WO2007058230A1 - スロットアンテナ及び携帯無線端末 - Google Patents

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WO2007058230A1
WO2007058230A1 PCT/JP2006/322807 JP2006322807W WO2007058230A1 WO 2007058230 A1 WO2007058230 A1 WO 2007058230A1 JP 2006322807 W JP2006322807 W JP 2006322807W WO 2007058230 A1 WO2007058230 A1 WO 2007058230A1
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WO
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slot
conductive plate
metal
antenna
feeding means
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PCT/JP2006/322807
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English (en)
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Inventor
Toru Taura
Original Assignee
Nec Corporation
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12Supports; Mounting means
    • H01Q1/22Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/24Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set
    • H01Q1/241Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles with receiving set used in mobile communications, e.g. GSM
    • H01Q1/242Supports; 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
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01Q1/44Details of, or arrangements associated with, antennas using equipment having another main function to serve additionally as an antenna, e.g. means for giving an antenna an aesthetic aspect
    • HELECTRICITY
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    • H01Q1/52Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure
    • H01Q1/521Means for reducing coupling between antennas; Means for reducing coupling between an antenna and another structure reducing the coupling between adjacent antennas
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    • H01Q13/00Waveguide horns or mouths; Slot antennas; Leaky-waveguide antennas; Equivalent structures causing radiation along the transmission path of a guided wave
    • H01Q13/10Resonant slot antennas
    • HELECTRICITY
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    • H01Q21/00Antenna arrays or systems
    • H01Q21/06Arrays of individually energised antenna units similarly polarised and spaced apart
    • H01Q21/061Two dimensional planar arrays
    • H01Q21/064Two dimensional planar arrays using horn or slot aerials

Definitions

  • the present invention relates to a slot antenna and a portable radio terminal incorporating the slot antenna.
  • Patent Document 1 discloses an apparatus in which a part of a casing of a portable wireless terminal is made of metal.
  • the housing of the wireless terminal device disclosed in Patent Document 1 includes a printed circuit board 70 provided with an antenna element 71, two housings 72 covering the antenna element 71 and the printed circuit board 70, and It consists of 73.
  • the casing 73 on the side that covers the printed circuit board 70 is configured by a metal casing, and the casing 72 that covers the antenna element 71 is configured by a resin casing. It ensures both.
  • Patent Document 2 discloses a coaxial resonant slot antenna in which a slot antenna is mounted on a metal casing and a method for manufacturing the same.
  • the wireless terminal device disclosed in Patent Document 2 has an elongated strip-shaped conductor 75 arranged in the inner space of a flat conductor box 74, and the strip-shaped conductor.
  • a slot 76 is formed on the upper surface of the conductor box 74 so as to intersect with 75 in a plan view.
  • a joint 79 between the strip conductor 75 and one end of the high-frequency circuit 77 is provided at a position corresponding to approximately 1Z4 wavelength of the operating frequency from one end 78 of the strip conductor 75, and the other end of the high-frequency circuit 77 is It is connected to a conductor box 74, and a strip conductor 75 and a metal conductor box 74 constitute a coaxial line.
  • a signal of the operating wavelength is supplied from the joint 79 to the strip conductor 75, the electric field strength is maximized at the end 78 of the strip conductor 75 and the electric field strength is minimized at the joint 79 1Z.
  • the resonance of the four wavelengths is excited, and the electromagnetic wave forming this resonance is radiated from the slot 76 to the outside.
  • the small basic radio antenna disclosed in Patent Document 3 excites excitation of the slot 80 provided in the hollow metal conductor box 82 through the connector 83 to provide a hollow metal conductor. This is done with a probe 81 that also serves as an extension force of the core of the three branch line 84 connected to the body box 82.
  • an impedance matching circuit 86 is provided between the antenna 85 and the main feed line 87, and the impedance matching circuit 86 matches the antenna 85 and the main feed line 87.
  • Patent Document 4 discloses a method for expanding the operating band of an antenna by making the antenna double resonant by a matching circuit! RU
  • the multi-resonant antenna device disclosed in Patent Document 4 includes an antenna element 88 and an LC for resonating the antenna element 88 in a plurality of frequency bands.
  • the LC parallel resonant circuit 95 is provided with a T-type circuit that also has a force with the inductance element 90 and the capacitance elements 93 and 94 as a shunt element for preventing the impedance from becoming infinite in a predetermined frequency band.
  • an inductance element 91 is connected between the feed point 97 and the ground in order to match the input impedance of the antenna element 88 and the impedance of the feed circuit 96.
  • the frequency characteristics when power is supplied to the antenna element 88 from the feed circuit 96 via the feed point 97 include two common characteristics in the pass characteristic S21 of the multi-resonant antenna device. There is no drop point of gain at the oscillation frequencies fl and f2, and therefore it is possible to prevent gain deterioration.
  • matching is obtained at multiple frequencies by adding a matching circuit based on an LC parallel resonant circuit to an antenna having a single resonance characteristic.
  • Patent Document 5 discloses a notch antenna in which one end of a slot is opened as a technique for reducing the size of a slot antenna. As shown in FIG. 49, Patent Document 5 operates a notch having a length corresponding to 1Z4 wavelength of a used frequency provided on a substrate as an antenna. That is, as shown in FIG. A notch antenna 104 is defined as a notch provided in a straight line with an electrical length of 1Z4 wavelength, and a notch antenna 104 is provided with a feeding portion 105 for excitation.
  • the substrate 103 is provided with a notch antenna 36 at a position away from the notch antenna 104 by a distance d.
  • the notch antenna 104 operates by electromagnetic coupling with the notch antenna 104, and is formed as a linear cut slightly shorter than the 1Z4 wavelength of the operating frequency.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-269849
  • Patent Document 2 JP-A-9-74312
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 5-199031
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-249811
  • Patent Document 5 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-56421
  • the built-in antenna of Patent Document 1 is composed of an antenna element 71 and a metal casing 73, and both are stacked in the thickness direction of the casing. As the distance decreases, the distance between the antenna element 71 and the metal casing 73 approaches, and the antenna performance deteriorates rapidly.
  • the resin casing 72 covers the antenna element 71, there is a problem that the dielectric loss increases with the increase in the thickness of the resin casing 72 and the antenna performance deteriorates. .
  • the coaxial line for feeding power to the antenna in Patent Document 2 includes a strip-like conductor 75 and a conductor box 74 as a ground. Since the impedance of the coaxial line varies depending on the distance between the strip conductor 75 and the conductor box 74, high accuracy is required for positioning the strip conductor 75 and the conductor box 74 in order to keep the impedance constant. Furthermore, when a conductor box 74 having a curved surface shape and an uneven shape is adopted from the viewpoint of the design of the mobile terminal, the position of the conductor box 74 with respect to the strip conductor 75 changes depending on the curved surface or the unevenness. It is very difficult to keep the peer dance uniform.
  • Patent Documents 3 and 4 have a problem in that the antenna performance deteriorates due to losses included in the capacitor chip and the inductor chip itself constituting the matching circuit.
  • the impedance difference between the antenna and the feed line is large, the number of matching circuits increases, which increases the loss.
  • an area for mounting a matching circuit is required, which leads to an increase in the size of portable wireless terminals.
  • a matching circuit is configured in a metal casing, a parallel resonant circuit is formed under the influence of the parasitic capacitance existing between the metal casing and the matching circuit, and the resonant frequency in the parallel resonant circuit is used. If it is within the frequency band, antenna performance may be degraded.
  • the size of 1Z2 of the slot antenna in Patent Document 5 is an antenna mounting space.
  • An object of the present invention is to provide a slot antenna made in view of the above problems, and a portable radio terminal incorporating the slot antenna.
  • a slot antenna includes at least two conductive plates facing each other and a slot forming an opening provided in one or both of the opposing conductive plates. And a power supply means electrically and physically connected to each of the conductive plates.
  • loss due to impedance mismatching can be suppressed without adding an impedance matching circuit, and good antenna performance can be ensured.
  • the slot antenna according to Embodiment 1 includes at least two opposing conductive plates 1 and 2, a slot 3, power feeding means 4, and have.
  • the power feeding means 4 used in the slot antenna of Embodiment 1 functions as a power feeding terminal that feeds power to the conductive plates 1 and 2 in order to send a transmission signal. In this case, it functions as a power receiving terminal for taking in a current induced by electromagnetic waves.
  • the number of the conductive plates 1 and 2 is not limited as long as they are opposed to each other, but in the first embodiment shown in FIG. 1, two conductive plates 1 and 2 facing each other are used.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 are arranged at opposing positions.
  • the power feeding means 4 is located between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 facing each other, and is electrically and physically connected to the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2, respectively. . It is desirable that the connection position between the conductive plate 1 and the power feeding means 4 and the connection position between the conductive plate 2 and the power feeding means 4 are corresponding positions.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 may be either a metal plate or a metal film, and it is desirable to use a highly conductive material.
  • the metal plate is effective when configuring a highly rigid metal casing.
  • highly conductive metals are soft and are not suitable for exterior casings that require a large amount of rigidity. Therefore, a metal plate having high rigidity but relatively low conductivity is used for the exterior, and the metal film 6 is disposed on the surface layer of the metal plate 5 as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), or As shown in Fig. 3 (a) and (b), the metal film 6 is arranged on the surface layer of the resin plate 7.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 may be configured.
  • the metal film 6 is a metal having higher conductivity than the metal plate 5.
  • the metal film 6 having a higher conductivity than the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 is made to have a thickness greater than the penetration depth defined by the operating frequency and the material of the metal film 6.
  • the current excited by the slot 3 can be distributed only on the surface of the metal film 6 and inside thereof. As a result, compared to the case where the metal film 6 is not present, the resistance loss is reduced and the antenna performance can be improved.
  • the shape of the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 is not limited to the force illustrated as a flat plate.
  • the surface of the first conductive plate 1 facing the second conductive plate 2 may be flat, and the opposite surface may be a medium-high curved surface. It is.
  • one or both of the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 may have a bowl shape.
  • the first conductive plate 1 may be curved.
  • one of the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 or both are curved in a curved shape.
  • the slot antenna of Embodiment 1 has a curved shape on the surfaces of the conductive plates 1 and 2, so that when applied to a portable wireless terminal employing a curved surface, it matches the shape of the portable wireless terminal. It can be easily incorporated.
  • the power supply means 4 includes a pair of terminals 4a and 4b, and at least one of the terminals 4b has a panel property.
  • one terminal 4a is applied to one of the first conductive plate 1 or the second conductive plate 2
  • the panel terminal 4b is applied to the first conductive plate 1 or the second conductive plate 2.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 are electrically and physically connected to each other, and the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 are connected from the pair of terminals 4a and 4b. Power is supplied to the conductive plate 2.
  • the structure of the terminal 4a having the panel property for example, a spring pin structure, a structure using a plate-shaped panel, or a coil-shaped structure may be used. Further, the pair of terminals 4 a and 4 b of the power feeding means 4 may be directly joined to the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2. [0029]
  • the power feeding means 4 and the power feeding line 12 will be described in detail.
  • a metal pattern is formed on one surface of the insulating plate 4c, and a spring pin is provided on the other surface of the insulating plate 4c.
  • the metal pattern constitutes the terminal 4a, and the spring pin constitutes the terminal 4b.
  • the metal pattern terminal 4a is preferably connected to the conductive plate 1 or 2 with solder or the like.
  • a metal pattern is formed on one surface of the insulating plate 4c, and a plate panel is provided on the other surface of the insulating plate 4c.
  • the metal pattern constitutes the terminal 4a
  • the plate panel constitutes the terminal 4b.
  • the power feeding means 4 shown in FIG. 5 (b) has a metal pattern terminal 4a applied to one of the first conductive plate 1 or the second conductive plate 2 and a plate panel terminal 4b applied to the first conductive plate.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 are electrically and physically connected to each other by being pressed against the other one of the first and second conductive plates 2. In this case, it is desirable that the metal pattern terminal 4a be connected to the conductive plate 1 or 2 with solder or the like.
  • terminal 4b is configured with a spring pin or a panel panel to provide panel properties, but this is not restrictive. Both terminals 4a and 4b may be formed of spring pins or plate panels. In addition, the springs of the terminals 4a and 4b are not limited to spring pins and plate panels.
  • the positions where the terminals 4a and 4b of the power feeding means 4 are connected to the first and second conductive plates 1 and 2 are preferably two points facing each other.
  • the central conductor 12a of the coaxial cable 12 is connected to the terminal 4b of the feed means 4, and the outer conductor 12b of the coaxial cable 12 is the end of the feed means. Connected to child 4a.
  • the central conductor 12a of the coaxial cable 12, the terminal 4b of the feeding means 4 and the first conductive plate 1 are electrically connected, and the outer conductor 12b of the coaxial cable 12 and the terminal 4a of the feeding means 4 and the first conductive plate 1 are connected.
  • the second conductive plate 2 is electrically connected, and the second conductive plate 2 becomes a ground '.
  • a coaxial cable is used as the feed line 12 that connects between the feed means 4 and a radio circuit (not shown). It is possible to use a single line, a microstrip line, a coplanar line, or the like. Grounds such as a coaxial cable, a microstrip line, and a coplanar line are connected to the terminal 4 a of the power feeding means 4.
  • the power feeding line 12 feeds power from a radio circuit (not shown) to the power feeding means 4 at the time of transmission, and transmits the current taken in at the time of reception to the radio circuit (not shown).
  • the slot 3 is formed in a closed and elongated opening shape, and is provided in the first conductive plate 1.
  • power from the feeding means 4 is supplied between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2, excitation at a frequency depending on the electrical length of the slot 3 is caused in the slot 3, The excited current is distributed throughout the first conductive plate 1 or the second conductive plate 2, and electromagnetic waves are radiated.
  • the force shown in the configuration example in which the slot 3 is disposed only on the first conductive plate 1 is not limited to this.
  • a configuration in which the slot 3 is arranged on both the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 also operates as an antenna.
  • an antenna having electromagnetic wave directivity on the first conductive plate 1 side can be realized.
  • an omnidirectional antenna in which the directivity of electromagnetic waves is omnidirectional can be realized.
  • the force that makes the shape of the slot 3 a closed and elongated opening shape is not limited to this.
  • the shape of the slot 3 may be an elongated opening shape with one end 3c open.
  • the shape of the slot 3 may be, for example, a saddle shape, an inverted U shape, or a meander shape.
  • slot 3 shown in Fig. 1 (a) sets its electrical length to the length of the 1Z2 wavelength of the operating frequency
  • slot 3 shown in Fig. 1 (d) sets its electrical length to the operating frequency.
  • the length is set to 1Z4 wavelength
  • the electrical length of slot 3 is not limited to these lengths.
  • the electrical length of slot 3 may be set to a length that causes high-order excitation by setting the nZ2 wavelength of the use frequency or the mZ4 wavelength of the use frequency.
  • n is an integer of 2
  • m is an integer of 3, 5, 7, 9. ⁇ .
  • slot 3 is electrical If the length is set to the nZ2 wavelength of the operating frequency, it must be formed into a closed aperture shape, and if the electrical length is set to mZ4 of the operating frequency, one end must be formed into an aperture shape with 3c open. is there.
  • the slot 3 may be of V or offset as long as the electrical length, shape, and structure cause excitation at a frequency depending on the electrical length of the slot 3. It is a thing.
  • the electromagnetic waves radiated from the first conductive plate 1 toward the second conductive plate 2 are reflected by the second conductive plate 2 to the first conductive plate 1 side, and the electromagnetic waves are reflected on the first conductive plate 1.
  • a current is induced around the first conductive plate 1 and the slot 3 by an electromagnetic wave that has arrived as a received wave.
  • the power feeding means 4 functions as power receiving means, and the induced current is transmitted as a reception signal to a radio circuit (not shown) via the power feeding means 4 and the power feeding line 12.
  • the characteristic impedance of the feeder line 12, such as a coaxial cable, a microstrip line, and a coplanar line, is 50 ohms. For this reason, if power is fed and received by the power feeding means 4 at a location where the impedance of the slot 3 is 50 ohms, loss due to mismatch loss does not occur.
  • the impedance distribution of slot 3 shown in Fig. 1 shows a very high impedance at the central portion 3a in Fig. 6 (a), and the impedance decreases as the distance from the central portion 3a to the end portion 3b decreases. The impedance is lowest at the end 3b.
  • the length of slot 3 shown in Fig. 6 (a) is the electrical length corresponding to the 1Z2 wavelength of the operating frequency, the impedance that satisfies the value S11 minus 10dB, which is generally used as a measure of impedance matching
  • the matching area 8 is an elliptical area centered on the point with the highest impedance (the central portion 3a of the slot 3).
  • the distance from the central portion 3a of the slot 3 to the impedance matching area 8 is the closest to the upper limit around the electrical length corresponding to about 0.2 wavelength of the used frequency (near the end portion 3b of the slot 3) +5 It ranges from% to the lower limit of 10%, and is distributed in a band shape. Therefore, by setting the feeding position in the feeding means 4 for the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 in the impedance matching area 8, the loss due to mismatch loss can be kept low.
  • FIG. 6 (b) shows an impedance matching area 8 in which the power feeding position in the power feeding means 4 with respect to the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 in the slot antenna according to the first embodiment is set. It is a figure which shows the electromagnetic field simulation result of all.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 in order to obtain an area (impedance matching area 8) where impedance matching is obtained between the slot antenna, in particular, the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 and the power supply means 4, An electromagnetic simulation was performed using an analytical model as shown in Fig. 6 (b).
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 rectangular conductive plates having a vertical dimension of 184 mm and a horizontal dimension of 48 mm are arranged so as to face each other, and the first conductive plate 1 has 3 X 30 A closed slot 3 mm was formed.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 are electrically connected at the edge portions.
  • a feeding point (one place) in the feeding means 4 was provided between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2, and the antenna impedance characteristics when the feeding point was shifted were calculated.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 The interval was set to about 0.03 wavelength which is much narrower than the length corresponding to 1Z4 wavelength of the resonance frequency of the antenna.
  • the feeding point showing 0 and S11-10dB was the position indicated by ⁇ .
  • the feeding point was at the position indicated by ⁇ .
  • the feeding point is arranged below the slot 3 and in the region from the center 3a of the slot to the right end 3b. Forces performed only for the case Taking into account the structural symmetry, the electromagnetic field simulation of impedance matching area 8 in Fig. 6 (b) shows the lower side of slot 3 and the center of the slot.
  • the feeding point is arranged in the region of the left end 3b from 3a
  • the slot is located above the slot 3 and the force is also arranged in the region of the right end 3b from the central portion 3a of the slot. Even when the feed point is arranged in the region from the center 3a of the slot to the left end 3b, the result shown by ⁇ and ⁇ shown in Fig. 6 (b) is obtained. appear.
  • the impedance matching area 8 in which impedance matching between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 and the power feeding means 4 is obtained is shown in FIGS.
  • the distribution is a semi-elliptical shape with the central portion 3a of the slot 3 as the center, and is distributed symmetrically with the slot 3 as the center.
  • the power feeding means 4 is arranged in the impedance matching area 8 shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), so that the loss due to impedance mismatch is reduced and power is efficiently supplied to the slot 3. It can be performed.
  • the optimum feeding point can be calculated as the above formula, that is, the position showing S I 1 ⁇ 10 dB with respect to the resonance frequency f of slot 3. Or power supply means
  • the impedance matching area 8 is an area having a width indicated by an upper limit and a lower limit as indicated by arrows in FIGS. 6 (a) and 6 (b), not in the area indicated by the line, and the slot. 3 in It appears symmetrically as a heart. Therefore, when the slot antenna of Embodiment 1 is mounted on, for example, a portable wireless terminal, even if other components are arranged at the optimal power supply position according to the mounting layout, it is possible to select another power supply position. Thus, impedance matching between the slot 3 and the power feeding means 4 can be realized. Further, since the impedance matching between the slot 3 and the power feeding means 4 can be easily performed by adjusting the position of the power feeding means 4, it is not necessary to insert an impedance matching circuit in particular.
  • FIG. 6 illustrates the case of simulating the impedance matching area 8 in the case of using a closed aperture-shaped slot as the slot 3 of the first embodiment.
  • the impedance matching area 8 described with reference to FIG. 9 corresponds to the impedance matching area 8 in the case of using an open hole-shaped slot.
  • impedance matching circuit may be combined. In this combination, rough impedance matching is obtained by adjusting the position of the feeding means 4, and fine adjustment is performed by the impedance matching circuit. In this combination, the function of the impedance matching circuit is limited to the function of fine adjustment, and the circuit configuration is reduced.
  • a pair of conductive plates arranged opposite to each other, a slot formed in one conductive plate, and a pair of conductive plates are paired at two opposing points. Since the power supply means is electrically and physically connected to the conductive plate, it is possible to prevent loss due to impedance mismatch without requiring high accuracy in positioning of the power supply line in order to keep the impedance constant. A matching circuit can be dispensed with. In addition, since the impedance matching circuit is unnecessary, it is possible to eliminate the loss caused by the matching circuit itself.
  • the power feeding structure is directly connected to the first conductive plate and the second conductive plate by the power feeding means.
  • the power supply structure can provide a wide impedance matching area for power supply by the power supply means, so a mounting layout that separates the power supply positioning force from the mounted components is possible. It is possible to reduce the malfunction of the circuit.
  • the first embodiment for example, it may be incorporated into a portable wireless terminal. Since portable wireless terminals are required to be miniaturized, the installation of power supply means may be limited by the mounting layout of the mounting components of the portable wireless terminal. However, in the first embodiment, since the power supply means can be freely installed, even if there is a restriction on the installation of the power supply means according to the mounting layout, power supply by the power supply means in a state where impedance matching is ensured. Power can be reliably received.
  • an impedance matching circuit may be combined! /.
  • rough impedance matching is obtained by adjusting the position of the power supply means, and fine adjustment is performed by the impedance matching circuit. Therefore, the function of the impedance matching circuit can be limited to the function of fine adjustment, the circuit configuration can be reduced, and even if an impedance matching circuit is added, the circuit configuration can be suppressed to the minimum size and the loss due to the circuit can be reduced. It can be suppressed to a minimum and good antenna performance can be obtained.
  • the metal film 6 having higher conductivity than the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 has a penetration depth equal to or greater than the operating frequency and the material of the metal film 6.
  • the thickness By setting the thickness to, the current excited in the slot 3 can be distributed only on the surface of the metal film 6 and inside thereof. As a result, compared to the case where the metal film 6 is not present, the resistance loss is reduced and the antenna performance can be improved.
  • the electrical length of slot 3 shown in Fig. 1 (a) is set to lZ2 (nZ
  • the electrical length of slot 3 is shortened to the lZ4 (mZ 4) wavelength of the operating frequency, thereby reducing the area occupied by the antenna and miniaturizing the antenna. can do.
  • the slot antenna according to Embodiment 2 includes at least two opposing conductive plates 1, 2, a slot 3, power feeding means 4, and And having a metal wall 26
  • the power feeding means 4 used in the slot antenna of Embodiment 2 supplies power to the conductive plates 1 and 2 in order to transmit a transmission signal, and in the case of a receiving antenna, an electromagnetic wave is used. Capture the induced current.
  • the number of installed conductive plates 1 and 2 is not limited as long as they are opposed to each other. However, in Embodiment 2 shown in FIG. 7, two opposed conductive plates 1 and 2 are used. .
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 are arranged at opposing positions.
  • the power feeding means 4 is located between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 facing each other, and is electrically and physically connected to the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2, respectively. . It is desirable that the connection position between the conductive plate 1 and the power supply means 4 and the connection position between the conductive plate 2 and the power supply means 4 are opposite positions.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 may be either a metal plate or a metal film, and it is desirable to use a highly conductive material.
  • the metal plate is effective when configuring a highly rigid metal casing.
  • highly conductive metals are soft and are not suitable for exterior casings that require a large amount of rigidity. Therefore, a metal plate having high rigidity but relatively low conductivity is used for the housing exterior, and a metal film is disposed on the surface layer of the metal plate, or a metal film is disposed on the surface layer of the resin plate.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 may be configured.
  • the metal film is a metal having higher conductivity than the metal plate.
  • a metal film having a higher conductivity than the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 is set to a thickness equal to or greater than the penetration depth defined by the operating frequency and the material of the metal film.
  • the current excited in the slot 3 can be distributed only on the surface of the metal film and inside thereof. As a result, the resistance loss is reduced and the antenna performance can be improved compared to the case where no metal film is present.
  • the shape of the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 is the force illustrated as a flat plate. It is not limited. As shown in FIG. 4, for example, the surface of the first conductive plate 1 facing the second conductive plate 2 may be flat and the opposite surface may be a medium-high curved surface. Further, as shown in FIG. 4, one or both of the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 may be curved.
  • the slot antenna of the second embodiment can be easily incorporated in accordance with the shape of the mobile radio terminal when applied to a mobile radio terminal employing a curved surface by making the surfaces of the conductive plates 1 and 2 curved. It becomes possible.
  • the power supply means 4 includes a pair of terminals 4a and 4b, and at least one of the terminals 4b has a panel property.
  • the power feeding means 4 has one terminal 4a applied to one of the first conductive plate 1 or the second conductive plate 2, and the panel-like terminal 4b connected to the first conductive plate 1 or By being in pressure contact with the other of the second conductive plates 2, the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 are electrically and physically connected, and the first conductive plate 1 is connected to the first conductive plate 2 from the pair of terminals 4a and 4b. Electric power is supplied between the plate 1 and the second conductive plate 2.
  • the structure of the panel-like terminal 4b may be, for example, a spring pin structure, a structure using a plate-shaped panel, or a coil-shaped structure. Further, the pair of terminals 4 a and 4 b of the power feeding means 4 may be directly joined to the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2.
  • the power feeding means 4 and the power feeding line 27 will be described in detail.
  • a metal pattern is formed on one surface of the insulating plate 4c, and a spring pin is provided on the other surface of the insulating plate 4c.
  • the metal pattern constitutes the terminal 4a
  • the spring pin constitutes the terminal 4b.
  • the power feeding means 4 shown in FIG. 8 (a) has a metal pattern terminal 4a applied to one of the first conductive plate 1 or the second conductive plate 2 and a spring pin terminal 4b applied to the first conductive plate.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 are electrically and physically connected to each other by being pressed against the other of the first and second conductive plates 2.
  • the metal pattern power supply terminal 4a is preferably connected to the conductive plate 1 or 2 with solder or the like.
  • a metal pattern is formed on one surface of the insulating plate 4c, and a plate panel is provided on the other surface of the insulating plate 4c.
  • the metal pattern constitutes the terminal 4a
  • the plate panel constitutes the terminal 4b.
  • the power supply means 4 shown in Fig. 8 (b) is a metal pattern terminal. 4a is applied to one of the first conductive plate 1 or the second conductive plate 2, and the terminal 4b of the plate panel is pressed against the other of the first conductive plate 1 or the second conductive plate 2, The first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 are electrically and physically connected. In this case, it is desirable that the metal pattern power supply terminal 4a be connected to the conductive plate 1 or 2 with solder or the like.
