JPH11274845A - アンテナ装置 - Google Patents

アンテナ装置

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JPH11274845A
JPH11274845A JP7995998A JP7995998A JPH11274845A JP H11274845 A JPH11274845 A JP H11274845A JP 7995998 A JP7995998 A JP 7995998A JP 7995998 A JP7995998 A JP 7995998A JP H11274845 A JPH11274845 A JP H11274845A
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antenna
block
parasitic element
housing
conductor
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JP7995998A
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Nobutomo Sakai
信智 酒井
Hiroyuki Arai
宏之 新井
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】放射利得が高くかつ所望の指向性を得ることが
できるアンテナ装置を提供する。 【解決手段】筐体14内に配置されたRF回路基板11
からアンテナブロック12に高周波電力を給電してアン
テナブロック12の周囲に電磁界を形成し、電磁結合に
より無給電素子13を励振させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯用の移動体通
信機器等に用いられるアンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯電話等の普及に伴い、携帯用の移動
体通信機器(以下、単に通信機器と略記する)に対する
小型、軽量化への要求はますます高くなってきている。
しかし、従来の通信機器にはモノポールアンテナ等の線
状アンテナが用いられており、この線状アンテナは通信
機器の筐体の外部で引き伸ばされた状態で使用されるた
め、通信機器の小型化の妨げになるとともに、筐体デザ
インの制約、あるいは破損や変形による特性劣化等の問
題が生じる。
【0003】これを解決する手段として、例えば特開平
7−221537号公報に、表面実装型アンテナが提案
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報に提
案された表面実装型アンテナのような小型のアンテナの
場合、一般に以下に示すような問題がある。アンテナの
諸特性には、一般に、以下の式(1)のような関係が知
られている。
【0005】 (アンテナの電気的体積)/(帯域×利得×効率)=定数値…(1) 式(1)から明らかなように、アンテナを小型化する
と、帯域が減少するか、放射利得が減少するか、あるい
は放射効率が減少するという問題が発生する。即ち、ア
ンテナが用いられる通信方式の周波数帯域を十分に確保
するためには、放射利得、あるいは放射効率を犠牲にす
ることとなる。
【0006】また、携帯電話等は、主に人体頭部付近で
使用されるため、無指向性のアンテナあるいは人体頭部
方向に指向性の鋭いアンテナにおいては、人体頭部で電
磁波の吸収が起こり、実効的に通信時の放射効率が減少
する。更に、近年、携帯電話から放射される電磁波の、
人体頭部への影響が懸念されており、特に小型アンテナ
の場合は外付けされたモノポールアンテナに比べ頭部と
の距離が短くなるため、頭部への放射が一層強くなるこ
とが予想される。
【0007】本発明は、上記事情に鑑み、放射利得が高
くかつ所望の指向性を得ることができるアンテナ装置を
提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のアンテナ装置は、筐体に配置された基板と、その基
板上に実装されたアンテナブロックと、そのアンテナブ
ロックとの電磁結合により励振される導体とを備えたこ
とを特徴とする。本発明のアンテナ装置では、アンテナ
ブロックから放射された電磁波によりそのアンテナブロ
ックの周囲に電磁界が形成され、この電磁界によりアン
テナブロックと導体との電磁結合が行なわれて導体が励
振される。このため、アンテナブロックからの電磁波
は、励振された導体により高められて、その導体を経由
して空中に放射される。従って、放射利得が高まる。
【0009】ここで、上記導体が、上記筐体の内表面、
外表面、該筐体を構成する材料の内部、および所定の支
持部材を介してその筐体に支持された位置のうちいずれ
かの位置に設置されたものであることが好ましい。導体
の、アンテナブロックとの電磁結合は、その導体の配置
に応じて定まるものであるため、導体の配置を工夫する
ことにより、所望の指向性を得ることができる。
【0010】また、上記導体と前記アンテナブロックと
の間、および上記導体の、上記アンテナブロックに対向
する表面に対する裏面のうちの、いずれかもしくは双方
に誘電体層を備えたものであってもよい。このような誘
電体層を備えると、導体とアンテナブロックとの電磁結
合力を、その誘電体層の比誘電率やその厚さ等に応じて
調整することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図1は、本発明のアンテナ装置の第1実施形
態の断面図である。図1に示すアンテナ装置10には、
携帯通信機器の筐体14内に配置されたRF回路基板1
1と、そのRF回路基板11上に実装されたアンテナブ
ロック12と、そのアンテナブロック12との電磁結合
により励振される導体からなる無給電素子13とが備え
られている。無給電素子13は、筐体14の内表面に設
置されている。
