WO2007091554A1 - アンテナ装置とそれを用いた電子機器 - Google Patents

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WO2007091554A1
WO2007091554A1 PCT/JP2007/052019 JP2007052019W WO2007091554A1 WO 2007091554 A1 WO2007091554 A1 WO 2007091554A1 JP 2007052019 W JP2007052019 W JP 2007052019W WO 2007091554 A1 WO2007091554 A1 WO 2007091554A1
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feeding
antenna device
capacitance
parasitic
resonance
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PCT/JP2007/052019
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Inventor
Akihiko Iguchi
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
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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
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    • H01Q1/36Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith
    • H01Q1/38Structural form of radiating elements, e.g. cone, spiral, umbrella; Particular materials used therewith formed by a conductive layer on an insulating support
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    • H01Q5/30Arrangements for providing operation on different wavebands
    • H01Q5/378Combination of fed elements with parasitic elements
    • HELECTRICITY
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    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/30Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole
    • H01Q9/42Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole with folded element, the folded parts being spaced apart a small fraction of the operating wavelength

Definitions

  • the present invention relates to an antenna device for wirelessly transmitting a signal and an electronic apparatus equipped with the antenna device.
  • an antenna device using a parasitic element is known for the purpose of widening the bandwidth and increasing the efficiency.
  • Conventional antenna device 1S using a parasitic element For example, as shown in FIG.
  • the conventional antenna device 101 includes a ground forming body 102, a power feeding unit 103, a first power feeding element 104, and a second power feeding element 105.
  • the power feeding unit 103 is connected to the ground forming body 102.
  • the first feeding element 104 and the second feeding element 105 are connected to the feeding unit 103.
  • the first power supply element 104 is used for transmission / reception of the first frequency band signal
  • the second power supply element 105 is used for transmission / reception of the second frequency band signal.
  • the conventional antenna device 101 includes a first parasitic element 106 and a second parasitic element 107.
  • the first parasitic element 106 is connected to the ground forming body 102 and is electromagnetically coupled to the first feeder element 104.
  • the second parasitic element 107 is connected to the ground forming body 102 and is electromagnetically coupled to the second feeding element 105.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-5883
  • Patent Document 1 JP 2005-5883 A
  • the antenna device of the present invention does not require a large number of feeding elements and parasitic elements to ensure the broadband property of the antenna device, and provides a small antenna device.
  • the antenna device of the present invention includes a ground forming body, a power feeding unit connected to the ground forming body, a power feeding element connected to the power feeding unit, and a parasitic element connected to the ground forming body.
  • the feed element is composed of a first feed capacitance section arranged at the portion where the antinodes are at the potential of N (N is an integer greater than or equal to 1) order resonance, and M (M is an integer greater than or equal to 2) order greater than the N order.
  • the parasitic element includes a first parasitic capacitance portion disposed at a portion where the potential is antinoded at the Nth resonance, and a second parasitic capacitor disposed at a portion where the potential is antinoded at the Mth resonance. And a pascitance part.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an antenna device and an electronic apparatus using the antenna device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the antenna device shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of a main part in which the main part of the antenna device shown in FIG. 1 is enlarged.
  • FIG. 4 is a VSWR characteristic diagram showing an example of the VSWR characteristic of the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of an antenna device according to another aspect of Embodiment 1 of the present invention.
  • Fig. 6 is a schematic diagram of an antenna device according to still another aspect of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of an antenna device and an electronic device using the same according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view of an antenna device according to another aspect of Embodiment 2 of the present invention and an electronic apparatus using the antenna device.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a conventional antenna device.
  • Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an antenna device and an electronic apparatus using the antenna device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the antenna device shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of a main part of the antenna device shown in FIG.
  • the electronic device 21 includes an antenna device 8, a radio circuit 22, and a display unit 23.
  • the antenna device 8 includes a ground forming body 9 made of a ground plane, a power feeding unit 10, and a power feeding element 11 (hereinafter referred to as element 11).
  • the power feeding unit 10 is connected to the ground forming body 9, and the element 11 is connected to the power feeding unit 10.
  • the antenna device 8 includes a parasitic element 13 (hereinafter referred to as an element 13) connected to the ground forming body 9.
  • the radio circuit 22 is
  • the display unit 23 is connected to the radio circuit 22.
  • the ground forming body 9 is formed on a substrate 9a such as an alumina substrate or a resin substrate.
  • the element 11 and the element 13 are formed on a substrate 20 made of a resin.
  • the element 11 includes a first power supply capacitance unit 14 (hereinafter referred to as capacitance 14) and a second power supply capacitance unit 15 (hereinafter referred to as capacitance 15).
  • the capacitance 14 is disposed at the open end 11a of the element 11 that becomes an antinode of potential at the time of primary resonance.
  • the capacitance 15 is arranged in a portion l ib of the element 11 which becomes an antinode of potential at the third resonance.
  • the width W of capacitance 14 and the width W of capacitance 15 are
  • Width of other portion l ie of element 11 is larger than width W. This allows the open end 11a
  • the element 13 includes a first parasitic capacitance portion 16 (hereinafter referred to as a capacitance 16) and a second parasitic capacitance portion 17 (hereinafter referred to as a capacitance 17).
  • Capacitance 16 is arranged at open end 13a of element 13 that becomes an antinode of potential at the time of primary resonance.
  • Capacitance 17 is arranged in a portion 13b of element 13 that becomes an antinode of potential at the third resonance.
  • the width W of capacitance 16 and the width W of capacitance 17 are
  • the width of the other portion 13e of the 3 4 child 13 is larger than the width W. This allows the open end 13a and
  • Part 13b is loaded with capacity.
  • the first capacitance section 24 is configured by the electric field coupling between the capacitance 14 and the capacitance 16.
