多周波数共用アンテナ
携帯電話等で用いられる内蔵アンテナで、特に800MHz帯及び2.0GHz帯の2周波共用の内蔵アンテナにおいて、小型でリタンロス及び放射効率の良いアンテナを提供する。この内蔵アンテナエレメント6は、線状の金属、例えば針金などで構成されており、所望の電気特性確保及びコンパクト化のため、エレメント10からエレメント20と、金属片(周波数調整用板金)4及び5を備えて構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多周波数共用アンテナに関し、さらに詳しくは、携帯電話等に内蔵する2周波共用アンテナの構成方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
最近では、800MHz帯の携帯網と2.0GHz帯のWCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)網との両方にアクセスできる携帯機器が必要とされている。従来のこのタイプの携帯電話の2周波共用内蔵アンテナは図12のように2線タイプが開発されている。これは給電回路51と54に対し2つのモノポール素子50と53を基板52に接続し、素子の長さを変えることでそれぞれの周波数に対応している。例えば、800MHz1/4波長片側モノポールと2GHz1/4波長モノポールの2周波共用アンテナの場合では、2つのモノポールを形成するのに必要なスペースを確保しなくてはならないことである。すなわち2倍のスペースが必要となり、また、2つのアンテナ50、53とも独立しているため、アンテナを切り替えるスイッチ回路が必要になり接続回路が複雑になっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
従来技術においては、複数の異なる周波数を共用して使用する場合、その数だけアンテナと給電回路が必要となり、小型化の要求が高い携帯電話等においては、スペースの点で不利になる。
またアンテナが独立しているため、何らかの切替手段が必要となり、その点からもコストとスペースの点で問題があると同時に、操作が複雑となるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、携帯電話等で用いられる内蔵アンテナで、特に800MHz帯及び2.0GHz帯の2周波共用の内蔵アンテナにおいて、小型でリタンロス及び放射効率の良いアンテナ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】
【0004】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、複数の周波数帯に共用のアンテナであって、給電点を備えたプリント配線基板と、一端が前記給電点に接続され、所定の寸法内に収まるように屈曲もしくは湾曲させたアンテナエレメントと、該アンテナエレメントの所定の個所に接続されて当該アンテナで使用する周波数を調整する1つ以上の周波数調整用板金と、を備え、前記周波数調整用板金の1つは, 前記給電点から前記アンテナエレメントの全長の略1/3までの距離の間に取り付けられていることを特徴とする。
2周波共用アンテナの原理は、例えば、プリント配線基板に800MHz帯の4分の1波長の針金などの金属エレメントをつけ給電すると、金属エレメントが放射素子としてはたらき、1/4波長モノポールと同じ動作をする。このとき、800MHz帯の1/4波長は、2GHz帯の3/4波長に近く、2GHz帯では3/4モノポールとして動作するため、800MHz帯、2GHz帯の2周波の共用アンテナとして動作する。本発明のアンテナは、この原理に基づいてアンテナエレメントの長さが決定され、アンテナエレメントを極力狭い空間に収め、且つ所望の電気特性を確保するために、アンテナエレメントを折り曲げて構成するものである。そして、給電点からアンテナエレメントの全長の略1/3までの距離の間に周波数調整用板金を取り付けて2周波数に共用して使用できるようにする。
【0005】
請求項2は、複数の周波数帯に共用のアンテナであって、給電点を備えたプリント配線基板と、一端が前記給電点に接続され、所定の寸法内に収まるように屈曲もしくは湾曲させたアンテナエレメントと、該アンテナエレメントの所定の個所に接続されて当該アンテナで使用する周波数を調整する1つ以上の周波数調整用板金と、を備え、前記周波数調整用板金の1つは、前記給電点から前記アンテナエレメントの全長の略1/3までの距離の間に取り付けられ、前記周波数調整用板金の他の1つは前記給電点と反対側の前記アンテナエレメントの先端に取付けられていることを特徴とする。
本発明のアンテナの特徴的な点は、2種類の異なる周波数に共振点を持たせるために、給電点からアンテナエレメントの1つを全長の略1/3の場所に周波数調整用板金を接続し、さらに他の1つの周波数調整用板金をアンテナエレメントの全長を短くするために先端に接続して、2周波数で共用に使用可能とした点である。
【0006】
請求項3は、前記アンテナエレメントは、線状素材、板金、及び誘電体基板上に形成されたプリントパターンの何れかにより構成されていることを特徴とする。
請求項1、2の内容を満足すれば、アンテナエレメントは針金のような線状素材で構成しても良く、また細い板金を加工しても良く、またプリント基板を両面構成にして、スルーホールにより両者を接続して構成しても良い。
請求項4は、前記アンテナエレメントの一部もしくは全体が、誘電体の内部に埋め込まれるか、もしくは、誘電体の表面に配置されていることを特徴とする。
アンテナエレメントは細い線状素材等で構成されているため、外力に対して変形したり切断する虞がある。そこで本発明では、アンテナエレメントの一部もしくは全体を誘電体の内部に埋め込んだり、表面に配置して外力の影響を受けにくくするものである。
請求項5は、前記アンテナエレメントは、前記誘電体の表面に蒸着または接着により形成されることを特徴とする。
