WO2007043150A1 - 携帯端末用アンテナ装置および携帯端末 - Google Patents

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WO2007043150A1
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feed element
portable terminal
antenna
feed
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PCT/JP2005/018516
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French (fr)
Inventor
Kaori Shimomura
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q19/00—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic
    • H01Q19/22—Combinations of primary active antenna elements and units with secondary devices, e.g. with quasi-optical devices, for giving the antenna a desired directional characteristic using a secondary device in the form of a single substantially straight conductive element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use
    • H01Q1/243—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM specially adapted for hand-held use with built-in antennas

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device used for a portable terminal and a portable terminal provided with the antenna device.
  • a conventional antenna device is used for a terminal such as a mobile phone (hereinafter simply referred to as a mobile terminal) as shown in FIG. 11.
  • a terminal such as a mobile phone (hereinafter simply referred to as a mobile terminal) as shown in FIG. 11.
  • the transmission frequency of the antenna device is lower than the reception frequency. There is.
  • the portable terminal 100 includes a housing 101, a feed element 102, and a parasitic element 103.
  • the major axes of the feed element 102 and the parasitic element 103 are short in the housing 101. It is arranged to face in the direction (horizontal direction in Fig. 11).
  • the parasitic element 103 is disposed above the housing 101 than the feeding element 102. Also, the feed element 102 has an effective length of half or one wavelength for the wavelength of the transmission frequency, and the parasitic element 103 has an effective length of half wavelength for the wavelength of the reception frequency. (See, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Patent No. 3608735
  • the present invention was made in order to solve the conventional problems, and provides an antenna device having a wide band property in a mounting volume smaller than the conventional one and capable of freely selecting the configuration of the feeding element. With the goal.
  • An antenna device for a portable terminal is used for a portable terminal having a casing, and a feed element provided on a back surface of the casing and a parasitic element provided on a side surface of the casing
  • the feed element and the non-feed element are characterized in that the major axis direction of the feed element and the parasitic element is parallel to the short direction of the housing, and the feed element and the parasitic element are disposed in the vicinity of the contacts of the side part and the back part Have a configuration.
  • the antenna device for portable terminals of the present invention is disposed at the upper end portion of the casing, so that the mounting volume becomes smaller than that of the prior art.
  • the thickness direction of the feed element and the thickness direction of the non-feed element are perpendicular to each other.
  • the antenna device for portable terminals of the present invention can effectively utilize the corner of the upper end portion of the portable terminal, so the mounting volume can be further reduced.
  • the feed element has an effective length of substantially a half wavelength or a substantially single wavelength with respect to a desired frequency fl
  • the parasitic element is It has a configuration in which the effective length has a substantially half wavelength length for the desired frequency f 3.
  • the antenna device for portable terminals of the present invention can have an appropriate antenna effective length for two frequency bands, and can have good antenna performance over a wide band.
  • the feeding element has a multi-frequency conversion means such that the effective lengths become about half wavelength and about 1Z4 wavelength with respect to the frequencies fl and f2, respectively.
  • the parasitic element has a configuration in which the effective length has a substantially half wavelength length with respect to the desired frequency f3.
  • the antenna device for a portable terminal of the present invention can have an effective antenna length for three frequency bands and have good antenna performance for any frequency band. it can.
  • the feeding element has a multifrequency conversion means such that the effective lengths become approximately half wavelength and approximately 1Z4 wavelength with respect to the frequencies fl and f2, respectively.
  • the passive element has a configuration including multi-frequencying means so that the effective length is approximately a half wavelength with respect to the frequencies f3 and f4.
  • the antenna device for portable terminals of the present invention has a configuration including fixing means for fixing the feeding element to the back surface portion and the non-feeding element to the side surface portion.
  • the antenna device for portable terminals of the present invention can have stable antenna performance since the feed element and the parasitic element are fixed to the housing.
  • the feed element and the non-feed element each have a configuration formed of sheet metal.
  • the antenna device for portable terminals of the present invention can have good antenna performance without high cost because the feed element and the non-feed element are easily formed by the sheet metal.
  • the feed element is formed by a printed pattern on a dielectric, and the non-feed element is formed by a sheet metal.
  • the feed element can be miniaturized.
  • the antenna device for portable terminals of the present invention has a configuration in which the dielectric is formed by a printed circuit board.
  • the feed element can be miniaturized.
  • the mobile terminal antenna device of the present invention has a configuration to be mounted on a mobile terminal.
  • the feed element and the parasitic element in the upper portion of the case of the portable terminal, and making the cross sections perpendicular to the short direction of the case perpendicular to each other in the thickness direction.
  • FIG. 1 (a) is a side view schematically showing a portable terminal on which the antenna device according to the first embodiment of the present invention is mounted
  • FIG. 1 (b) is a rear view It is.
  • FIG. 2 is a side view showing an example of a housing in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 (a) is a side view schematically showing a portable terminal on which the antenna device according to another example of the first embodiment of the present invention is mounted, and FIG. 3 (b) is a back side.
  • FIG. 3 (b) is a back side.
  • FIG. 4 (a) is a side view schematically showing a portable terminal on which the antenna device according to the second embodiment of the present invention is mounted
  • FIG. 4 (b) is a rear view.
  • FIG. 5 is a circuit diagram showing an example of a trap circuit.
  • FIG. 6 is a diagram showing VSWR characteristics of the antenna device in the second embodiment of the present invention.
  • Fig. 7 is a diagram showing the radiation directivity of the frequency f3 in the free space of the antenna device in the second embodiment of the present invention, and Fig. 7 (b) is a radiation of the frequency fl.
  • FIG. 7 (c) is a diagram showing directivity, and FIG. 7 (c) is a diagram showing a coordinate system.
  • FIG. 8 (a) is a side view schematically showing a portable terminal on which the antenna device according to another example of the second embodiment of the present invention is mounted, and FIG. FIG.
  • FIG. 9 (a) is a side view schematically showing a portable terminal on which the antenna device according to the third embodiment of the present invention is mounted, and FIG. 9 (b) is a rear view.