  • terminal 4b is configured with a spring pin or a panel panel to provide panel characteristics, but this is not restrictive. Both terminals 4a and 4b may be formed of spring pins or plate panels. In addition, the springs of the terminals 4a and 4b are not limited to spring pins and plate panels.
  • the positions where the terminals 4a and 4b of the power feeding means 4 are connected to the first and second conductive plates 1 and 2 are preferably two points facing each other.
  • Fig. 8 (c) when a coaxial cable is used as the feed line 27, the central conductor 27a of the coaxial cable 27 is connected to the terminal 4b of the feed means 4, and the outer conductor 27b of the coaxial cable 27 is the end of the feed means. Connected to child 4a.
  • the central conductor 27a of the coaxial cable 27, the terminal 4b of the feeding means 4 and the first conductive plate 1 are electrically connected, and the outer conductor 27b of the coaxial cable 27 and the terminal 4a of the feeding means 4 and the first conductive plate 1 are connected.
  • the second conductive plate 2 is electrically connected, and the second conductive plate 2 becomes a ground '.
  • the power feeding line 27 for connecting the power feeding means 4 and a radio circuit for connecting the power feeding means 4 and a radio circuit (not shown), a coaxial cable, a microstrip line, a coplanar line, or the like can be used. Grounds such as a coaxial cable, a microstrip line, and a coplanar line are connected to the terminal 4 a of the power feeding means 4.
  • the feed line 27 feeds power from a radio circuit (not shown) to the power feeding means 4 at the time of transmission, and transmits the current taken in at the time of reception to the radio circuit (not shown).
  • the slot 3 is formed in an open and elongated opening shape, and is provided in the first conductive plate 1.
  • the length of the slot 3 shown in FIG. 7 is set to the electrical length of 1Z4 wavelength of the operating frequency.
  • One end 3d of the slot 3 is opened to the outside at the edge la of the first conductive plate 1, and the other of the slot 3 The end 3e is closed.
  • the force shown in the configuration example in which the slot 3 is disposed only on the first conductive plate 1 is not limited to this.
  • an antenna having electromagnetic wave directivity on the first conductive plate 1 side can be realized.
  • an omnidirectional antenna in which the electromagnetic wave directivity is omnidirectional can be realized.
  • the force that makes the shape of the slot 3 the shape of an open elongated opening hole is not limited to this.
  • the shape of the slot 3 may be an elongated opening hole shape in which both ends 3d and 3e are closed.
  • the shape of the slot 3 may be an inverted U shape or a meander (meander) shape.
  • the dielectric constant of the dielectric can be changed, and the resonant frequency of the current excited in slot 3 can be changed.
  • slot 3 shown in Fig. 7 (a) its electrical length is set to the length of the 1Z4 wavelength of the operating frequency
  • slot 3 shown in Fig. 7 (d) its electrical length is set to the operating frequency.
  • the electrical length of slot 3 may be set to a length that causes high-order excitation by setting the nZ2 wavelength of the use frequency or the mZ4 wavelength of the use frequency.
  • n is an integer of 2, 3, 4, 5 ⁇
  • m is an integer of 3, 5, 7, 9. ⁇ .
  • the shape of the slot 3 is the closed aperture shape when the electrical length is set to the mZ4 wavelength of the operating frequency. It is necessary to form each shape.
  • the slot 3 may be of V or offset as long as the electrical length, shape, and structure cause excitation at a frequency depending on the electrical length of the slot 3. It is a thing.
  • the feed line 27 such as a coaxial cable, a microstrip line, a coplanar line, etc.
  • Characteristic impedance is 50 ohms. Therefore, if power is supplied and received at a location where the impedance of slot 3 is 50 ohms, loss due to mismatch loss does not occur.
  • the first conductive plate 1 and the second conductive plate are arranged so as to face each other, and the metal wall 26 is the first conductive plate 1 on the closed end 3e side of the slot 3
  • the two conductive plates 1 and 2 are electrically connected to each other at the edge of the second conductive plate 2.
  • the impedance matching area 28 of the power feeding means 4 is This is a semi-elliptical region centered on the point with the highest impedance (open end 3d of slot 3).
  • the distance from the open end 3d of slot 3 to the impedance matching area 28 is at the closest position (near the closed end 3e of slot 3) at a position separated by an electrical length corresponding to about 0.2 wavelength of the operating frequency. is there.
  • the power feeding means 4 is electrically and physically disposed at a position where the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 face each other in the impedance matching area 28 having an elliptical band shape indicated by a dotted line in FIG. 9 (a). Are connected to each other and supply power between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 in the impedance matching area 28.
  • the metal wall 26 is disposed close to the closed end 3e of the slot 3 and in the vicinity of the power feeding position of the power feeding means 4.
  • the distance between the power feeding means 4 and the metal wall 26 and the distance between the closed end 3e of the slot 3 and the metal wall 26 are set to be equal to or shorter than the electrical length corresponding to the 1Z10 wavelength of the operating frequency.
  • the distance between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 is desirably set to the length of 1Z4 wavelength of the operating frequency.
  • the antenna thickness corresponding to the 1Z4 wavelength of the used frequency (for example, when the used frequency is 2 GHz, 37. 5 mm thickness) is difficult to secure in the portable wireless terminal, and the distance between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 must be narrow. In such a situation, impedance matching between the slot 3 and the power feeding means 4 is lost, and power at the design value is not supplied between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2. Therefore, impedance matching is attempted using the metal wall 26.
  • the metal wall 26 is formed in a strip shape fitted between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2, and the first conductive plate 1 and the second conductive plate are positioned close to the feeding means 4 mm. 2 and are electrically and physically connected. With this structure, impedance matching between the slot 3 and the power feeding means 4 is performed by the metal wall 26, that is, the metal wall 26 functions as an impedance matching element. In FIG. 7, the force that places the metal wall 26 at the approximate center of the conductive plates 1 and 2 is not limited to this.
  • the metal wall 26 is left and right or up and down with respect to the central portion of the conductive plates 1 and 2 within a range where the distance from the power supply means 4 and the closed portion 3b of the slot 3 is equal to or less than the electrical length corresponding to 1Z10 wavelength of the operating frequency It may be arranged at a position shifted in the direction.
  • FIG. 9 the force illustrating the case of simulating the impedance matching area 28 in the case where an open aperture-shaped slot is used as the slot 3 of the second embodiment is blocked as the slot 3 of the second embodiment.
  • the impedance matching area 28 described with reference to FIG. 6 corresponds to the impedance matching area 28 in the case of using a slot having an open hole shape.
  • the radio circuit power supply line 27 (not shown)
  • the electric power is supplied between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 by the power supply means 4.
  • Power is supplied.
  • the metal wall 26 is disposed between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 and in a position close to the power supply means 4, and functions as an impedance matching element so that the power supply means Impedance matching at position 4 is achieved, and the power from the power feeding means 4 is fed to the maximum extent between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2.
  • the excitation force at a frequency depending on the electrical length of about 1Z4 wavelength in slot 3 is induced in S slot 3, and the current excited in slot 3 is the first conductive plate.
  • the current is distributed as a radiation source, and electromagnetic waves are radiated from the first conductive plate 1.
  • the second conductive plate 2 acts as a reflecting plate. For this reason, it operates as a directional antenna that generates strong electromagnetic radiation toward the slot 3 side.
  • Fig. 10 and Fig. 11 show experimental examples of impedance effects of a slot antenna with a metal wall.
  • the slot antennas used in this experiment were arranged as shown in Fig. 10 (c) and Fig. 11 (c), and the impedance characteristics were measured with 4 feeding units.
  • the distance between the metal wall 26 and the power feeding means 4 or 4 ′ is set to correspond to about 0.05 wavelength of the operating frequency.
  • the thickness of the slot antenna (the distance between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2) is equivalent to about 0.03 wavelength, which is much thinner than the 1 Z4 wavelength of the resonance frequency of the antenna. did.
  • FIG. 10 (a) shows the experimental results of the impedance characteristics of the conventional slot antenna in which the metal wall 26 is not arranged
  • FIG. 11 (a) shows the slot antenna according to the embodiment in which the metal wall 26 is arranged.
  • the experimental result of an impedance characteristic is shown.
  • Fig. 10 (b) shows the impedance characteristics (Smith chart) P1 of a conventional slot antenna without the metal wall 26, and
  • Fig. 11 (a) shows the impedance of the slot antenna according to the embodiment in which the metal wall 26 is arranged. Shows the characteristics (Smith chart) P2.
  • the metal wall 26 acts as an impedance matching element between the power feeding means 4 and the slot 3, and the power feeding means 4 ′ and the metal
  • impedance matching between the feeding means 4 'and the slot 3 is achieved, and the maximum power is supplied to the antenna.
  • the metal wall 26 functions as an impedance matching element and contributes to impedance matching between the feeding means 4 and the slot 3. is there.
  • the structure of the slot antenna used in this experimental example is different from that of the second embodiment.
  • the impedance matching function by the metal wall 26 is different from that of the third and fourth embodiments using the metal wall 26. But the same is true.
  • a current is induced around the first conductive plate 1 and the slot 3 by an electromagnetic wave that has arrived as a received wave.
  • the power supply means 4 functions as power reception means, and the induced current is transmitted as a reception signal to a radio circuit (not shown) via the power supply means 4 and the power supply line 27.
  • impedance matching between the slot and the power feeding means can be obtained by adjusting the positional relationship between the slot, the power feeding means, and the metal wall. Therefore, even if a curved surface shape or uneven shape is adopted for the metal case of a portable wireless terminal in which the slot antenna is incorporated, it is possible to arrange the slot on the case. By adjusting the position of the power feeding means and the metal wall, the antenna impedance of the power feeding means can be obtained.
  • impedance matching between the slot and the power feeding means can be obtained by adjusting the positional relationship between the slot, the power feeding means, and the metal wall.
  • the distance between the conductive plates that may be paired for each portable wireless terminal may be different.
  • the impedance of the antenna in the feeding means can be obtained.
  • the slot is provided in at least one of the conductive plates facing each other, and the metal wall is disposed in the vicinity of the power feeding means, so that the distance between the two conductive plates is increased. Even in a narrow case, good impedance characteristics can be secured.
  • the metal wall functions as a shield element in addition to the function as a matching element, so that mutual electromagnetic interference can be suppressed, and the individual antennas can be suppressed. Adjustment can be performed easily.
  • a pair of conductive plates arranged opposite to each other, a slot formed in one conductive plate, and a pair of conductive plates are paired at two opposing points.
  • the feeding means electrically and physically connected to the conductive plate, and the impedance between the slot antenna and the feeding means. Since it has a metal wall that achieves a single dance matching, an impedance matching circuit can be dispensed with. In addition, since the impedance matching circuit is unnecessary, it is possible to eliminate the loss caused by the matching circuit itself.
  • a wide impedance matching area for power supply and power reception by the power supply means can be secured, so that the power supply means can be provided with a degree of freedom.
  • the second embodiment for example, it may be incorporated into a portable wireless terminal. Since portable wireless terminals are required to be miniaturized, the installation of power supply means may be limited by the mounting layout of the mounting components of the portable wireless terminal. However, in the second embodiment, since the power supply means can be freely installed, even if restrictions are imposed on the installation of the power supply means according to the mounting layout, power supply by the power supply means is ensured in a state where impedance matching is ensured. Power can be reliably received.
  • an impedance matching circuit may be combined! /.
  • a rough match is obtained by adjusting the position of the power supply means, and fine adjustment is performed by the impedance matching circuit. Therefore, the function of the impedance matching circuit can be limited to the function of fine adjustment, and the circuit configuration can be reduced. And good antenna performance can be obtained.
  • the slot antenna according to Embodiment 3 is characterized in that a plurality of slots are provided in the conductive plates 1 and 2.
  • the first conductive plate 1 is provided with two slots 29 and 30.
  • the number of slots 29 and 30 may be any number as long as it is two or more.
  • Other configurations are the same as those in the second embodiment.
  • the two slots 29 and 30 are formed in an open hole shape, and are provided in the first conductive plate 1.
  • the lengths of slots 29 and 30 shown in Fig. 12 are set to the electrical length of 1Z4 wavelength of the frequency used, and one end 29a and 30a of slots 29 and 30 are open to the outside at the edge la of the first conductive plate 1.
  • the other ends 29b and 30b of the slots 29 and 30 are closed.
  • 2 slots 29, 30 is arranged close to the power supply means 4 at a position sandwiching the power supply means 4.
  • excitation at a frequency depending on the electrical length of the slots 29 and 30 is caused in the slots 29 and 30.
  • the current excited in the slots 29, 30 is distributed throughout the first conductive plate 1 or the second conductive plate 2, and electromagnetic waves are radiated.
  • the lengths of the two slots 29 and 30 in the third embodiment are set to the electrical length of the 1Z4 wavelength of the operating frequency, the lengths of the two slots 29 and 30 are used differently. If the frequency is set to 1Z 4 wavelengths, the two slots 29 and 30 will transmit and receive at different frequencies.
  • FIG. 12 is not limited to the force shown in the configuration example in which the slots 29 and 30 are arranged only in the first conductive plate 1.
  • a configuration in which the slots 29 and 30 are arranged on both the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 operates as an antenna.
  • an antenna having electromagnetic wave directivity can be realized on the first conductive plate 1 side.
  • an omnidirectional antenna in which the electromagnetic wave directivity is omnidirectional can be realized.
  • the slot 29, 30 has a saddle-shaped slit shape, but is not limited thereto.
  • the shape of the slots 29 and 30 may be a straight shape or a meander shape.
  • the frequency band in which the antenna operates can be expanded by making the shape 30c by diagonally cutting the inside of the right-angled corner of the saddle shape of slot 30 as shown in (d). Can do.
  • the slot antenna according to Embodiment 4 has a basic configuration in which the conductive plates 1 and 2 are electromagnetically divided into a plurality of regions by the metal wall 26, and the conductive plates 1 and 2 in the divided regions are divided into slots. It is characterized by having a power supply means. Other configurations are the same as those in the second and third embodiments.
  • the conductive plates 1 and 2 are electromagnetically divided into two regions by the metal wall 26.
  • the conductive plates 1 and 2 in the divided areas are provided with slots 29 and 30 and power feeding means 4 and 4 ′.
  • the force for disposing the metal wall 26 substantially at the center of the conductive plates 1 and 2 is not limited to this.
  • the metal wall 26 may be arranged so as to be shifted in the left-right or vertical direction of the conductive plates 1, 2.
  • the metal wall 26 is the minimum necessary to electromagnetically divide the electromagnetic coupling between the slot 29 and its power feeding means 4 and the electromagnetic coupling between the slot 30 and its power feeding means 4 '.
  • the limit length is set to L1.
  • the lengths of the slots 29 and 30 provided in the conductive plate 1 in the region divided by the metal wall 26 are different. That is, the lengths of the two slots 29 and 30 are set to 1 Z4 wavelength of different operating frequencies. Therefore, the frequency of excitation that depends on the electrical length of slot 29 is different from the frequency of excitation that depends on the electrical length of slot 30.
  • Other configurations and operations are the same as those in the second and third embodiments.
  • the power is supplied from the power feeding means 4, 4 electromagnetically divided by the metal wall 26 to the slot 29 and the slot 30 to supply power to the slots 29 and 30. Since excitation is caused in slots 29 and 30 at a frequency that depends on the electrical lengths with different lengths, multiband power can be realized.
  • FIGS. 14 (a), 14 (b), and 14 (c) are examples in which the configuration of FIG. 13 is changed, and slots 29 and 30 are formed in the conductive plate 1 in the region electromagnetically divided by the metal wall 26. Two are provided.
  • the configuration in which the two slots 29 and 30 are provided is the same as the configuration shown in FIG.
  • the number of slots 29 and 30 can be any number as long as it is two or more.
  • Other configurations are the same as those in FIG. [0122]
  • the shape of the slot 30 below the vertically arranged slots 29, 30 is set to the shape shown in FIG. 12 (d), that is, the lower side
  • the frequency band in which the antenna operates can be expanded by making the shape 3 Oc in which the inside of the right-angled corner portion of the vertical shape of the slot 30 is cut obliquely.
  • FIGS. 15 (a), (b), and (c) are examples in which the configuration of FIG. 13 is changed, in which the metal wall 26 is arranged over the entire length direction of the conductive plates 1 and 2, The conductive plates 1 and 2 are electromagnetically divided into two left and right by a metal wall 26. Note that the metal wall 26 shown in FIG. 15 (b) is hatched to clarify its existence.
  • the set of the slot 29 and the power feeding means 4 and the set of the slot 30 and the power feeding means 4 ' are completely electromagnetically divided by the metal wall 26. It can be avoided. Further, the same effect as the configuration of FIG. 13 can be obtained.
  • FIGS. 17 (a), (b), and (c) are examples in which the configuration of FIG. 15 is changed, and when the metal wall 26 is arranged in the entire longitudinal direction of the conductive plates 1 and 2, the metal One end 5a of the wall 26 is extended to the short side of the conductive plates 1 and 2.
  • Other configurations are the same as those in FIG. Note that the metal wall 26 shown in FIG. 17 (b) is hatched to clarify its existence.
  • FIGS. 18 (a), (b), and (c) are examples in which the configuration of FIG. 15 is changed, and the metal wall 26 is placed in the entire lengthwise direction of the conductive plates 1 and 2, and the metal Both ends 26a and 26b of the wall 26 are arranged extending to the short sides of the conductive plates 1 and 2.
  • Other configurations are the same as those in FIG. Note that the metal wall 26 shown in FIG. 18 (b) is hatched to clarify its existence.
  • FIGS. 19 (a), (b), and (c) are examples in which the configuration of FIG. 15 is changed, and when the metal wall 26 is arranged in the entire longitudinal direction of the conductive plates 1 and 2, the metal Both ends 26a and 26b of the wall 26 are arranged to extend to the left and right short sides of the conductive plates 1 and 2.
  • Other configurations are the same as in FIG. Note that the metal wall 26 shown in FIG. 19 (b) is hatched to clarify its existence.
  • the slot is opened because the extension portions (26a, 26b) of the metal wall 26 are interposed between the pair of conductive plates 1, 2.
  • the deformation of the conductive plate can be prevented, and electromagnetic interference between the slots can be further reduced.
  • the radiation directivity on the slot arrangement side can be strengthened.
  • FIGS. 20 (a), (b), and (c) are examples in which the configuration of FIG. 15 is changed, and the metal walls arranged over the entire longitudinal direction of the conductive plates 1 and 2 are parallel to each other. It consists of two metal walls 26, 26, arranged in Note that the metal walls 26 and 26 shown in FIG. 20 (b) are hatched to clarify their existence.
  • Embodiment 5 an example in which the slot antenna according to Embodiment 1 is applied to a portable wireless terminal will be described as Embodiment 5.
  • a rectangular parallelepiped metal casing 9 is used, and necessary components are mounted using the metal casing 9. Is done.
  • the metal housing 9 is formed in a rectangular parallelepiped shape, a flat metal frame 9a, 9b having a wide width at the facing position and a narrow width metal holding the facing flat plates 9a, 9b at a constant interval. And genus frames 9c and 9d. Since the wide metal frames 9a and 9b face each other in the width dimension of the metal frames 9c and 9d, the first conductive in the slot antenna of Embodiment 1 It can be applied to the plate 1 and the second conductive plate 2.
  • the slot antenna of Embodiment 1 is applied to a portable wireless terminal by using metal frames 9a and 9b having a wide width facing each other of metal casing 9.
  • one of the opposing metal frames 9a and 9b is used as the first conductive plate 1 and the other is used as the second conductive plate 2. Therefore, the first conductive plate (metal frame 9a) 1 and the second conductive plate (metal frame 9b) 2 have a structure that also serves as the housing 9 of the portable wireless terminal.
  • the metal frame 9a will be described as the first conductive plate 1
  • the metal frame 9b will be described as the second conductive plate 2.
  • the first conductive plate 1 is provided with a slot 3 formed in an elongated opening shape.
  • the length of the slot 3 is set to an electrical length corresponding to the 1Z2 wavelength of the frequency used for communication of the portable wireless terminal.
  • a dielectric 10 having a low dielectric loss covering the opening of the slot 3 is disposed on the back side of the first conductive plate 1.
  • a resin plate is used as the dielectric 10.
  • a circuit component 11 for a portable wireless terminal is mounted and accommodated on a substrate (not shown).
  • the power feeding means 4 is located between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2, and one terminal 4b is electrically and physically connected to the first conductive plate 1, and the other terminal 4a Are electrically and physically connected to the second conductive plate 2.
  • the power feeding means 4 is arranged in a semi-elliptical impedance matching area 8 shown in FIG. 6 at a position avoiding the circuit component 11 housed in the metal casing 9.
  • a coaxial cable 12 as a feed line is wired using a space between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2, and the central conductor 12 a of the coaxial cable 12 is connected to one of the feeding means 4.
  • the outer conductor (ground) 12b of the coaxial cable 12 is electrically connected to the other terminal 4a of the power feeding means 4 and is electrically connected to the terminal 4b.
  • the coaxial cable 12 is connected to a radio circuit incorporated in the circuit component 11.
  • the power feeding means 4 Regarding the configuration of the power feeding means 4, the slot 3, the impedance matching area 8 and the power supply line 12 in the fifth embodiment, the power feeding means 4, the slot 3, the impedance in the first embodiment are used.
  • the configuration of the matching area 8 and the feeder line 12 is the same.
  • a concave portion 13 is formed on the surface of the metal frame 9b forming the second conductive plate 2.
  • An LCD (Liquid Crystal Display) 14 as a display unit of the portable wireless terminal is attached to the recessed part 13 of the metal frame 9b.
  • numeric buttons and operation buttons 15 are formed on a substrate (not shown) and attached.
  • the electromagnetic wave radiated from the first conductive plate 1 toward the second conductive plate 2 is reflected by the second conductive plate 2 to the first conductive plate 1 side, and the electromagnetic wave is Acts as an antenna oriented toward the conductive plate 1 side.
  • the performance of the antenna is maximized.
  • the power supply unit 4 functions as a power reception unit, and the induced current is transmitted as a reception signal to the radio circuit incorporated in the circuit component via the power supply unit 4 and the coaxial cable 12.
  • the first conductive plate 1 Since current induction by electromagnetic waves occurs in the combination of the conductive plate and the slot 3, current induction by electromagnetic waves does not occur in the second conductive plate 2. Therefore, the first conductive plate 1 and Since it acts as a directional antenna that is sensitive only to the electromagnetic wave arriving at the slot 3 side, it shows high reception sensitivity especially for the incoming electromagnetic wave from the first conductive plate 1 side.
  • the pair of conductive plates arranged opposite to each other and the slot formed in one of the conductive plates are incorporated in the metal casing of the portable wireless terminal, and the pair of conductive plates is formed. Since power is supplied and received by a power supply means electrically and physically connected to a pair of conductive plates that are paired at two opposing points, high accuracy is achieved in positioning the power supply line in order to keep the impedance constant. It is possible to prevent loss due to impedance mismatch, and an impedance matching circuit is unnecessary. In addition, the impedance matching circuit is not required, and the size of the portable wireless terminal can be made compact.
  • a wide impedance matching area for feeding / receiving power by the feeding means can be secured.
  • the power feeding means can be provided with a degree of freedom.
  • the installation of the power feeding means may be limited depending on the mounting layout of the mounting parts of the mobile wireless terminal.
  • the power supply means can be freely installed, even if there is a restriction on the installation of the power supply means according to the mounting layout, power supply by the power supply means is ensured with impedance matching maintained. , Power can be reliably received.
  • the directivity of the electromagnetic wave can be provided, and the structure having this directivity can be used during a call or the like. Degradation of antenna performance due to the influence of the human body can be minimized. In addition, since it is possible to reduce the SAR (specific absorption rate), it is possible to provide a portable radio terminal that is superior in terms of safety.
  • the resin plate 10 covering the opening of the slot 3 is made of a material having a low dielectric loss, thereby reducing the loss in the antenna and changing the relative permittivity of the material.
  • the resonant frequency can be changed.
  • the outer casing is provided with a slot and the entire casing is operated as an antenna, compared with a portable wireless terminal in which a built-in antenna is mounted in a conventional resin casing.
  • the casing rigidity necessary for the portable wireless terminal can be ensured even if the casing is thin.
  • the antenna area can be utilized to the maximum extent, the portable wireless terminal can be made smaller and thinner while ensuring the antenna performance. Also, since the antenna does not protrude outside the casing, there is no risk of damage to the antenna due to dropping.
  • the power feeding structure is a system that directly feeds power to the housing, and the impedance matching circuit that eliminates the need for an impedance matching circuit by adjusting the power feeding position improves the antenna performance. Can be realized.
  • this power supply structure allows a wide impedance matching area 8 that can be supplied with power, enabling a mounting layout that separates the mounting components from the power supply position force, and malfunctions of functional components and circuits due to noise, etc. Can be reduced.
  • the exterior metal casing with a combination of high rigidity and high conductivity, good antenna performance can be realized while ensuring the rigidity of the casing.
  • the printed circuit board 16 incorporated in the metal casing 9 of the portable wireless terminal has a ground pattern common to the circuit components 11 mounted on the printed circuit board 16. 1 7 is formed on the entire surface.
  • the ground pattern 17 formed on the entire surface of the printed circuit board 16 arranged to face the first conductive plate 1 made of the metal frame 9a is used as the second conductive plate 2. .
  • the ground pattern 17 and the first conductive plate 1 constitute conductive plates 1 and 2 forming a pair of slot antennas. Therefore, the second conductive plate 2 is a metal part mounted on the housing 9. It has a structure that doubles as well.
  • the force using the ground pattern 17 of the printed circuit board 16 incorporated in the housing 9 as the metal component is not limited to this.
  • Other configurations shown in FIGS. 22 (a), (b), (c) and (d) are the same as the configurations of the fifth embodiment shown in FIG.
  • the metal contacts 18 are pulled out from the outer edge of the entire circumference of the ground pattern 17 at substantially equal intervals, and the metal contacts 18 are connected to the metal frames 9c, 9d or the first conductive plate 1 is electrically connected.
  • one terminal 4 b is electrically and physically connected to the first conductive plate 1
  • the other terminal 4 a is electrically and physically connected to the ground pattern 17 of the printed circuit board 16.
  • An electric current is induced around the first conductive plate 1 and the slot 3 by the electromagnetic wave that has arrived as a received wave.
  • the power feeding means 4 functions as a power receiving means, and the induced current flows through the power feeding means 4 and the coaxial cable 12 and is a wireless circuit incorporated in the circuit component 11. Is transmitted as a received signal.