アンテナエレメントを誘電体の表面に形成する方法として、エレメントの材料を蒸着したり、エレメントを接着剤等により表面に接着する方法がある。前者の蒸着の方法は、大量生産に向いており、後者の接着による方法は、少量生産に向いた方法である。
【発明の効果】
【0007】
請求項1の発明によれば、アンテナエレメントを折り曲げ、且つエレメントの全長の略1/3の長さの場所に周波数調整用板金を1つ接続するので、小型で且つ2周波の共用アンテナとして動作するアンテナを実現することができる。
また請求項2では、アンテナエレメントを折り曲げ、且つエレメントの全長の略1/3の長さの場所と先端に周波数調整用板金を1つずつ接続するので、小型で且つ2周波の共用アンテナとして動作するアンテナを実現することができる。
また請求項3では、アンテナエレメントは、線状素材、板金、及び誘電体基板上に形成されたプリントパターンの何れかにより構成されているので、製造方法のバリエーションを広くすることができ、製造する生産量により製造方法の選択幅を広くすることができる。
また請求項4では、アンテナエレメントの一部もしくは全体が、誘電体の内部か、もしくは, 誘電体の表面に配置されているので、外力による変形や破損からアンテナエレメントを防護することができる。
また請求項5では、アンテナエレメントは、前記誘電体の表面に蒸着または接着により形成されるので、大量生産に向いた製造方法と製造コストを安価にする2種類の方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1(a)は携帯電話の外観斜視図であり、図1(b)はアンテナエレメントを携帯電話に内蔵した図1(a)のA部拡大透視図である。携帯電話10は、その内部に図1(b)のように本発明の多周波数共用アンテナ3が内蔵基板1の給電点2に接続されて収納されている(詳細は後述する)。
図2は本発明の第1の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の形状と構成を示す図である。図2は多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。尚、この説明ではアンテナエレメント6を11の部分に分け、各部分をエレメントと呼び、電気的に接続されているものとする。この内蔵アンテナエレメント6は、線状の金属、例えば針金などで構成されており、所望の電気特性確保及びコンパクト化のため、エレメント10からエレメント20と、金属片(周波数調整用板金)4及び5を備えて構成される。
【0009】
アンテナエレメント6の形状は、少なくとも第1乃至第11のエレメントにより構成され、第1のエレメント10は給電点2からプリント配線基板1の一端面21とほぼ直交する方向に延び、この第1のエレメント10の終端aから上方にほぼ直角に第2のエレメント11が屈曲形成され、この第2のエレメント11の終端bから第1のエレメント10と平行に第3のエレメント12が折り返して屈曲形成され、この第3のエレメント12の終端cから第1のエレメント10と直交する水平方向に第4のエレメント13が屈曲形成され、この第4のエレメント13の終端dからプリント配線基板1の一端面21と平行となるように第5のエレメント14が屈曲形成され、この第5のエレメント14の終端eから第4のエレメント13と平行となるように第6のエレメント15が上方に屈曲形成され、この第6のエレメント15の終端fから第5のエレメント14と平行に第7のエレメント16が折り返して屈曲形成され、この第7のエレメント16の終端gから第3のエレメント12と反対方向であり且つ基板1の一端面21と直交する方向に第8のエレメント17が屈曲形成され、この第8のエレメント17の終端hから第7のエレメント16と平行となるように第9のエレメント18が屈曲形成され、この第9のエレメント18の終端iから第8のエレメント17と平行となるように第10のエレメント19が屈曲形成され、この第10のエレメント19の終端jから第9のエレメント18と平行となるように第11のエレメント20が屈曲形成される。そして、この例では金属片4が第3のエレメント12に備えられ、金属片5が第9、10、11のエレメントにまたぐように備えられている。尚、金属片の数と位置はこの図に限るものではない。
このように本実施形態のアンテナは、後述する2周波共用動作の原理に基づいてアンテナエレメント6と基板1のサイズが決定され、アンテナエレメント6を極力狭い空間に収め、且つ所望の電気特性を確保するために、11のエレメントを折り曲げて構成するものである。また、所望の周波数に合致したアンテナにするには、製造後に調整が必要である。その一つの方法としてアンテナエレメント6の所定の位置に、所定の面積を有する金属片4、5を接続することにより可能である。即ち、エレメントに金属片を接続することにより、リタンロスと放射効率が変化するので、金属板の面積を可変にして最適な特性に合わせこんでいく。
具体的には、アンテナエレメント6を折り曲げ、且つエレメントの全長の略1/3の長さの場所に金属片4を接続したり、先端に金属片5を接続するので、小型で且つ2周波の共用アンテナとして動作するアンテナを実現することができる。尚、金属片4のみを接続するようにしてもよい。
【0010】
図3は本発明の動作原理を説明する図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。プリント配線基板1の給電点2に接続されたアンテナエレメント6は、一般にモノポールアンテナと呼ばれ、図3(a)に示す電圧分布7となったとき、即ち、アンテナの長さをLとすると、Lが波長の1/4に等しくなる周波数において共振し、効率よく電波を放射することが知られている。さらに、図3(b)に示すように、このアンテナは、Lが波長の3/4に等しくなる周波数においても、共振点となり、この周波数でもアンテナとなることが知られている。
さて、図4に示すように、モノポールアンテナにおいて、アンテナエレメント6の先端に金属片5を取り付けると、アンテナの長さを短くできることが知られている。即ち、先端に金属片5を取り付けるとアンテナの共振周波数を低くすることができる。これは、アンテナの先端は電圧が最大(電流が最小)で電荷が一番多く貯まり、この部分に金属片5を取り付け容量Caを増加すると、アンテナの長さを長くしたのと等価になるからである。