  • the second capacitance unit 25 is configured by the electric field coupling between the capacitance 15 and the capacitance 17. That is, by configuring the first capacitance section 24, the degree of electromagnetic coupling between the element 11 and the element 13 is increased. Furthermore, by configuring the second capacitance part 25, the degree of electromagnetic coupling between the element 11 and the element 13 is further increased.
  • the resonance current in the primary resonance frequency band and the resonance current in the tertiary resonance frequency band flow, so that the element 11 operates as an antenna element.
  • the element 13 when the resonance current in the primary resonance frequency band and the resonance current in the tertiary resonance frequency band flow, the element 13 operates as an antenna element. Note that, in the element 13, the electrical length L of the element 13 is substantially reduced by electromagnetic coupling with the element 11.
  • a resonance current in the resonance frequency band flows.
  • the capacitance 14 is arranged at the antinode of the potential generated at the time of the primary resonance of the element 11.
  • the capacitance 16 is arranged at the antinode of the potential generated at the first resonance of the element 13.
  • a capacitance is loaded between the element 11 and the element 13, respectively.
  • the electromagnetic coupling force between the element 11 and the element 13 is increased by the interaction between the elements 11 and 13.
  • the frequency of primary resonance can be effectively reduced.
  • the electromagnetic field coupling degree between the element 11 and the element 13 is increased, so that the reception efficiency of the antenna device 8 is improved.
  • the capacitance 15 is arranged at the antinode of the potential generated at the time of the third resonance of the element 11.
  • the capacitance 17 is arranged at the antinode of the potential generated at the third resonance of the element 13.
  • capacitance is loaded on the element 11 and the electric element 13, respectively.
  • the electromagnetic coupling force between the element 11 and the element 13 is further increased by the mutual action of the elements 11 and 13.
  • the frequency of the third resonance can be effectively reduced.
  • the electromagnetic coupling degree between the element 11 and the element 13 is increased, the reception efficiency of the antenna device 8 is further improved.
  • the capacitance 14 and the capacitance 15 are provided in the element 11, and the capacitance 16 and the capacitance 17 are provided in the element 13.
  • the element 11 and the element 13 generate the first order resonance and the second order resonance.
  • the number of elements is reduced while the wide band property of the antenna device 8 is ensured.
  • is an integer greater than or equal to 1
  • is an integer larger than ⁇ . That is, ⁇ is selected from an integer of 2 or more.
  • the primary resonance frequency is substantially 900 MHz
  • the third resonance frequency is Qualitatively, assuming that the frequency is 8 GHz
  • the antenna device 8 can be used for a mobile phone that supports a frequency of 900 MHz / l. Further, since the antenna device 8 has a simple configuration including the two elements 11 and 13, the connection configuration between the elements 11 and 13 and the ground forming body 9 is simplified.
  • the element 11 and the element 13 have a substantially line-symmetric configuration with an arbitrary axis 12 as an axis of symmetry.
  • the configuration be substantially plane-symmetric with any plane 12a as a plane of symmetry.
  • the electrical length L of the element 13 is 0.9 times to 1.1 times the electrical length L of the element 11 (0.9 X L
  • the element 11 and the element 13 resonate at a close frequency.
  • the broadband property of the antenna device 8 is ensured.
  • the electrical length L of element 11 is the same as that of element 11
  • the electrical length L of the element 13 is the length from the connection part 13d between the element 13 and the ground forming body 9 to the open end part 13a.
  • the width W of the capacitance 14 is preferably larger than the width W of the capacitance 15.
  • width W of capacitance 16 should be greater than the width W of capacitance 17.
  • the primary resonance frequency when the primary resonance frequency is a low frequency, a larger capacity is loaded between the element 11 and the element 13. As a result, the primary resonance frequency is effectively lowered. Furthermore, it is desirable that the element 11 and the element 13 are formed in a spiral shape as shown in FIGS. 1 to 3, and have folded portions llc and 13c, respectively. As a result, in the element 11, portions l ie other than the capacitances 14 and 15 are electromagnetically coupled to the capacitances 14 and 15. As a result, a capacitance is loaded between the portion l ie and the capacitance 14 and between the portion 11 e and the capacitance 15.
  • a portion 13 e other than the capacitances 16 and 17 is electromagnetically coupled to the capacitances 16 and 17.
  • a capacity is loaded between the portion 13e and the capacitance 16 and between the portion 13e and the capacitance 17.
  • the inside of each of the elements 11 and 13 is more efficiently A capacitance is formed.
  • the primary resonance frequency is low, the primary resonance frequency is effectively lowered.
  • the distance L between the capacitance 14 and the capacitance 16 is larger than the distance L between the capacitance 15 and the capacitance 17. This allows for low frequencies
  • the distance between the capacitance 14 and the capacitance 16 is increased, and the electromagnetic coupling degree of the first capacitance portion 24 is weakened.
  • the electromagnetic field coupling degree of the second capacitance portion 25 at the third resonance frequency that is higher than the first resonance frequency is relatively increased.
  • the electromagnetic field coupling degree of the second capacitance part 25 is adjusted to be substantially the same as the electromagnetic field coupling degree of the first capacitance part 24. Therefore, optimum electromagnetic field coupling conditions are realized at multiple frequencies.
  • the power feeding unit 10 is formed at the first end 9c in the vicinity of the first side 9b of the ground forming body 9. Further, the connection portion 13 d between the element 13 and the ground forming body 9 is formed at the second end portion in the vicinity of the second side 9 c of the ground forming body 9. That is, it is desirable that the power feeding unit 10 is disposed at a position facing the ground forming body 9. As a result, the distance between the connecting portion 13d and the power feeding portion 10 is increased.