  • the slot antenna of Embodiment 1 is incorporated into a portable wireless terminal, since the portable wireless terminal has been made smaller and thinner in recent years, a thickness that can provide the maximum performance as an antenna cannot be secured, and the first The distance between the conductive plate 1 of 1 and the ground pattern (second conductive plate 2) 17 must be narrowed, and the frequency band operating as an antenna is narrowed. Even in this case, according to the fourth embodiment, the ground pattern 17 is electrically connected to the first conductive plate 1 or the metal frames 9c and 9d by the metal contactor 18, thereby impedance matching of the metal frames 9c and 9d. Since it can function as an element, the operating frequency band of the antenna can be expanded.
  • the positional relationship between the power feeding means 4 and the metal frames 9c and 9d is close, and the distance is preferably equal to or shorter than the electrical length corresponding to the 1Z10 wavelength of the operating frequency.
  • Embodiment 7 an example in which the metal casing of the portable wireless terminal is changed will be described as Embodiment 7.
  • the casing of the portable wireless terminal is made of metal.
  • the metal frame 9a and the metal frame 9b of the casing are made of metal, and the side wall of the casing that connects the metal frame 9a and the metal frame 9b is connected to the metal contactor. It is composed of 118 and oil frame 19.
  • the metal frame 9 a is used as the first conductive plate 1 and the metal frame 9 b is used as the second conductive plate 2.
  • the metal frames 9c and 9d are electrically connected to the metal frame 9a and the metal frame 9b.
  • the metal claim 9c and the metal frame 9d are electrically connected by the metal contactor 18. I am letting.
  • Other configurations shown in FIGS. 23 (a), (b), (c) and (d) are the same as the configurations of the embodiment shown in FIGS.
  • the metal frame 9a and the metal frame 9b are electrically connected to each other on the side surface of the casing 9 by using the metal contactor 18, so that an induced current that prevents radiation of electromagnetic waves is generated in the casing. Electromagnetic radiation can be performed efficiently without being induced on 9. Metal contacts 18 However, it is preferable to place the unit at a narrow pitch as much as possible around the entire side surface.
  • the metal frame 9a and the metal frame 9c and the Z or metal frame 9d are used as the first conductive plate 1, and one of the first conductive plates 1 is used. Slots 3 are provided in the metal frame 9c and the Z or metal frame 9d.
  • the metal frame 9a and the metal frame 9d on the short side are used as the first conductive plate 1, and the metal frame 9d forming a part of the first conductive plate 1 is used. Slot 3 is provided.
  • the metal frame 9a and the metal frame 9c on the long side are used as the first conductive plate 1, and the metal frame 9c forming part of the first conductive plate 1 is used. Slot 3 is provided.
  • the metal frame 9a, the long-side metal frame 9c and the short-side metal frame 9d are used as the first conductive plate 1, and the first conductive plate 1 Part of a metal frame
  • the power feeding and receiving positions of the power feeding means 4 are adjusted while monitoring the amount of power reflection from the power feeding means 4.
  • the electromagnetic wave having a polarization in the thickness direction of the portable radio terminal is provided.
  • the sensitivity can be improved when the slot 3 is positioned perpendicular to the human body surface or the metal plate surface, such as when the human body is close (when a breast pocket is inserted) or when the slot 3 is left on a metal desk.
  • the metal housing 9 has a structure that can be folded and folded at the center.
  • slot 3 is placed on the surface of housing 9 that is outside when folded. It is characterized by that.
  • the surface of the housing 9 corresponds to the metal frame 9 a of the housing 9, that is, the surface of the first conductive plate 1.
  • the other configurations shown in FIGS. 25 (a), (b) and (c) are the same as the configurations of the embodiments shown in FIGS.
  • the ninth embodiment since the current hardly distributes on the surface of the metal frame 9b (second conductive plate 2), the impedance between when the portable wireless terminal is expanded and when it is folded is used. There is no need to insert an impedance adjustment circuit or the like with a small change in the impedance.
  • the power feeding and receiving positions of the power feeding means 4 are adjusted in the same manner as in the second embodiment, so that impedance matching between the power feeding coaxial cable 12 and the antenna is easy. There is no need to insert a matching circuit.
  • Means 4 can be arranged, and a mounting layout that reduces malfunction of the mounting component 11 due to electromagnetic noise or the like can be taken.
  • the housing 9 shown in Embodiment 7 shown in FIG. 23 has a folding structure similar to FIG. 25, and the slot 3 is arranged on the surface of the housing 9 that is outside when folded. It is characterized by that.
  • the surface of the housing 9 corresponds to the metal frame 9 a of the housing 9, that is, the surface of the first conductive plate 1.
  • the other configurations shown in FIGS. 26 (a), (b) and (c) are the same as the configurations of the embodiments shown in FIGS. 21, 22 and 23.
  • a radio circuit not shown
  • the frequency depends on the electrical length of about 1Z2 wavelength in slot 3. Is caused.
  • an electromagnetic wave is radiated from the slot 3 of the metal frame 9a. In this case, it operates as an antenna having directivity in the direction of the slot 3 side.
  • the impedance change between when the case 9 is expanded and when the case 9 is folded is small. There is no need to insert an impedance matching circuit.
  • impedance matching between the power feeding and receiving coaxial cable 12 and the antenna can be easily performed, and a matching circuit must be particularly inserted. There is no sex. Further, as in the case of the fifth embodiment, there is an impedance matching area 8 in which impedance matching is possible, so that a position away from the mounting component 11 can be freely selected within the impedance matching area 8.
  • the power feeding means 4 can be arranged, and it is possible to take a mounting layout that reduces malfunction of the mounting component 11 due to electromagnetic noise or the like.
  • the metal frame 18a is electrically connected to the metal frame 9b by using the metal contact 18 particularly on the side surface of the case 9, so that an induced current that prevents radiation of electromagnetic waves is generated by the case 9 Electromagnetic radiation can be performed efficiently without being induced above.
  • FIGS. 27A, 27B, and 27C have the same structure as that of the ninth embodiment shown in FIG.
  • the antenna current having the resonance frequency fl when the antenna current having the resonance frequency fl is excited, power is supplied via the coaxial cable 12 and the power feeding means 4, and excitation is generated in the slot 3a.
  • the slots 3a and 3b when exciting the antenna current having the resonance frequency f2, the slots 3a and 3b The combination generates excitation.
  • the number of slots 3a and 3b is not limited to that shown in the figure, and is appropriately set according to the number of frequencies to be excited in the slot.
  • the operation band as an antenna can be expanded.
  • GSM Global bal system for Mobile
  • the shape of the two slots 3a and 3b is an inverted U-shape, and the slot width of the slot 3a is narrower toward the end portion, and the slot width becomes wider.
  • Other shapes such as an inverted U-shape or meander shape with a fixed slot width! /.
  • inverted U-shaped slots 3a and 3b having electrical lengths corresponding to resonance frequencies fl and f2, respectively, are provided. It can also be set as the structure which arrange
  • the casing 9 of the portable wireless terminal shown in Figs. 31 (a) and (b) is made of a metal frame (first conductive plate 1) 9a and a metal frame (second conductive plate 2) 9b made of material. It has a structure in which different metal films 20 are stacked.
  • the metal film 20 is a material having higher conductivity than the metal frame 9a and the metal frame 9b.
  • the current excited in the slot 3 is distributed on the surface of the metal housing 9 and inside thereof. The degree of penetration of this current into the metal casing depends on the frequency of the current and the material of the metal casing. As the metal conductivity or current frequency increases, the current excited in the slot 3 is distributed closer to the surface of the housing 9.
  • the frequencies used in mobile radio systems are very high.
  • communication systems used in mobile phone systems such as GSM, FOMA, and PDC operate at frequencies of several hundred MHz or higher.
  • the current having such a frequency is distributed near the surface of the metal housing 9 and does not penetrate into the metal.
  • the penetration depth is about 2 ⁇ m.
  • the metal frame (first conductive plate 1) 9a and the metal frame (second conductive plate 2) 9b have higher conductivity on the surface of the casing 9, which is the exterior of the portable wireless terminal.
  • Distribute the current excited in slot 3 only on and inside the metal film 20 by setting the metal film 20 to a thickness that is at least as deep as the penetration depth of the high-frequency current. Can do. As a result, the resistance loss can be reduced and the antenna performance can be improved as compared with the case without the metal film 20.
  • the material of the metal film 20 is preferably a highly conductive material such as Au, Cu, Ag, or the like.
  • a material having high rigidity such as Sus or Ti is suitable.
  • any method such as coating, sputtering, vapor deposition, or plating may be used.
  • the metal frame 9a instead of the metal frame 9a, the metal frame 9b, and the metal frames 9c, 9d, these are made of resin. Even if the casing 21 has a structure in which the metal film 20 is provided by applying a coating or a conductive paint on the surface thereof, the same effects as described above can be obtained.
  • the metal films 20 and 20 facing each other on the inner surface of the casing 21 made of resin constitute the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2.
  • the rigidity is increased and the durability against impacts when dropped is increased.
  • FIGS. 33 (a), (b), (c) and (d) instead of the metal film 20, the solid GND pattern shown in FIGS. 33 (f) and (e), and A configuration may be adopted in which printed circuit boards (or flexible printed circuit boards) 22 and 23 provided with a slot pattern are used and these are attached to the inner surface side of the resin housing 21.
  • the printed board 22 constitutes the first conductive plate 1
  • the printed board 23 constitutes the second conductive plate 2.
  • circuit components and functional components are mounted on the space surrounded by the printed circuit board 22 and the printed circuit board 23 and on the printed circuit board 23 corresponding to the second conductive plate 2. Also good.
  • the resin housing 21 and the slot antenna as separate parts, they can be designed and manufactured separately, and adjustment work is facilitated.
  • the force shown in the example of the straight-type housing structure is not limited to this, and may be applied to, for example, a folding-type housing structure.
  • Embodiment 13 shown in FIGS. 34 (a) and (b) is different from Embodiment 12 shown in FIG. 31 in that the metal film 20 is arranged only on the side where the slot 3 is arranged.
  • the configuration is the same as that of Embodiments 1 and 2.
  • the metal frame (first conductive plate 1) 9a is provided with a metal film 20 having high conductivity at least as much as the penetration depth of the high-frequency current or more. Therefore, it is possible to reduce resistance loss and further improve antenna performance.
  • a metal frame (second conductive plate 2) 9b that is less conductive than the metal film 20 on the inner side when folded the distribution of antenna current in the metal frame 9b is suppressed. Can be. As a result, it is possible to suppress the current distribution on the human body side during a call and to reduce antenna performance degradation due to the human body.
  • the metal film 20 is disposed on the entire surface of the metal frame 9a.
  • the metal film 20 is a portion where the antenna current is concentrated and distributed, such as the peripheral part of the metal frame 9b. It's only placed in the
  • the portable wireless terminal of the fourteenth embodiment shown in FIGS. 35 (a), (b), and (c) has a housing surface (first conductive plate 2; metal frame 9a) on which the slots 3a and 3b are arranged. ) And a similar slot 3c and slot 3d on the casing surface (first conductive plate 2; metal frame 9b) located on the opposite side of the casing surface where the slots 3a and slots 3b are arranged when folded. is doing.
  • the slots 3a and 3b and the slots 3c and 3d are arranged at a distance so as not to be simultaneously covered by the held hand. Yes. Further, the portable wireless terminal of Embodiment 14 is provided with a switch 24 between a radio circuit (not shown) and the slot, and by switching the switch 24 by a control signal, the slots 3a and 3b and the slot 3c are switched. And 3d.
  • the switch 24 for detecting the reception power from the slot 3a and the slot 3b and the slot 3c and the slot 3d and selecting the higher reception power and the switch 24 By providing the control signal, it is possible to select a slot in a better state. As a result, when holding a portable wireless terminal during a call, etc., even if one slot is covered by hand, the antenna performance can be maintained by selecting the other slot. Can do. In addition, when left on a desk, especially a metal desk, etc. when folded, the antenna performance during standby can be maintained by selecting a slot on the opposite side of the desk.
  • the portable wireless terminal according to the embodiment 15 shown in FIGS. 36 (a), (b), (c), and (d) is made of a part of the casing 9 in the embodiment shown in FIG. In this case, an antenna element 25 different from the slot antenna of the first embodiment is arranged.
  • the slot antenna (first antenna) of Embodiment 1 is composed of the first conductive plate 1 made of the metal frame 9a, the second conductive plate 9b made of the metal frame 9b, and the slot 3.
  • the antenna element 25 is formed by a linear or plate-shaped metal part or metal pattern, and the antenna element 25, the first conductive plate 1 by the metal frame 9a, and the second conductive plate by the metal frame 9b. 9b and another antenna (second antenna)
  • the shape of the linear or plate-like metal part or metal pattern constituting the antenna element 25 may be any shape such as a straight type, an L type, a folded type, and a meander type.
  • the embodiment 15 includes the first antenna having strong radiation directivity toward the slot side and the non-directional second antenna 2 radiating in all directions.
  • the antenna 1 is applied to a communication system with a high operating frequency
  • the second antenna 2 is applied to a communication system with a low operating frequency.
  • a portable wireless terminal can be realized.
  • the case 9 of the portable wireless terminal is a straight type, but may be applied to other shapes such as a foldable type case and a slide type case.
  • the slot antenna of Embodiment 1 shown in FIG. 1 is applied to a portable radio terminal.
  • the present invention is not limited to this.
  • the slot antenna of Embodiment 1 can be applied to any device that is out of position.
  • a portable wireless terminal to which such an antenna is applied can use a metal material for the casing, and thus can be thinned while ensuring the casing rigidity necessary for the terminal. Furthermore, since the entire casing operates as an antenna, a wide antenna space can be secured and the antenna performance can be improved. In addition, because it has a directivity structure, it is possible to minimize degradation of antenna performance due to the influence of the human body during a call, etc., and it is possible to reduce SAR, which is also excellent in terms of safety. A portable wireless terminal can be provided.
  • Embodiment 16 will be described with reference to FIG.
  • an LCD 33 as a display unit is attached to the metal casing 32 on the surface side of the portable wireless terminal. Operation buttons 34 are provided for operating the portable wireless terminal.
  • the portion corresponding to the second conductive plate 2 is a solid GND formed on the entire surface of the substrate 20 on which a circuit or the like is mounted.
  • the portion corresponding to the first conductive plate 1 is configured as a metal casing 21 of the portable wireless terminal.
  • the metal casing 21 has two slots 29 and 9 formed by cutting out the casing itself.
  • the two slots 29 and 9 are filled with a dielectric.
  • the feeding means 4 is attached at a position between the two slots 29 and 9 and close to the slots 29 and 9, and the feeding means 4 has a feeding line 6 shown in FIG. 8 (c). Is connected.
  • the structure of the feeding means 4 and the feeding line 6 is the same as that shown in FIG.
  • the metal wall 26 functioning as an impedance matching element is configured as a rib structure integrally provided inside the metal casing 21 of the portable wireless terminal.
  • the metal wall 26 and the solid GND of the substrate 20 are the gasket 25 Etc. are used in a structure that provides stable electrical contact.
  • the force using the solid GND of the substrate 20 as the second conductive plate 2 is not limited to this! /.
  • another conductor component for example, a metal component 26 that holds and fixes the LCD 33 may be used as the second conductive plate 2. It ’s good.
  • the metal casing 21 of the portable wireless terminal is used as the first conductive plate 1, but the present invention is not limited to this.
  • the casing of the portable wireless terminal is made of resin, a metal film may be deposited on the inside of the casing and the metal film may be used as the first conductive plate 1. In this case, the slots 29 and 9 may be formed by cutting out the metal film.
  • the first conductive plate 1 is arranged on the entire back side of the portable wireless terminal, but the present invention is not limited to this.
  • a metal plate (first conductive plate 1) 21 is placed in the mounting area A. There are cases where it is impossible to do.
  • slots 29 and 9 are arranged as shown in FIGS. 44 (b) to (d).
  • the metal plate 21 may be removed in the mounting area A, and components such as the camera and the rear LCD 27 may be mounted in the area where the metal plate 21 is removed.
  • the materials used for the first and second conductive plates 1 and 2 and the metal wall 26 are as follows. It is desirable to have a thickness equal to or greater than the depth of penetration (Skin Depth).
  • the gasket 25 is used for electrical connection between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2, but a structure in which a plurality of other metal contacts, for example, plate panels, are arranged along the ribs. It is a thing using.
  • the metal wall 26 has a configuration using a plate-shaped metal plate (rib), but as another shape, for example, as shown in Figs. 39 (a) to (d), the metal wall 26 It is also possible to adopt a configuration in which one or a plurality of spring pins, plate panels or the like are arranged at a certain interval.
  • the first and second slots 29 and 9 provided on the metal casing surface are supplied with power from the radio circuit (not shown) via the power feeding means 4. Is supplied, and resonance occurs at a frequency of about 1Z4 wavelength of each slot length.
  • the position of the power feeding means 4 is preferably arranged around the closed end portion (opposite the open end side) of the first or second slot 29,9.
  • the current excited by the slots 29 and 9 is distributed over the entire casing surface on the side where the slots are arranged, so that the portable wireless terminal of the present invention serves as an antenna that generates electromagnetic waves from the entire metal casing. Operate. Furthermore, as shown in FIGS. 40 (a) and 40 (b), it operates as an antenna having directivity in the direction in which the slot is arranged (one y direction). Since the operating frequency band depends on each slot length, it is possible to deal with multiband noise by exciting a plurality of slots having different lengths.
  • an LCD 33 as a display unit is attached to the metal casing 32 on the surface side of the portable wireless terminal. Operation buttons 34 are provided for operating the portable wireless terminal.
  • the portion corresponding to the second conductive plate 2 is a circuit or the like.
  • a solid ground of the mounted substrate 20 is used, and a portion corresponding to the first conductive plate 1 is a metal casing 21 of the portable wireless terminal.
  • the metal wall 26 functioning as an impedance matching element is configured as a rib structure integrally provided inside the metal casing 21 of the portable wireless terminal.
  • the metal wall 26 and the solid GND of the substrate 20 are the gasket 25. Etc. are used in a structure that provides stable electrical contact.
  • the force using the solid GND of the substrate 20 as the second conductive plate 2 is not limited to this.
  • another conductor component for example, a metal component 36 that holds and fixes the LCD 33 may be used as the second conductive plate 2.
  • the metal casing 31 of the portable wireless terminal is used as the first conductive plate 1, it is not limited to this.
  • the casing of the portable wireless terminal is made of resin, a metal film may be deposited on the inner side of the casing, and the metal film may be used as the first conductive plate 1.
  • slots 29 and 9 may be formed by cutting out the metal film.
  • a flexible substrate having, for example, a thin metal plate or a solid pattern may be disposed inside the resin casing, and slots 29 and 9 may be formed therein.
  • the materials used for the first and second conductive plates 1 and 2 and the metal wall 26 are as follows. It is desirable to have a thickness equal to or greater than the penetration depth (Skin D mark th).
  • the gasket 35 is used for the electrical connection between the first conductive plate 1 and the second conductive plate 2 Even if a structure in which a plurality of different metal contacts, for example, plate panels are arranged along the rib, is used. It ’s good.
  • the metal wall 26 is configured using a plate-shaped metal plate (rib), but as another shape, for example, as shown in Figs. 39 (a) to (d), the metal wall 26 One or more spring pins It is also possible to adopt a configuration in which a thin panel, a panel panel, or the like is used and arranged at a certain interval.
  • the first and second slots 29 and 9 provided on the metal casing surface are supplied with power from the radio circuit (not shown) via the power feeding means 4. Is supplied, and resonance occurs at a frequency of about 1Z4 wavelength of each slot length.
  • the position of the power feeding means is desirably arranged around the closed end (opposite the open end) of the first or second slot.
  • the current excited by the slots 29 and 30 is distributed over the entire housing surface on the side where the slots are arranged, so that the portable wireless terminal of the present invention serves as an antenna that generates electromagnetic waves from the entire metal housing. Operate. Furthermore, as shown in FIG. 40 (b), it operates as an antenna having directivity in the direction (one y direction) on the side where the slot is arranged. Since the operating frequency band depends on the slot length, it is possible to cope with multiband by exciting multiple slots with different lengths.
  • the arrangement of the metal wall 26 is not limited to the structure shown in Fig. 41, but is shown in Figs. 42 (a) to (d) (Fig. 15, Fig. 16, Fig. 17, Fig. 18, Fig. 18). As in 19), the metal walls 26, 26 'may be arranged over the entire length of the conductive plates 1, 2. Further, as shown in FIGS. 43 (a) to 43 (d) (FIG. 20), the metal wall 26 may be two parallel metal walls 26, 26 ′. In addition, the slot antennas shown in FIGS. 7, 13, and 15 to 20 can be similarly applied to portable radio terminals.
  • FIGS. 16, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, and 44 the slots arranged vertically as in FIG.
  • the shape of the lower slot 30 is as shown in Fig. 12 (d), that is, the shape of the lower slot in the saddle shape and the shape 30c cut diagonally inside the right-angled corner. By doing so, the frequency band in which the antenna operates can be expanded.
  • the slot is provided in at least one of the pair of conductive plates facing each other, and the metal walls are arranged in the vicinity of the power feeding means to form a pair. Even when the interval between the conductive plates is narrow, good impedance characteristics can be secured.
  • a mobile radio terminal to which such an antenna is applied can use a metal material for the casing, it can be thinned while ensuring the casing rigidity necessary for the terminal. Furthermore, the entire housing is an antenna. Therefore, a wide antenna space can be secured and the antenna performance can be improved. In addition, because it has a directivity structure, it is possible to minimize degradation of antenna performance due to the influence of the human body during a call, etc., and it is possible to reduce SAR, which is also excellent in terms of safety. A portable wireless terminal can be provided.
  • the casing shape of the portable wireless terminal may be a folding casing other than the straight type as shown in the embodiment.
  • the slot antenna is mounted on the upper side to avoid the effects of hand holding.
  • a part of the metal casing may be replaced with resin, and a normal built-in antenna (linear antenna, planar antenna, etc.) may be placed in that part and operated in combination with the aforementioned slot antenna. .
  • each slot antenna is assigned to each communication system such as W-CDMA and GSM. There is an unused frequency band between the transmission band and the reception band of the communication system, and the operating frequency band of the antenna. The width includes this part.
  • each slot is allocated for transmission Z reception and combined with the above-mentioned method of switching the slot length using the semiconductor switch, etc., the minimum slot An antenna structure that can operate in many frequency bands with an antenna can be realized on a thin casing.
  • the present invention is not limited to this.
  • the conductive plate located in the middle is set as a common ground for the two conductive plates that sandwich it, and power is supplied between the conductive plate that forms the ground and the conductive plate that sandwiches the conductive plate. Power is supplied directly by means 4.
  • a metal wall 26 is disposed between the conductive plate forming the ground and the two conductive plates sandwiching the conductive plate. Note that the number of conductive plates facing each other is not limited to two or three, and the number of conductive plates facing each other is not limited as long as the installation space of the antenna is allowed.
  • the force described when using the power feeding structure as shown in Fig. 5 or Fig. 8 is not limited to this. 5 or 8
  • the metal pattern (a part of 4a or a part of the second conductive plate) may have a structure in which a part immediately below the terminal 4b is removed. According to this modification, it is possible to reduce the parasitic capacitance and resistance loss at the antenna feeding point, so that the antenna band can be expanded and the radiation efficiency can be improved.
  • impedance matching between the antenna and the feed line can be achieved by using a combination of a direct feed method using a feed unit and a combination of a direct feed method using a feed unit and a metal wall. .
  • FIG. 1 is a perspective view showing a slot antenna according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 1B is a plan view showing the slot antenna according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 4D is a cross-sectional view taken along the section of the means
  • FIG. 2 (a) is a plan view showing a modified example of the conductive plate of the slot antenna according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 (b) is a cross-sectional view taken along the section of the feeding means.
  • FIG. 3 (a) is a plan view showing a modified example of the conductive plate of the slot antenna according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 3 (b) is a cross-sectional view taken along the section of the feeding means.
  • FIG. 4 (a) is a perspective view showing an example in which the conductive plate of the slot antenna according to Embodiment 1 of the present invention has a curved shape, (b) the same plan view, and (c) a cross-section at the location of the power feeding means. It is a cross-sectional view.
  • FIG. 5 (a) and (b) are diagrams showing the configuration of the feeding means, and (c) is a diagram showing the relationship between the feeding means and the feeding line.
  • FIG. 6 (a) is a diagram showing an impedance matching area in which power feeding means is arranged in the slot antenna according to Embodiment 1 of the present invention, and (b) is an impedance in the slot antenna of Embodiment 1 of the present invention. It is a figure which shows the result of having performed the electromagnetic field simulation of the matching area.
  • FIG. 7 (a) is a perspective view showing a slot antenna according to Embodiment 2 of the present invention, (b) is a plan view thereof, (c) is a longitudinal sectional view, and (d) is an example of a slot change.
  • FIG. 7 (a) is a perspective view showing a slot antenna according to Embodiment 2 of the present invention, (b) is a plan view thereof, (c) is a longitudinal sectional view, and (d) is an example of a slot change.
  • FIG. 8 (a) and (b) are longitudinal sectional views showing the feeding means, and (c) is a longitudinal sectional view showing the relationship between the feeding means and the feeding line.
  • FIG. 9 (a) is a plan view for explaining the rear side of the feeder by the feeding means, and (b) is a slot antenna. It is a perspective view which shows this model.
  • FIG. 10 (a) is a diagram showing impedance characteristics of a slot antenna according to a conventional example, (b) is a diagram showing impedance characteristics (Smith chart) of a slot antenna according to a conventional example, and (c) is an experiment. It is a perspective view of the slot antenna used.
  • FIG. 11 (a) is a diagram showing impedance characteristics of the slot antenna according to Embodiment 2, (b) is a diagram showing impedance characteristics (Smith chart) of the slot antenna according to Embodiment 2, and (c) is an experiment. It is a perspective view of the slot antenna used for.
  • FIG. 12 (a) is a perspective view showing a slot antenna according to Embodiment 3 of the present invention, (b) is a plan view thereof, (c) is a longitudinal sectional view, and (d) is a slot change. It is a top view which shows an example.
  • FIG. 13 (a) is a perspective view showing a slot antenna according to Embodiment 18 of the present invention, (b) is a plan view thereof, and (c) is a longitudinal sectional view.
  • FIG. 14 (a) is a perspective view showing a modification of the slot antenna according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 14 (b) is a plan view thereof
  • FIG. 14 (c) is a longitudinal sectional view thereof.
  • FIG. 15A is a perspective view showing a modification of the slot antenna according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 15B is a plan view thereof
  • FIG. 15C is a longitudinal sectional view thereof.
  • FIG. 16 (a) is a perspective view showing a modification of the slot antenna according to Embodiment 4 of the present invention, (b) is a plan view thereof, and (c) is a longitudinal sectional view.
  • FIG. 17 (a) is a perspective view showing a modification of the slot antenna according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 17 (b) is a plan view thereof
  • FIG. 17 (c) is a longitudinal sectional view thereof.