一方、1/4波長で共振しているモノポールアンテナにおいて、アンテナの接地基板に近いところに金属片を装荷しても共振周波数はほとんど変化がない。これは、接地基板に近いところでは、電流は大きいが電圧が低く、電荷の蓄積がないためである。
【0011】
ところが、図5に示すように、3/4波長で共振しているモノポールアンテナにおいては、電流が最小(電荷が最大)となるところは、アンテナエレメント6の全長の略1/3のところにあるので、この点の近くに金属片4を装荷してもアンテナの共振周波数を低くすることができる。
以上をまとめると、f1およびそのおおよそ3倍の共振周波数f2で共振するモノポールアンテナにおいて、先端に金属片を装荷すると共振周波数f1およびf2ともに低くなるが、アンテナの給電点からアンテナ全長の略1/3の長さのところ付近に金属片を装荷すると、f2のみが低くすることができる。即ち、アンテナの給電点2からアンテナエレメント6の全長の略1/3の点あるいは先端、あるいはその両方に金属片を装荷することにより、f1およびf2を変化させることができる。さらに, 本アンテナを、携帯電話等に内蔵するためには、携帯電話の筐体内に収まる形状とする必要があるが、これには、金属片を適宜折り曲げることによって実現する。さらに、金属片装荷によりプリント配線基盤1との間の容量を形成する必要があり、このためには金属片の一端をアンテナエレメント6に接続し、プリント配線基盤の一端の端辺と平行に接地する。
図6は本発明の第2の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。アンテナエレメント6は細い線状素材等で構成されているため、外力により変形したり切断する虞がある。そこで本実施形態では、アンテナエレメント6の一部もしくは全体を誘電体10の内部に埋め込んだり、表面に配置して外力の影響を受けにくくするものである。
【0012】
図7は本発明の第3の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。図7(a)は、金属片4が給電点2からアンテナエレメント6の略1/3の場所に配置されており、アンテナエレメント6の先端には金属片が接続されていない。図7(b)は金属片4が給電点2からアンテナエレメント6の略1/3の場所に配置されており、アンテナエレメント6の先端にも金属片5が接続され、アンテナエレメント6の屈曲方法を変えている。図7(c)は、アンテナエレメント6の屈曲方法を図7(a)と同様にし、金属片4が給電点2からアンテナエレメント6の略1/3の場所に配置されており、アンテナエレメント6の先端には金属片5が接続されている。図7(d)は、アンテナエレメント6の屈曲方法を図7(a)と同様にし、金属片4と5の形状を大きくしたものである。
図8は本発明の第4の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。図8は図7の多周波数共用アンテナ3の一部もしくは全体を誘電体10に埋め込んだものである。アンテナエレメントの形状は図7と同様であるので説明を省略する。
【0013】
図9は本発明の第5の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。本実施形態では、多周波数共用アンテナ3をプリント基板により構成した例である。即ち、図9(a)を参照すると、両面基板21の表面にパターン23、パターン27、パターン22bを形成し、裏面にパターン25、パターン22aを形成し、各面のパターンをスルーホール24、26、22cにより接続している。さら詳しく説明すると、パターン23は第1のエレメントに対応し、スルーホール24は第2のエレメントに対応し、パターン25は第3、4、5のエレメントに対応し、スルーホール26は第6のエレメントに対応し、パターン27は第7、8エレメントに対応している。そしてB部にコイル6が形成されている。図9(b)は図9(a)のB部拡大図である。コイル6は表面のパターン22bと裏面のパターン22aをスルーホール22cにより接続することにより実現できる。
またアンテナエレメント6は、線状素材、板金、及び誘電体基板上に形成されたプリントパターンの何れかにより構成されているので、製造方法のバリエーションを広くすることができ、製造する生産量により製造方法の選択幅を広くすることができる。
また、アンテナエレメント6の一部もしくは全体が、誘電体10の内部か、もしくは、誘電体10の表面に配置されているので、外力による変形や破損からアンテナエレメントを防護することができる。
また、アンテナエレメント6は、誘電体10の表面に蒸着または接着により形成されるので、大量生産に向いた製造方法と製造コストを安価にする2種類の方法を提供することができる。
【0014】
図10は本発明の第6の実施形態に係るアンテナエレメント103の形状と構成を示す図である。尚、この説明ではアンテナエレメント103を8つの部分に分け、各部分をエレメントと呼び、電気的に接続されているものとする。この内蔵アンテナエレメント103は、線状の金属、例えば針金などで構成されており、所望の電気特性確保及びコンパクト化のため、エレメント110からエレメント117と、コイル106と、周波数調整用板金104及び105を備えて構成される。
アンテナエレメント103の形状は、少なくとも第1乃至第8のエレメントにより構成され、第1のエレメント110は給電点102からプリント配線基板1の一端面118とほぼ直交する方向に延び、この第1のエレメント110の終端aから下方にほぼ直角に第2のエレメント111が屈曲形成され、この第2のエレメント111の終端bから第1のエレメント110と平行に第3のエレメント112が折り返して屈曲形成され、この第3のエレメント112の終端cから第1のエレメント110と直交する水平方向に第4のエレメント113が屈曲形成され、この第4のエレメント113の終端dから第3のエレメント112と平行となるように第5のエレメント114が屈曲形成され、この第5のエレメント114の終端eから第2のエレメント111と平行となるように第6のエレメント115が上方に屈曲形成され、この第6のエレメント115の終端fから第5のエレメント114と平行に第7のエレメント116が折り返して屈曲形成され、この第7のエレメント116の終端gから第4のエレメント113と反対方向であり且つ基板1の一端面118と平行な水平方向に第8のエレメント117が屈曲形成され、この第8のエレメント117の終端hからコイル6が第7のエレメント116と平行に屈曲形成されている。