  • the power feeding unit 10 functions as an input unit for inputting a signal to the element 11. Therefore, in the vicinity of the input portion where the signal is input to the element 11, the distance is large, and therefore the electromagnetic coupling between the element 11 and the element 13 is suppressed. Furthermore, the input impedance of the power supply unit 10 is suppressed from being reduced.
  • the element 11 and the element 13 each have a spiral shape in the direction of winding from the inside to the outside of the ground forming body 9.
  • the open ends l la and 13a close to the antinodes of the potential at the time of the primary resonance between the element 11 and the element 13 are moved away from the ground forming body 9.
  • the capacitive force S loaded in the portion close to the antinode of the potential at the time of the primary resonance between the element 11 and the element 13 is reduced, and the frequency at the time of the primary resonance is increased.
  • the parts l lb and 13b close to the antinodes of the potential at the time of the third resonance between the element 11 and the element 13 approach the ground forming body 9.
  • the VSWR Voltage Standing Wav
  • Figure 4 shows the e Ratio characteristics.
  • the VSWR characteristic represents the degree of power reflection at high frequencies, and the closer the VSWR is to 1, the better the matching between the antenna and the circuit side such as the high frequency circuit, and the more efficiently the power is transmitted.
  • each of the element 11 and the element 13 each realizes double resonance in a plurality of frequency bands and is matched in a wide band range. That is, the characteristic indicated by the line segment 41 represents the resonance corresponding to the primary resonance frequency, and the characteristic indicated by the line segment 42 represents the resonance corresponding to the tertiary resonance frequency. Therefore, a small antenna device 8 corresponding to a plurality of frequencies is realized.
  • the open ends 11a and 13a which are antinodes of potential at the time of primary resonance, also become antinodes of electric potential at the time of Mth resonance.
  • the first capacitance portion 24 acts synergistically, so that the effects of the present invention are efficiently exhibited.
  • the antenna device 8 is the smallest, and the effect of the present invention is most exerted.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an antenna device according to another aspect of the first embodiment.
  • the antenna device 8 shown in FIG. 5 is different from the antenna device 8 shown in FIG. 1 in that the feed element 11 and the parasitic element 13 are spirally wound around the ground forming body 9 in the outside force. It is a point which has. As a result, the open end portions 11 a and 13 a, which are portions near the antinodes of the potential at the time of the primary resonance between the element 11 and the element 13, approach the ground forming body 9. For this reason, a large capacitance is loaded on the open ends lla and 13a close to the antinodes of the potential at the time of primary resonance between the element 11 and the element 13, and the frequency at the time of primary resonance is lowered.
  • the portions l lb and 13 b close to the antinodes of the potential at the time of the third resonance between the element 11 and the element 13 are moved away from the ground forming body 9. For this reason, it is loaded in the parts l lb and 13b close to the antinodes of the potential at the time of the third resonance between the element 11 and the element 13.
  • the capacity decreases and the frequency at the third resonance increases. As a result of the above, the frequency interval between the primary resonance frequency and the tertiary resonance frequency is widened.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing an antenna device of still another aspect in the first embodiment.
  • the antenna device 8 shown in FIG. 6 is different from the antenna device 8 shown in FIG. 1 in that the open end 11a of the element 11 and the open end 13a of the element 13 have an outward shape. is there. As a result, the distance between the open ends l la and 13 a which is an antinode portion of the potential at the time of the primary resonance between the element 11 and the element 13 is increased. For this reason, the element spacing L between the element 11 and the element 13 is close.
  • Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. 7 and FIG.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of the antenna device and the electronic apparatus using the antenna device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of an antenna device according to another aspect of Embodiment 2 of the present invention and an electronic device using the antenna device. Note that the same reference numerals in the second embodiment denote the same parts as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. The differences will be described in detail below.
  • the antenna device 8 according to the second embodiment is different from the antenna device 8 according to the first embodiment in that a connection body 18 and a second ground formation body 19 are provided.
  • the connection body 18 has one end 18 a connected to the ground forming body 9 and is disposed so as to face the power feeding unit 10 in the ground forming body 9.
  • the second ground forming body 19 is connected to the other end 18 b of the connecting body 18.
  • the connection body 18 is formed on the basis of a flexible sheet such as polyamide resin or polyethylene terephthalate resin, and is generally called flexible.
  • connection body 18 With such a configuration, the one end 18a of the connection body 18 is connected to the second end portion 9e, so that the connection body 18 is arranged at a location away from the power feeding section 10. As a result, the electromagnetic coupling between the element 11 and the parasitic element 13 is suppressed in the vicinity of the input portion of the feed element 11. As a result, a decrease in input impedance of the power feeding unit 10 is suppressed.
  • the electronic device using the antenna device 8 has a ground forming body 9.
  • the folding portable terminal 26 is arranged in the first housing 31 and the second ground forming body 19 is arranged in the second housing 32.
  • the mobile terminal 26 is, for example, a mobile phone terminal, and an input unit 33 is provided on the surface of the first casing 31, and the radio circuit 22 is provided in the first casing 31. Is provided.
  • the display unit 23 is provided on the surface of the second housing 32.
  • the first housing 31 and the second housing 32 are connected to each other by a hinge portion 34 so as to be freely opened and closed.
  • the antenna device 8 is arranged such that the ground forming body 9 and the second ground forming body 19 are connected to each other, and the ground forming body 9 is disposed at a position facing the power feeding unit 10. Connected connector 18.
  • connection portion 13d between the element 13 and the ground forming body 9 and the power feeding portion 10 are arranged at positions facing each other in the ground forming body 9. That is, the element 13 is connected to the first end 9c of the ground forming body 9, and the connection body 18 is connected to the second end 9e of the ground forming body 9.
