JPH0936651A

JPH0936651A - 携帯無線機器用アンテナ

Info

Publication number: JPH0936651A
Application number: JP7207844A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Kita; 一記喜多
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1995-07-20
Filing date: 1995-07-20
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【課題】超短波帯以上の高周波電波を使用する無線機
器にも使用できるとともに、構造や製造が容易になると
ともに、小型・薄型に形成することができる携帯無線機
器用アンテナを提供する。【解決手段】本体１の側部、または該本体１を装着す
るためのバンド部２ａに、金属板、金属薄膜等からなる
パッチ型導電体１３、バンド部の材質またはテフロン等
の誘電体１２、金属板、金属薄膜等からなる地板１１を
積層したパッチアンテナを設け、送受信用アンテナとし
て用いる。また、上記誘電体１２にテフロン等の１．０
以上の比誘電率εを有する材質を用いて、パッチ型導電
体１３の長さをλ／（４√ε）以下とし、小型化を図
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、腕時計型の無線放
送受信機、トランシーバ、携帯電話、無線呼び出し端
末、通信機機等における送受信を行うための携帯無線機
器用アンテナに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、小型・軽量で携帯性に優れた
利便性から、腕時計程度の超小型サイズの携帯無線機器
が各種提案されている。この携帯無線機器では、腕時計
のように、腕に装着して使用するため、その形状・寸法
の大きさの制約から、特に、無線電波を受信、あるいは
送信する空中線アンテナ部の小型化が望まれていた。

【０００３】これは、集積回路技術の進歩により、無線
回路部分の小型化や低電力化は、急速に進歩し、電源と
なる小型電池や充電電池も小型、高性能、高容量のもの
が使用できるようになってきたのに対して、空中線アン
テナの小型化は、取り出し得る電力が無線電波が横切っ
た面積で制約されたり、同調検波の性能が電波の波長と
密接に関係する空中線アンテナの長さ寸法で制約される
ため、実現が困難であったためである。

【０００４】そこで、例えば、限られた寸法の腕時計型
の無線機器では、従来、ＡＭラジオ受信機等、中波領域
の電波用にはバー・アンテナ等をケースに内蔵して用い
たり、ＶＨＦ帯のＦＭラジオや無線呼び出し端末（ペー
ジャー）等では、イヤホン兼用のひも型アンテナ、ある
いは、腕時計のバンド部を利用したループ型のバンド・
アンテナ等を用いている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の携帯無線機器用アンテナでは、バー・アンテナ
や、ひも型アンテナ、ループ型のバンド・アンテナを用
いていたため、以下の問題があった。（イ）腕時計型の無線機器におけるケース内蔵のバー・
アンテナ等では、近年、数百ＭＨｚ帯、さらには数ＧＨ
ｚ帯へと高周波化が進む、無線呼び出し端末や携帯電
話、無線通信機器付き携帯情報機器において所望の性能
が得られない。また、ケース部分に内蔵するためには、
ケース材質に金属などの導電性の材質を用いることを避
けなければならない等の問題があった。

【０００６】（ロ）また、ＦＭラジオ受信機等のイヤホ
ン兼用のひも型アンテナでは、使用時に取り付けたり、
巻き出したりしなければならず、使い勝手や形態上に問
題があった。（ハ）また、ループ型のバンド・アンテナでは、ループ
を構成するために、腕バンドのバックル部でアンテナを
接続する等、構造や製造が複雑になり、アンテナ部のコ
ストアップにつながるという問題があった。また、腕の
寸法により、ループ・アンテナの大きさが変わり、アン
テナ長が変化するので、アンテナ特性を一定にするため
には、別個の調整回路を設けて、アンテナ長の変化を補
う必要があった。

【０００７】（ニ）また、腕時計型の携帯無線機器にお
いて、腕に装着するためのバンド部に金属導体を張り付
けても、寸法上の制約や、アンテナループ内に導電体で
誘電体である人体の腕が入るため、特性が不安定にな
り、所望の受信感度や安定した受信や通信を行うことが
できないという問題があった。（ホ）また、ループ・アンテナでは、一般に、その入力
抵抗に対する放射抵抗の割合が小さく、さらに入力リア
クタンスを打ち消して用いる必要があるため、アンテナ
系としての効率が極めて悪い状態で使用しなければなら
ないという問題があった。

【０００８】そこで本発明は、超短波帯以上の高周波電
波を使用する無線機器にも使用できるとともに、ループ
を構成する必要がないので、構造や製造が容易になると
ともに、小型・薄型に形成することができる携帯無線機
器用アンテナを提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明による携帯無線機器用アンテナは、本
体に設けられたバンド部によって、利用者に装着される
携帯無線機器のアンテナとして用いられる携帯無線機器
用アンテナにおいて、前記バンド部に配設され、誘電体
をバンド部の表裏の両側から挟む２枚の導電体板からな
ることを特徴とする。

【００１０】また、好ましい態様として、前記２枚の導
電体板は、例えば請求項２記載のように、上方に設けら
れたパッチ型導電体板と下方に設けられ、地板となる地
板導電体板とからなり、パッチ型導電体板と地板導電体
板との一外端部同士を電気的に短絡し、各々の略中央部
に給電点を設け、短絡部から反対側の外端部までの長さ
を１／４波長とし、逆Ｆアンテナして作用するようにし
てもよい。

【００１１】また、好ましい態様として、前記２枚の導
電体板は、例えば請求項３記載のように、上方に設けら
れたパッチ型導電体板と下方に設けられ、地板となる地
板導電体板とからなり、パッチ型導電体板と地板導電体
板との一外端部同士を電気的に短絡し、前記パッチ型導
電体板の短絡部の反対側の外端部を前記地板導電体板の
方向に直角に折曲げ、各々の略中央部に給電点を設け、
短絡部から反対側の外端部までの長さを１／４波長と
し、逆Ｆアンテナして作用するようにしてもよい。

