JP4663944B2 - アンテナ装置と、前記アンテナ装置を含む携帯用電気通信装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は無線通信分野に関係し、特に、少なくとも１つの第１周波数帯域での電気通信用に適合された第１アンテナと第２周波数帯域での短距離補助通信用に適合された第２アンテナとを有する型式の携帯用電気通信装置に使用するアンテナ装置に関係する。
【０００２】
（従来技術）
上記した携帯用通信装置の例は、移動電話、コードレス電話、ポータブル・ディジタル・アシスタント、コミュニケータ（communicator）、ページング装置、電子支払い装置、または携帯用航行装置である。これらの中でも、移動またはセルラ電話は市場浸透度と販売量に関して最も突出しているものと現在信じられる。それ故、本文書の以降では、ＧＳＭ、ＵＭＴＳまたはＤ−ＡＭＰＳのような市販の移動通信網用の移動またはセルラ電話を参照する。しかしながら、本発明は単に移動電話のみには限定されない。反対に、本発明は添付の独立特許請求項により最もよく定義される。
【０００３】
伝統的に、昔の移動電話は移動通信網、多くの場合、公衆交換電話網、を介した２ユーザー間の通常の音声通信のみが可能であった。歴史的には、移動電話には電話の装置ハウジングの外側に取付けた単極アンテナがしばしば設けられていた。ロッドアンテナ、ホイップアンテナ、及びへリックスアンテナはこれらの外部単極アンテナのいくつかの例である。
【０００４】
より最近では、いくつかの移動電話は伝導材のプリント・パターンの形式の組込みアンテナを設けてきている。マイクロストリップ・パッチ・アンテナ、曲折単極アンテナ及びプレーナ反転Ｆ型アンテナ（ＰＩＦＡ）がこのようなアンテナの例である。
【０００５】
さらに最近では、短距離補助通信サービスが移動電話に導入されてきた。このような短距離補助通信サービスの１例は一般にブルートゥース（登録商標）と呼ばれ、しばしばＩＳＭ（「装置、科学及び医療用」）と呼ばれ世界的に利用可能な、２．４ＧＨｚの無免許周波数帯域内で動作する。ブルートゥース（登録商標）は、移動電話、ラップトップコンピュータ、パーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）のような携帯装置と、プリンタ、無線ヘッドセット・アクセサリ等のようなこれらの装置の各種周辺機器との間でデータと音声の柔軟な通信を提供する意図のものである。
【０００６】
従来、短距離補助通信のアンテナ（以後「ブルートゥース（登録商標）・アンテナ」と呼ぶ）は別個の装置として実装され、これはセルラ・アンテナから十分分離された、移動電話内部の主プリント基板の第２面に配置されている。しかしながら、移動電話の寸法がますます小さくなってくると、利用可能なプリント基板域も減少している。セルラ無線回路をプリント回路基板の配置で優先しなければならず、結果として、既存の電話では、ブルートゥース（登録商標）・アンテナをプリント回路基板のキーボード面上の区域に配置しており、これは会話位置の性能が良くない。
【０００７】
さらに、ブルートゥース（登録商標）・アンテナをプリント回路基板上のセルラ・アンテナにあまりに近接して配置した場合、干渉を避けるようブルートゥース（登録商標）・アンテナからセルラ・アンテナを分離するため別のフィルタ部品を設けなければならない。
【０００８】
（発明の要約）
本発明は上記した問題を解決しようとしている。特に、本発明の目的は、複数帯域セルラ・アンテナと短距離補助通信アンテナ（例えば、ブルートゥース（登録商標））の両方に優秀な性能を可能とする、縮小化された移動電話用のアンテナ装置を提供することである。さらに、望ましい解決方法は、多大なコスト問題なしに２つのアンテナ間の干渉を解決し、アンテナ部品の開発と生産に低コストを可能とするものである。