  • the portable terminal 26 is closed by overlapping the first casing 31 and the second casing 32.
  • a current flows from the ground forming body 9 to the second ground forming body 19 through the connection body 18 in a state where the first housing 31 and the second housing 32 are closed.
  • the current in the ground forming body 9 and the current in the second ground forming body 19 flow in directions that cancel each other.
  • the antenna characteristics of the antenna device 8 may deteriorate.
  • both the connection body 18 and the element 13 are connected in close proximity to the second end portion 9e of the ground formation body 9, respectively. Therefore, a part of the current flowing from the ground formation body 9 to the connection body 18 flows to the element 13 side, and the interaction between the electromagnetically coupled element 11 and the element 13 reduces the deterioration of the antenna characteristics. It is.
  • the antenna device of the present invention can ensure wide bandwidth without increasing the number of elements, and is particularly applicable to electronic devices such as portable terminals or automobile receivers.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Support Of Aerials (AREA)

Abstract

 アンテナ装置(8)は、グランド形成体(9)と給電素子(11)と無給電素子とを有する。給電素子(11)は、N次共振の電位の腹に第1給電キャパシタンス部(14)を有し、M次共振の電位の腹に第2給電キャパシタンス部(15)を有する。無給電素子は、N次共振の電位の腹に第1無給電キャパシタンス部(16)を有し、M次共振の電位の腹に第2無給電キャパシタンス部(17)を有する。この構成によって、複数の周波数帯域に対応する、小型のアンテナ装置(8)が提供される。

Description

明 細 書
アンテナ装置とそれを用いた電子機器
技術分野
[0001] 本発明は、信号を無線伝達するためのアンテナ装置と、このアンテナ装置が搭載さ れた電子機器に関する。
背景技術
[0002] 近年、携帯端末は、小型化とアンテナ装置の内蔵化の傾向がある。また、複数のシ ステム力 つの携帯端末で使用されるため、アンテナ装置が複数の周波数帯域に対 応することが要求される。
[0003] 従来のアンテナ装置において、広帯域化と高効率化とを目的として、無給電素子を 利用するアンテナ装置が知られている。無給電素子を利用した従来のアンテナ装置 1S たとえば、図 9のように示されている。
[0004] 従来のアンテナ装置 101は、グランド形成体 102と給電部 103と第 1給電素子 104 と第 2給電素子 105とを有する。給電部 103は、グランド形成体 102に接続されてい る。第 1給電素子 104と第 2給電素子 105とは給電部 103に接続されている。第 1給 電素子 104は第 1周波数帯信号の送受信に用いられ、第 2給電素子 105は第 2周波 数帯信号の送受信に用いられる。さらに、従来のアンテナ装置 101は、第 1無給電素 子 106と第 2無給電素子 107とを有する。第 1無給電素子 106は、グランド形成体 10 2に接続されると共に、第 1給電素子 104と電磁界結合されている。また、第 2無給電 素子 107は、グランド形成体 102に接続されると共に、第 2給電素子 105と電磁界結 合されている。
[0005] なお、このような従来のアンテナ装置 101は、たとえば、特開 2005— 5883号公報( 特許文献 1)などに開示されて!、る。
特許文献 1:特開 2005— 5883号公報
発明の開示
[0006] 本発明のアンテナ装置は、アンテナ装置の広帯域性を確保するための多くの給電 素子と無給電素子とを必要としな!、、小型のアンテナ装置を提供する。 [0007] 本発明のアンテナ装置は、グランド形成体と、グランド形成体に接続された給電部 と、給電部に接続された給電素子と、グランド形成体に接続された無給電素子とを有 する。さらに、給電素子は、 N (Nは 1以上の整数)次共振時に電位の腹となる部分に 配置された第 1給電キャパシタンス部と、 N次よりも大きい M (Mは 2以上の整数)次共 振時に電位の腹となる部分に配置された第 2給電キャパシタンス部とを有する。さら にまた、無給電素子は、 N次共振時に電位の腹となる部分に配置された第 1無給電 キャパシタンス部と、 M次共振時に電位の腹となる部分に配置された第 2無給電キヤ パシタンス部とを有する。以上の構成によって、広帯域性を確保したまま、素子数の 少な 、アンテナ装置が実現される。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]図 1は本発明の実施の形態 1におけるアンテナ装置とそれを用いた電子機器の 模式図である。