  • FIG. 18 (a) is a perspective view showing a modification of the slot antenna according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 18 (b) is a plan view thereof
  • FIG. 18 (c) is a longitudinal sectional view thereof.
  • FIG. 19 (a) is a perspective view showing a modification of the slot antenna according to Embodiment 4 of the present invention, (b) is a plan view thereof, and (c) is a longitudinal sectional view.
  • FIG. 20 (a) is a perspective view showing a modification of the slot antenna according to Embodiment 4 of the present invention
  • FIG. 20 (b) is a plan view thereof
  • FIG. 20 (c) is a longitudinal sectional view thereof.
  • FIG. 21 (a) is a perspective view of a portable wireless terminal according to Embodiment 5 of the present invention as seen from the back side, (b) is a perspective view of the front side force, and (c) is a perspective view of the present invention.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the portable wireless terminal according to Embodiment 5 in the long side direction. FIG. It is the cross-sectional view cut in the short side direction.
  • FIG. 22 (a) is a perspective view of a mobile wireless terminal according to Embodiment 6 of the present invention, in which the rear side force is also viewed, (b) is a perspective view of in front of the side force, and (c) is Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 8D is a longitudinal sectional view of the portable wireless terminal according to the present invention taken along the long side direction, and FIG. 8D is a transverse sectional view of the portable wireless terminal according to the sixth embodiment of the present invention taken along the short side direction.
  • FIG. 23 (a) is a perspective view of a mobile wireless terminal according to Embodiment 7 of the present invention in which the back side force is also seen, (b) is a perspective view of in which the front side force is also seen, and (c) is Embodiment 7 of the present invention.
  • FIG. 9D is a longitudinal sectional view of the portable wireless terminal according to the present invention, taken along the long side direction, and FIG. 8D is a transverse sectional view of the portable wireless terminal according to Embodiment 7 of the present invention taken along the short side direction.
  • FIG. 24 are perspective views of the portable wireless terminal according to the eighth embodiment of the present invention as seen from the back side.
  • FIG. 25 (a) is a perspective view of the portable wireless terminal according to Embodiment 9 of the present invention in which the rear side force is also seen, and (b) is a cross-sectional view of the portable wireless terminal according to Embodiment 9 of the present invention in the long side direction.
  • FIG. 9C is a longitudinal sectional view
  • FIG. 10C is a transverse sectional view of the portable wireless terminal according to the ninth embodiment of the present invention taken along the short side direction.
  • FIG. 26 (a) is a perspective view of the portable wireless terminal according to the tenth embodiment of the present invention as viewed from the rear side, and (b) is a cross-sectional view of the portable wireless terminal according to the tenth embodiment of the present invention in the long side direction.
  • FIG. 9C is a longitudinal sectional view
  • FIG. 10C is a transverse sectional view of the portable wireless terminal according to the tenth embodiment of the present invention cut in the short side direction.
  • FIG. 27 (a) is a perspective view of the portable wireless terminal according to the eleventh embodiment of the present invention when viewed from the rear side, and (b) is a cross-sectional view of the portable wireless terminal according to the eleventh embodiment of the present invention in the long side direction.
  • FIG. 7C is a longitudinal sectional view
  • FIG. 10C is a transverse sectional view of the portable wireless terminal according to the eleventh embodiment of the present invention cut in the short side direction.
  • FIG. 28 (a) is a perspective view of the portable wireless terminal according to the eleventh embodiment of the present invention when viewed from the rear side, and (b) is a cross-sectional view of the portable wireless terminal according to the eleventh embodiment of the present invention in the long side direction.
  • FIG. 7C is a longitudinal sectional view
  • FIG. 10C is a transverse sectional view of the portable wireless terminal according to the eleventh embodiment of the present invention cut in the short side direction.
  • FIG. 29 (a) is a perspective view of the portable wireless terminal according to the eleventh embodiment of the present invention when the back side force is also seen.
  • b) is a longitudinal sectional view of the portable wireless terminal according to Embodiment 11 of the present invention taken along the long side direction
  • (c) is a transverse sectional view of the portable wireless terminal according to Embodiment 11 of the present invention taken along the short side direction. It is.
  • FIG. 30 (a) is a perspective view of the portable wireless terminal according to the eleventh embodiment of the present invention when viewed from the rear side, and (b) is a cross-sectional view of the portable wireless terminal according to the eleventh embodiment of the present invention in the long side direction.
  • FIG. 7C is a longitudinal sectional view
  • FIG. 10C is a transverse sectional view of the portable wireless terminal according to the eleventh embodiment of the present invention cut in the short side direction.
  • FIG. 31 (a) is a perspective view of the portable wireless terminal according to the twelfth embodiment of the present invention when viewed from the rear side, and (b) is a cross-sectional view of the portable wireless terminal according to the twelfth embodiment of the present invention in the long side direction.
  • FIG. 31 (a) is a perspective view of the portable wireless terminal according to the twelfth embodiment of the present invention when viewed from the rear side, and (b) is a cross-sectional view of the portable wireless terminal according to the twelfth embodiment of the present invention in the long side direction.
  • FIG. 32 (a) is a perspective view of a mobile wireless terminal according to Embodiment 12 of the present invention, in which the rear side force is also viewed, (b) is a perspective view of in front of the side force, and (c) is Embodiment 12 of the present invention.
  • FIG. 7D is a longitudinal sectional view of the portable wireless terminal according to the present invention, taken along the long side direction
  • FIG. 8D is a transverse sectional view of the portable wireless terminal according to Embodiment 12 of the present invention taken along the short side direction.
  • FIG. 33 (a) is a perspective view of a portable wireless terminal according to Embodiment 12 of the present invention, in which the rear side force is also viewed, (b) is a perspective view of in front of the side force, and (c) is Embodiment 12 of the present invention. (D) is a cross-sectional view of the portable wireless terminal according to Embodiment 12 of the present invention in a short-side direction, and (e) is provided with a slot pattern.
  • FIG. 5F is a diagram showing a printed circuit board provided with a solid GND.
  • FIG. 34 (a) is a perspective view of the portable wireless terminal according to the thirteenth embodiment of the present invention when viewed from the rear side, and (b) is a cross-sectional view of the portable wireless terminal according to the thirteenth embodiment of the present invention in the long side direction.
  • FIG. 34 (a) is a perspective view of the portable wireless terminal according to the thirteenth embodiment of the present invention when viewed from the rear side, and (b) is a cross-sectional view of the portable wireless terminal according to the thirteenth embodiment of the present invention in the long side direction.
  • FIG. 35 (a) is a perspective view showing a mobile radio terminal according to Embodiment 14 of the present invention
  • FIG. 35 (b) is a longitudinal sectional view of the mobile radio terminal according to Embodiment 14 of the present invention cut in the long side direction
  • (C) is a cross-sectional view of the mobile wireless terminal according to Embodiment 14 of the present invention, taken along the short side
  • (d) is a schematic view showing the connection mode of the antenna of the mobile wireless terminal.
  • FIG. 36 (a) is a perspective view of a portable wireless terminal according to Embodiment 15 of the present invention, in which the rear side force is also viewed, (b) is a perspective view of in front of the side force, and (c) is Embodiment 15 of the present invention.
  • Long portable radio terminal FIG. 6D is a longitudinal sectional view taken along the side direction, and FIG. 6D is a transverse sectional view taken along the shorter side direction of the portable wireless terminal according to the fifteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 37 (a) is a perspective view seen from the front side showing a portable radio terminal according to Embodiment 16 of the present invention to which the slot antenna shown in FIG. 12 is applied, and (b) is a perspective view seen from the back side. (C) is the sectional view on the aa line of (a), (d) is the sectional view on the bb line of (a).
  • FIG. 38 (a) is a perspective view seen from the front side showing a modification of the portable radio terminal according to Embodiment 16 of the present invention to which the slot antenna shown in FIG. 12 is applied, and (b) is seen from the rear side.
  • Perspective view
  • (c) is a sectional view taken along the line aa of (a), and (d) is a sectional view taken along the line bb of (a).
  • FIG. 39 (a) is a perspective view seen from the front side showing a modification of the portable radio terminal according to Embodiment 16 of the present invention to which the slot antenna shown in FIG. 12 is applied, and FIG. 39 (b) is seen from the back side. Perspective view,
  • (c) is a sectional view taken along the line aa of (a), and (d) is a sectional view taken along the line bb of (a).
  • FIG. 40 (a) is a perspective view showing the directivity of the antenna in the mobile radio terminal according to Embodiment 18, and FIG. 40 (b) is a diagram showing the radiation pattern in the mobile radio terminal according to Embodiments 18 and 19. It is.
  • FIG. 42 (a) is a perspective view seen from the front side showing a modification of the portable radio terminal according to Embodiment 19 of the present invention to which the slot antenna shown in FIG. 16 is applied, and FIG. 42 (b) is seen from the back side.
  • Perspective view
  • (c) is a sectional view taken along the line aa of (a), and (d) is a sectional view taken along the line bb of (a).
  • FIG. 43 (a) is a perspective view seen from the front side showing a modification of the portable radio terminal according to Embodiment 19 of the present invention to which the slot antenna shown in FIG. 16 is applied, and FIG. 43 (b) is seen from the back side. Perspective view,
  • (c) is a sectional view taken along the line aa of (a), and (d) is a sectional view taken along the line bb of (a).
  • FIG. 44 (a) is a perspective view seen from the front side showing a modification of the portable radio terminal according to Embodiment 18 of the present invention to which the slot antenna shown in FIG. 37 is applied, and FIG. 44 (b) is seen from the rear side.
  • FIG. 44 (b) is seen from the rear side.
  • (c) is a sectional view taken along the line aa of (a), and (d) is a sectional view taken along the line bb of (a).
  • FIG. 45 is a longitudinal sectional view showing a basic configuration example of a wireless terminal device of a conventional example (Patent Document 1).
  • FIG. 46 (a) is a perspective view showing a basic configuration example of a wireless terminal device of a conventional example (Patent Document 2), and FIG. 46 (b). Is a longitudinal sectional view, and (C) is a transverse sectional view.
  • FIG. 47 (a) is a plan view showing a basic configuration example of a small basic wireless antenna of a conventional example (Patent Document 3), and FIG. 47 (b) is a schematic diagram showing a connection mode of the small basic wireless antenna.
  • FIG. 48 (a) is a circuit diagram showing a multi-resonant antenna device of a conventional example (Patent Document 4), and (b) shows frequency characteristics obtained by the multi-resonant antenna device.
  • FIG. 49 is a diagram showing an antenna configuration example of a conventional portable wireless terminal.

Abstract

【課題】 金属製の薄型筐体に組み込み可能なスロットアンテナ及び前記スロットアンテナを組み込んだ携帯端末を提供する。 【解決手段】 対向して配置された少なくとも2つの導電板と、前記対向する導電板の一方或いは双方に設けられた細長い開口孔形状のスロットと、前記対向する導電板の間にあって、前記対向する導電板に電気的及び物理的にそれぞれ接続された給電手段と、を有している。前記給電手段に電力が給電されると、その電力が前記給電手段で対向する導電板の間に給電される。このため、スロットの電気長に依存した周波数での励振がスロットで引き起こされ、スロットで励振された電流が一方の導電板の全体に分布し、この電流が放射源となって、一方の導電板から電磁波が放射される。このとき、他方の導電板は、電磁波の反射板として作用する。

Description

明 細 書
スロットアンテナ及び携帯無線端末
技術分野
[0001] 本発明は、スロットアンテナ、及び前記スロットアンテナを組み込んだ携帯無線端末 に関する。
背景技術
[0002] 近時、携帯無線端末の小型'薄型化に伴い、携帯無線端末の剛性を確保するため に金属製の筐体を用いた技術が幾つ力公開されている。携帯無線端末に搭載され るアンテナは、デザイン性及び破損の問題カゝら内蔵化が進んでいる。携帯無線端末 の筐体を全て金属製とすると、筐体内の内蔵アンテナが動作しなくなるため、筐体の 一部を金属製とした技術が開示されている。
[0003] 例えば、特許文献 1には、携帯無線端末の筐体の一部を金属製とした装置が開示 されている。図 45に示すように、特許文献 1に開示された無線端末装置の筐体は、ァ ンテナエレメント 71が設けられたプリント基板 70と、アンテナエレメント 71及びプリント 基板 70を覆う 2つの筐体 72及び 73とで構成されている。そして、プリント基板 70を覆 う側の筐体 73は、金属筐体で構成し、アンテナエレメント 71を覆う筐体 72は、榭脂筐 体で構成することにより、アンテナの動作と筐体の剛性確保を両立させている。
[0004] 特許文献 2には、金属製の筐体上にスロットアンテナを搭載した同軸共振型スロット アンテナ及びその製造方法が開示されている。特許文献 2に開示された無線端末装 置は図 46 (a) , (b) , (c)に示すように、細長い帯状導体 75が扁平の導体箱 74の内 部空間に配置され、帯状導体 75と平面視で交差するように細長 、スロット 76が導体 箱 74の上面に形成されて 、る。
[0005] 帯状導体 75と高周波回路 77の一端との結合部 79が、帯状導体 75の一方の端部 78から使用周波数のほぼ 1Z4波長に相当する位置に設けられ、高周波回路 77の 他端が導体箱 74と接続され、帯状導体 75と金属製の導体箱 74とによって同軸線路 を構成している。使用波長の信号を結合部 79から帯状導体 75に供給すると、電界 強度が帯状導体 75の端部 78で最大となり、電界強度が結合部 79で最小になる 1Z 4波長の共振が励起され、この共振を形成した電磁波を、スロット 76から外部に放射 させる。
[0006] 特許文献 3に開示された小型基本無線アンテナは図 47 (a)に示すように、中空の 金属導体箱 82に設けられたスロット 80の励起を、コネクタ 83を介して中空の金属導 体箱 82に接続された 3分岐ライン 84のコア部の延長部力もなるプローブ 81で行う。
[0007] 図 47 (a)に示す励起方法では、インピーダンスが不整合となる。そのため、図 47 (b )に示すように、アンテナ 85と主要給電ライン 87との間にインピーダンス整合回路 86 を設け、インピーダンス整合回路 86でアンテナ 85と主要給電ライン 87との整合を図 つている。
