JPH08222928A

JPH08222928A - アンテナ装置

Info

Publication number: JPH08222928A
Application number: JP7051746A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Hirose; 雅信廣瀬
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】携帯電話機等の携帯無線機に採用するのに有
利な内蔵アンテナとしてのＰＩＦＡ（板状逆Ｆアンテ
ナ）を金属筐体の一面側の上部に備えるアンテナ装置に
おいて、アンテナ利得を向上する。【構成】金属筐体１０の一面側の上部にＰＩＦＡ１５
を備えるアンテナ装置であって、金属筐体１０を上部金
属筐体１１と下部金属筐体１１とに分割し、上部金属筐
体１１の一面側にＰＩＦＡ１５を取り付けて、上部金属
筐体１１と下部金属筐体１２とを導電性の金属板１３で
接続する。そして、この金属板１３とＰＩＦＡ１５の給
電点１９とを金属筐体１０の前記一面側の幅方向のほぼ
中央部に位置させる。また、金属板１３を金属筐体１０
に対しＰＩＦＡ１５を取り付けた面と反対の面側に位置
させる。さらに、金属板１３に受動素子１４を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状逆Ｆアンテナ（以
下、ＰＩＦＡと呼ぶ）と二分割の金属筐体とで構成され
るアンテナ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近々、ＰＨＳ（パーソナルハンディホー
ンシステム）のサービスが開始されるようになることか
ら、携帯用情報端末機としての携帯電話はより一層の普
及が期待されている。携帯電話機は、小型軽量化を目指
して開発が進められており、携帯性・扱い易さ・デザイ
ンの自由度の点から、小型で内蔵可能なアンテナの開発
が望まれている。ところで、アンテナとしては、従来一
般によく使われているものとして、ホイップアンテナ、
ＰＩＦＡ等がある。

【０００３】例えば、従来例としてＰＩＦＡを使用した
アンテナ装置をモデル化したものを図２１（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示し、図中、２１は金属筐体、２５は
ＰＩＦＡ、２６は放射素子、２７は短絡端子、２８は給
電端子、２９は給電点である。即ち、このアンテナ装置
は、図示ように、金属筐体２１の一面側の上部にＰＩＦ
Ａ２５を取り付けて、ＰＩＦＡ２５の給電点２９を金属
筐体２１の一面側の幅方向のほぼ中央部に位置させた構
成である。なお、金属筐体２１の高さは１波長程度とな
っていて、ＰＩＦＡ２５は小型で携帯電話機に内蔵され
る。

【０００４】また、各種アンテナの給電点から約１／４
波長離れた筐体部分に切り込みを入れて、筐体上に流れ
る電流を変化させることにより、筐体によるアンテナ利
得の水平面における低下を防ぐようにした技術が、特開
平５−３２７５２７号公報にて提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、携帯電
話機で従来よく使われている前述したホイップアンテナ
は、アンテナ利得パターン特性の点で優れているが、ア
ンテナが筐体から外部に突出して長いという欠点があっ
た。また、比較的短いλ／４モノポールアンテナは、金
属筐体長が１波長程度になると、アンテナパターンが３
０度程度下方に傾くために、水平面内のアンテナ利得が
約６ｄＢ低下してしまうという欠点があった。

【０００６】そして、ＰＩＦＡを使用したアンテナ装置
（図２１参照）の場合には、金属筐体に流れる高周波電
流の影響により放射パターンが乱されてしまうという問
題があった。

【０００７】さらに、前記特開平５−３２７５２７号公
報にて提案されたアンテナ装置では、アンテナの給電点
から約１／４波長離れた筐体部分の切り込みの長さが約
１／４波長であることに加え、その切り込みを機械的加
工により入れるために、寸法上の制約があり、筐体設計
の上での自由度が小さいという欠点があった。

【０００８】本発明の課題は、携帯電話機等の携帯無線
機に採用するのに有利な内蔵アンテナとしてのＰＩＦＡ
を金属筐体の一面側に備えるアンテナ装置において、ア
ンテナ利得を向上することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、金属筐体の一面側にＰＩＦＡを
備えるアンテナ装置であって、前記金属筐体を第１金属
筐体と第２金属筐体とに分割し、前記第１金属筐体の一
面側に前記ＰＩＦＡを取り付けて、前記第１金属筐体と
前記第２金属筐体とを接続部材を介して実質的に短絡さ
せるとともに、この接続部材と前記ＰＩＦＡの給電点と
を前記金属筐体の前記一面側の幅方向のほぼ中央部に位
置させた構成を特徴としている。

【００１０】そして、請求項２記載の発明は、請求項１
記載のアンテナ装置において、前記接続部材を前記金属
筐体に対し前記ＰＩＦＡを取り付けた面と反対の面側に
位置させた構成を特徴としている。

【００１１】また、請求項３記載の発明は、請求項１記
載のアンテナ装置において、前記接続部材を前記金属筐
体に対し前記ＰＩＦＡを取り付けた面側に位置させた構
成を特徴としている。

【００１２】さらに、請求項４記載の発明は、請求項
１、２または３記載のアンテナ装置において、前記接続
部材は絶対値が１００Ω以下のリアクタンス成分を有す
るものである構成を特徴としている。

【００１３】そして、請求項５記載の発明は、請求項４
記載のアンテナ装置において、前記接続部材は導電性部
材と受動素子とで構成されていることを特徴としてい
る。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明によれば、第１金属筐体の
一面側に取り付けたＰＩＦＡの給電点と、第１金属筐体
と第２金属筐体とを実質的に短絡させる接続部材とを、
金属筐体の一面側の幅方向のほぼ中央部に位置させた構
成のアンテナ装置なので、自由空間中および人体頭部・
手に近接した状態でも、従来例との比較において、ＸＹ
パターンとＺＸパターンともに放射パターンを改善でき
るとともに、水平面内垂直偏波利得についても最大利得
・平均利得を改善できる。即ち、金属筐体の一面側にＰ
ＩＦＡを備えた従来例よりアンテナ利得を改善できる。