[図 2]図 2は図 1に示すアンテナ装置を示す斜視図である。
[図 3]図 3は図 1に示すアンテナ装置の要部を拡大した要部拡大斜視図である。
[図 4]図 4は図 1に示すアンテナ装置の VSWR特性の一例を示す VSWR特性図であ る。
[図 5]図 5は本発明の実施の形態 1における別の態様のアンテナ装置の模式図であ る。
[図 6]図 6は本発明の実施の形態 1におけるさらに別の態様のアンテナ装置の模式図 である。
[図 7]図 7は本発明の実施の形態 2におけるアンテナ装置とそれを用いた電子機器の 模式図である。
[図 8]図 8は本発明の実施の形態 2における別の態様のアンテナ装置とそれを用いた 電子機器の斜視図である。
[図 9]図 9は従来のアンテナ装置を示す模式図である。
符号の説明
[0009] 8 アンテナ装置
9 グランド形成体 10 給電部
11 給電素子
11c, 13c 折り返し部
12 任意の軸
12a 任意の面
13 無給電素子
14 第 1給電キャパシタンス部
15 第 2給電キャパシタンス部
16 第 1無給電キャパシタンス部
17 第 2無給電キャパシタンス部
18 接続体
19 第 2グランド形成体
21 電子機器
22 無線回路
23 表示部
24 第 1キャパシタンス部
25 第 2キャパシタンス部
発明を実施するための最良の形態
[0010] (実施の形態 1)
以下、本発明の実施の形態 1について、図 1〜図 3を用いて説明する。
[0011] 図 1は、本発明の実施の形態 1におけるアンテナ装置とそれを用いた電子機器を示 す模式図である。図 2は、図 1に示すアンテナ装置を示す斜視図である。また、図 3は 、図 1に示すアンテナ装置の要部拡大斜視図である。
[0012] 図 1〜図 3に示すように、電子機器 21は、アンテナ装置 8と無線回路 22と表示部 23 とを有する。アンテナ装置 8は、地板からなるグランド形成体 9と給電部 10と給電素子 11 (以下、素子 11と呼ぶ)とを有する。給電部 10はグランド形成体 9に接続され、素 子 11は給電部 10に接続されている。さらに、アンテナ装置 8は、グランド形成体 9に 接続された無給電素子 13 (以下、素子 13と呼ぶ)を有する。また、無線回路 22は給 電部 10に接続され、表示部 23は無線回路 22に接続されている。また、グランド形成 体 9は、アルミナ基板または榭脂基板などの基板 9a上に形成されている。素子 11と 素子 13とは、榭脂を材料とする基体 20上に形成されている。
[0013] 素子 11は、第 1給電キャパシタンス部 14 (以下、キャパシタンス 14と呼ぶ)と第 2給 電キャパシタンス部 15 (以下、キャパシタンス 15と呼ぶ)とを有する。キャパシタンス 1 4は、素子 11の、 1次共振時に電位の腹となる開放端部 11aに配置されている。また 、キャパシタンス 15は、素子 11の、 3次共振時に電位の腹となる部分 l ibに配置され ている。さらに、たとえば、キャパシタンス 14の幅 Wとキャパシタンス 15の幅 Wとは、
1 2 素子 11における他の部分 l ieの幅 Wよりも大きい。このことによって、開放端部 11a
0
と部分 1 lbとに容量が装荷 (loading)される。
[0014] また、素子 13は、第 1無給電キャパシタンス部 16 (以下、キャパシタンス 16と呼ぶ) と第 2無給電キャパシタンス部 17 (以下、キャパシタンス 17と呼ぶ)とを有する。キャパ シタンス 16は、素子 13の、 1次共振時に電位の腹となる開放端部 13aに配置されて いる。キャパシタンス 17は、素子 13の、 3次共振時に電位の腹となる部分 13bに配置 されている。たとえば、キャパシタンス 16の幅 Wとキャパシタンス 17の幅 Wとは、素
3 4 子 13における他の部分 13eの幅 Wよりも大きい。このことによって、開放端部 13aと
0
部分 13bとに容量が装荷される。
[0015] なお、キャパシタンス 14とキャパシタンス 16とが電界結合されることによって、第 1キ ャパシタンス部 24が構成される。また、キャパシタンス 15とキャパシタンス 17とが電界 結合されること〖こよって、第 2キャパシタンス部 25が構成される。すなわち、第 1キャパ シタンス部 24が構成されることによって、素子 11と素子 13との電磁界結合度が高め られる。さらに、第 2キャパシタンス部 25が構成されることによって、素子 11と素子 13 との電磁界結合度が、さらに高められる。
[0016] 次に、以上の構成におけるアンテナ装置 8の動作について説明する。
[0017] たとえば、素子 11において、 1次共振周波数帯域の共振電流と 3次共振周波数帯 域の共振電流とが流れることによって、素子 11はアンテナ素子として動作する。なお 、 1次共振周波数帯域とは、素子 11の電気長 L が実質的に 1Z4波長 (L = λ /
11 11 1
4)となるときの周波数周波数帯域のことである。また、 3次共振周波数帯域とは、素 子 11の電気長 L が実質的に 3Z4波長 (L = 3 X λ Z4)となるときの周波数周波
11 11 1
数帯域のことである。
[0018] また、たとえば、素子 13において、 1次共振周波数帯域の共振電流と 3次共振周波 数帯域の共振電流とが流れることによって、素子 13はアンテナ素子として動作する。 なお、素子 13において、素子 11との電磁界結合により、素子 13の電気長 L が実質
13 的に 1Z4波長 (L = λ Ζ4)となる 1次共振周波数帯域の共振電流が流れる。また
13 1
、同様に、素子 13の電気長 L が実質的に 3Ζ4波長 (L = 3 Χ λ Ζ4)となる 3次
13 13 1
共振周波数帯域の共振電流とが流れる。