【0012】このように構成されたアンテナ装置10で
は、RF回路基板11からアンテナブロック12に高周
波電力が給電され、そのアンテナブロック12の周囲に
電磁界が形成される。この電磁界により、アンテナブロ
ック12と、筐体14の内表面に設置された無給電素子
13との電磁結合が行なわれて無給電素子13が励振さ
れる。このため、アンテナブロック12からの電磁波
は、励振された無給電素子13により高められて、その
無給電素子13を経由して空中に放射される。従って、
放射利得が高まる。また、無給電素子13の、アンテナ
ブロック12との電磁結合は、その無給電素子13の配
置に応じて定まるものであるため、無給電素子13の配
置される位置を工夫することにより、所望の指向性を得
ることができる。さらに、無給電素子13は、筐体14
の内表面に設置されているため、筐体14内部のスペー
スを小さく抑えることができる。
【0013】尚、本実施形態のアンテナ装置10では、
無給電素子13を、筐体14の内表面に設置した例で説
明したが、無給電素子13を、筐体14の外表面や、あ
るいは筐体14を構成する材料の内部に設置して、筐体
14内部のスペースを小さく抑えてもよい。図2は、本
発明のアンテナ装置の第2実施形態の断面図である。
【0014】図2に示すアンテナ装置20は、図1に示
すアンテナ装置10と比較すると、無給電素子13が、
所定の支持部材21を介して筐体14に支持された位置
に設置されている点が異なっている。このように、支持
部材21を介して無給電素子13を筐体14に設置する
と、筐体14の形状には直接にはとらわれずに無給電素
子13を自由な位置に設置することができる。
【0015】図3は、本発明のアンテナ装置の第3実施
形態の断面図である。図3に示すアンテナ装置30に
は、アンテナブロック12と無給電素子33との間に誘
電体層31が配置されている。このように、誘電体層3
1を挟んで無給電素子33とアンテナブロック12との
電磁結合を行なうことにより、その誘電体層31の比誘
電率や厚さに応じた電磁結合を得ることができる。
【0016】図4は、本発明のアンテナ装置の第4実施
形態の断面図である。図4に示すアンテナ装置40は、
図3に示すアンテナ装置30の構成に加え、無給電素子
33の、アンテナブロック12に対向する表面に対する
裏面にも誘電体層32が備えられている。このように、
無給電素子33を挟んで誘電体層31,32を配置して
もよい。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
5は、本発明の一実施例のアンテナ装置の側面図(a)
および上面図(b)、図6は、図5に示すアンテナ装置
に組み込まれるアンテナブロックの斜視図である。
【0018】先ず、本実施例で用いられるアンテナブロ
ックについて、図6を参照して説明する。図6には、表
面実装型のアンテナブロック3が示されている。このア
ンテナブロック3は、λ/4マイクロストリップアンテ
ナのブロックである(ここで、λは電波の波長をあらわ
す)。このアンテナブロック3は、以下のようにして作
成した。アルミナ系セラミックス(2GHzにおいて比
誘電率εr=8.5、Q値=1000、共振周波数の温
度係数τf=38ppm/℃)からなる誘電体基板5を
用意した。この誘電体基板5のサイズは16×24×3
mmである。次に、誘電体基板5の内部に励振導体膜
7、表面に放射導体膜9、裏面にグラウンド導体膜(図
示せず)を形成した。また、誘電体基板5の端面に、励
振導体膜7に接続された給電導体膜6と、放射導体膜9
およびグラウンド導体膜を短絡する短絡導体膜8a,8
bとを形成した。尚、各導体膜は、銅、銀、金、ニッケ
ル等の導体抵抗の低いものが好ましく、メタライズ方法
は、蒸着、箔貼り付け等、特に限定されるものではな
い。本実施例では、銀−白金ペースト(Dupont社
QS−171)をスクリーン印刷法で印刷して、850
℃で焼成したものを用いた。
【0019】次に、上記のアンテナブロック3を作製し
た後の、本実施例のアンテナ装置の作製工程について、
図5を参照して説明する。先ず、100mm角の銅板1
の中央に予め形成された穴に同軸コネクタ2のピン2a
を挿入して銅板1の表面に突出させ、さらに銅板1の裏
面で同軸コネクタ2を半田付けした。次に、銅板1の表
面に突出したピン2aを給電ピンとする地板(銅板1)
に、図6に示すアンテナブロック3を半田付けし、さら
にピン2aとアンテナブロック3の給電導体膜6を半田
付けして接続した。
【0020】次に、約76mm(0.50λ)角の銅製
の無給電素子4の中心とアンテナブロック3の中心とを
同一にし、かつアンテナブロック3に形成された放射導
体膜9の表面から約3mm(0.02λ)の間隔をおい
て無給電素子4を設置した。無給電素子4の材質は、
金、銀、銅、ニッケル等、導体抵抗の低い材料であるこ
とが望ましい。無給電素子4は、外部と電気的に接続さ
れる給電端子をもたずアンテナブロック3の給電導体膜
6に高周波電力が給電されることによって、そのアンテ
ナブロック3の周囲に作り出される電磁界により励振さ
れる。
【0021】図7は、図5に示すアンテナ装置の、無給
電素子が配置される前後の放射パターンを示す図であ
る。図7(a)には、無給電素子4が配置される前の、
zx面(図5(a)参照)における放射パターン(実
線)、および無給電素子4が配置された後の、zx面に
おける放射パターン(点線)が示されている。また、図
7(b)には、無給電素子4が配置される前の、yz面
(図5(b)参照)における放射パターン(実線)、お
よび無給電素子4が配置された後の、yz面における放
射パターン(点線)が示されている。
【0022】図7(a)において、実線で示される、無
給電素子4が配置される前の放射パターンでは、放射利
得の最大値は0.420dBdで、その方向はθ=21
°であった。一方、点線で示される無給電素子4が設置
された後の放射パターンでは、放射利得の最大値は3.
