JP4587622B2

JP4587622B2 - 無線機器用アンテナ装置

Info

Publication number: JP4587622B2
Application number: JP2001292162A
Authority: JP
Inventors: 明生堀部
Original assignee: ユニデン株式会社
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: US20030058172A1; JP2003101317A; US6618015B2

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、移動無線機、携帯電話機、携帯情報端末装置などに好適な放射素子を用いた内蔵型の無線機器用アンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話機などはその携帯性重視のために小型化・軽量化が求められている。このためにそのアンテナ装置についても本体と同様に小型化・軽量化が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
携帯電話機などの筐体の小型化を実現するために、その内部のプリント基板はなるべく小さいことが望ましい。一方、プリント基板を筐体に取り付けるための部分は必要である。取り付け部において所定の機械的強度を得る関係上、プリント基板と筐体の接触部分は部品を実装することができない。そのため当該部分はプリント基板上でデッドスペースとなることが多い。
【０００４】
また、内蔵アンテナを取り付ける場合、例えば特開平09-321529号公報の図１に見られるように、プリント基板の他に、内蔵アンテナ(2)、アンテナと基板を接続する部品(5,6)、それらを支持する構造など、多くの部品を必要とした。これらは筐体内部で多くのスペースを占有するとともに、製造工数の増加、接触不良や各部品のバラツキによる特性の不均一などの問題が生じ易い。
【０００５】
さらに、従来の内蔵アンテナには、プリント基板の形状や内蔵アンテナの取り付け位置などにより指向性が変化し、十分な特性を得ることが難しいという問題もある。
【０００６】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、機器内部のスペースを有効利用しつつ充分な機械的強度を得るとともに、小型化しても特性の劣化しない無線機器用アンテナ装置を提供することを目的とする。これにより無線機器の小型化を達成することができる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る無線機器用アンテナ装置は、無線機器本体内部に配置される回路基板と、前記回路基板上に線対称で配置された第１の放射素子及び第２の放射素子と、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子それぞれに同位相で給電する給電部とを備え、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子はそれぞれ前記回路基板上の端部に設けられ、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子の給電点はそれぞれ前記回路基板の角の近傍に設けられているものである。
本構成により、アンテナと送受信回路及びその他の回路を近接して配置できるとともに、近接して配置してもアンテナ特性が劣化することがない。
【０００８】
好ましくは、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子は略直線状であり、かつ、互いに略平行に設けられている。
【０００９】
好ましくは、前記回路基板に、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子に対してグランドプレーンとして機能するに十分なグランドパターンを設ける。
【００１０】
好ましくは、前記第１の放射素子又は前記第２の放射素子を選択的に切り替えて給電する切替部を備える。これにより指向性ダイバーシチとすることができる。
【００１１】
好ましくは、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子は前記回路基板上に薄板で構成され、前記回路基板が筐体内部に取り付けられるとき、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子のうち少なくとも一方の裏面において前記回路基板は前記筐体内部の取付部に面的に接触する。
【００１２】
好ましくは、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子のうち少なくとも一方が、前記回路基板の一方の面に設けられた第１の部分と、前記回路基板の他方の面に設けられた第２の部分と、前記給電点と反対側の端に設けられて前記第１の部分と前記第２の部分を接続する接続部とを含み、前記第２の部分の他の端は接地されている折返しアンテナである。
【００１３】
好ましくは、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子の給電点と送受信回路の間に４分の１波長線路をそれぞれ設ける。
【００１４】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の構造を図１に示す。図１はアンテナ装置及びこれが設けられている回路基板の平面図を示す。第１のアンテナ（アンテナエレメント）１ａと第２のアンテナ（アンテナエレメント）１ｂがそれぞれ回路基板３の両端に略平行に設けられている。第１のアンテナ１ａと第２のアンテナ１ｂの一方の端（同じ側）には給電点（給電部）２ａ，２ｂがそれぞれ設けられている。アンテナ１ａ，１ｂを構成するためにプリント基板パターン、板金、ワイヤーなどを使用できる。
【００１５】
本アンテナ装置は、回路基板３の両端にアンテナ１ａ，１ｂを対称に配置するとともに、これらを同位相で給電するものである。給電点２ａ，２ｂは回路基板３の角またはその近くに設けられることが望ましい。
【００１６】
本アンテナ装置によれば、アンテナ１ａ，１ｂが回路基板３上に設けられるので、アンテナと送受信回路およびその他の回路を近接して配置することができるとともに、アンテナに回路部品を近接配置してもアンテナの特性は劣化することがなく、良好なアンテナ特性を得ることができる。
