JP4521724B2

JP4521724B2 - アンテナ装置及びこのアンテナ装置を備えた携帯端末装置

Info

Publication number: JP4521724B2
Application number: JP2005013005A
Authority: JP
Inventors: 克教石宮
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications Japan Inc
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: EP1684379A1; EP2287967B1; US7755546B2; CN1808768B; EP2287967A1; CN1808768A; EP1684379B1; JP2006203544A; US20060158379A1

Description

本発明は、例えば携帯電話機，ＰＨＳ電話機（PHS：Personal Handyphone System），通信機能を有するＰＤＡ装置（PDA：Personal Digital Assistant）等の携帯端末装置に適用して好適なアンテナ装置、及びこのアンテナ装置を備えた携帯端末装置に関し、特に対応周波数の広帯域化及びマルチバンド化を図ったアンテナ装置、及びこのアンテナ装置を備えた携帯端末装置に関する。

従来、特開２００２−４３８２６号の公開特許公報（特許文献１）において、人体に近接させて使用した状態でも利得の低下が少ない、小型広帯域のアンテナ装置が開示されている。このアンテナ装置は、長方形の一波長ループアンテナエレメントを無線機地板に近接して設置し、ループアンテナエレメントの両端を給電部に向かって折り曲げることで、折り返し最先端部の電流がゼロとなる電流分布を構成すると共に、ループアンテナエレメント上に電流を集中させている。これにより、無線機地板上に流れる電流成分を低減し、人体が手に持った時の影響を抑えると共に、到来波に応じた指向特性を形成するようになっている。

特開２００２−４３８２６号公報（第３頁〜第４頁：図１）

ここで、送受信する信号の周波数が例えば８００ＭＨｚ帯等の低周波の場合、波長が長くなることから、アンテナ自体の長さも長くする必要がある。このため、上記８００ＭＨｚ帯に対応するループアンテナは、大幅な広帯域化は困難となる問題があった。

また、今日において、世界の各地域の通信事業者は、例えば８００ＭＨｚ帯、９００ＭＨｚ帯、１５００ＭＨｚ帯、１８００ＭＨｚ帯、１９００ＭＨｚ帯等のように、各地域の通信事業者毎に割り当てられた周波数帯域を用いた通信サービスを提供するようになっているのであるが、国際ローミングを可能とするためにも、１台の携帯電話機で複数の周波数帯域に対応可能とすること（＝マルチバンド化）が好ましい。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ループアンテナの大幅な広帯域化及びマルチバンド化を可能とするアンテナ装置及びこのアンテナ装置を備えた携帯端末装置の提供を目的とする。

本発明に係るアンテナ装置は、上述の課題を解決するための手段として、
一端が給電点に接続され、他端がグランドに接続された、第１の周波数帯に対応するループアンテナと、
上記ループアンテナの上記給電点に近接している外縁部分の一部を延長するかたちで設けられ、上記第１の周波数帯のうち、高域の略限界となる周波数を中心周波数とした第２の周波数帯に対応する、少なくとも一つのスタブアンテナと
を有する。

また、本発明に係る携帯端末装置は、上述の課題を解決するための手段として、
一端が給電点に接続され、他端がグランドに接続された、第１の周波数帯に対応するループアンテナと、上記ループアンテナの上記給電点に近接している外縁部分の一部を延長するかたちで設けられ、上記第１の周波数帯のうち、高域の略限界となる周波数を中心周波数とした第２の周波数帯に対応する、少なくとも一つのスタブアンテナとを備えたアンテナ装置と、
上記第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域を複合した帯域の信号の信号処理を行う信号処理手段と
を有する。

このような各本発明は、一端が給電点に接続され、他端がグランドに接続されたループアンテナが対応している第１の周波数帯のうち、高域の略限界となる周波数を中心周波数とした第２の周波数帯に対応するスタブアンテナを、上記ループアンテナの上記給電点に近接している外縁部分の一部を延長するかたちで該ループアンテナに付加することで、ループアンテナが対応する周波数帯域を、ループアンテナ自身が対応する周波数帯域に、上記スタブアンテナが対応する周波数帯域を複合した周波数帯域とし、ループアンテナの対応周波数帯域の広帯域化を図る。

次に、本発明に係るアンテナ装置は、上述の各手段に加え、上記ループアンテナの外延部分の一部を延長するかたちで設けられ、上記第１の周波数帯、及び上記第２の周波数帯より高帯域の第３の周波数帯に対応するスタブアンテナをさらに有する。

また、本発明に係る携帯端末装置は、上述の各手段に加え、アンテナ装置が、上記ループアンテナの外延部分の一部を延長するかたちで設けられ、上記第１の周波数帯、及び上記第２の周波数帯より高帯域の第３の周波数帯に対応するスタブアンテナをさらに備える。

