JP4100460B2 - アンテナ装置およびそれを用いた無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、無線通信を行うためのアンテナ装置およびそれを用いた無線通信装置に関するものである。

図６には、無線通信装置としての携帯型電話機の一例（特許文献１参照）が、背面側の外観図により示されている。図６は、ＬＣＤ（液晶画面）およびキー部を紙面裏向きに配置した場合の斜視図である。図６に示す携帯型電話機４０は、筐体４１内にアンテナ素子４２と無給電素子４３とを内蔵している。アンテナ素子４２は、アンテナ中央において給電部４４から給電されるように構成されている。

無給電素子４３とアンテナ素子４２は、同一面上に、互いに間隔を介して設けられ、例えば筐体４１の内壁に貼り付けられている。無給電素子４３は、筐体４１内部の上端側に設けられている。アンテナ素子４２は、無給電素子４３の内側に設けられている。アンテナ素子４２と無給電素子４３とは電気的に結合している。

特許公報第３６０８７３５号

ところで、携帯型電話機の形状は様々なものが作られており、今後も多様化が進むと考えられる。そうすると、現在よりも携帯型電話機内のアンテナ配設スペースを小さくすることが求められる可能性がある。しかしながら、上記携帯型電話機４０においては、アンテナ素子４２と無給電素子４３とが同一面上に互いに間隔を介して設けられ、アンテナ素子４２が無給電素子４３の内側に形成されている。そのため、これらの素子４２，４３の設計の自由度が低い。また、アンテナ特性はグランド端からの突き出し量が大きい方が優れている。そのため、アンテナ素子４２の突き出し量が無給電素子４３の突き出し量より小さくなる配置は、アンテナ特性的に不利なロケーションである。

つまり、アンテナ素子等の給電素子と無給電素子とを同一平面上に配置する構成においては、必要な突き出し量がとれるように設計しようとすると、アンテナ装置が大型化してしまう可能性がある。そのため、アンテナ装置やアンテナ装置を設けて形成される無線通信装置の小型化に適応することが難しいといった問題があった。

この発明は、次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、
直方体の誘電体基体の表面に、回路基板上の接点から給電される給電素子と、該給電素子と間隔を介して配置されて前記給電素子とは異なる周波数で共振する無給電素子とが形成され、該無給電素子と給電素子とが容量結合し共振状態を作り出す構成を備えたアンテナ装置であって、
前記回路基板にはグランド面が形成され、前記誘電体基体は当該グランド面に近接させて当該グランド面から外側にはみ出した位置に配置されており、
前記給電素子は、グランド面に面する誘電体基体のグランド面側から見て手前側の側面の長手方向の中央寄り側に前記回路基板上の接点に接続する接続部を有して、当該接続部から誘電体基体の上面に向けて立ち上がった後に誘電体基体の上面で誘電体基体の長手方向の一端側へ向けて伸張してから誘電体基体の上面の奥側の端縁に沿って誘電体基体の長手方向の反対端側へ伸張し、さらに、当該反対端側から誘電体基体の上面の奥側から手前側へ伸長させた部位を開放端として、立体形状に形成されており、
前記無給電素子は、前記誘電体基体の前記手前側の側面とは反対側となる奥側の側面の下方側の端縁に沿って誘電体基体の長手方向の一端側から他端側に伸長されていて、その伸長部の一端側からは誘電体基体の奥側の側面を下方側から立ち上がって誘電体基体の一端側の上面を横切りさらに誘電体基体の前記手前側の側面に沿って下方側へ伸長する第１の開放端が伸長形成され、前記奥側の側面の下方側の端縁に沿う伸長部の他端側からは誘電体基体の奥側の側面を下方側から立ち上がって誘電体基体の上面側に形成されている前記給電素子の開放端と近接して該給電素子の開放端と容量結合する第２の開放端が形成されて、無給電素子も立体形状に形成されており、
前記誘電体基体の上面の奥側の端縁に沿って誘電体基体の長手方向に伸長する給電素子の伸長部と、前記誘電体基体の奥側の側面の下方側の端縁に沿って誘電体基体の長手方向の一端側から他端側に伸長する無給電素子の伸長部とは共に前記回路基板のグランド面から外側へほぼ同じ量だけ突き出すグランド面に対する突き出し部位と成していることを特徴としている。

