JP4191004B2 - 板状逆アンテナおよびこれを有した電子機器 - Google Patents

Description

この発明は、板状逆Ｆアンテナおよびこれを有した電子機器に関し、特に帯域の劣化を回避しつつ、小型・薄型化し、かつ多周波共用特性をもつことができる板状逆Ｆアンテナおよびこれを有した電子機器に関するものである。

従来から、携帯端末の内蔵アンテナとして板状逆Ｆアンテナが用いられている。図１２は、従来の板状逆Ｆアンテナの平面図を示し、図１３は、図１２に示した板状逆ＦアンテナのＢ−Ｂ線断面図を示す。図１２および図１３に示すように、従来の板状逆Ｆアンテナは、地板１０１上に空気などの誘電体を介して略平行に放射導体板１０２が設けられ、地板１０１と放射導体板１０２の間に短絡ピン１０３および給電ピン１０４が設けられる。

この板状逆Ｆアンテナの小型化を図る方法としては、放射導体板１０２にスリットを装荷する方法や、図１４に示すように、地板２０１と放射導体板２０２とを一体的に折り曲げる方法がある。

特開平８−５６１１５号公報

しかしながら、板状逆Ｆアンテナはその特性上、狭帯域であり、上述したスリットの装荷によって小型化を図ると、さらに狭帯域になってしまい、広帯域なアンテナを実現することができないという問題点があった。

この場合、地板と放射導体板との間の距離を確保することによって必要帯域を維持することができる。たとえば、この距離を短く、すなわち薄くすると狭帯域にすることができ、この距離を長く、すなわち厚くすると高帯域にすることができる。したがって広帯域の板状逆Ｆアンテナを、小型化、特に薄型化を図ることは困難であるという問題点があった。

一方、図１４に示した板状逆Ｆアンテナは、小型化を実現する上では有効な方法であるが、この板状逆Ｆアンテナが搭載された携帯端末などの電子機器の筐体に合わせたアンテナ設計をしなければならず、柔軟性に乏しいという問題点があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、帯域の劣化を回避しつつ、小型・薄型化を柔軟に行うことができる板状逆Ｆアンテナおよびこれを有した電子機器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明は、共通の地板上部に短絡ピンおよび給電ピンを介して設けられた放射導体板を、該地板の裏面を覆うように延設したことを特徴とする。

また、この発明は、上記の発明において、前記放射導体板は、前記短絡ピンおよび給電ピンの位置から両側に異なる２つの周波数に対応する長さ分、延設された２つの放射導体部を有することを特徴とする。

また、この発明は、上記の発明において、前記短絡ピンおよび給電ピンに共通接続される複数の放射導体板を備えたことを特徴とする。

また、この発明は、上記の発明において、前記地板と該地板上部の放射導体板との間の距離と前記地板と該地板下部の放射導体板との間の距離との比と、前記短絡ピンと前記給電ピンとの間の距離とを調整してインピーダンス整合されることを特徴とする。

また、この発明は、上記の発明において、前記放射導体板に囲まれた空間に電子回路部品を設けたことを特徴とする。

この発明によれば、帯域の劣化を回避しつつ、アンテナが搭載される機器に柔軟に対応して小型・薄型化を容易に行うことができるという効果を奏する。さらに、放射導体板の大きさを自由に設計できるので、多周波共用アンテナとしての機能を容易に実現することができるという効果を奏する。

以下に、図面を参照して、この発明にかかる板状逆Ｆアンテナおよびこれを有した電子機器の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１である板状逆Ｆアンテナの平面図である。図２は、図１に示した板状逆ＦアンテナのＡ−Ａ線断面図である。また、図３は、図１に示した板状逆Ｆアンテナの裏面図である。図１〜図３において、この板状逆Ｆアンテナ１０は、地板としての機能を有するプリント基板１を有し、プリント基板１の長手方向の一端部に短絡ピン３および給電ピン４を介して結合される放射導体板２が設けられる。この放射導体板２は、短絡ピン３および給電ピン４を境界にして、両側に延びた２つの放射導体部２ａ，２ｂを形成する。放射導体部２ａ，２ｂは、それぞれプリント基板１の裏面にまで達し、プリント基板１を覆うように形成される。この放射導体部２ａ，２ｂは、それぞれ異なるアンテナ、すなわち、板状逆Ｆアンテナとして機能し、その長さを含む形状に応じた固有の周波数に共振した電磁波を効率よく放射し、受信することができる。すなわち、この板状逆Ｆアンテナ１０は、２周波共用アンテナとして機能する。

この板状逆Ｆアンテナ１０は、１枚の地板としてのプリント基板１の両面を有効に利用することで、放射導体板２の面積を大きくとることができるとともに、放射導体板２がプリント基板を覆うように形成しているため、帯域の劣化を回避しつつ、小型・薄型化を実現できる。

通常、板状逆Ｆアンテナでは、短絡ピン３と給電ピン４との間の距離によってインピーダンス調整を行う。しかし、図４に示すように、放射導体板２と地板との間の厚みを小さくする（矢印Ａ１）と、そのスミス図に示すように周波数軌跡が大きな円となり（矢印Ａ２）、インピーダンス整合が困難になる。この場合、図２に示すように、プリント基板１と上部の放射導体板２との厚みｈ１と、プリント基板１と下部の放射導体板２との厚みｈ２との比を適度に調整することによって、さらには、プリント基板１とこのプリント基板１の平面上における放射導体板２との間の隙間ｄ１，ｄ２の値を適度に調整することによって、スミス図上の周波数軌跡を小さな円とすることができ、インピーダンス整合を容易に行うことができる。これによって、インピーダンス調整を柔軟に行うことができ、設計の自由度の高い板状逆Ｆアンテナを実現できる。すなわち、この板状逆Ｆアンテナは、小型・薄型化を実現できるのみでなく、電気的特性であるインピーダンス調整に対しても高い柔軟性を有している。