  • FIG. 10 is a side view schematically showing a portable terminal mounted with the antenna device in another example of the second embodiment of the present invention
  • FIG. 10 (b) is a rear view It is.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing a conventional antenna device.
  • FIG. 1 (a) is a side view of a folded portable terminal 10 on which the antenna device according to the first embodiment of the present invention is mounted. The structure is shown.
  • FIG. 1 (b) is a rear view of the portable terminal 10 of FIG. 1 (a), and shows the internal structure of the portable terminal 10 above the broken line 17.
  • the antenna device of the present embodiment includes a feed element 11 whose half-length is an effective length with respect to a desired frequency fl and a parasitic element whose half-length is an effective length with respect to a desired frequency f3. Is equipped.
  • the feeding element 11 is configured by a monopole antenna.
  • the feed element 11 and the non-feed element 12 are formed of sheet metal.
  • the antenna device is mounted on the lower housing 13 that constitutes the foldable portable terminal 10.
  • a part of the inner wall of the lower housing 13 is formed by the back surface 14 and the side surface 15.
  • the feed element 11 and the parasitic element 12 are on the upper side along the longitudinal direction (vertical direction in FIG. 1) of the lower housing 13 than the feed element 11. Be placed. Further, as shown in FIG. 1 (a), in the cross section perpendicular to the short direction of the housing (the left and right direction in FIG. 1 (b)), the feed element 11 and the non-feed element 12 mutually have different thickness directions. It is installed vertically.
  • the antenna device further includes fixing means (not shown) for fixing the feed element 11 and the parasitic element 12 to the lower housing 13.
  • the fixing means is constituted by, for example, a double-sided tape, an adhesive, a projection formed on the lower housing 13, or a screw, or a combination thereof.
  • the feed element 11 and the passive element 12 are fixed to the vicinity of the upper end of the rear surface 14 and the side surface 15 of the lower housing 13 by fixing means. But The feed element 11 and the parasitic element 12 have their thickness directions approximately perpendicular to each other.
  • the antenna device by slightly changing the resonant frequencies of the feed element 11 and the parasitic element 12, a wide band of the antenna device is possible. Further, since the major axes of the feed element 11 and the parasitic element 12 are disposed parallel to the short direction of the housing, radiation in that direction is dominant, and at the same time, the parasitic element 12 serves as a waveguide. As a result, the directivity of the feed element 11 is directed away from the human body, and as a result, the in-flight gain of the antenna device is improved.
  • feed element 11 and parasitic element 12 are respectively disposed near the upper end of side part 15 of rear surface 14 of lower housing 13 and in side face part 15, feed element 11 and parasitic element 12 from the human body during a call The further away, the reduction of SAR (Specific Absorption Rate) becomes possible.
  • the feed element 11 and the non-feed element 12 are disposed on the back part 14 and the side part 15 of the lower housing 13 so that they can be kept away from other metal parts mounted on the portable terminal 10 to obtain good antenna performance. You can get it.
  • the antenna device is mounted on foldable portable terminal 10
  • the antenna device power is mounted on S straight type portable terminal 40 as shown in FIG.
  • the feed element 11 and the parasitic element 12 are fixed to the inner wall in the vicinity of the upper end of the back 44 constituting the housing 43.
  • the thickness directions of the feed element 11 and the parasitic element 12 are perpendicular to each other in a cross section perpendicular to the short direction of the lower housing 13, but it is necessary to be strictly perpendicular.
  • the corner formed by the back 14 and the side 15 of the lower housing 13 or the vicinity of the upper end 44 of the back 44 of the housing 43 may be effectively used.
  • feed element 11 is formed of a printed pattern on a substrate different from the printed wiring board. May be Further, when formed on a dielectric having a high dielectric constant, the feed element 11 can be miniaturized by the wavelength shortening effect.
  • the antenna device includes the half-wave dipole antenna, as shown in FIG. 3.
  • the feed element 31 may be provided.
  • the lower case 13 is perpendicular to the short direction.
  • FIG. 4 (a) is a side view of a folded portable terminal 50 on which the antenna device according to the second embodiment of the present invention is mounted. The structure is shown. Further, FIG. 4 (b) is a rear view, showing the internal structure of the portable terminal 50 above the broken line 17.
  • the unillustrated fixing means of the antenna device of the second embodiment of the present invention and the lower case 13 of the portable terminal are the same as the fixing means and the lower case of the first embodiment of the present invention.
  • the configuration is the same as that of body 13, and the description thereof is omitted.
  • the foldable portable terminal 50 includes a feed element 51 and a non-feed element 12.
  • the feed element 51 and the parasitic element 12 are formed by fixing means in the vicinity of the upper end of the rear portion 14 and the side portion 15 of the lower housing 13. It is fixed to each. Further, the feed element 51 and the non-feed element 12 are disposed so that the thickness direction thereof is perpendicular to the cross section perpendicular to the short direction of the lower housing 13.
  • the feed element 51 is formed of a monopole antenna having a first element portion 51a, a second element portion 51b, and a trap circuit 54, and the second element portion 51b is configured to receive the first element via the trap circuit 54. It is connected to the element unit 51a.
  • the first and second element portions 51a and 51b and the non-charged element 12 are formed of sheet metal.
  • the trap circuit 54 is composed of a parallel resonant circuit which has the maximum reactance near the frequency f 1 and cuts off the antenna current at the frequency f 1.
  • the first element portion 51a from the feeding portion to the front of the trap circuit 54 has an effective length with respect to the frequency fl. Functions as an approximately half-wavelength monopole antenna.
  • the feed element 51 functions as a monopole antenna having an effective length of about 1Z4 wavelength with respect to the frequency f2 as a whole. Therefore, the trap circuit 54 constitutes a multi-frequency means.