【０００９】
上記の目的は、柔軟な誘電性フィルムのような共通の支持要素上に２つのアンテナを共に配置することにより、セルラ・アンテナをブルートゥース（登録商標）・アンテナと組み合わせたアンテナ装置により達成された。２つのアンテナはプリントされた伝導材のトレースとして実装されるのが望ましい。異なるトレース、すなわちセルラ・アンテナ・トレースとブルートゥース（登録商標）・アンテナ・トレースは分離された給電及び接地点を有する。支持要素は、電話の後部カバーに組み立てられた、プラスチックまたはゴムのアンテナ・ハウジングに取付けられるのが望ましい。２つのアンテナ・トレースは、各給電／接地点の弾性接点ピンを有するアンテナ・コネクタによりプリント回路基板（そして基板上のセルラ及びブルートゥース（登録商標）無線回路）に接続されるのが望ましい。
【００１０】
本発明の望ましい実施例では、セルラ・アンテナ・トレースは単一の給電点のみを有する３帯域プリント単極型アンテナである。ブルートゥース（登録商標）・アンテナは給電点と接地点を有するＰＩＦＡ型アンテナである。
【００１１】
ブルートゥース（登録商標）・アンテナを移動電話の背面カバーの上部区域に配置することにより、アンテナ性能は向上する。本発明により低い部品及び開発コストが利用可能となる。提案のアンテナ装置は小寸法であり、薄く柔軟なゴムまたはプラスチック・ハウジングにカプセル化可能であり、移動電話の設計者に高度な柔軟性を可能とする。
【００１２】
本発明のこれらの及びその他の目的、特徴と利点は、添付の請求項と共に同封の図面から、以下の望ましい実施例の詳細な開示から明らかとなる。
【００１３】
本明細書で使用する用語「含む／包含する」は、説明した特徴、数字、段階または部品の存在を指示するものと取れるが、1つ以上のその他の特徴、数字、段階、部品またはそのグループの存在または追加を排除するものではないことを強調しておく。
【００１４】
（詳細な開示）
添付の図面を参照して、本発明の本望ましい実施例を以下の詳細な開示に記載する。
図１−３は各々概略前面図、ブロック線図及び詳細な斜視後面図として移動電話１を図示する。図面に示すように、移動電話１は、電池４４の直上の、移動電話１の後面上部に取付けられた、アンテナ装置１０を有する。アンテナ装置１０は、以後詳細に説明するように、アンテナ・コネクタ２８を介してプリント回路基板３３（図３）上のセルラ無線送受信器２３に電気的に接続されている、セルラ・アンテナ２１を有する。
【００１５】
このように、移動電話１は、ＧＳＭ、ＵＭＴＳまたはＤ−ＡＭＰＳのような移動電気通信網１８の無線局（基地局）１７への無線リンク１６を確立する。
【００１６】
アンテナ装置１０はさらに短距離補助通信アンテナ２２を含み、これは本明細書の以後の部分で「ブルートゥース（登録商標）・アンテナ」と呼ばれる。ブルートゥース（登録商標）・アンテナ２２はアンテナ・コネクタ２８を介してプリント回路基板３３上のブルートゥース（登録商標）無線回路に電気的に接続される。それ自体一般的に知られている方法で、移動電話１はブルートゥース（登録商標）・アンテナ２２を介して周辺装置２０へ他の無線リンク１９を確立する。周辺装置２０は図１ではプリンタとして図示されているが、他の移動電話、ラップトップコンピュータ、固定のコンピュータ、パーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、モデム、テレファックス機、無線ヘッドセット・アクセサリ、ホーム・アプライアンス等でも同様である。
【００１７】
図１から分かるように、移動電話１は、スピーカ１１、ディスプレイ１２、カーソルキーの組１３、英数字キーパッド１４とマイクロフォン１５のような多数の従来の部品を含む。これらの部品は本明細書で詳細な説明を必要とするものとは考えられない。
【００１８】