[0019] すなわち、キャパシタンス 14は、素子 11の 1次共振時に生じる電位の腹に配置され ている。さらに、キャパシタンス 16は、素子 13の 1次共振時に生じる電位の腹に配置 されている。このことによって、それぞれ、素子 11と素子 13との間に容量が装荷され る。このため、素子 11と素子 13との電磁界的な結合力 素子 11、 13の相互間作用 によって大きくなる。この結果、 1次共振する周波数を効果的に下げることができる。 これと共に、素子 11と素子 13との電磁界結合度が高められるため、アンテナ装置 8 の受信効率が向上する。
[0020] また、同様に、キャパシタンス 15は、素子 11の 3次共振時に生じる電位の腹に配置 されている。さらに、キャパシタンス 17は、素子 13の 3次共振時に生じる電位の腹に 配置されている。このこと〖こよって、それぞれ、素子 11と電素子 13とに容量が装荷さ れる。このため、素子 11と素子 13との電磁界的な結合力 素子 11、 13の相互間作 用によって、さらに大きくなる。この結果、 3次共振の周波数を効果的に下げることが できる。これと共に、素子 11と素子 13との電磁界結合度が高められるため、アンテナ 装置 8の受信効率がさらに向上する。
[0021] 以上のように、キャパシタンス 14とキャパシタンス 15とが素子 11に設けられ、キャパ シタンス 16とキャパシタンス 17とが素子 13に設けられている。このことによって、素子 11と素子 13とにおいて、 Ν次共振と Μ次共振とが発生する。この結果、アンテナ装 置 8の広帯域性が確保されたまま、素子数が少なくなる。ここで、 Νは 1以上の整数で あり、 Μは、 Νよりも大きな整数である。すなわち、 Μは、 2以上の整数から選ばれる。
[0022] なお、たとえば、 1次共振周波数が実質的に 900MHzであり、 3次共振周波数が実 質的に 1. 8GHzであるとすると、アンテナ装置 8は、 900MHz/l. 8GHzの周波数 に対応した携帯電話に使用可能である。また、アンテナ装置 8は、 2つの素子 11、 13 を有する簡単な構成であるため、素子 11、 13とグランド形成体 9との接続構成が簡 略化される。
[0023] なお、素子 11と素子 13とは、任意の軸 12を対称軸とした実質的に線対称な構成 であることが望ましい。また、任意の面 12aを対称面とした実質的に面対称な構成で あることが望ましい。このことによって、 1次共振と 3次共振との各々の共振系において 、素子 11と素子 13とが近い周波数で共振する。この結果、アンテナ装置 8の広帯域 性が確保される。
[0024] また、素子 13の電気長 L が素子 11の電気長 Lの 0. 9倍から 1. 1倍(0. 9 X L
13 1 11
<L < 1. 1 X L )であることが望ましい。このことによって、 1次共振と 3次共振との
13 11
各々の共振系において、素子 11と素子 13とが近い周波数で共振する。この結果、ァ ンテナ装置 8の広帯域性が確保される。なお、素子 11の電気長 L とは、素子 11と給
11
電部 10との接続点 l idから開放端部 11aまでの長さである。なお、素子 13の電気長 L とは、素子 13とグランド形成体 9との接続部 13dから開放端部 13aまでの長さであ
13
る。
[0025] また、キャパシタンス 14の幅 Wはキャパシタンス 15の幅 Wよりも大きいことが望ま
1 2
しい。また、キャパシタンス 16の幅 Wは、キャパシタンス 17の幅 Wよりも大きいことが
3 4
望ましい。このことによって、 1次共振周波数が低い周波数である場合、素子 11と素 子 13との間に、さらに大きな容量が装荷される。この結果、 1次共振周波数が効果的 に下げられる。さらに、素子 11と素子 13とは、図 1〜図 3に示すように、スパイラル状 に形成され、それぞれ、折り返し部 l lc、 13cを有していることが望ましい。このことに よって、素子 11は、キャパシタンス 14、 15以外の部分 l ieが、キャパシタンス 14、 15 に対して電磁界結合される。この結果、部分 l ieとキャパシタンス 14との間と部分 11 eとキャパシタンス 15との間に容量が装荷される。同様に、素子 13は、キャパシタンス 16、 17以外の部分 13eが、キャパシタンス 16、 17に対して電磁界結合される。この 結果、部分 13eとキャパシタンス 16との間と部分 13eとキャパシタンス 17との間に容 量が装荷される。このため、さらに、効率良く素子 11と素子 13とのそれぞれの内部に 容量が形成される。このこと〖こよって、 1次共振周波数が低い周波数である場合、 1次 共振周波数が効果的に下げられる。
[0026] さらに、キャパシタンス 14とキャパシタンス 16との間隔 Lは、キャパシタンス 15とキ ャパシタンス 17との間隔 Lよりも大きいことが望ましい。このことによって、低い周波数
2
の 1次共振周波数において、キャパシタンス 14とキャパシタンス 16との距離が離され て、第 1キャパシタンス部 24の電磁界結合度が弱められる。この結果、 1次共振周波 数より高い周波数である 3次共振周波数における、第 2キャパシタンス部 25の電磁界 結合度が、相対的に高められる。このことによって、第 2キャパシタンス部 25の電磁界 結合度が、第 1キャパシタンス部 24の電磁界結合度と実質的に同じに調整される。し たがって、複数周波数において、最適な電磁界結合条件が実現される。
[0027] また、給電部 10は、グランド形成体 9の第 1の辺 9b近傍の第 1端部 9cに形成されて いる。さらに、素子 13とグランド形成体 9との接続部 13dは、グランド形成体 9の第 2辺 9c近傍の第 2端部に形成されている。すなわち、給電部 10とは、グランド形成体 9〖こ おいて対向する位置に配置されていることが望ましい。このことによって、接続部 13d と給電部 10との距離が遠く離れる。なお、給電部 10は、素子 11に信号が入力される 入力部の働きを有する。したがって、素子 11に信号が入力される入力部付近では、 距離が離れているため、素子 11と素子 13との電磁界結合が抑制される。さらに、給 電部 10の入力インピーダンスが小さくなることが抑制される。