  • the parasitic element 12 is It is formed so as to become the parasitic element 12 whose effective length is approximately half a wavelength for the frequency f3
  • the antenna device of the present embodiment is all from the frequency band where the center frequency is fl to the frequency band where the center frequency is f 3. It can function as a wide band antenna corresponding to the frequency band. Further, since the frequency f2 is detuned with respect to the frequencies fl and f3, the feed element 51 is hardly influenced by the parasitic element 12 operating at the frequency f3 when operating at the frequency f2. Therefore, the antenna device of the present embodiment can cope with communication in three frequency bands with the center frequency as fl, f2 and f3.
  • the antenna current is concentrated on feed element 51 and parasitic element 12, and radiation in the short direction of the case (antenna arrangement direction) is dominant. Since the parasitic element 12 functions as a waveguide and directs the directivity of the feeding element 51 in the direction away from the human body force, the in-flight gain of the antenna device is improved. Also, by arranging the feed element 51 and the parasitic element 12 in the vicinity of the upper end of the lower housing 13, the power of the feed element 51 and the parasitic element 12 can be further distanced during a call, resulting in reduction of SAR. It becomes possible.
  • the feed element 51 and the non-feed element 12 are respectively disposed near the upper end of the back surface 14 and the side surface 15 of the lower housing 13, they can be separated from other metal components mounted on the portable terminal 50. As a result, the antenna device can have good antenna performance.
  • the VSWR characteristics of the antenna device at this time are shown in FIG.
  • the VSWR characteristic is from the frequency band centered at fl to the entire band centered at f 3 .5 or less (20% or more of relative bandwidth) can be secured.
  • the free space radiation directivity of the antenna device is shown in FIG. 7 (a) and 7 (b) show horizontal polarization 55 and vertical polarization 56 at frequencies f 3 and fl, respectively.
  • Figure 7 (c) shows the coordinate system. In general, good free-space gain is obtained for free-space radiation directivity in the X–Z plane, as shown in Figs. 7 (a) and 7 (b), where the radiation to the first quadrant is large! Be
  • the relationship between the frequencies fl, f2 and f3 is not limited to the above case, and the relationship between f2 ⁇ fl ⁇ f3 You may have.
  • the antenna device when the antenna device is mounted on the foldable portable terminal 50, the antenna device power is mounted on the S straight type portable terminal 40. The same effect can be obtained.
  • the antenna device of the present embodiment When the antenna device of the present embodiment is mounted on a straight type portable terminal 40, the antenna device is fixed to the inner wall in the vicinity of the upper end of the spine 44 constituting the housing 43.
  • the thickness direction of feed element 51 and parasitic element 12 is perpendicular to each other in a cross section perpendicular to the short direction of lower housing 13.
  • the corner formed by the back surface 14 and the side surface 15 of the lower housing 13 which does not need to be strictly vertical, or the vicinity of the upper end of the back 44 constituting the housing 43 may be effectively used.
  • feed element 51 is formed of a printed pattern on a board different from the wiring printed board. May be
  • the feeding element 51 is formed on a dielectric having a high dielectric constant, it can be miniaturized by the wavelength shortening effect.
  • the antenna device includes the feed circuit 51 including the monopole antenna. As shown in FIG. 8 (b), the antenna device includes the trap circuit 64.
  • the feed element 61 may be provided by a dipole antenna having the following.
  • the trap circuit 64 has a configuration similar to that of the trap circuit 54 shown in FIG. 5, for example.
  • the thickness direction of feed element 51 and parasitic element 12 is perpendicular to each other in a cross section perpendicular to the short direction of lower housing 13.
  • 9 (a) and 9 (b) are a side view and a rear view of a foldable portable terminal 70 in which the antenna device according to the third embodiment of the present invention is mounted.
  • the upper part of the broken line 17 shows the internal structure of the portable terminal 70.
  • a fixing means (not shown) and a mobile phone which constitute the antenna device of the third embodiment of the present invention
  • the lower housing 13 constituting the terminal is the fixing means and the lower housing of the first embodiment of the present invention.
  • the configuration is the same as that of 13, and the description thereof is omitted.
  • the portable terminal 70 of the present embodiment includes a feed element 51 and a non-feed element 72.
  • the feed element 51 is configured by a first element unit 51a, a second element unit 51b, and a trap circuit 54, similarly to the feed element 51 of the second embodiment.
  • the parasitic element 72 is composed of a third element portion 72a, a fourth element portion 72b, and a trap circuit 75.
  • the fourth element portion 72b is connected to the third element portion 72a via the trap circuit 75. It is connected.
  • the third element portion 72a is configured to have a frequency band f3, and the parasitic element 72 as a whole is configured to have a half wavelength effective length with respect to f4.
  • the first and second element portions 51a, 51b and the third and fourth element portions 72a, 72b are formed of sheet metal.
  • the trap circuit 75 has, for example, the circuit configuration shown in FIG.
  • the trap circuit 54 included in the feed element 51 is configured by a parallel resonant circuit in which the reactance is maximized near the frequency fl and the antenna current at the frequency fl is blocked.
  • the trap circuit 75 of the parasitic element 72 is composed of a parallel resonant circuit which has its maximum reactance near the frequency f3 and cuts off the antenna current at the frequency f3.
  • the feed element 51 and the parasitic element 72 are fixed near the upper end of the rear portion 14 of the lower housing 13 by fixing means. It is fixed to side part 15 respectively.
  • the thickness direction of the feed element 51 and the parasitic element 72 is perpendicular to each other in the cross section perpendicular to the short direction of the lower housing 13.
  • the antenna device of the present embodiment is all from the frequency band where the center frequency is fl to the frequency band where the center frequency is f 3. It functions as a wideband antenna corresponding to the frequency band.
  • the antenna device of the present embodiment can cover all frequency bands from the frequency band where the center frequency is f2 to the frequency band where the center frequency is f4. It functions as a wide band antenna corresponding to Furthermore, the antenna current concentrates on feed element 51 and parasitic element 72 at frequencies fl, f3 and f4 that operate as half-wavelength antennas, and the width direction of lower housing 13 (the antenna arrangement direction).