アンテナ装置１０をより詳細に図示している残りの図面に進む前に、以上を一般的なレベルで図示している図２を参照する。図２から分かるように、移動電話１は主制御器２５を含み、この主制御器はプリント回路基板３３に取付けられていることが望ましい。主制御器２５は任意の市販マイクロプロセッサまたは他の型式のプログラム可能な論理回路により実装されてよい。主制御器２５はセルラ無線２３とブルートゥース（登録商標）無線２４に動作的に接続される。
【００１９】
ここで図３−７ｃを参照すると、アンテナ装置１０が詳細に説明されている。アンテナ装置１０は支持要素２６、２７を含み、その上にセルラ・アンテナ２１とブルートゥース（登録商標）・アンテナ２２の両方が取付けられている。望ましい実施例では、共通の支持要素２６、２７は柔軟な誘電性フィルムである。適切なフィルム材は米国、ＡＺ−８５２２４、チャンドラ、ドブソンロード１００Ｎのロジャー社、回路材部門、またはドイツ、ヴァインハイム／ベルグストラーセ、Ｄ−６９４６５、フロイデンベルグ、メクテックＧｍｂＨ＆ＫＧ本部から市販されている。前記柔軟な誘電性フィルムは非常に薄く、標準的な厚さは約７０μｍから約４００μｍの範囲にある。
【００２０】
図３に示すように、柔軟な誘電性フィルムは第１部分２６を有し、この上にセルラ・アンテナ・トレース２１がプリントされる。柔軟な誘電性フィルムはまた第２部分２７も有し、その上にブルートゥース（登録商標）・アンテナ・トレース２２がプリントされる。図５ｂに図示されているように、２つの部分２６と２７は互いにある角度で配置されている。アンテナ・トレース２１と２２は図３から分かるように柔軟な誘電性フィルム２６、２７の「後面」、すなわち移動電話１の後面と対向する面に設けられている。それ故、アンテナ・トレース２１と２２は図３では破線によってのみ指示されている。セルラ・アンテナ・トレース２１とブルートゥース（登録商標）・トレース２２の形状は図５ａ、図５ｃ、図７ａ及び図７ｃからより明らかとなる。
【００２１】
図３に戻ると、柔軟な誘電性フィルム２６、２７はプラスチックまたはゴムから作成されることが望ましいアンテナ・ハウジング４２に設けられている。アンテナ・ハウジング４２は、電池４４の直上にある、移動電話１のカバーの上後部の対応する凹所に合う形状を有する。
【００２２】
セルラ・アンテナ２１は動作させる意図のその周波数帯域または各周波数帯域に同調される。望ましい実施例では、セルラ・アンテナ２１は９００ＭＨｚ ＧＳＭ帯域での動作と、少なくとも１８００ＭＨｚ ＤＣＳ帯域と１９００ＭＨｚ ＰＣＳ帯域の内の一方、望ましくはその両方でも同調する。しかしながら、この他のアンテナ帯域配列、その数字とその各々の公称周波数の両方が、本発明に適用可能である。さらに、セルラ・アンテナ２１の配置は図示したものと異なってもよい。セルラ・アンテナ２１の正確な配置は定例の設計作業の問題として当業者により決定されるべきもので、意図した応用例に応じて相当の注意を払わなければならない。
【００２３】
セルラ・アンテナ・トレース２１は単極型アンテナを形成し、単一の給電点４１を有するが電気的に接地されていない。反対に、ブルートゥース（登録商標）・アンテナ２２は給電点３９と共に、給電点３９に近接して配置された接地点４０を有する。ブルートゥース（登録商標）・アンテナ２２は望ましい実施例に従って２．４ＧＨｚ ＩＳＭ帯域内で動作するようにされたプレーナ反転Ｆ型アンテナ（ＰＩＦＡ）である。セルラ・アンテナ・トレース２１の給電点４１はブルートゥース（登録商標）・アンテナ・トレース２２の給電点３９と接地点４０から電気的に分離されている。
【００２４】