[0028] さらに、素子 11と素子 13とが、それぞれ、グランド形成体 9の内側から外側へ巻く方 向のスパイラル形状を有している。このことによって、素子 11と素子 13との 1次共振 時の電位の腹に近い開放端部 l la、 13aがグランド形成体 9から遠ざかる。このため 、素子 11と素子 13との 1次共振時の電位の腹に近い部分に装荷される容量力 S小さく なり、 1次共振時の周波数が高くなる。また、同様に、素子 11と素子 13との 3次共振 時の電位の腹に近い部分 l lb、 13bがグランド形成体 9に近づく。このため、素子 11 と素子 13との 3次共振時の電位の腹に近い部分 l lb、 13bに大きな容量が装荷され 、 3次共振時の周波数が低くなる。以上の結果として、 1次共振周波数と 3次共振周 波数との周波数間隔が狭くなる。
[0029] また、実施の形態 1におけるアンテナ装置 8の VSWR (Voltage Standing Wav e Ratio)特性を図 4に示す。 VSWR特性は、高周波における電力の反射の度合い を表し、 VSWRが 1に近いほどアンテナと高周波回路などの回路側との整合が取れ 、効率よく電力が伝達されることを意味する。
[0030] 図 4に示すように、それぞれ 1つずつの素子 11と素子 13とによって、複数の周波数 帯で複共振が実現され、かつ、広帯域の範囲で整合が取れていることが確認できる 。すなわち、線分 41に示す特性が 1次共振周波数に対応する共振を表し、線分 42 に示す特性が 3次共振周波数に対応する共振を表している。したがって、複数の周 波数に対応した小型のアンテナ装置 8が実現されている。
[0031] なお、実施の形態 1では、 N= lかつ M = 3の場合について説明した。しかしながら 、必ずしも、 N= lかつ M = 3の条件に限ることに、本発明は限定されない。たとえば 、 N= lかつ M = 4の条件、 N= lかつ M = 5の条件、 N = 3かつ M = 5の条件、 N = 2かつ M = 4の条件、 N = 2かつ M = 5の条件などであってもよ!/ヽ。
[0032] なお、 N= 1かつ Mが 3以上の奇数の場合、 1次共振時の電位の腹となる開放端部 11a, 13aが、 M次共振時の電位の腹にもなる。このため、第 2キャパシタンス部 25が 装荷される際に、第 1キャパシタンス部 24が相乗的に作用するため、本発明の効果 が効率よく発揮される。さらに、最も好ましくは、 N= lかつ M = 3の場合であって、ァ ンテナ装置 8が最も小さくなる構成であり、本発明の効果が最も発揮される構成であ る。
[0033] また、図 5は、実施の形態 1における、別の態様のアンテナ装置を示す模式図であ る。
[0034] 図 5に示すアンテナ装置 8が図 1に示すアンテナ装置 8と異なる点は、給電素子 11 と無給電素子 13とが、グランド形成体 9に対して、外側力 内側へ巻くスパイラル形 状を有する点である。このことによって、素子 11と素子 13との 1次共振時の電位の腹 に近い部分である開放端部 11 a、 13aがグランド形成体 9に近接する。このため、素 子 11と素子 13との 1次共振時の電位の腹に近い開放端部 l la、 13aに大きな容量 が装荷され、 1次共振時の周波数が低くなる。また、同様に、素子 11と素子 13との 3 次共振時の電位の腹に近い部分 l lb、 13bがグランド形成体 9から遠ざかる。このた め、素子 11と素子 13との 3次共振時の電位の腹に近い部分 l lb、 13bに装荷される 容量が小さくなり、 3次共振時の周波数が高くなる。以上の結果として、 1次共振周波 数と 3次共振周波数との周波数間隔が広がる。
[0035] さらに、図 6は、実施の形態 1における、さらに別の態様のアンテナ装置を示す模式 図である。
[0036] 図 6に示すアンテナ装置 8が図 1に示すアンテナ装置 8と異なる点は、素子 11の開 放端部 11 aと素子 13の開放端部 13aとが外向きの形状を有する点である。このことに よって、素子 11と素子 13との 1次共振時の電位の腹の部分である開放端部 l la、 13 a間の距離が遠ざかる。このため、素子 11と素子 13との素子間隔 Lが近い場合であ
3
つても、最適な整合が実現される。
[0037] (実施の形態 2)
以下に、本発明の実施の形態 2について、図 7と図 8とを用いて説明する。
[0038] 図 7は、本発明の実施の形態 2におけるアンテナ装置とそれを用いた電子機器の 模式図である。また、図 8は、本発明の実施の形態 2における別の態様のアンテナ装 置とそれを用いた電子機器の模式図である。なお、実施の形態 2において、実施の 形態 1と同様の構成については、同一符号を付してその説明を省略する。なお、以 下、相違点について詳述する。
[0039] 実施の形態 2におけるアンテナ装置 8が実施の形態 1におけるアンテナ装置 8と異 なる点は、接続体 18と第 2グランド形成体 19とを有する点である。接続体 18は、一端 18aがグランド形成体 9に接続されると共に、グランド形成体 9において給電部 10に 対して対向するように配置されている。また、第 2グランド形成体 19は、接続体 18の 他端 18bに接続されている。なお、接続体 18は、ポリアミド榭脂、ポリエチレンテレフ タレート榭脂などのフレキシブルなシートをベースとして形成され、一般にフレキと呼 ばれることちある。
[0040] このような構成によって、接続体 18の一端 18aが第 2端部 9eに接続されることによ つて、接続体 18は、給電部 10から離れた場所に配置される。このこと〖こよって、給電 素子 11の入力部付近で、素子 11と無給電素子 13との電磁界結合が抑制される。こ の結果、給電部 10の入力インピーダンスの低下が抑制される。