【００１２】また、請求項４記載の発明による携帯無線
機器用アンテナは、パッチ型導電体とが形成された第１
導電体層と、前記パッチ型導電体の給電点となる位置
に、貫通孔が設けられた地板導電体が形成された第２導
電体層と、前記第１導電体層と前記第２導電体層との間
に形成された第１誘電体層と、前記パッチ型導電体の給
電点へ電力を供給するためのストリップ線路が形成され
た第３導電体層と、前記第２導電体層と前記第３導電体
層との間に形成された第１誘電体層とから形成されるこ
とを特徴とする。

【００１３】また、請求項５記載の発明による携帯無線
機器用アンテナは、給電点に電力を供給するためのスト
リップ線路が設けられたパッチ型導電体が形成された第
１導電体層と、地板導電体が形成された第２導電体層
と、前記第１導電体層と前記第２導電体層との間に形成
された第１誘電体層とから形成されることを特徴とす
る。

【００１４】また、請求項６記載の発明による携帯無線
機器用アンテナは、パッチ型導電体と、該パッチ型導電
体とは別体で、パッチ型導電体の給電点に電力を供給す
るための第１のストリップ線路とが形成された第１導電
体層と、地板導電体と、該地板導電体とは別体で、前記
第１のストリップ線路の一端と前記パッチ型導電体の給
電点を接続する第２のストリップ線路とが形成されてる
第２導電体層と、前記第１導電体層と前記第２導電体層
との間に形成された第１誘電体層とから形成されること
を特徴とする。

【００１５】本発明では、本体の側部または該本体を装
着するためのバンド部に、誘電体をバンド部の表裏の両
側から挟む方形状の２枚の導電体板からなるパッチアン
テナを設け、送受信用アンテナとして用いる。したがっ
て、超短波帯以上の高周波電波を使用する無線機器にも
使用することが可能であり、ループを構成する必要がな
いので、構造や製造が容易になるとともに、小型・薄型
に形成することが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、携
帯無線機器用アンテナを適用した腕時計型無線機器を一
実施例として、図面を参照して説明する。

【００１７】Ａ．第１実施例（１）携帯無線機器の構成図１は、本発明の第１実施例による携帯無線機器用アン
テナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図お
よび断面図である。図において、腕時計型無線機器は、
大きく分けて、時計機能、無線機能等の電子部品が格納
されている本体部１、該本体部１を腕に固定するための
バンド部２ａ，２ｂから構成されている。本体部１に
は、上述したように、電子部品が内蔵されており、その
上面には、ＬＣＤ等から構成される表示部３が配設され
ている。表示部３の上部には、表示部３を保護するため
のカバーガラス４が配設されている。また、本体部１の
側部には、動作モードや表示切替等のためのスイッチ５
が設けられている。

【００１８】上述した本体部１には、特に、本発明に係
わる部品として、無線回路部６と、該無線回路部６を駆
動するための電池７とが内蔵されている。無線回路部６
は、後述するパッチアンテナ９に電力を供給する一方、
パッチアンテナ９で受信した受信電力を取り出す電子回
路から構成されている。該無線回路部６は、同軸線路８
を介してパッチアンテナ９に接続されている。パッチア
ンテナ９は、本体部１の側部に並設されたアンテナ収納
部１０に格納されている。

【００１９】（２）パッチアンテナの構成次に、図２は、上述したパッチアンテナ９の構成を示す
正面図およびその断面図である。図において、パッチア
ンテナ９は、導電体からなる地板１１、バンド部の材
質、テフロン等からなる誘電体１２、および有効長が≦
λ／（４√ε）、あるいは≦λ／４（λ＝波長）である
導電体からなるパッチ型導電体１３からなる３層積層構
造を有している。地板１１およびパッチ型導電体１３
は、給電点１４において同軸線路８に接続されている。
パッチ型導電体１３の本体１側の外端部は、Ｌ字状に屈
曲して地板１１に電気的に短絡されている。このよう
に、本実施例では、携帯無線機器用アンテナとして、絶
縁層を挟んだ２枚の導電体により構成されたパッチアン
テナ９を用いている。次に、パッチアンテナの原理につ
いて説明する。

【００２０】Ｂ．パッチアンテナの原理（１）マイクロストリップアンテナプリント基板上に作成されるマイクロストリップアンテ
ナは、作りやすいことや、平面構造であるため、アレイ
アンテナの素子や小型アンテナとして普及し始めてい
る。マイクロストリップアンテナは、図３に示すよう
に、誘電体板１５の両面に接着した薄い導体板のうち、
一方を地板１６としてそのまま残し、他方の導体板をエ
ッチング等で帯状（ストリップ）にしたマイクロストリ
ップ線路（以下、ストリップ線路という）１７を形成し
たものであり、同軸線路に比べ、微細構造の伝送線路で
ある。

【００２１】地板１６とストリップ線路１７に電源を接
続すると、図４（ａ）に示すように、等価的にはストリ
ップのイメージ（点線）が地板１６の下にできた２本の
平行ストリップの伝送線路となる。この伝送線路の終端
を開放にすると、図４（ｂ）に示すように、定在波が生
じ、終端の電界（実線）は最大になり、電流（破線）は
「０」になる。この時のストリップ線路１７を図４
（ｃ）に示すように、終端から半波長の位置で切断し、
伝送線路の代わりにストリップの中心からずれた点Ｐを
地板１６の下側から同軸線路１８で給電したのがマイク
ロストリップアンテナである。