図５は、この実施の形態１に示した板状逆Ｆアンテナを有した電子機器の一例を示す断面図である。図５に示すように、プリント基板１上に電子部品を収めたシールドケース２１を設けたり、放射導体部２ａ，２ｂ間の間隙にスピーカ２０を設けることもできる。図６は、スピーカ２０を有した板状逆Ｆアンテナ１０を携帯端末２２に適用した一例を示す図である。このように、この実施の形態１である板状逆Ｆアンテナは、放射導体板２を、プリント基板１を含む電子部品などの形状に柔軟に合わせて形成することができるため、小型・薄型化を一層促進することができ、その柔軟性のために、携帯端末を含む電子機器への搭載が容易となる。

図７は、図１に示した板状逆ＦアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。図７に示すように、この板状逆Ｆアンテナは、９００ＭＨｚ帯と１．８ＧＨｚ帯との２つの放射周波数帯域を有する多周波共用アンテナとして機能し、ＶＳＷＲが３以下における帯域幅は、従来の帯域幅（破線）に比して大きく、比帯域８％を実現している。

また、図８および図９は、それぞれ９００ＭＨｚ帯と１．８ＧＨｚ帯との放射効率の周波数特性を示している。９００ＭＨｚ近傍および１．８ＧＨｚ近傍においてそれぞれ８０％および７０％の高い放射効率が得られている。なお、それぞれの周波数帯におけるアンテナ指向性はほぼ無指向である。

なお、上述した実施の形態では、２周波共用アンテナとした場合の板状逆Ｆアンテナであったが、これに限らず、１つの周波数のみに用いられる板状逆Ｆアンテナとしてもよい。たとえば、図１０は、放射導体板３２がプリント基板１をほぼ一周するように覆い、放射導体板３２の面積を大きくとり、板状逆Ｆアンテナの全体形状を、一層小型化、薄型化を実現している。

（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。図１１は、この発明の実施の形態２である板状逆Ｆアンテナの断面図である。図１１において、この板状逆Ｆアンテナは、２枚の放射導体板４２，５２が、短絡ピン３および給電ピン４を介してスタック構造となっている。これにより、３以上の多周波共用アンテナを実現することができる。図１１に示す板状逆Ｆアンテナでは、放射導体部４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂに対応する４つの周波数帯域をもつ４周波共用アンテナとして機能する。

以上のように、この発明にかかる板状逆Ｆアンテナおよびこれを有した電子機器は、帯域の劣化を回避しつつ、小型・薄型化が実現され、しかも多周波共用アンテナとしても実現できるため、特に携帯端末に好適であり、１つのアンテナによってＧＳＭ／ＤＣＳ／ＡＭＰＳやＣＤＭＡ／ＧＰＳ／ＰＣＳなどの多様なシステムに適用することができる。

この発明の実施の形態１である板状逆Ｆアンテナの構成を示す平面図である。 図１に示した板状逆ＦアンテナのＡ−Ａ線断面図である。 図１に示した板状逆Ｆアンテナの裏面図である。 インピーダンス整合の調整を説明するための説明図である。 この発明の実施の形態１である板状逆Ｆアンテナの応用例を示す断面図である。 図５に示した応用例を携帯端末に搭載した一例を示す図である。 図１に示した板状逆ＦアンテナのＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。 図１に示した板状逆Ｆアンテナの９００ＭＨｚ帯のゲインの周波数特性を示す図である。 図１に示した板状逆Ｆアンテナの１．８ＧＨｚ帯のゲインの周波数特性を示す図である。 この発明の実施の形態１である板状逆Ｆアンテナの変形例を示す断面図である。 この発明の実施の形態２である板状逆Ｆアンテナの構成を示す断面図である。 従来の板状逆Ｆアンテナの平面図である。 図１２に示した板状逆ＦアンテナのＢ−Ｂ線断面図である。 小型・薄型化を追求した従来の板状逆Ｆアンテナの断面図である。

符号の説明

１ プリント基板
２，４２，５２ 放射導体板
２ａ，２ｂ，４２ａ，４２ｂ，５２ａ，５２ｂ 放射導体部
３ 短絡ピン
４ 給電ピン
２０ スピーカ
２１ シールドケース
２２ 携帯端末

Claims (5)

1. 共通の地板上部に短絡ピンおよび給電ピンを介して設けられた放射導体板を、該地板の裏面を覆うように延設したことを特徴とする板状逆Ｆアンテナ。
2. 前記放射導体板は、前記短絡ピンおよび給電ピンの位置から両側に異なる２つの周波数に対応する長さ分、延設された２つの放射導体部を有することを特徴とする請求項１に記載の板状逆Ｆアンテナ。
3. 前記短絡ピンおよび給電ピンに共通接続される複数の放射導体板を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の板状逆Ｆアンテナ。
4. 前記地板と該地板上部の放射導体板との間の距離と前記地板と該地板下部の放射導体板との間の距離との比と、前記短絡ピンと前記給電ピンとの間の距離とを調整してインピーダンス整合されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の板状逆Ｆアンテナ。
5. 前記放射導体板に囲まれた空間に電子回路部品を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の板状逆Ｆアンテナを有した電子機器。

Images