  • the radiation gain of the antenna device is dominant, the parasitic element 72 functions as a waveguide, and the directivity is directed away from the human body force, so that the in-flight gain of the antenna device is improved. Also, since the feed element 51 and the parasitic element 72 are disposed near the upper end of the lower housing 13, the feed element 51 and the parasitic element 72 can be separated from the human body during a call, resulting in reduction of SAR. It becomes. Furthermore, since the feed element 51 and the parasitic element 72 are respectively disposed on the back surface 14 and the side surface 15 of the lower housing 13, they can be separated from other metal components mounted on the portable terminal 70. As an antenna device can have good antenna performance.
  • the relationship between the frequencies fl, f2, f3, and f4 is not limited to the above case, and for example, it may have the relationship f2 ⁇ f4 ⁇ fl ⁇ f3.
  • the antenna device is mounted on foldable portable terminal 70 as shown in FIG. The same effect is obtained.
  • the antenna device is fixed to the inner wall in the vicinity of the upper end of the spine 44 constituting the housing 43.
  • the thickness direction of feed element 51 and parasitic element 72 is perpendicular to each other in a cross section perpendicular to the short direction of lower housing 13.
  • the corner formed by the back surface 14 and the side surface 15 of the lower housing 13 which does not need to be strictly vertical, or the vicinity of the upper end of the back 44 constituting the housing 43 may be effectively used.
  • the feed element 51 is a printed circuit board for wiring. It may be formed by a printing pattern on another substrate.
  • the feeding element 51 is formed on a dielectric having a high dielectric constant, it can be miniaturized by the wavelength shortening effect.
  • the antenna device includes the feed element 51 formed of a monopole antenna. As shown in FIG. 10 (b), the antenna device includes the trap circuit 64.
  • the feed element 61 may be configured to have a dipole antenna.
  • the thickness direction of feed element 51 and parasitic element 72 is perpendicular to each other in the cross section perpendicular to the short direction of lower housing 13.
  • the antenna device according to the present invention can be made compact and have a wide band, and is useful as a portable terminal in which the SAR with high speech gain is reduced.

Abstract

　筐体を有する携帯端末に用いられる携帯端末用アンテナ装置において、筐体の背面部に設けられる給電素子と、筐体の側面部に設けられる無給電素子とを備え、給電素子および無給電素子は、それらの長軸方向が筐体の短手方向に平行であり、側面部および背面部の接点の近傍に配置される。

Description

明 細 書
携帯端末用アンテナ装置および携帯端末
技術分野
[0001] 本発明は、携帯端末に用いられるアンテナ装置およびこのアンテナ装置を備えた 携帯端末に関するものである。
背景技術
[0002] 従来のアンテナ装置は、図 11に示すように、携帯電話機などの端末 (以下、単に携 帯端末という）に用いられ、一般に、アンテナ装置の送信周波数が、受信周波数より も低くなつている。
[0003] 携帯端末 100は、筐体 101と、給電素子 102と、無給電素子 103とを備えており、 給電素子 102と無給電素子 103とは、それぞれの長軸が筐体 101における短手方 向（図 11における左右方向）に向くよう配置されて 、る。
[0004] このとき、無給電素子 103は、給電素子 102より筐体 101の上方に配置される。ま た、給電素子 102は、送信周波数の波長に対して実効長が半波長または一波長の 長さを有し、無給電素子 103は、受信周波数の波長に対して実効長が半波長の長さ を有するようになって ヽる（例えば、特許文献 1参照)。
特許文献 1：特許第 3608735号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] しかしながら、従来のアンテナ装置においては、給電素子 102および無給電素子 1
