JP2004282534A - アンテナ装置及び無線通信端末装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】アンテナ効率は充分に確保しながら装置全体の小型化が図れる無線通信端末装置を提供する。
【解決手段】この発明の無線通信端末装置は、アンテナ素子１３に高周波信号を供給するＲＦ回路３と、このＲＦ回路３を内部に内蔵させるアンテナ素子１３と、前記ＲＦ回路３と接続されるベースバンド信号回路４を有し、前記アンテナ素子１３の一部を短絡させるグランド層１６を形成した回路基板４とを備える。そして、ＲＦ回路３とベースバンド信号回路４を接続する信号線１８を、アンテナ素子１３の内部に設けた。アンテナ素子１３にＲＦ回路３を内蔵させることによって、端末装置全体の大きさを小型化することができる。
【選択図】 図４
【解決手段】この発明の無線通信端末装置は、アンテナ素子１３に高周波信号を供給するＲＦ回路３と、このＲＦ回路３を内部に内蔵させるアンテナ素子１３と、前記ＲＦ回路３と接続されるベースバンド信号回路４を有し、前記アンテナ素子１３の一部を短絡させるグランド層１６を形成した回路基板４とを備える。そして、ＲＦ回路３とベースバンド信号回路４を接続する信号線１８を、アンテナ素子１３の内部に設けた。アンテナ素子１３にＲＦ回路３を内蔵させることによって、端末装置全体の大きさを小型化することができる。
【選択図】 図４
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ装置及び無線通信端末装置に関し、詳細にはアンテナ特性に優れると共に小型化が図れるアンテナ装置及び無線通信端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、携帯電話機などの無線通信端末装置に搭載されるアンテナ及び無線回路は、小型且つ軽量であることが要求される。近年、無線回路で使用される分波器、アイソレータ、アンプなどは、高い誘電率、透磁率を持つ材料を高精度で加工、量産できる技術が向上し、飛躍的に小型化及び低背化（高さの低い）が進んでいる。
【０００３】
一方、アンテナは、使用する周波数に応じてその物理的大きさが決まるため、小型化することは難しい。つまり、アンテナを小型化すると、小型化に伴い放射抵抗が小さくなり、それに起因してアンテナ効率が劣化し、同時にＱ値が高くなるため、アンテナの比帯域幅が狭くなる。しかしながら、近年の携帯電話機に対する小型化の要求に応じて、ある程度のアンテナ特性は犠牲にしても当該アンテナの小型化を図っているのが現状である。
【０００４】
このように、アンテナ単体では、小型化に限界があるため、無線回路に使用されるモジュールや半導体と、アンテナとを一体化させることによって携帯無線機全体の小型化を図る試みがなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献１に記載される受信モジュールユニットでは、アンテナと、磁気的にシールドを行うシールドパターンで保護された回路とを同一平面に構成することによって、受信モジュール全体の小型化を図り、さらに回路相互間の影響を除去している。
【０００６】
特許文献２に記載の半導体パッケージでは、ＩＣチップの周囲に１ループ状のアンテナパターンを回路基板に設けることで小型化及び薄型化を図っている。
【０００７】
しかしながら、これら受信モジュールユニットや半導体パッケージでは、アンテナパターンの近傍に基板のグランドパターンが近接すると、著しくアンテナ効率が劣化し、同時に狭帯域化することが考えられる。
【０００８】
この問題を改善する技術として、例えば、回路基板上に誘電体基体を介してアンテナを積層し、さらにアンテナ素子中の周波数帯域幅への寄与が大きい部位への影響を避けるように内部部品のレイアウトを最適化して小型化を図った、アンテナモジュール及びそれを用いた無線通信装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１１６２４０号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平７−１７６６４６号公報（第２頁及び第３頁、第１図）
【特許文献３】
特開２００１−２９８３２１号公報（第３頁及び第４頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献３のアンテナモジュール及び無線通信装置では、線状アンテナや板状アンテナの周波数帯域幅及びアンテナ効率は、端末内におけるアンテナのとり得る空間によって決められることが知られており、要求仕様によってはこれらの構成では充分な小型化が困難である場合がある。
【００１１】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、アンテナ効率は充分に確保しながら装置全体の小型化が図れるアンテナ装置及び無線通信端末装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ装置は、少なくとも一部を短絡させたアンテナ素子の内部に、所定の電気回路を内蔵させた構成としている。
【００１３】
本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ素子の内部に電気回路を内蔵させているので、モジュール全体の大きさが小型化される。また、アンテナ自体は、その使用する周波数に応じた電気長を確保できるため、アンテナ特性を犠牲にすることはない。
【００１４】
本発明の無線通信端末装置は、無線回路を内部に内蔵させるアンテナ素子と、この無線回路と接続される電気回路を有し、アンテナ素子の一部を短絡させる地導体とを備える。
【００１５】
本発明の無線通信端末装置によれば、アンテナ素子の内部に無線回路を内蔵させているので、端末装置全体の大きさが小型化される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、本発明に係るアンテナ装置及び無線通信端末装置を携帯電話機に適用した例である。
【００１７】
「第１の実施の形態」
第１の実施の形態の携帯電話機１は、図１に示すように、アンテナ装置であるアンテナモジュール２と、通信制御部を構成するＲＦ回路（高周波無線回路）３，ベースバンド信号回路４及びＣＯＤＥＣ（コーデック）５と、メモリ６と、表示部７と、キー入力部８と、スピーカ９と、マイクロフォン１０と、これらを制御するＣＰＵ１１とを備えている。
【００１８】
アンテナモジュール２は、アンテナ素子から構成されるアンテナ１２を有し、そのアンテナ素子の内部に電気回路の一つであるＲＦ回路３を内蔵させた構成とされている。アンテナモジュール２については、後述するものとする。
【００１９】
ＣＯＤＥＣ５は、マイクロフォン１０から入力された音声信号を符号化してベースバンド信号回路４に送ると共に、ベースバンド信号回路４から受けた信号を復号化することにより得られる音声信号をスピーカ９に供給する。
【００２０】
ベースバンド信号回路４は、ＣＯＤＥＣ５から受けた信号を送信用のベースバンド信号に調整してＲＦ回路３に送ると共に、ＲＦ回路３が復調したベースバンド信号からＣＯＤＥＣ５が処理可能な信号を取り出す。
【００２１】
ＲＦ回路３は、ベースバンド信号回路４から送られたベースバンド信号に応じた変調を施したＲＦ信号をアンテナ１２に供給すると共に、アンテナ１２を介して受信したＲＦ信号からベースバンド信号を復調してベースバンド信号回路４に送る。
【００２２】
メモリ６は、例えばＲＯＭなどからなり、ＣＰＵ１１が実行するプログラムや各種設定データなどを記憶する。表示部７は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ駆動装置）などから構成され、電話番号や送受信したメッセージデータ（例えば電子メールなど）などの内容を表示する。キー入力部８は、入力手段であるテンキーによる入力指示をＣＰＵ１１に指令し、メモリ６に記憶されたプログラムを実行させる。
【００２３】
スピーカ９は、ＣＯＤＥＣ５から送られた音声信号に応じた音声を出力する。一方、マイクロフォン１０は、外部から音声を取り込んで、その音声を音声信号に変換してＣＯＤＥＣ５へ転送する。
【００２４】
アンテナモジュール２は、図２から図４に示すように、アンテナ１２を構成するアンテナ素子１３を有し、このアンテナ素子１３の内部に電気回路であるＲＦ回路３を内蔵させた構成とされている。
【００２５】