【００１５】そして、請求項２記載の発明によれば、請
求項１記載の接続部材を金属筐体に対しＰＩＦＡを取り
付けた面と反対の面側に位置させた構成のアンテナ装置
なので、ＰＩＦＡを取り付けた面と反対の面側に位置し
た接続部材による第１金属筐体と第２金属筐体との接続
によって、請求項１記載の発明による作用が得られる。

【００１６】また、請求項３記載の発明によれば、請求
項１記載の接続部材を金属筐体に対しＰＩＦＡを取り付
けた面側に位置させた構成のアンテナ装置なので、ＰＩ
ＦＡを取り付けた面側に位置した接続部材による第１金
属筐体と第２金属筐体との接続によって、請求項１記載
の発明による作用が得られる。

【００１７】さらに、請求項４記載の発明によれば、請
求項１、２または３記載の接続部材を絶対値が１００Ω
以下のリアクタンス成分を有するものとした構成のアン
テナ装置なので、リアクタンスの設定によって、アンテ
ナ利得、特に、仰角方向のアンテナ利得の改善度合を調
整できる。

【００１８】そして、請求項５記載の発明によれば、請
求項４記載の接続部材が導電性部材と受動素子とで構成
されているので、リアクタンスの設定を簡単に行うこと
ができる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明に係るアンテナ装置の実施例
を図１から図２０に基づいて説明する。先ず、図１は本
発明を適用した一例としてのＰＩＦＡを使用したアンテ
ナ装置をモデル化して示すもので、（ａ）はＰＩＦＡを
取り付けた面側から見たアンテナ装置の正面図、（ｂ）
は同じく側面図、（ｃ）は同じく平面図であり、図中、
１０は金属筐体、１１は上部金属筐体、１２は下部金属
筐体、１３は金属板、１５はＰＩＦＡ、１６は放射素
子、１７は短絡端子、１８は給電端子、１９は給電点で
ある。

【００２０】即ち、このアンテナ装置は、これを内蔵す
る携帯電話機としてＰＨＳ用子機に適用するもので、完
全導体直方体として示す金属筐体１０の高さは、使用す
る周波数帯域の１波長程度となっていて、この金属筐体
１０は、図示のように、上下に二等分して分割された上
部金属筐体１１と下部金属筐体１２とからなる。この上
部金属筐体１１および下部金属筐体１２は、金属板を加
工したものでも、樹脂製筐体の外表面または内表面に金
属メッキを施したものでもよい。なお、上部金属筐体１
１には、例えば、送信回路や受信回路などの高周波回路
部が収納され、また、下部金属筐体１２には、その他の
回路、例えば、制御回路や電源回路などの低周波回路部
が収納されている。

【００２１】そして、以上の如く分割された上部金属筐
体１１と下部金属筐体１２との間を所定間隔だけ離し
て、その間を、金、銀、銅等の導電性の高い金属板１３
により互いに接続している。この金属板１３による接続
によって、上部金属筐体１１と下部金属筐体１２との間
を高周波電流が流れる。なお、上部金属筐体１１と下部
金属筐体１２との電気的接続は、図１（ｄ）に示すよう
に、金属板１３と上部金属筐体１１との間に受動素子１
４を介設させたものでもよい。この受動素子１４は、コ
ンデンサやコイルなどによるもので、後述するように、
接続部にリアクタンス成分ＺLを付与するものである。
また、上部金属筐体１１に収納された回路部と下部金属
筐体１２に収納された回路部とは、図示しない接続線で
接続されている。図示しないが、その接続構造は、上部
金属筐体１１と下部金属筐体１２とが接続線を介して高
周波的に短絡しないような適宜の構造となっている。

【００２２】また、上部金属筐体１１の一面側の上部に
は、ＰＩＦＡ１５が取り付けられている。即ち、ＰＩＦ
Ａ１５は、板状の放射素子１６に、その上辺部から直角
方向に伸びる板状の短絡端子１７と、右辺部から直角方
向に伸びる棒状または線状の給電端子１８とを備えたも
のである。このＰＩＦＡ１５の放射素子１６は、上部金
属筐体１１の表面の上部に対し、短絡端子１７および給
電端子１８を介して接続されている。また、この放射素
子１６への給電は、給電端子１８を介して行われ、１９
がその給電点である。

【００２３】以上において、図１（ａ）に示したよう
に、所定間隔だけ離れた上部金属筐体１１と下部金属筐
体１２との間を接続する金属板１３（受動素子１４も含
む）と、ＰＩＦＡ１５の給電点１９とが、金属筐体１０
（上部金属筐体１１および下部金属筐体１２）の表面幅
方向のほぼ中央部に位置する構成となっている。そし
て、上部金属筐体１１と下部金属筐体１２との間を接続
する金属板１３（受動素子１４も含む）は、図１（ｂ）
および図１（ｄ）に示したように、金属筐体１０（上部
金属筐体１１および下部金属筐体１２）に対して、ＰＩ
ＦＡ１５を取り付けた表面とは反対の背面側に位置する
構成となっている。