そして、この例では周波数調整板金104が第2のエレメント111に備えられ、周波数調整板金105がコイル106の終端に備えられている。尚、周波数調整板金の数と位置はこの図に限るものではない。
このように本実施形態のアンテナは、後述する2周波共用動作の原理に基づいてアンテナエレメント103と基板101のサイズが決定され、アンテナエレメント103を極力狭い空間に収め、且つ所望の電気特性を確保するために、8つのエレメントを折り曲げて構成するものである。そして、終端の部分は終端部としてまとめて構成される。また、所望の周波数に合致したアンテナにするには、製造後に調整が必要である。その一つの方法としてアンテナエレメント103の所定の位置に、所定の面積を有する金属板104、105を接続することにより可能である。即ち、エレメントに金属を接続することにより、リタンロスと放射効率が変化するので、金属板の面積を可変にして最適な特性に合わせこんでいく。
【0015】
図11は本発明の第7の実施形態に係るアンテナエレメント103の外観形状の斜視図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。本実施形態では、アンテナエレメントを一体形成の板金で構成し、各点(a〜h)を折り曲げて構成している。本実施形態の特徴は、金型により板金を形成してa、b、e、f、h点で折り曲げることにより構成できる。尚、h点ではコイル状にすることによりコイル120が形成される。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】(a)は携帯電話の外観斜視図、(b)はアンテナエレメントを携帯電話に内蔵した(a)のA部拡大透視図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の形状と構成を示す図である。
【図3】(a)は共振点が1/4波長の動作原理を説明する図、(b)は共振点が3/4波長の動作原理を説明する図である。
【図4】本発明の動作原理を説明する図である。
【図5】本発明の動作原理を説明する図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。
【図7】(a)〜(d)は本発明の第3の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。
【図8】(a)〜(d)は本発明の第4の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。
【図9】(a)は本発明の第5の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図、(b)は(a)のB部拡大図である。
【図10】本発明の第6の実施形態に係るアンテナエレメント103の形状と構成を示す図である。
【図11】本発明の第7の実施形態に係るアンテナエレメント103の外観形状の斜視図である。
【図12】従来の2周波共用アンテナの動作原理を説明する図である。
【符号の説明】
【0017】
1 プリント配線基板、2 給電点、3 多周波数共用アンテナ、4、5 周波数調整用板金、6 アンテナエレメント
【技術分野】
【0001】
本発明は、多周波数共用アンテナに関し、さらに詳しくは、携帯電話等に内蔵する2周波共用アンテナの構成方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
最近では、800MHz帯の携帯網と2.0GHz帯のWCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)網との両方にアクセスできる携帯機器が必要とされている。従来のこのタイプの携帯電話の2周波共用内蔵アンテナは図12のように2線タイプが開発されている。これは給電回路51と54に対し2つのモノポール素子50と53を基板52に接続し、素子の長さを変えることでそれぞれの周波数に対応している。例えば、800MHz1/4波長片側モノポールと2GHz1/4波長モノポールの2周波共用アンテナの場合では、2つのモノポールを形成するのに必要なスペースを確保しなくてはならないことである。すなわち2倍のスペースが必要となり、また、2つのアンテナ50、53とも独立しているため、アンテナを切り替えるスイッチ回路が必要になり接続回路が複雑になっていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
従来技術においては、複数の異なる周波数を共用して使用する場合、その数だけアンテナと給電回路が必要となり、小型化の要求が高い携帯電話等においては、スペースの点で不利になる。
またアンテナが独立しているため、何らかの切替手段が必要となり、その点からもコストとスペースの点で問題があると同時に、操作が複雑となるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑み、携帯電話等で用いられる内蔵アンテナで、特に800MHz帯及び2.0GHz帯の2周波共用の内蔵アンテナにおいて、小型でリタンロス及び放射効率の良いアンテナ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】