アンテナ素子１３は、例えば銅やメッキなどの導電性材料から形成され、アンテナエレメントとして動作する。このアンテナ素子１３の表面には、内部に内蔵させたＲＦ回路３からの不要な電磁波の放射を抑制し、同時にＲＦ回路３へのノイズの回り込みを防ぐために、その全てを覆うようにしてシールド層１４が形成されている。このシールド層１４は、例えばイオン蒸着などによるメッキで、前記アンテナ素子１３を覆うことにより形成される。もちろん、板金でアンテナ素子１３を覆ったシールド層１４を使用してもよい。かかるシールド層１４の厚みは、例えば第３世代の携帯電話機で使用される２ＧＨｚ帯では表皮深さが２μｍｍ程度であるため、それ以上の厚みにシールド層１４を形成することが好ましい。
【００２６】
そして、このアンテナ素子１３は、携帯電話機１の筐体内に収納される回路基板１５に対してほぼ垂直に起立する垂直部１３ａと、この垂直部１３ａの先端より回路基板１５とほぼ水平に延在する水平部１３ｂとからなる。垂直部１３ａは、図３及び図４に示すように、回路基板１５の長手方向の一側縁近傍部より、この回路基板１５の一主面１５ａからほぼ垂直に起立し、回路基板１５に形成された前記アンテナ素子１３の地導体として機能するグランド層１６と短絡（接地）されている。水平部１３ｂは、垂直部１３ａの先端から回路基板１５の一主面１５ａとほぼ平行に前記回路基板１５の長手方向の他側縁に向かって形成されている。
【００２７】
このアンテナ素子１３は、携帯電話機１で使用される周波数で共振する電気長に設定されており、充分なアンテナ効率を確保することができるようにされている。そして、充分なアンテナ効率を確保した大きさとされたアンテナ素子１３の内部には、高周波無線回路であるＲＦ回路３が内蔵されている。
【００２８】
ＲＦ回路３は、回路部を形成するＲＦ回路基板１７ごと、アンテナ素子１３の水平部１３ｂに内蔵されている。このＲＦ回路３には、信号線１８を介して前記回路基板１５に形成されたベースバンド信号回路４が接続されている。信号線１８は、ＲＦ回路３とベースバンド信号回路４間を接続するように前記アンテナ素子１３の垂直部１３ａ及び水平部１３ｂに内蔵配索されている。
【００２９】
また、アンテナ素子１３には、ＲＦ回路３から高周波信号（高周波電流）をこのアンテナ素子１３に給電させるための給電線１９が内蔵されている。給電線１９は、ＲＦ回路３から導出されアンテナ素子１３の水平部１３ｂ及び垂直部１３ａを経て回路基板１５に導かれ、当該回路基板１５の一主面１５ａに給電点２０を持ち、その給電点２０よりアンテナ素子１３へほぼ垂直に上昇してシールド層１４に接続されている。この給電線１９は、アンテナ素子１３及び回路基板１５に内蔵される部分が絶縁性部材からなる外皮１９ａによって覆われ、給電点２０からアンテナ素子１３間の露出部分が外皮１９ａの無い剥き出しの芯線１９ｂとされている。
【００３０】
なお、前記回路基板１５には、図２及び図３に示すように、この回路基板１５上に形成されたベースバンド信号回路４などの電気回路を覆って導電性部材であるシールドケース２１が設けられている。先の例では、アンテナ素子１３の一部をグランド層１６に短絡させたが、このアンテナ素子１３の一部を、シールドケース２１に接続させてもよい。
【００３１】
以上のように、アンテナ素子１３の内部にＲＦ回路３などの電気回路を内蔵させれば、携帯電話機１全体の大きさを小さくすることができる。また、アンテナ１２自体は、携帯電話機１で使用する周波数に応じた電気長を確保しているため、アンテナ自体を小型化することによるアンテナ特性の劣化が無い。このため、第１の実施の形態の携帯電話機１によれば、アンテナ効率は充分に確保しながらアンテナ１２と電気回路を一体として装置全体の小型化を図ることができ、コストも抑えることができる。
【００３２】
「第２の実施の形態」
第２の実施の形態の携帯電話機１は、図５から図７に示すように、アンテナ１２に高周波信号を給電する給電点２０を、アンテナ素子１３に設けた例である。その他の構成は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００３３】
この第２の実施の形態の携帯電話機１では、給電線１９は、ＲＦ回路３から導出されアンテナ素子１３の水平部１３ｂ内をその先端側へ延在してアンテナ素子１３上に給電点２０を形成し、その給電点２０より回路基板１５へほぼ垂直に下降して当該回路基板１５に形成したグランド層１６に接地されている。この給電線１９は、アンテナ素子１３に内蔵される部分が外皮１９ａによって覆われ、給電点２０から回路基板１５間の露出部分が外皮１９ａの無い剥き出しの芯線１９ｂとされている。
【００３４】
なお、前記給電線１９は、グランド層１６ではなくシールドケース２１に接続させてもよい。
【００３５】
この第２の実施の形態の携帯電話機１によれば、給電点２０をアンテナ素子１３に設けているので、給電線１９をアンテナ素子１３の水平部１３ｂ及び垂直部１３ａに内蔵させる必要がないため、その構造がシンプルとなり、また、給電線１９自体の長さも短くて済むから高周波信号の転送損失も低減できる。もちろん、この第２の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ特性を犠牲にすることなく装置全体の小型化を実現することができる。
【００３６】
「第３の実施の形態」
第３の実施の形態の携帯電話機１は、図８に示すように、アンテナ素子１３の垂直部１３ａを、少なくともアンテナエレメントの一辺の長さとした例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３をシールドケース２１に短絡させた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００３７】
この第３の実施の形態の携帯電話機１では、シールドケース２１と短絡する垂直部１３ａを、このシールドケース２１の幅とほぼ同一の幅とした、いわゆるショートパッチアンテナとしたものである。
【００３８】
このように、垂直部１３ａの幅をアンテナエレメントの一辺の長さとする幅広に形成すれば、アンテナ１２の設計自由度が向上すると共に、アンテナ素子１３に内蔵させる信号線１８の数を増やすことができる。もちろん、この第３の実施の形態の携帯電話機１は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同様、アンテナ特性を犠牲にすることなく装置全体の小型化を実現することができる。
【００３９】
なお、この第３の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３の一部をシールドケース２１に短絡させたが、第１の実施の形態の携帯電話機１と同様、このアンテナ素子１３の一部を、回路基板１５に形成したグランド層１６に短絡させてもよい。
【００４０】
「第４の実施の形態」
第４の実施の形態の携帯電話機１は、図９に示すように、アンテナ素子１３を、回路基板１５に対して略同一平面に配置させた例である。その他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００４１】
この第４の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３の水平部１３ｂをシールドケース２１とほぼ同じ幅の幅広な矩形状とし、垂直部１３ａを細長い矩形状として、その垂直部１３ａを回路基板１５に形成したグランド層１６（図示は省略する）に短絡させたものである。
【００４２】
このように、アンテナ素子１３が回路基板１５と同一平面に配置されるので、アンテナの設計自由度が向上し、装置自体の薄型化を実現できる。もちろん、アンテナ素子１３にＲＦ回路３などの電気回路を内蔵させているので、装置全体の小型化も図れる。
【００４３】
なお、この第４の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３の一部をグランド層１６に短絡させているが、このアンテナ素子１３の一部を、シールドケース２１に接続させるようにしてもよい。
【００４４】
「第５の実施の形態」
第５の実施の形態の携帯電話機１は、図１０に示すように、アンテナ素子１３の一部に切り欠き部２２を形成した例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３をシールドケース２１に短絡させた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００４５】
この第５の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３の水平部１３ｂの一部に、その一側縁からほぼ垂直に前記水平部１３ｂの延在方向と略直交する方向に切り欠き部２２を形成している。
【００４６】