【００２４】次に、以上の構成によるアンテナ装置によ
り得られるアンテナ利得Ｇθの自由空間中での計算値に
よるＸＹパターンおよびＺＸパターンの放射特性につい
て、図２１に示した従来例によるもの等と比較して説明
する。ここで、上部金属筐体１１へのＰＩＦＡ１５の配
置とＸ，Ｙ，Ｚ方向を示した図２のように、金属筐体１
０を中心として、ＰＩＦＡ１５の放射素子１６の板面と
交差する直角方向をＸ方向、ＰＩＦＡ１５の放射素子１
６の板面と平行する水平方向をＹ方向、ＰＩＦＡ１５の
放射素子１６の板面と平行する垂直方向をＺ方向とす
る。

【００２５】始めに、１．９ＧＨZにおけるアンテナ利
得Ｇθの自由空間中での計算値によるＸＹパターンの放
射特性を示す図３において、図２１に示した従来例によ
る特性を破線、図１（ｂ）に示した如く上部金属筐体１
１および下部金属筐体１２間を金属板１３のみで接続し
たショートの場合の特性を実線、上部金属筐体１１と下
部金属筐体１２を金属板１３等で接続せずに切り離した
オープンの場合の特性を１点鎖線、図１（ｄ）に示した
如く上部金属筐体１１および下部金属筐体１２間を金属
板１３および受動素子１４を介して接続した状態で、そ
の受動素子１４のリアクタンス成分ＺLを＋ｊ２０Ωと
した場合の特性を２点鎖線、同じくリアクタンス成分Ｚ
Lを＋ｊ５０Ωとした場合の特性を３点鎖線、リアクタ
ンス成分ＺLを＋ｊ１００Ωとした場合の特性を４点鎖
線で、それぞれ示している。また、アンテナパターンは
垂直偏波成分のみを考えており、この点は以下も同様で
ある。

【００２６】図３に示すように、１．９ＧＨZにおける
アンテナ利得Ｇθの自由空間中での計算値によるＸＹパ
ターンの放射特性については、従来例による破線特性と
比較して、上部金属筐体１１および下部金属筐体１２間
を金属板１３のみで接続したショートの場合は、実線特
性で示した通り、金属筐体１０に対しＰＩＦＡ１５が位
置するほぼ＋Ｘ方向の利得が最も改善される。そして、
上部金属筐体１１と下部金属筐体１２を切り離したオー
プンの場合でも、１点鎖線特性で示した通り、ほぼ＋Ｘ
方向での利得の改善が見られ、さらに、上部金属筐体１
１および下部金属筐体１２間を接続する金属板１３に介
設した受動素子１４のリアクタンス成分ＺLを＋ｊ２０
Ωとした場合は、２点鎖線特性で示した通り、同じくリ
アクタンス成分ＺLを＋ｊ５０Ωとした場合は、３点鎖
線特性で示した通り、リアクタンス成分ＺLを＋ｊ１０
０Ωとした場合は、４点鎖線特性で示した通り、何れの
場合もほぼ＋Ｘ方向において、ショートの場合の実線特
性とオープンの場合の１点鎖線特性との間に位置して、
ほぼ＋Ｘ方向の利得が何れも改善される。

【００２７】図４に示すように、１．９ＧＨZにおける
アンテナ利得Ｇθの自由空間中での計算値によるＺＸパ
ターンの放射特性についても、従来例による破線特性と
比較して、上部金属筐体１１および下部金属筐体１２間
を金属板１３のみで接続したショートの場合は、実線特
性で示した通り、ＰＩＦＡ１５に対し上方側であるＺ≧
０の領域の利得が極一部を除いて最も改善される。そし
て、上部金属筐体１１と下部金属筐体１２を切り離した
オープンの場合でも、１点鎖線特性で示した通り、Ｚ≧
０の領域での利得の改善が見られ、さらに、上部金属筐
体１１および下部金属筐体１２間を接続する金属板１３
に介設した受動素子１４のリアクタンス成分ＺLを＋ｊ
２０Ωとした場合は、２点鎖線特性で示した通り、同じ
くリアクタンス成分ＺLを＋ｊ５０Ωとした場合は、３
点鎖線特性で示した通り、リアクタンス成分ＺLを＋ｊ
１００Ωとした場合は、４点鎖線特性で示した通り、何
れの場合もＺ≧０の領域において、ショートの場合の実
線特性とオープンの場合の１点鎖線特性との間に位置し
て、Ｚ≧０の領域の利得が何れも改善される。

【００２８】従って、図１に示した本発明の第１実施例
の構成によるアンテナ装置によれば、自由空間中におい
て、金属筐体１０に対しＰＩＦＡ１５が位置するほぼ＋
Ｘ方向のアンテナ利得が改善され、しかも、ＰＩＦＡ１
５に対し上方側であるＺ≧０の領域のアンテナ利得が改
善されることが判る。そして、上部金属筐体１１および
下部金属筐体１２間を金属板１３のみで接続したショー
トの場合において、ほぼ＋Ｘ方向のアンテナ利得が最も
改善され、通常の電波環境下で有利なＺ≧０の領域のア
ンテナ利得が最も改善されることが判る。

【００２９】次に、携帯使用状態における人体頭部・手
による影響を考慮した場合のアンテナ利得について説明
する。ここで、図５に図１のアンテナ装置と人体の頭部
および手との使用状態の関係をモデル化して斜視図によ
り示すとともに、図６に同じく使用状態の関係をモデル
化して正面図により示しており、Ｈは人体頭部、ｈは手
であり、図示のように、人体頭部Ｈは直方体、手ｈは平
面視コの字形の断面を持つ角柱でモデル化した。なお、
図５に示した通り、人体頭部Ｈを中心として、前記図２
に示したと同様に、ＰＩＦＡ１５の放射素子１６の板面
と交差する直角方向をＸ方向、ＰＩＦＡ１５の放射素子
１６の板面と平行する水平方向をＹ方向、ＰＩＦＡ１５
の放射素子１６の板面と平行する垂直方向をＺ方向とす
る。

