説明

アンテナ装置及び携帯無線端末

【課題】 携帯型無線端末に適用可能で、向きにかかわらず良好なアンテナ特性を示すアンテナ装置及びこれを用いた携帯型無線端末を提供する。
【解決手段】 送受信する無線信号の波長λに対して筐体長がλ/2以上となる携帯型無線端末に適用されるアンテナ装置であって、筐体の長手方向の端部に配置され、一端の少なくとも一箇所が装置基板10上の信号配線パターンに接続され、他端が開放端であるアンテナ素子21と、筐体のアンテナ素子21と同じ側に配置され、一端の少なくとも一箇所が装置基板10のグランド配線に接続され、他端が開放端である無給電素子31とを有し、アンテナ素子21の開放端と無給電素子31の開放端との距離を近接させ、容量結合させた。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、小型無線機に内蔵されるアンテナ装置に関し、特に、向きにかかわらず高い周波数の無線信号に対して良好な受信特性を示すアンテナ装置及びこれを備えた携帯無線端末に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、携帯電話機に代表される携帯無線端末は、高い周波数帯域の無線信号を用いることが多くなっている。例えば、第三世代携帯電話に使用される周波数は、2GHzを超え、さらに高い周波数に移行する傾向にある。
【0003】
携帯型無線端末自体も小型化が進んでいるが、操作性の面から更なる小型化には限界がある。このため、使用する周波数が高くなるにつれ、携帯無線端末の筐体長が波長λの半分、すなわちλ/2を超えることが多くなっている。
【0004】
周波数に対して筐体長が長くなると、筐体電流によって放射特性が変化し、λ/2のダイポールアンテナに代表されるように、水平面内で均一な電界放射パターン特性が得られず、水平面内に急峻な落ち込み(ヌル点)が生じてくる。
【0005】
1GHz程度の周波数の場合には、波長が30cm程度となるため、アンテナを含めた電気長が約λ/2以下、つまり筐体長が約7.5cm以下でアンテナの電気長が約λ/4以下であれば、電界放射パターン特性は、λ/2ダイポールアンテナに近くなり、水平面では比較的均一な電界放射パターン特性が得られる。
【0006】
しかし、2GHz付近の周波数となると、波長が15cm程度となり、筐体長が10cm程度の無線端末でもアンテナを含めた電気長が波長と同程度以上となるため、筐体電流によって電界放射パターン特性が均一でなくなり、水平面内に急峻な落ち込み(ヌル点)が現れてくる。
【0007】
携帯型無線端末の筐体がこのような電界放射特性を持つと、端末の方向によって受信特性が変化してしまい、無線信号を安定して受信できなくなってしまうという問題があった。
【0008】
携帯無線端末のアンテナに関する従来技術としては、特許文献1に開示される「無線機用アンテナ」がある。特許文献1に開示される発明は、金属製の無線機筐体の面と平行に板状放射素子を配置し、その一旦を無線機筐体に接続固定し、その板状放射素子の所定位置に給電ケーブルを接続し、無線機筐体にロッド状の無給電素子を設けたものである。
特許文献1に開示される発明は、板状放射素子で構成した逆F型アンテナとロッド状の無給電素子とをそれぞれ異なる共振周波数で共振させることにより、小型かつ広帯域特性のアンテナを実現するものである。
【0009】
また、ヌルを埋めることを目的としたアンテナとしては、特許文献2に開示される「ヌルレスアンテナ」がある。
【特許文献1】実開昭62−161410号公報
【特許文献2】特開2004−56319号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
特許文献1に開示される発明は、二つの周波数帯域において良好な放射特性を示すものの、ヌルの発生については何ら考慮がされていない。このため、これを携帯型無線機のアンテナとして用いた場合には、端末の向きによっては基地局や他の無線端末との間で無線信号を送受信できなくなる可能性がある。
【0011】
また、特許文献2に開示される発明は、複数のアンテナを有するいわゆるアンテナアレイであるから、小型化・軽量化が要求される携帯型無線端末に適用することは難しい。
【0012】
このように、従来は、携帯型無線端末に適用可能で、向きにかかわらず良好な放射特性を示すアンテナ装置は提供されていなかった。
【0013】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、携帯型無線端末に適用可能で、向きにかかわらず良好なアンテナ特性を示すアンテナ装置及びこれを用いた携帯型無線端末を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記目的を達成するため、本発明は、第1の態様として、送受信する無線信号の波長λに対して筐体長がλ/4以上となる携帯無線端末に適用されるアンテナ装置であって、筐体の長手方向の端部に配置され、一端の少なくとも一箇所が回路基板上の信号配線パターンに接続され、他端が開放端であるアンテナ素子と、筐体のアンテナ素子と同じ側に配置され、一端の少なくとも一箇所が回路基板のグランド配線に接続され、他端が開放端である無給電素子とを有し、アンテナ素子の開放端と無給電素子の開放端との距離を近接させて容量結合させ、アンテナ素子と無給電素子と回路基板とでループ状に空間を囲むように配置したことを特徴とするアンテナ装置を提供するものである。
【0015】
本発明の第1の態様においては、アンテナ素子は、L字形状又はF字形状であり、無給電素子は、逆L字形状又はI字形状であることが好ましい。上記のいずれの構成においても、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方は、開放端近傍がミアンダ形状であることが好ましい。または、アンテナ素子及び無給電端子の少なくとも一方は、開放端近傍がヘリカル形状であることが好ましく、これに加えて、アンテナ素子及び無給電素子のうち開放端近傍がヘリカル形状である一方の中に、他方の素子の開放端が挿入されていることがより好ましい。または、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方の開放端近傍が平板状の導体で構成されることが好ましい。
上記のいずれの構成においても、アンテナ素子及び無給電素子の開放端が回路基板と略同一面内に配置されており、該回路基板からの距離がアンテナ素子の開放端と無給電素子の開放端とで異なることが好ましい。または、アンテナ素子及び無給電素子の開放端は、回路基板と間隔を空けて配置されることが好ましい。
【0016】