この第５の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３の一部に切り欠き部２２を形成しているため、アンテナ素子１３の電気長を長くすることができ、共振周波数を下げることができる。また、逆にアンテナ素子１３の長さだけでは所定の電気長を確保することが困難な場合には、アンテナ素子１３の一部に切り欠き部２２を形成することで電気長を長くできる。
【００４７】
さらに、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３に形成する切り欠き部２２の形状や数を工夫することで、Ｌ型，コ字状型，メアンダ型，ジグザグ型，ヘリカル型といったアンテナ１２とすることができ、アンテナの設計自由度を高めることができる。もちろん、この携帯電話機１は、アンテナ素子１３にＲＦ回路３などの電気回路を内蔵させているので、装置全体の小型化を図ることができる。
【００４８】
なお、この第５の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３の一部をシールドケース２１に短絡させているが、このアンテナ素子１３の一部を、第１の実施の形態の携帯電話機１と同様に回路基板１５に形成したグランド層１６に短絡させるようにしてもよい。
【００４９】
「第６の実施の形態」
第６の実施の形態の携帯電話機１は、図１１に示すように、アンテナ素子１３をループアンテナとした例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３の形状をループ状とした他は、第４の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００５０】
この第６の実施の形態の携帯電話機１では、回路基板１５に形成したグランド層１６（図示は省略する）と短絡し、回路基板１５の長手方向に延在する第１垂直部１３ａと、この第１垂直部１３ａの先端から回路基板１５の幅方向に延在する水平部１３ｂと、この水平部１３ｂの先端から回路基板１５に帰還する第２垂直部１３ｃとにより略コ字状をなすアンテナ素子１３を構成する。このアンテナ素子１３は、回路基板１５と同一平面に設けられており、第２垂直部１３ｃの先端と回路基板１５との間に給電線１９が接続されている。
【００５１】
この第６の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３をループ状としているため、アンテナ１２の設計自由度が高まる。もちろん、この携帯電話機１は、アンテナ素子１３にＲＦ回路３などの電気回路を内蔵させているので、装置全体の小型化を図ることができる。
【００５２】
なお、この第６の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３の一部をグランド層１６に短絡させているが、このアンテナ素子１３の一部を、第１の実施の形態の携帯電話機１と同様にシールドケース２１に短絡させるようにしてもよい。
【００５３】
「第７の実施の形態」
第７の実施の形態の携帯電話機１は、図１２に示すように、アンテナ素子１３を折返しアンテナとした例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３の形状を折返し形状とした他は、第４の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００５４】
この第７の実施の形態の携帯電話機１では、回路基板１５に形成したグランド層１６（図示は省略する）と短絡し、回路基板１５の長手方向に延在する第１垂直部１３ａと、この第１垂直部１３ａの先端から回路基板１５の幅方向に延在する第１水平部１３ｂと、この第１水平部１３ｂの先端から回路基板１５の長手方向に延在する第２垂直部１３ｃと、この第２垂直部１３ｃの先端から第１水平部１３ｂと平行に折り返される第２水平部１３ｄと、この第２水平部１３ｄの先端から第１垂直部１３ａと平行で回路基板１５側へ折り返される第３垂直部１３ｅとにより折返し形状をなすアンテナ素子１３を構成する。このアンテナ素子１３は、回路基板１５と同一平面に設けられており、第３垂直部１３ｅの先端と回路基板１５との間に給電線１９が接続されている。
【００５５】
この第７の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３を折返し形状としているため、寸法パラメータを最適化することによりインピーダンス特性において広帯域特性を得ることができる。もちろん、この携帯電話機１は、アンテナ素子１３にＲＦ回路３などの電気回路を内蔵させているので、装置全体の小型化を図ることができる。
【００５６】
なお、この第７の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３の一部をグランド層１６に短絡させているが、このアンテナ素子１３の一部を、第１の実施の形態の携帯電話機１と同様にシールドケース２１に短絡させるようにしてもよい。
【００５７】
「第８の実施の形態」
第８の実施の形態の携帯電話機１は、図１３に示すように、アンテナ素子１３とアンテナ素子１３に給電を行うＲＦ回路３との間に整合回路２３を設けた例である。なお、この携帯電話機１では、整合回路２３をアンテナ素子１３とＲＦ回路３との間に設けた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００５８】
この第７の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３と給電点２０との間を接続する給電線１９（実際には芯線１９ｂ）の途中に整合回路２３を設けている。この携帯電話機１では、第５の実施の形態の携帯電話機１のようにアンテナ素子１３の一部に切り欠き部２２を形成してもなお所定の電気長を確保することができない場合には、マッチングできるようにする整合回路２３を設け、この整合回路２３によって所定の電気長を確保する。アンテナ素子１３とＲＦ回路３との間に整合回路２３を設ければ、インピーダンス整合における調整が容易となる。
【００５９】
「第９の実施の形態」
第９の実施の形態の携帯電話機１は、図１４に示すように、アンテナ素子１３の水平部１３ｂを２つに枝分かれさせ、その枝分かれした水平部１３ｂ１、１３ｂ２の電気長をそれぞれ異なる長さとしている。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３を２つに枝分かれさせた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００６０】
この第９の実施の形態の携帯電話機１では、一方のアンテナ素子の水平部１３ｂ１の途中から逆Ｌ字状のアンテナ素子である水平部１３ｂ２を分岐させ、それら分岐（枝分かれ）した２つのアンテナ素子の水平部１３ｂ１，１３ｂ２の電気長を異ならせている。この携帯電話機１では、電気長の長いアンテナ素子の水平部１３ｂ１が低い周波数で共振し、電気長の短いアンテナ素子の水平部１３ｂ２が高い周波数で共振する、いわゆるデュアルバンド対応のアンテナ１２を構成する。
【００６１】
本実施の形態の携帯電話機１によれば、アンテナ素子１３を２つに枝分かれさせ、その枝分かれしたアンテナ素子の水平部１３ｂ１，１３ｂ２の電気長をそれぞれ異なる長さとすることで、複数の周波数帯域に対応したアンテナ１２を構成することができ、アンテナ設計の自由度を高めることができる。
【００６２】
なお、この実施の形態では、アンテナ素子１３を、それぞれ電気長の異なる２つのアンテナ素子としたが、２つ以上にアンテナ素子１３を分岐させることもできる。
【００６３】
「第１０の実施の形態」
第１０の実施の形態の携帯電話機１は、図１５に示すように、回路基板１５に形成したグランド層１６と短絡するアンテナ素子１３の垂直部１３ａ（接続部分）を複数設けた例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３の垂直部１３ａを複数設けた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００６４】
この第１０の実施の形態の携帯電話機１では、グランド層１６と短絡するアンテナ素子１３の垂直部１３ａ１，１３ａ２，１３ａ３を３つ形成している。このように、前記垂直部１３ａ１，１３ａ２，１３ａ３を３つ形成すれば、それら垂直部１３ａ１，１３ａ２，１３ａ３に内蔵する信号線１８の数を増やすことができるため、装置全体をより一層小型化することができる。また、このようにすることで、電気結合が問題となる信号線同士を異なる垂直部１３ａ１，１３ａ２，１３ａ３に配置させることができるため、信号線同士の電気結合を低減できる。