この発明のアンテナ装置は、回路基板上の接点から給電される給電素子と、該給電素子と間隔を介して配置された無給電素子とが容量結合し、共振状態を作り出す構成を備えている。また、前記無給電素子は前記給電素子と異なる周波数で共振するように形成されている。

前記給電素子と前記無給電素子とは、前記回路基板に近接配置されている。しかし、前記給電素子と前記無給電素子とは共に前記回路基板に形成されたグランド面の一端側端面よりも外側にはみ出して形成されているので、グランド面の影響を受けにくい。

また、給電素子と無給電素子とは、立体的に形成される。この立体的な形成により、給電素子と無給電素子は、互いに前記グランド面から外側への突き出し量を略一致させた部位を有することができる。そのため、本発明のアンテナ装置は、その配設スペースを有効利用できる。例えば、本発明のアンテナ装置は、無線通信装置の端末部に設けた場合に、その端部領域に給電素子と無給電素子とを共に配置できる。したがって、本発明のアンテナ装置は、小型化しても、アンテナ利得の劣化を防ぐことができ、良好なアンテナ特性を得ることができる。

第１実施例のアンテナ装置を説明するための模式的な斜視図である。 第１実施例のアンテナ装置を説明するための模式的な側面図である。 携帯型電話機に本発明のアンテナ装置を設ける場合の配設位置の例を説明する、携帯電話機の外観図である。 携帯型電話機に本発明のアンテナ装置を設ける場合の配設位置の例を説明する、折りたたみ式携帯電話機の折りたたみ状態図である。 携帯型電話機に本発明のアンテナ装置を設ける場合の配設位置の例を説明する、折りたたみ式携帯電話機を開いた状態の図である。 第２実施例のアンテナ装置を説明するための図である。 第３実施例のアンテナ装置を説明するための図である。 その他の実施例のアンテナ装置を説明するための図である。 特許文献１に記載のアンテナ装置の一つを説明するための図である。

符号の説明

１ アンテナ装置
２ 給電素子
３ 無給電素子
４ 回路基板
５ グランド面
６，７ グランド端沿伸長部位
８ 連接電極部
９，１２，１３ 開放端
１０ 誘電体基体
１１ 分岐部
１４ 近接配置領域
１５ 接点

以下、本発明の実施例を、図面を参照して説明する。なお、本実施例の説明において、従来例との重複説明は省略又は簡略化する。

図１ａには、第１実施例のアンテナ装置１が、回路基板４と共に模式的な斜視図により示されている。図１ｂには、第１実施例のアンテナ装置１が、図１ａの右側から見た側面図により示されている。このアンテナ装置１は、給電素子２と無給電素子３とを有している。給電素子２は、回路基板４上の接点１５（図１ｂ、参照）から給電される。無給電素子３は、給電素子２と間隔を介して配置されている。該無給電素子３と給電素子２とが、近接配置された領域を介して容量結合し、共振状態を作り出す構成を備えている。

給電素子２と無給電素子３とは共に、長方形状の回路基板４の外側に設けられた誘電体基体１０を介して、回路基板４に近接配置されている。給電素子２と無給電素子３は、誘電体基体１０の表面にパターン形成された状態で回路基板４に取り付けられている。第１実施例では、グランド面５が、回路基板４の表面の全領域に形成されている。給電素子２と無給電素子３は、共に、回路基板４の一端側から外側にはみ出して形成されている。これにより、給電素子２と無給電素子３は、共に、グランド面５の一端側端面よりも外側にはみ出して形成されている。

また、給電素子２と無給電素子３は、いずれも、グランド面５の一端側端面に沿う方向に（つまり、本実施例では、回路基板４の短辺の端面に沿うＸ方向に）伸長形成されている。これら、グランド面５の一端側端面に沿う方向に伸長形成された部位は、それぞれ、グランド端沿伸長部位６，７と成している。給電素子２のグランド端沿伸長部位６は、回路基板４の基板面と略平行に形成された面と成している。無給電素子３のグランド端沿伸長部位７は、回路基板４の基板面と略直交または直交する態様に形成された面と成している。