【００３０】また、図７は図１のアンテナ装置と人体の
手との使用状態の関係をモデル化して側面図により示す
とともに、図８に同じく使用状態の関係をモデル化して
平面図により示している。そして、使用状態において
は、図示のように、手ｈから上方にＰＩＦＡ１５を含ん
で上部金属筐体１１の上部が突出しているものとし、そ
の場合の突出量をｄとする。なお、次に説明する図９お
よび図１０では、ｄ＝４０ｍｍで、手ｈとＰＩＦＡ１５
の最短距離が４ｍｍの場合としている。

【００３１】先ず、図９に示すように、１．９ＧＨZに
おけるアンテナ利得Ｇθの人体頭部・手に近接した状態
での計算値によるＸＹパターンの放射特性については、
従来例による破線特性と比較して、上部金属筐体１１お
よび下部金属筐体１２間を金属板１３のみで接続したシ
ョートの場合は、実線特性で示した通り、金属筐体１０
に対しＰＩＦＡ１５が位置するＸ≧０の領域の利得が最
も改善される。そして、上部金属筐体１１と下部金属筐
体１２を切り離したオープンの場合でも、１点鎖線特性
で示した通り、Ｘ≧０の領域での利得の改善が見られ、
また、上部金属筐体１１および下部金属筐体１２間を接
続する金属板１３に介設した受動素子１４のリアクタン
ス成分ＺLを−ｊ１００Ωとした場合は、２点鎖線特性
で示した通り、改善は見られないが、同じくリアクタン
ス成分ＺLを−ｊ５０Ωとした場合は、３点鎖線特性で
示した通り、リアクタンス成分ＺLを−ｊ２０Ωとした
場合は、４点鎖線特性で示した通り、何れの場合もＸ≧
０の領域において、ショートの場合の実線特性とオープ
ンの場合の１点鎖線特性との間にほぼ位置して、Ｘ≧０
の領域の利得が何れも改善される。

【００３２】図１０に示すように、１．９ＧＨZにおけ
るアンテナ利得Ｇθの人体頭部・手に近接した状態での
計算値によるＺＸパターンの放射特性についても、従来
例による破線特性と比較して、上部金属筐体１１および
下部金属筐体１２間を金属板１３のみで接続したショー
トの場合は、実線特性で示した通り、人体頭部Ｈに対し
てＰＩＦＡ１５が位置するＸ≧０の領域で、かつ、ＰＩ
ＦＡ１５に対し上方側であるＺ≧０の領域において、そ
の斜め上方側の領域を除いて利得の改善が見られる。そ
して、上部金属筐体１１と下部金属筐体１２を切り離し
たオープンの場合でも、１点鎖線特性で示した通り、Ｘ
≧０でＺ≧０の領域での利得の改善が見られ、また、上
部金属筐体１１および下部金属筐体１２間を接続する金
属板１３に介設した受動素子１４のリアクタンス成分Ｚ
Lを−ｊ１００Ωとした場合は、２点鎖線特性で示した
通り、改善は見られないが、同じくリアクタンス成分Ｚ
Lを−ｊ５０Ωとした場合は、３点鎖線特性で示した通
り、リアクタンス成分ＺLを−ｊ２０Ωとした場合は、
４点鎖線特性で示した通り、何れの場合もＸ≧０でＺ≧
０の領域において、その斜め上方側の領域を除いてショ
ートの場合の実線特性とオープンの場合の１点鎖線特性
との間に位置して、Ｘ≧０でＺ≧０の領域の利得が何れ
も改善される。

【００３３】従って、図１に示した本発明の第１実施例
の構成によるアンテナ装置によれば、人体頭部・手に近
接した状態においても、受動素子１４のリアクタンス成
分ＺLを−ｊ１００Ωとした場合を除き、人体頭部Ｈに
対しＰＩＦＡ１５が位置するＸ≧０の領域であって、Ｐ
ＩＦＡ１５に対し上方側であるＺ≧０の領域のアンテナ
利得が改善されることが判る。このように、人体頭部Ｈ
と手ｈの影響が小さく、通常の通話使用状態での電波環
境下で有利なＸ≧０でＺ≧０の領域のアンテナ利得が改
善されることが判る。

【００３４】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。即ち、図１１は本発明を適用した第２実施例として
のＰＩＦＡを使用したアンテナ装置をモデル化して示す
もので、（ａ）はＰＩＦＡを取り付けた面側から見たア
ンテナ装置の正面図、（ｂ）は同じく側面図、（ｃ）は
同じく平面図、（ｄ）は受動素子を介設した場合の側面
図であり、図中、前記第１実施例と同様の部材には同様
の符号を付してある。

【００３５】この第２実施例では、金属板１３（受動素
子１４も含む）の位置が前記第１実施例と相違するだけ
で、他は前記第１実施例の構成と同様につきその説明を
省略し、以下では、相違点についてのみ説明する。つま
り、この第２実施例においては、上部金属筐体１１と下
部金属筐体１２との間を接続する金属板１３（受動素子
１４も含む）は、図１１（ｂ）に示したように、金属筐
体１０（上部金属筐体１１および下部金属筐体１２）に
対して、ＰＩＦＡ１５を取り付けた面と同じ表面側に位
置する構成となっている。