【００６５】
「第１１の実施の形態」
第１１の実施の形態の携帯電話機１は、図１６に示すように、２つのアンテナ素子１３を積層した例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３を積層させた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００６６】
この第１１の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３の垂直部１３ａの先端より二つに分かれた水平部１３ｂ１，１３ｂ２をセラミックスなどの誘電体２４を介して積層することによって、マイクロストリップアンテナを構成している。このように、アンテナ素子１３の水平部１３ｂ１，１３ｂ２を誘電体２４を介して積層すれば、立体的にアンテナ１２を構成することができ、アンテナ設計の自由度を高めることができる。また、この携帯電話機１は、誘電体２４を挟んで上下の水平部１３ｂ１，１３ｂ２のそれぞれが異なる周波数で共振するデュアルバンド対応のアンテナ１２として機能する。
【００６７】
「第１２の実施の形態」
第１２の実施の形態の携帯電話機１は、図１７に示すように、シールドケース２１をアンテナ素子１３と同一の部材で構成した例である。なお、この携帯電話機１は、シールドケース２１をアンテナ素子１３と同一の部材で構成した他は、第４の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００６８】
この第１２の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３の垂直部１３ａに接続するシールドケース２１を、銅やメッキなどの導電性材料から形成されるアンテナ素子１３と同じ部材で形成している。別の見方をすると、この携帯電話機１は、シールドケース２１を地導体とするアンテナ素子１３に、当該アンテナ素子１３と同一の部材によってシールドケース２１を一体化している。このように、シールドケース２１とアンテナ素子１３が一体化することで、アンテナ１２の構造が単純となり、装置自体のコストを抑えることができる。
【００６９】
「第１３の実施の形態」
第１３の実施の形態の携帯電話機１は、図１８に示すように、アンテナ素子１３をシールドケース２１に短絡させる垂直部１３ａを、シールドケース２１に対してアンテナ素子１３の水平部１３ｂが任意の方向に可動自在なように可撓性を有した部材で構成した例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３の垂直部１３ａを可撓性を有した部材で構成した他は、第４の実施の形態の携帯電話機１とほぼ同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００７０】
この第１３の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３をシールドケース２１に短絡させる垂直部１３ａを可撓性を有したフレキシブルケーブルで形成し、そのアンテナ素子１３の水平部１３ｂを、シールドケース２１に対して図１８中矢印で示す方向に可動自在とさせている。また、給電線１９も同様、アンテナ素子１３の水平部１３ｂの可動に追従するように、この給電線１９を可撓性を有したフレキシブルケーブルで形成している。
【００７１】
このように構成した、本実施の形態の携帯電話機１によれば、アンテナ素子１３を任意の方向に動かすことができるため、ユーザが電波環境に応じてアンテナ１２を自由に調整することができる。また、この場合のアンテナ１２は、携帯電話機１の内部に収納する内蔵アンテナではなく、携帯電話機１の端末本体から飛び出た外アンテナとして利用できる。
【００７２】
［その他の実施の形態］
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００７３】
例えば、上述の実施の形態では、アンテナ素子１３内にＲＦ回路３を内蔵させたが、ＲＦ回路３に限らず、携帯電話機１に設けられるスピーカなどの回路や、ベースバンド信号回路４等もアンテナ素子１３に内蔵させてもよい。
【００７４】
また、上述の実施の形態では、携帯電話機を例に挙げて説明したが、本発明は携帯電話機に限られることはなく、例えば固定型の無線通信機や通信機能を備えたＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯無線通信端末装置に本発明を適用しても同様の作用効果がある。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、アンテナ効率は充分に確保しながら、装置全体の小型化が図れるアンテナ装置及び無線通信端末装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の機能ブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図３】第１の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の概略側面図である。
【図４】第１の実施の形態の携帯電話機を示すもので、アンテナモジュールの要部拡大断面図である。
【図５】第２の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図６】第２の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の概略側面図である。
【図７】第２の実施の形態の携帯電話機を示すもので、アンテナモジュールの要部拡大断面図である。
【図８】第３の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図９】第４の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図１０】第５の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図１１】第６の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図１２】第７の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図１３】第８の実施の形態の携帯電話機を示すもので、アンテナモジュールの要部拡大断面である。
【図１４】第９の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の概略側面図である。
【図１５】第１０の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の概略側面図である。
【図１６】第１１の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の斜視図である。
【図１７】第１２の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図１８】第１３の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【符号の説明】
１…携帯電話機
２…アンテナモジュール
３…ＲＦ回路
４…ベースバンド信号回路
１２…アンテナ
１３…アンテナ素子
１８…信号線
１９…給電線
２０…給電点
２１…シールドケース
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ装置及び無線通信端末装置に関し、詳細にはアンテナ特性に優れると共に小型化が図れるアンテナ装置及び無線通信端末装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、携帯電話機などの無線通信端末装置に搭載されるアンテナ及び無線回路は、小型且つ軽量であることが要求される。近年、無線回路で使用される分波器、アイソレータ、アンプなどは、高い誘電率、透磁率を持つ材料を高精度で加工、量産できる技術が向上し、飛躍的に小型化及び低背化（高さの低い）が進んでいる。
【０００３】
一方、アンテナは、使用する周波数に応じてその物理的大きさが決まるため、小型化することは難しい。つまり、アンテナを小型化すると、小型化に伴い放射抵抗が小さくなり、それに起因してアンテナ効率が劣化し、同時にＱ値が高くなるため、アンテナの比帯域幅が狭くなる。しかしながら、近年の携帯電話機に対する小型化の要求に応じて、ある程度のアンテナ特性は犠牲にしても当該アンテナの小型化を図っているのが現状である。