セルラ・アンテナ・トレース２１とブルートゥース・アンテナ・トレース２２はアンテナ・コネクタ２８を介してプリント回路基板３３上の各無線回路に接続されている。とりわけ、図６ａ−ｃから明らかなように、アンテナ・コネクタ２８は第１接点ピン３１を有し、この接点ピンはセルラ・アンテナ・トレース２１の給電点４１とプリント回路基板３３上の第１接触点４１との間の電気的接点を与える。または、セルラ無線２３は接触点３６に電気的に接続される。さらに、アンテナ・コネクタ２８はブルートゥース（登録商標）・トレース２２の給電点３９とプリント回路基板３３上の第２接触点３４とを接続する第２接点ピン２９を有し、前記第２接触点３４はブルートゥース（登録商標）無線２４に電気的に接続されている。さらに、アンテナ・コネクタ２８は第３接点ピン３０を有し、その目的はブルートゥース（登録商標）・アンテナ・トレース２２の接地点４０をプリント回路基板３３上の接地点３５に接続することである。
【００２５】
望ましい実施例では、アンテナ・コネクタ２８の接点ピン２９、３０及び３１は弾性ポゴ（pogo）ピンとして実装される。または、接点ピンはスプリングレッジとして、または固定（非弾性）装置を含むその他の型式の接点部材として実装するのも有利である。
【００２６】
アンテナ・コネクタ２８は、柔軟な誘電性フィルム２６、２７の開口部とアンテナ・ハウジング４２の対応する開口部を通してプリント回路基板３３上の外部アンテナ入力３７に結合される、車載ハンズフリー・アンテナのような外部アンテナを可能とする外部アンテナ・コネクタ３２も有する。
【００２７】
図７ａと図７ｃから分かるように、プリント回路基板３３は移動電話１のカバー内でプリント回路基板３３の安全な取付けを可能とする固定開口部４５と４６を有する。
【００２８】
望ましい実施例を参照して本発明を以上に説明してきた。しかしながら、上述したもの以外の他の実施例も、添付の独立請求項により最も良く定義される本発明の範囲内で同様に可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 携帯電気通信装置が動作する環境の例と共に、望ましい実施例によるアンテナ装置を有する携帯電気通信装置の概略前面図。
【図２】 図１に示した携帯電気通信装置の主要部品の概略ブロック線図。
【図３】 アンテナ装置を主に図示する、図１及び図２の携帯電気通信装置の詳細な斜視後面図。
【図４】 アンテナ装置が携帯電気通信装置と統合されているのが図示されている、図３のものに対応する斜視後面図。
【図５ａ】 共通支持要素上に設けた、アンテナ装置の第1及び第２アンテナ（セルラ・アンテナと短距離補助通信アンテナ）の前面図。
【図５ｂ】 共通支持要素上に設けた、アンテナ装置の第1及び第２アンテナ（セルラ・アンテナと短距離補助通信アンテナ）の側面図。
【図５ｃ】 共通支持要素上に設けた、アンテナ装置の第1及び第２アンテナ（セルラ・アンテナと短距離補助通信アンテナ）の斜視図。
【図６ａ】 アンテナ装置を携帯電気通信装置に接続するアンテナ・コネクタの前面図。
【図６ｂ】 アンテナ装置を携帯電気通信装置に接続するアンテナ・コネクタの側面図。
【図６ｃ】 アンテナ装置を携帯電気通信装置に接続するアンテナ・コネクタの斜視図。
【図７ａ】 図６ａ−ｃに図示したアンテナ・コネクタを介して携帯電気通信装置のプリント回路基板に接続されている時の図５ａ−ｃに図示したアンテナ装置の前面図。
【図７ｂ】 図６ａ−ｃに図示したアンテナ・コネクタを介して携帯電気通信装置のプリント回路基板に接続されている時の図５ａ−ｃに図示したアンテナ装置の側面図。
【図７ｃ】 図６ａ−ｃに図示したアンテナ・コネクタを介して携帯電気通信装置のプリント回路基板に接続されている時の図５ａ−ｃに図示したアンテナ装置の斜視図。

Claims (17)

1. 少なくとも１つの第１周波数帯域での通信用に適合された第１アンテナ（２１）と第２周波数帯域での短距離補助通信用に適合された第２アンテナ（２２）とを有するアンテナ装置（１０）において、第１及び第２アンテナ装置（２１、２２）が共通の支持要素（２６、２７）上に形成されており、前記支持要素は柔軟な誘電フィルムを含む、アンテナ装置。