無給電素子３は、複数の曲がり部を有して立体的に形成されている。本実施例は、このように、無給電素子３を立体的に形成することで、特徴的な構成を有している。つまり、給電素子２のグランド端沿伸長部位６と無給電素子３のグランド端沿伸長部位７との少なくとも一部位が、互いに回路基板４の厚み方向に間隔を介し、グランド面５から外側への突き出し量を略一致させた態様で設けられている。

給電素子２は、連接電極部８を有している。連接電極部８は、グランド端沿伸長部位６に連接している。また、連接電極部８は、グランド端沿伸長部位６の一端側から、回路基板４の一端側に設けられた給電用端子（給電点１５に設けられた端子）に接続されるように、迂回して伸設されている。

つまり、連接電極部８は、グランド端沿伸長部位６の一端側から、誘電体基体１０の上面上で、回路基板４の長辺に沿ったＹ方向に伸長されてから、誘電体基体１０の途中で伸長方向を変えている。そして、連接電極部８は、グランド端沿伸長部位６に沿ったＸ方向に伸長されることにより迂回している。連接電極部８の伸長端側は、回路基板４側に向けて斜め下側に伸設され、回路基板４の給電用の接点１５に接続されている。

また、給電素子２は、開放端１２を有している。開放端１２は、グランド端沿伸長部位６の他端側に連接している。給電素子２の開放端１２側は、回路基板４の基板面と略平行に形成された面と成している。この開放端１２側は、回路基板４側に向かってＹ方向に伸長された後、伸長方向を変え、回路基板２の一端側端面に沿ったＸ方向に伸長形成されている。

前記無給電素子３は、回路基板５のグランド面５には導通していない。無給電素子３は、開放端１３と開放端９とを有する。開放端１３は、グランド端沿伸長部位７の一端側に連接して前記給電素子２の開放端１２に近接する側に位置する。開放端９は、グランド端沿伸長部位７の他端側に連接して給電素子２の連接電極部８に近接する側に位置する。

開放端９は、グランド端沿伸長部位７の一端側から、誘電体基体１０の正面に沿って上側に伸長されてから、その上端で屈曲している。そして、開放端９は、誘電体基体１０の上面上で回路基板４の長辺に沿ったＹ方向に伸長されている。さらに、開放端９は、回路基板４側の端部で屈曲し、誘電体基体１０の回路基板４側の面に沿って伸長されている。このように、開放端９が立体的に形成されて、無給電素子３が立体的に形成されている。

前記開放端１３は、グランド端沿伸長部位７と同一面で上側に向かって伸長されてから、その上端で屈曲している。そして、開放端１３は、前記給電素子２の開放端１２と同一面上で近接し、回路基板２側に向けて伸長配設されている。この近接配置領域１４が、給電素子２と無給電素子３との容量結合領域と成している。

なお、無給電素子３は、給電素子２と異なる周波数で共振するように形成されている。無給電素子３の共振周波数の１／２波長が無給電素子３の実効電気長とほぼ等しくなるように形成されている。給電素子２も、給電素子２の設定共振周波数に対応させて、同様に、実効電気長が調整されている。

本実施例のアンテナ装置１は、以上のように構成されており、例えば、図２ａ、図２ｂ、図２ｃに示すような、携帯型電話機２０の端部側（図の符号Ａ、Ｂで示す位置のいずれか）に設けられる。なお、この端部側という言葉は、図２ｂ、図２ｃに示すように、折りたたみ型の携帯型電話機２０においては、折りたたんだ状態（図２ｂに示す状態）における端部を意味するものである。この場合、携帯型電話機２０は、図２ｂの符号Ａ、Ｂのいずれかの位置にアンテナ装置１を設けて形成することができる。

本実施例において、給電点１５を介して回路基板４側から給電素子２に通信用の信号が供給されると、その通信用の信号に基づいて給電素子２が励振する。また、給電素子２と無給電素子３とが、その近接配置領域１４を介して容量結合して共振状態を作り出す。無給電素子３は、給電素子２と異なる周波数で共振しながら（複共振状態を作り出しながら）アンテナ動作を行う。