[0008] 特許文献 4には、整合回路によりアンテナを複共振化させ、アンテナの動作帯域を 拡大させる方法が開示されて!、る。
[0009] 特許文献 4で開示されて 、る複共振アンテナ装置は図 48 (a) , (b)に示すように、 アンテナ素子 88と、アンテナ素子 88を複数の周波数帯域で共振させるための LC並 列共振回路 95とを有している。 LC並列共振回路 95には、所定の周波数帯域でイン ピーダンスが無限大になるのを防ぐためのシャント素子としてインダクタンス素子 90と キャパシタンス素子 93及び 94と力もなる T型回路が設けられている。また、アンテナ 素子 88の入力インピーダンスと給電回路 96のインピーダンスとの整合をとるために、 インダクタンス素子 91が給電点 97とグラウンドとの間に接続されている。
[0010] 電力がアンテナ素子 88に給電回路 96から給電点 97を介して供給されたときの周 波数特性は図 48 (b)に示すように、複共振アンテナ装置の通過特性 S21に 2つの共 振周波数 fl及び f2で利得の落ち込み点が存在せず、したがって利得の劣化を防止 できる。この従来技術においては、単共振特性を有するアンテナに、 LC並列共振回 路を基本的な構成とした整合回路を付加することによって、複数の周波数において 整合が得られる。
[0011] 特許文献 5には、スロットアンテナを小型化する技術として、スロットの片端を開放し たノッチアンテナが開示されている。図 49に示すように、特許文献 5は、基板上に設 けた使用周波数の 1Z4波長に相当する長さの切れ込みをアンテナとして動作させる ものである。すなわち、図 49に示すように、基板 103の縁端 103aから使用周波数の 1Z4波長の電気長で直線状に設けた切れ込みをノッチアンテナ 104とし、ノッチアン テナ 104には、励振用の給電部 105が設けられている。また、基板 103には、ノッチ アンテナ 104から距離 dだけ離れた位置に、ノッチアンテナ 36が設けられている。ノッ チアンテナ 104は、ノッチアンテナ 104との電磁結合により動作するものであって、使 用周波数の 1Z4波長より若干短 ヽ直線状の切れ込みとして形成されて!ヽる。
特許文献 1:特開 2000— 269849号公報
特許文献 2:特開平 9— 74312号公報
特許文献 3:特開平 5— 199031号公報
特許文献 4:特開 2003 - 249811号公報
特許文献 5:特開 2004— 56421号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0012] し力しながら、特許文献 1の技術では、強度確保のため榭脂製筐体 72の肉厚が厚 くなること〖こより、携帯無線端末内におけるアンテナ占有領域が減少し、アンテナの 性能が劣化するという問題点がある。特に特許文献 1の内蔵アンテナは、アンテナェ レメント 71と金属筐体 73で構成され、両者を筐体の厚さ方向に重ねて配置した構造 であるため、筐体の厚さ方向でのアンテナ占有領域が減少することにより、アンテナ エレメント 71と金属筐体 73との間の距離が近づき、アンテナ性能が急激に劣化する という問題点がある。
更に、榭脂製筐体 72がアンテナエレメント 71を被覆しているため、榭脂製筐体 72の 肉厚の増加に伴い誘電体損失が増加し、アンテナ性能が劣化するという問題点があ る。
[0013] 特許文献 2におけるアンテナに給電する同軸線路は、帯状導体 75と、グランドとし ての導体箱 74で構成されている。同軸線路のインピーダンスは、帯状導体 75と導体 箱 74との距離により変化するため、インピーダンスを一定に保っためには、帯状導体 75と導体箱 74との位置決めに高い精度を必要とする。更に、携帯端末のデザイン性 の観点から曲面形状及び凹凸形状を有する導体箱 74を採用した場合、帯状導体 7 5に対する導体箱 74の位置が曲面又は凹凸によって変化するため、同軸線路のイン ピーダンスを均一に保つには非常に困難である。したがって、インピーダンス不整合 による損失が生じ、アンテナ性能の劣化に繋がるという問題点がある。また、同軸線 路長として使用周波数の 1Z4波長を必要とする構造であるため、線路長による導体 損失が生じる。特に導体箱 74の厚さが薄くなるに従い、帯状導体 75の幅も狭くする 必要があるため、導体損失の増加を招き、アンテナ性能の劣化に繋がるという問題点 がある。更に、導体箱 74内に設置した同軸線路のインピーダンスを保っための実装 スペースが必要となり、装置の大型化を招くという問題点もある。
[0014] 特許文献 3、 4の技術にぉ 、ては、整合回路を構成するキャパシタチップ及びイン ダクタチップ自身に含まれる損失によってアンテナ性能が劣化すると 、う問題点があ る。特にアンテナと給電線路とのインピーダンス差が大きい場合、整合回路の構成数 が増加するため、これに伴い損失も増加する。同時に整合回路を実装するエリアが 必要になり、携帯無線端末のサイズの増大に繋がる。更に金属筐体内に整合回路を 構成する場合、金属筐体と整合回路との間に存在する寄生容量の影響を受けて、並 列共振回路が形成され、その並列共振回路での共振周波数が使用周波数帯域内 にある場合、アンテナ性能劣化の原因となる。
[0015] 特許文献 5でのスロットアンテナの 1Z2のサイズがアンテナの実装スペースとなる。
しかし、携帯無線端末向けのアンテナとして考えた場合、携帯無線端末は、ユーザ が手に持って使用されるため、アンテナ特性が人体等による影響で劣化するという問 題がある。
[0016] インピーダンスマッチングに関し、特許文献 2では、同軸線路のインピーダンスが線 路と金属筐体との距離により変化するため、インピーダンスを均一に保っためには、 同軸線路の位置決めに高い精度を必要とする。さらに、携帯端末のデザイン性の観 点から曲面形状や凹凸形状を有する金属筐体を導体箱に採用した場合、同軸線路 のインピーダンスを均一に保つには非常に困難であり、インピーダンス不整合による 損失が生じ、アンテナ性能の劣化に繋がるという問題がある。
[0017] 本発明の目的は、前記問題点に鑑みてなされたスロットアンテナ、及び前記スロット アンテナを組み込んだ携帯無線端末を提供することにある。
課題を解決するための手段 [0018] 前記目的を達成するため、本発明に係るスロットアンテナは、対向する少なくとも 2 つの導電板と、前記対向する導電板の一方或いは双方に設けられた開口孔をなす スロットと、前記対向する導電板のそれぞれに電気的及び物理的に接続された給電 手段と、を有することを特徴とするものである。
発明の効果
[0019] 本発明によれば、インピーダンス整合回路を付加せずにインピーダンス不整合によ る損失を抑制し、良好なアンテナ性能を確保できる。
発明を実施するための最良の形態
[0020] 次に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
(実施形態 1)
[0021] 実施形態 1に係るスロットアンテナは図 1 (a) , (b)及び (c)に示すように、対向する 少なくとも 2つの導電板 1, 2と、スロット 3と、給電手段 4と、を有している。
[0022] 実施形態 1のスロットアンテナに用いている給電手段 4は、送信アンテナの場合、送 信信号を送出するために導電板 1, 2に電力給電を行う給電端子として機能し、受信 アンテナの場合、電磁波で誘起される電流を取り込む受電端子として機能する。また 、導電板 1, 2は対向するものであれば、その個数に制限されるものではないが、図 1 に示す実施形態 1では、対向する 2枚の導電板 1, 2を用いている。
[0023] 第 1の導電板 1と第 2の導電板 2は、対向位置に配置されている。給電手段 4は、対 向した第 1の導電板 1と第 2の導電板 2の間にあって、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2に電気的及び物理的にそれぞれ接続されている。なお、導電板 1と給電手段 4との 接続位置と、及び導電板 2と給電手段 4との接続位置とは、対応した位置であること が望ましいものである。
[0024] 第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2は、金属板、または金属膜の何れであっても良く 、導電性の高い材料を用いることが望ましい。金属板は、高剛性の金属筐体を構成 する場合に有効である。一般に導電性の高い金属は柔らカ 、ものが多ぐ剛性を必 要とする筐体外装用として適していない。そこで、高剛性であるが比較的導電性の低 い金属板を外装用に用い、図 2 (a) , (b)に示すように、金属板 5の表層に金属膜 6を 配置する、或いは図 3 (a) , (b)に示すように、榭脂板 7の表層に金属膜 6を配置する ことで、第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2を構成してもよいものである。ここで、金属 膜 6は、金属板 5より導電性の高い金属である。
[0025] また、第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2よりも導電率の高い金属膜 6を使用周波 数及び金属膜 6の材質で規定される浸透の深さ以上の厚さに設定することで、スロッ ト 3で励振された電流を金属膜 6の表面及びその内部にのみに分布させることができ る。これによつて、金属膜 6が存在しない場合と比較して、抵抗損失が低減し、アンテ ナ性能を向上させることが可能となる。
[0026] 第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2の形状は扁平な平板として図示した力 これに 限られるものではない。例えば図 4 (a)に示すように、第 1の導電板 1の第 2の導電板 2と対面する面を平坦とし、反対面を中高の曲面とした、蒲鋅形状であってもよいもの である。図 4 (a)の場合、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2のいずれか一方、或いは双 方を蒲鋅形状としてもよいものである。また、図 4 (b) , (c)に示すように、第 1の導電 板 1を曲面状に湾曲させた形状としてもよいものである。図 4 (b)及び (c)の場合、第 1 の導電板 1と第 2の導電板 2のいずれか一方、或いは双方を曲面形状に湾曲させた 形状としてちょ ヽちのである。
[0027] 近年のデザイン性を追及した携帯無線端末には、曲面を採用した端末が見受けら れる。実施形態 1のスロットアンテナは、図 4に示すように導電板 1, 2の面を曲面形状 とすることで、曲面を採用した携帯無線端末に適用する際に、携帯無線端末の形状 に合わせて容易に組み込むことが可能となる。
[0028] 給電手段 4は、一対の端子 4a, 4bを備え、少なくともその一方の端子 4bがパネ性 を有するものである。給電手段 4は、一つの端子 4aを第 1の導電板 1又は第 2の導電 板 2の一方にあて力^、、パネ性の端子 4bを第 1の導電板 1又は第 2の導電板 2の他 方に圧接することで、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2とに電気的及び物理的に接続 され、一対の端子 4a, 4bから第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との間に電力を供給す る。前記パネ性を有する端子 4aの構造としては例えば、スプリングピン構造、板状の パネを用いた構造、またはコイル形状の構造であっても良い。また、給電手段 4の一 対の端子 4a, 4bは、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2に直接接合させてもよいもので ある。 [0029] 給電手段 4と、給電線路 12とを詳細に説明する。図 5 (a)に示す給電手段 4は、絶 縁板 4cの一面に金属パターンが形成され、絶縁板 4cの他面にスプリングピンが設け られている。前記金属パターンが端子 4aを構成し、前記スプリングピンが端子 4bを構 成している。図 5 (a)に示す給電手段 4は、金属パターンの端子 4aを第 1の導電板 1 又は第 2の導電板 2の一方にあて力 ^、、スプリングピンの端子 4bを第 1の導電板 1又 は第 2の導電板 2の他方に圧接することで、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2とに電気 的及び物理的に接続される。この場合、金属パターンの端子 4aは、導電板 1又は 2 に半田などで接続する構造が望ましいものである。
[0030] 図 5 (b)に示す給電手段 4は、絶縁板 4cの一面に金属パターンが形成され、絶縁 板 4cの他面に板パネが設けられている。前記金属パターンが端子 4aを構成し、前記 板パネが端子 4bを構成している。図 5 (b)に示す給電手段 4は、金属パターンの端子 4aを第 1の導電板 1又は第 2の導電板 2の一方にあて力 ^、、板パネの端子 4bを第 1 の導電板 1又は第 2の導電板 2の他方に圧接することで、第 1の導電板 1と第 2の導電 板 2とに電気的及び物理的に接続される。この場合、金属パターンの端子 4aは、導 電板 1又は 2に半田などで接続する構造が望ましいものである。
[0031] 図 5 (a)及び (b)の例では、一つの端子 4bのみをスプリングピン又は板パネで構成 して、パネ性を持たせたが、これに限られない。端子 4a, 4bの双方をスプリングピン 又は板パネで構成してもよい。また、端子 4a, 4bにばね性を持たせるには、スプリン グピン、板パネに限られるものではない。給電手段 4の端子 4a, 4bが第 1及び第 2の 導電板 1, 2に接続する位置は、互いに対向した 2点であることが望ましい。
[0032] 次に、給電手段 4と給電線路 12との関係について説明する。図 5 (c)に示すように、 給電線路 12として同軸ケーブルを用いる場合、同軸ケーブル 12の中心導体 12aが 給電手段 4の端子 4bに接続され、同軸ケーブル 12の外皮導体 12bが給電手段の端 子 4aに接続される。これ〖こより、同軸ケーブル 12の中心導体 12aと給電手段 4の端 子 4b及び第 1の導電板 1とが電気的に接続され、同軸ケーブル 12の外皮導体 12bと 給電手段 4の端子 4a及び第 2の導電板 2とが電気的に接続され、第 2の導電板 2がグ ランド'となる。
[0033] 給電手段 4と図示しない無線回路との間を接続する給電線路 12としては、同軸ケ 一ブル、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路等を用いることが可能である。同軸ケ 一ブル、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路などのグランドは、給電手段 4の端子 4aに接続される。給電線路 12は、送信時に図示しない無線回路からの電力を給電 手段 4に給電し、受信時に取り込んだ電流を図示しない無線回路に伝送する。
[0034] スロット 3は、閉塞された細長い開口孔形状に形成され、第 1の導電板 1に設けられ ている。給電手段 4による電力が第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との間に供給される と、スロット 3の電気長に依存した周波数での励振がスロット 3で引き起こされ、スロット 3で励振された電流が第 1の導電板 1又は第 2の導電板 2の全体に分布し、電磁波が 放射される。
[0035] 図 1〜図 4では、スロット 3を第 1の導電板 1にのみ配置した構成例を示した力 これ に限られるものではない。例えばスロット 3を第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との双方 に配置した構成でもアンテナとして動作する。スロット 3を第 1の導電板 1のみに配置 した場合、第 1の導電板 1側に電磁波の指向性を有するアンテナを実現できる。スロ ット 3を第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との双方に配置した場合、電磁波の指向性が 全方位である無指向性アンテナを実現できる。
[0036] 以上の説明では、スロット 3の形状を、閉塞された細長い開口孔形状とした力 これ に限られない。図 1 (d)に示すように、スロット 3の形状を、一端 3cが開放された細長 い開口孔形状としてもよいものである。さらに、細長い直線状の開口孔形状に変えて 、スロット 3の形状は例えば、鈎型形状、逆 Uの字型又はミアンダ (蛇行)形状であつ てもよい。また、スロット 3の開口部は、誘電体損失の低い誘電体で覆うことが望まし い。また誘電体の材料を変えることで誘電体の比誘電率を変化させ、スロット 3で励振 される電流の共振周波数を変化させることが可能である。
[0037] さらに、図 1 (a)に示すスロット 3は、その電気長を使用周波数の 1Z2波長の長さに 設定し、図 1 (d)に示すスロット 3は、その電気長を使用周波数の 1Z4波長の長さに 設定したが、スロット 3の電気長は、これらの長さに限られるものではない。スロット 3の 電気長は、使用周波数の nZ2波長、或いは使用周波数の mZ4波長に設定するこ とで、高次の励振が引き起こされる長さに設定してもよいものである。ただし、 nは、 2 , 3, 4, 5 · · ·、 mは、 3, 5, 7, 9. · ·の整数である。ただし、スロット 3の形状は、電気 長を使用周波数の nZ2波長に設定した場合、閉塞された開口孔形状に、電気長を 使用周波数の mZ4に設定した場合、一端が 3cが開放された開口孔形状にそれぞ れ形成する必要がある。
[0038] 以上のように、スロット 3は、スロット 3の電気長に依存した周波数での励振が引き起 こされる電気長及び形状並びに構造であれば、 V、ずれのものであってもよ 、ものであ る。
[0039] 次に、実施形態 1のスロットアンテナの動作について説明する。先ず、送信アンテナ としての動作にっ 、て説明する。
[0040] 図示しない無線回路から給電線路を経由して給電手段 4に電力が給電されると、そ の電力が給電手段 4で第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との間に給電される。このため 、スロット 3の約 1Z2波長の電気長に依存した周波数での励振がスロット 3で引き起こ され、スロット 3で励振された電流が第 1の導電板 1の全体に分布し、この電流が放射 源となって、第 1の導電板 1から電磁波が放射される。このとき、第 2の導電板 2は、電 磁波の反射板として作用する。このため、第 1の導電板 1から第 2の導電板 2に向けて 放射される電磁波は、第 2の導電板 2で第 1の導電板 1側に反射され、電磁波が第 1 の導電板 1側に指向したアンテナとして動作する。特に第 1の導電板 1と第 2の導電 板 2との間隔を使用周波数の 1Z4波長付近の長さに設定すると、アンテナの性能は 最大となる。
[0041] 次に、受信アンテナとしての動作について説明する。第 1の導電板 1及びスロット 3 の周囲には、受信波として到来した電磁波で電流が誘起される。この場合、給電手 段 4が受電手段として機能し、前記誘起された電流は、給電手段 4及び給電線路 12 を経由して、図示しない無線回路に受信信号として伝送される。
[0042] 電磁波での電流誘起は、第 1の導電板 1とスロット 3の組み合わせで生じるため、第 2の導電板 2では、電磁波での電流誘起は生じることがない。したがって、第 1の導電 板 1及びスロット 3側に到来する電磁波にのみ感応する指向性アンテナとして作用す るため、特に第 1の導電板 1側からの到来電磁波に対して高い受信感度を示すことと なる。
[0043] 次に、第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2と給電手段 4との位置関係を図 6に基づ いて説明する。
[0044] 同軸ケーブル、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路等の給電線路 12では、その 特性インピーダンスが 50オームである。このため、スロット 3のインピーダンスが 50ォ ームとなる箇所で給電手段 4による給電及び受電を行えば、不整合損によるロスは生 じない。図 1に示すスロット 3のインピーダンス分布は図 6 (a)において、その中央部 3 aで非常に高いインピーダンスを示し、中央部 3aから端部 3bに離れるにつれてインピ 一ダンスが低下し、スロット 3の端部 3bで一番インピーダンスが低くなる。
[0045] 図 6 (a)に示すスロット 3の長さが使用周波数の 1Z2波長に相当する電気長である 場合、インピーダンス整合の目安として一般的に用いられる値 S 11く一 10dBを満た すインピーダンス整合エリア 8は、最も高いインピーダンスとなる点 (スロット 3の中央部 3a)を中心とした楕円形状の領域となる。スロット 3の中央部 3aからインピーダンス整 合エリア 8までの距離は、最も近 、所 (スロット 3の端部 3b近傍)で使用周波数の約 0 . 2波長に相当する電気長を中心として上限 + 5%から下限 10%の範囲にあり、帯 状に分布している。したがって、第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2に対する給電手 段 4での給電位置を前記インピーダンス整合エリア 8に設定することにより、不整合損 によるロスを低く抑えることが出来る。
[0046] 図 6 (b)は、実施形態 1に係るスロットアンテナにおける、第 1の導電板 1及び第 2の 導電板 2に対する給電手段 4での給電位置が設定されるインピーダンス整合エリア 8 につ 、ての電磁界シミュレーション結果を示す図である。
[0047] 実施形態 1において、スロットアンテナ、特に第 1の導電板 1及び第の導電板 2と給 電手段 4との間のインピーダンス整合が得られるエリア (インピーダンス整合エリア 8) を求めるために、図 6 (b)に示すような解析モデルを用いて電磁界シミュレーションを 行った。第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2として、縦寸法 184mm及び横寸法 48m mの矩形状の導電板を互いに対向するように配置し、その第 1の導電板 1に、 3 X 30 mmの閉塞されたスロット 3を形成した。ここで、第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2は 、それぞれ辺縁部で電気的に接続されている。そして、第 1の導電板 1と第 2の導電 板 2との間に給電手段 4での給電点(1箇所)を設け、その給電点をシフトさせた時の アンテナインピーダンス特性を計算した。ここで、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との 間隔は、アンテナの共振周波数の 1Z4波長に相当する長さより非常に狭ぐ約 0. 0 3波長とした。
[0048] インピーダンス整合エリア 8の電磁界シミュレーションの結果、図 6 (b)に示すように 、インピーダンス整合が取れている位置、すなわち、スロット 3の共振周波数 f に対し
0 て S11く— 10dBを示す給電点は〇で示す位置であった。また、インピーダンス整合 が取れていない位置、すなわち、スロット 3の共振周波数 f に対して Sl l >— 10dB o
の給電点は參で示す位置であった。
[0049] 図 6 (b)でのインピーダンス整合エリア 8の電磁界シミュレーションは、スロット 3の下 側であって、しかもスロットの中心部 3aから右側の端部 3bの領域に給電点を配置し た場合についてのみ実施した力 構造上の対称性を考慮に入れると、図 6 (b)でのィ ンピーダンス整合エリア 8の電磁界シミュレーションは、スロット 3の下側であって、しか もスロットの中心部 3aから左側の端部 3bの領域に給電点を配置した場合、スロット 3 の上側であって、し力もスロットの中心部 3aから右側の端部 3bの領域に給電点を配 置した場合、スロット 3の上側であって、し力もスロットの中心部 3aから左側の端部 3b の領域に給電点を配置した場合について行っても、図 6 (b)に示す參と〇とで示す結 果が現れる。
[0050] したがって、実施形態 1のスロットアンテナにおける、第 1の導電板 1及び第の導電 板 2と給電手段 4との間のインピーダンス整合が得られるインピーダンス整合エリア 8 は図 6 (a)及び (b)に示すように、スロット 3の中央部 3aを中心として半楕円形状に分 布し、かつスロット 3を中心として対称に分布して 、ることが分かる。
[0051] 以上の結果から、給電手段 4が図 6 (a)及び (b)に示すインピーダンス整合エリア 8 に配置されることで、インピーダンス不整合による損失を低減させ、効率良くスロット 3 に電力供給を行うことができる。最適な給電点は上述の式、すなわち、スロット 3の共 振周波数 f に対して S I 1く— 10dBを示す位置として算出できる。或いは、給電手段
0
4からの電力反射量をモニタしながら、最適な給電点の位置を調整することによって 得ることができる。
[0052] さらに、インピーダンス整合エリア 8は、線で示される領域ではなぐ図 6 (a)及び (b) に矢印で示すように、上限と下限とで示される幅の領域であり、しかも、スロット 3を中 心として対称に現れる。したがって、実施形態 1のスロットアンテナを例えば携帯無線 端末に実装した際に、その実装レイアウトによって、最適な給電位置に他の部品が配 置されている場合でも、他の給電位置を選択することで、スロット 3と給電手段 4との間 のインピーダンス整合を実現できる。また、給電手段 4の位置を調整することで、スロ ット 3と給電手段 4との間のインピーダンス整合を容易に行えるため、特にインピーダ ンス整合用の回路を挿入する必要性がない。
[0053] また、給電手段 4の近傍には強 、電磁界が分布するため、電磁ノイズ等による実装 部品の誤動作が生じやすい。しかし、実施形態 1のスロットアンテナでは、インピーダ ンス整合エリア 8が広く分布するため、実装部品を避けたインピーダンス整合エリア 8 で給電'受電を行うことが可能であり、実装部品に電磁界による影響を低減すること が可能である。
[0054] 図 6では、実施形態 1のスロット 3として、閉塞された開口孔形状のスロットを用いた 場合のインピーダンス整合エリア 8をシミュレーションする場合を説明したが、実施形 態 1のスロット 3として、開放された開口孔形状のスロットを用いた場合のインピーダン ス整合エリア 8には、図 9で説明するインピーダンス整合エリア 28が該当する。
[0055] ここまでの実施形態 1の説明では、給電手段 4の位置調整のみでインピーダンス整 合を取る例を示した。しかし、インピーダンス整合回路を組み合わせてもよいものであ る。この組み合わせでは、給電手段 4の位置調整でおおまかなインピーダンス整合を 得て、インピーダンス整合回路で微調整を行う。この組み合わせでは、インピーダン ス整合回路の機能が微調整の機能に限定されるため、回路構成が少なくなる。
[0056] 実施形態 1によれば、対向して配置された導電板の対と、一方の導電板に形成され たスロットと、対をなす導電板の間にあって、対向する 2点で対をなす導電板に電気 的及び物理的に接続された給電手段とを有するため、インピーダンスを一定に保つ ために給電線路に位置決めに高い精度が要求されることはなぐインピーダンス不整 合による損失を防止でき、インピーダンス整合回路を不要とすることができる。また、 インピーダンス整合回路が不要となるため、整合回路自身による損失をなくすること が可能である。
[0057] 実施形態 1によれば、給電構造は第 1の導電板及び第 2の導電板に給電手段で直 接給電する方式とし、給電位置の調整によりインピーダンス整合を行う方式を採用す ることで、インピーダンス整合回路を不要とし、アンテナ性能の向上を実現できる。ま た、この給電構造によって、給電手段による給電 '受電のためのインピーダンス整合 エリアを広く取ることができるため、実装部品を給電位置力 離すような実装レイアウト が可能であり、ノイズ等による機能部品及び回路の動作不具合の低減を図ることがで きる。
[0058] 実施形態 1によれば、例えば、携帯無線端末に組み込むことが考えられる。携帯無 線端末には小型化が要求されるため、携帯無線端末の実装部品による実装レイァゥ トによって、給電手段の設置に制限が加えられる場合がある。しかし、実施形態 1で は、給電手段の設置に自由度を持たせることができるため、実装レイアウトによる給電 手段の設置に制限が加えられても、インピーダンス整合を確保した状態で給電手段 による給電 '受電を確実に行うことができる。
[0059] 実施形態 1によれば、インピーダンス整合回路を組み合わせてもよ!/、。この組み合 わせでは、給電手段の位置調整でおおまかなインピーダンス整合を得て、インピー ダンス整合回路で微調整を行う。したがって、インピーダンス整合回路の機能を微調 整の機能に限定でき、回路構成を少なくでき、インピーダンス整合回路を付加したと しても、回路構成を必要最小限のサイズに抑制して、回路による損失を最低限に抑 え、良好なアンテナの性能を得ることができる。
[0060] 実施形態 1によれば、第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2よりも導電率の高い金属 膜 6を使用周波数及び金属膜 6の材質で規定される浸透の深さ以上の厚さに設定す ることで、スロット 3で励振された電流を金属膜 6の表面及びその内部にのみに分布さ せることができる。これによつて、金属膜 6が存在しない場合と比較して、抵抗損失が 低減し、アンテナ性能を向上できる。
[0061] 実施形態 1において、図 1 (a)に示すスロット 3の電気長を使用周波数の lZ2 (nZ
2)波長に代えて、図 1 (d)に示すようにスロット 3の電気長を使用周波数の lZ4 (mZ 4)波長に短縮することで、アンテナの専有面積を小さくして、アンテナを小型化する ことができる。
[0062] (実施形態 2) 次に、スロットと給電手段とのインピーダンスマッチングを、スロットと給電手段、及び 金属壁の位置関係を調整することで得る場合を実施形態 2として説明する。
[0063] 実施形態 2に係るスロットアンテナは図 7 (a) , (b)及び (c)に示すように、対向する 少なくとも 2つの導電板 1, 2と、スロット 3と、給電手段 4と、金属壁 26と、を有している
[0064] 実施形態 2のスロットアンテナに用いている給電手段 4は、送信アンテナの場合、送 信信号を送出するために導電板 1, 2に電力給電を行い、受信アンテナの場合、電 磁波で誘起される電流を取り込む。また、導電板 1, 2は対向するものであれば、その 設置個数が制限されるものではないが、図 7に示す実施形態 2では、 2枚の対向する 導電板 1, 2を用いている。
[0065] 第 1の導電板 1と第 2の導電板 2は、対向位置に配置されている。給電手段 4は、対 向した第 1の導電板 1と第 2の導電板 2の間にあって、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2に電気的及び物理的にそれぞれ接続されている。なお、導電板 1と給電手段 4との 接続位置と、導電板 2と給電手段 4との接続位置とは、対向する位置であることが望ま しいものである。
[0066] 第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2は、金属板、または金属膜の何れであっても良く 、導電性の高い材料を用いることが望ましい。金属板は、高剛性の金属筐体を構成 する場合に有効である。一般に導電性の高い金属は柔らカ 、ものが多ぐ剛性を必 要とする筐体外装用として適していない。そこで、高剛性であるが比較的導電性の低 い金属板を筐体外装用に用い、金属板の表層に金属膜を配置する、或いは榭脂板 の表層に金属膜を配置することで、第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2を構成しても よいものである。ここで、金属膜は、金属板より導電性の高い金属である。