03は、筐体 101の長手方向（図 11における上下方向）の面に沿って平行に、かつ給 電素子 102および無給電素子 103の厚み方向が互いに平行になるよう配置されるた め、大きな実装容積が必要であった。
[0006] 本発明は、従来の問題を解決するためになされたもので、従来より小さい実装容積 において広帯域性を有し、給電素子の構成を自由に選択す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。
課題を解決するための手段 [0007] 本発明の携帯端末用アンテナ装置は、筐体を有する携帯端末に用いられ、前記筐 体の背面部に設けられる給電素子と、前記筐体の側面部に設けられる無給電素子と を備え、前記給電素子および前記無給電素子は、それらの長軸方向が前記筐体の 短手方向に平行であり、前記側面部および前記背面部の接点の近傍に配置される ことを特徴とする構成を有して 、る。
[0008] この構成により、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、筐体の上端部に配置され るため、実装容積が従来よりも小さいものとなる。
[0009] また、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、前記給電素子および前記無給電素 子の厚み方向が、互いに垂直である構成を有している。
[0010] この構成により、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、携帯端末の上端部の角を 有効に利用できるので、実装容積がより一層小さいものとなる。
[0011] さらに、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、前記給電素子は、所望の周波数 fl に対して実効長が略半波長または略一波長の長さを有し、前記無給電素子は、所望 の周波数 f 3に対して実効長が略半波長の長さを有する構成を有している。
[0012] この構成により、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、 2つの周波数帯に対してァ ンテナの実効長が適切になり、広帯域にわたり良好なアンテナ性能を有することがで きる。
[0013] さらに、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、前記給電素子は、周波数 flおよび f 2に対して実効長がそれぞれ略半波長および略 1Z4波長の長さとなるよう多周波化 手段を有し、前記無給電素子は、所望の周波数 f3に対して実効長が略半波長の長 さを有する構成を有して 、る。
[0014] この構成により、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、 3つの周波数帯に対してァ ンテナの実効長が適切になり、いずれの周波数帯に対しても良好なアンテナ性能を 有することができる。
[0015] さらに、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、前記給電素子は、周波数 flおよび f 2に対して実効長がそれぞれ略半波長および略 1Z4波長の長さとなるよう多周波化 手段を有し、前記無給電素子は、周波数 f3および f4に対して実効長がそれぞれ略 半波長の長さとなるよう多周波化手段を有する構成を有している。 [0016] この構成により、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、 4つの周波数帯に対してァ ンテナの実効長が適切になり、いずれの周波数帯に対しても良好なアンテナ性能を 有することができる。
[0017] さらに、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、前記給電素子を前記背面部に、前 記無給電素子を前記側面部にそれぞれ固定するための固定手段を備える構成を有 している。
[0018] この構成により、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、給電素子および無給電素 子が筐体に固定されるので、安定したアンテナ性能を有することができる。
[0019] さらに、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、前記給電素子および前記無給電素 子は、それぞれ板金により形成される構成を有している。
[0020] この構成により、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、給電素子および無給電素 子が板金により容易に形成されるので、高コストになることなく良好なアンテナ性能を 有することができる。
[0021] さらに、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、前記給電素子は、誘電体上の印刷 パターンにより形成され、前記無給電素子は、板金により形成される構成を有してい る。
[0022] この構成により、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、誘電体が波長短縮効果を 有するので、給電素子を小型化できる。
[0023] さらに、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、前記誘電体がプリント基板により形 成される構成を有している。
[0024] この構成により、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、プリント基板が波長短縮効 果を有するので、給電素子を小型化できる。
[0025] さらに、本発明の携帯端末用アンテナ装置は、携帯端末に実装される構成を有し ている。
発明の効果
[0026] 本発明は、給電素子および無給電素子を携帯端末の筐体上部に配置し、筐体の 短手方向に垂直な断面で厚み方向が互いに垂直となる構成とすることによって、省 スペース化を実現し、近接する金属部品からも遠ざけることができ、小型で広帯域な 携帯端末用アンテナ装置を提供することができるものである。
図面の簡単な説明
[0027] [図 1]図 1 (a)は本発明の第 1の実施の形態におけるアンテナ装置を実装した携帯端 末を模式的に示した側面図であり、図 1 (b)は背面図である。
[図 2]図 2は本発明の第 1の実施の形態における筐体の一例を示す側面図である。
[図 3]図 3 (a)は本発明の第 1の実施の形態の他の例におけるアンテナ装置を実装し た携帯端末を模式的に示した側面図であり、図 3 (b)は背面図である。
[図 4]図 4 (a)は本発明の第 2の実施の形態におけるアンテナ装置を実装した携帯端 末を模式的に示した側面図であり、図 4 (b)は背面図である。
[図 5]図 5はトラップ回路の一例を示す回路図である。
[図 6]図 6は本発明の第 2の実施の形態におけるアンテナ装置の VSWR特性を示す 図である。
[図 7]図 7 (a)は本発明の第 2の実施の形態におけるアンテナ装置の自由空間におけ る周波数 f3の放射指向性を示す図であり、図 7 (b)は周波数 flの放射指向性を示す 図であり、図 7 (c)は座標系を示す図である。
