JPH08204438A - 携帯電話機用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型かつ共振周波数の変更を容易に行うこと
ができる携帯電話機用アンテナを形成する。 【構成】 筐体金属ケースまたは金属シールドケース５
の稜線により形成される複数の面からなるアンテナ用地
板と放射素子１との組み合わせで板状逆Ｆ型アンテナを
構成し、前記アンテナ用地板と放射素子との間に周波数
調整用の金属体または誘電体７を設置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は板状逆Ｆ型アンテナの
分野に関し、詳しくは小型かつ高性能な携帯電話機及び
第２世代コードレス電話機等の携帯電話機用アンテナに
関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、携帯電話機やコードレス電話機等
の小型携帯電話機が急速に普及してきている。また、こ
れらの電話機は現在さらに小型化、薄型化、軽量化が進
んでおり、これに伴ってアンテナに関しても小型化、薄
型化、高性能化が求められてきている。

【０００３】板状逆Ｆ型アンテナはこれらの機器に使用
するアンテナとしては代表的なものであり、機器の小型
化に伴いアンテナの小型化、薄型化、高性能化も求めら
れている。例示すれば、図５は従来の板状逆Ｆ型アンテ
ナを用いた携帯電話機用アンテナであり、１は放射素
子、２はアンテナに給電するための給電点、３は放射素
子と地板を短絡しているショート板、４は金属筐体であ
る。

【０００４】このように構成された板状逆Ｆ型アンテナ
において、金属筐体がアンテナの地板となり、ショート
板は装荷インダクタンス素子を構成している。このアン
テナは金属筐体によって形成されるアンテナの地板と、
放射素子と、ショート板により構成される共振器からの
放射損失を積極的に利用したアンテナであり、共振周波
数は図５に示す放射素子の辺の長さ（Ｌ１，Ｌ２）、地
板から放射素子までの離間距離（Ｈ）、放射素子と地板
を短絡しているショート板の幅（Ｗ）の相互の関係から
決まり、一般的な共振条件を与える関係式は明かではな
いが、例えばショート板３の幅（Ｗ）が放射素子１の幅
Ｌ１と同じ幅の時はＬ２がほぼ１／４波長になる周波数
が共振周波数であり、ショート板３の幅（Ｗ）が放射素
子１の幅Ｌ１に比べ非常に狭い場合は（Ｌ１＋Ｌ２）が
ほぼ１／４波長になる周波数が共振周波数とであること
が知られている。

【０００５】上述したように、ショート板は装荷インダ
クタンス素子を構成しているため、放射素子の辺の長さ
（Ｌ１，Ｌ２）と地板から放射素子までの離間距離
（Ｈ）を固定してショート板の幅（Ｗ）を次第に狭くし
ていくとアンテナの共振周波数はショート板の幅（Ｗ）
に応じて低くなる。

【０００６】アンテナへの給電は図５の給電点２に示す
ように背面から給電されており、アンテナ入力インピー
ダンスの値はショート板から給電点までの距離で変化す
るため所望のアンテナ入力インピーダンスに応じた位置
に給電点を決定する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】一般に、非常に広い地
板上に放射素子とショート板を設置して板状逆Ｆ型アン
テナを構成した場合は、放射素子面の垂直な方向に最大
の放射利得をもつ放射特性を示すが、図５に示すような
限られた金属筐体を地板とし、該金属筐体上に放射素子
とショート板を設置してアンテナを構成した場合は、前
記金属筐体の影響を受けて最大の放射利得をもつ放射方
向は下向きとなる。しかしながら、通信の相手先である
基地局は、通常、鉄塔の上やビルの屋上のような高い場
所に設置されているため最大の放射利得をもつ放射方向
は斜め上方であることが要求される。

【０００８】この問題を解決する方法として、金属筐体
の上面にアンテナを設置することが考えられるが、近
年、携帯電話機及び第２世代コードレス電話機等の機器
のアンテナは小型、薄型が要求され、従来構造のアンテ
ナでは設置が困難である。また、図５に示すように金属
筐体上に放射素子とショート板を設置して構成すると機
器全体の厚みも増し、しかもアンテナ部分が突出してし
まいスペースの有効利用も困難である。

