JP2001094323A - 携帯電話機及びこれに用いられるアンテナ - Google Patents
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Abstract
に接近しないようにして、頭部に輻射電波を受けず、且
つ、輻射パターンの指向性が乱れないようする。 【解決手段】 円筒状の誘電体セラミック1の外面長手
方向及び上下面に亘り、アンテナ導体2を固着する。ア
ンテナ導体2は、誘電体セラミック1の長手方向に沿っ
て垂直に張られた輻射部2aと、上下面にそれぞれスパ
イラル状に張られたインピーダンス整合部2b、2b’
とを備える。誘電体セラミック1は約10mm×φ8で
あり、長手方向はλ/2で共振する導体の中心に位置
し、垂直偏波を輻射する。インピーダンス整合部2b、
2b’は、誘電体セラミック1の上下面に所望の巻数で
全長が電気的にλ/2になる長さでスパイラル状に巻か
れ、輻射には寄与しない。このような構造のアンテナ本
体を携帯電話に取り付け、使用時に、アンテナ本体が、
人間の頭部の頂点より高い位置になるように構成する。
Description
に関し、特に、携帯電話機に用いられる小型アンテナの
構造に関するものである。
アンテナいわゆるλ/2型線状アンテナか、これを螺旋
状に短縮した軸方向ヘリカルアンテナが用いられてい
る。図5は、一般に用いられている携帯電話機の外観図
であり、(a)はλ/2型線状アンテナ、(b)はヘリ
カル短縮アンテナを用いたものである。同図(a)にお
いて、携帯電話41に取り付けられたλ/2型線状アン
テナ42は、使用周波数で共振して、簡便に、垂直偏波
を発生し、水平面内で無指向性輻射パターンが得られ
る。この場合、アンテナの電流分布は、図6のλ/2型
線状アンテナの電流分布図に示すように、λ/2型線状
アンテナ42の中心部付近に共振電流が集中している。
また、図5(b)において、携帯電話43に取り付け
られたヘリカル短縮アンテナ44は、輻射パターンはλ
/2型線状アンテナ42(図6)と同じであるが、さら
に小型化されるので好んで用いられている。小型化した
ヘリカル短縮アンテナは、例えば、特開平7ー4602
6号公報などに開示されている。この技術は、導電性基
板上に誘電体板とストリップ導体とをこの順序で載置し
た反射板を設け、この反射板をヘリカルコイルの一端に
取り付ける。そして、導電性基板の幅や長さ、誘電体板
の材質や厚さなどを選定して、インピーダンス整合を行
うことによって、より小型且つ高性能なヘリカルアンテ
ナを実現している。
なλ/2型線状アンテナや、ヘリカル短縮アンテナを用
いた携帯電話機を使用した場合、図6に示すような共振
電流点が人間の頭の部分に接近することになる。図7
は、従来のλ/2型線状アンテナを用いた携帯電話機を
耳に当てたときの頭部付近の概念図である。すなわち、
λ/2型線状アンテナとヘリカル短縮アンテナとでは、
共振電流点の位置は若干異なるものの、携帯電話機51
を頭部52に当てて使用したとき、頭部52に輻射源5
3が接近しているので、頭部52で最大の輻射電波を受
けることになる。近年、携帯電話などの送受信電波が、
人体、特に頭部へ影響を与えることが喧伝され、実際に
は未解明な部分が多いものの、アンテナ輻射源は人体か
らなるべく離すことが望ましい。
いると、アンテナ本来の無指向性が乱れることがある。
図8は、λ/2型線状アンテナの輻射パターンを示す図
であり、(a)はアンテナ本来の輻射パターン、(b)
は頭部によって影響を受けた輻射パターンである。すな
わち、同図(a)のような水平面無指向性のλ/2型線
状アンテナの輻射源61を頭部62に接近させると、同
図(b)のように、頭部62が反射体となって、頭部6
2の反対側へは電波が輻射されなくなる。したがって、
同図(a)のようなアンテナ本来の無指向性が乱れ、同
図(b)のような輻射指向性となり、場合によっては通
信障害を起こす虞がある。
たものであり、その目的は、携帯電話の使用中にアンテ
ナの輻射源が頭部に接近しないようにして、頭部に輻射
電波を受けないようにし、且つ輻射パターンの無指向性
が乱れないようにした携帯電話機を提供することにあ
る。
めに、本発明は、電波を送受信するアンテナ本体と、ア
ンテナ本体が送受信する電波に基づいて通話を行う端末
器と、アンテナ本体を端末器より所定の高さに保持する
保持体とを備えたことを特徴とする携帯電話機機であ
る。このような構成にすることによって、アンテナを最
も指向性のよい高さに持っていくことができる。また、
本発明は、前記の発明において、アンテナ本体が、円筒
状または円柱状の誘電体と、誘電体の長手方向の並行面
にアンテナ電波を輻射する電波輻射部を有し、且つこの
誘電体の上下面にインピーダンスを整合させるインピー
ダンス整合部を有するアンテナ導体とによって構成さ
れ、アンテナ本体は、携帯電話機の使用時に、端末器よ
り所望の高さで固定される構造となっていることを特徴