このような各本発明は、上記ループアンテナが対応する第１の周波数帯、及び上記第１のスタブアンテナが対応する第２の周波数帯より高帯域の第３の周波数帯に対応するスタブアンテナを、上記ループアンテナの外延部分の一部を延長するかたちで付加することにより、ループアンテナ及び第１のスタブアンテナで対応する上記第１，第２の周波数帯の信号、及びさらに付加した上記スタブアンテナで対応する上記第３の周波数帯の信号を、それぞれ受信可能とするマルチバンド化を図る。

本発明は、一端が給電点に接続され、他端がグランドに接続されたループアンテナに対して、該ループアンテナが対応している第１の周波数帯のうち、高域の略限界となる周波数を中心周波数とした第２の周波数帯に対応するスタブアンテナを、上記ループアンテナの上記給電点に近接している外縁部分の一部を延長するかたちで付加することで、ループアンテナが対応する周波数帯域を、ループアンテナ自身が対応する周波数帯域に、上記スタブアンテナが対応する周波数帯域を複合した周波数帯域とすることができるため、ループアンテナの対応周波数帯域の広帯域化を図ることができる。

また、ループアンテナの対応周波数帯域の広帯域化を図ることができるため、携帯電話機を手で持ったり、通話時に耳に当てたりした際に、送受信する信号に周波数シフトが発生しても十分に対応することができ、良好な信号の送受信を可能とすることができる。

また、スタブアンテナを給電点に近接して設けているため、該スタブアンテナをグランドに近接して設けた場合にグランド側に流れる電流が多くなり、スタブアンテナの周波数特性が劣化する不都合を防止することができ、スタブアンテナのアンテナ特性を良好に維持することができる。

また、ループアンテナが対応する第１の周波数帯、及び上記スタブアンテナが対応する第２の周波数帯より高帯域の第３の周波数帯に対応するスタブアンテナを、上記ループアンテナの外延部分の一部を延長するかたちで付加することにより、ループアンテナ及びスタブアンテナで対応する第１，第２の周波数帯の信号、及びさらに付加したスタブアンテナで対応する上記第３の周波数帯の信号を、それぞれ受信可能とするマルチバンド化を図ることができる。

また、ループアンテナ及びスタブアンテナを、フレキシブル基板により一体的に形成しているため、当該アンテナ装置や携帯端末装置の設計の自由度を向上させることができるうえ、当該アンテナ装置や携帯端末装置の製造の容易化を図ることができる。

本発明は、携帯電話機に適用することができる。

［携帯電話機の全体構成］
図１に、この本発明の実施の形態となる携帯電話機のブロック図を示す。この図１に示すように、当該実施の形態の携帯電話機は、携帯事業者のコミュニケーションネットワークに接続された基地局との間でデータの送受信を行うアンテナ１及び通信回路２と、着信音，受話音声，動画ファイルの音声，音楽データの音声等の音声出力を得るためのスピーカ部３と、送話音声等を集音するマイクロホン部４と、発着信電話番号、送信元，送信先となるユーザの名前、電話や携帯メールの発着信履歴、電話帳，アドレス帳、スケジュール帳、送受信した携帯メールの文章等を表示する表示部５とを有している。

また、この携帯電話機は、所望の電話番号や文字の入力等を行うための複数のキーが設けられた操作部６と、所望の被写体の静止画及び動画を撮像するためのカメラ部７と、通信処理プログラム（コミュニケーションプログラム）の他、上記携帯メールやスケジュール帳等の情報処理を行うための各種アプリケーションプログラムが記憶されたＲＯＭ８と、上記電話や携帯メールの発着信履歴、発着信した携帯メールの本文、電話帳、アドレス帳、スケジュール帳等が記憶されたＲＡＭ９と、上記通信処理プログラムや各種アプリケーションプログラム等に基づいて当該携帯電話機の動作を制御する制御部１０とを有している。

［アンテナの構成］
上記アンテナ１は、図２に示すように一端が給電点１４に接続され、他端がグランド１５に接続された、例えば８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の信号に対応するループアンテナ１１と、図２中、左斜線で示す９００ＭＨｚ帯の信号に対応するアンテナ１２（以下、第１のスタブアンテナ１２という。）と、図２中、右斜線で示す１５００ＭＨｚ帯の信号に対応するアンテナ１３（以下、第２のスタブアンテナ１３という。）とを、フレキシブル基板により一体的に形成した構成を有している。

ここで、低周波に対応する第１のスタブアンテナ１２をグランド１５に近接して設けると、グランド１５側に流れる電流が多くなり、当該第１のスタブアンテナのアンテナ特性が劣化するおそれがある。このため、各スタブアンテナ１２，１３のうち、低周波（９００ＭＨｚ）に対応する第１のスタブアンテナ１２は、給電点１４に近接して設けられている。