【００２２】伝送線路の終端を開放にすると、反射係数
は「１」になり、全電力が反射され、終端では電界は最
大になる。これに対して、電流は「０」で、磁界も
「０」になる。逆に、終端を短絡すると、電界は
「０」、磁界は最大になるが、この場合には文字通り終
端には導体壁がある。これに対して、終端が開放の場合
は、電界と磁界の様子は逆になるが、類似の現象である
ため、終端を磁壁で終端したと考えることができる。電
界と導体壁の関係は、磁界と磁壁との関係と同じである
から、磁壁に平行な磁界は「０」であり、磁界は常に磁
壁に垂直になる。

【００２３】マイクロストリップアンテナは、ストリッ
プ線路１７を切断して開放したものであるから、ストリ
ップ線路１７の周囲を磁壁で短絡した性質を有する。こ
のように切断したストリップ線路は、パッチ（Patch）
とも言われる。パッチの周囲を磁壁で短絡すれば、電波
は放射されないので、アンテナとして矛盾するが、パッ
チ内部の電磁界や共振周波数の最も簡単な近似解を求め
るときに利用され、「磁壁モデル」という。ここで、方
形パッチと座標系を図５（ａ）に示す。図において、パ
ッチ型導電体２０と地板２１の間の電界は、ｙ方向成分
のみであるが、伝送線路からわかるように、共振したと
きは、次の数式１で表すことができる。

【００２４】

【数１】

【００２５】ここで、２ａはストリップ線路の半波長、
基板の誘電率を「ε」とすると、２ａ＝λ／（２√ε）
（λは自由空間波長）となる。よく使用されるテフロン
基板の比誘電率εは「２．４」なので、次の数式２で示
すようになる。

【００２６】

【数２】

【００２７】波長は、自由空間波長λの６割強となる。
伝送線路の終端を開放すると、大部分の電力は反射され
るが、一部の電力は図５（ｂ）に示すように外部に漏れ
る。これは、ちょうど導体板に切られたスロットから電
界がもれる様子に似ている。すなわち、図６（ａ）に示
すように、大きい導体板２２の中央にスロット２３があ
る場合には、電界２４が導体板２２の上側に漏れる。図
６（ｂ）には、同位置に微小ダイポールによる電流があ
る場合、それによってできる磁界２５で上半分のみを示
している。図６（ａ）に示すスロット２３からの電界２
４と、図６（ｂ）に示すダイポール電流による磁界２５
は、共に、極座標でφ方向成分のみで全く同じ形にな
る。これは、電流によってできる電界（磁界）と対応さ
せると、スロット２３に流れる磁流によって磁界（電
界）ができると考えることもでき、スロット２３から放
射される電磁界は、既によく知られた電流から放射され
る電磁界のうち、電界と磁界を入れ替えれば求めること
ができる。

【００２８】次に、マイクロストリップアンテナの指向
性は、磁流から求められるが、磁流によってできる電界
は、その磁流と同じ形の電流によりできる磁界に対応し
ている。例えば、図５（ｂ）に示すパッチ型導電体２０
の周囲には、図示するような電界ができているから、ア
ンテナとしての波源は、図７（ａ）に示す磁流となる。
この磁流と同じ分布の電流を波源とするアンテナは、図
７（ｂ）に示すように、周囲が１波長の方形ループアン
テナであり、ｙ方向に強い電波が放射される。図７
（ａ）の磁流のなかで、ｘ方向の磁流は、互いに反対方
向で大きさも小さいので、ｚ方向の２個の磁流が主な波
源となる。したがって、ダイポールアンテナがｚ方向に
２個並んだアレイアンテナとほぼ同じ指向性を持つ。前
述した数式１や図５（ｂ）に示すパッチ型導電体２０の
周囲の電界分布からわかるように、ｚ軸上の電界は
「０」であるので、パッチ型導電体２０の中心を短絡し
ても電磁界分布は変わらない。

【００２９】したがって、図８（ａ）に示すように、パ
ッチ型導電体３０を半分の大きさにしても、アンテナと
して作用するので、小型アンテナとして有用である。図
において、パッチアンテナは、パッチ型導電体３０の端
部を短絡板３１によって地板３２に接地し、パッチ面の
途中から同軸線路３３によって給電する構造を有してい
る。図示のパッチアンテナは、前述した図１および図２
に示すものと同じ構造である。この場合、ｘ方向の長さ
は、λ／４になるので、例えば、自動車電話などの９０
０ＭＨｚ帯では、基板の比誘電率を「１」とすると、約
８．３ｃｍになるが、携帯電話機のアンテナとしては、
小さいとは言えない大きさである。

【００３０】上記パッチアンテナの横軸であるｚ軸方向
の長さは、周波数帯域幅に関係するが、横幅が小さい
と、帯域幅が狭くなるため、ある程度大きい必要があ
る。例えば、自動車電話機のように、１０％近い帯域幅
が要求されるときには、パッチ型導電体３０はほぼ正方
形に近い形状にする必要がある。これは、横幅を大きく
すると、電波が放射されやすくなり、帯域幅が広くなる
ためである。横幅は磁流ダイポールの長さでもあり、ダ
イポールは長いほど放射抵抗が大きくなり、電波が効率
よく放射される。

【００３１】上述したパッチアンテナをさらに小型化す
る工夫を施したのが、図８（ｂ）に示すアンテナであ
る。図において、パッチアンテナは、短絡板３１の大部
分を除去して細い導体線３４で短絡する。細い導体線３
４はインダクタンスになるから、パッチ型導電体３０に
インダクタンスが装荷されたことになる。また、パッチ
型導電体３０の先端を下方向に折曲げることにより、先
端に強い電界ができる容量が装荷される。一般に、アン
テナにインピーダンスを装荷すると小型になり、このよ
うにすることで、パッチ型導電体の長さを≦λ／４、す
なわちλ／４の半分近くまで短縮できる。