本実施例では、給電素子２と無給電素子３が共に、回路基板４に形成されたグランド面５の一端側端面よりも外側にはみ出して、グランド面５の一端側端面に沿う方向に伸長形成されている。そのため、本実施例の上記アンテナ動作は、グランド面５の影響を受けにくい。したがって、本実施例のアンテナ装置１は、小型化しても、アンテナ利得の劣化を防ぐことができ、良好なアンテナ特性を得ることができる。

また、本実施例において、給電素子２と無給電素子３とは、上記グランド面５の一端側端面に沿う方向に伸長形成された部位を、グランド端沿伸長部位６，７と成している。また、無給電素子３は、複数の曲がり部を有して立体的に形成されている。これらの構成により、給電素子２のグランド端沿伸長部位６と無給電素子３のグランド端沿伸長部位７との少なくとも一部位が、互いに上下に間隔を介し、グランド面５から外側への突き出し量を略一致させた態様で設けられている。そのため、本実施例は、アンテナ装置１の配設スペースを有効利用できる。

そして、本実施例のアンテナ装置１を、例えば図２ａ、図２ｂ、図２ｃに示した携帯型電話機２０のような無線通信装置の端末部に設けた場合には、給電素子２と無給電素子３とが共に、無線通信装置の端部側の領域に配置される。そのため、携帯型電話機２０等の無線通信装置は、本実施例のアンテナ装置１により、良好な無線通信を行うことができる。

また、本実施例においては、給電素子２と無給電素子３は、回路基板４の一端側から外側にはみ出して設けられた誘電体基体１０にパターン形成された状態で、回路基板４に取り付けられている。そのため、給電素子２と無給電素子３の回路基板４への近接配置が、容易に、かつ、的確に行える。

さらに、本実施例では、給電素子２は、グランド端沿伸長部位６の一端側に、該グランド端沿伸長部位６の一端側から回路基板４の給電端子に向けて迂回する連接電極部８を設けている。また、給電端子２は、グランド端沿伸長部位６の他端側に、開放端１２を設けている。これら、連接電極部８と開放端１２の構成によって、本実施例は、給電素子１２の設計の自由度を高めることができ、給電素子２の設計を自在に行うことができる。また、無給電素子３は、グランド端沿伸長部位７に連接して設けた立体的な開放端９と開放端１３とを有している。そのため、本実施例は、無給電素子３の設計も自在に行うことができる。したがって、本実施例のアンテナ装置１は、たとえ小型に形成しても、給電素子２と無給電素子３を所望の形状、長さに形成して、容易に共振周波数を調整し、所望の共振周波数を得ることができる。

さらに、本実施例は、誘電体基体１０を有し、該誘電体基体１０に給電素子２と無給電素子３とがパターン形成されている。そのため、給電素子２と無給電素子３を、誘電体基体１０に、容易に、かつ、精度良く形成することができる。しかも、誘電体基体１０を設けると、誘電体基体１０の波長短縮効果により、誘電体基体１０を設けない場合に比べて、給電素子２と無給電素子３の長さを長くしなくても、設定の共振周波数を得ることができる。

以下に、第２実施例を説明する。なお、第２実施例の説明において、第１実施例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

この第２実施例のアンテナ装置１が、図３に、回路基板４と共に模式的な斜視図により示されている。この第２実施例は、上記第１実施例とほぼ同様に構成されている。第２実施例が上記第１実施例と異なることは、給電素子２に分岐部１１が無給電素子３の開放端９に近接配置して形成されて、近接配置領域１４が形成されていることである。第２実施例では、この近接配置領域１４と、上記第１実施例と同様の位置に形成された近接配置領域１４との２箇所が、給電素子２と無給電素子３との容量結合領域と成している。

第２実施例は以上のように構成されており、第２実施例も上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。また、第２実施例は、給電素子２に分岐部１１を形成し、この分岐部１１を無給電素子３の開放端９に近接配置している。このように、第２実施例は、開放端９に近接配置される分岐部１１を設けることにより、給電素子２自身の共振に影響を与えることなく、無給電素子３のマッチングをコントロールできる。