【０００９】次に、前述したように共振周波数とアンテ
ナ入力インピーダンスの値は放射素子の辺の長さ（Ｌ
１，Ｌ２）、地板から放射素子までの離間距離（Ｈ）、
放射素子と地板を短絡しているショート板の幅（Ｗ）
等、相互の関係から決まり、加えて一般的な共振条件を
与える関係式は明かでなく、一部アンテナシミュレータ
ーによる設計手段はあるがアンテナの材質、メッキの状
態、製作精度等が影響するため最終的には多数の試作に
より試行錯誤の結果として決定することが多い。しかも
共振周波数とアンテナ入力インピーダンスの値は放射素
子の辺の長さ（Ｌ１，Ｌ２）、地板から放射素子までの
離間距離（Ｈ）、放射素子と地板を短絡しているショー
ト板の幅（Ｗ）といった機械的寸法で決まり、さらにシ
ョート板の幅（Ｗ）を狭くして小型化した場合、小型化
するにしたがってアンテナの周波数帯域幅は狭くなり、
例えば携帯電話機の割当周波数が変更となり共振周波数
を変更または調整する必要が生じた場合等においては設
計変更で対応する必要があった。

【００１０】そこで、この発明の目的は、従来の板状逆
Ｆ型アンテナでは所望の方向に対し高い利得が得られな
いという欠点を除去し、小型でかつ周波数変更を容易に
行うことができる携帯電話機用アンテナを提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、角状筐体からなる金属ケースまたは金属シールドケ
ースを用い、該金属ケースまたは金属シールドケースの
上方に形成される稜線を境に、主にその上面と背面とを
アンテナ用地板としてＬ型状の板状逆Ｆ型アンテナを構
成し、さらに前記アンテナ用地板とＬ型状の板状逆Ｆ型
アンテナ放射素子との間に周波数調整用金属体または誘
電体を設置し、この誘電体の位置を調整することにより
所望の方向に対する高い利得を得、小型かつ周波数の変
更が容易な構造のアンテナを提供するものである。

【００１２】

【作用】上記のように構成されたＬ型状の板状逆Ｆ型ア
ンテナにおいては、通常、鉄塔の上やビルの屋上のよう
な高い場所に設置されている基地局の方向すなわち上方
に対し最大の放射利得をもち、小型でしかも容易に送受
信周波数を変更したり調整することができる携帯電話機
用アンテナを提供するこができる。

【００１３】

【実施例】以下に、この発明の実施例を図に基づいて説
明する。図１に本発明の第１の実施例を示す。図１にお
いて、１はＬ型状の放射素子、２は給電点、３はショー
ト板、５は電子回路からの不要な電波輻射を防止するた
めの金属シールドケース、６は電子回路部品を実装・配
線しているプリント基板である。

【００１４】放射素子は一般に用いられる銅、真鍮、ア
ルミ等の良導電体を基材として防錆処理がなされたもの
でよいが、高周波は放射素子の表面を流れる為、できれ
ば表面は銀メッキのような、なるべく導電抵抗の小さい
ものが望ましい。図１に示す第１の実施例においては、
上面と側面の放射素子の幅が同一であるが、この幅は特
に限定されるものではなく、それぞれに幅を変えてもよ
い。

【００１５】以下の説明では、上面と側面の放射素子の
幅が同一の場合について説明する。金属シールドケース
も上記放射素子と同様に不要な電波輻射を防止するため
に有効な銅、真鍮、アルミ、ブリキ等の良導電体からな
る材料を基材とし、これらに防錆処理がなされたものが
用いられている。

【００１６】図１に示すように、金属シールドケースの
形状は少なくとも１箇所に稜線を形成する角を有する形
状が好ましく、この稜線を境に形成される複数の面を地
板として利用する。ショート板は放射素子と前記金属シ
ールドケースとを短絡するためのものであり、ショート
板と放射素子と金属シールドケースとが一体成形により
直結したものであっても、あるいはショート板と放射素
子と金属シールドケースとがそれぞれ分割され、プリン
ト基板の配線により結合された形であってもよい。ま
た、アンテナはプリント基板上のどの位置に配置されて
もよいが、人体頭部の影響をうけて送受信性能が劣下し
ない位置、すなわち無線機の最上部に設置することが望
ましい。