【００１７】
回路基板３は両面基板またはそれ以上の多層基板を使用し、両端のアンテナ１ａ，１ｂ以外の部分は送受信回路およびその他の回路を形成するとともに、アンテナに対してはグランドプレーンとして動作するように充分なグランドパターンを設けておく。この様にする事により、２つのアンテナ１ａ，１ｂの間には自由に部品が配置できる。
【００１８】
回路基板３の両端のアンテナ１ａ，１ｂはそれぞれモノポールアンテナであり、同位相で給電される。
【００１９】
アンテナ１ａ，１ｂに流れる高周波電流１００ａ，１００ｂは同位相なので、ここから垂直偏波の電波が放射される。一方、グランドプレーン部分に流れる水平方向の高周波電流１０１ａ，１０１ｂは、逆位相となり水平偏波は放射されない。このため効率良く垂直偏波のみが放射される。このように給電点を機器の角に配置する事により、より効果的に水平偏波を打ち消すことができる。また、両側にアンテナを設けているので、無指向性にすることができる。図２（ａ）は本アンテナの水平面指向特性を示し、図２（ｂ）は垂直面指向特性を示す。
【００２０】
アンテナ１ａ，１ｂの長さは概ね波長の１／４である。アンテナ１ａ，１ｂの間隔は波長に対して短く、例えば波長の１／８以下である。使用周波数を９００ＭＨｚとするとき回路基板３を含む本アンテナ装置の大きさは名刺程度になる。
【００２１】
発明の実施の形態１の変形例．
片端だけにアンテナを設けた場合あるいは片側のアンテナのみを使用する場合にはグランドプレーンが反射器となり、指向性を生じる。図３（ａ）は本アンテナの水平面指向特性を示し、図３（ｂ）は垂直面指向特性を示す。
【００２２】
このように片側のアンテナで指向性を持つことを利用して、２つのアンテナを適宜切り替えて使用することにより、指向性ダイバーシチとすることもできる。
すなわち、アンテナ１ａ，１ｂを選択的に切り替えて給電する切替部を設け、そのときどきの状況に応じて好ましい方のアンテナを使用する。
【００２３】
発明の実施の形態２．
この発明の実施の形態に係る両端のアンテナ１ａ，１ｂを銅箔パターンで構成したものを図４に示す。図４において、４は回路基板３を収納する筐体、５は筐体５内部に設けられる回路基板３との接触部である。回路基板３はネジＳにより筐体４の基板との接触部５に取り付けられる。
【００２４】
アンテナ１ａ，１ｂ部分を、筐体４と回路基板３の接触部分にする場合、筐体４を非導電性の誘電体で構成し、この誘電率を考慮してアンテナを設計すればよい。この場合、プリント基板の両端で固定できるため充分な機械的強度を得ることができる。
【００２５】
図４のようにアンテナ１ａ，１ｂをパターンで構成する事により次のような効果を奏する。
（１）部品点数が減り、製造工数が減るとともに機器の小型化が可能になる。
（２）アンテナ部分を筐体とプリント基板の接触部分とすることで機械的強度を得ることができ、機器の小型化ができる。
【００２６】
なお、筐体４と回路基板３の固定は、ネジ止めでも筐体４による上下からの挟み込みでも良い。ネジＳで取りつける場合、アンテナ以外のグランドプレーン部分で取りつけるようにすれば、導電性のネジを使うことができる。
【００２７】
発明の実施の形態３
アンテナがグランドプレーンに近い構造である為、インピーダンスが低くなるが、例えば次のような手法でインピーダンスを上げることもできる。
【００２８】
具体例１：折返しアンテナの利用
図５はこの発明の実施の形態に係る折り返しアンテナを示す。図５において、６は共振周波数の調整部である。その蛇行部分で共振周波数を調整することができる。７は表のパターンを裏のパターンに接続するスルーホール、８は裏面のグランドプレーンである。図５において回路基板３の表のパターンを実線で、裏のパターンを点線で示している。
【００２９】
図５のように、回路基板３の両面にアンテナのパターン１，１を設け、給電部の裏面をグランドプレーン８に接続するとともに、両面のアンテナパターン１，１の先端をスルーホール７で接続することにより折返しアンテナを構成する。折り返しアンテナを用いることによりインピーダンスを上げることができる。両面のアンテナパターン１，１の幅比によりインピーダンスを調整することができる。
【００３０】
なお、折返しアンテナの折返し部分またはアンテナすべてを板金で構成してもよい。
【００３１】
具体例２：２つのアンテナの接続手法
図７のように、アンテナの各給電点から送受信器までの給電線の長さを波長λの１／4とすることにより、インピーダンスが高くすることができる。アンテナの給電点で送受信器入出力インピーダンスＺの半分としておけば、λ／４の給電線を経て２Ｚとなるので、２つのアンテナの給電線を並列に接続すれば送受信器のインピーダンスＺに整合できる。
【００３２】
本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることは言うまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、プリント基板の両端に対称にアンテナを設けて同位相給電することにより、アンテナに回路部品等を近接配置してもアンテナ特性を損なうことなく、機器の小型化ができる。また、無指向性の垂直偏波を放射する効率の良いアンテナを構成できる。
【００３４】
また、プリント基板の銅箔パターンでアンテナを形成することにより、部品点数が少なくなり、小型化・製造工数の削減・不良の削減・安定した性能を得ることができる。
【００３５】
また、筐体とプリント基板の接触部をアンテナと共用することにより、機器の小型化ができる。また、筐体とプリント基板の接触部分を基板両端に広く取ることでき、機械的強度を得ることが出きる。さらに、インピーダンス整合・共振周波数調整が容易にできる
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係るアンテナ装置の概略構成図である。
【図２】両側のアンテナを用いたときの指向特性図である。
【図３】片側のアンテナを用いたときの指向特性図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係るアンテナ装置の概略構成図である。
【図５】この発明の実施の形態３に係るアンテナ装置の概略構成図である。
【図６】この発明の実施の形態３に係る他のアンテナ装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂアンテナ
２給電点
３回路基板
４筐体
５筐体と基板の接触部
６共振周波数調整部
７スルーホール
８グランドプレーン