【０００４】
このように、アンテナ単体では、小型化に限界があるため、無線回路に使用されるモジュールや半導体と、アンテナとを一体化させることによって携帯無線機全体の小型化を図る試みがなされている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【０００５】
特許文献１に記載される受信モジュールユニットでは、アンテナと、磁気的にシールドを行うシールドパターンで保護された回路とを同一平面に構成することによって、受信モジュール全体の小型化を図り、さらに回路相互間の影響を除去している。
【０００６】
特許文献２に記載の半導体パッケージでは、ＩＣチップの周囲に１ループ状のアンテナパターンを回路基板に設けることで小型化及び薄型化を図っている。
【０００７】
しかしながら、これら受信モジュールユニットや半導体パッケージでは、アンテナパターンの近傍に基板のグランドパターンが近接すると、著しくアンテナ効率が劣化し、同時に狭帯域化することが考えられる。
【０００８】
この問題を改善する技術として、例えば、回路基板上に誘電体基体を介してアンテナを積層し、さらにアンテナ素子中の周波数帯域幅への寄与が大きい部位への影響を避けるように内部部品のレイアウトを最適化して小型化を図った、アンテナモジュール及びそれを用いた無線通信装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−１１６２４０号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平７−１７６６４６号公報（第２頁及び第３頁、第１図）
【特許文献３】
特開２００１−２９８３２１号公報（第３頁及び第４頁、第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献３のアンテナモジュール及び無線通信装置では、線状アンテナや板状アンテナの周波数帯域幅及びアンテナ効率は、端末内におけるアンテナのとり得る空間によって決められることが知られており、要求仕様によってはこれらの構成では充分な小型化が困難である場合がある。
【００１１】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、アンテナ効率は充分に確保しながら装置全体の小型化が図れるアンテナ装置及び無線通信端末装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のアンテナ装置は、少なくとも一部を短絡させたアンテナ素子の内部に、所定の電気回路を内蔵させた構成としている。
【００１３】
本発明のアンテナ装置によれば、アンテナ素子の内部に電気回路を内蔵させているので、モジュール全体の大きさが小型化される。また、アンテナ自体は、その使用する周波数に応じた電気長を確保できるため、アンテナ特性を犠牲にすることはない。
【００１４】
本発明の無線通信端末装置は、無線回路を内部に内蔵させるアンテナ素子と、この無線回路と接続される電気回路を有し、アンテナ素子の一部を短絡させる地導体とを備える。
【００１５】
本発明の無線通信端末装置によれば、アンテナ素子の内部に無線回路を内蔵させているので、端末装置全体の大きさが小型化される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、本発明に係るアンテナ装置及び無線通信端末装置を携帯電話機に適用した例である。
【００１７】
「第１の実施の形態」
第１の実施の形態の携帯電話機１は、図１に示すように、アンテナ装置であるアンテナモジュール２と、通信制御部を構成するＲＦ回路（高周波無線回路）３，ベースバンド信号回路４及びＣＯＤＥＣ（コーデック）５と、メモリ６と、表示部７と、キー入力部８と、スピーカ９と、マイクロフォン１０と、これらを制御するＣＰＵ１１とを備えている。
【００１８】
アンテナモジュール２は、アンテナ素子から構成されるアンテナ１２を有し、そのアンテナ素子の内部に電気回路の一つであるＲＦ回路３を内蔵させた構成とされている。アンテナモジュール２については、後述するものとする。
【００１９】
ＣＯＤＥＣ５は、マイクロフォン１０から入力された音声信号を符号化してベースバンド信号回路４に送ると共に、ベースバンド信号回路４から受けた信号を復号化することにより得られる音声信号をスピーカ９に供給する。
【００２０】
ベースバンド信号回路４は、ＣＯＤＥＣ５から受けた信号を送信用のベースバンド信号に調整してＲＦ回路３に送ると共に、ＲＦ回路３が復調したベースバンド信号からＣＯＤＥＣ５が処理可能な信号を取り出す。
【００２１】
ＲＦ回路３は、ベースバンド信号回路４から送られたベースバンド信号に応じた変調を施したＲＦ信号をアンテナ１２に供給すると共に、アンテナ１２を介して受信したＲＦ信号からベースバンド信号を復調してベースバンド信号回路４に送る。
【００２２】
メモリ６は、例えばＲＯＭなどからなり、ＣＰＵ１１が実行するプログラムや各種設定データなどを記憶する。表示部７は、例えば液晶表示装置（ＬＣＤ駆動装置）などから構成され、電話番号や送受信したメッセージデータ（例えば電子メールなど）などの内容を表示する。キー入力部８は、入力手段であるテンキーによる入力指示をＣＰＵ１１に指令し、メモリ６に記憶されたプログラムを実行させる。
【００２３】
スピーカ９は、ＣＯＤＥＣ５から送られた音声信号に応じた音声を出力する。一方、マイクロフォン１０は、外部から音声を取り込んで、その音声を音声信号に変換してＣＯＤＥＣ５へ転送する。
【００２４】
アンテナモジュール２は、図２から図４に示すように、アンテナ１２を構成するアンテナ素子１３を有し、このアンテナ素子１３の内部に電気回路であるＲＦ回路３を内蔵させた構成とされている。
【００２５】
アンテナ素子１３は、例えば銅やメッキなどの導電性材料から形成され、アンテナエレメントとして動作する。このアンテナ素子１３の表面には、内部に内蔵させたＲＦ回路３からの不要な電磁波の放射を抑制し、同時にＲＦ回路３へのノイズの回り込みを防ぐために、その全てを覆うようにしてシールド層１４が形成されている。このシールド層１４は、例えばイオン蒸着などによるメッキで、前記アンテナ素子１３を覆うことにより形成される。もちろん、板金でアンテナ素子１３を覆ったシールド層１４を使用してもよい。かかるシールド層１４の厚みは、例えば第３世代の携帯電話機で使用される２ＧＨｚ帯では表皮深さが２μｍｍ程度であるため、それ以上の厚みにシールド層１４を形成することが好ましい。
【００２６】
そして、このアンテナ素子１３は、携帯電話機１の筐体内に収納される回路基板１５に対してほぼ垂直に起立する垂直部１３ａと、この垂直部１３ａの先端より回路基板１５とほぼ水平に延在する水平部１３ｂとからなる。垂直部１３ａは、図３及び図４に示すように、回路基板１５の長手方向の一側縁近傍部より、この回路基板１５の一主面１５ａからほぼ垂直に起立し、回路基板１５に形成された前記アンテナ素子１３の地導体として機能するグランド層１６と短絡（接地）されている。水平部１３ｂは、垂直部１３ａの先端から回路基板１５の一主面１５ａとほぼ平行に前記回路基板１５の長手方向の他側縁に向かって形成されている。
【００２７】
このアンテナ素子１３は、携帯電話機１で使用される周波数で共振する電気長に設定されており、充分なアンテナ効率を確保することができるようにされている。そして、充分なアンテナ効率を確保した大きさとされたアンテナ素子１３の内部には、高周波無線回路であるＲＦ回路３が内蔵されている。
【００２８】
ＲＦ回路３は、回路部を形成するＲＦ回路基板１７ごと、アンテナ素子１３の水平部１３ｂに内蔵されている。このＲＦ回路３には、信号線１８を介して前記回路基板１５に形成されたベースバンド信号回路４が接続されている。信号線１８は、ＲＦ回路３とベースバンド信号回路４間を接続するように前記アンテナ素子１３の垂直部１３ａ及び水平部１３ｂに内蔵配索されている。
【００２９】
また、アンテナ素子１３には、ＲＦ回路３から高周波信号（高周波電流）をこのアンテナ素子１３に給電させるための給電線１９が内蔵されている。給電線１９は、ＲＦ回路３から導出されアンテナ素子１３の水平部１３ｂ及び垂直部１３ａを経て回路基板１５に導かれ、当該回路基板１５の一主面１５ａに給電点２０を持ち、その給電点２０よりアンテナ素子１３へほぼ垂直に上昇してシールド層１４に接続されている。この給電線１９は、アンテナ素子１３及び回路基板１５に内蔵される部分が絶縁性部材からなる外皮１９ａによって覆われ、給電点２０からアンテナ素子１３間の露出部分が外皮１９ａの無い剥き出しの芯線１９ｂとされている。
【００３０】