【００３６】次に、以上の第２実施例の構成によるアン
テナ装置により得られるアンテナ利得Ｇθの自由空間中
での計算値によるＸＹパターンおよびＺＸパターンの放
射特性について、前記第１実施例と同様、図２１に示し
た従来例によるもの等と比較して説明する。図１２に示
すように、１．９ＧＨZにおけるアンテナ利得Ｇθの自
由空間中での計算値によるＸＹパターンの放射特性につ
いては、従来例による破線特性と比較して、上部金属筐
体１１および下部金属筐体１２間を金属板１３のみで接
続したショートの場合は、実線特性で示した通り、前記
第１実施例とほぼ同様、金属筐体１０に対しＰＩＦＡ１
５が位置するほぼ＋Ｘ方向の利得が最も改善される。

【００３７】そして、上部金属筐体１１と下部金属筐体
１２を切り離したオープンの場合でも、前記第１実施例
とほぼ同様、１点鎖線特性で示した通り、ほぼ＋Ｘ方向
での利得の改善が見られ、さらに、上部金属筐体１１お
よび下部金属筐体１２間を接続する金属板１３に介設し
た受動素子１４のリアクタンス成分ＺLを＋ｊ２０Ωと
した場合は、２点鎖線特性で示した通り、同じくリアク
タンス成分ＺLを＋ｊ５０Ωとした場合は、３点鎖線特
性で示した通り、リアクタンス成分ＺLを＋ｊ１００Ω
とした場合は、４点鎖線特性で示した通り、何れの場合
もほぼ＋Ｘ方向において、前記第１実施例とほぼ同様、
ショートの場合の実線特性とオープンの場合の１点鎖線
特性との間に位置して、ほぼ＋Ｘ方向の利得が何れも改
善される。

【００３８】図１３に示すように、１．９ＧＨZにおけ
るアンテナ利得Ｇθの自由空間中での計算値によるＺＸ
パターンの放射特性についても、従来例による破線特性
と比較して、上部金属筐体１１および下部金属筐体１２
間を金属板１３のみで接続したショートの場合は、実線
特性で示した通り、前記第１実施例とほぼ同様、ＰＩＦ
Ａ１５に対し上方側であるＺ≧０の領域の利得が極一部
を除いて最も改善される。そして、上部金属筐体１１と
下部金属筐体１２を切り離したオープンの場合でも、１
点鎖線特性で示した通り、前記第１実施例とほぼ同様、
Ｚ≧０の領域での利得の改善が見られ、さらに、上部金
属筐体１１および下部金属筐体１２間を接続する金属板
１３に介設した受動素子１４のリアクタンス成分ＺLを
＋ｊ２０Ωとした場合は、２点鎖線特性で示した通り、
同じくリアクタンス成分ＺLを＋ｊ５０Ωとした場合
は、３点鎖線特性で示した通り、リアクタンス成分ＺL
を＋ｊ１００Ωとした場合は、４点鎖線特性で示した通
り、何れの場合もＺ≧０の領域において、前記第１実施
例とほぼ同様、ショートの場合の実線特性とオープンの
場合の１点鎖線特性との間に位置して、Ｚ≧０の領域の
利得が何れも改善される。

【００３９】従って、図１１に示した本発明の第２実施
例の構成によるアンテナ装置によれば、自由空間中にお
いて、前記第１実施例と同様、金属筐体１０に対しＰＩ
ＦＡ１５が位置するほぼ＋Ｘ方向のアンテナ利得が改善
され、しかも、ＰＩＦＡ１５に対し上方側であるＺ≧０
の領域のアンテナ利得が改善されることが判る。そし
て、上部金属筐体１１および下部金属筐体１２間を金属
板１３のみで接続したショートの場合において、前記第
１実施例と同様、ほぼ＋Ｘ方向のアンテナ利得が最も改
善され、通常の電波環境下で有利なＺ≧０の領域のアン
テナ利得が最も改善されることが判る。

【００４０】次に、携帯使用状態における人体頭部・手
による影響を考慮した場合のアンテナ利得について説明
する。なお、次に説明する図１４および図１５では、前
記第１実施例と同様に、図５から図７において、ｄ＝４
０ｍｍで、手ｈとＰＩＦＡ１５の最短距離が４ｍｍの場
合としている。

【００４１】先ず、図１４に示すように、１．９ＧＨZ
におけるアンテナ利得Ｇθの人体頭部・手に近接した状
態での計算値によるＸＹパターンの放射特性について
は、従来例による破線特性と比較して、上部金属筐体１
１および下部金属筐体１２間を金属板１３のみで接続し
たショートの場合は、実線特性で示した通り、金属筐体
１０に対しＰＩＦＡ１５が位置するＸ≧０の領域の利得
が最も改善される。そして、上部金属筐体１１と下部金
属筐体１２を切り離したオープンの場合でも、１点鎖線
特性で示した通り、Ｘ≧０の領域での利得の改善が見ら
れ、また、上部金属筐体１１および下部金属筐体１２間
を接続する金属板１３に介設した受動素子１４のリアク
タンス成分ＺLを−ｊ１００Ωとした場合は、２点鎖線
特性で示した通り、改善は見られないが、同じくリアク
タンス成分ＺLを−ｊ５０Ωとした場合は、３点鎖線特
性で示した通り、リアクタンス成分ＺLを−ｊ２０Ωと
した場合は、４点鎖線特性で示した通り、何れの場合も
Ｘ≧０の領域において、ショートの場合の実線特性とオ
ープンの場合の１点鎖線特性との間にほぼ位置して、Ｘ
≧０の領域の利得が何れも改善される。