[0067] また、第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2よりも導電率の高い金属膜を使用周波数 及び金属膜の材質で規定される浸透の深さ以上の厚さに設定することで、スロット 3 で励振された電流を金属膜の表面及びその内部にのみに分布させることができる。 これによつて、金属膜が存在しない場合と比較して、抵抗損失が低減し、アンテナ性 能を向上させることが可能となる。
[0068] 第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2の形状は扁平な平板として図示した力 これに 限られるものではない。図 4に示すように、例えば第 1の導電板 1の第 2の導電板 2と 対面する面を平坦とし、反対面を中高の曲面とした、蒲鋅形状であってもよいもので ある。また図 4に示すように、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2の一方或いは双方を曲 面状に湾曲させた形状としてもよいものである。
[0069] 近年のデザイン性を追及した携帯無線端末には、曲面を採用した端末が見受けら れる。実施形態 2のスロットアンテナは、導電板 1, 2の面を曲面形状とすることで、曲 面を採用した携帯無線端末に適用する際に、携帯無線端末の形状に合わせて容易 に組み込むことが可能となる。
[0070] 給電手段 4は図 8 (a) , (b)に示すように、一対の端子 4a, 4bを備え、少なくともその 一方の端子 4bがパネ性を有するものである。給電手段 4は図 8 (c)に示すように、一 つの端子 4aを第 1の導電板 1又は第 2の導電板 2の一方にあてがい、パネ性の端子 4bを第 1の導電板 1又は第 2の導電板 2の他方に圧接することで、第 1の導電板 1と 第 2の導電板 2とに電気的及び物理的に接続され、一対の端子 4a, 4bから第 1の導 電板 1と第 2の導電板 2との間に電力を供給する。前記パネ性を有する端子 4bの構 造としては例えば、スプリングピン構造、板状のパネを用いた構造、またはコイル形状 の構造であっても良い。また、給電手段 4の一対の端子 4a, 4bは、第 1の導電板 1と 第 2の導電板 2に直接接合させてもょ 、ものである。
[0071] 給電手段 4と、給電線路 27とを詳細に説明する。図 8 (a)に示す給電手段 4は、絶 縁板 4cの一面に金属パターンが形成され、絶縁板 4cの他面にスプリングピンが設け られている。前記金属パターンが端子 4aを構成し、前記スプリングピンが端子 4bを構 成している。図 8 (a)に示す給電手段 4は、金属パターンの端子 4aを第 1の導電板 1 又は第 2の導電板 2の一方にあて力 ^、、スプリングピンの端子 4bを第 1の導電板 1又 は第 2の導電板 2の他方に圧接することで、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2とに電気 的及び物理的に接続される。この場合、金属パターンの給電端子 4aは、導電板 1又 は 2に半田などで接続する構造が望ましいものである。
[0072] 図 8 (b)に示す給電手段 4は、絶縁板 4cの一面に金属パターンが形成され、絶縁 板 4cの他面に板パネが設けられている。前記金属パターンが端子 4aを構成し、前記 板パネが端子 4bを構成している。図 8 (b)に示す給電手段 4は、金属パターンの端子 4aを第 1の導電板 1又は第 2の導電板 2の一方にあて力 ^、、板パネの端子 4bを第 1 の導電板 1又は第 2の導電板 2の他方に圧接することで、第 1の導電板 1と第 2の導電 板 2とに電気的及び物理的に接続される。この場合、金属パターンの給電端子 4aは 、導電板 1又は 2に半田などで接続する構造が望ましいものである。
[0073] 図 8 (a)及び (b)の例では、一つの端子 4bのみをスプリングピン又は板パネで構成 して、パネ性を持たせたが、これに限られない。端子 4a, 4bの双方をスプリングピン 又は板パネで構成してもよい。また、端子 4a, 4bにばね性を持たせるには、スプリン グピン、板パネに限られるものではない。給電手段 4の端子 4a, 4bが第 1及び第 2の 導電板 1, 2に接続する位置は、互いに対向した 2点であることが望ましい。
[0074] 次に、給電手段 4と給電線路 27との関係について説明する。図 8 (c)に示すように、 給電線路 27として同軸ケーブルを用いる場合、同軸ケーブル 27の中心導体 27aが 給電手段 4の端子 4bに接続され、同軸ケーブル 27の外皮導体 27bが給電手段の端 子 4aに接続される。これ〖こより、同軸ケーブル 27の中心導体 27aと給電手段 4の端 子 4b及び第 1の導電板 1とが電気的に接続され、同軸ケーブル 27の外皮導体 27bと 給電手段 4の端子 4a及び第 2の導電板 2とが電気的に接続され、第 2の導電板 2がグ ランド'となる。
[0075] 給電手段 4と図示しない無線回路との間を接続する給電線路 27としては、同軸ケ 一ブル、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路等を用いることが可能である。同軸ケ 一ブル、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路などのグランドは、給電手段 4の端子 4aに接続される。給電線路 27は、送信時に図示しない無線回路からの電力を給電 手段 4に給電し、受信時に取り込んだ電流を図示しない無線回路に伝送する。
[0076] スロット 3は、開放された細長い開口孔形状に形成され、第 1の導電板 1に設けられ ている。図 7に示すスロット 3の長さは、使用周波数の 1Z4波長の電気長に設定され 、スロット 3の一端 3dは、第 1の導電板 1の端縁 laで外部に開放され、スロット 3の他 端 3eは、閉塞されている。給電手段 4での電力が第 1の導電板 1と第 2の導電板 2と の間に供給されると、スロット 3の電気長に依存した周波数での励振がスロット 3で引 き起こされ、スロット 3で励振された電流が第 1の導電板 1又は第 2の導電板 2の全体 に分布し、電磁波が放射される。 [0077] 図 7では、スロット 3を第 1の導電板 1にのみ配置した構成例を示した力 これに限ら れるものではない。例えばスロット 3を第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との双方に配置 した構成でもアンテナとして動作する。スロット 3を第 1の導電板 1のみに配置した場 合、第 1の導電板 1側に電磁波の指向性を有するアンテナを実現できる。スロット 3を 第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との双方に配置した場合、電磁波の指向性が全方位 である無指向性アンテナを実現できる。
[0078] 実施形態 2に関する以上の説明では、スロット 3の形状を、開放された細長い開口 孔形状とした力 これに限られるものではない。図 7 (d)に示すように、スロット 3の形 状を、両端 3d, 3eが閉塞された細長い開口孔形状としてもよいものである。さらに、 細長い開口孔形状に変えて、例えば、スロット 3の形状は、逆 Uの字型又はミアンダ( 蛇行)形状であってもよい。また、スロット 3の開口部は、誘電体損失の低い誘電体で 覆うことが望ま ヽ。また誘電体の材料を変えることで誘電体の比誘電率を変化させ 、スロット 3で励振される電流の共振周波数を変化させることが可能である。
[0079] さらに、図 7 (a)に示すスロット 3は、その電気長を使用周波数の 1Z4波長の長さに 設定し、図 7 (d)に示すスロット 3は、その電気長を使用周波数の 1Z2波長の長さに 設定したが、スロット 3の電気長は、これらの長さに限られるものではない。スロット 3の 電気長は、使用周波数の nZ2波長、或いは使用周波数の mZ4波長に設定するこ とで、高次の励振が引き起こされる長さに設定してもよいものである。ただし、 nは、 2 , 3, 4, 5 · · ·、 mは、 3, 5, 7, 9. · ·の整数である。ただし、スロット 3の形状は、電気 長を使用周波数の nZ2波長に設定した場合、閉塞された開口孔形状に、電気長を 使用周波数の mZ4波長に設定した場合、一端 3dが開放された開口孔形状にそれ ぞれ形成する必要がある。
[0080] 以上のように、スロット 3は、スロット 3の電気長に依存した周波数での励振が引き起 こされる電気長及び形状並びに構造であれば、 V、ずれのものであってもよ 、ものであ る。
[0081] 次に、第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2と給電手段 4との位置関係を図 9に基づ いて説明する。
[0082] 同軸ケーブル、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路等の給電線路 27では、その 特性インピーダンスが 50オームである。このため、スロット 3のインピーダンスが 50ォ ームとなる箇所で給電及び受電を行えば、不整合損によるロスは生じな 、。
[0083] 図 9 (a)に示すように、第 1の導電板 1に設けられたスロット 3に注目して、給電手段 4 での給電エリア (インピーダンス整合エリア)について考える。図 9 (b)のモデルでは、 第 1の導電板 1と第 2の導電板が対向して配置されており、金属壁 26は、スロット 3の 閉塞端部 3e側の第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2の辺縁部に配置され、 2枚の導 電板 1, 2を電気的に接続している。
[0084] 図 9 (b)に示すように、スロット 3が第 1の導電板 1の端縁 laから内部側に直線状に 切り込んで設けられている場合、給電手段 4のインピーダンス整合エリア 28は、最も インピーダンスが高くなる点 (スロット 3の開放端部 3d)を中心とした半楕円形状の領 域となる。スロット 3の開放端部 3dからインピーダンス整合エリア 28までの距離は、最 も近い所 (スロット 3の閉塞端部 3e近傍)で使用周波数の約 0. 2波長に相当する電気 長だけ離れた位置にある。
[0085] したがって、給電手段 4は、図 9 (a)に点線で示す楕円帯状のインピーダンス整合 エリア 28内で第 1の導電板 1と第 2の導電板 2の対向する箇所に電気的及び物理的 に接続され、インピーダンス整合エリア 28内で第 1の導電板 1と第 2の導電板 2の間 に電力を供給する。
[0086] 金属壁 26は、スロット 3の閉塞端部 3eに接近し、かつ給電手段 4の給電位置の近 傍に配置されている。ここで、給電手段 4と金属壁 26との距離、及びスロット 3の閉塞 端部 3eと金属壁 26との距離は、使用周波数の 1Z10波長に相当する電気長以下と する。第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との間隔は、理論上、使用周波数の 1Z4波長 の長さに設定することが望ま 、ものである。
[0087] しかし、実際の問題としては、組み込み対象である携帯無線端末は、スリム化が要 求されているため、使用周波数の 1Z4波長に相当するアンテナ厚 (例えば、使用周 波数 2GHzの場合、 37. 5mmの厚さ)を携帯無線端末内に確保するのは困難であり 、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との間隔は、狭くならざるを得ない。このような事態 では、スロット 3と給電手段 4とのインピーダンスマッチングが崩れ、設計値での電力 が第 1の導電板 1及び第 2の導電板 2の間に供給されなくなる。 [0088] そこで、金属壁 26を用いてインピーダンスマッチングを図る。金属壁 26は、第 1の 導電板 1及び第 2の導電板 2の間に嵌め込まれる短冊状に形成され、給電手段 4〖こ 接近した位置で第 1の導電板 1と第 2の導電板 2とに電気的及び物理的に接続されて いる。この構造によって、スロット 3と給電手段 4とのインピーダンスマッチングを金属 壁 26でとる、すなわち、金属壁 26をインピーダンス整合素子として機能させている。 なお、図 7では、金属壁 26を導電板 1, 2のほぼ中央位置に配置している力 これに 限られるものではない。金属壁 26は、給電手段 4、スロット 3の閉塞部 3bとの距離を 使用周波数の 1Z10波長に相当する電気長以下とする範囲内において、導電板 1, 2の中央部に対して左右又は上下方向にシフトさせた位置に配置してもよ 、ものであ る。
[0089] 図 9では、実施形態 2のスロット 3として、開放された開口孔形状のスロットを用いた 場合のインピーダンス整合エリア 28をシミュレーションする場合を説明した力 実施 形態 2のスロット 3として、閉塞された開口孔形状のスロットを用いた場合のインピーダ ンス整合エリア 28には、図 6で説明するインピーダンス整合エリア 8が該当する。
[0090] 次に、実施形態 2のスロットアンテナの動作について説明する。先ず、送信アンテナ としての動作にっ 、て説明する。
[0091] 図示しない無線回路力 給電線路 27を経由して給電手段 4に電力が給電されると 、その電力が給電手段 4で第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との間に給電される。この 場合、金属壁 26は、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2の間にあって、給電手段 4に接 近した位置に配置されており、インピーダンス整合素子として機能させることで、給電 手段 4の位置でのインピーダンスマッチングがとれ、給電手段 4からの電力は第 1の 導電板 1と第 2の導電板 2の間に最大限に給電される。
[0092] 最大限の電力が給電されると、スロット 3の約 1Z4波長の電気長に依存した周波数 での励振力 Sスロット 3で引き起こされ、スロット 3で励振された電流が第 1の導電板 1の 全体に分布し、この電流が放射源となって、第 1の導電板 1から電磁波が放射される 。このとき、第 2の導電板 2は、反射板として作用する。このため、スロット 3が配置され た側への強い電磁波放射が生じる指向性アンテナとして動作する。
[0093] 図 10、図 11に金属壁によるスロットアンテナのインピーダンス効果の実験例を示す 。この実験で用いたスロットアンテナは、図 10 (c)、図 11 (c)に示すような配置であり、 給電手段 4Ίこおけるインピーダンス特性を測定した。ここで、金属壁 26と給電手段 4 または 4'との距離は使用周波数の約 0. 05波長相当とした。また、スロットアンテナの 厚さ (第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との間の距離)は、アンテナの共振周波数の 1 Z4波長よりも非常に薄ぐ約 0. 03波長相当とした。
[0094] 図 10 (a)に、金属壁 26を配置しない従来に係るスロットアンテナのインピーダンス 特性の実験結果を示し、図 11 (a)に、金属壁 26を配置した実施形態に係るスロット アンテナのインピーダンス特性の実験結果を示している。さらに、図 10 (b)に、金属 壁 26を配置しない従来のスロットアンテナのインピーダンス特性 (スミスチャート) P1 を示し、図 11 (a)に、金属壁 26を配置した実施形態のスロットアンテナのインピーダ ンス特性 (スミスチャート) P2を示して 、る。
[0095] 図 10 (a)、(b)から明らかなように、 2枚の導電板 1, 2の間隔が使用周波数の 1/4 波長より狭い場合、給電手段 4とスロット 3とのインピーダンスのミスマッチングの度合 いが大きくなり、電力がアンテナに殆ど供給されない状態となる。
[0096] これに対して、図 11 (a)、(b)に示すように、金属壁 26は、給電手段 4とスロット 3と の間のインピーダンス整合素子として作用し、給電手段 4'と金属壁 26との位置関係 を調整することで、給電手段 4'とスロット 3とのインピーダンスのマッチングがとれ、最 大限の電力がアンテナに供給される状態となる。
[0097] 図 11の実験結果力 も明らかなように、金属壁 26は、インピーダンス整合素子とし て機能し、給電手段 4とスロット 3との間のインピーダンスマッチングに寄与しているこ とは明らかである。ここで、本実験例で使用したスロットアンテナの構造は、実施形態 2と異なる形態を有する力 金属壁 26によるインピーダンスマッチング機能は、金属 壁 26を用いた実施形態 3, 4の 、ずれにお ヽても同様である。
[0098] 次に、受信アンテナとしての動作について説明する。第 1の導電板 1及びスロット 3 の周囲には、受信波として到来した電磁波で電流が誘起される。この場合、給電手 段 4が受電手段として機能し、前記誘起された電流は、給電手段 4及び給電線路 27 を経由して、図示しない無線回路に受信信号として伝送される。
[0099] 電磁波での電流誘起は、第 1の導電板 1とスロット 3の組み合わせで生じるため、第 2の導電板 2では、電磁波での電流誘起は生じることがない。したがって、第 1の導電 板 1及びスロット 3側に到来する電磁波にのみ感応する指向性アンテナとして作用す るため、特に第 1の導電板 1側からの到来電磁波に対して高い受信感度を示すことと なる。
[0100] 受信アンテナとして動作する際にも、給電手段 4のインピーダンスマッチングが金属 壁 26でとられているため、受信波の電力が第 1の導電板 1から給電手段 4及び給電 線路 27を経て無線回路(図示略)に効率良く伝達される。
[0101] 実施形態 2によれば、スロットと給電手段とのインピーダンスマッチングはスロットと 給電手段、及び金属壁の位置関係を調整することで得られる。したがって、スロットァ ンテナが組み込まれる携帯無線端末の金属筐体に、デザイン性の観点力 曲面形 状や凹凸形状が採用されたとしても、筐体上にスロットを配置することは可能であり、 更にスロットと給電手段、及び金属壁の位置調整を行うことで、給電手段におけるァ ンテナのインピーダンスを得ることが可能となる。
[0102] 実施形態 2によれば、スロットと給電手段とのインピーダンスマッチングは、スロットと 給電手段、及び金属壁の位置関係を調整することで得られる。スロットアンテナが組 み込まれる携帯無線端末の厚さの制約などにより、携帯無線端末毎に対をなす導電 板の間隔が異なる可能性がある力 間隔に応じてスロットと給電手段、及び金属壁の 位置調整を行うことで、給電手段におけるアンテナのインピーダンスを得ることができ る。
[0103] 実施形態 2によれば、互いに対向した導電板の少なくとも一方にスロットを設けた構 造であって、給電手段の近傍に金属壁を配置したことで、 2枚の導電板の間隔が狭 い場合であっても、良好なインピーダンス特性を確保できる。同時に複数の給電手段 を用いた複数のスロットを励振する場合では、金属壁は整合素子としての機能の他 にシールド素子として機能するので、相互の電磁干渉を抑えることができ、個々のァ ンテナの調整を容易に行うことができる。
[0104] 実施形態 2によれば、対向して配置された導電板の対と、一方の導電板に形成され たスロットと、対をなす導電板の間にあって、対向する 2点で対をなす導電板に電気 的及び物理的に接続された給電手段と、スロットアンテナと給電手段との間のインピ 一ダンスマッチングをとる金属壁を有するため、インピーダンス整合回路を不要とする ことができる。また、インピーダンス整合回路が不要となるため、整合回路自身による 損失をなくすことが可能となる。
[0105] 実施形態 2によれば、給電手段による給電,受電のためのインピーダンス整合エリ ァを広く確保できることで、給電手段の設置に自由度を持たせることができる。
[0106] 実施形態 2によれば、例えば、携帯無線端末に組み込むことが考えられる。携帯無 線端末には小型化が要求されるため、携帯無線端末の実装部品による実装レイァゥ トによって、給電手段の設置に制限が加えられる場合がある。しかし、実施形態 2で は、給電手段の設置に自由度を持たせることができるため、実装レイアウトによる給電 手段の設置に制限が加えられても、インピーダンス整合を確保した状態で給電手段 による給電 '受電を確実に行うことができる。
[0107] 実施形態 2によれば、インピーダンス整合回路を組み合わせてもよ!/、。この組み合 わせでは、給電手段の位置調整でおおまかな整合を得て、インピーダンス整合回路 で微調整を行う。したがって、インピーダンス整合回路の機能を微調整の機能に限定 でき、回路構成を少なくでき、インピーダンス整合回路を付加したとしても、回路構成 を必要最小限のサイズに抑制して、回路による損失を最低限に抑え、良好なアンテ ナの性能を得ることができる。
[0108] (実施形態 3)
次に、金属壁 26を用いた実施形態 2を変更した実施形態 3に係るスロットアンテナ を図 12 (a) , (b)及び (c)に基づいて説明する。
[0109] 実施形態 3に係るスロットアンテナは、導電板 1, 2に複数のスロットを設けたことを特 徴とするものである。図 12に示す実施形態 3では、第 1の導電板 1に 2本のスロット 29 , 30を設けている。なお、スロット 29, 30の個数は、 2以上であれば、いずれの個数 であってもよいものである。その他の構成は実施形態 2と同様である。
[0110] 2本のスロット 29, 30は、開放された開口孔形状に形成され、第 1の導電板 1に設 けられている。図 12に示すスロット 29, 30の長さは、使用周波数の 1Z4波長の電気 長に設定され、スロット 29, 30の一端 29a, 30aは、第 1の導電板 1の端縁 laで外部 に開放され、スロット 29, 30の他端 29b, 30bは、閉塞されている。 2本のスロット 29, 30は、給電手段 4を挟む位置で給電手段 4に接近させて配置されている。給電手段 4での電力が第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との間に供給されると、スロット 29, 30 の電気長に依存した周波数での励振がスロット 29, 30で引き起こされ、スロット 29, 3 0で励振された電流が第 1の導電板 1又は第 2の導電板 2の全体に分布し、電磁波が 放射される。
[0111] 実施形態 3での 2本のスロット 29, 30の長さは、使用周波数の 1Z4波長の電気長 に設定されるものであるから、 2本のスロット 29, 30の長さを異なる使用周波数の 1Z 4波長に設定すれば、 2本のスロット 29, 30では、異なる周波数での送受信が行われ ることとなる。
[0112] 図 12では、スロット 29, 30を第 1の導電板 1にのみ配置した構成例を示した力 こ れに限られるものではない。例えばスロット 29, 30を第 1の導電板 1と第 2の導電板 2 との双方に配置した構成でもアンテナとして動作する。スロット 29, 30を第 1の導電板 1のみに配置した場合、第 1の導電板 1側に電磁波の指向性を有するアンテナを実 現できる。スロット 29, 30を第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との双方に配置した場合 、電磁波の指向性が全方位である無指向性アンテナを実現できる。
[0113] 実施形態 3では、スロット 29, 30の形状を鈎型形状のスリット形状としたが、これに 限られない。例えば、スロット 29, 30の形状は、ストレート型やミアンダ (蛇行)形状な どであってもよい。また、図 12において、(d)に示すようにスロット 30の鈎型形状の中 の直角コーナー部分の内側を斜めにカットした形状 30cとすることで、アンテナの動 作する周波数帯域を拡大することができる。また、スロット 29, 30の開口部は、誘電 体損失の低 、誘電体で覆うことが望まし 、。前記誘電体の材料を変えることで比誘 電率を変化させ、スロット 29, 30で励振される電流の共振周波数を変化させることが 可能である。その他の構成及び動作は、実施形態 2と同様である。
[0114] 実施形態 3によれば、スロット 29, 30は導電板 1, 2に複数設けられているため、一 方のスロットが電磁的に遮蔽されたとしても、残りのスロットでの送受信を行うことがで きる。また、複数のスロット 29, 30の長さを調整することで、異なる周波数での送受信 を選択することができる。
[0115] (実施形態 4) 次に、金属壁 26を用いた実施形態 4に係るスロットアンテナを図 13〜図 20に基づ いて説明する。
[0116] 実施形態 4に係るスロットアンテナは基本的構成として、導電板 1, 2を金属壁 26で 複数の領域に電磁的に分割し、分割された領域の導電板 1, 2に、スロットと給電手 段とを備えたことを特徴とするものである。その他の構成は実施形態 2及び実施形態 3と同様である。
[0117] 図 13 (a) , (b) , (c)に示す実施形態 4に係るスロットアンテナは、導電板 1, 2を金 属壁 26で 2つの領域に電磁的に分割している。そして、分割された領域の導電板 1, 2に、スロット 29, 30と給電手段 4, 4'とを備えている。なお、図 13では、導電板 1, 2 のほぼ中央部に金属壁 26を配置している力 これに限られるものではない。金属壁 2 6は、導電板 1, 2の左右又は上下方向にシフトして配置してもよいものである。
[0118] 図 13では、金属壁 26は、スロット 29とその給電手段 4との電磁的結合箇所と、スロ ット 30とその給電手段 4'との電磁的結合を電磁的に分割する必要最小限の長さ L1 に設定されている。
[0119] 図 13では、金属壁 26で分割された領域の導電板 1に設けるスロット 29, 30の長さ を異ならせている。すなわち、 2本のスロット 29, 30の長さは、異なる使用周波数の 1 Z4波長に設定されている。したがって、スロット 29の電気長に依存する励振の周波 数と、スロット 30の電気長に依存する励振の周波数とは異なる。その他の構成及び 動作は実施形態 2, 3と同様である。
[0120] 図 13に示す構成によれば、金属壁 26で電磁的に分割された給電手段 4, 4,からス ロット 29とスロット 30とに切り替えて電力を供給することで、スロット 29と 30との長さの 異なる電気長に依存する周波数で励振がスロット 29, 30で引き起こされるため、マル チバンドィ匕を実現できる。
[0121] 図 14 (a) , (b) , (c)は、図 13の構成を変更した例であって、金属壁 26で電磁的に 分割された領域の導電板 1にスロット 29, 30を 2本ずつ設けたものである。 2本のスロ ット 29, 30を設ける構成は図 12に示す構成と同様である。なお、スロット 29, 30を設 ける個数は、 2以上であれば、いずれの個数であってもよいものである。その他の構 成は図 13の構成と同様である。 [0122] 図 14に示す構成によれば、金属壁 26で電磁的に分割された領域の導電板に設け たスロットがそれぞれ複数存在するため、一方のスロットが電磁的に遮蔽されても、残 りのスロットでの送受信を行うことができる。また、図 13の構成と同様の効果を得ること ができる。また図 14の構成において、図 12の場合と同様に、縦に並べたスロット 29, 30の下側のスロット 30の形状を図 12 (d)に示すような形状とすること、すなわち、下 側のスロット 30の鈎型形状の中の直角コーナー部分の内側を斜めにカットした形状 3 Ocとすることで、アンテナの動作する周波数帯域を拡大することができる。
[0123] 図 15 (a) , (b) , (c)は、図 13の構成を変更した例であって、金属壁 26を導電板 1, 2の長さ方向全域に渡って配置し、導電板 1, 2を金属壁 26で左右に電磁的に 2分割 したものである。なお、図 15 (b)で示す金属壁 26は、その存在を明確にするため、斜 線を付して示してある。
[0124] 図 15に示す構成によれば、スロット 29及び給電手段 4の組と、スロット 30及び給電 手段 4'の組とが金属壁 26で完全に電磁的に分割されるため、相互干渉を回避する ことができる。また、図 13の構成と同様の効果を得ることができる。
[0125] 図 15 (a) , (b) , (c)に示す構成では、図 16 (a) , (b) , (c)に示すように、金属壁 26 で電磁的に分割された領域に、複数のスロット 29, 30をそれぞれ設けてもよいもので ある。なお、図 16 (b)で示す金属壁 26は、その存在を明確にするため、斜線を付し て示してある。
[0126] 図 16の構成によれば、金属壁 26で電磁的に分割された領域の導電板に設けたス ロットがそれぞれ複数存在するため、一方のスロットが電磁的に遮蔽されても、残りの スロットでの送受信を行うことができる。
[0127] 図 17 (a) , (b) , (c)は、図 15の構成を変更した例であって、金属壁 26を導電板 1, 2の長手方向全域に配置する際に当たって、金属壁 26の一端 5aを導電板 1, 2の短 辺側に延長させて配置したものである。その他の構成は図 15と同様である。なお、図 17 (b)で示す金属壁 26は、その存在を明確にするため、斜線を付して示してある。
[0128] 図 18 (a) , (b) , (c)は、図 15の構成を変更した例であって、金属壁 26を導電板 1, 2の長手方向全域に配置する際に当たって、金属壁 26の両端 26a、 26bを導電板 1 , 2の短辺側に延長させて配置したものである。その他の構成は図 15と同様である。 なお、図 18 (b)で示す金属壁 26は、その存在を明確にするため、斜線を付して示し てある。
[0129] 図 19 (a) , (b) , (c)は、図 15の構成を変更した例であって、金属壁 26を導電板 1, 2の長手方向全域に配置する際に当たって、金属壁 26の両端 26a、 26bを導電板 1 , 2の左右短辺側に延長させて配置したものである。その他の構成は図 15と同様で ある。なお、図 19 (b)で示す金属壁 26は、その存在を明確にするため、斜線を付し て示してある。
[0130] 図 17,図 18及び図 19の構成によれば、金属壁 26の延長部分(26a, 26b)が対を なす導電板 1, 2の間に介装されるため、スロットを開口した導電板の変形を防止でき ると共に、それぞれのスロット間での電磁干渉をより低減させることができる。また、ス ロット配置側の放射指向性を強めることができる。
[0131] 図 20 (a) , (b) , (c)は、図 15の構成を変更した例であって、導電板 1 , 2の長手方 向全域に渡って配置する金属壁を、平行に配置した 2枚の金属壁 26, 26,で構成し たものである。なお、図 20 (b)で示す金属壁 26, 26Ίま、その存在を明確にするため 、斜線を付して示してある。
[0132] 図 20の構成によれば、 2枚の金属壁 26, 26Ίこ挟まれた空間では、アンテナ電流 に起因した電磁界カも遮断された状態となる。したがって、 2枚の金属壁 26, 26'で 挟まれたエリア内に、電磁的な外乱に弱い回路部品や機能部品を実装することが可 能となり、携帯無線端末の安定した動作が容易に得られる。
[0133] (実施形態 5)
次に、実施形態 1に係るスロットアンテナを携帯無線端末に適用した例を実施形態 5として説明する。
[0134] 図 21に示すように、携帯無線端末は、端末自体の剛性を維持するため、直方体形 状の金属筐体 9が用いられ、その金属筐体 9を利用して必要な部品が実装される。
[0135] 金属筐体 9は、直方体形状に形成されているため、対向する位置に幅が広い扁平 な金属フレーム 9a, 9bと、対向する平板 9a, 9bを一定間隔に保持する幅が狭い金 属フレーム 9c, 9dと、を有している。幅が広い金属フレーム 9a, 9bは、金属フレーム 9c, 9dの幅寸法で対向しているため、実施形態 1のスロットアンテナでの第 1の導電 板 1及び第 2の導電板 2に応用可能である。
[0136] そこで、実施形態 5では、金属筐体 9の対向する幅が広い金属フレーム 9a, 9bを利 用して、実施形態 1のスロットアンテナを携帯無線端末に適用したものである。