[図 8]図 8 (a)は本発明の第 2の実施の形態の他の例におけるアンテナ装置を実装し た携帯端末を模式的に示した側面図であり、図 8 (b)は背面図である。
[図 9]図 9 (a)は本発明の第 3の実施の形態におけるアンテナ装置を実装した携帯端 末を模式的に示した側面図であり、図 9 (b)は背面図である。
[図 10]図 10 (a)は本発明の第 2の実施の形態の他の例におけるアンテナ装置を実装 した携帯端末を模式的に示した側面図であり、図 10 (b)は背面図である。
[図 11]図 11は従来のアンテナ装置を模式的に示した斜視図である。
符号の説明
[0028] 10 折りたたみ式携帯端末 (携帯端末）
11 給電素子
12 無給電素子
13 下筐体 (筐体） 側面部
破断線
破断線
破断線
折りたたみ式携帯端末 (携帯端末) 給電素子
ストレート型携帯端末 (携帯端末） 筐体
背部
正面部
折りたたみ式携帯端末 (携帯端末) 給電素子
a 第 1素子部
b 第 2素子部
トラップ回路
水平偏波
垂直偏波
折りたたみ式携帯端末 (携帯端末) 給電素子
トラップ回路
折りたたみ式携帯端末 (携帯端末) 無給電素子
a 第 3素子部
b 第 4素子部
トラップ回路
折りたたみ式携帯端末 (携帯端末) 無給電素子
トラップ回路 100 携帯端末
101 筐体
102 給電素子
103 無給電素子
発明を実施するための最良の形態
[0029] 以下、本発明の実施の形態のアンテナ装置について、図面を用いて説明する。
[0030] (第 1の実施の形態）
図 1 (a)は、本発明の第 1の実施の形態におけるアンテナ装置を実装した折りたた み式携帯端末 10の側面図であり、破断線 16より右上部において、携帯端末 10の内 部構造を示している。また、図 1 (b)は、図 1 (a)の携帯端末 10の背面図であり、破断 線 17より上部において、携帯端末 10の内部構造を示している。
[0031] 本実施の形態のアンテナ装置は、所望の周波数 flに対して実効長がおよそ半波 長の給電素子 11と、所望の周波数 f3に対して実効長がおよそ半波長の無給電素子 12を備えている。ここで、給電素子 11は、モノポールアンテナによって構成されてい る。また、給電素子 11および無給電素子 12は、板金によって形成されている。
[0032] 図 1 (a)および図 1 (b)に示すように、アンテナ装置は、折りたたみ式携帯端末 10を 構成する下筐体 13に実装されるようになっている。下筐体 13の内壁の一部は、背面 部 14および側面部 15によって形成されている。
[0033] 給電素子 11および無給電素子 12は、下筐体 13において、無給電素子 12が給電 素子 11よりも下筐体 13の長手方向（図 1における上下方向）に沿って上側になるよう 配置される。また、図 1 (a)に示すように、給電素子 11と無給電素子 12は、筐体の短 手方向（図 1 (b)における左右方向）に垂直な断面において、それぞれの厚み方向が 互いに垂直となるよう設置される。
[0034] アンテナ装置は、さらに、給電素子 11および無給電素子 12を下筐体 13に固定す るための不図示の固定手段を備えている。固定手段は、例えば両面テープ、接着剤 、下筐体 13に形成された突起部、またはビス、あるいはこれらの組み合わせなどによ つて構成されている。給電素子 11および無給電素子 12は、固定手段によって下筐 体 13の背面部 14の上端の近傍および側面部 15にそれぞれ固定されている。したが つて、給電素子 11と無給電素子 12は、厚み方向が互いにおよそ直角となる。
[0035] ここで、給電素子 11、無給電素子 12の共振周波数をわずかに違えることによって、 アンテナ装置の広帯域ィ匕が可能となる。また、給電素子 11および無給電素子 12の 長軸を筐体の短手方向に対して平行に配置するため、その方向の放射が支配的と なり、同時に、無給電素子 12が導波器として機能し、給電素子 11の指向性を人体か ら遠ざ力る方向に向けることから、結果としてアンテナ装置の通話時利得が向上され る。さらに、給電素子 11および無給電素子 12は、下筐体 13の背面部 14の上端の近 傍および側面部 15にそれぞれ配置されることから、通話時に給電素子 11および無 給電素子 12が人体から遠ざかり、結果として SAR (Specific Absorption Rate)の低減 が可能となる。給電素子 11および無給電素子 12は、下筐体 13の背面部 14および 側面部 15に配置されるため、携帯端末 10に実装される他の金属部品から遠ざける ことができ、良好なアンテナ性能を得ることができる。
[0036] 本実施の形態では、アンテナ装置が折りたたみ式携帯端末 10に実装される場合に ついて示した力 図 2に示すように、アンテナ装置力 Sストレート型携帯端末 40に実装 される場合においても同様の効果が得られる。この場合、給電素子 11および無給電 素子 12は、筐体 43を構成する背部 44の上端近傍の内壁に固定される。
[0037] 本実施の形態では、給電素子 11と無給電素子 12の厚み方向が、下筐体 13の短 手方向に垂直な断面において互いに垂直となると記述したが、厳密に垂直である必 要は無ぐ下筐体 13の背面部 14と側面部 15とによって形成される角、または筐体 4 3の背部 44の上端近傍を有効に使えばよい。
[0038] 本実施の形態では、給電素子 11および無給電素子 12を板金によって形成する場 合について説明したが、給電素子 11を配線用プリント基板とは別の基板上の印刷パ ターンによって形成してもよい。また、給電素子 11は、誘電率の高い誘電体上に形 成された場合、波長短縮効果により小型化できる。
[0039] 本実施の形態では、アンテナ装置が、半波長モノポールアンテナにより構成される 給電素子 11を備える場合について説明した力 図 3に示すように、アンテナ装置が、 半波長ダイポールアンテナにより構成される給電素子 31を備えるようにしてもよい。
[0040] このような本実施の形態のアンテナ装置によれば、下筐体 13の短手方向に垂直な 断面において、給電素子 11および無給電素子 12をそれぞれの厚み方向が互いに 垂直となるよう設置することにより、アンテナ装置の通話時利得の向上や SARの低減 を可能とする、従来より小型のアンテナ装置を実現できる。
[0041] (第 2の実施の形態）
図 4 (a)は、本発明の第 2の実施の形態におけるアンテナ装置を実装した折りたた み式携帯端末 50の側面図であり、破断線 16より右上部において、携帯端末 50の内 部構造を示している。また、図 4 (b)は背面図であり、破断線 17より上部において、携 帯端末 50の内部構造を示している。なお、本発明の第 2の実施の形態のアンテナ装 置を構成する不図示の固定手段および携帯端末を構成する下筐体 13は、本発明の 第 1の実施の形態の固定手段および下筐体 13とそれぞれ同一の構成であり、その 説明を省略する。
[0042] 折りたたみ式携帯端末 50は、給電素子 51と、無給電素子 12とを備えている。