又は、本発明の第1の態様においては、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方は、2以上の開放端を有することが好ましい。これに加えて、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方は、少なくともいずれかの開放端近傍がミアンダ形状であることが好ましい。又は、アンテナ素子及び無給電端子の少なくとも一方は、少なくともいずれかの開放端近傍がヘリカル形状であることが好ましく、アンテナ素子及び無給電素子のうち開放端近傍がヘリカル形状である一方の中に、他方の素子のいずれかの開放端が挿入されていることがより好ましい。又は、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方のいずれかの開放端近傍が平板状の導体で構成されることが好ましい。
これらに加えて、アンテナ素子及び無給電素子のいずれの開放端も回路基板と略同一面内に配置されており、該回路基板からの距離が各開放端ごとに異なることが好ましい。又は、アンテナ素子及び無給電素子の各開放端は、回路基板と間隔を空けて配置されることが好ましい。
【0017】
本発明の第1の態様の上記のいずれの構成においても、アンテナ素子及び無給電素子は、回路基板との接続箇所が板状であることが好ましい。また、アンテナ素子及び無給電素子の開放端が板状であることが好ましい。また、アンテナ素子及び無給電素子の周囲に高誘電体材料が配置されていることが好ましい。また、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方が、回路基板上の配線パターンを用いて構成されるいことが好ましい。また、アンテナ素子の開放端と無給電素子の開放端との間に、容量性素子又は誘導製素子を設けることが好ましい。
【0018】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第2の態様として、上記本発明の第1の態様のいずれかの構成にかかるアンテナ装置を備えた携帯無線端末を提供するものである。
【0019】
本発明の第2の態様においては、連結機構によって二つの筐体が連結され、伸縮可能であることが好ましい。これに加えて、筐体内に収納されたアンテナ素子及び無給電素子は、連結機構と近接する箇所に位置すること、又は、筐体内に収納されたアンテナ素子及び無給電素子は、連結機構から最も離れた箇所に位置することが好ましい。
これらに加えて、筐体内に収納されたアンテナ素子及び無給電素子は、該筐体の内壁面に沿って配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、携帯型無線端末に適用可能で、向きにかかわらず良好なアンテナ特性を示すアンテナ装置及びこれを用いた携帯型無線端末を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
〔第1の実施形態〕
本発明を好適に実施した第1の実施形態について説明する。図1に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子21及び無給電素子31が取り付けられた構造である。アンテナ素子21は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子31は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0022】
アンテナ素子21及び無給電素子31は、略L字状又は逆L字状であり、互いの先端の部分が一直線上に位置するように、双方の開放端が近接して配置されている。
【0023】
アンテナ素子21及び無給電素子31の開放端をこのように配置したとき、図2に示すように、装置基板10のグランドと、アンテナ素子21と、無給電端子31とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用する。
【0024】
図3に、本実施形態にかかるアンテナ装置の電界放射パターン特性を示す。
L形状のアンテナ素子21のみの場合、電界放射パターン特性の急峻な落ち込みが水平面内に発生しており、また、鉛直方向にも急峻な落ち込みが発生している。これは、アンテナ素子21のみの場合には、向きによっては無線信号の送受信に支障をきたす可能性があることを示している。
一方、本実施形態にかかるアンテナ装置にように、無給電素子31を設けた場合には、水平面内及び鉛直方向の落ち込みが小さくなり、均一な電界放射パターン特性が得られる。
【0025】
図4に、本実施形態にかかるアンテナ装置を適用した携帯無線端末における筐体電流分布を示す。無給電素子31を設けない場合には、アンテナ素子から離れた位置において筐体電流値にピークが現れており、これが電界放射パターン特性の劣化の原因となっている。本実施形態にかかるアンテナ装置を適用した携帯無線端末は、無給電素子31を設けたことにより、アンテナ装置以外の位置には筐体電流値のピークは現れない。すなわち、無給電素子31を付加することにより、装置基板10のグランドプレーンなどに流れる筐体電流が小さくなり、筐体電流の影響で電界放射パターン特性が劣化(例えば、上記のように蝶型となってヌル点が発生する)を防止される。
【0026】
携帯型無線端末の場合、装置をどのような向きで使用するかはユーザの姿勢によって変化する。よって、携帯型無線端末において遠方から到来する電波を効率良く受信するためには、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を備えていなければならない。
【0027】
本実施形態にかかるアンテナ装置は、図3に示したように、無指向性にアンテナに近い電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。なお、本実施形態にかかるアンテナ装置が、従来のアンテナ装置と同様にして携帯無線端末に適用可能であることは言うまでもない。
【0028】
なお、ここではアンテナ素子21及び無給電素子31の先端の部分が一直線上に位置するように、双方の開放端を近接して配置した場合を例に説明したが、アンテナ素子21及び無給電端子31の先端の部分は必ずしも一直線上に位置する必要はなく、図5に示すように、近接していれば良い。
【0029】
〔第2の実施形態〕
本発明を好適に実施した第2の実施形態について説明する。図6に、本実施形態にかかるアンテナ装置を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子21及び無給電素子32が取り付けられた構造である。アンテナ素子22は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されるとともに、グランドパターンとも電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子32は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0030】
アンテナ素子22は略F字状又は逆F字状、無給電素子32は略L字状又は逆L字状であり、互いの先端の部分が一直線上に位置するように、双方の開放端が近接して配置されている。