【００１７】このように構成されたＬ型状板状逆Ｆ型ア
ンテナにおいて、共振周波数は放射素子の辺の長さ（Ｌ
１，Ｌ２，Ｌ３）、地板から放射素子までの離間距離
（Ｈ１，Ｈ２）、放射素子と地板を短絡しているショー
ト板の幅（Ｗ）の相互の関係から決まり、放射素子の辺
の長さ（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）のうちいずれか、または全
てを短くすると共振周波数は高くなり、前記金属ケース
または金属シールドケースによって形成される地板から
放射素子までの離間距離（Ｈ１，Ｈ２）についてもいず
れか、または両方を低くすると共振周波数は低くなる。

【００１８】また、放射素子と地板を短絡しているショ
ート板の幅（Ｗ）を狭くするとショート板がインダクタ
ンス素子となりショート板の幅（Ｗ）に応じたインダク
タンスが装荷されるために共振周波数は高くなる。本ア
ンテナは図１に示すように放射素子がＬ型状になってお
り、このＬ型部が高周波的にインダクタンス素子となり
ショート板の幅と同様放射素子にインダクタンスが装荷
されるために、角度に応じてインダクタンスが変化し、
共振周波数が変化する。ここで具体的な構造寸法を示す
と、Ｌ型状の板状逆Ｆ型アンテナ放射素子として例え
ば、約１ｍｍ厚のプリント基板上に高さ５ｍｍ、縦・横
の長さがそれぞれ３５ｍｍの直方体の金属シールドケー
スを半田付けし、（Ｌ１）２５ｍｍ、（Ｌ２）８ｍｍ、
（Ｌ３）８ｍｍ、（Ｈ１）５ｍｍ、（Ｈ２）３ｍｍ、
（Ｗ）５ｍｍのものを設置すると共振周波数は約１．９
ＧＨｚとなる。

【００１９】従来例の図５に示すように、金属筐体上に
放射素子とショート板を設置して構成する場合について
共振周波数が約１．９ＧＨｚとなるように各部の寸法を
計算してみると、地板から放射素子までの離間距離
（Ｈ）を５ｍｍ、放射素子と地板を短絡しているショー
ト板の幅（Ｗ）を５ｍｍとした場合、放射素子の辺の長
さ（Ｌ１，Ｌ２）はそれぞれ約２０ｍｍとなる。

【００２０】この結果から本発明のＬ型状板状逆Ｆ型ア
ンテナが占める容積と従来の板状逆Ｆ型アンテナが占め
る容積を比較すると、従来の板状逆Ｆ型アンテナが占め
る容積は２０００ｍｍ2 に対し、本発明のＬ型状板状逆
Ｆ型アンテナが占める容積は１０００ｍｍ2 であり１／
２に小型化することができる。

【００２１】アンテナ入力インピーダンスの値はショー
ト板から給電点までの距離（Ｄ）により変化し、ショー
ト板から給電点までの距離（Ｄ）が広くなればアンテナ
入力インピーダンスは高くなり、反対に狭くなれば低く
なる。次に、図３（Ａ）、（Ｂ）に本発明のＬ型状板状
逆Ｆ型アンテナの放射利得パターンの例を示し、図３
（Ａ）はＸ−Ｚ方向の放射利得を、また図３（Ｂ）はＸ
−Ｙ方向の放射利得を示している。

【００２２】図３から明らかなように、最大の放射利得
をもつ放射方向は斜め上方であり、良好な特性を有して
いることがわかる。次に、図２に本発明の第２の実施例
を示す。図２において、１はＬ型状の放射素子、２は給
電点、３はショート板、５は電子回路からの不要な電波
輻射を防止するための金属シールドケース、６は電子回
路部品を実装・配線しているプリント基板、７は周波数
調整板である。