以下に、第３実施例を説明する。なお、第３実施例の説明において、第１、第２実施例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。

この第３実施例のアンテナ装置１が、図４に、回路基板４と共に模式的な斜視図により示されている。第３実施例では、給電素子２の開放端１２の側に位置する無給電素子３の開放端１３が、無給電素子３のグランド端沿伸長部位７から曲げ部を有さず延伸している。そして、無給電素子３の開放端１３とグランド端沿伸長部位７とが互いに同一面で形成されている。そのため、給電素子２のグランド端沿伸長部位６が、グランド面５の一端側端面に沿って、より長く形成されている。第４実施例では、給電素子２のグランド端沿伸長部位６と無給電素子３の開放端１３側との近接配置領域１４が、給電素子２と無給電素子３との容量結合領域と成している。

第３実施例は以上のように構成されており、第３実施例も上記第１実施例と同様の効果を奏することができる。また、第３実施例は、給電素子２のグランド端沿伸長部位６を、グランド面５の一端側端面に沿って、より長く形成できる。これにより、第３実施例は、アンテナ効率向上等のアンテナ特性向上を図ることができる。

以上のように、上記各実施例のアンテナ装置１は、いずれも、小型であってもアンテナ特性を良好にでき、無線通信装置のアンテナスペースを有効利用できる。したがって、上記各実施例のいずれかをアンテナ装置１を携帯型電話機の端部側に設けることにより、アンテナ特性の優れた携帯電話機を提供することができる。また、上記各実施例のアンテナ装置１が設けられている無線通信装置は、上述したような優れた効果を持つアンテナ装置１を設けることにより、上記携帯電話機を始めとし、小型化が可能で所望の特性を有する無線通信装置にできる。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく、様々な態様を採り得る。例えば、上記各実施例は、いずれも誘電体基体１０を有し、誘電体基体１０に給電素子２と無給電素子３とがパターン形成された状態で、回路基板４に取り付けられていた。しかし、アンテナ装置１は、例えば図５に示すように、誘電体基体１０を省略し、給電素子２と無給電素子３とを板状に形成して回路基板４に取り付けて形成してもよい。

なお、図５は、給電素子２と無給電素子３の形状を上記第１実施例に設けた給電素子２と無給電素子３の形状と同様に形成した例を示している。ただし、上記第２や第３の各実施例に設けた給電素子２と無給電素子３の形状と同様の形状を有する給電素子２と無給電素子３を、誘電体基体１０を用いずに形成してもよい。また、他の形状の給電素子２と無給電素子３を、誘電体基体１０を用いずに形成してアンテナ装置１を形成することもできる。

さらに、上記各実施例では、給電素子２を無給電素子３よりも内側に配置したが、給電素子２と無給電素子３を入れ替えた態様で設けることもできる。例えば、上記各実施例では、回路基板４の一端側端部の中央部に接点１５を設け、該接点１５に給電素子２を接続した。しかし、接点１５の配設位置は、特に限定されるものではなく、適宜設定されるものである。そのため、回路基板４の端部（角部側）に接点１５を設け、この接点１５に、上記各実施例における無給電素子３の形成態様で設けた給電素子２の一端側を接続することもできる。

さらに、上記各実施例では、回路基板４の表面全域をグランド面５としたが、回路基板４の一部領域をグランド面５としてもよい。この場合、本発明のアンテナ装置１は、グランド面５の一端側端面からはみ出していれば、給電素子２と無給電素子３が、回路基板４上に設けられていてもよい。また、誘電体基体１０を設ける場合には、その誘電体基体１０が回路基板４上に設けられてもよい。

さらに、上記各実施例では、給電素子２と無給電素子３との容量結合領域は、１箇所または２箇所としたが、容量結合領域は、３箇所以上設けられていてもよい。

さらに、上記各実施例では、回路基板４は長方形状に形成されていたが、長方形状以外の形状の回路基板４を用いてもよいものである。

さらに、上記説明は、上記各実施例のアンテナ装置１を携帯型電話機に適用する例について述べたが、本発明のアンテナ装置を設けて携帯型電話機以外の無線の無線通信装置を形成してもよい。