とする。すなわち、円筒状または円柱状の誘電体にアン
テナ導体の電波輻射部を取り付けることにより、誘電体
の作用によって、非常に小型なアンテナを得ることがで
きる。したがって、点に近いアンテナ輻射源を作ること
ができ、且つ、良好な無指向性が得られる。
ンテナ本体の長さは、送受信を行う電波の半波長(λ/
2)で共振する長さであり、且つ、電波輻射部は、アン
テナ本体の中心部で、誘電体の長手方向に固着されてい
ることを特徴とする。すなわち、このような構成によっ
て、例えば長さ10mm程度のアンテナを作ることがで
きる。また、本発明は、前記の発明において、アンテナ
本体は、携帯電話機の使用時に、使用者の頭部の頂上付
近またはそれより高い位置に固定されるように、端末器
に取り付けられていることを特徴とする。すなわち、こ
のような構成によって、頭部に輻射電波を受けることが
なくなり、輻射電波の指向性が乱れることもなくなる。
さらに、人体が電波を浴びることがなくなるので、安全
衛生上からも望ましい携帯電話機を提供することができ
る。
ンテナ導体は、誘電体に対して、エッチングまたは印刷
または焼成の何れかによってパターン配線されているこ
とを特徴とする。このようにしてアンテナ本体を作るこ
とによって、量産性とコスト面での改善が図れる。ま
た、本発明は、前記の発明において、誘電体はセラミッ
クであることを特徴とする。すなわち、誘電体は有機材
でも無機材でもよいが、特にセラミック材を用いればア
ンテナ導体の蒸着も容易に行えるし、量産性もよくな
る。
電体と、この誘電体の長手方向の表面にアンテナ電波を
輻射する電波輻射部を有し、且つ、この誘電体の上下面
にインピーダンスを整合させるインピーダンス整合部を
有するアンテナ導体とによって構成され、アンテナ本体
の長さは、送受信を行う電波の半波長(λ/2)で共振
する長さであり、且つ、電波輻射部はアンテナ本体の中
心部で、誘電体の長手方向に固着されていることを特徴
とする携帯電話機に使用されるアンテナである。すなわ
ち、円筒状または円柱状の誘電体にアンテナ導体の電波
輻射部を取り付けることにより、誘電体の作用によっ
て、非常に小型なアンテナを得ることができる。したが
って、点に近いアンテナ輻射源を作ることができ、且
つ、良好な無指向性が得られる超小型のアンテナを実現
することができる。
施の形態における携帯電話機について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の形態における携帯電話機用の小
型アンテナの外観図である。この小型アンテナは、円筒
状の誘電体セラミック1の外面長手方向及び上下面に亘
って、アンテナ導体2が取り付けられている。アンテナ
導体2は、誘電体セラミック1の表面に長手方向に沿っ
て垂直方向に形成されたプリントパターンからなる輻射
部2aと、誘電体セラミック1の上下面に、それぞれ、
スパイラル状に形成されたプリントパターンからなるイ
ンピーダンス整合部2b、2b’とからなっている。
直径は8mm程度である。長手方向に設けられた輻射部
2aは、λ/2で共振する導体の中心に位置し、電流が
集中することから効率よく垂直偏波を輻射する。また、
輻射部2aの中央部の2端子より、図示しない平衡給電
部を通して負荷である携帯電話に電気的に接続されてい
る。
イラル状に張られたインピーダンス整合部2b、2b’
は、誘電体セラミック1の円周とほぼ同心状に、所望の
巻数でスパイラル状に巻かれ全体長が電気的に約λ/2
の長さで共振し、良好な入力インピーダンスを示す。
尚、誘電体セラミック1の上下面のインピーダンス整合
部2b、2b’は輻射には寄与していない。
ように形成することによって、誘電体作用により、輻射
源を点に近付けた超小型のアンテナを実現することがで
きる。尚、この実施の形態では、誘電体をセラミックと
したが、これに限ることはなく、石英ガラスやニオブ酸
リチウムなどでもよいし、有機材料の誘電体であっても
構わない。例えば、ポリエステルのような高周波損失の
少ない誘電体材料を用いてもよいし、その他、エボナイ
トやパラフィンなどを用いてもよい。
ンテナの等価回路である。すなわち、両端に整合インピ
ーダンス11、12を備えたλ/2型線状アンテナ13
は、中央部の端子より、バラン回路(平衡−不平衡変換
回路)を通し、50Ωの同軸ケーブル14を通して負荷
である携帯電話15に接続され、この全体長がλ/2で
構成されている。外部からの到来波(垂直偏波)によっ
てアンテナ13の両端に電圧Vが発生しアンテナ電流が
流れる。また、整合インピーダンス11、12は、同軸
ケーブル14とインピーダンスマッチングするように調
整されている。
テナを備えた携帯電話機の概念図である。すなわち、携
帯電話21より、物理的高さを決める棒体22の頂部
に、図1に示すような小型アンテナ23を取り付ける。
したがって、棒体22は小型アンテナ23の高さを保持
するためのものであるので、アンテナ作用を有する材料
である必要はない。例えば、樹脂の棒などでも構わな