なお、この例では、各アンテナ１１〜１３は、フレキシブル基板により形成することとしたが、これは、ＭＩＤ（Molded Interconnect Device：射出形成回路部品）や板金等により形成してもよい。

また、図２及び以下の図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すアンテナパターンは一例であり、希望するアンテナ特性に対応するように適宜変更してもよい。

［アンテナの機能］
このようなアンテナ１は、図３（ａ）中、黒塗りで示すループアンテナ１１の部分（各スタブアンテナ１２，１３を除いた部分）が、８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の信号に対応して機能し、図３（ｂ）中、黒塗りで示す第１のスタブアンテナ１２の部分が、９００ＭＨｚ帯の信号に対応して機能し、さらに、図３（ｃ）中、黒塗りで示す第２のスタブアンテナ１３の部分が、１５００ＭＨｚ帯の信号に対応して機能する。

すなわち、図４は、このアンテナ１を等価回路で示した図であるが、この図４からわかるように、アンテナ１は、ループアンテナ１１用のインピーダンスＺＬ、第１のスタブアンテナ１２用のインピーダンスＺｓ１、及び第２のスタブアンテナ１３用のインピーダンスＺｓ２を有している。

そして、ループアンテナ１１で８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の信号に対応すると共に、このループアンテナ１１で対応する帯域のうち、９００ＭＨｚ帯の信号の送受信機能を第１のスタブアンテナ１２で補足することで、ループアンテナ１１による８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の信号の送受信機能の向上（＝広帯域化）を図っている。

また、第２のスタブアンテナ１３で１５００ＭＨｚ帯の信号に対応することで、ループアンテナ１１と第１のスタブアンテナ１２により８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の信号に対応すると共に、第２のスタブアンテナ１３で１５００ＭＨｚ帯の信号に対応する、いわゆるマルチバンド化を図っている。

図５に、本件出願人が上記アンテナ１を試作し計測した、該アンテナ１の周波数特性図を示す。この周波数特性図は、横軸が周波数を、また、縦軸が電圧定在波比（ＶＳＷＲ：Voltage Standing Wave Ratio）を示しており、点線の二次曲線がループアンテナ１１のみの周波数特性を、一点鎖線の二次曲線が第１のスタブアンテナ１２のみの周波数特性を、実線の二次曲線が、第１のスタブアンテナ１２によりアンテナ機能が向上されたループアンテナ１１の周波数特性を、太線の二次曲線が第２のスタブアンテナ１３のみの周波数特性を、それぞれ示している。

この図５に示すように、ループアンテナ１１に対して第１のスタブアンテナ１２を付加することにより、９００ＭＨｚ帯の信号の送受信機能を向上させることができ、ループアンテナ１１の大幅な広帯域化を実現することができた。

また、ループアンテナ１１に対して第２のスタブアンテナ１３を付加することで、８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の信号、及び１５００ＭＨｚ帯の信号にそれぞれ対応可能とするマルチバンド化を実現することができた。

［信号の送受信処理］
このようにアンテナ１で受信された信号は、当該携帯電話機の通信回路２に設けられている分波器により、８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の信号、及び１５００ＭＨｚ帯の信号にそれぞれ分波され、アンテナスイッチにより切り替えられて各帯域の信号処理系に供給され、それぞれ適宜信号処理される。

また、８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の信号の送信時には、アンテナスイッチにより、８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の信号処理系からの信号が選択され、１５００ＭＨｚ帯の信号の送信時には、アンテナスイッチにより、１５００ＭＨｚ帯の信号処理系からの信号が選択され、それぞれ上記分波器及びアンテナ１を介して基地局に送信される。

［実施の形態の効果］
以上の説明から明らかなように、この実施の形態の携帯電話機は、８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の信号に対応するループアンテナ１１と、このループアンテナ１１のアンテナ特性のうち、９００ＭＨｚ帯の信号の送受信機能を補足する第１のスタブアンテナ１２と、１５００ＭＨｚ帯の信号に対応する第２のスタブアンテナ１３を付加する構成とすることで、大幅な広帯域化を図ることができるうえ、８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯の信号、及び１５００ＭＨｚ帯の信号にそれぞれ対応可能とするマルチバンド化を図ることができる。

携帯電話機を手で持ったり、通話時に耳に当てたりすると、送受信する信号に周波数シフトを発生する場合もあるが、当該実施の形態の携帯電話機は、前述のように対応周波数を広帯域化することができるため、このような周波数シフトが生じても十分に対応して良好な信号の送受信を可能とすることができる。