[0137] 図 21 (a)〜(d)に示すように、対向する金属フレーム 9a, 9bの一方を第 1の導電板 1として用い、他方を第 2の導電板 2として用いる。したがって、第 1の導電板 (金属フ レーム 9a) 1と第 2の導電板 (金属フレーム 9b) 2とは、携帯無線端末の筐体 9を兼ね る構造になっている。対応関係を明確にするため、以下では、金属フレーム 9aを第 1 の導電板 1、金属フレーム 9bを第 2の導電板 2としてそれぞれ説明する。
[0138] 図 21 (a)及び (c)に示すように、第 1の導電板 1には、スロット 3が細長い開口孔形 状に形成して設けられている。実施形態 5では、スロット 3の長さは、携帯無線端末の 通信に使用する周波数の 1Z2波長に相当する電気長に形成している。また、第 1の 導電板 1の裏側には、スロット 3の開口を覆う誘電体損失の低い誘電体 10が配置され ている。実施形態 5では、誘電体 10として榭脂板を用いている。
[0139] 金属筐体 9の内部、すなわち、第 1の導電板 (金属フレーム 9a) 1と、第 2の導電板( 金属フレーム 9b) 2と、金属フレーム 9c, 9dとで形成された空間内には図 21 (c)及び (d)に示すように、携帯無線端末用の回路部品 11が図示しない基板に実装されて収 容されている。
[0140] 給電手段 4は、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2の間にあって、一方の端子 4bを第 1 の導電板 1に電気的及び物理的に接続され、他方の端子 4aが第 2の導電板 2に電 気的及び物理的に接続されている。給電手段 4は、図 6に示す半楕円形状のインピ 一ダンス整合エリア 8内であって、金属筐体 9内に収容された回路部品 11を避けた 位置に配置されている。また、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との間のスペースを使 つて、給電線路としての同軸ケーブル 12が配線され、同軸ケーブル 12の中心導体 1 2aが給電手段 4の一方の端子 4bに電気的に接続され、同軸ケーブル 12の外皮導 体 (グランド) 12bが給電手段 4の他方の端子 4aに電気的に接続されている。また、 同軸ケーブル 12は、回路部品 11に組み込まれた無線回路に接続されて 、る。
[0141] なお、実施形態 5での、給電手段 4、スロット 3、インピーダンス整合エリア 8及び給 電線路 12の構成については、実施形態 1での、給電手段 4、スロット 3、インピーダン ス整合エリア 8及び給電線路 12の構成と同様である。
[0142] 第 2の導電板 2を形成する金属フレーム 9bの表面には、凹陥部 13が形成されてい る。金属フレーム 9bの凹陥部 13には、携帯無線端末の表示部としての LCD (Liquid Crystal Display) 14が取り付けられている。また、金属フレーム 9bの表面には、数字 ボタン及び操作ボタン 15が図示しない基板に形成されて、貼り付けられている。
[0143] 次に、携帯無線端末に組み込まれたスロットアンテナで通信を行う場合の動作につ いて説明する。
[0144] 先ず、携帯無線端末から図示しな!ヽ無線基地局へ情報を送信する場合につ!ヽて 説明する。回路部品 11に組み込まれた無線回路力も同軸ケーブル 12を経由して給 電手段 4に電力が給電されると、その電力が給電手段 4で第 1の導電板 1と第 2の導 電板 2との間に給電される。このため、スロット 3の約 1Z2波長に相当する電気長に 依存した周波数での励振がスロット 3で引き起こされ、スロット 3で励振された電流が 第 1の導電板 1の全体に分布し、この電流が放射源となって、第 1の導電板 1から電 磁波が放射される。このとき、第 2の導電板 2は、電磁波の反射板として作用する。こ のため、第 1の導電板 1から第 2の導電板 2に向けて放射される電磁波は、第 2の導 電板 2で第 1の導電板 1側に反射され、電磁波が第 1の導電板 1側に指向したアンテ ナとして動作する。特に第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との間隔を使用周波数の 1Z 4波長付近の長さに設定すると、アンテナの性能が最大となる。
[0145] これにより、スロットアンテナを経由して、携帯無線端末から図示しない無線基地局 へ情報が送信される。
[0146] 次に、図示しない無線基地局からの情報を携帯無線端末で受信する場合の動作 について説明する。
[0147] 第 1の導電板 1及びスロット 3の周囲には、受信波として到来した電磁波で電流が誘 起される。この場合、給電手段 4が受電手段として機能し、前記誘起された電流は、 給電手段 4及び同軸ケーブル 12を経由して、回路部品に組み込まれた無線回路に 受信信号として伝送される。
[0148] 電磁波での電流誘起は、導電板とスロット 3の組み合わせで生じるため、第 2の導電 板 2では、電磁波での電流誘起は生じることがない。したがって、第 1の導電板 1及び スロット 3側に到来する電磁波にのみ感応する指向性アンテナとして作用するため、 特に第 1の導電板 1側からの到来電磁波に対して高い受信感度を示すこととなる。
[0149] これにより、スロットアンテナを経由して、図示しない無線基地局からの情報が携帯 無線端末で受信される。
[0150] 実施形態 5によれば、対向して配置された導電板の対と、一方の導電板に形成され たスロットと、を携帯無線端末の金属筐体に組み込み、対をなす導電板の間にあって 、対向する 2点で対をなす導電板に電気的及び物理的に接続された給電手段で給 電-受電を行うため、インピーダンスを一定に保っために給電線路に位置決めに高 い精度を要求されることはなぐインピーダンス不整合による損失を防止でき、インピ 一ダンス整合回路を不要とすることができる。また、インピーダンス整合回路が不要と なり、携帯無線端末の寸法をコンパクトにすることができる。
[0151] 実施形態 5によれば、インピーダンス整合エリアの電磁界シミュレーションによる結 果からも明らかなように、給電手段による給電 ·受電のためのインピーダンス整合エリ ァを広く確保できる。また、給電手段による給電 '受電のためのインピーダンス整合ェ リアを広く確保できることで、給電手段の設置に自由度を持たせることができる。
[0152] 携帯無線端末には小型化が要求されるため、携帯無線端末の実装部品による実 装レイアウトによって、給電手段の設置に制限が加えられる場合がある。しかし、実施 形態 5では、給電手段の設置に自由度を持たせることができるため、実装レイアウトに よる給電手段の設置に制限が加えられても、インピーダンス整合を確保した状態で給 電手段による給電,受電を確実に行うことができる。
[0153] 実施形態 5によれば、対をなす導電板の一方にのみスロットを設けることで、電磁波 の指向性を持たせることができ、この指向性を有する構造によって、通話時等におけ る人体の影響によるアンテナ性能の劣化を最小限にすることができる。また、 SAR (S pecific Absorption Rate)を低減することができるため、安全性の面でも優れた携帯無 線端末を提供することができる。
[0154] 給電手段 4の近傍には強い電磁界が分布するため、電磁ノイズ等による回路部品 1 1の誤動作が生じやすい。実施形態 5の携帯無線端末では、インピーダンス整合が 可能なインピーダンス整合エリア 8が存在するため、このインピーダンス整合エリア 8 内であれば、回路部品 11から離れた位置を自由に選択して給電手段 4を配置できる
[0155] また、スロット 3の開口を覆う榭脂板 10として、誘電体損失の低い材料を使用するこ とでアンテナでの損失を低減し、材料の比誘電率を変えることで、スロット 3の共振周 波数を変化させることができる。
[0156] 実施形態 5によれば、外装の筐体にスロットを設け、筐体全体をアンテナとして動作 させる構造であるため、従来の榭脂筐体内に内蔵アンテナを搭載した携帯無線端末 と比較して、筐体の肉厚を薄くしても携帯無線端末に必要な筐体剛性を確保できる。 また、アンテナ領域を最大限活用できるため、アンテナ性能を確保しつつ携帯無線 端末の小型 ·薄型化を図ることができる。し力も、筐体外部にアンテナが突出していな いため、落下等によるアンテナの破損の虞が無い。
[0157] 実施形態 5によれば、給電構造は筐体に直接給電する方式とし、給電位置の調整 によりインピーダンス整合を行う方式を採用することで、インピーダンス整合回路を不 要とし、アンテナ性能の向上を実現できる。また、この給電構造によって、給電可能な インピーダンス整合エリア 8を広く取ることができるため、実装部品を給電位置力 離 すような実装レイアウトが可能であり、ノイズ等による機能部品及び回路の動作不具 合の低減を図ることができる。更に、外装の金属筐体を高剛性なものと高導電率なも のとの組み合わせによって構成することにより、筐体剛性を確保しつつ、良好なアン テナ性能を実現できる。
[0158] (実施形態 6)
実施形態 5に係る携帯無線端末を変更した例を実施形態 6として説明する。
[0159] 図 22 (c)、 (d)に示すように、携帯無線端末の金属筐体 9内に組み込まれるプリント 基板 16には、プリント基板 16に実装される回路部品 11に共通したグランドパターン 1 7が全面に形成されている。
[0160] 実施形態 6では、金属フレーム 9aからなる第 1の導電板 1に対向した配置されたプ リント基板 16の全面に形成されたグランドパターン 17を、第 2の導電板 2として用いて いる。グランドパターン 17と第 1の導電板 1とは、スロットアンテナの対をなす導電板 1 , 2を構成している。したがって、第 2の導電板 2は、筐体 9に実装される金属部品を 兼ねる構造になっている。実施形態 6では、前記金属部品として、筐体 9に組み込ま れたプリント基板 16のグランドパターン 17を用いた力 これに限られるものではない。 図 22 (a)、(b)、(c)及び (d)に示す、その他の構成は、図 21に示す実施形態 5の構 成と同様である。
[0161] この場合、プリント基板 16のグランドパターン 17と第 1の導電板 1との間の間隔が、 携帯無線端末の使用周波数の 1Z4波長に相当する電気長より狭くなるに伴い、ァ ンテナ性能が低下する。
[0162] そこで、図 22 (d)に示すように、グランドパターン 17の全周の外縁部から金属接触 子 18をほぼ等間隔で引き出し、この金属接触子 18を、側壁をなす金属フレーム 9c, 9d又は第 1の導電板 1に電気的に接続させている。給電手段 4は、一方の端子 4bが 第 1の導電板 1に電気的及び物理的に接続され、他方の端子 4aがプリント基板 16の グランドパターン 17に電気的及び物理的に接続されている。
[0163] 次に、携帯無線端末に組み込まれたスロットアンテナで通信を行う場合の動作につ いて説明する。
[0164] 先ず、携帯無線端末から図示しな!、無線基地局へ情報を送信する場合につ!、て 説明する。回路部品 11に組み込まれた無線回路力も同軸ケーブル 12を経由して給 電手段 4に電力が給電されると、その電力が給電手段 4で第 1の導電板 1と第 2の導 電板 2との間に給電される。このため、スロット 3の約 1Z2波長の電気長に依存した 周波数での励振力 Sスロット 3で引き起こされ、スロット 3で励振された電流が第 1の導電 板 1及びグランドパターン (第 2の導電板 2) 17の全体に分布し、この電流が放射源と なって、第 1の導電板 1から電磁波が放射される。
[0165] これにより、スロットアンテナを経由して、携帯無線端末から図示しない無線基地局 へ情報が送信される。
[0166] 次に、図示しない無線基地局からの情報を携帯無線端末で受信する場合の動作 について説明する。
[0167] 第 1の導電板 1及びスロット 3の周囲には、受信波として到来した電磁波で電流が誘 起される。この場合、給電手段 4が受電手段として機能し、前記誘起された電流は、 給電手段 4及び同軸ケーブル 12を経由して、回路部品 11に組み込まれた無線回路 に受信信号として伝送される。
[0168] これにより、スロットアンテナを経由して、図示しない無線基地局からの情報が携帯 無線端末で受信される。
[0169] 実施形態 1のスロットアンテナを携帯無線端末に組み込む場合、近年の携帯無線 端末の小型化 ·薄型化が進んでいるため、アンテナとして最大の性能が得られる厚さ が確保できず、第 1の導電板 1とグランドパターン (第 2の導電板 2) 17との間隔が狭く せざるを得ず、アンテナとして動作する周波数帯域が狭くなる。この場合でも、実施 形態 4によれば、グランドパターン 17を第 1の導電板 1又は金属フレーム 9c, 9dに金 属接触子 18で電気的に接続することで、金属フレーム 9c, 9dをインピーダンス整合 素子として機能させることができるので、アンテナの動作周波数帯域を広げることがで きる。ここで、給電手段 4と金属フレーム 9c, 9dの位置関係は近傍であって、その距 離は使用周波数の 1Z10波長に相当する電気長以下であることが望ましい。
[0170] (実施形態 7)
次に、携帯無線端末の金属筐体を変更した例を実施形態 7として説明する。
[0171] 図 21及び図 22に示す実施形態では、携帯無線端末の筐体が金属で構成されて いた。図 23に示す実施形態 7の携帯無線端末では、筐体の金属フレーム 9aと金属 フレーム 9bとを金属で構成し、金属フレーム 9aと金属フレーム 9bとを連結する筐体 の側壁を、金属接触子 118と榭脂フレーム 19とで構成している。この実施形態では、 金属フレーム 9aを第 1の導電板 1、金属フレーム 9bを第 2の導電板 2として用いてい る。
[0172] 図 21及び図 22に示す実施形態では、金属フレーム 9c, 9dで金属フレーム 9aと金 属フレーム 9bとを電気的に導通させていた。これに対して、実施形態 7では、図 23 (a )、 (b)、 (c)、 (d)に示すように、金属接触子 18で金属クレーム 9cと金属フレーム 9d とを電気的に導通させている。図 23 (a)、 (b)、 (c)及び (d)に示す、その他の構成は 、図 21及び図 22に示す実施形態の構成と同様である。
[0173] 実施形態 7によれば、筐体 9の側面で金属接触子 18を用いて金属フレーム 9aと金 属フレーム 9bとを電気的に導通させるため、電磁波の放射を妨げる誘導電流が筐体 9上に誘起されず、電磁波の放射を効率良く行うことができる。なお、金属接触子 18 は、側面全周において極力狭ピッチに配置することが好ましいが、特にスロット 3や給 電点近傍等、電流が多く分布する箇所への配置は必須である。
[0174] (実施形態 8)
次に、本発明の実施形態 8に係る携帯無線端末について説明する。
[0175] 図 24に示すように、実施形態 8では、金属フレーム 9aと、金属フレーム 9c及び Z又 は金属フレーム 9dとを、第 1の導電板 1として用い、第 1の導電板 1の一部をなす金 属フレーム 9c及び Z又は金属フレーム 9dにスロット 3を設けている。図 24 (a)、(b)、
(c)に示す、その他の構成は、図 21及び図 22に示す実施形態の構成と同様である。
[0176] 図 24 (a)では、金属フレーム 9aと、短辺側の金属フレーム 9dとを、第 1の導電板 1と して用い、第 1の導電板 1の一部をなす金属フレーム 9dにスロット 3を設けている。
[0177] 図 24 (b)では、金属フレーム 9aと、長辺側の金属フレーム 9cとを、第 1の導電板 1と して用い、第 1の導電板 1の一部をなす金属フレーム 9cにスロット 3を設けている。
[0178] 図 24 (c)では、金属フレーム 9aと、長辺側の金属フレーム 9c及び短辺側の金属フ レーム 9dとを、第 1の導電板 1として用い、第 1の導電板 1の一部をなす金属フレーム
9cと金属フレーム 9dに渡ってスロット 3を設けて!/、る。
[0179] 図 24では、給電手段 4の給電,受電位置は、給電手段 4からの電力反射量をモニタ しながら、位置調整する。
[0180] 実施形態 8によれば、筐体 9の側壁を構成する金属フレーム 9c及び Z又は金属フ レーム 9dにスロット 3を設けたため、携帯無線端末の厚さ方向に偏波を有する電磁波 に対して感度を有する。従って、人体近接時 (胸ポケット挿入時)及び金属製の机上 に放置した時等、スロット 3が人体表面又は金属板面に対して垂直に位置する場合 において感度の向上を図ることができる。
[0181] 実施形態 8によれば、図 21に示す実施形態 2或いは図 22に示す実施形態 6と組み 合わせると、スロット 3が複数設けられるため、ダイバーシチ受信を行うことができる。
[0182] (実施形態 9)
次に、本発明の実施形態 9に係る携帯無線端末について説明する。
[0183] 図 25 (a)、(b)及び (c)に示す実施形態 9では、金属筐体 9が中央部で 2つ折りして 折り畳める構造である。さらに、折り畳み時に外側となる筐体 9の面にスロット 3を配置 したことを特徴する。前記筐体 9の面は、筐体 9の金属フレーム 9a、すなわち第 1の導 電板 1の面に相当する。図 25 (a)、 (b)及び (c)に示す、その他の構成は、図 21及び 図 22に示す実施形態の構成と同様である。
[0184] 実施形態 9では、金属フレーム 9aに設けられたスロット 3に、無線回路(図示せず) から同軸ケーブル 12及び給電手段 4を介して電力が供給されると、使用周波数の 1 Z2波長となる周波数での励振がスロット 3で引き起こされる。スロット 3で励振された 電流が、スロット 3が配置された金属フレーム 9aの全体に分布することで、電磁波が 金属フレーム 9aのスロット 3から放射される。
[0185] 実施形態 9によれば、スロット 3は、折り畳まれた際に外側に位置するため、携帯無 線端末を折り畳んだ状態でも、通信を支障なく実行できる。
[0186] 実施形態 9によれば、金属フレーム 9b (第 2の導電板 2)の面には、電流が殆ど分布 しない構成であるため、携帯無線端末を展開した時と折り畳んだ時とのインピーダン ス変化が小さぐインピーダンス調整用の回路等を挿入する必要性は無い。
[0187] 実施形態 9によれば、給電手段 4での給電,受電位置は、実施形態 2の場合と同様 の調整を行うことにより、給電用の同軸ケーブル 12とアンテナ間のインピーダンス整 合が容易に行え、特に整合用の回路を挿入する必要性が無い。また、実施形態 5の 場合と同様に、インピーダンス整合が可能なインピーダンス整合エリア 8が存在する ため、このインピーダンス整合エリア 8内であれば、実装部品 11から離れた位置を自 由に選択して給電手段 4を配置することができ、電磁ノイズ等による実装部品 11の誤 動作を低減するような実装レイアウトを取ることができる。
[0188] (実施形態 10)
次に、本発明の実施形態 10に係る携帯無線端末について説明する。
[0189] 図 26に示す実施形態 10は、図 23に示す実施形態 7に示す筐体 9を、図 25と同様 に折り畳み構造とし、折り畳み時に外側となる筐体 9の面にスロット 3を配置したことを 特徴とするものである。前記筐体 9の面は、筐体 9の金属フレーム 9a、すなわち第 1の 導電板 1の面に相当する。図 26 (a)、 (b)及び (c)に示す、その他の構成は、図 21、 図 22及び図 23に示す実施形態の構成と同様である。
[0190] 実施形態 10では、第 1の導電板 (金属フレーム 9a) 1と第 2の導電板 (金属フレーム 9b)との間に、無線回路(図示せず)から同軸ケーブル 12及び給電手段 4を介して電 力が供給される、スロット 3では、スロット 3の約 1Z2波長の電気長に依存した周波数 での励振が引き起こされる。スロット 3で励振された電流が、金属フレーム 9aの全体に 分布することによって、金属フレーム 9aのスロット 3から電磁波が放射される。この場 合、スロット 3を配置した側の方向に指向性を有したアンテナとして動作する。また、ス ロット 3が配置された側の反対側の筐体面上には、電流が殆ど分布しな 、構成である ため、筐体 9を展開した時と折り畳んだ時とのインピーダンス変化が小さぐインピー ダンス整合回路等を挿入する必要性は無 ヽ。
[0191] 給電位置については、実施形態 5の場合と同様の調整を行うことで、給電'受電用 の同軸ケーブル 12とアンテナ間のインピーダンス整合が容易に行え、特に整合用の 回路を挿入する必要性が無い。また、実施形態 5の場合と同様に、インピーダンス整 合が可能なインピーダンス整合エリア 8が存在するため、このインピーダンス整合エリ ァ 8内であれば、実装部品 11から離れた位置を自由に選択して給電手段 4を配置す ることができ、電磁ノイズ等による実装部品 11の誤動作を低減するような実装レイァゥ トを取ることが可能である。
[0192] 実施形態 10では、特に筐体 9の側面で金属接触子 18を用いて、金属フレーム 9aと 金属フレーム 9bとを電気的に導通させるため、電磁波の放射を妨げる誘導電流が筐 体 9上に誘起されず、電磁波の放射を効率良く行うことができる。
[0193] (実施形態 11)
次に、本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末について説明する。
[0194] 図 27に示す実施形態 11は、図 25に示す実施形態 7のスロット 3を変更している。
すなわち、図 27に示す実施形態 11では、スロットでの共振周波数が各々 fl及び f 2 に相当する電気長を有する 2個の逆 Uの字型形状のスロット 3a, 3bを縦方向(金属フ レーム 9aの長さ方向)に並べて配置している。図 27 (a)、(b)及び(c)に示す、その 他の構成は、図 25に示す実施形態 9と同様の構造を有する。
[0195] 実施形態 11では、共振周波数 flのアンテナ電流を励振する場合、同軸ケーブル 1 2及び給電手段 4を介して電力供給を行い、スロット 3aで励振を生じさせる。これに対 して、共振周波数 f2のアンテナ電流を励振する場合は、スロット 3a及びスロット 3bの 組み合わせで励振を生じさせる。なお、スロット 3a, 3bの個数は、図示のものに限ら れず、スロットで励振させるための周波数の数に応じて適宜設定する。
[0196] 実施形態 11では、給電手段 4の位置をスロット 3aの右端に配置した例を示したが、 図 4、図 29、図 30に示すように、スロット 5aの左端、またはスロット 3bの右端、左端の 何れであっても、同様に動作する。図 28 (a)、(b)、(c)及び図 29 (a)、(b)、(c)並び に図 30 (a)、(b)、(c)に示す、その他の構成は、図 25に示す実施形態 9と同様の構 造を有する。
[0197] 実施形態 11によれば、アンテナとしての動作帯域の拡大が可能となる。 GSM (Glo bal system for Mobile
Communications)、 FOMA (Freedom Of Mobile multimedia)及び PDC (Personal Dig ital Cellular)といった携帯電話システムで利用されている通信方式においては、送 信帯と受信帯とで使用周波数が異なる方式である。このため、スロット 3a, 3bで励振 される 2つの共振周波数を各々利用する通信方式の送信周波数帯及び受信周波数 帯に調整することで、必要最小限の動作帯域を有するアンテナを構成することができ 、アンテナの小型化による携帯無線端末の小型化を実現できる。
[0198] なお、実施形態 11では、 2つのスロット 3a, 3bの形状を逆 Uの字型形状とし、スロッ ト 3aのスロット幅を中央部が狭く端部に向かうに従い広くなる形状としたが、他の形状 、例えばスロット幅を固定した逆 Uの字型又はミアンダ (蛇行)形状であってもよ!/、。
[0199] 図 26に示す実施形態 10においても、実施形態 11と同様に、共振周波数が各々 fl 及び f2に相当する電気長を有する 2個の逆 Uの字型形状のスロット 3a及びスロット 3b を並べて配置し、それ以外は同様の構造を有する構造とすることもできる。そして、そ の動作は、実施形態 11で説明したものと同様である。
[0200] (実施形態 12)
次に、本発明の実施形態 12に係る携帯無線端末について説明する。
[0201] 図 31 (a)、 (b)に示す携帯無線端末の筐体 9は、金属フレーム (第 1の導電板 1) 9a 及び金属フレーム (第 2の導電板 2) 9bの表面に材質の異なる金属膜 20を重ねた構 造になっている。金属膜 20は、金属フレーム 9a及び金属フレーム 9bよりも導電性が 高い材質である。 [0202] 実施形態 1, 5〜11では、スロット 3で励振された電流が金属筐体 9の表面及びその 内部に分布する。この電流の金属筐体内部への浸透度合は、電流の周波数及び金 属筐体の材質に依存している。そして、金属の導電率又は電流の周波数が高い程、 スロット 3で励振された電流が筐体 9の表面近くに分布する。携帯無線システムで用 いられる周波数は非常に高ぐ例えば GSM、 FOMA及び PDCといった携帯電話シ ステムで利用されている通信方式では、数百 MHz以上の周波数で動作する。このよ うな周波数を持つ電流は、金属筐体 9の表面近くに分布し、金属内部まで浸透しな い。例えば、材質が Auで周波数が 2GHzの場合、その浸透の深さ(Skin Depth)は約 2 μ mである。
[0203] 実施形態 12では、携帯無線端末の外装である筐体 9の表面に金属フレーム (第 1 の導電板 1) 9a及び金属フレーム (第 2の導電板 2) 9bよりも導電率の高 ヽ金属膜 20 を少なくとも高周波電流の浸透の深さ分、又はそれ以上の厚さに設定することで、ス ロット 3で励振された電流を金属膜 20の表面及びその内部にのみに分布させること ができる。これによつて、金属膜 20が無い場合と比較して、抵抗損失が低減し、アン テナ性能を向上できる。
[0204] 更に、金属フレーム 9a及び金属フレーム 9bを高剛性の材料にすることによって、携 帯無線端末の薄型化とアンテナの性能向上とを同時に図ることができる。
[0205] 金属膜 20の材質は、 Au、 Cu、 Ag等、高導電性を有する材料が適して 、る。これ に対して、金属フレーム 9a及び金属フレーム 9bの材質は、 Sus、 Ti等、高剛性を有 する材料が適して 、る。金属フレーム 9a及び金属フレーム 9bの表面に金属膜 20を 配置する方法としては、塗布、スパッタ、蒸着又はメツキ等の何れの方法を用いてもよ い。
[0206] また、図 32 (a)、 (b)、 (c)及び (d)に示すように、金属フレーム 9a、金属フレーム 9b 及び金属フレーム 9c, 9dの代わりに、これらを榭脂製の筐体 21とし、その表面にメッ キ又は導電性塗料の塗布などを施して金属膜 20を設けた構成であっても、上述の効 果と同様の効果を得ることができる。この場合、榭脂製の筐体 21の内面で対向した 金属膜 20, 20が第 1の導電板 1と第 2の導電板 2を構成している。また、携帯無線端 末の外装である榭脂筐体 21の表面に金属膜 20を重ねたことにより、榭脂筐体 21の みの構成の場合と比較して剛性が高まり、落下させた際等の衝撃に対する耐久性が 上がるという効果がある。
[0207] 更に、図 33 (a)、 (b)、 (c)及び (d)に示すように、金属膜 20の代わりに、図 33 (f) 及び (e)に示すベタ GNDパターン、およびスロットパターンを設けたプリント基板 (ま たはフレキシブルプリント基板) 22, 23を用いて、これらを榭脂筐体 21の内面側に貼 り付けた構成としても良い。プリント基板 22は第 1の導電板 1、プリント基板 23は第 2 の導電板 2を構成する。ここで、プリント基板 22とプリント基板 23に囲まれた空間、お よび第 2の導電板 2に相当するプリント基板 23上には、回路部品や機能部品等 (図示 せず)が実装されていてもよい。榭脂筐体 21とスロットアンテナを別部品とすることによ り、それぞれ別個に設計、製造することができ、調整作業が容易になる。図 32及び図 33では、ストレート型の筐体構造の例を示した力 これに限らず、例えば折り畳み型 の筐体構造に適用してもよい。
[0208] (実施形態 13)
次に、本発明の実施形態 13に係る携帯無線端末について説明する。
[0209] 図 34 (a)、 (b)に示す実施形態 13では、図 31に示す実施形態 12において、金属 膜 20をスロット 3が配置された側のみに配置した点が異なり、それ以外は実施形態 1 2と同様の構成を有するものである。
[0210] 実施形態 13においては、金属フレーム(第 1の導電板 1) 9aに導電性の高い金属 膜 20を少なくとも高周波電流の浸透の深さ分、又はそれ以上の厚さに設定すること で、抵抗損失を低減し、更にアンテナ性能を向上させることが可能となる。同時に、折 り畳み時に内側となる側に、金属膜 20と比較して導電性の劣る金属フレーム (第 2の 導電板 2) 9bを配置することで、金属フレーム 9bにおけるアンテナ電流の分布を抑え ることができる。これによつて、通話時の人体側の電流分布を抑えることができ、人体 によるアンテナ性能劣化を低減することが可能となる。
[0211] 実施形態 13においては、金属膜 20を金属フレーム 9aの全面に配置する場合につ いて述べたが、金属膜 20は、金属フレーム 9bの周辺部などアンテナ電流が集中して 分布する箇所にのみ配置されて 、てもよ 、。
[0212] (実施形態 14) 次に、本発明の実施形態 14に係る携帯無線端末について説明する。
[0213] 図 35 (a)、 (b)、 (c)に示す実施形態 14の携帯無線端末は、スロット 3a及びスロット 3bが配置されている筐体面 (第 1の導電板 2 ;金属フレーム 9a)と、折り畳み時にスロ ット 3a及びスロット 3bが配置されている筐体面の反対側に位置する筐体面 (第 1の導 電板 2 ;金属フレーム 9b)に同様のスロット 3c及びスロット 3dを有している。
[0214] 実施形態 14の携帯無線端末を手で保持した際に、保持した手によってスロット 3a 及びスロット 3bとスロット 3c及びスロット 3dとが同時に覆われることのない程度の距離 を開けて配置されている。また、実施形態 14の携帯無線端末は、無線回路(図示し ない)とスロットとの間にスィッチ 24が設けられており、制御信号によってスィッチ 24を 切り替えることで、スロット 3a及び 3bと、スロット 3c及び 3dとを切り替える。
[0215] 実施形態 14では、図 35 (d)に示すように、スロット 3a及びスロット 3b並びにスロット 3 c及びスロット 3dからの受信電力を検知し、受信電力の高い方を選択するスィッチ 24 とその制御信号とを備えることによって、状態のよい方のスロットを選択することができ る。これによつて、通話時等で携帯無線端末を手で保持する場合、片方のスロットを 手で覆ってしまった場合であっても、もう一方のスロットを選択することによってアンテ ナ性能を保つことができる。また折り畳み時に机上、特に金属製の机上等に放置す る際に、机側と反対側のスロットを選択することによって待ち受け時のアンテナ性能を 保つことができる。
[0216] (実施形態 15)
次に、本発明の実施形態 15に係る携帯無線端末について説明する。
[0217] 図 36 (a)、(b)、(c)及び (d)に示す実施形態 15に係る携帯無線端末は、図 22に 示す実施形態での筐体 9の一部を榭脂製の筐体 21に置き換え、その榭脂筐体 21に 、実施形態 1のスロットアンテナとは別のアンテナエレメント 25を配置している。
[0218] 実施形態 15では、金属フレーム 9aによる第 1の導電板 1と、金属フレーム 9bによる 第 2の導電板 9bと、スロット 3とで実施形態 1のスロットアンテナ (第 1のアンテナ)を構 成する。さらに、線状、または板状の金属部品、若しくは金属パターンでアンテナエレ メント 25を形成し、アンテナエレメント 25と、金属フレーム 9aによる第 1の導電板 1と、 金属フレーム 9bによる第 2の導電板 9bとで別のアンテナ(第 2のアンテナ)を構成す る。すなわち、スロット 3側に強い放射指向性を有する第 1のアンテナと、放射指向性 が全方位である第 2のアンテナとを備える。アンテナエレメント 25を構成する、線状、 または板状の金属部品、若しくは金属パターンの形状は、ストレート型、 L型、折り返 し型、ミアンダ型など、いずれの形状であってもよい。