【0004】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項1は、複数の周波数帯に共用のアンテナであって、給電点を備えたプリント配線基板と、一端が前記給電点に接続され、所定の寸法内に収まるように屈曲もしくは湾曲させたアンテナエレメントと、該アンテナエレメントの所定の個所に接続されて当該アンテナで使用する周波数を調整する1つ以上の周波数調整用板金と、を備え、前記周波数調整用板金の1つは, 前記給電点から前記アンテナエレメントの全長の略1/3までの距離の間に取り付けられていることを特徴とする。
2周波共用アンテナの原理は、例えば、プリント配線基板に800MHz帯の4分の1波長の針金などの金属エレメントをつけ給電すると、金属エレメントが放射素子としてはたらき、1/4波長モノポールと同じ動作をする。このとき、800MHz帯の1/4波長は、2GHz帯の3/4波長に近く、2GHz帯では3/4モノポールとして動作するため、800MHz帯、2GHz帯の2周波の共用アンテナとして動作する。本発明のアンテナは、この原理に基づいてアンテナエレメントの長さが決定され、アンテナエレメントを極力狭い空間に収め、且つ所望の電気特性を確保するために、アンテナエレメントを折り曲げて構成するものである。そして、給電点からアンテナエレメントの全長の略1/3までの距離の間に周波数調整用板金を取り付けて2周波数に共用して使用できるようにする。
【0005】
請求項2は、複数の周波数帯に共用のアンテナであって、給電点を備えたプリント配線基板と、一端が前記給電点に接続され、所定の寸法内に収まるように屈曲もしくは湾曲させたアンテナエレメントと、該アンテナエレメントの所定の個所に接続されて当該アンテナで使用する周波数を調整する1つ以上の周波数調整用板金と、を備え、前記周波数調整用板金の1つは、前記給電点から前記アンテナエレメントの全長の略1/3までの距離の間に取り付けられ、前記周波数調整用板金の他の1つは前記給電点と反対側の前記アンテナエレメントの先端に取付けられていることを特徴とする。
本発明のアンテナの特徴的な点は、2種類の異なる周波数に共振点を持たせるために、給電点からアンテナエレメントの1つを全長の略1/3の場所に周波数調整用板金を接続し、さらに他の1つの周波数調整用板金をアンテナエレメントの全長を短くするために先端に接続して、2周波数で共用に使用可能とした点である。
【0006】
請求項3は、前記アンテナエレメントは、線状素材、板金、及び誘電体基板上に形成されたプリントパターンの何れかにより構成されていることを特徴とする。
請求項1、2の内容を満足すれば、アンテナエレメントは針金のような線状素材で構成しても良く、また細い板金を加工しても良く、またプリント基板を両面構成にして、スルーホールにより両者を接続して構成しても良い。
請求項4は、前記アンテナエレメントの一部もしくは全体が、誘電体の内部に埋め込まれるか、もしくは、誘電体の表面に配置されていることを特徴とする。
アンテナエレメントは細い線状素材等で構成されているため、外力に対して変形したり切断する虞がある。そこで本発明では、アンテナエレメントの一部もしくは全体を誘電体の内部に埋め込んだり、表面に配置して外力の影響を受けにくくするものである。
請求項5は、前記アンテナエレメントは、前記誘電体の表面に蒸着または接着により形成されることを特徴とする。
アンテナエレメントを誘電体の表面に形成する方法として、エレメントの材料を蒸着したり、エレメントを接着剤等により表面に接着する方法がある。前者の蒸着の方法は、大量生産に向いており、後者の接着による方法は、少量生産に向いた方法である。
【発明の効果】
【0007】
請求項1の発明によれば、アンテナエレメントを折り曲げ、且つエレメントの全長の略1/3の長さの場所に周波数調整用板金を1つ接続するので、小型で且つ2周波の共用アンテナとして動作するアンテナを実現することができる。
また請求項2では、アンテナエレメントを折り曲げ、且つエレメントの全長の略1/3の長さの場所と先端に周波数調整用板金を1つずつ接続するので、小型で且つ2周波の共用アンテナとして動作するアンテナを実現することができる。
また請求項3では、アンテナエレメントは、線状素材、板金、及び誘電体基板上に形成されたプリントパターンの何れかにより構成されているので、製造方法のバリエーションを広くすることができ、製造する生産量により製造方法の選択幅を広くすることができる。
また請求項4では、アンテナエレメントの一部もしくは全体が、誘電体の内部か、もしくは, 誘電体の表面に配置されているので、外力による変形や破損からアンテナエレメントを防護することができる。
また請求項5では、アンテナエレメントは、前記誘電体の表面に蒸着または接着により形成されるので、大量生産に向いた製造方法と製造コストを安価にする2種類の方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1(a)は携帯電話の外観斜視図であり、図1(b)はアンテナエレメントを携帯電話に内蔵した図1(a)のA部拡大透視図である。携帯電話10は、その内部に図1(b)のように本発明の多周波数共用アンテナ3が内蔵基板1の給電点2に接続されて収納されている(詳細は後述する)。
図2は本発明の第1の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の形状と構成を示す図である。図2は多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。尚、この説明ではアンテナエレメント6を11の部分に分け、各部分をエレメントと呼び、電気的に接続されているものとする。この内蔵アンテナエレメント6は、線状の金属、例えば針金などで構成されており、所望の電気特性確保及びコンパクト化のため、エレメント10からエレメント20と、金属片(周波数調整用板金)4及び5を備えて構成される。
【0009】