【００３２】従来より、アンテナには、半波長線状アン
テナを途中で折曲げた、図８（ｃ）に示す逆Ｌアンテナ
があり、例えば中波の１ＭＨｚでは波長３００ｍでλ／
４でも７５ｍになる。これは、半波長線状アンテナを垂
直に張るのが困難なため、途中で横方向に曲げたもの
で、このアンテナの整合をよくするために、パッチ面の
途中から給電したのが、図８（ｄ）に示す逆Ｆアンテナ
である。線状アンテナでは、導体線を太くすると、周波
数帯域は広くする性質を持つので、図８（ｄ）に示す横
方向の導体線を極端に太くして、板状にしたものが、マ
イクロストリップアンテナから変形した図８（ｂ）に示
すパッチアンテナとなる。

【００３３】次に、図９ないし図１１は、各々、異なる
形状を有するパッチアンテナの構造を示す正面図、断面
図および電流−電圧特性図である。図９において、パッ
チアンテナは、導電体からなる地板４０、テフロン等の
誘電体４１および有効長が２ａ（＝λ／（２√ε））で
ある導電体からなるパッチ型導電体４２からなる３層積
層構造を有し、半波長パッチアンテナを形成している。
同軸線路４３は、給電点４４を介して、上記地板４０お
よびパッチ型導電体４２に接続されている。また、図１
０は、前述した図８（ａ）に示す１／４波長逆Ｆパッチ
アンテナであり、導電体からなる地板５０、テフロン等
の誘電体５１および有効長がａ（＝λ／（４√ε））で
ある導電体からなるパッチ型導電体５２からなる３層積
層構造を有している。パッチ型導電体５２の側端部は、
短絡板５３によって地板５０に電気的に短絡されてい
る。また、図１１は、前述した図８（ｂ）に示す小型化
された１／４半波長逆Ｆパッチアンテナであり、導電体
からなる地板６０、テフロン等の誘電体６１および有効
長がａ（≦λ／（４√ε））である導電体からなるパッ
チ型導電体６２からなる３層積層構造を有している。パ
ッチ型導電体６２の外端部は、短絡板６３によって地板
６０に電気的に短絡されている。また、パッチ型導電体
６２の他方の外端部は、下方向にＬ字状に折曲げられて
いる。本発明においては、上述した形状のうち、どのパ
ッチアンテナを用いてもよいことは言うまでもない。

【００３４】次に、上述したパッチアンテナのうち、一
例として、図１０に示すパッチアンテナをとり上げ、該
パッチアンテナをバンド部２ａに形成する方法およびそ
の構造を具体的に説明する。

【００３５】Ｃ．第２実施例図１２は、本発明の第２実施例によるアンテナの略構成
を示す概念図であり、図１３は上記アンテナの一部断面
図、図１４（ａ）〜（ｃ）は、同アンテナの層構造を示
す正面図である。なお、図１に対応する部分には同一の
符号を付けて説明を省略する。図１２および図１３にお
いて、バンド部２ａには、三層積層構造のパッチアンテ
ナ７０が内挿または一体成形されて配設されており、パ
ッチ型導電体７１と地板導電体７２とは、ストリップ線
路７３によって本体部に内蔵されている無線回路部６と
接続されている。パッチ型導電体７１は、バンド部２ａ
の長手方向に沿って全長ａ（≦λ／（４√ε））を有し
ており、地板導電体７２とは誘電体７４を貫通して形成
された線路７５によって接続され、上記ストリップ線路
７３とは同誘電体７４を貫通して形成された線路７６に
よって接続されている。ストリップ線路７３による接続
点が給電点７７となる。

【００３６】上記パッチアンテナ７０の導電層は、三層
積層構造となっており、第１層には、図１４（ａ）に示
すように、パッチ型導電体７１と、本体部の無線回路部
に接続するための接続端子（パッチ側、地板側）７８，
７９とが形成されている。また、第２層には、図１４
（ｂ）に示すように、給電点となる位置に貫通孔８０が
設けられた地板導電体７２が形成されている。さらに、
第３層には、図１４（ｃ）に示すように、給電点から第
１層目の接続端子７８に延びるストリップ線路７３が形
成されている。

【００３７】上述した構造によれば、バンド部２ａの長
さは、一般に時計本体より長くできるので、約６〜８ｃ
ｍ長までのパッチ型のアンテナ素子を形成できる。ま
た、アンテナ素子の２枚の導電体（パッチ型導電体７１
および地板導電体７２）の時計本体側の外端部をストリ
ップ線路７５によって互いに電気的に短絡しているの
で、１／４波長型のアンテナとして用いることができ、
半波長型の線状アンテナ等に対してアンテナ長を半分の
長さにできる。また、給電点７７を外端部より幾分ずら
した中間点（中央よりやや本体側にずれた位置）に設け
ているので、いわゆる逆Ｆ型１／４波長アンテナとして
作用する。

【００３８】また、パッチアンテナを形成する２枚の導
電体７１，７２の間にテフロン等の誘電体（あるいは時
計バンドを材質を誘電体として）７４を挟んでサンドイ
ッチ型の積層構造とすることによって、マイクロストリ
ップ型高周波用伝送線路となるように構成したので、パ
ッチ型のマイクロストリップアンテナとして、波長に対
するアンテナ長をλ／４√ε以下に短くでき、小型化で
きる。上述したパッチ型導電体７１、地板導電体７２お
よびストリップ線路７３は、共に、バンド部２ａ上に型
抜き、あるいはプリント−エッチング等で容易に形成で
きる。また、各層を金属薄膜配線で形成するので、バン
ド部２ａに内蔵できる薄型のパッチアンテナを実現でき
る。