本発明は、小型化しても、アンテナ利得の劣化を防ぐことができ、良好なアンテナ特性を得ることができるアンテナ装置を提供できる。そのため、本発明は、小型化と良好なアンテナ特性とを要求される、携帯電話等の無線通信装置に備えるアンテナ装置およびその無線通信装置として好適である。

Claims (6)

1. 直方体の誘電体基体の表面に、回路基板上の接点から給電される給電素子と、該給電素子と間隔を介して配置されて前記給電素子とは異なる周波数で共振する無給電素子とが形成され、該無給電素子と給電素子とが容量結合し共振状態を作り出す構成を備えたアンテナ装置であって、
   前記回路基板にはグランド面が形成され、前記誘電体基体は当該グランド面に近接させて当該グランド面から外側にはみ出した位置に配置されており、
   前記給電素子は、グランド面に面する誘電体基体のグランド面側から見て手前側の側面の長手方向の中央寄り側に前記回路基板上の接点に接続する接続部を有して、当該接続部から誘電体基体の上面に向けて立ち上がった後に誘電体基体の上面で誘電体基体の長手方向の一端側へ向けて伸張してから誘電体基体の上面の奥側の端縁に沿って誘電体基体の長手方向の反対端側へ伸張し、さらに、当該反対端側から誘電体基体の上面の奥側から手前側へ伸長させた部位を開放端として、立体形状に形成されており、
   前記無給電素子は、前記誘電体基体の前記手前側の側面とは反対側となる奥側の側面の下方側の端縁に沿って誘電体基体の長手方向の一端側から他端側に伸長されていて、その伸長部の一端側からは誘電体基体の奥側の側面を下方側から立ち上がって誘電体基体の一端側の上面を横切りさらに誘電体基体の前記手前側の側面に沿って下方側へ伸長する第１の開放端が伸長形成され、前記奥側の側面の下方側の端縁に沿う伸長部の他端側からは誘電体基体の奥側の側面を下方側から立ち上がって誘電体基体の上面側に形成されている前記給電素子の開放端と近接して該給電素子の開放端と容量結合する第２の開放端が形成されて、無給電素子も立体形状に形成されており、
   前記誘電体基体の上面の奥側の端縁に沿って誘電体基体の長手方向に伸長する給電素子の伸長部と、前記誘電体基体の奥側の側面の下方側の端縁に沿って誘電体基体の長手方向の一端側から他端側に伸長する無給電素子の伸長部とは共に前記回路基板のグランド面から外側へほぼ同じ量だけ突き出すグランド面に対する突き出し部位と成していることを特徴とするアンテナ装置。
2. 給電素子において、誘電体基体の手前側の側面の接続部から立ち上がって誘電体基体の上面で誘電体基体の一端側へ向けて伸長した部位と、誘電体基体の上面の奥側の端縁に沿って誘電体基体の前記一端側から長手方向の反対端側へ伸張する伸長部の前記一端側との接続部位から無給電素子の第１の開放端部位に沿って伸長する分岐部が形成され、該分岐部が無給電素子の第１の開放端と容量結合し、その結合の容量によって給電素子と無給電素子とのマッチングがとられていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 給電素子と無給電素子を入れ替えて、入れ替え前の給電素子を無給電素子と成すと共に、入れ替え前の無給電素子を給電素子と成し、誘電体基体の手前側の側面に形成されている入れ替え前の無給電素子の第１の開放端の端部を、回路基板上の給電用の接点と接続して入れ替え後の給電素子の給電接続端としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアンテナ装置。
4. 給電素子と無給電素子を誘電体基体に形成するのに代えて、誘電体基体を用いずに給電素子と無給電素子は板状に形成して回路基板に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３記載のアンテナ装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のアンテナ装置が設けられていることを特徴とする無線通信装置。
6. 無線通信装置は携帯型電話機と成しており、アンテナ装置は携帯型電話機の端部側に設けられることを特徴とする請求項５記載の無線通信装置。

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