[0043] 本実施の形態のアンテナ装置は、第 1の実施の形態と同様に、給電素子 51および 無給電素子 12が、固定手段によって下筐体 13の背面部 14の上端近傍および側面 部 15にそれぞれ固定されている。また、給電素子 51と無給電素子 12は、厚み方向 が下筐体 13の短手方向に垂直な断面にぉ 、て互いに垂直となるよう配置されて 、る
[0044] 給電素子 51は、第 1素子部 51a、第 2素子部 51bおよびトラップ回路 54を有するモ ノポールアンテナにより構成されており、第 2素子部 51bは、トラップ回路 54を介して 第 1素子部 51aに接続されている。また、第 1および第 2素子部 51a、 51bおよび無給 電素子 12は、板金によって形成されている。
[0045] トラップ回路 54は、図 5に示すように、周波数 fl付近でリアクタンスが最大となり、周 波数 f 1におけるアンテナ電流を遮断する並列共振回路で構成されて ヽる。ここで、 周波数 fl、 f2および f3が、 f2< < f3 < flという関係を有するものとすると、給電部か らトラップ回路 54の手前までの第 1素子部 51aは、周波数 flに対して実効長がおよ そ半波長のモノポールアンテナとして機能する。また、給電素子 51は、全体として周 波数 f2に対し実効長がおよそ 1Z4波長のモノポールアンテナとして機能する。した がって、トラップ回路 54は、多周波化手段を構成している。また、無給電素子 12は、 周波数 f3に対して実効長がおよそ半波長の無給電素子 12となるよう形成されている
[0046] ここで、周波数 flと f 3が比較的近い周波数である場合、本実施の形態のアンテナ 装置は、中心周波数を flとする周波数帯から中心周波数を f3とする周波数帯までの すべての周波数帯域に対応した広帯域なアンテナとして機能できる。また、周波数 f 2が周波数 fl、 f 3に対して離調しているため、給電素子 51は、周波数 f 2で動作する 場合、周波数 f3で動作する無給電素子 12の影響をほとんど受けない。したがって、 本実施の形態のアンテナ装置は、中心周波数を fl、 f2および f3とする 3つの周波数 帯の通信に対応することができる。
[0047] さらに、半波長のアンテナとして動作する周波数 flおよび f3において、給電素子 5 1および無給電素子 12にアンテナ電流が集中し、筐体短手方向（アンテナ配置方向 )の放射が支配的となること、無給電素子 12が導波器として機能し、給電素子 51の 指向性を人体力 遠ざ力る方向に向けることから、アンテナ装置の通話時利得が向 上される。また、給電素子 51および無給電素子 12が下筐体 13の上端の近傍に配置 されることにより、通話時に給電素子 51および無給電素子 12が人体力も遠ざかり、 結果として SARを低減することが可能となる。さらに、給電素子 51および無給電素子 12は、下筐体 13の背面部 14の上端の近傍および側面部 15にそれぞれ配置される ため、携帯端末 50に実装される他の金属部品から遠ざけることができ、結果として、 アンテナ装置は良好なアンテナ性能を有することができる。
[0048] このときのアンテナ装置の VSWR特性を図 6に示す。周波数 f 3が周波数 flに対し ておよそ f3 = 0. 9 X flの場合、図 6に示すように、 VSWR特性が flを中心周波数と する周波数帯域から f 3を中心周波数とする全帯域で 2. 5以下 (比帯域 20%以上)を 確保できる。また、アンテナ装置の自由空間放射指向性を図 7に示す。図 7 (a)、図 7 (b)は、それぞれ周波数 f 3、 flにおける水平偏波 55および垂直偏波 56を示している 。また、図 7 (c)は座標系を示している。 X— Z平面における自由空間放射指向性に ぉ 、て、図 7 (a)および図 7 (b)のように第 1象限への放射が大き!/、と一般に良好な通 話時利得が得られる。
[0049] なお、周波数 fl、 f2、 f3の関係は上記の場合に限られず、 f2< <fl <f3の関係を 有していてもよい。
[0050] 本実施の形態では、アンテナ装置が折りたたみ式携帯端末 50に実装される場合に ついて示した力 図 2に示すように、アンテナ装置力 Sストレート型携帯端末 40に実装 される場合にぉ 、ても同様の効果が得られる。
[0051] 本実施の形態のアンテナ装置をストレート型携帯端末 40に実装する場合は、筐体 43を構成する背部 44の上端近傍の内壁に固定する。
[0052] なお、本実施の形態では、給電素子 51と無給電素子 12の厚み方向が、下筐体 13 の短手方向に垂直な断面にお 、て互 、に垂直となると記述したが、厳密に垂直であ る必要は無ぐ下筐体 13の背面部 14と側面部 15とによって形成される角、または筐 体 43を構成する背部 44の上端近傍を有効に使えばよい。
[0053] 本実施の形態では、給電素子 51および無給電素子 12を板金によって形成する場 合について説明したが、給電素子 51を配線用プリント基板とは別の基板上の印刷パ ターンにより形成してもよい。また、給電素子 51は、誘電率の高い誘電体上に形成さ れた場合、波長短縮効果により小型化できる。
[0054] 本実施の形態では、アンテナ装置が、モノポールアンテナにより構成される給電素 子 51を備える場合について説明した力 図 8 (b)に示すように、アンテナ装置が、トラ ップ回路 64を有するダイポールアンテナにより構成される給電素子 61を備えるように してもよい。ここで、トラップ回路 64は、例えば図 5に示されたトラップ回路 54と同様の 構成を有している。
[0055] このような本実施の形態のアンテナ装置によれば、下筐体 13の短手方向に垂直な 断面において、給電素子 51および無給電素子 12をそれぞれの厚み方向が互いに 垂直となるよう設置することにより、 3つの周波数に対応し、アンテナ装置の通話時利 得の向上や SARの低減を可能とする、従来より小型のアンテナ装置を実現できる。
[0056] (第 3の実施の形態）
図 9 (a)および図 9 (b)は、本発明の第 3の実施の形態におけるアンテナ装置を実 装した折りたたみ式携帯端末 70の側面図および背面図であり、破断線 16の右上部 および破断線 17の上部において、携帯端末 70の内部構造を示している。なお、本 発明の第 3の実施の形態のアンテナ装置を構成する不図示の固定手段および携帯 端末を構成する下筐体 13は、本発明の第 1の実施の形態の固定手段および下筐体
13とそれぞれ同一の構成であり、その説明を省略する。
[0057] 本実施の形態の携帯端末 70は、給電素子 51と、無給電素子 72とを備えている。
[0058] 給電素子 51は、第 2の実施の形態の給電素子 51と同様、第 1素子部 51a、第 2素 子部 51bおよびトラップ回路 54により構成されている。
[0059] 無給電素子 72は、第 3素子部 72a、第 4素子部 72bおよびトラップ回路 75により構 成されており、第 4素子部 72bは、トラップ回路 75を介して第 3素子部 72aに接続され ている。
[0060] 第 3素子部 72aは周波数帯 f3、無給電素子 72は全体として f4に対し実効長が半 波長となる構成とする。第 1および第 2素子部 51a、 51b、第 3および第 4素子部 72a 、 72bは、板金によって形成されている。また、トラップ回路 75は、例えば、図 5に示 す回路構成を有している。