【００３９】Ｄ．第３実施例次に、図１５（ａ）〜（ｄ）は、各々、本発明の第３実
施例によるアンテナの略構成を示す正面図、一部断面
図、および層構造を示す正面図である。なお、図１、ま
たは図１２および図１３に対応する部分には同一の符号
を付けて説明を省略する。図１５（ａ），（ｂ）におい
て、バンド部２ａには、第２実施例と同様に、三層積層
構造のパッチアンテナ８５が内挿、または一体成形され
て配設されている。パッチ型導電体８６と地板導電体８
７とは、テフロン等の誘電体（あるいは時計バンドを材
質を誘電体として）８８を挟んで、本体側の外端部にお
いて、上記誘電体を貫通して形成されたストリップ線路
８９，８９によって接続されている。パッチ型導電体８
６は、バンド部２ａの長手方向に沿って全長ａ（≦λ／
（４√ε））を有しており、外端部より幾分ずらした中
間点（中央よりやや本体側にずれた位置）を給電点９０
とし、該給電点９０から時計本体方向へ延び、接続端子
９１を形成するストリップ線路９２を設けている。

【００４０】上記パッチアンテナ８５の導電層は、二層
構造となっており、第１層には、図１５（ｂ）に示すよ
うに、ストリップ線路９２が設けられたパッチ型導電体
８６と、本体部１の無線回路部６に接続するための接続
端子（地板側）９３とが形成されている。また、第２層
には、図１５（ｄ）に示すように、上記第１層目に形成
された接続端子９３に接続するための凸部９４を設けた
地板８７が形成されている。このように、本第３実施例
では、パッチ型導電体８６と地板導電体８７からなる２
層の導電体を形成するのみでよく、また、相互の絶縁体
層の数も少なくできるので、前述した第２実施例に比
べ、さらに構造が簡単になり、安価に製造できるととも
に、さらに薄型のパッチアンテナ８５が実現できる。

【００４１】Ｅ．第４実施例次に、図１６（ａ）〜（ｄ）は、各々、本発明の第４実
施例によるアンテナの略構成を示す正面図、一部断面
図、および層構造を示す正面図である。なお、図１、ま
たは図１２および図１３に対応する部分には同一の符号
を付けて説明を省略する。図１６（ａ），（ｂ）におい
て、バンド部２ａには、第２実施例および第３実施例と
同様に、三層積層構造のパッチアンテナ１００が内挿ま
たは一体成形されて配設されている。パッチ型導電体１
０１と地板導電体１０２とは、テフロン等の誘電体（あ
るいは時計バンドを材質を誘電体として）１０３を挟ん
で、上記誘電体１０３を貫通して形成されたストリップ
線路１０４によって接続されている。パッチ型導電体１
０１は、バンド部２ａの長手方向に沿って全長ａ（≦λ
／（４√ε））を有しており、外端部より幾分ずらした
中間点（中央よりやや本体側にずれた位置）を給電点１
０５とし、該給電点から一旦、バンド部２ａの長手方向
に対して直角に外端まで延ばした後、Ｌ字状に屈曲させ
て時計本体方向へ延ばし、一方の接続端子１０６を形成
するストリップ線路１０７を設けている。

【００４２】上記パッチアンテナ１００の導電層は、前
述した第３実施例と同様に、二層構造となっており、第
１層には、図１６（ｃ）に示すように、パッチ型導電体
１０１、該パッチ型導電体１０１から延び、終端が接続
端子１０６となるストリップ線路１０７、および本体部
１の無線回路部６に接続するための接続端子（地板側）
１０８とが形成されている。また、第２層には、図１６
（ｄ）に示すように、上記第１層目に形成された接続端
子１０８に接続するための凸部１０９が設けられた地板
導電体１０２が形成されている。このように、本第４実
施例においても、パッチ型導電体１０１と地板導電体１
０２からなる２層の導電体を形成するのみでよく、ま
た、相互の絶縁体層の数も少なくできるので、前述した
第２実施例に比べ、さらに構造が簡単になり、安価に製
造できるとともに、さらに薄型のパッチアンテナ１００
が実現できる。

【００４３】Ｆ．第５実施例次に、図１７（ａ）〜（ｄ）は、各々、本発明の第５実
施例によるアンテナの略構成を示す正面図、一部断面
図、および層構造を示す正面図である。なお、図１、ま
たは図１２および図１３に対応する部分には同一の符号
を付けて説明を省略する。図１７（ａ），（ｂ）におい
て、バンド部２ａには、前述した実施例と同様に、三層
積層構造のパッチアンテナ１２０が内挿または一体成形
されて配設されている。パッチ型導電体１２１と地板導
電体１２２とは、テフロン等の誘電体（あるいは時計バ
ンドを材質を誘電体として）１２３を挟んで、上記誘電
体１２３を貫通して形成されたストリップ線路１２４に
よって接続されている。パッチ型導電体１２１は、バン
ド部２ａの長手方向に沿って全長ａ（≦λ／（４√
ε））を有しており、外端部より幾分ずらした中間点
（中央よりやや本体側にずれた位置）に給電点１２５を
設けている。

【００４４】上記パッチアンテナ１２０の導電層は、前
述した実施例と同様に、二層構造となっており、第１層
には、図１７（ｃ）に示すように、パッチ型導電体１２
１と、地板導電体１２２を無線回路部に接続するための
接続端子（地板側）１２６と、上記パッチ型導電体１２
１とは別体に、一端が上記給電点１２５に並び、終端が
接続端子（パッチ型導電体側）１２７となるストリップ
線路１２８が形成されている。また、第２層には、図１
３（ｂ）に示すように、上記第１層目に形成された接続
端子１２６に接続するための凸部１２９を有し、上記給
電点１２５からストリップ線路の一端まで切れ込んだ欠
部１３０を有する地板導電体１２２が形成されている。
上記欠部１３０には、第１層に形成されたパッチ型導電
体１２１とストリップ線路１２８の一端とを接続するた
めのストリップ線路１３１が形成されている。このよう
に、本第５実施例においても、パッチ型導電体１２１と
地板導電体１２２からなる２層の導電体を形成するのみ
でよく、また、相互の絶縁体層の数も少なくできるの
で、前述した第２実施例に比べ、さらに構造が簡単にな
り、安価に製造できるとともに、さらに薄型のパッチア
ンテナ１２０が実現できる。