【００２３】本実施例は、図１に示した第１の実施例に
周波数調整板を加えたものであり、この周波数調整板は
Ｌ型状の放射素子と電子回路からの不要な電波輻射を防
止するための金属シールドケースとの間に取り付けられ
ている。前記周波数調整板は放射素子と金属シールドケ
ースの間の容量を変化させ、共振周波数を変更または調
整するためのものであり、銅、真鍮、アルミ、ブリキ等
の良導電体を用いたり、また誘電体を用いてもよく、要
は放射素子と金属シールドケースの間の容量を変化させ
ることができる材料であればよい。周波数調整板は、基
本的には共振周波数を変更または調整するためのもので
あり、ネジ、ボルト等により可動と固定ができる構造で
あればよく、また共振周波数を変更または調整した後、
半田付けや溶接等により固定する構造であってもよく、
特に取り付け構造を制約するものではない。

【００２４】次に、周波数調整板による周波数変更また
は調整方法について説明する。図４は本発明の周波数調
整板の挿入量に対する共振周波数の変化を示す説明図で
ある。例えば、周波数調整板を挿入していない状態から
次第に辺の長さがそれぞれＴ１，Ｔ２の周波数調整板の
挿入量を増やしていくと図４のＡとＢの曲線に示すよう
に共振周波数は次第に低くなる。図４のＡとＢの曲線の
違いは周波数調整板の辺の長さＴ１の違いにより生じ、
周波数調整板の辺の長さＴ１が狭くなる程共振周波数の
変化は緩やかになる。従って、周波数調整板の挿入量を
増減することにより共振周波数を変更または調整するこ
とができ、また、周波数調整板の挿入する辺の長さを変
えて使用することにより大調整だけでなく微調整も可能
となる。

【００２５】以上は金属シールドケースを例として説明
したが、金属筐体を金属シールドケースの例の場合と同
様に使用しても同等の傾向をもつ特性が得られるため金
属筐体を用いた例については省略する。尚、図１から図
４までを本願発明を具体的に説明するための例として用
いたが、本願発明の技術的主旨に基づく他の実施例を排
除するものではない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明は、板状
逆Ｆ型の携帯電話機用アンテナにおいて、筐体金属ケー
スまたは金属シールドケースの面をアンテナ用地板とし
てＬ型状の板状逆Ｆ型アンテナを構成し、さらに前記ア
ンテナ用地板とＬ型状の板状逆Ｆ型アンテナ放射素子と
の間に周波数調整用金属体、または誘電体を設置できる
構造とすることにより所望の方向に対し高い利得が得ら
れ、小型で、かつ周波数の変更及び微調整が容易な携帯
電話機用アンテナを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図２】本発明の第１の実施例を示す図である。

【図３】本発明のＬ型状板状逆Ｆ型アンテナの放射利得
パターンの例を示す図である。

【図４】本発明の周波数調整板の挿入量に対する共振周
波数の変化を示す説明図である

【図５】従来の板状逆Ｆ型アンテナを用いた携帯電話機
用アンテナの例示す図である。

【符号の説明】

１ 放射素子 ２ 給電点 ３ ショート板 ４ 金属きょう体 ５ 金属シールドケース（金属きょう体） ６ プリント基板 ７ 周波数調整板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともプリント配線基板、地板、シ
   ョート板、放射素子とからなる板状逆Ｆ型の携帯電話機
   用アンテナにおいて、 金属筐体ケースまたは金属シールドケースの稜線を境に
   形成される複数の面をアンテナ用地板とし、一部に給電
   点を形成した放射素子を前記地板に近接配置することに
   より板状逆Ｆ型アンテナを構成することを特徴とする携
   帯電話機用アンテナ。
2. 【請求項２】 金属筐体ケースまたは金属シールドケー
   スの稜線を境に形成される複数の面からなるアンテナ用
   地板と、ショート板と、放射素子と、周波数調整用の金
   属体または誘電体とを有し、前記アンテナ用地板と放射
   素子との間に、前記周波数調整用の金属体または誘電体
   を挿入したことを特徴とする請求項１記載の携帯電話機
   用アンテナ。
3. 【請求項３】 アンテナ用地板と放射素子との間に挿入
   される周波数調整用の金属体または誘電体の挿入量、あ
   るいは前記金属体または誘電体の辺の長さを変えること
   によって共振周波数の調整を行うことを特徴とする請求
   項１記載の携帯電話機用アンテナ。