アンテナエレメント6の形状は、少なくとも第1乃至第11のエレメントにより構成され、第1のエレメント10は給電点2からプリント配線基板1の一端面21とほぼ直交する方向に延び、この第1のエレメント10の終端aから上方にほぼ直角に第2のエレメント11が屈曲形成され、この第2のエレメント11の終端bから第1のエレメント10と平行に第3のエレメント12が折り返して屈曲形成され、この第3のエレメント12の終端cから第1のエレメント10と直交する水平方向に第4のエレメント13が屈曲形成され、この第4のエレメント13の終端dからプリント配線基板1の一端面21と平行となるように第5のエレメント14が屈曲形成され、この第5のエレメント14の終端eから第4のエレメント13と平行となるように第6のエレメント15が上方に屈曲形成され、この第6のエレメント15の終端fから第5のエレメント14と平行に第7のエレメント16が折り返して屈曲形成され、この第7のエレメント16の終端gから第3のエレメント12と反対方向であり且つ基板1の一端面21と直交する方向に第8のエレメント17が屈曲形成され、この第8のエレメント17の終端hから第7のエレメント16と平行となるように第9のエレメント18が屈曲形成され、この第9のエレメント18の終端iから第8のエレメント17と平行となるように第10のエレメント19が屈曲形成され、この第10のエレメント19の終端jから第9のエレメント18と平行となるように第11のエレメント20が屈曲形成される。そして、この例では金属片4が第3のエレメント12に備えられ、金属片5が第9、10、11のエレメントにまたぐように備えられている。尚、金属片の数と位置はこの図に限るものではない。
このように本実施形態のアンテナは、後述する2周波共用動作の原理に基づいてアンテナエレメント6と基板1のサイズが決定され、アンテナエレメント6を極力狭い空間に収め、且つ所望の電気特性を確保するために、11のエレメントを折り曲げて構成するものである。また、所望の周波数に合致したアンテナにするには、製造後に調整が必要である。その一つの方法としてアンテナエレメント6の所定の位置に、所定の面積を有する金属片4、5を接続することにより可能である。即ち、エレメントに金属片を接続することにより、リタンロスと放射効率が変化するので、金属板の面積を可変にして最適な特性に合わせこんでいく。
具体的には、アンテナエレメント6を折り曲げ、且つエレメントの全長の略1/3の長さの場所に金属片4を接続したり、先端に金属片5を接続するので、小型で且つ2周波の共用アンテナとして動作するアンテナを実現することができる。尚、金属片4のみを接続するようにしてもよい。
【0010】
図3は本発明の動作原理を説明する図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。プリント配線基板1の給電点2に接続されたアンテナエレメント6は、一般にモノポールアンテナと呼ばれ、図3(a)に示す電圧分布7となったとき、即ち、アンテナの長さをLとすると、Lが波長の1/4に等しくなる周波数において共振し、効率よく電波を放射することが知られている。さらに、図3(b)に示すように、このアンテナは、Lが波長の3/4に等しくなる周波数においても、共振点となり、この周波数でもアンテナとなることが知られている。
さて、図4に示すように、モノポールアンテナにおいて、アンテナエレメント6の先端に金属片5を取り付けると、アンテナの長さを短くできることが知られている。即ち、先端に金属片5を取り付けるとアンテナの共振周波数を低くすることができる。これは、アンテナの先端は電圧が最大(電流が最小)で電荷が一番多く貯まり、この部分に金属片5を取り付け容量Caを増加すると、アンテナの長さを長くしたのと等価になるからである。
一方、1/4波長で共振しているモノポールアンテナにおいて、アンテナの接地基板に近いところに金属片を装荷しても共振周波数はほとんど変化がない。これは、接地基板に近いところでは、電流は大きいが電圧が低く、電荷の蓄積がないためである。
【0011】
ところが、図5に示すように、3/4波長で共振しているモノポールアンテナにおいては、電流が最小(電荷が最大)となるところは、アンテナエレメント6の全長の略1/3のところにあるので、この点の近くに金属片4を装荷してもアンテナの共振周波数を低くすることができる。
以上をまとめると、f1およびそのおおよそ3倍の共振周波数f2で共振するモノポールアンテナにおいて、先端に金属片を装荷すると共振周波数f1およびf2ともに低くなるが、アンテナの給電点からアンテナ全長の略1/3の長さのところ付近に金属片を装荷すると、f2のみが低くすることができる。即ち、アンテナの給電点2からアンテナエレメント6の全長の略1/3の点あるいは先端、あるいはその両方に金属片を装荷することにより、f1およびf2を変化させることができる。さらに, 本アンテナを、携帯電話等に内蔵するためには、携帯電話の筐体内に収まる形状とする必要があるが、これには、金属片を適宜折り曲げることによって実現する。さらに、金属片装荷によりプリント配線基盤1との間の容量を形成する必要があり、このためには金属片の一端をアンテナエレメント6に接続し、プリント配線基盤の一端の端辺と平行に接地する。
図6は本発明の第2の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。アンテナエレメント6は細い線状素材等で構成されているため、外力により変形したり切断する虞がある。そこで本実施形態では、アンテナエレメント6の一部もしくは全体を誘電体10の内部に埋め込んだり、表面に配置して外力の影響を受けにくくするものである。
【0012】
図7は本発明の第3の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。図7(a)は、金属片4が給電点2からアンテナエレメント6の略1/3の場所に配置されており、アンテナエレメント6の先端には金属片が接続されていない。図7(b)は金属片4が給電点2からアンテナエレメント6の略1/3の場所に配置されており、アンテナエレメント6の先端にも金属片5が接続され、アンテナエレメント6の屈曲方法を変えている。図7(c)は、アンテナエレメント6の屈曲方法を図7(a)と同様にし、金属片4が給電点2からアンテナエレメント6の略1/3の場所に配置されており、アンテナエレメント6の先端には金属片5が接続されている。図7(d)は、アンテナエレメント6の屈曲方法を図7(a)と同様にし、金属片4と5の形状を大きくしたものである。