【0031】
アンテナ素子22及び無給電素子32の開放端をこのように配置したとき、第1の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板10のグランドと、アンテナ素子22と、無給電端子32とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用する。
【0032】
本実施形態にかかるアンテナ装置は、第1の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。
【0033】
〔第3の実施形態〕
本発明を好適に実施した第3の実施形態について説明する。図7に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子23及び無給電素子33が取り付けられた構造である。アンテナ素子23は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子33は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0034】
アンテナ素子23は略L字状又は逆L字状、無給電素子33は略I字状であり、双方の開放端が近接して配置されている。
【0035】
アンテナ素子23及び無給電素子33の開放端をこのように配置したとき、第1の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板10のグランドと、アンテナ素子23と、無給電端子33とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用する。
【0036】
本実施形態にかかるアンテナ装置は、第1の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。
【0037】
〔第4の実施形態〕
本発明を好適に実施した第4の実施形態について説明する。図8に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子24及び無給電素子34が取り付けられた構造である。アンテナ素子24は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子30は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0038】
アンテナ素子24及び無給電素子34は、略L字状又は逆L字状であり、それぞれの先端部は平板状の導体で構成されている。アンテナ素子24及び無給電素子34の開放端は、近接して配置されている。
【0039】
アンテナ素子24及び無給電素子34の開放端をこのように配置したとき、第1の実施形態と同様に、装置基板10のグランドと、アンテナ素子24と、無給電端子34とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用する。
【0040】
本実施形態にかかるアンテナ装置は、第1の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。
【0041】
なお、ここでは図9(a)に示すように、アンテナ素子24及び無給電素子34を構成する導体と装置基板10とが同一平面に配置された構成について説明したが、アンテナ素子24及び無給電素子34を構成する各導体がそれぞれ装置基板10と垂直になるように配置しても構わない。
【0042】
〔第5の実施形態〕
本発明を好適に実施した第5の実施形態について説明する。図10に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子25及び無給電素子35が取り付けられた構造である。アンテナ素子25は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されるとともに、グランドパターンとも電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子35は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0043】
アンテナ素子25及び無給電素子35は、ミアンダ状の導体で構成されており、双方の開放端同士が近接して配置されている。
【0044】
アンテナ素子25及び無給電素子35をミアンダ状とすることによって、これらの固有共振周波数を低くすることが可能となる。これにより、アンテナ素子25や無給電素子35の長さに対してλ/4以上の波長となるような低い周波数に対してもアンテナとして有効に機能する。
【0045】
アンテナ素子25及び無給電素子35の開放端を近接して配置することにより、第1の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板10のグランドと、アンテナ素子25と、無給電端子35とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用させることができる。
【0046】
なお、図11に示すように、アンテナ素子25及び無給電アンテナ35の開放端の向きが同じ側に位置しない場合もあり得るが、アンテナ素子25無給電アンテナ35とが容量結合をするのであれば、同様の効果が得られる。
【0047】
本実施形態にかかるアンテナ装置は、第1の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。
【0048】
〔第6の実施形態〕
本発明を好適に実施した第6の実施形態について説明する。図12に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子26及び無給電素子36が取り付けられた構造である。アンテナ素子26は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されるとともに、グランドパターンとも電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子36は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0049】
アンテナ素子26及び無給電素子36は、L字状(逆L字状)のコイル状の導体で構成されており、開放端同士が近接して配置されている。
【0050】
アンテナ素子26及び無給電素子36をコイル状とすることによって、これらの固有共振周波数を低くすることが可能となる。これにより、アンテナ素子26や無給電素子36の長さに対してλ/4以上の波長となるような低い周波数に対してもアンテナとして有効に機能する。
【0051】