Claims

無線機器本体内部に配置される回路基板と、前記回路基板上に線対称で配置された第１の放射素子及び第２の放射素子と、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子それぞれに同位相で給電する給電部とを備え、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子はそれぞれ前記回路基板上の端部に設けられ、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子の給電点はそれぞれ前記回路基板の角の近傍に設けられていることを特徴とする無線機器用アンテナ装置。
前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子は略直線状であり、かつ、互いに略平行に設けられていることを特徴とする請求項１記載の無線機器用アンテナ装置。
前記回路基板に、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子に対してグランドプレーンとして機能するに十分なグランドパターンを設けたことを特徴とする請求項１記載の無線機器用アンテナ装置。
前記第１の放射素子又は前記第２の放射素子を選択的に切り替えて給電する切替部を備えることを特徴とする請求項１記載の無線機器用アンテナ装置。
前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子は前記回路基板上に薄板で構成され、
前記回路基板が筐体内部に取り付けられるとき、前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子のうち少なくとも一方の裏面において前記回路基板は前記筐体内部の取付部に面的に接触することを特徴とする請求項１記載の無線機器用アンテナ装置。
前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子のうち少なくとも一方が、前記回路基板の一方の面に設けられた第１の部分と、前記回路基板の他方の面に設けられた第２の部分と、前記給電点と反対側の端に設けられて前記第１の部分と前記第２の部分を接続する接続部とを含み、前記第２の部分の他の端は接地されている折返しアンテナであることを特徴とする請求項１記載の無線機器用アンテナ装置。
前記第１の放射素子及び前記第２の放射素子の給電点と送受信回路の間に４分の１波長線路をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１記載の無線機器用アンテナ装置。