[0219] 実施形態 15では、スロット側への強い放射指向性を有する第 1のアンテナと、全方 向に放射する無指向性の第 2のアンテナ 2とを有しているため、例えば送信系に第 1 のアンテナを適用し、受信系として第 2のアンテナ 2を適用するような構成とすることで 、人体による影響が少なぐ且つ全方向に受信感度を有する携帯無線端末が実現で きる。
[0220] また、別の組み合わせ例としては、使用周波数の高い通信システム用に痔 1のアン テナを適用し、使用周波数の低い通信システム用に第 2のアンテナ 2を適用すること で、より薄い携帯無線端末が実現できる。
[0221] 図 35では、携帯無線端末の筐体 9をストレート型項としたが、それ以外の形状、例 えば折り畳み型の筐体、スライド型の筐体に適用してもよい。
[0222] 以上の説明では、図 1に示す実施形態 1のスロットアンテナを携帯無線端末に適用 した実施形態を説明したが、これに限られるものではない。電磁波を使って通信を行 う機器であれば、 、ずれの機器でも実施形態 1のスロットアンテナを適用できるもので ある。
[0223] 以上説明したように、実施形態 1によれば、インピーダンス整合回路を付加せずに インピーダンス不整合による損失を抑制し、良好なアンテナ性能を確保できる。このよ うなアンテナを適用した携帯無線端末は、筐体に金属材料が使用できるため、端末 に必要な筐体剛性を確保しながら薄型化が図れる。更に筐体全体をアンテナとして 動作させる構造であるため、広いアンテナ空間が確保でき、アンテナ性能の向上が 図れる。また、指向性を有する構造であるため、通話時等における人体の影響による アンテナ性能の劣化を最小限にすることが可能となり、また SARを低減することがで きるため、安全性の点でも優れた携帯無線端末を提供することができる。
[0224] (実施形態 16)
次に、図 12に示す実施形態に係るスロットアンテナを携帯無線端末に適用した実 施形態 16を図 37に基づいて説明する。
[0225] 図 37 (a) , (c) , (d)に示すように、携帯無線端末の表面側の金属製筐体 32には、 表示部としての LCD33が取り付けられている。 34は、携帯無線端末を操作するため に設けた操作ボタン類である。
[0226] 図 37 (b) , (c) , (d)に示すように、第 2の導電板 2に相当する箇所は、回路等を実 装した基板 20の全面に形成されたベタ GNDとし、第 1の導電板 1に相当する箇所は 、携帯無線端末の金属製筐体 21とした構成である。金属製筐体 21には、筐体その ものを切り欠いて 2本のスロット 29, 9が形成されている。図 37 (c) , (d)での 2本のス ロット 29, 9には、誘電体が充填されている。 2本のスロット 29, 9に挟まれた位置であ つて、スロット 29, 9に接近する位置には、給電手段 4が取り付けられ、給電手段 4に は、図 8 (c)に示す給電線路 6が接続されている。給電手段 4及び給電線路 6の構造 は図 8に示す構造と同様である。
[0227] インピーダンス整合素子として機能する金属壁 26は、携帯無線端末の金属製筐体 21の内側に一体に設けたリブ構造として構成され、金属壁 26と基板 20のベタ GND とは、ガスケット 25等を用いて安定した電気的接触が得られる構造で結合されて 、る
[0228] 図 37では、第 2の導電板 2として基板 20のベタ GNDを用いた力 これに限られるも のではな!/、。図 38 (a)〜(d)に示すように、基板 20のベタ GNDに代えて他の導体部 品、例えば LCD33を保持固定する金属製の部品 26を第 2の導電板 2として用いても よいものである。図 37では、第 1の導電板 1として、携帯無線端末の金属製筐体 21を 用いたが、これに限られるものではない。携帯無線端末の筐体が榭脂製の場合には 、筐体内側に金属膜を蒸着して、その金属膜を第 1の導電板 1として用いてもよい。こ の場合、金属膜を切り欠いてスロット 29, 9を形成してもよいものである。
[0229] また、図 37では、携帯無線端末の背面側全体に第 1の導電板 1を配置した構成と したが、これに限られるものではない。図 44 (a) , (b)に示すように、携帯無線端末の 背面側にカメラや背面 LCD27などを実装する場合、その実装エリア Aには金属板( 第 1の導電板 1) 21を配置することが不可能なケースがある。
[0230] その対応例として、図 44 (b)〜(d)に示すように、スロット 29, 9が配置されて!ヽな!ヽ 金属板 21を実装エリア Aで取り除き、その金属板 21を取り除いたエリア内に、カメラ や背面 LCD27などの部品を実装するように構成してもよいものである。
[0231] 第 1及び第 2の導電板 1, 2、金属壁 26に用いる材料としては、 Cuや Au、 Agなど導 電性の良い材料が望ましぐ厚さについては使用周波数に対する高周波電流の浸 透の深さ(Skin Depth)以上の厚さを有することが望ましい。図 37では、第 1の導電板 1と第 2の導電板 2との電気的接続にガスケット 25を用いているが、別の金属接触子 、例えば板パネ等をリブに沿って複数並べた構造を用いてもょ 、ものである。
[0232] また、金属壁 26が板状の金属板 (リブ)を用いた構成となっているが、別の形状とし て例えば図 39 (a)〜(d)に示すように、金属壁 26を 1本、または複数のスプリングピ ンゃ細 、板パネ等を用いてある間隔で並べた構成としてもよ 、ものである。
[0233] 図 12に示すスロットアンテナを適用した携帯無線端末において、金属筐体面に設 けた第 1、第 2のスロット 29, 9は、無線回路(図示せず)から給電手段 4を介して電力 が供給され、それぞれのスロット長の約 1Z4波長となる周波数で共振が生じる。この とき、給電手段 4の位置は、第 1または第 2のスロット 29, 9の閉塞端部(開放端側の 反対側)の周辺に配置するのが望ましい。
[0234] スロット 29, 9により励振された電流は、スロットが配置された側の筐体面全体に分 布することで、本発明の携帯無線端末は金属筐体全体から電磁波放射が生じるアン テナとして動作する。さらに、図 40 (a)、(b)に示すように、スロットを配置した側の方 向(一 y方向)に指向性を有したアンテナとして動作する。その動作周波数帯はそれ ぞれのスロット長に依存するので、長さの異なる複数のスロットを励振することでマル チバンドィ匕に対応できる。
[0235] (実施形態 17)
次に、図 14に示す実施形態に係るスロットアンテナを携帯無線端末に適用した実 施形態 19を図 41に基づいて説明する。
[0236] 図 41 (a) , (c) , (d)に示すように、携帯無線端末の表面側の金属製筐体 32には、 表示部としての LCD33が取り付けられている。 34は、携帯無線端末を操作するため に設けた操作ボタン類である。
[0237] 図 41 (b) , (c) , (d)に示すように、第 2の導電板 2に相当する箇所は、回路等を実 装した基板 20のベタ GNDとし、第 1の導電板 1に相当する箇所は、携帯無線端末の 金属製筐体 21とした構成である。
[0238] インピーダンス整合素子として機能する金属壁 26は、携帯無線端末の金属製筐体 21の内側に一体に設けたリブ構造として構成され、金属壁 26と基板 20のベタ GND とは、ガスケット 25等を用いて安定した電気的接触が得られる構造で結合されて 、る
[0239] 金属壁 26で電磁的に分割された領域の金属製筐体 21には、筐体そのものを切り 欠いて 2本のスロット 29, 9が形成されている。図 41 (c) , (d)での 2本のスロット 29, 9 には、誘電体が充填されている。 2本のスロット 29と 8、及び 2本のスロット 9と 9にそれ ぞれ挟まれた位置であって、スロット 29, 9に接近する位置には、給電手段 4がそれ ぞれ取り付けられ、給電手段 4には、図 8 (c)に示す給電線路 6が接続されている。給 電手段 4及び給電線路 6の構造は図 8に示す構造と同様である。
[0240] 図 41では、第 2の導電板 2として基板 20のベタ GNDを用いた力 これに限られるも のではない。基板 20のベタ GNDに代えて他の導体部品、例えば LCD33を保持固 定する金属製の部品 36を第 2の導電板 2として用いてもよいものである。第 1の導電 板 1として、携帯無線端末の金属製筐体 31を用いたが、これに限られるものではない 。携帯無線端末の筐体が榭脂製の場合には、筐体内側に金属膜を蒸着して、その 金属膜を第 1の導電板 1として用いてもよい。この場合、金属膜を切り欠いてスロット 2 9, 9を形成してもよいものである。また、榭脂製の筐体の内側に例えば薄い金属板 やべタパターンを有するフレキシブル基板を配置し、そこにスロット 29, 9を形成して もよいものである。
[0241] 第 1及び第 2の導電板 1, 2、金属壁 26に用いる材料としては、 Cuや Au、 Agなど導 電性の良い材料が望ましぐ厚さについては使用周波数に対する高周波電流の浸 透の深さ(Skin D印 th)以上の厚さを有することが望ましい。第 1の導電板 1と第 2の導 電板 2との電気的接続にガスケット 35を用いている力 別の金属接触子、例えば板 パネ等をリブに沿って複数並べた構造を用いてもよいものである。
[0242] また、金属壁 26が板状の金属板 (リブ)を用いた構成となっているが、別の形状とし て例えば図 39 (a)〜(d)に示すように、金属壁 26を 1本、または複数のスプリングピ ンゃ細 、板パネ等を用いてある間隔で並べた構成としてもよ 、ものである。
[0243] 図 14に示すスロットアンテナを適用した携帯無線端末において、金属筐体面に設 けた第 1、第 2のスロット 29, 9は、無線回路(図示せず)から給電手段 4を介して電力 が供給され、それぞれのスロット長の約 1Z4波長となる周波数で共振が生じる。この とき、給電手段の位置は、第 1または第 2のスロットの閉塞端部(開放端側の反対側) の周辺に配置するのが望ましい。
[0244] スロット 29, 30により励振された電流は、スロットが配置された側の筐体面全体に分 布することで、本発明の携帯無線端末は金属筐体全体から電磁波放射が生じるアン テナとして動作する。さらに、図 40 (b)に示すように、スロットを配置した側の方向(一 y方向)に指向性を有したアンテナとして動作する。その動作周波数帯はそれぞれの スロット長に依存するので、長さの異なる複数のスロットを励振することでマルチバンド 化に対応できる。
[0245] なお、金属壁 26を配置するにあたっては、図 41に示す構造に限定されるものでは なく、図 42 (a)〜(d) (図 15,図 16,図 17,図 18,図 19)のように、金属壁 26, 26'を 導電板 1, 2の長手方向全域に渡って配置してもよいものである。また、図 43 (a)〜( d) (図 20)に示すように、金属壁 26を 2枚の平行な金属壁 26, 26'としてもよいもの である。また、図 7、図 13、図 15〜図 20に示すスロットアンテナも同様に携帯無線端 末に適用できるものである。
[0246] また、図 16、図 37、図 38、図 39、図 40、図 41、図 42、図 43及び図 44の構成にお いて、図 12の場合と同様に、縦に並べたスロットの下側のスロット 30の形状を図 12 ( d)に示すような形状とすること、すなわち、下側のスロットの鈎型形状の中の直角コー ナ一部分の内側を斜めにカットした形状 30cとすることで、アンテナの動作する周波 数帯域を拡大することができる。
[0247] 実施形態 2〜4によれば、互いに対向した対をなす導電板の少なくとも一方にスロッ トを設けた構造であって、給電手段の近傍に金属壁を配置したことにより、対をなす 導電板の間隔が狭い場合であっても良好なインピーダンス特性を確保できる。
[0248] このようなアンテナを適用した携帯無線端末は、筐体に金属材料が使用できるため 、端末に必要な筐体剛性を確保しながら薄型化が図れる。更に筐体全体をアンテナ として動作させる構造であるため、広いアンテナ空間が確保でき、アンテナ性能の向 上が図れる。また、指向性を有する構造であるため、通話時等における人体の影響 によるアンテナ性能の劣化を最小限にすることが可能となり、また SARを低減するこ とができるため、安全性の点でも優れた携帯無線端末を提供することができる。
[0249] 携帯無線端末の筐体形状については、実施形態に示したようなストレート型の他に 、折り畳み型の筐体であっても良い。折り畳み型の筐体とした場合、手保持の影響を 回避するために、スロットアンテナの搭載箇所は上部側が望ましい。また、金属製の 筐体の一部を榭脂に置き換えて、その部分に通常の内蔵アンテナ (線状アンテナ、 平面アンテナなど)を配置し、前述のスロットアンテナとの組み合わせで動作させても 良い。
[0250] また、各スロットアンテナの割り当てを例えば送信用 Z受信用に割り当てる方式とし てもよい。本発明の構造では、筐体の厚さが薄くなるにつれてアンテナが動作する周 波数帯域幅が狭くなる傾向にある。通常、各アンテナの割り当ては W— CDMAや G SM等の通信システム毎としている力 通信システムの送信帯、受信帯の間には使用 されていない周波数帯が存在しており、アンテナの動作周波数帯域幅はこの部分も 含まれている。これに対して狭いアンテナ帯域幅を有効利用するために、各スロット を送信用 Z受信用に割り当て、前述の半導体スィッチ等を用いてスロット長を切り換 える方式と組み合わせることで、最小限のスロットアンテナで多くの周波数帯で動作 可能なアンテナ構造を薄 、筐体上で実現できる。
[0251] 以上の説明では、対向する導電板を 2枚としたが、これに限られるものではない。対 向する導電板を 3枚としてもよいものである。 3枚の導電板を用いる場合、中間に位置 する導電板を、それを挟む 2枚の導電板に対する共用のグランドに設定し、グランド をなす導電板と、これを挟む導電板との間に給電手段 4で直接給電を行う。さらには 、グランドをなす導電板と、これを挟む 2枚の導電板との間に金属壁 26を配置する。 なお、対向する導電板は 2枚及び 3枚に限られるものではなぐアンテナの設置スぺ ースが許される限り、対向する導電板の枚数に制限が加えられるものではない。
[0252] また、以上の実施形態においては、いずれも図 5又は図 8に示す様な給電構造を 用いると説明した力 これに限られるものではない。図 5又は図 8に示す給電構造の 変形例として、金属パターン (4aの一部、または第 2の導電板の一部)のうち、端子 4 b直下の部分を取り除いた構造としても良い。この変形例によれば、アンテナ給電点 における寄生容量の低減、抵抗損失の低減が図れるため、アンテナ帯域拡大や放 射効率の向上と!/、う効果が期待できる。
産業上の利用可能性
[0253] 本発明によれば、アンテナと給電線路とのインピーダンス整合を、給電手段による 直接給電方式と、給電手段による直接給電方式及び金属壁の組み合わせとの ヽず れを使ってとることができる。
図面の簡単な説明
[0254] [図 1] (a)は本発明の実施形態 1に係るスロットアンテナを示す斜視図、(b)は本発明 の実施形態 1に係るスロットアンテナを示す平面図、(c)は給電手段の箇所で断面し た横断面図、(d)はスロットの変更例を示す斜視図である。
[図 2] (a)は本発明の実施形態 1に係るスロットアンテナの導電板の変更例を示す平 面図、(b)は給電手段の箇所で断面した横断面図である。
[図 3] (a)は本発明の実施形態 1に係るスロットアンテナの導電板の変更例を示す平 面図、(b)は給電手段の箇所で断面した横断面図である。
[図 4] (a)は本発明の実施形態 1に係るスロットアンテナの導電板を曲面形状とした例 を示す斜視図、(b)同平面図、(c)は給電手段の箇所で断面した横断面図である。
[図 5] (a)及び (b)は、給電手段の構成を示す図、(c)は給電手段と給電線路との関 係を示す図である。
[図 6] (a)は本発明の実施形態 1に係るスロットアンテナでの給電手段を配置するイン ピーダンス整合エリアを示す図、(b)は本発明の実施形態 1のスロットアンテナにおけ るインピーダンス整合エリアを電磁界シミュレーションした結果を示す図である。
[図 7] (a)は、本発明の実施形態 2に係るスロットアンテナを示す斜視図、 (b)は同平 面図、(c)は、縦断面図、(d)はスロットの変更例を示す斜視図である。
[図 8] (a)、 (b)は、給電手段を示す縦断面図、(c)は、給電手段と給電線路との関係 を示す縦断面図である。
[図 9] (a)は、給電手段による給電ヱリアを説明する平面図、 (b)は、スロットアンテナ のモデルを示す斜視図である。
[図 10] (a)は従来例に係るスロットアンテナのインピーダンス特性を示す図、(b)は従 来例に係るスロットアンテナのインピーダンス特性 (スミスチャート)を示す図、(c)は、 実験に用いたスロットアンテナの斜視図である。
[図 11] (a)は実施形態 2に係るスロットアンテナのインピーダンス特性を示す図、(b) は実施形態 2に係るスロットアンテナのインピーダンス特性 (スミスチャート)を示す図 、(c)は、実験に用いたスロットアンテナの斜視図である。
[図 12] (a)は、本発明の実施形態 3に係るスロットアンテナを示す斜視図、 (b)は同平 面図、(c)は、縦断面図、(d)は、スロットの変更例を示す平面図である。
[図 13] (a)は、本発明の実施形態 18に係るスロットアンテナを示す斜視図、 (b)は同 平面図、(c)は、縦断面図である。
[図 14] (a)は、本発明の実施形態 4に係るスロットアンテナの変形例を示す斜視図、 ( b)は同平面図、(c)は、縦断面図である。
[図 15] (a)は、本発明の実施形態 4に係るスロットアンテナの変形例を示す斜視図、 ( b)は同平面図、(c)は、縦断面図である。
[図 16] (a)は、本発明の実施形態 4に係るスロットアンテナの変形例を示す斜視図、 ( b)は同平面図、(c)は、縦断面図である。
[図 17] (a)は、本発明の実施形態 4に係るスロットアンテナの変形例を示す斜視図、 ( b)は同平面図、(c)は、縦断面図である。
[図 18] (a)は、本発明の実施形態 4に係るスロットアンテナの変形例を示す斜視図、 ( b)は同平面図、(c)は、縦断面図である。
[図 19] (a)は、本発明の実施形態 4に係るスロットアンテナの変形例を示す斜視図、 ( b)は同平面図、(c)は、縦断面図である。
[図 20] (a)は、本発明の実施形態 4に係るスロットアンテナの変形例を示す斜視図、 ( b)は同平面図、(c)は、縦断面図である。
[図 21] (a)は本発明の実施形態 5に係る携帯無線端末を背面側カゝら見た示す斜視図 、(b)は正面側力も見た斜視図、(c)は本発明の実施形態 5に係る携帯無線端末を 長辺方向で断面した縦断面図、(d)は本発明の実施形態 5に係る携帯無線端末を 短辺方向で断面した横断面図である。
[図 22] (a)は本発明の実施形態 6に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 (b )は正面側力も見た斜視図、 (c)は本発明の実施形態 6に係る携帯無線端末を長辺 方向で断面した縦断面図、(d)は本発明の実施形態 6に係る携帯無線端末を短辺 方向で断面した横断面図である。
[図 23] (a)は本発明の実施形態 7に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 (b )は正面側力も見た斜視図、 (c)は本発明の実施形態 7に係る携帯無線端末を長辺 方向で断面した縦断面図、(d)は本発明の実施形態 7に係る携帯無線端末を短辺 方向で断面した横断面図である。
[図 24] (a)、(b)及び (c)は本発明の実施形態 8に係る携帯無線端末を背面側から見 た斜視図である。
[図 25] (a)は本発明の実施形態 9に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 (b )は本発明の実施形態 9に係る携帯無線端末を長辺方向で断面した縦断面図、(c) は本発明の実施形態 9に係る携帯無線端末を短辺方向で断面した横断面図である
[図 26] (a)は本発明の実施形態 10に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 ( b)は本発明の実施形態 10に係る携帯無線端末を長辺方向で断面した縦断面図、( c)は本発明の実施形態 10に係る携帯無線端末を短辺方向で断面した横断面図で ある。
[図 27] (a)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 ( b)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を長辺方向で断面した縦断面図、( c)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を短辺方向で断面した横断面図で ある。
[図 28] (a)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 ( b)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を長辺方向で断面した縦断面図、( c)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を短辺方向で断面した横断面図で ある。
[図 29] (a)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 ( b)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を長辺方向で断面した縦断面図、( c)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を短辺方向で断面した横断面図で ある。
[図 30] (a)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 ( b)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を長辺方向で断面した縦断面図、( c)は本発明の実施形態 11に係る携帯無線端末を短辺方向で断面した横断面図で ある。
[図 31] (a)は本発明の実施形態 12に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 ( b)は本発明の実施形態 12に係る携帯無線端末を長辺方向で断面した縦断面図で ある。
[図 32] (a)は本発明の実施形態 12に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 ( b)は正面側力も見た斜視図、 (c)は本発明の実施形態 12に係る携帯無線端末を長 辺方向で断面した縦断面図、(d)は本発明の実施形態 12に係る携帯無線端末を短 辺方向で断面した横断面図である。
[図 33] (a)は本発明の実施形態 12に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 ( b)は正面側力も見た斜視図、 (c)は本発明の実施形態 12に係る携帯無線端末を長 辺方向で断面した縦断面図、(d)は本発明の実施形態 12に係る携帯無線端末を短 辺方向で断面した横断面図、(e)はスロットパターンを設けたプリント基板を示す図、 (f)はベタ GNDを設けたプリント基板を示す図である。
[図 34] (a)は本発明の実施形態 13に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 ( b)は本発明の実施形態 13に係る携帯無線端末を長辺方向で断面した縦断面図で ある。
[図 35] (a)は本発明の実施形態 14に係る携帯無線端末を示す斜視図、 (b)は本発 明の実施形態 14に係る携帯無線端末を長辺方向で断面した縦断面図、(c)は本発 明の実施形態 14に係る携帯無線端末を短辺方向で断面した横断面図、(d)は携帯 無線端末のアンテナの接続態様を示す概略図である。
[図 36] (a)は本発明の実施形態 15に係る携帯無線端末を背面側力も見た斜視図、 ( b)は正面側力も見た斜視図、 (c)は本発明の実施形態 15に係る携帯無線端末を長 辺方向で断面した縦断面図、(d)は本発明の実施形態 15に係る携帯無線端末を短 辺方向で断面した横断面図である。
[図 37] (a)は図 12に示すスロットアンテナを適用した本発明の実施形態 16に係る携 帯無線端末を示す正面側から見た斜視図、(b)は背面側から見た斜視図、(c)は、( a)の a— a線断面図、(d)は、(a)の b— b線断面図である。
[図 38] (a)は図 12に示すスロットアンテナを適用した本発明の実施形態 16に係る携 帯無線端末の変形例を示す正面側から見た斜視図、(b)は背面側から見た斜視図、
(c)は、(a)の a— a線断面図、(d)は、(a)の b— b線断面図である。
[図 39] (a)は図 12に示すスロットアンテナを適用した本発明の実施形態 16に係る携 帯無線端末の変形例を示す正面側から見た斜視図、(b)は背面側から見た斜視図、
(c)は、(a)の a— a線断面図、(d)は、(a)の b— b線断面図である。
[図 40] (a)は、実施形態 18に係る携帯無線端末におけるアンテナの指向性を示す斜 視図、(b)は、実施形態 18、 19に係る携帯無線端末での放射パターンを示す図であ る。
[図 41] (a)は図 16に示すスロットアンテナを適用した本発明の実施形態 19に係る携 帯無線端末を示す正面側から見た斜視図、(b)は背面側から見た斜視図、(c)は、( a)の a— a線断面図、(d)は、(a)の b— b線断面図である。
[図 42] (a)は図 16に示すスロットアンテナを適用した本発明の実施形態 19に係る携 帯無線端末の変形例を示す正面側から見た斜視図、(b)は背面側から見た斜視図、
(c)は、(a)の a— a線断面図、(d)は、(a)の b— b線断面図である。
[図 43] (a)は図 16に示すスロットアンテナを適用した本発明の実施形態 19に係る携 帯無線端末の変形例を示す正面側から見た斜視図、(b)は背面側から見た斜視図、
(c)は、(a)の a— a線断面図、(d)は、(a)の b— b線断面図である。
[図 44] (a)は図 37に示すスロットアンテナを適用した本発明の実施形態 18に係る携 帯無線端末の変形例を示す正面側から見た斜視図、(b)は背面側から見た斜視図、
(c)は、(a)の a— a線断面図、(d)は、(a)の b— b線断面図である。
[図 45]従来例 (特許文献 1)の無線端末装置の基本構成例を示す縦断面図である。
[図 46] (a)は従来例 (特許文献 2)の無線端末装置の基本構成例を示す斜視図、(b) は同じく縦断面図、(C)は同じく横断面図である。
[図 47] (a)は従来例 (特許文献 3)の小型基本無線アンテナの基本構成例を示す平 面図、 (b)は同小型基本無線アンテナの接続態様を示す概略図である。
[図 48] (a)は従来例 (特許文献 4)の複共振アンテナ装置を示す回路図、(b)はその 複共振アンテナ装置によって得られる周波数特性である。
[図 49]従来の携帯無線端末のアンテナ構成例を示す図である。
符号の説明
1 第 1の導電板
2 第 2の導電板
3 スロット
4 給電手段
5 金属板
6 金属膜
7 榭脂板
8 インピーダンス整合エリア
9 筐体
9a, 9b 金属フレーム
12 給電線路

Claims

請求の範囲
[I] 対向する少なくと 2つの導電板と、
前記対向する導電板の一方或いは双方に設けられた開口孔をなすスロットと、 前記対向する導電板のそれぞれに電気的及び物理的に接続された給電手段と、 を有することを特徴とするスロットアンテナ。
[2] 前記スロットは、閉塞された開口孔カもなる、請求項 1に記載のスロットアンテナ。
[3] 前記スロットは、一端が開放された開口孔カもなる、請求項 1に記載のスロットアン テナ。
[4] 前記スロットへの給電を行う給電手段は、前記スロットの中央部を中心として半楕円 形状に分布し、かつ前記スロットを中心として対称に分布するインピーダンス整合エリ ァに位置して 、る、請求項 2に記載のスロットアンテナ。
[5] 前記スロットへの給電を行う給電手段は、前記スロットの開放端部力 最も離れた領 域と、前記スロットの閉塞端部に最も接近した領域とを楕円帯で結ぶインピーダンス 整合エリアに位置している、請求項 3に記載のスロットアンテナ。
[6] 前記給電手段は、少なくとも一方の端子がパネ性も持つ一対の端子を有する構造 である、請求項 1に記載のスロットアンテナ。
[7] 前記導電板は、金属板である、請求項 1に記載のスロットアンテナ。
[8] 前記導電板は、榭脂製板上に配置された金属膜である、請求項 1に記載のスロット アンテナ。
[9] 前記導電板は、金属製板上に配置された金属膜である、請求項 1に記載のスロット アンテナ。
[10] 前記金属膜の膜厚は、使用周波数及び金属膜の材質で規定される浸透の深さ以 上の厚さである、請求項 8又は 9に記載のスロットアンテナ。
[II] 前記スロットと前記給電手段とのインピーダンスマッチングをとる金属壁を有する、 請求項 1に記載のスロットアンテナ。
[12] 前記金属壁は、前記給電手段の近傍に配置されている、請求項 11に記載のスロッ トアンテナ。
[13] 前記スロットは、前記給電手段を挟む位置に配置された複数のスロットから構成さ れている、請求項 11に記載のスロットアンテナ。
[14] 前記金属壁は、前記スロットが設けられる導電板を複数の領域に電磁的に分割し、 前記分割された領域の導電板は、前記スロットと前記給電手段とを備えている、請 求項 11に記載のスロットアンテナ。
[15] 前記スロットは、前記給電手段を挟む位置に配置された複数のスロットから構成さ れている、請求項 14に記載のスロットアンテナ。
[16] 前記金属壁は、前記導電板の長手方向全域に渡って配置されている、請求項 14 に記載のスロットアンテナ。
[17] 前記金属壁は、平行に配置した 2枚の金属壁力も構成されている、請求項 16に記 載のスロットアンテナ。
[18] 携帯無線端末の筐体に、スロットアンテナが組み込まれ、
前記スロットアンテナは、
対向する 2つの導電板と、
前記対向する導電板の一方或いは双方に設けられた開口孔をなすスロットと、 前記対向する導電板のそれぞれに電気的及び物理的に接続された給電手段と、 を有することを特徴とする携帯無線端末。
[19] 前記スロットと前記給電手段とのインピーダンスマッチングをとる金属壁を有する、 請求項 18に記載の携帯無線端末。
[20] 前記対向する導電板の一方或いは双方は、前記筐体を兼ねる構造である、請求項
18に記載の携帯無線端末。
[21] 前記対向する導電板の少なくとも一方は、前記筐体に実装される金属部品を兼ね る構造である、請求項 18に記載の携帯無線端末。
[22] 前記対向する導電板の一方或いは双方は、曲面形状を有する、請求項 18に記載 の携帯無線端末。
[23] 前記対向する導電板は、金属接触子によって電気的に導通している、請求項 18に 記載の携帯無線端末。
[24] 前記筐体は、折り畳み構造を有し、
前記スロットは、折り畳み時に外側となる筐体の面に配置された、請求項 18に記載 の携帯無線端末。
[25] 前記スロットは、 2つ以上設けられ、
前記スロットは、各共振周波数が各々異なる波長の電気長を有する、請求項 18に 記載の携帯無線端末。
[26] 前記筐体を兼ねた前記導電板は、前記導電板より導電性が高!ヽ材質の異なる金 属膜が重ねられた構造である、請求項 20に記載の携帯無線端末。
[27] 前記金属膜は、スロットが設けられた導電板にのみ重ねられた、請求項 26に記載 の携帯無線端末。
[28] 前記 2つのスロットは、逆 Uの字型の形状であって、且つ縦に隣接して配置された、 請求項 25に記載の携帯無線端末。
[29] 給電手段は、下側のスロットの端部に配置されている、請求項 28に記載の携帯無 線 未。
[30] 給電手段は、上側のスロットの端部に配置されている、請求項 28に記載の携帯無 線 未。
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