アンテナ素子26及び無給電素子36の開放端を近接して配置することにより、第1の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板10のグランドと、アンテナ素子26と、無給電端子36とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用させることができる。
【0052】
本実施形態にかかるアンテナ装置は、第1の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。
【0053】
〔第7の実施形態〕
本発明を好適に実施した第7の実施形態について説明する。図13に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子27及び無給電素子37が取り付けられた構造である。アンテナ素子27は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子37は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0054】
アンテナ素子27及び無給電素子37は、略L字状又は逆L字状であり、互いの先端の部分が一直線上に位置するように、双方の開放端が近接して配置されている。アンテナ素子27及び無給電素子37の周囲には、高誘電体材料47が貼り付けや成形によって配置されている。
【0055】
高誘電体材料47は、アンテナ素子27及び無給電素子37の近傍の任意の位置に配置できるが、図14に示すように、アンテナ素子27及び無給電素子37の先端の部分と、装置基板10との間に配置することが好ましい。
【0056】
アンテナ素子27及び無給電素子37の周囲に高誘電体材料47を配置することにより、アンテナ素子27及び無給電素子37の固有共振周波数を低くすることが可能となる。これにより、アンテナ素子27や無給電素子37の長さに対してλ/4以上の波長となるような低い周波数に対してもアンテナとして有効に機能する。
【0057】
アンテナ素子27及び無給電素子37の開放端を近接して配置することにより、第1の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板10のグランドと、アンテナ素子27と、無給電端子37とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用させることができる。
【0058】
本実施形態にかかるアンテナ装置は、第1の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。
【0059】
〔第8の実施形態〕
本発明を好適に実施した第8の実施形態について説明する。図15に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子28が取り付けられた構造である。アンテナ素子28は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。また、装置基板10上には、略L字状(又は、逆L字状)のグランド配線パターンが形成されており、これが無給電端子38を構成している。無給電素子38の先端は開放端となっている。
【0060】
アンテナ素子28及び無給電素子38の開放端を近接して配置することにより、第1の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板10のグランドと、アンテナ素子28と、無給電端子38とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用させることができる。
【0061】
なお、ここでは、装置基板10の配線パターンを用いて無給電端子38を構成する場合を例に説明したが、装置基板10の配線パターンを用いてアンテナ素子28を構成しても良いし、アンテナ素子28及び無給電端子38の両方を装置基板10の配線パターンを用いて構成しても同様の効果が得られる。
【0062】
本実施形態にかかるアンテナ装置は、第1の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。
【0063】
〔第9の実施形態〕
本発明を好適に実施した第9の実施形態について説明する。図16に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子29及び無給電素子39が取り付けられた構造である。アンテナ素子29は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子39は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0064】
アンテナ素子29及び無給電素子39は、略L字状又は逆L字状であり、互いの先端の部分によってキャパシタ49が形成されている。
【0065】
アンテナ素子29及び無給電素子39の開放端を近接して配置することにより、第1の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板10のグランドと、アンテナ素子29と、無給電端子39とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用させることができる。
【0066】
本実施形態にかかるアンテナ装置は、第1の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。
【0067】
また、アンテナ素子及び無給電素子の先端部分に形成されるキャパシタの容量結合度を強制的に調整することができるため、所望のアンテナ特性を容易に得られる。すなわち、端末のレイアウト上の問題で、アンテナ素子及び無給電端子のそれぞれの先端を十分に近づけることができず、アンテナ素子と無給電素子とが所望の容量値で容量結合しない場合でも、アンテナ素子及び無給電素子の先端に容量性素子を配置することにより、所望の容量値でアンテナ素子と無給電素子とを容量結合させられる。
なお、アンテナ素子と無給電素子とが所望の容量値以上で容量結合してしまう場合には、アンテナ素子及び無給電素子の先端部に誘導性素子を配置することで、強制的に所望の容量値で容量結合させられる。
【0068】
〔第10の実施形態〕
本発明を好適に実施した第10の実施形態について説明する。図17に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子210及び無給電素子310が取り付けられた構造である。アンテナ素子210は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子310は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0069】