【００４２】図１５に示すように、１．９ＧＨZにおけ
るアンテナ利得Ｇθの人体頭部・手に近接した状態での
計算値によるＺＸパターンの放射特性についても、従来
例による破線特性と比較して、上部金属筐体１１および
下部金属筐体１２間を金属板１３のみで接続したショー
トの場合は、実線特性で示した通り、人体頭部Ｈに対し
てＰＩＦＡ１５が位置するＸ≧０の領域で、かつ、ＰＩ
ＦＡ１５に対し上方側であるＺ≧０の領域において、そ
の斜め上方側の領域を除いて利得の改善が見られる。そ
して、上部金属筐体１１と下部金属筐体１２を切り離し
たオープンの場合でも、１点鎖線特性で示した通り、Ｘ
≧０でＺ≧０の領域での利得の改善が見られ、また、上
部金属筐体１１および下部金属筐体１２間を接続する金
属板１３に介設した受動素子１４のリアクタンス成分Ｚ
Lを−ｊ１００Ωとした場合は、２点鎖線特性で示した
通り、改善は見られないが、同じくリアクタンス成分Ｚ
Lを−ｊ５０Ωとした場合は、３点鎖線特性で示した通
り、リアクタンス成分ＺLを−ｊ２０Ωとした場合は、
４点鎖線特性で示した通り、何れの場合もＸ≧０でＺ≧
０の領域において、その斜め上方側の領域を除いてショ
ートの場合の実線特性とオープンの場合の１点鎖線特性
との間に位置して、Ｘ≧０でＺ≧０の領域の利得が何れ
も改善される。

【００４３】従って、図１１に示した本発明の第２実施
例の構成によるアンテナ装置によれば、人体頭部・手に
近接した状態においても、前記第１実施例と同様、受動
素子１４のリアクタンス成分ＺLを−ｊ１００Ωとした
場合を除き、人体頭部Ｈに対しＰＩＦＡ１５が位置する
Ｘ≧０の領域であって、ＰＩＦＡ１５に対し上方側であ
るＺ≧０の領域のアンテナ利得が改善されることが判
る。このように、人体頭部Ｈと手ｈの影響が小さく、通
常の通話使用状態での電波環境下で有利なＸ≧０でＺ≧
０の領域のアンテナ利得が改善されることが判る。

【００４４】次に、自由空間中および人体頭部・手に近
接した状態でのアンテナ利得の計算値と測定値について
説明する。なお、次に説明する図１６および図１７で
は、周波数は測定の都合上、１．８７ＧＨZであるが、
前述した１．９ＧＨZの場合との相違はない。また、図
１６および図１７において、従来例による計算値特性を
破線、同じく測定値をｏで、上部金属筐体１１および下
部金属筐体１２間を金属板１３のみで接続したショート
の場合の計算値特性を実線、同じく測定値を×で、上部
金属筐体１１と下部金属筐体１２を切り離したオープン
の場合の計算値特性を１点鎖線、同じく測定値を＋で、
それぞれ示している。

【００４５】先ず、１．８７ＧＨZにおけるアンテナ利
得Ｇθの自由空間中での計算値と測定値によるＸＹパタ
ーンの放射特性については、図１６に示す通りである。
即ち、ＸＹ面内のパターンにおいて、ショートの場合に
ほぼ＋Ｘ軸方向で最大利得−１．５ｄＢｄ、平均利得−
５．３ｄＢｄとなっており、従来例構造では最大利得−
３．７ｄＢｄ、平均利得−６．３ｄＢｄである。従っ
て、最大利得は２．２ｄＢｄだけ改善され、平均利得は
１．０ｄＢｄだけ改善される。

【００４６】また、１．８７ＧＨZにおけるアンテナ利
得Ｇθの自由空間中での計算値と測定値によるＺＸパタ
ーンの放射特性については、図１７に示す通りである。
即ち、ＺＸ面内のパターンにおける最大利得（仰角）
は、ショートの場合で０ｄＢｄ（＋５９゜）、従来例構
造で０．５ｄＢｄ（−４６゜）であり、最大利得につい
てはあまり変わらないが、その方向（仰角）について
は、ショートの場合は上を向き、Ｚ＞０の上半面で利得
が大きくなっている。従って、これは基地局が子機より
も上にあると考えられるＰＨＳの場合に有利である。

【００４７】そして、図１８は人体頭部・手に近接（ｄ
＝４０ｍｍで、手ｈとＰＩＦＡ１５の最短距離が４ｍｍ
の場合）した状態の各計算値と測定値を示すものであ
る。なお、この場合、周波数は１．９ＧＨZである。ま
た、従来例構造の人体頭部・手によるアンテナ効率の低
下は５．１ｄＢで、ショートの場合でもほぼ同じであ
る。ここで、図１８において、従来例による計算値特性
を破線、同じく測定値をｏで、上部金属筐体１１および
下部金属筐体１２間を金属板１３のみで接続したショー
トの場合の計算値特性を実線、同じく測定値を×で、上
部金属筐体１１と下部金属筐体１２を切り離したオープ
ンの場合の計算値特性を１点鎖線、同じく測定値を＊
で、それぞれ示している。

【００４８】図１８に示すように、ＸＹ面内のパターン
において、ショートの場合にほぼ＋Ｘ軸方向で最大利得
−５．９ｄＢｄ、平均利得−１１．３ｄＢｄとなってお
り、従来例構造では最大利得−９．１ｄＢｄ、平均利得
−１３．３ｄＢｄである。従って、最大利得は３．２ｄ
Ｂｄだけ改善され、平均利得は２．０ｄＢｄだけ改善さ
れる。なお、図示しないが、ＺＸ面内のパターンにおけ
る最大利得（仰角）は、ショートの場合で−２．５ｄＢ
ｄ（−３３゜）、従来例構造で−３．０ｄＢｄ（＋６８
゜）であり、最大利得についてはあまり変わらないが、
その方向（仰角）については、自由空間中と異なり、シ
ョートの場合は下を向くが、Ｚ＞０の上半面の利得とほ
ぼ同じであり、従来例構造とほぼ同じである。