また、９００ＭＨｚの低周波に対応する第１のスタブアンテナ１２を給電点１４に近接して設けているため、第１のスタブアンテナ１２をグランド１５に近接して設けた場合に、該グランド１５側に流れる電流が多くなり、第１のスタブアンテナ１２のアンテナ特性が劣化する不都合を防止することができ、第１のスタブアンテナ１２のアンテナ特性を良好に維持することができる。

また、各アンテナ１１〜１３を、フレキシブル基板により一体的に形成しているため、当該携帯電話機の設計の自由度の向上を図ることができるうえ、当該携帯電話機の製造の容易化を図ることができる。

［変形例］
上述の実施の形態の説明では、アンテナ装置で送受信する信号の周波数を８００ＭＨｚ〜９００ＭＨｚ帯及び１５００ＭＨｚ帯としたが、これは、例えば１５００ＭＨｚ帯の代わりに１８００ＭＨｚ帯或いは１９００ＭＨｚ帯の周波数帯域の信号を送受信可能とする等のように、送受信を行う信号の周波数に応じて適宜変更してもよい。

また、上述の実施の形態の説明では、本発明を携帯電話機に適用することとしたが、これは、ＰＨＳ電話機（PHS：Personal Handyphone System）や通信機能を有するＰＤＡ装置（PDA：Personal Digital Assistant）、或いは通信機能を有するノート型のパーソナルコンピュータ装置等の他の端末装置に適用してもよい。

最後に、上述の実施の形態は、あくまでも本発明の一例として開示したに過ぎない。このため、本発明は、上述の実施の形態に限定されることはなく、上述の実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論であることを付け加えておく。

本発明を適用した実施の形態の携帯電話機のブロック図である。実施の形態の携帯電話機に設けられているアンテナの構成を示す図である。実施の形態の携帯電話機に設けられているアンテナの機能を説明するための図である。実施の形態の携帯電話機に設けられているアンテナの等価回路を示す図である。実施の形態の携帯電話機に設けられているアンテナの周波数特性図である。

符号の説明

１アンテナ、２通信回路、３スピーカ部、４マイクロホン部、５表示部、６操作部、７カメラ部、８ＲＯＭ、９ＲＡＭ、１０制御部、１１ループアンテナ、１２第１のスタブアンテナ、１３第２のスタブアンテナ、１４給電点、１５グランド

Claims

一端が給電点に接続され、他端がグランドに接続された、第１の周波数帯に対応するループアンテナと、
上記ループアンテナの上記給電点に近接している外縁部分の一部を延長するかたちで設けられ、上記第１の周波数帯のうち、高域の略限界となる周波数を中心周波数とした第２の周波数帯に対応する、少なくとも一つのスタブアンテナと
を有するアンテナ装置。
請求項１に記載のアンテナ装置であって、
上記ループアンテナの外延部分の一部を延長するかたちで設けられ、上記第１の周波数帯、及び上記第２の周波数帯より高帯域の第３の周波数帯に対応するスタブアンテナをさらに有すること
を特徴とするアンテナ装置。
請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置であって、
上記ループアンテナ及びスタブアンテナは、フレキシブル基板で形成されていること
を特徴とするアンテナ装置。
一端が給電点に接続され、他端がグランドに接続された、第１の周波数帯に対応するループアンテナと、上記ループアンテナの上記給電点に近接している外縁部分の一部を延長するかたちで設けられ、上記第１の周波数帯のうち、高域の略限界となる周波数を中心周波数とした第２の周波数帯に対応する、少なくとも一つのスタブアンテナとを備えたアンテナ装置と、
上記第１の周波数帯域及び第２の周波数帯域を複合した帯域の信号の信号処理を行う信号処理手段と
を有する携帯端末装置。
請求項４に記載の携帯端末装置であって、
上記アンテナ装置は、上記ループアンテナの外延部分の一部を延長するかたちで設けられ、上記第１の周波数帯、及び上記第２の周波数帯より高帯域の第３の周波数帯に対応するスタブアンテナをさらに備え、
上記第３の周波数帯域の信号の信号処理を行う信号処理手段と、
上記ループアンテナ及び上記スタブアンテナで受信された上記第１の周波数帯域及び上記第２の周波数帯域を複合した帯域の信号と、上記スタブアンテナで受信された上記第３の周波数帯の信号とを分波処理する分波手段と、
受信時において、上記分波手段で分波された上記複合した帯域の信号と上記第３の周波数帯の信号とを切り替えて、それぞれ対応するいずれかの上記信号処理手段に供給し、送信時において、上記各信号処理手段で信号処理された各帯域の信号を、それぞれ切り替えて上記分波手段を介して上記アンテナ装置に供給する切り替え手段と
を有することを特徴とする携帯端末装置。
請求項４又は請求項５に記載の携帯端末装置であって、
上記アンテナ装置のループアンテナ及びスタブアンテナは、フレキシブル基板で形成されていること
を特徴とする携帯端末装置。