[0061] ここで、周波数 fl、 f2、 f3および f4は、 f2< f4< < f3く flという関係を有するものと する。給電素子 51が有するトラップ回路 54は、周波数 fl付近でリアクタンスが最大と なり、周波数 flにおけるアンテナ電流を遮断する並列共振回路で構成されている。ま た、無給電素子 72が有するトラップ回路 75は、周波数 f3付近でリアクタンスが最大と なり、周波数 f 3におけるアンテナ電流を遮断する並列共振回路で構成されている。
[0062] 前記第 1および第 2の実施の形態と同様に本実施の形態においても、給電素子 51 および無給電素子 72は、固定手段によって下筐体 13の背面部 14の上端の近傍お よび側面部 15にそれぞれ固定される。また、給電素子 51と無給電素子 72の厚み方 向が下筐体 13の短手方向に垂直な断面において、互いに垂直となる構成を有する
[0063] ここで、周波数 flと f 3が比較的近い周波数である場合、本実施の形態のアンテナ 装置は、中心周波数を flとする周波数帯から中心周波数を f3とする周波数帯までの すべての周波数帯域に対応した広帯域なアンテナとして機能する。同様に、周波数 f 2と f4が比較的近い周波数である場合、本実施の形態のアンテナ装置は、中心周波 数を f2とする周波数帯から中心周波数を f4とする周波数帯までのすべての周波数 帯域に対応した広帯域なアンテナとして機能する。 [0064] さらに、半波長のアンテナとして動作する周波数 fl、 f3および f4において、給電素 子 51および無給電素子 72にアンテナ電流が集中し、下筐体 13の短手方向（アンテ ナ配置方向）の放射が支配的となること、無給電素子 72が導波器として機能し、指向 性を人体力 遠ざ力る方向に向けることから、アンテナ装置の通話時利得が向上され る。また、給電素子 51および無給電素子 72は、下筐体 13の上端の近傍に配置され るので、通話時に給電素子 51および無給電素子 72が人体から遠ざかり、結果として SARを低減することが可能となる。さらに、給電素子 51および無給電素子 72は、下 筐体 13の背面部 14および側面部 15にそれぞれ配置されるため、携帯端末 70に実 装される他の金属部品から遠ざけることができ、結果としてアンテナ装置は良好なァ ンテナ性能を有することができる。
[0065] なお、周波数 fl、 f2、 f3、 f4の関係は上記の場合に限られず、例えば、 f2<f4< <fl < f 3の関係を有して 、てもよ 、。
[0066] 本実施の形態では、アンテナ装置が折りたたみ式携帯端末 70に実装される場合に ついて示した力 図 2に示すように、アンテナ装置力 Sストレート型携帯端末 40に実装 される場合においても同様の効果が得られる。アンテナ装置をストレート型携帯端末 40に実装する場合は、筐体 43を構成する背部 44の上端近傍の内壁に固定する。
[0067] なお、本実施の形態では、給電素子 51と無給電素子 72の厚み方向が、下筐体 13 の短手方向に垂直な断面にお 、て互 、に垂直となると記述したが、厳密に垂直であ る必要は無ぐ下筐体 13の背面部 14と側面部 15とによって形成される角、または筐 体 43を構成する背部 44の上端近傍を有効に使えばよい。
[0068] 本実施の形態では、第 1および第 2素子部 51a、 51b、第 3および第 4素子部 72a、 72bを板金によって形成する場合について説明したが、給電素子 51を配線用プリン ト基板とは別の基板上の印刷パターンにより形成してもよい。また、給電素子 51は、 誘電率の高い誘電体上に形成された場合、波長短縮効果により小型化できる。
[0069] 本実施の形態では、アンテナ装置が、モノポールアンテナにより構成される給電素 子 51を備える場合について説明した力 図 10 (b)に示すように、アンテナ装置が、ト ラップ回路 64を有するダイポールアンテナにより構成される給電素子 61を備えるよう にしてもよい。 [0070] このような本実施の形態のアンテナ装置によれば、下筐体 13の短手方向に垂直な 断面において、給電素子 51および無給電素子 72をそれぞれの厚み方向が互いに 垂直となるよう設置することにより、 4つの周波数に対応し、アンテナ装置の通話時利 得の向上や SARの低減を可能とする、従来より小型のアンテナ装置を実現できる。 産業上の利用可能性
[0071] 本発明にかかるアンテナ装置は、小型で広帯域性を有することが可能となり、通話 時利得が高ぐ SARが低減される携帯端末として有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 筐体を有する携帯端末に用いられる携帯端末用アンテナ装置において、
前記筐体の背面部に設けられる給電素子と、
前記筐体の側面部に設けられる無給電素子とを備え、
前記給電素子および前記無給電素子は、それらの長軸方向が前記筐体の短手方 向に平行であり、前記側面部および前記背面部の接点の近傍に配置されることを特 徴とする携帯端末用アンテナ装置。
[2] 前記給電素子および前記無給電素子の厚み方向が、互いに垂直であることを特徴 とする請求項 1記載の携帯端末用アンテナ装置。
[3] 前記給電素子は、所望の周波数 flに対して実効長が略半波長または略一波長の 長さを有し、
前記無給電素子は、所望の周波数 f3に対して実効長が略半波長の長さを有するこ とを特徴とする請求項 1または 2記載の携帯端末用アンテナ装置。
[4] 前記給電素子は、周波数 flおよび f2に対して実効長がそれぞれ略半波長および 略 1Z4波長の長さとなるよう多周波化手段を有し、
前記無給電素子は、所望の周波数 f3に対して実効長が略半波長の長さを有するこ とを特徴とする請求項 1または 2記載の携帯端末用アンテナ装置。
[5] 前記給電素子は、周波数 flおよび f2に対して実効長がそれぞれ略半波長および 略 1Z4波長の長さとなるよう多周波化手段を有し、
前記無給電素子は、周波数 f3および f4に対して実効長がそれぞれ略半波長の長 さとなるよう多周波化手段を有することを特徴とする請求項 1または 2記載の携帯端末 用アンテナ装置。
[6] 前記給電素子を前記背面部に、前記無給電素子を前記側面部にそれぞれ固定す るための固定手段を備えることを特徴とする請求項 1乃至請求項 5のいずれかに記 載の携帯端末用アンテナ装置。
[7] 前記給電素子および前記無給電素子は、それぞれ板金により形成されることを特 徴とする請求項 1乃至請求項 6のいずれかに記載の携帯端末用アンテナ装置。
[8] 前記給電素子は、誘電体上の印刷パターンにより形成され、 前記無給電素子は、板金により形成されることを特徴とする請求項 1乃至請求項 6 のいずれかに記載の携帯端末用アンテナ装置。
[9] 前記誘電体がプリント基板により形成されることを特徴とする請求項 8記載の携帯端 末用アンテナ装置。
[10] 前記請求項 1乃至請求項 9のいずれかに記載の携帯端末用アンテナ装置を実装 することを特徴とした携帯端末。
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