66, 97 Holders 17, 27 , 47 , 55 , 67 Feed terminals 19, 29 , 49 , 69 Ground substrate conductors
51 Antenna part, 53 Case cover, 57 Ground board
Claims (1)
前記平板状の導体板の直下部分以外に配置されたグランド基板導体とからなり、It consists of a ground substrate conductor arranged in a portion other than a portion directly below the flat conductor plate,
前記平板状の導体板は、Ｕ字状導体パターンと、前記Ｕ字状導体パターンの一端が接続されアンテナのインピーダンスが整合される形状に調整された矩形の導体パターンとからなり、The flat conductor plate is composed of a U-shaped conductor pattern and a rectangular conductor pattern adjusted to a shape in which one end of the U-shaped conductor pattern is connected and the impedance of the antenna is matched,
前記平板状の導体板の前記矩形の導体パターンと前記グランド基板導体が１つの給電端子のみで電気的に接続されていることを特徴とする平面多重アンテナ。A planar multiplex antenna, wherein the rectangular conductor pattern of the flat conductor plate and the ground substrate conductor are electrically connected by only one power supply terminal.
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