本実施形態においては、アンテナ素子210及び無給電素子310の開放端側は、断面が略方形となるようにコイル状のエレメントが形成されている。断面が略方形となるようにコイルを形成することにより、断面が略円形となるようにコイル状のエレメントを形成するよりもアンテナ長を長くすることができる。換言すると、一巻き当たりのアンテナ長を長くとれるため、より長い電気長のアンテナを筐体内に収納できる。これにより、低周波数の電磁波を送受信するためのアンテナを装置基板10に実装することが可能となる。また、携帯無線端末の筐体内部の空間は略直方体状であることが多いため、断面が方形となるようにコイルを形成すれば、筐体内部にデッドスペースを生じさせることなくアンテナ装置を収容させやすくなる。
【0070】
〔第11の実施形態〕
本発明を好適に実施した第11の実施形態について説明する。図18に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子211及び無給電素子311が取り付けられた構造である。アンテナ素子211は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子311は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0071】
本実施形態においては、アンテナ素子211及び無給電素子311の給電端又は接地端近傍にはターン部(少数の折り返し部)が設けられている。また、それぞれの素子の開放端側は、直線状となっており、両素子の開放端同士が近接するように構成されている。
【0072】
このような構成は、両素子の開放端近傍(換言すると筐体の中央部分)に穴を形成しなければならない場合など、構造的な制約が有る場合に有効である。
【0073】
〔第12の実施形態〕
本発明を好適に実施した第12の実施形態について説明する。図19(a)に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子212及び無給電素子312が取り付けられた構造である。アンテナ素子212は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子312は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0074】
本実施形態においては、無給電素子312の開放端側はコイル状に形成されており、アンテナ素子212の開放端側は直線状となっている。そして、図19(b)に示すように、アンテナ素子212の開放端は、無給電素子312が形成するコイルの内部に挿入されている。
【0075】
このような構成は、アンテナ装置の幅に対してコイル(エレメント)の長さを長くしなければならない場合に有効である。換言すると、アンテナ装置の幅を広げることなく、コイルの長さを長くできる。また、双方のコイル(エレメント)同士の結合を強くするという効果も得られる。
【0076】
なお、ここではアンテナ素子212の開放端を直線状、無給電素子313の開放端をコイル状とした場合を例としたが、アンテナ素子212の開放端をコイル状、無給電素子312の開放端を直線状として、アンテナ素子212が形成するコイルの内部に無給電素子312を挿入するようにしてもよい。また、アンテナ素子212及び無給電素子312の一方を径の大きなコイル状、他方を径の小さなコイル状として小径の方を大経の方に挿入するようにしてもよい。すなわち、アンテナ素子212及び無給電素子312の一方が形成するコイル(断面の形状は任意)の中に他方を挿入できれば上記同様の効果が得られる。
【0077】
〔第13の実施形態〕
本発明を好適に実施した第13の実施形態について説明する。図20(a)に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子213及び無給電素子313が取り付けられた構造である。アンテナ素子213は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子313は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0078】
本実施形態においては、無給電素子213の開放端側は、装置基板10に対して垂直なミアンダ状に形成されており、アンテナ素子213の開放端側は直線状となっている。そして、図20(b)に示すように、アンテナ素子213と無給電素子313とは、装置基板10と略同一面内で略平行となるように配置されている。
【0079】
本実施形態においては、第12の実施形態と同様に、アンテナ装置の幅を広げることなくコイル長を長くでき、またアンテナ素子213と無給電素子313とを強く容量結合させられる。ただし、第12の実施形態とは異なり、一方の素子が他方の素子の内部に入り込まないため、製造の際に各素子を別個に装置基板10へ実装できる。すなわち、アンテナ素子213や無給電素子313を容易に装置基板10へ実装できる。
【0080】
なお、ここではアンテナ素子213の開放端側の形状を直線状、無給電素子313の開放端側の形状をミアンダ状としたが、これらの素子の形状は任意である。
【0081】
〔第14の実施形態〕
本発明を好適に実施した第14の実施形態について説明する。図21に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子214及び無給電素子314が取り付けられた構造である。アンテナ素子214は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子314は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
【0082】
本実施形態においては、アンテナ素子214の開放端側は二つに分岐しており、それぞれの端部近傍にはコイル状のエレメント(214a,214b)が形成されている。また、無給電素子314も同様に、開放端側は二つに分岐しており、それぞれの端部近傍にはコイル状のエレメント(314a,314b)が形成されている。
【0083】
アンテナ素子214や無給電素子314に2以上のエレメントを形成することにより、多共振アンテナや広帯域アンテナとすることができる。
【0084】
なお、ここではアンテナ素子214や無給電素子314にコイル状のエレメントを二つ配置した構成を例としたが、3以上のエレメントを配置してもよいことは言うまでもない。また、エレメントの形状はコイル状に限定されることはない。例えば、ミアンダ状や直線状であっても良い。
【0085】
〔第15の実施形態〕
本発明を好適に実施した第15の実施形態について説明する。図22に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子215及び無給電素子315が取り付けられた構造である。アンテナ素子215は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子315は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。各素子の給電端及び接地端には接点板金215a,315aが取り付けられており、エレメントと接点板金とは電気的に接続されている。なお、エレメントの形状は任意である。