なお、前記回路基板１５には、図２及び図３に示すように、この回路基板１５上に形成されたベースバンド信号回路４などの電気回路を覆って導電性部材であるシールドケース２１が設けられている。先の例では、アンテナ素子１３の一部をグランド層１６に短絡させたが、このアンテナ素子１３の一部を、シールドケース２１に接続させてもよい。
【００３１】
以上のように、アンテナ素子１３の内部にＲＦ回路３などの電気回路を内蔵させれば、携帯電話機１全体の大きさを小さくすることができる。また、アンテナ１２自体は、携帯電話機１で使用する周波数に応じた電気長を確保しているため、アンテナ自体を小型化することによるアンテナ特性の劣化が無い。このため、第１の実施の形態の携帯電話機１によれば、アンテナ効率は充分に確保しながらアンテナ１２と電気回路を一体として装置全体の小型化を図ることができ、コストも抑えることができる。
【００３２】
「第２の実施の形態」
第２の実施の形態の携帯電話機１は、図５から図７に示すように、アンテナ１２に高周波信号を給電する給電点２０を、アンテナ素子１３に設けた例である。その他の構成は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００３３】
この第２の実施の形態の携帯電話機１では、給電線１９は、ＲＦ回路３から導出されアンテナ素子１３の水平部１３ｂ内をその先端側へ延在してアンテナ素子１３上に給電点２０を形成し、その給電点２０より回路基板１５へほぼ垂直に下降して当該回路基板１５に形成したグランド層１６に接地されている。この給電線１９は、アンテナ素子１３に内蔵される部分が外皮１９ａによって覆われ、給電点２０から回路基板１５間の露出部分が外皮１９ａの無い剥き出しの芯線１９ｂとされている。
【００３４】
なお、前記給電線１９は、グランド層１６ではなくシールドケース２１に接続させてもよい。
【００３５】
この第２の実施の形態の携帯電話機１によれば、給電点２０をアンテナ素子１３に設けているので、給電線１９をアンテナ素子１３の水平部１３ｂ及び垂直部１３ａに内蔵させる必要がないため、その構造がシンプルとなり、また、給電線１９自体の長さも短くて済むから高周波信号の転送損失も低減できる。もちろん、この第２の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ特性を犠牲にすることなく装置全体の小型化を実現することができる。
【００３６】
「第３の実施の形態」
第３の実施の形態の携帯電話機１は、図８に示すように、アンテナ素子１３の垂直部１３ａを、少なくともアンテナエレメントの一辺の長さとした例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３をシールドケース２１に短絡させた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００３７】
この第３の実施の形態の携帯電話機１では、シールドケース２１と短絡する垂直部１３ａを、このシールドケース２１の幅とほぼ同一の幅とした、いわゆるショートパッチアンテナとしたものである。
【００３８】
このように、垂直部１３ａの幅をアンテナエレメントの一辺の長さとする幅広に形成すれば、アンテナ１２の設計自由度が向上すると共に、アンテナ素子１３に内蔵させる信号線１８の数を増やすことができる。もちろん、この第３の実施の形態の携帯電話機１は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同様、アンテナ特性を犠牲にすることなく装置全体の小型化を実現することができる。
【００３９】
なお、この第３の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３の一部をシールドケース２１に短絡させたが、第１の実施の形態の携帯電話機１と同様、このアンテナ素子１３の一部を、回路基板１５に形成したグランド層１６に短絡させてもよい。
【００４０】
「第４の実施の形態」
第４の実施の形態の携帯電話機１は、図９に示すように、アンテナ素子１３を、回路基板１５に対して略同一平面に配置させた例である。その他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００４１】
この第４の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３の水平部１３ｂをシールドケース２１とほぼ同じ幅の幅広な矩形状とし、垂直部１３ａを細長い矩形状として、その垂直部１３ａを回路基板１５に形成したグランド層１６（図示は省略する）に短絡させたものである。
【００４２】
このように、アンテナ素子１３が回路基板１５と同一平面に配置されるので、アンテナの設計自由度が向上し、装置自体の薄型化を実現できる。もちろん、アンテナ素子１３にＲＦ回路３などの電気回路を内蔵させているので、装置全体の小型化も図れる。
【００４３】
なお、この第４の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３の一部をグランド層１６に短絡させているが、このアンテナ素子１３の一部を、シールドケース２１に接続させるようにしてもよい。
【００４４】
「第５の実施の形態」
第５の実施の形態の携帯電話機１は、図１０に示すように、アンテナ素子１３の一部に切り欠き部２２を形成した例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３をシールドケース２１に短絡させた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００４５】
この第５の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３の水平部１３ｂの一部に、その一側縁からほぼ垂直に前記水平部１３ｂの延在方向と略直交する方向に切り欠き部２２を形成している。
【００４６】
この第５の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３の一部に切り欠き部２２を形成しているため、アンテナ素子１３の電気長を長くすることができ、共振周波数を下げることができる。また、逆にアンテナ素子１３の長さだけでは所定の電気長を確保することが困難な場合には、アンテナ素子１３の一部に切り欠き部２２を形成することで電気長を長くできる。
【００４７】
さらに、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３に形成する切り欠き部２２の形状や数を工夫することで、Ｌ型，コ字状型，メアンダ型，ジグザグ型，ヘリカル型といったアンテナ１２とすることができ、アンテナの設計自由度を高めることができる。もちろん、この携帯電話機１は、アンテナ素子１３にＲＦ回路３などの電気回路を内蔵させているので、装置全体の小型化を図ることができる。
【００４８】
なお、この第５の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３の一部をシールドケース２１に短絡させているが、このアンテナ素子１３の一部を、第１の実施の形態の携帯電話機１と同様に回路基板１５に形成したグランド層１６に短絡させるようにしてもよい。
【００４９】
「第６の実施の形態」
第６の実施の形態の携帯電話機１は、図１１に示すように、アンテナ素子１３をループアンテナとした例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３の形状をループ状とした他は、第４の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００５０】
この第６の実施の形態の携帯電話機１では、回路基板１５に形成したグランド層１６（図示は省略する）と短絡し、回路基板１５の長手方向に延在する第１垂直部１３ａと、この第１垂直部１３ａの先端から回路基板１５の幅方向に延在する水平部１３ｂと、この水平部１３ｂの先端から回路基板１５に帰還する第２垂直部１３ｃとにより略コ字状をなすアンテナ素子１３を構成する。このアンテナ素子１３は、回路基板１５と同一平面に設けられており、第２垂直部１３ｃの先端と回路基板１５との間に給電線１９が接続されている。
【００５１】
この第６の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３をループ状としているため、アンテナ１２の設計自由度が高まる。もちろん、この携帯電話機１は、アンテナ素子１３にＲＦ回路３などの電気回路を内蔵させているので、装置全体の小型化を図ることができる。
【００５２】