い。但し、未使用時に収納出来るような構造であること
が望ましい。また、小型アンテナ23から棒体22に沿
って図示しない同軸ケーブルによって携帯電話21に接
続されている。また、棒体22の長さは、携帯電話を耳
に当てたとき、小型アンテナ23が人間の頭部よりやや
高くなる程度にする。
ときの頭部付近の概念図である。携帯電話31を耳に当
てたとき、アンテナの輻射源32は頭部33の頂上付近
にあり、携帯電話31の使用中の送受信波は、輻射源3
2より水平方向に輻射するので、頭部33への電波の輻
射は軽減される。しかも、電波の輻射が頭部33によっ
て遮られることもなくなるので、輻射の無指向性は充分
に保たれている。特に、円筒状の誘電体セラミックを用
いた小型アンテナとなっているので、360度に亘って
均一な輻射指向性が得られる。
ための一例であり、本発明は、上記の実施の形態に限定
されるものではなく、発明の要旨の範囲で種々の変形が
可能である。例えば、実施の形態では円筒状の誘電体セ
ラミックとしたが、円柱状の誘電体セラミックであって
もよいし、前述のようにセラミックに限ることはなく、
その他の誘電体を用いても本発明を実施できることは云
うまでもない。また、アンテナ導体は、誘電体に外部か
ら導体を取り付けて接着その他の方法で固定してもよい
し、導体箔を誘電体にエッチングして取り付けてもよ
い。さらに、誘電体セラミックを加工して、アンテナ内
部に整合回路であるバラン・LANなどを装着した能動
アンテナの構造にすることもできる。また、誘電性物質
たる樹脂成形体に所定のパターンで導体層を設けた構造
であってもよい。
機に用いられる長さ10mm程度の小型アンテナは、人
間の頭部の頂部かそれよりやや高い位置に取り付けるこ
とによって、携帯電話の使用時に頭部が輻射電波を受け
る虞はなくなる。さらに、輻射電波が、頭部によって遮
られることもなくなるので、アンテナ本来の輻射パター
ンが影響を受けることもなくなるので、通信障害を起こ
す虞もなくなる。しかも、円筒または円柱の誘電体を用
いることによって、360度に亘って良好な輻射指向性
が得られるので、極めて小型なアンテナを実現すること
ができると共に、使い勝手のよい携帯電話機を提供する
ことができる。
小型アンテナの外観図である。
の概念図である。
部付近の概念図である。
あり、(a)はλ/2型線状アンテナ、(b)はヘリカ
ル短縮アンテナを用いたものである。
話機を耳に当てたときの頭部付近の概念図である。
図であり、(a)はアンテナ本来の輻射パターン、
(b)は頭部によって影響を受けた輻射パターンであ
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 電波を送受信するアンテナ本体と、 前記アンテナ本体が送受信する電波に基づいて通話を行
う端末器と、 前記アンテナ本体を、前記端末器より所定の高さに保持
する保持手段とを備えたことを特徴とする携帯電話機。 - 【請求項2】 前記アンテナ本体は、 円筒状、または円柱状の誘電体と、 前記誘電体の長手方向の表面にアンテナ電波を輻射する
電波輻射部を有し、且つ、該誘電体の上下面にインピー
ダンスを整合させるインピーダンス整合部を有するアン
テナ導体と、 によって構成され、 前記アンテナ本体は、前記携帯電話機の使用時に、前記
端末器より所望の高さで固定される構造となっているこ
とを特徴とする請求項1に記載の携帯電話機。 - 【請求項3】 前記アンテナ本体の長さは、送受信を行
う電波の半波長(λ/2)で共振する長さであり、 且つ、前記電波輻射部は、前記アンテナ本体の中心部で
あり、前記誘電体の長手方向に固着されていることを特
徴とする請求項2に記載の携帯電話機。 - 【請求項4】 前記アンテナ本体は、前記携帯電話機の
使用時に、使用者の頭部の頂上付近またはそれより高い
位置に固定されるように、前記端末器に取り付けられて
いることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の
携帯電話機。 - 【請求項5】 前記アンテナ導体は、前記誘電体に対し
て、エッチングまたは印刷または焼成の何れかによって
パターン配線されていることを特徴とする請求項4に記
載の携帯電話機。 - 【請求項6】 前記誘電体はセラミックであることを特
徴とする請求項5に記載の携帯電話機。 - 【請求項7】 円筒状、または円柱状の誘電体と、 前記誘電体の長手方向の表面にアンテナ電波を輻射する
電波輻射部を有し、且つ、該誘電体の上下面にインピー
ダンスを整合させるインピーダンス整合部を有するアン
テナ導体とによって構成され、 前記アンテナ本体の長さは、送受信を行う電波の半波長
(λ/2)で共振する長さであり、 且つ、前記電波輻射部は、前記アンテナ本体の中心部
で、前記誘電体の長手方向に固着されていることを特徴
とする携帯電話機に使用されるアンテナ。
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