各素子の接点板金215a,315aは装置基板10との電気的接続点でもある。装置基板10上に接続コネクタを配置し、接続コネクタが接点板金215a,315aに接触することによってエレメントと装置基板10との電気的接続が確保される。接点板金215a、315aを介して電気的接続をとることにより、アンテナ素子及び無給電素子と装置基板との電気的な接続の確実性を高められる。
【0086】
なお、装置基板と筐体との隙間が狭く、装置基板上に接続コネクタを配置できないような場合には、図22(b)に示すように、接点板金215a,315aの一部をバネ形状とすることにより、装置基板10との電気的接続を確保できる。
【0087】
〔第16の実施形態〕
本発明を好適に実施した第16の実施形態について説明する。図23に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子216及び無給電素子316が取り付けられた構造である。アンテナ素子216は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子316は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。各素子の開放端の先端には開放端板金216a,316aが取り付けられており、エレメントと開放端板金216a,316aとは電気的に接続されている。なお、エレメントの形状は任意である。
【0088】
先端同士の間隔が同じであれば、開放端板金216a,316aを設けた方がエレメント同士を強く結合させられる。よって、構造的に両開放端の間に空間を設けなければならないような場合(開放端同士を近接させることができない場合)でも、開放端板金を設けることによって所望の結合容量が得られ、アンテナ特性が向上する。
【0089】
〔第17の実施形態〕
本発明を好適に実施した第17の実施形態について説明する。図24に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端にアンテナ素子217及び無給電素子317が取り付けられた構造である。アンテナ素子217は、一端の少なくとも1箇所で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子317は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。各素子の給電端及び接地端には接点板金217a,317aが取り付けられており、エレメントと接点板金217a,317aとは電気的に接続されている。また、各素子の開放端には開放端板金217b,317bが取り付けられており、エレメントと開放端板金217b,317bとは電気的に接続されている。なお、エレメントの形状は任意である。
【0090】
本実施形態にかかるアンテナ装置は、上記第15の実施形態にかかるアンテナ装置の長所及び第16の実施形態にかかるアンテナ装置の長所を兼ね備える。個々の長所については重複する説明は省略する。
【0091】
〔第18の実施形態〕
本発明を好適に実施した第18の実施形態について説明する。図25に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板10の一端付近にアンテナ素子218及び無給電素子318が取り付けられた構造である。アンテナ素子218は、装置基板10の一端近傍の給電端で装置基板10上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子318は、一端が装置基板10のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。
アンテナ素子218及び無給電素子318は、その一部が給電端及び接地端から装置基板10と略垂直な方向に延びることによって、装置基板10の投影面内にエレメントが位置するように設置されている。
【0092】
このような構成とすることにより、装置基板10とエレメントとが略同一面内で隣接した状態では筐体内に収容できないような場合でも、良好なアンテナ特性が得られる。
【0093】
〔第19の実施形態〕
本発明を好適に実施した第19の実施形態について説明する。図26に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置が適用される端末は、二つの筐体(上部筐体8、下部筐体9)が連結機構(ヒンジ、スライド機構など)を介して連結されるタイプの端末である。なお、アンテナ素子219及び無給電素子319は、エレメントがコイル状のものを図示しているが、上記いずれかの実施形態と同様の形状のものを適用することも可能である。
【0094】
図示するように、二つの筐体の連結部付近にエレメントが位置するようにアンテナ装置を配置する。この構成においては、端末を短縮した場合は、アンテナ素子219及び無給電素子319と上部筐体8とが離間した状態となるため、アンテナ特性が良好である。一方、端末を伸長した場合は、アンテナ素子219及び無給電素子319と上部筐体8とが近接するため、短縮状態と比較してアンテナ特性が低くなる。このため、主として短縮状態で使用することの多い携帯無線端末に適する。
【0095】
〔第20の実施形態〕
本発明を好適に実施した第20の実施形態について説明する。図27に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置が適用される端末は、二つの筐体(上部筐体8,下部筐体9)が連結機構(ヒンジ、スライド機構など)を介して連結されるタイプの端末である。なお、アンテナ素子220及び無給電素子320は、エレメントがコイル状のものを図示しているが、上記いずれかの実施形態と同様の形状のものを適用することも可能である。
【0096】
本実施形態においては、第19の実施形態とは逆に、二つの筐体の連結部から離れた位置にエレメントを配置している。この構成においては、端末を伸長した場合は、アンテナ素子219及び無給電素子319と上部筐体8とが離間した状態となるため、アンテナ特性が良好である。一方、端末を短縮した場合は、アンテナ素子219及び無給電素子319と上部筐体8とが近接するため、伸長状態と比較してアンテナ特性が低くなる。このため、主として伸長状態で使用することの多い携帯無線端末に適する。
【0097】
〔第21の実施形態〕
本発明を好適に実施した第21の実施形態について説明する。図28に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、収容される筐体の内面に沿ってエレメントを配置した構成である。