【００４５】Ｇ．応用例次に、上述したパッチアンテナを用いた携帯無線機器に
ついて説明する。Ｇ−１．腕時計型のＦＭステレオラジオおよびＦＭ文字
多重放送受信機図１８は、上述したパッチアンテナを受信用アンテナと
して用いた腕時計型のＦＭステレオラジオおよびＦＭ文
字多重放送受信機の構成を示すブロック図である。図に
おいて、パッチアンテナ１４０で受信した電波信号は、
バンドパスフィルタ１４１を介して、ＦＭフロントエン
ド１４２に供給される。ＦＭフロントエンド１４２で
は、制御回路１５５の制御に従って、ＰＬＬ等による局
部発振器との混合回路等、周波数変換手段によって中間
周波を生成し、所望するチャンネルの信号を検波し、中
間周波信号として中間周波トランス１４３を介してＩＦ
増幅器１４４へ供給する。ＩＦ増幅器１４４は、中間周
波信号を増幅し、バンドパスフィルタ１４５、ＦＭ検波
回路１４６を介してステレオ復調器１４７およびバンド
パスフィルタ１４９へ供給する。ステレオ増幅器１４７
は、増幅された中間周波信号からステレオ音声信号のＬ
（左）音声信号、Ｒ（右）音声信号を復調し、音声増幅
器１４８へ供給する。Ｌ音声信号およびＲ音声信号は、
各々、音声増幅器１４８によって増幅され、スピーカＳ
Ｐ（Ｌ）、ＳＰ（Ｒ）で発音される。

【００４６】一方、上記ＦＭ検波回路１４６からのＦＭ
復調混合信号は、バンドパスフィルタ１４９を介して、
副搬送波多重信号が取り出されてＭＳＫ復調器１５０へ
供給される。ＭＳＫ復調器１５０では、副搬送波多重信
号を復調して、文字多重情報を取り出し、ＬＰＦ１５１
を介して、復号器１５２およびクロック再生器１５３へ
供給する。復号器１５２は、復調された信号からコード
データを復号し、制御回路１５５へ供給する。一方、ク
ロック再生器１５３は、復調された信号から基本クロッ
クを再生し、同期回路１５４へ供給する。同期回路１５
４は、上記基本クロックに同期する同期クロックを生成
し、制御回路１５５へ供給する。

【００４７】制御回路１５５は、入力部１５６からの動
作モードの選択や、ラジオ受信機に関する操作、時計機
能に関する操作等を指示に従って、選局チャンネルをＦ
Ｍフロントエンド１４２へ供給したり、メモリ１５７、
エラー訂正器１５８、表示制御器１６０を制御する。上
述した受信した文字情報は、制御回路１５５の制御に基
づいて、メモリ１５７へ記憶される。このとき、エラー
訂正器１５８によって、メモリ１５７の内容の訂正等が
行われる。Ｃ．Ｇ．（キャラクタ・ジェネレータ）１５
９は、メモリ１５７に記憶された文字情報に従って、キ
ャラクタデータを生成し、表示制御器１６０へ供給す
る。表示制御器１６０は、制御回路１５５の制御に従っ
て、ＬＣＤ１６１を制御し、上記キャラクタデータを表
示する。

【００４８】Ｇ−２．腕時計型のＦＭワイヤレスマイク
またはＦＭ文字コード送信器次に、図１９は、上述したパッチアンテナを送信用アン
テナとして用いた腕時計型のＦＭワイヤレスマイクおよ
びＦＭ文字コード送信器の構成を示すブロック図であ
る。図において、マイク１７０で集音された音声信号
は、低周波増幅器１７１で増幅され、信号選択部１７２
へ供給される。一方、入力部１７３から入力された文字
情報は、制御部１７４へ供給される。入力された文字情
報は、メモリ１７５に格納される。メモリ１７５に格納
された文字情報は、制御部１７４の制御に従って、表示
データレジスタ１７６に転送する。Ｃ．Ｇ．（キャラク
タ・ジェネレータ）１７７は、メモリ１７５に記憶され
た文字情報に従って、キャラクタデータを生成し、表示
制御器１７８へ供給してＬＣＤ１７９に表示する。

【００４９】一方、メモリ１７５に格納された文字情
報、すなわち、入力部１７３から入力された文字情報
は、Ｐ−Ｓ（パラレル−シリアル）変換部１８０によっ
てシリアルデータに変換された後、ＦＳＫ変調部１８１
によって変調され、信号選択部１７２に供給される。信
号選択部１７２は、制御部１７４の制御に従って、上述
した音声信号あるいは変調された文字情報を、所定のフ
ォーマットに従ってＦＭ変調器１８２に供給する。音声
信号または文字情報は、ＦＭ変調器１８２において、発
振器１８３で発生された周波数で変調され、逓倍器１８
４で逓倍された後、電力増幅器１８５で増幅された後、
パッチアンテナ１８６から輻射される。