図8は本発明の第4の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。同じ構成要素には同じ参照番号を付して説明する。図8は図7の多周波数共用アンテナ3の一部もしくは全体を誘電体10に埋め込んだものである。アンテナエレメントの形状は図7と同様であるので説明を省略する。
【0013】
図9は本発明の第5の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されている。本実施形態では、多周波数共用アンテナ3をプリント基板により構成した例である。即ち、図9(a)を参照すると、両面基板21の表面にパターン23、パターン27、パターン22bを形成し、裏面にパターン25、パターン22aを形成し、各面のパターンをスルーホール24、26、22cにより接続している。さら詳しく説明すると、パターン23は第1のエレメントに対応し、スルーホール24は第2のエレメントに対応し、パターン25は第3、4、5のエレメントに対応し、スルーホール26は第6のエレメントに対応し、パターン27は第7、8エレメントに対応している。そしてB部にコイル6が形成されている。図9(b)は図9(a)のB部拡大図である。コイル6は表面のパターン22bと裏面のパターン22aをスルーホール22cにより接続することにより実現できる。
またアンテナエレメント6は、線状素材、板金、及び誘電体基板上に形成されたプリントパターンの何れかにより構成されているので、製造方法のバリエーションを広くすることができ、製造する生産量により製造方法の選択幅を広くすることができる。
また、アンテナエレメント6の一部もしくは全体が、誘電体10の内部か、もしくは、誘電体10の表面に配置されているので、外力による変形や破損からアンテナエレメントを防護することができる。
また、アンテナエレメント6は、誘電体10の表面に蒸着または接着により形成されるので、大量生産に向いた製造方法と製造コストを安価にする2種類の方法を提供することができる。
【0014】
図10は本発明の第6の実施形態に係るアンテナエレメント103の形状と構成を示す図である。尚、この説明ではアンテナエレメント103を8つの部分に分け、各部分をエレメントと呼び、電気的に接続されているものとする。この内蔵アンテナエレメント103は、線状の金属、例えば針金などで構成されており、所望の電気特性確保及びコンパクト化のため、エレメント110からエレメント117と、コイル106と、周波数調整用板金104及び105を備えて構成される。
アンテナエレメント103の形状は、少なくとも第1乃至第8のエレメントにより構成され、第1のエレメント110は給電点102からプリント配線基板1の一端面118とほぼ直交する方向に延び、この第1のエレメント110の終端aから下方にほぼ直角に第2のエレメント111が屈曲形成され、この第2のエレメント111の終端bから第1のエレメント110と平行に第3のエレメント112が折り返して屈曲形成され、この第3のエレメント112の終端cから第1のエレメント110と直交する水平方向に第4のエレメント113が屈曲形成され、この第4のエレメント113の終端dから第3のエレメント112と平行となるように第5のエレメント114が屈曲形成され、この第5のエレメント114の終端eから第2のエレメント111と平行となるように第6のエレメント115が上方に屈曲形成され、この第6のエレメント115の終端fから第5のエレメント114と平行に第7のエレメント116が折り返して屈曲形成され、この第7のエレメント116の終端gから第4のエレメント113と反対方向であり且つ基板1の一端面118と平行な水平方向に第8のエレメント117が屈曲形成され、この第8のエレメント117の終端hからコイル6が第7のエレメント116と平行に屈曲形成されている。
そして、この例では周波数調整板金104が第2のエレメント111に備えられ、周波数調整板金105がコイル106の終端に備えられている。尚、周波数調整板金の数と位置はこの図に限るものではない。
このように本実施形態のアンテナは、後述する2周波共用動作の原理に基づいてアンテナエレメント103と基板101のサイズが決定され、アンテナエレメント103を極力狭い空間に収め、且つ所望の電気特性を確保するために、8つのエレメントを折り曲げて構成するものである。そして、終端の部分は終端部としてまとめて構成される。また、所望の周波数に合致したアンテナにするには、製造後に調整が必要である。その一つの方法としてアンテナエレメント103の所定の位置に、所定の面積を有する金属板104、105を接続することにより可能である。即ち、エレメントに金属を接続することにより、リタンロスと放射効率が変化するので、金属板の面積を可変にして最適な特性に合わせこんでいく。
【0015】
図11は本発明の第7の実施形態に係るアンテナエレメント103の外観形状の斜視図である。同じ構成要素には同じ参照番号が付されているので、重複する説明は省略する。本実施形態では、アンテナエレメントを一体形成の板金で構成し、各点(a〜h)を折り曲げて構成している。本実施形態の特徴は、金型により板金を形成してa、b、e、f、h点で折り曲げることにより構成できる。尚、h点ではコイル状にすることによりコイル120が形成される。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】(a)は携帯電話の外観斜視図、(b)はアンテナエレメントを携帯電話に内蔵した(a)のA部拡大透視図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の形状と構成を示す図である。
【図3】(a)は共振点が1/4波長の動作原理を説明する図、(b)は共振点が3/4波長の動作原理を説明する図である。
【図4】本発明の動作原理を説明する図である。