このようにすることにより、装置基板10とエレメントとの距離を可能な範囲で大きくなり、アンテナ特性を向上させられる。なお、エレメントの形状は任意であり上記各実施形態と同様のものを適用可能である。
【0098】
なお、上記各実施形態は、本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。例えば、上記各実施形態においては、略L字状や略F字状のアンテナ素子を示したが、アンテナ素子と無給電素子とが容量結合するのであれば、どのような形状であっても良い。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0099】
【図1】本発明を好適に実施した第1の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図2】第1の実施形態にかかるアンテナ装置の動作を示す図である。
【図3】第1の実施形態にかかるアンテナ装置の電界放射パターン特性を示す図である。
【図4】第1の実施形態にかかるアンテナ装置を適用した携帯無線端末の筐体電流分布を示す図である。
【図5】第1の実施形態にかかるアンテナ装置の別の構成例を示す図である。
【図6】本発明を好適に実施した第2の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図7】本発明を好適に実施した第3の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図8】本発明を好適に実施した第4の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図9】第4の実施形態にかかるアンテナ装置におけるアンテナ素子及び無給電素子の配置例を示す図である。
【図10】本発明を好適に実施した第5の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図11】第5の実施形態にかかるアンテナ装置の別の構成例を示す図である。
【図12】本発明を好適に実施した第6の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図13】本発明を好適に実施した第7の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図14】第7の実施形態にかかるアンテナ装置における高誘電体材料の配置例を示す図である。
【図15】本発明を好適に実施した第8の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図16】本発明を好適に実施した第9の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図17】本発明を好適に実施した第10の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図18】本発明を好適に実施した第11の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図19】本発明を好適に実施した第12の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図20】本発明を好適に実施した第13の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図21】本発明を好適に実施した第14の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図22】本発明を好適に実施した第15の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図23】本発明を好適に実施した第16の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図24】本発明を好適に実施した第17の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図25】本発明を好適に実施した第18の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図26】本発明を好適に実施した第19の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図27】本発明を好適に実施した第20の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【図28】本発明を好適に実施した第21の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【0100】
8 上部筐体
9 下部筐体
10 装置基板
21、22、23、24、25、26、27、28、29、210、211、212、213、214、215、216、217、218、219、220、221 アンテナ素子
31、32、33、34、35、36、37、38、39、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321 無給電素子
47 高誘電体材料
49 キャパシタ
215a、315a、217a、317a 接点板金
216a、316a、217b、317b 開放端板金

【特許請求の範囲】
【請求項1】
送受信する無線信号の波長λに対して筐体長がλ/4以上となる携帯無線端末に適用されるアンテナ装置であって、
前記筐体の長手方向の端部に配置され、一端の少なくとも一箇所が回路基板上の信号配線パターンに接続され、他端が開放端であるアンテナ素子と、
前記筐体の前記アンテナ素子と同じ側に配置され、一端の少なくとも一箇所が回路基板のグランド配線に接続され、他端が開放端である無給電素子とを有し、
前記アンテナ素子の開放端と前記無給電素子の開放端との距離を近接させて容量結合させ、前記アンテナ素子と前記無給電素子と前記回路基板とでループ状に空間を囲むように配置したことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項2】
前記アンテナ素子は、L字形状又はF字形状であり、前記無給電素子は、逆L字形状又はI字形状であることを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
【請求項3】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方は、開放端近傍がミアンダ形状であることを特徴とする請求項1又は2記載のアンテナ装置。
【請求項4】
前記アンテナ素子及び前記無給電端子の少なくとも一方は、開放端近傍がヘリカル形状であることを特徴とする請求項1又は2記載のアンテナ装置。