【００５０】Ｇ−３．腕時計型の携帯電話機次に、図２０は、上述したパッチアンテナを送受信用ア
ンテナとして用いた腕時計型の携帯電話機の構成を示す
ブロック図である。図において、送受信用アンテナとし
てのパッチアンテナ１９０で受信された受信信号は、送
信／受信を振り分けるＲＦスイッチ１９１を介して、Ｒ
Ｆ部（周波数変換部）１９２に供給され、受信側で図示
しないＰＬＬシンセサイザから出力される所定周波数の
局部発振信号と混合されることにより、１．９ＧＨｚ帯
から１ＭＨｚ帯付近のＩＦ（中間周波）信号に周波数変
換され、モデム部１９３の復調器１９３ａへ供給され
る。次に、モデム部１９３の復調器１９３ａは、ＲＦ部
１９２からのＩＦ信号を復調し、ＩＱデータに分離して
データ列として、ＴＤＭＡチャネル・リンク制御回路１
９４へ送出する。次に、ＴＤＭＡチャネル・リンク制御
回路１９４の受信部は、モデム部１９３から供給される
受信データから所定のタイミングで１スロット分のデー
タを取り出し、このデータの中からユニークワード（同
期信号）を抽出して、フレーム同期信号を生成し、か
つ、制御データ部および音声データ部のスクランブル等
を解除する。そして、制御データは制御回路１９６へ送
出され、音声データは音声コーディック部１９５へ送出
される。次に、上述した音声コーディック部１９５は、
ＡＤ−ＰＣＭ符号器復号器１９５ａによって、ＴＤＭＡ
チャネル・リンク制御回路１９４から供給されるＡＤＰ
ＣＭ音声信号（４ビット×８ＫＨｚ＝３２Ｋｂｐｓ）を
ＰＣＭ音声信号（８ビット×８ＫＨｚ＝６４Ｋｂｐｓ）
に復号化することにより伸張し、オーディオインターフ
ェース１９５ｂによって、アナログ音声信号へ変換し、
スピーカＳＰから発音させる。

【００５１】一方、マイクＭＩＣから入力された音声信
号は、オーディオインターフェース１９５ｂによってデ
ジタル信号に変換された後、ＡＤ−ＰＣＭ符号器復号器
１９５ａで、ＡＤＰＣＭ音声信号に符号化されることに
より圧縮されてＴＤＭＡチャネル・リンク制御回路１９
４へ送出される。次に、ＴＤＭＡチャネル・リンク制御
回路１９４の送信部は、音声コーディック部１９５から
供給される音声データに制御データ等を付加するととも
に、スクランブル等を付与した後にユニークワード等を
付加して、１スロット分の送信データを作成し、所定タ
イミングでフレーム内の所定スロットに挿入してモデム
部１９３に送出する。次に、モデム１９３の変調部１９
３ｂでは、ＴＤＭＡチャネル・リンク制御回路１９４か
ら供給されるデータからＩＱデータを作成して、π／４
シフトＱＰＳＫの変調をして、ＲＦ部１９２へ送出す
る。次に、ＲＦ部１９２の送信部は、モデム部１９３の
変調部１９３ｂから供給されるπ／４シフトＱＰＳＫの
変調波を、図示しないＰＬＬシンセサイザから出力され
る所定周波数の局部発振信号と混合することにより、
１．９ＧＨｚ帯に周波数変換し、ＲＦスイッチ１９０を
介して、パッチアンテナ１９０から輻射する。

【００５２】制御回路１９６は、上述したＲＦスイッチ
１９１や、ＴＤＭＡチャネル・リンク制御回路１９４、
音声コーディック部１９５等を制御するとともに、表示
制御部１９７に表示データを送出し、ＬＣＤ１９８に表
示させる。ＩＤメモリ１９９には、携帯電話機の使用者
を識別するためのデータが格納されている。また、入力
部２００は、相手先の電話番号を入力する数値キーや、
オンフック／オフフックを行うスイッチ、音声出力を変
えるボリュームスイッチ等から構成されており、これら
キーやスイッチの状態を制御回路１９６に供給する。

【００５３】このように、本実施例のパッチアンテナ
は、腕時計型のＦＭステレオラジオおよびＦＭ文字多重
放送受信機、腕時計型のＦＭワイヤレスマイクおよびＦ
Ｍ文字コード送信器、または腕時計型の携帯電話機等に
用いることができ、腕時計型の送受信装置であれば十分
に活用できる。

【００５４】

【発明の効果】本発明によれば、本体の側部または該本
体を装着するためのバンド部に、誘電体をバンド部の表
裏の両側から挟む方形状の２枚の導電体板からなるパッ
チアンテナを設け、送受信用アンテナとして用いるよう
にしたので、以下の効果が得られる。 (1)バー・アンテナを用いないので、超短波帯以上の高
周波電波を使用する無線機器にも使用できる。 (2)また、イヤホン兼用のひも型アンテナのように、使
用時に取り付けたり、巻き出したりする必要がなく、使
い勝手が向上する。 (3)また、バックル部を介してループを構成しないの
で、バックル部の構造や製造が簡単になり、容易に製造
できる。 (4)また、層構造にすることができるので、小型・薄型
に形成できる。 (5)また、利用者の腕の太さ等に影響を受けないので、
アンテナ長が変化せず、アンテナ特性や無線装置の感度
や性能、安定性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による携帯無線機器用アン
テナを適用した腕時計型無線機器の構成を示す正面図お
よび断面図である。