【図5】本発明の動作原理を説明する図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。
【図7】(a)〜(d)は本発明の第3の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。
【図8】(a)〜(d)は本発明の第4の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図である。
【図9】(a)は本発明の第5の実施形態に係る多周波数共用アンテナ3の外観形状の斜視図、(b)は(a)のB部拡大図である。
【図10】本発明の第6の実施形態に係るアンテナエレメント103の形状と構成を示す図である。
【図11】本発明の第7の実施形態に係るアンテナエレメント103の外観形状の斜視図である。
【図12】従来の2周波共用アンテナの動作原理を説明する図である。
【符号の説明】
【0017】
1 プリント配線基板、2 給電点、3 多周波数共用アンテナ、4、5 周波数調整用板金、6 アンテナエレメント
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の周波数帯に共用のアンテナであって、給電点を備えたプリント配線基板と、一端が前記給電点に接続され、所定の寸法内に収まるように屈曲もしくは湾曲させたアンテナエレメントと、該アンテナエレメントの所定の個所に接続されて当該アンテナで使用する周波数を調整する1つ以上の周波数調整用板金と、を備え、
前記周波数調整用板金の1つは、前記給電点から前記アンテナエレメントの全長の略1/3までの距離の間に取り付けられていることを特徴とする多周波数共用アンテナ。
【請求項2】
複数の周波数帯に共用のアンテナであって、給電点を備えたプリント配線基板と、一端が前記給電点に接続され、所定の寸法内に収まるように屈曲もしくは湾曲させたアンテナエレメントと、該アンテナエレメントの所定の個所に接続されて当該アンテナで使用する周波数を調整する1つ以上の周波数調整用板金と、を備え、
前記周波数調整用板金の1つは、前記給電点から前記アンテナエレメントの全長の略1/3までの距離の間に取り付けられ、前記周波数調整用板金の他の1つは前記給電点と反対側の前記アンテナエレメントの先端に取付けられていることを特徴とする多周波数共用アンテナ。
【請求項3】
前記アンテナエレメントは、線状素材、板金、及び誘電体基板上に形成されたプリントパターンの何れかにより構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の多周波数共用アンテナ。
【請求項4】
前記アンテナエレメントの一部もしくは全体が、誘電体の内部に埋め込まれるか、もしくは、誘電体の表面に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の多周波数共用アンテナ。
【請求項5】
前記アンテナエレメントは、前記誘電体の表面に蒸着または接着により形成されることを特徴とする請求項4に記載の多周波数共用アンテナ。
【請求項1】
複数の周波数帯に共用のアンテナであって、給電点を備えたプリント配線基板と、一端が前記給電点に接続され、所定の寸法内に収まるように屈曲もしくは湾曲させたアンテナエレメントと、該アンテナエレメントの所定の個所に接続されて当該アンテナで使用する周波数を調整する1つ以上の周波数調整用板金と、を備え、
前記周波数調整用板金の1つは、前記給電点から前記アンテナエレメントの全長の略1/3までの距離の間に取り付けられていることを特徴とする多周波数共用アンテナ。
【請求項2】
複数の周波数帯に共用のアンテナであって、給電点を備えたプリント配線基板と、一端が前記給電点に接続され、所定の寸法内に収まるように屈曲もしくは湾曲させたアンテナエレメントと、該アンテナエレメントの所定の個所に接続されて当該アンテナで使用する周波数を調整する1つ以上の周波数調整用板金と、を備え、
前記周波数調整用板金の1つは、前記給電点から前記アンテナエレメントの全長の略1/3までの距離の間に取り付けられ、前記周波数調整用板金の他の1つは前記給電点と反対側の前記アンテナエレメントの先端に取付けられていることを特徴とする多周波数共用アンテナ。
【請求項3】
前記アンテナエレメントは、線状素材、板金、及び誘電体基板上に形成されたプリントパターンの何れかにより構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の多周波数共用アンテナ。
【請求項4】
前記アンテナエレメントの一部もしくは全体が、誘電体の内部に埋め込まれるか、もしくは、誘電体の表面に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の多周波数共用アンテナ。
【請求項5】
前記アンテナエレメントは、前記誘電体の表面に蒸着または接着により形成されることを特徴とする請求項4に記載の多周波数共用アンテナ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際公開番号】WO2005/029642
【国際公開日】平成17年3月31日(2005.3.31)
【発行日】平成19年4月19日(2007.4.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−514089(P2005−514089)
【国際出願番号】PCT/JP2004/013762
【国際出願日】平成16年9月21日(2004.9.21)
【出願人】(000117490)アンテン株式会社 (10)
【Fターム(参考)】
【国際公開日】平成17年3月31日(2005.3.31)
【発行日】平成19年4月19日(2007.4.19)
【国際特許分類】
【国際出願番号】PCT/JP2004/013762
【国際出願日】平成16年9月21日(2004.9.21)
【出願人】(000117490)アンテン株式会社 (10)
【Fターム(参考)】
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