348dBdとなり、無給電素子4が設置される前より
も2.928dB高くなった。また、その放射方向もθ
=349°と変化した。
【0023】図7(b)では、無給電素子4設置前後で
最大放射方向はほとんど変化しないが、放射利得の最大
値は無給電素子4設置前の−0.339dBdから設置
後の2.408dBdと2.747dB高くなった。従
って、本実施例のアンテナ装置における無給電素子4
の、アンテナブロック3への電磁結合された設置は、ア
ンテナ装置の放射利得の向上に効果があるといえる。
【0024】図8は、図5に示すアンテナ装置におい
て、無給電素子をy軸に沿って移動した場合の放射パタ
ーンを示す図である。図8(a)には、無給電素子4を
y軸に沿って+18mm,0mm,−18mm移動した
場合のzx面における放射パターンが示されている。ま
た、図8(b)には、無給電素子4をy軸に沿って+1
8mm,0mm,−18mm移動した場合のyz面にお
ける放射パターンが示されている。
【0025】図8(a)において、zx面の放射パター
ンは無給電素子4が中心(0mm)からずれることによ
って放射利得の最大値がわずかに低くなっている。しか
し、その方向にほとんど変化は見られなかった。一方、
図8(b)において、yz面の放射パターンは無給電素
子4の移動に伴い変化した。即ち、最大放射方向は無給
電素子4の方向に向いており、アンテナ3の中心と無給
電素子4の中央を同一にした場合(0mm)の最大放射
方向θ=4°に対し、無給電素子4を+18mm動かし
た場合はθ=16°、−18mm動かした場合はθ=3
45°(−15°)であった。
【0026】従って、本実施例のアンテナ装置では、ア
ンテナブロック3との電磁結合により励振される無給電
素子4の設置場所を変えることにより指向性を変えるこ
とができるということが確認できた。上記実施例におい
ては、無給電素子4が方形の場合について説明したが、
無給電素子4の形状は、アンテナブロック3との電磁結
合により励振される形状であれば、矩形、円形、菱形、
ループ状等であってもよい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放射利得が高くかつ所望の指向性を得ることができる。
従って、移動体通信機器等の内蔵アンテナ装置として好
適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアンテナ装置の第1実施形態の断面図
である。
【図2】本発明のアンテナ装置の第2実施形態の断面図
である。
【図3】本発明のアンテナ装置の第3実施形態の断面図
である。
【図4】本発明のアンテナ装置の第4実施形態の断面図
である。
【図5】本発明の一実施例のアンテナ装置の側面図
(a)および上面図(b)である。
【図6】図5に示すアンテナ装置に組み込まれるアンテ
ナブロックの斜視図である。
【図7】図5に示すアンテナ装置の、無給電素子が配置
される前後の放射パターンを示す図である。
【図8】図5に示すアンテナ装置において、無給電素子
をy軸に沿って移動した場合の放射パターンを示す図で
ある。
【符号の説明】
1 銅板 2 同軸コネクタ 2a ピン 3,12 アンテナブロック 4,13,33 無給電素子 5 誘電体基板 6 給電導体膜 7 励振導体膜 8a,8b 短絡導体膜 9 放射導体膜 10,20,30,40 アンテナ装置 11 RF回路基板 14 筐体 21 支持部材 31,32 誘電体層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筐体内に配置された基板と、該基板上に
    実装されたアンテナブロックと、該アンテナブロックと
    の電磁結合により励振される導体とを備えたことを特徴
    とするアンテナ装置。
  2. 【請求項2】 前記導体が、前記筐体の内表面、外表
    面、該筐体を構成する材料の内部、および所定の支持部
    材を介して該筐体に支持された位置のうちいずれかの位
    置に設置されたものであることを特徴とする請求項1記
    載のアンテナ装置。
  3. 【請求項3】 前記導体と前記アンテナブロックとの
    間、および前記導体の、前記アンテナブロックに対向す
    る表面に対する裏面のうちの、いずれかもしくは双方に
    誘電体層を備えたことを特徴とする請求項1記載のアン
    テナ装置。
JP7995998A 1998-03-26 1998-03-26 アンテナ装置 Pending JPH11274845A (ja)

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