【００４９】次に、自由空間中（図１９）および人体頭
部・手に近接した状態（図２０）でのアンテナ利得（水
平面内垂直偏波）の平均利得と最大利得の変化の計算値
と測定値について説明する。なお、次に説明する図１９
および図２０において、従来例による計算値を×、同じ
く測定値を＊で、上部金属筐体１１および下部金属筐体
１２間を金属板１３および受動素子１４を介して接続し
た場合の最大利得特性を実線、同じく平均利得特性を破
線で、さらに、ショートおよびオープンの場合の測定値
をｏで、また、オープンの場合の計算値を＋で、それぞ
れ示している。

【００５０】即ち、図１９および図２０は、上部金属筐
体１１および下部金属筐体１２間を接続する金属板１３
に介設した受動素子１４のリアクタンス成分ＺLを−２
００Ωから＋２００Ωまで変化させたときの、水平面内
垂直偏波の平均利得と最大利得の変化を示したものであ
る。図示のように、自由空間中および人体頭部・手に近
接した場合の何れにおいても、ショート付近で最大利得
・平均利得が最大となり、従来例構造よりも大きいこと
が判る。

【００５１】以上に説明した各実施例と数値計算および
実験から、従来例構造との比較により、水平面内垂直偏
波利得において、（１）自由空間中で最大利得が２．２ｄＢ、平均利得が
１．０ｄＢ改善し、アンテナ利得がＺ＞０の上半面でよ
り大きくなる。（２）人体頭部・手が近接した状態で最大利得・平均利
得は１ｄＢから３ｄＢ改善し、手がＰＩＦＡ１５に近い
ほど改善の度合が大きい。という結果を得ることができ
た。なお、測定値については、第２実施例のアンテナ装
置によるものについて説明し、第１実施例のアンテナ装
置によるものについては省略したが、第１実施例のアン
テナ装置によるものでも第２実施例のアンテナ装置によ
る測定値とほぼ同様の測定値を得ることができる。

【００５２】以上の通り、本発明の第１実施例のアンテ
ナ装置および第２実施例のアンテナ装置によれば、自由
空間中にあっても、携帯電話機としての通話使用状態で
ある人体頭部・手に近接した状態であっても、従来例よ
りもアンテナ利得が高くなり、人体頭部と手の影響が小
さいという優れた効果が得られる。

【００５３】なお、以上の実施例においては、ＰＨＳ用
子機に内蔵するアンテナ装置としたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、他の携帯電話機を含む携帯無
線機にも適用できるものである。さらに、実施例では、
上部金属筐体にＰＩＦＡを取り付けたが、下部金属筐体
にＰＩＦＡを取り付けてもよく、要は、第１金属筐体と
第２金属筐体とに二分割された金属筐体において、一方
の金属筐体にＰＩＦＡを取り付けておけばよい。

【００５４】また、実施例のアンテナ装置の形態のみに
限らず、デザインや使用条件等に応じて最適の形態のも
のを選択すればよい。例えば、第１の金属筐体と第２の
金属筐体の縦方向の長さ（高さ）を互いに異なるものと
してもよい。この場合、ＰＩＦＡを取り付ける側の金属
筐体の長さを短くする方が望ましい。金属筐体に人体が
近接していると、金属筐体に流れる電流はアンテナから
離れるに従って急速に減衰するが、アンテナ（ＰＩＦ
Ａ）を取り付けた側の金属筐体の縦方向の長さを短くす
ると、第１および第２の実施例で説明した構造のものよ
りも、金属板１３等を介して第２の金属筐体に流れ込む
電流が多くなり、アンテナゲインが向上する。

【００５５】また、金属筐体の横幅が狭くて、ＰＩＦＡ
の給電点を金属筐体の幅方向の中央部に位置させること
ができない場合は、第１の金属筐体と第２の金属筐体と
を電気的に接続する金属板１３の設置位置を、給電点位
置に対して左右対称となる位置にすればよい。即ち、Ｐ
ＩＦＡの給電点位置が第１の金属筐体の幅方向中央部か
ら右に距離ａずれている場合には、金属板１３の設置位
置を前記中央部から左に距離ａずれた位置にすればよ
い。その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更
可能であることは勿論である。

【００５６】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明に係
るアンテナ装置によれば、第１金属筐体の一面側に取り
付けたＰＩＦＡの給電点と、第１金属筐体と第２金属筐
体とを実質的に短絡させる接続部材とを、金属筐体の一
面側の幅方向のほぼ中央部に位置させた構成のため、自
由空間中および人体頭部・手に近接した状態でも、従来
例との比較において、ＸＹパターンとＺＸパターンとも
に放射パターンを改善することができるとともに、水平
面内垂直偏波利得についても最大利得・平均利得を改善
することができる。即ち、金属筐体の一面側にＰＩＦＡ
を備えた従来例よりアンテナ利得を改善することができ
る。

【００５７】そして、請求項２記載の発明に係るアンテ
ナ装置によれば、ＰＩＦＡを取り付けた面と反対の面側
に位置した接続部材による第１金属筐体と第２金属筐体
との接続によって、請求項１記載の発明による効果を得
ることができる。

【００５８】また、請求項３記載の発明に係るアンテナ
装置によれば、ＰＩＦＡを取り付けた面側に位置した接
続部材による第１金属筐体と第２金属筐体との接続によ
って、請求項１記載の発明による効果を得ることができ
る。