2. 請求項１記載のアンテナ装置において、第１及び第２アンテナ（２１、２２）は前記支持要素（２６、２７）上の伝導材のプリント・トレースとして形成されているアンテナ装置。
3. 請求項１または２記載のアンテナ装置において、第１アンテナ（２１）は第１給電点（４１）を含み、第２アンテナ（２２）は第２給電点（３９）を含み、第１及び第２給電点は互いに電気的に分離されているアンテナ装置。
4. 請求項３記載のアンテナ装置において、第２アンテナ（２２）は第２給電点（３９）と近接して位置する接地点（４０）を含むアンテナ装置。
5. 請求項４記載のアンテナ装置において、第２アンテナ（２２）はプレーナ反転Ｆ型アンテナ（ＰＩＦＡ）であるアンテナ装置。
6. 請求項３−５いずれか記載のアンテナ装置において、第１アンテナ（１）は単極アンテナであるアンテナ装置。
7. 請求項５記載のアンテナ装置において、第２アンテナ（２２）は２．４ＧＨｚ周波数帯域でのブルートゥース（登録商標）通信用に適合されているアンテナ装置。
8. 請求項６記載のアンテナ装置において、第１アンテナ（２１）は複数帯域アンテナであるアンテナ装置。
9. 請求項８記載のアンテナ装置において、第１アンテナ（２１）は９００ＭＨｚ周波数帯域と、１８００ＭＨｚ周波数帯域と１９００ＭＨｚ周波数帯域の内の少なくとも１つとの通信用に適合されているアンテナ装置。
10. 携帯電気通信装置（１）において、請求項１−１０のいずれか記載のアンテナ装置を特徴とする携帯電気通信装置。
11. 少なくとも１つの第１周波数帯域での通信用に適合された第１アンテナ（２１）と第２周波数帯域での短距離補助通信用に適合された第２アンテナ（２２）とを有するアンテナ装置（１０）であって、第１及び第２アンテナ装置（２１、２２）が共通の支持要素（２６、２７）上に形成されている、アンテナ装置と、無線回路（２３、２４）をその上に取付けたプリント回路基板（３３）と、第１及び第２アンテナ（２１、２２）と前記無線回路（２３、２４）との間の電気的接点を与えるようにされたアンテナ・コネクタ（２８）とを含む携帯電気通信装置。
12. 請求項１１記載の携帯電気通信装置において、第１アンテナ（２１）は第１給電点（４１）を含み、第２アンテナ（２２）は第２給電点（３９）を含み、第１及び第２給電点は互いに電気的に分離されており、第２アンテナ（２２）は第２給電点（３９）と近接して位置する接地点（４０）を含み、アンテナ・コネクタ（２８）は、第１アンテナ（２１）の第１給電点（４１）と係合するようにされた第１弾性接点ピン（３１）と、第２アンテナ（２２）の第２給電点（３９）と係合するようにされた第２弾性接点ピン（２９）と、第２アンテナ（２２）の接地点（４０）と係合するようにされた第３弾性接点ピン（３０）と、を有する携帯電気通信装置。
13. 請求項１２記載の携帯電気通信装置において、第１、第２及び第３弾性接点ピン（３１、２９、３０）はポゴ・ピンである携帯電気通信装置。
14. 請求項１２記載の携帯電気通信装置において、第１、第２及び第３弾性接点ピン（３１、２９、３０）はスプリングレッジである携帯電気通信装置。
15. 請求項１０−１４いずれか記載の携帯電気通信装置において、アンテナ装置（１０）は、携帯電気通信装置の上後部に取付けられた、プラスチックまたはゴムのアンテナ・ハウジング（４２）に収められている携帯電気通信装置。
16. 請求項１０−１５いずれか記載の携帯電気通信装置において、装置は無線電話、望ましくは移動電話である携帯電気通信装置。
17. 請求項１６記載の携帯電気通信装置において、装置は、ＧＳＭ、ＵＭＴＳまたはＤ−ＡＭＰＳ移動電気通信網での使用に適合されている携帯電気通信装置。

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