なお、この第６の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３の一部をグランド層１６に短絡させているが、このアンテナ素子１３の一部を、第１の実施の形態の携帯電話機１と同様にシールドケース２１に短絡させるようにしてもよい。
【００５３】
「第７の実施の形態」
第７の実施の形態の携帯電話機１は、図１２に示すように、アンテナ素子１３を折返しアンテナとした例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３の形状を折返し形状とした他は、第４の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００５４】
この第７の実施の形態の携帯電話機１では、回路基板１５に形成したグランド層１６（図示は省略する）と短絡し、回路基板１５の長手方向に延在する第１垂直部１３ａと、この第１垂直部１３ａの先端から回路基板１５の幅方向に延在する第１水平部１３ｂと、この第１水平部１３ｂの先端から回路基板１５の長手方向に延在する第２垂直部１３ｃと、この第２垂直部１３ｃの先端から第１水平部１３ｂと平行に折り返される第２水平部１３ｄと、この第２水平部１３ｄの先端から第１垂直部１３ａと平行で回路基板１５側へ折り返される第３垂直部１３ｅとにより折返し形状をなすアンテナ素子１３を構成する。このアンテナ素子１３は、回路基板１５と同一平面に設けられており、第３垂直部１３ｅの先端と回路基板１５との間に給電線１９が接続されている。
【００５５】
この第７の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３を折返し形状としているため、寸法パラメータを最適化することによりインピーダンス特性において広帯域特性を得ることができる。もちろん、この携帯電話機１は、アンテナ素子１３にＲＦ回路３などの電気回路を内蔵させているので、装置全体の小型化を図ることができる。
【００５６】
なお、この第７の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３の一部をグランド層１６に短絡させているが、このアンテナ素子１３の一部を、第１の実施の形態の携帯電話機１と同様にシールドケース２１に短絡させるようにしてもよい。
【００５７】
「第８の実施の形態」
第８の実施の形態の携帯電話機１は、図１３に示すように、アンテナ素子１３とアンテナ素子１３に給電を行うＲＦ回路３との間に整合回路２３を設けた例である。なお、この携帯電話機１では、整合回路２３をアンテナ素子１３とＲＦ回路３との間に設けた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００５８】
この第７の実施の形態の携帯電話機１は、アンテナ素子１３と給電点２０との間を接続する給電線１９（実際には芯線１９ｂ）の途中に整合回路２３を設けている。この携帯電話機１では、第５の実施の形態の携帯電話機１のようにアンテナ素子１３の一部に切り欠き部２２を形成してもなお所定の電気長を確保することができない場合には、マッチングできるようにする整合回路２３を設け、この整合回路２３によって所定の電気長を確保する。アンテナ素子１３とＲＦ回路３との間に整合回路２３を設ければ、インピーダンス整合における調整が容易となる。
【００５９】
「第９の実施の形態」
第９の実施の形態の携帯電話機１は、図１４に示すように、アンテナ素子１３の水平部１３ｂを２つに枝分かれさせ、その枝分かれした水平部１３ｂ１、１３ｂ２の電気長をそれぞれ異なる長さとしている。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３を２つに枝分かれさせた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００６０】
この第９の実施の形態の携帯電話機１では、一方のアンテナ素子の水平部１３ｂ１の途中から逆Ｌ字状のアンテナ素子である水平部１３ｂ２を分岐させ、それら分岐（枝分かれ）した２つのアンテナ素子の水平部１３ｂ１，１３ｂ２の電気長を異ならせている。この携帯電話機１では、電気長の長いアンテナ素子の水平部１３ｂ１が低い周波数で共振し、電気長の短いアンテナ素子の水平部１３ｂ２が高い周波数で共振する、いわゆるデュアルバンド対応のアンテナ１２を構成する。
【００６１】
本実施の形態の携帯電話機１によれば、アンテナ素子１３を２つに枝分かれさせ、その枝分かれしたアンテナ素子の水平部１３ｂ１，１３ｂ２の電気長をそれぞれ異なる長さとすることで、複数の周波数帯域に対応したアンテナ１２を構成することができ、アンテナ設計の自由度を高めることができる。
【００６２】
なお、この実施の形態では、アンテナ素子１３を、それぞれ電気長の異なる２つのアンテナ素子としたが、２つ以上にアンテナ素子１３を分岐させることもできる。
【００６３】
「第１０の実施の形態」
第１０の実施の形態の携帯電話機１は、図１５に示すように、回路基板１５に形成したグランド層１６と短絡するアンテナ素子１３の垂直部１３ａ（接続部分）を複数設けた例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３の垂直部１３ａを複数設けた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００６４】
この第１０の実施の形態の携帯電話機１では、グランド層１６と短絡するアンテナ素子１３の垂直部１３ａ１，１３ａ２，１３ａ３を３つ形成している。このように、前記垂直部１３ａ１，１３ａ２，１３ａ３を３つ形成すれば、それら垂直部１３ａ１，１３ａ２，１３ａ３に内蔵する信号線１８の数を増やすことができるため、装置全体をより一層小型化することができる。また、このようにすることで、電気結合が問題となる信号線同士を異なる垂直部１３ａ１，１３ａ２，１３ａ３に配置させることができるため、信号線同士の電気結合を低減できる。
【００６５】
「第１１の実施の形態」
第１１の実施の形態の携帯電話機１は、図１６に示すように、２つのアンテナ素子１３を積層した例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３を積層させた他は、第１の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００６６】
この第１１の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３の垂直部１３ａの先端より二つに分かれた水平部１３ｂ１，１３ｂ２をセラミックスなどの誘電体２４を介して積層することによって、マイクロストリップアンテナを構成している。このように、アンテナ素子１３の水平部１３ｂ１，１３ｂ２を誘電体２４を介して積層すれば、立体的にアンテナ１２を構成することができ、アンテナ設計の自由度を高めることができる。また、この携帯電話機１は、誘電体２４を挟んで上下の水平部１３ｂ１，１３ｂ２のそれぞれが異なる周波数で共振するデュアルバンド対応のアンテナ１２として機能する。
【００６７】
「第１２の実施の形態」
第１２の実施の形態の携帯電話機１は、図１７に示すように、シールドケース２１をアンテナ素子１３と同一の部材で構成した例である。なお、この携帯電話機１は、シールドケース２１をアンテナ素子１３と同一の部材で構成した他は、第４の実施の形態の携帯電話機１と同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００６８】
この第１２の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３の垂直部１３ａに接続するシールドケース２１を、銅やメッキなどの導電性材料から形成されるアンテナ素子１３と同じ部材で形成している。別の見方をすると、この携帯電話機１は、シールドケース２１を地導体とするアンテナ素子１３に、当該アンテナ素子１３と同一の部材によってシールドケース２１を一体化している。このように、シールドケース２１とアンテナ素子１３が一体化することで、アンテナ１２の構造が単純となり、装置自体のコストを抑えることができる。
【００６９】
「第１３の実施の形態」
第１３の実施の形態の携帯電話機１は、図１８に示すように、アンテナ素子１３をシールドケース２１に短絡させる垂直部１３ａを、シールドケース２１に対してアンテナ素子１３の水平部１３ｂが任意の方向に可動自在なように可撓性を有した部材で構成した例である。なお、この携帯電話機１では、アンテナ素子１３の垂直部１３ａを可撓性を有した部材で構成した他は、第４の実施の形態の携帯電話機１とほぼ同じ構成であるため、その説明は省略するものとし、また、同一の構成部品には同一の符号を付すものとする。