[0041] なお、図 8に示すように、アンテナ装置 8を用いた電子機器は、グランド形成体 9が 第 1筐体 31の中に配置されると共に、第 2グランド形成体 19が第 2筐体 32の中に配 置された折りたたみ式の携帯端末 26である。なお、図 8に示すように、携帯端末 26は 、たとえば、携帯電話端末であって、第 1筐体 31の表面に入力部 33が設けられ、第 1筐体 31の中に無線回路 22が設けられている。さらに、第 2筐体 32の表面に表示部 23が設けられている。そして、第 1筐体 31と第 2筐体 32とが、ヒンジ部 34によって開 閉自在に接続されている。
[0042] 携帯端末 26において、アンテナ装置 8は、グランド形成体 9と第 2グランド形成体 19 とが互いに接続されると共に、グランド形成体 9において、給電部 10に対して対向す る位置に配置された接続体 18を有する。
[0043] なお、素子 13とグランド形成体 9との接続部 13dと、給電部 10とはグランド形成体 9 において対向する位置に配置されている。つまり、素子 13がグランド形成体 9の第 1 端部 9cに接続され、接続体 18がグランド形成体 9の第 2端部 9eに接続されている。
[0044] このような構成において、第 1筐体 31と第 2筐体 32とが重ね合わせられることによつ て、携帯端末 26が閉じられる。第 1筐体 31と第 2筐体 32とが閉じられた状態で、接続 体 18を介して、グランド形成体 9から第 2グランド形成体 19に電流が流れる。グランド 形成体 9における電流と第 2グランド形成体 19における電流とはお互いに打ち消す 方向に流れる。このことによって、アンテナ装置 8のアンテナ特性が劣化することがあ る。し力しながら、本構成のアンテナ装置 8においては、接続体 18と素子 13とが両方 とも、グランド形成体 9の第 2端部 9eに、それぞれ近接して接続されている。したがつ て、グランド形成体 9から接続体 18に流れる電流の一部が素子 13側に流され、電磁 界結合された素子 11と素子 13との相互作用によって、アンテナ特性の劣化が低減さ れる。
産業上の利用可能性
[0045] 以上のように、本発明のアンテナ装置は、素子数を増やすことなく広帯域性を確保 することができ、特に、携帯端末または自動車用受信装置などの電子機器に適応可 能である。

Claims

請求の範囲
[1] グランド形成体と、
前記グランド形成体に接続された給電部と、
前記給電部に接続された給電素子と、
前記グランド形成体に接続された無給電素子と、を備え、
前記給電素子は、
N (Nは 1以上の整数)次共振時に電位の腹となる部分に配置された第 1給電キヤ パシタンス部と、
前記 N次よりも大きい M (Mは 2以上の整数)次共振時に電位の腹となる部分に配 置された第 2給電キャパシタンス部と、を有し、
前記無給電素子は、
前記 N次共振時に電位の腹となる部分に配置された第 1無給電キャパシタンス部と 前記 M次共振時に電位の腹となる部分に配置された第 2無給電キャパシタンス部と 、を有する、
アンテナ装置。
[2] 前記給電素子と前記無給電素子とは、任意の軸を対称軸として線対称である、 請求項 1に記載のアンテナ装置。
[3] 前記給電素子と前記無給電素子とは、任意の面を対称面として面対称である、 請求項 1に記載のアンテナ装置。
[4] 前記第 1給電キャパシタンス部の幅と前記第 2給電キャパシタンス部との幅は、前記 第 1給電キャパシタンス部と前記第 2給電キャパシタンス部との以外の前記給電素子 の幅よりも大きい、
請求項 1に記載のアンテナ装置。
[5] 前記第 1給電キャパシタンス部の幅は、前記第 2給電キャパシタンス部の幅よりも大き い、
請求項 1に記載のアンテナ装置。
[6] 前記第 1給電キャパシタンス部と前記第 1無給電キャパシタンス部との間隔は、前記 第 2給電キャパシタンス部と前記第 2無給電キャパシタンス部との間隔よりも大きい、 請求項 1に記載のアンテナ装置。
[7] 前記給電素子または前記無給電素子は、折り返し部を有する、
請求項 1に記載のアンテナ装置。
[8] 前記 Nは 1であり、前記 Mは 3以上の奇数である、
請求項 1に記載のアンテナ装置。
[9] 前記無給電素子の長さは、前記給電素子の長さの 0. 9倍から 1. 1倍の長さである、 請求項 1に記載のアンテナ装置。
[10] 前記給電素子と前記無給電素子とは、前記グランド形成体の内側から外側に向うス ノ ィラル形状で構成された、
請求項 1に記載のアンテナ装置。
[11] 前記給電素子と前記無給電素子とは、前記グランド形成体の外側から内側に向うス ノ ィラル形状で構成された、
請求項 1に記載のアンテナ装置。
[12] 前記無給電素子と前記グランド形成体との接続部と、前記給電部とは前記グランド形 成体において対向する位置に配置された、
請求項 1に記載のアンテナ装置。
[13] 前記グランド形成体に接続されると共に、前記グランド形成体において前記給電部 に対して対向する位置に配置された接続体と、
前記接続体の他端に接続された第 2グランド形成体と、をさらに備えた、
請求項 12に記載のアンテナ装置。
[14] 前記第 1給電キャパシタンス部と前記第 1無給電キャパシタンス部とによって第 1キヤ パシタンス部が形成され、
前記第 2給電キャパシタンス部と前記第 2無給電キャパシタンス部とによって第 2キヤ パシタンス部が形成される、
請求項 1に記載のアンテナ装置。
[15] グランド形成体と、
前記グランド形成体に接続された給電部と、 前記給電部に接続された給電素子と、
前記グランド形成体に接続された無給電素子と、
前記給電部に接続された無線回路と、
前記無線回路に接続された表示部と、を備え、
前記給電素子は、
N (Nは 1以上の整数)次共振時に電位の腹となる部分に配置された第 1給電キヤ パシタンス部と、
前記 N次よりも大きい M (Mは 2以上の整数)次共振時に電位の腹となる部分に配 置された第 2給電キャパシタンス部と、を有し、
前記無給電素子は、
前記 N次共振時に電位の腹となる部分に配置された第 1無給電キャパシタンス部と 前記 M次共振時に電位の腹となる部分に配置された第 2無給電キャパシタンス部と 、を有する、
電子機器。
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