【請求項5】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子のうち開放端近傍がヘリカル形状である一方の中に、他方の素子の開放端が挿入されていることを特徴とする請求項4記載のアンテナ装置。
【請求項6】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方の開放端近傍が平板状の導体で構成されたことを特徴とする請求項1又は2記載のアンテナ装置。
【請求項7】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子の開放端が前記回路基板と略同一面内に配置されており、該回路基板からの距離が前記アンテナ素子の開放端と前記無給電素子の開放端とで異なることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載のアンテナ装置。
【請求項8】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子の開放端は、前記回路基板と間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載のアンテナ装置。
【請求項9】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方は、2以上の開放端を有することを特徴とする請求項1記載のアンテナ装置。
【請求項10】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方は、少なくともいずれかの開放端近傍がミアンダ形状であることを特徴とする請求項9記載のアンテナ装置。
【請求項11】
前記アンテナ素子及び前記無給電端子の少なくとも一方は、少なくともいずれかの開放端近傍がヘリカル形状であることを特徴とする請求項9記載のアンテナ装置。
【請求項12】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子のうち開放端近傍がヘリカル形状である一方の中に、他方の素子のいずれかの開放端が挿入されていることを特徴とする請求項11記載のアンテナ装置。
【請求項13】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方のいずれかの開放端近傍が平板状の導体で構成されたことを特徴とする請求項9記載のアンテナ装置。
【請求項14】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子のいずれの開放端も前記回路基板と略同一面内に配置されており、該回路基板からの距離が各開放端ごとに異なることを特徴とする請求項9から13のいずれか1項記載のアンテナ装置。
【請求項15】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子の各開放端は、前記回路基板と間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項9から13のいずれか1項記載のアンテナ装置。
【請求項16】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子は、前記回路基板との接続箇所が板状であることを特徴とする請求項1から15のいずれか1項記載のアンテナ装置。
【請求項17】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子の開放端が板状であることを特徴とする請求項1から16のいずれか1項記載のアンテナ装置。
【請求項18】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子の周囲に高誘電体材料が配置されていることを特徴とする請求項1から17のいずれか1項記載のアンテナ装置。
【請求項19】
前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方が、前記回路基板上の配線パターンを用いて構成されたことを特徴とする請求項1から18のいずれか1項記載のアンテナ装置。
【請求項20】
前記アンテナ素子の開放端と前記無給電素子の開放端との間に、容量性素子又は誘導製素子を設けたことを特徴とする請求項1から19のいずれか1項記載のアンテナ装置。
【請求項21】
請求項1から20のいずれか1項記載のアンテナ装置を備えた携帯無線端末。
【請求項22】
連結機構によって二つの筐体が連結され、伸縮可能であることを特徴とする請求項21記載の携帯無線端末。
【請求項23】
前記筐体内に収納された前記アンテナ素子及び前記無給電素子は、前記連結機構と近接する箇所に位置することを特徴とする請求項22記載の携帯無線端末。
【請求項24】
前記筐体内に収納された前記アンテナ素子及び前記無給電素子は、前記連結機構から最も離れた箇所に位置することを特徴とする請求項22記載の携帯無線端末。
【請求項25】
前記筐体内に収納された前記アンテナ素子及び前記無給電素子は、該筐体の内壁面に沿って配置されることを特徴とする請求項22から24のいずれか1項記載の携帯無線端末。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図20】
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【図21】
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【図22】
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【図23】
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【図24】
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【図25】
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【図26】
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【図27】
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【図28】
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【公開番号】特開2006−33798(P2006−33798A)
【公開日】平成18年2月2日(2006.2.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−142586(P2005−142586)
【出願日】平成17年5月16日(2005.5.16)
【出願人】(000197366)NECアクセステクニカ株式会社 (1,236)
【Fターム(参考)】