【００７０】
この第１３の実施の形態の携帯電話機１では、アンテナ素子１３をシールドケース２１に短絡させる垂直部１３ａを可撓性を有したフレキシブルケーブルで形成し、そのアンテナ素子１３の水平部１３ｂを、シールドケース２１に対して図１８中矢印で示す方向に可動自在とさせている。また、給電線１９も同様、アンテナ素子１３の水平部１３ｂの可動に追従するように、この給電線１９を可撓性を有したフレキシブルケーブルで形成している。
【００７１】
このように構成した、本実施の形態の携帯電話機１によれば、アンテナ素子１３を任意の方向に動かすことができるため、ユーザが電波環境に応じてアンテナ１２を自由に調整することができる。また、この場合のアンテナ１２は、携帯電話機１の内部に収納する内蔵アンテナではなく、携帯電話機１の端末本体から飛び出た外アンテナとして利用できる。
【００７２】
［その他の実施の形態］
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００７３】
例えば、上述の実施の形態では、アンテナ素子１３内にＲＦ回路３を内蔵させたが、ＲＦ回路３に限らず、携帯電話機１に設けられるスピーカなどの回路や、ベースバンド信号回路４等もアンテナ素子１３に内蔵させてもよい。
【００７４】
また、上述の実施の形態では、携帯電話機を例に挙げて説明したが、本発明は携帯電話機に限られることはなく、例えば固定型の無線通信機や通信機能を備えたＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯無線通信端末装置に本発明を適用しても同様の作用効果がある。
【００７５】
【発明の効果】
本発明によれば、アンテナ効率は充分に確保しながら、装置全体の小型化が図れるアンテナ装置及び無線通信端末装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の機能ブロック図である。
【図２】第１の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図３】第１の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の概略側面図である。
【図４】第１の実施の形態の携帯電話機を示すもので、アンテナモジュールの要部拡大断面図である。
【図５】第２の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図６】第２の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の概略側面図である。
【図７】第２の実施の形態の携帯電話機を示すもので、アンテナモジュールの要部拡大断面図である。
【図８】第３の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図９】第４の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図１０】第５の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図１１】第６の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図１２】第７の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図１３】第８の実施の形態の携帯電話機を示すもので、アンテナモジュールの要部拡大断面である。
【図１４】第９の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の概略側面図である。
【図１５】第１０の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の概略側面図である。
【図１６】第１１の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機の斜視図である。
【図１７】第１２の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【図１８】第１３の実施の形態の携帯電話機を示すもので、その携帯電話機を斜め上から見たときの斜視図である。
【符号の説明】
１…携帯電話機
２…アンテナモジュール
３…ＲＦ回路
４…ベースバンド信号回路
１２…アンテナ
１３…アンテナ素子
１８…信号線
１９…給電線
２０…給電点
２１…シールドケース
Claims (15)
- 少なくとも一部を短絡させたアンテナ素子を備え、
前記アンテナ素子の内部に、所定の電気回路を内蔵させた
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子を、前記電気回路とは異なる別の電気回路を有した地導体に接地させ、
前記電気回路間を接続する信号線を、前記アンテナ素子の内部に設けた
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項２記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子の内部に内蔵させた電気回路を該アンテナ素子に給電を行う無線回路とし、前記アンテナ素子に給電点を設けると共に、一端を無線回路に接続した給電線の他端を、前記給電点よりアンテナ素子の内部から外部へ導出させて前記地導体に接続させた
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項２記載のアンテナ装置であって、
前記地導体と接続される前記アンテナ素子の接続部分が、少なくともアンテナエレメントの一辺の長さを有した
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項２記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子を、前記地導体に対して略同一平面又は略直角に配置させた
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子の一部に切り欠き部を形成した
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子を、ループアンテナ又は折返しアンテナとした
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項３記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子と前記無線回路との間に整合回路を設けた
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子は、少なくとも２つに枝分かれし、その枝分かれしたアンテナ素子の電気長がそれぞれ異なる長さとされている
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項１記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子は、少なくとも２つ以上とされ、それらアンテナ素子が積層された
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項２記載のアンテナ装置であって、
前記地導体と接続される前記アンテナ素子の接続部分を複数設けた
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項２記載のアンテナ装置であって、
前記地導体を回路基板上に設けたシールドケースとし、このシールドケースと同一の部品で前記アンテナ素子を形成した
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 請求項２記載のアンテナ装置であって、
前記アンテナ素子の接続部分を、前記地導体に対して前記アンテナ素子が任意の方向に可動自在なように可撓性を有した部材で構成した
ことを特徴とするアンテナ装置。 - 無線回路と、
前記無線回路を内部に内蔵させるアンテナ素子と、
前記無線回路と接続される電気回路を有し、前記アンテナ素子の一部を短絡させる地導体とを備えた
ことを特徴とする無線通信端末装置。 - 請求項１４記載の無線通信端末装置であって、
前記無線回路と前記電気回路を接続する信号線を、前記アンテナ素子の内部に設けた
ことを特徴とする無線通信端末装置。
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