【図２】本第１実施例によるパッチアンテナの構成を示
す正面図およびその断面図である。

【図３】本第１実施例によるパッチアンテナの原理を説
明するためのマイクロストリップ線路の構成を示す斜視
図である。

【図４】マイクロストリップ線路の等価回路を示す回路
図、電流および電圧分布の概念図、およびマイクロスト
リップアンテナの断面図である。

【図５】マイクロストリップ線路を方形パッチとした場
合の座標系を示す概念図、およびその電力放射を示す概
念図である。

【図６】大きい導体板の中央にスロットがある場合にお
ける電界を示す概念図、および微小ダイポールによる電
流による磁界を示す概念図である。

【図７】パッチによるアンテナの磁流を示す概念図、お
よび該磁流と同じ分布の電流を有する方形ループアンテ
ナを示す概念図である。

【図８】パッチアンテナの一例を示す斜視図、小型化し
たパッチアンテナの他の例を示す斜視図、逆Ｌアンテナ
を示す概念図、および逆Ｆアンテナを示す概念図であ
る。

【図９】パッチアンテナの一例の構造を示す正面図、断
面図および電流−電圧特性図である。

【図１０】他のパッチアンテナの構造を示す正面図、断
面図および電流−電圧特性図である。

【図１１】他のパッチアンテナの構造を示す正面図、断
面図および電流−電圧特性図である。

【図１２】本発明の第２実施例によるアンテナの略構成
を示す概念図である。

【図１３】本第２実施例によるアンテナの一部断面図で
ある。

【図１４】本第２実施例によるアンテナの層構造を示す
正面図である。

【図１５】本発明の第３実施例によるアンテナの略構成
を示す正面図、一部断面図、および層構造を示す正面図
である。

【図１６】本発明の第４実施例によるアンテナの略構成
を示す正面図、一部断面図、および層構造を示す正面図
である。

【図１７】本発明の第５実施例によるアンテナの略構成
を示す正面図、一部断面図、および層構造を示す正面図
である。

【図１８】本発明の応用例として、パッチアンテナを受
信用アンテナとして用いた腕時計型のＦＭステレオラジ
オおよびＦＭ文字多重放送受信機の構成を示すブロック
図である。

【図１９】本発明の応用例として、パッチアンテナを送
信用アンテナとして用いた腕時計型のＦＭワイヤレスマ
イクおよびＦＭ文字コード送信器の構成を示すブロック
図である。

【図２０】本発明の応用例として、パッチアンテナを送
受信用アンテナとして用いた腕時計型の携帯電話機の構
成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１本体部２ａ，２ｂバンド部３表示部４カバーガラス５スイッチ６無線回路部８同軸線路９パッチアンテナ地板１１誘電体１２パッチ型導電体給電点１４７０パッチアンテナ７１パッチ型導電体７２地板導電体７３ストリップ線路７４誘電体７５短絡接続線路７６接続線路７７給電点７８，７９接続端子８０貫通孔８５パッチアンテナ８６パッチ型導電体８７地板導電体８８誘電体８９短絡接続線路９０給電点９１接続端子９２ストリップ線路９３接続端子９４凸部１００パッチアンテナ１０１パッチ型導電体１０２地板導電体１０３誘電体１０４短絡接続線路１０５給電点１０６接続端子１０７ストリップ線路１０８接続端子１２０パッチアンテナ１２１パッチ型導電体１２２地板導電体１２３誘電体１２４短絡接続線路１２５給電点１２６接続端子１２７接続端子１２８ストリップ線路１２９凸部１３０欠部１３１ストリップ線路１４０，１８６，１９０パッチアンテナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体に設けられたバンド部によって、利
用者に装着される携帯無線機器のアンテナとして用いら
れる携帯無線機器用アンテナにおいて、前記バンド部に配設され、誘電体をバンド部の表裏の両
側から挟む２枚の導電体板からなることを特徴とする携
帯無線機器用アンテナ。
【請求項２】前記２枚の導電体板は、上方に設けられ
たパッチ型導電体板と下方に設けられ、地板となる地板
導電体板とからなり、パッチ型導電体板と地板導電体板
との一外端部同士を電気的に短絡し、各々の略中央部に
給電点を設け、短絡部から反対側の外端部までの長さを
１／４波長とし、逆Ｆアンテナして作用することを特徴
とする請求項１記載の携帯無線機器用アンテナ。
【請求項３】前記２枚の導電体板は、上方に設けられ
たパッチ型導電体板と、下方に設けられ、地板となる地
板導電体板とからなり、パッチ型導電体板と地板導電体
板との一外端部同士を電気的に短絡し、前記パッチ型導
電体板の短絡部の反対側の外端部を前記地板導電体板の
方向に直角に折曲げ、各々の略中央部に給電点を設け、
短絡部から反対側の外端部までの長さを１／４波長と
し、逆Ｆアンテナして作用することを特徴とする請求項
１記載の携帯無線機器用アンテナ。
【請求項４】パッチ型導電体が形成された第１導電体
層と、前記パッチ型導電体の給電点となる位置に、貫通孔が設
けられた地板導電体が形成された第２導電体層と、前記第１導電体層と前記第２導電体層との間に形成され
た第１誘電体層と、前記パッチ型導電体の給電点へ電力を供給するためのス
トリップ線路が形成された第３導電体層と、前記第２導電体層と前記第３導電体層との間に形成され
た第１誘電体層とから形成されることを特徴とする携帯
無線機器用アンテナ。
【請求項５】給電点に電力を供給するためのストリッ
プ線路が設けられたパッチ型導電体が形成された第１導
電体層と、地板導電体が形成された第２導電体層と、前記第１導電体層と前記第２導電体層との間に形成され
た第１誘電体層とから形成されることを特徴とする携帯
無線機器用アンテナ。
【請求項６】パッチ型導電体と、該パッチ型導電体と
は別体で、パッチ型導電体の給電点に電力を供給するた
めの第１のストリップ線路とが形成された第１導電体層
と、地板導電体と、該地板導電体とは別体で、前記第１のス
トリップ線路の一端と前記パッチ型導電体の給電点を接
続する第２のストリップ線路とが形成されている第２導
電体層と、前記第１導電体層と前記第２導電体層との間に形成され
た第１誘電体層とから形成されることを特徴とする携帯
無線機器用アンテナ。