【００５９】さらに、請求項４記載の発明に係るアンテ
ナ装置によれば、接続部材を絶対値が１００Ω以下のリ
アクタンス成分を有するものとしたため、リアクタンス
の設定によって、アンテナ利得、特に、仰角方向のアン
テナ利得の改善度合を調整することができる。

【００６０】そして、請求項５記載の発明に係るアンテ
ナ装置によれば、導電性部材と受動素子とで接続部材を
構成したため、リアクタンスの設定を簡単に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一例としてのＰＩＦＡを使用
したアンテナ装置をモデル化して示すもので、（ａ）は
ＰＩＦＡを取り付けた面側から見たアンテナ装置の正面
図、（ｂ）は同じく側面図、（ｃ）は同じく平面図、
（ｄ）は受動素子を介設した場合の側面図である。

【図２】図１の上部金属筐体へのＰＩＦＡの配置とＸ，
Ｙ，Ｚ方向を示す部分斜視図である。

【図３】基本的に図１のアンテナ装置によるアンテナ利
得Ｇθを従来例によるもの等とともに示すもので、自由
空間中での計算値によるＸＹパターンの放射特性を示す
図である。

【図４】図３と同じく自由空間中での計算値によるＺＸ
パターンの放射特性を示す図である。

【図５】図１のアンテナ装置と人体の頭部および手との
使用状態の関係をモデル化して示す斜視図である。

【図６】図５と同じく使用状態の関係をモデル化して示
す正面図である。

【図７】図１のアンテナ装置と人体の手との使用状態の
関係をモデル化して示す側面図である。

【図８】図７と同じく使用状態の関係をモデル化して示
す平面図である。

【図９】基本的に図１のアンテナ装置によるアンテナ利
得Ｇθを従来例によるもの等とともに示すもので、人体
頭部・手に近接した状態での計算値によるＸＹパターン
の放射特性を示す図である。

【図１０】図９と同じく人体頭部・手に近接した状態で
の計算値によるＺＸパターンの放射特性を示す図であ
る。

【図１１】本発明を適用した第２実施例としてのＰＩＦ
Ａを使用したアンテナ装置をモデル化して示すもので、
（ａ）はＰＩＦＡを取り付けた面側から見たアンテナ装
置の正面図、（ｂ）は同じく側面図、（ｃ）は同じく平
面図、（ｄ）は受動素子を介設した場合の側面図であ
る。

【図１２】基本的に図１１のアンテナ装置によるアンテ
ナ利得Ｇθを従来例によるもの等とともに示すもので、
自由空間中での計算値によるＸＹパターンの放射特性を
示す図である。

【図１３】図１２と同じく自由空間中での計算値による
ＺＸパターンの放射特性を示す図である。

【図１４】基本的に図１１のアンテナ装置によるアンテ
ナ利得Ｇθを従来例によるもの等とともに示すもので、
人体頭部・手に近接した状態での計算値によるＸＹパタ
ーンの放射特性を示す図である。

【図１５】図１４と同じく人体頭部・手に近接した状態
での計算値によるＺＸパターンの放射特性を示す図であ
る。

【図１６】基本的に図１１のアンテナ装置によるアンテ
ナ利得Ｇθを従来例によるもの等とともに示すもので、
自由空間中での計算値と測定値によるＸＹパターンの放
射特性を示す図である。

【図１７】図１６と同じく自由空間中での計算値と測定
値によるＺＸパターンの放射特性を示す図である。

【図１８】基本的に図１１のアンテナ装置によるアンテ
ナ利得Ｇθを従来例によるもの等とともに示すもので、
人体頭部・手に近接した状態での計算値と測定値による
ＸＹパターンの放射特性を示す図である。

【図１９】基本的に図１１のアンテナ装置による受動素
子のリアクタンス成分を変化させた場合のアンテナ利得
（水平面内垂直偏波）を従来例によるもの等とともに示
すもので、自由空間中での平均利得と最大利得の変化を
計算値および測定値で示す図である。

【図２０】図１９と同じく人体頭部・手に近接した状態
での平均利得と最大利得の変化を計算値および測定値で
示す図である。

【図２１】従来例としてＰＩＦＡを使用したアンテナ装
置をモデル化して示すもので、（ａ）はＰＩＦＡを取り
付けた面側から見たアンテナ装置の正面図、（ｂ）は同
じく側面図、（ｃ）は同じく平面図である。

【符号の説明】

１０金属筐体１１上部金属筐体１２下部金属筐体１３金属板１４受動素子１５ＰＩＦＡ１６放射素子１７短絡端子１８給電端子１９給電点Ｈ人体頭部ｈ手

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属筐体の一面側に板状逆Ｆアンテナを
備えるアンテナ装置であって、前記金属筐体を第１金属筐体と第２金属筐体とに分割
し、前記第１金属筐体の一面側に前記板状逆Ｆアンテナを取
り付けて、前記第１金属筐体と前記第２金属筐体とを接続部材を介
して実質的に短絡させるとともに、この接続部材と前記板状逆Ｆアンテナの給電点とを前記
金属筐体の前記一面側の幅方向のほぼ中央部に位置させ
たことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】前記接続部材を前記金属筐体に対し前記
板状逆Ｆアンテナを取り付けた面と反対の面側に位置さ
せたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】前記接続部材を前記金属筐体に対し前記
板状逆Ｆアンテナを取り付けた面側に位置させたことを
特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】前記接続部材は絶対値が１００Ω以下の
リアクタンス成分を有することを特徴とする請求項１、
２または３記載のアンテナ装置。
【請求項５】前記接続部材は導電性部材と受動素子と
で構成されていることを特徴とする請求項４記載のアン
テナ装置。