JP2005323318A - 携帯無線機用アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】携帯電話を代表とする各種携帯式の無線機に搭載される携帯無線機用アンテナに関し、複数備えられたアンテナ素子毎に効率よく所望の共振周波数に調整できるものを提供する。
【解決手段】１つの基部２１に対し、第１アンテナ素子３１を第２アンテナ素子４１とが固定されると共に、個々の素子３１、４１毎に給電点となる端子部３４、４２を配したものとし、端子部３４、４２を個別の整合回路６１、６２に各々接続可能としたため、アンテナ素子３１、４１毎の共振周波数への調整が容易で効率よく行える。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話を代表とする各種携帯式の無線機に搭載される携帯無線機用アンテナに関するものである。

近年、各種携帯式の無線機は、小型軽量化が進むと共に、その代表である携帯電話では、音声通話に加え文字・動画などのデータ通信へのサービスが多様化し、その電波を送受信する入口となる携帯無線機用アンテナの性能も機器の性能を左右する要因の一つとなっている。

そして、携帯電話において、送受信する周波数としても、１つの携帯無線機用アンテナで複数の周波数を感度よく送受信できるものへの要望が高い。

このような従来の携帯無線機用アンテナが搭載された携帯電話について、図９を用いて説明する。

図９は従来の携帯無線機用アンテナが搭載された携帯電話を模式的に表した図であり、同図に示すように、地板８に対し並べて配置されている携帯無線機用アンテナ３は、第１の周波数に共振する第１アンテナ素子１、および第２の周波数に共振する第２アンテナ素子２とを備えている。この携帯無線機用アンテナ３は、地板８上に配置された給電点４に接続され、整合回路５、伝送線路６を介して無線回路７へと接続されており、それらを含めて無線機９が構成されている。

このように、従来の携帯無線機用アンテナ３は、第１および第２アンテナ素子１および２に対して１つの給電点４から給電可能な構成とされていた。なお、以下では、第１アンテナ素子１は、ＧＳＭ（８８０〜９６０ＭＨｚ）に共振し、第２アンテナ素子２は、前記第１アンテナ素子１より高い周波数のＤＣＳ（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）に共振するものとする。

以上の構成において、ＧＳＭが受信する時には、第１アンテナ素子１で受信した電波により励起された電流が、給電点４から整合回路５、伝送線路６を介して無線回路７に伝達されることにより電波を受信する。

また、ＧＳＭを送信する時には、無線回路７で発生した信号が、伝送線路６から整合回路５、給電点４を介して伝達され、その信号が第１アンテナ素子１により励起されて電波として放射されることにより送信される。

なお、ＤＣＳでも、ＧＳＭを送受信する時と同様に１つの給電点４を介して第２アンテナ素子２により電波の送受信が行われるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００３−１０１３３５号公報

しかしながら上記従来の携帯無線機用アンテナにおいては、１つの給電点４から第１アンテナ素子１と第２アンテナ素子２に給電可能な構成とされ、かつ前記所望の異なる２つの共振周波数を得るための整合回路５も１つのみで調整を行うものであったため、片方の共振周波数のみを独立して効率よく調整することが困難であった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、複数備えられたアンテナ素子毎に効率よく所望の共振周波数に調整でき、しかも広帯域化も図れる携帯無線機用アンテナを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、第１接合回路に接続するための第１給電部を備えた第１アンテナ素子および第２整合回路に接続するための第２給電部を備えた第２アンテナ素子が、一つの樹脂製の基部に固定された携帯無線機用アンテナとしたものである。

この携帯無線機用アンテナは、アンテナ素子毎に給電部が配されたものに構成してあるため、各アンテナ素子が別々の整合回路に接続でき、対応する所望の周波数への合わせ込み等の調整が個々のアンテナ素子毎に効率よく行えるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とが容量結合し、その容量結合によって高い送受信周波数の方の帯域感度が向上されているものであり、当該構成は、独立した２つのアンテナ素子が基部に固定されたものにおいて、素子どうし間に発生する容量結合現象を利用するものである。

つまり、低い周波数に対応する一方側のアンテナ素子の共振周波数は、高い周波数にも発生するが、これを他方側のアンテナ素子の高い対応周波数帯域内に包含または近接させる設定とし、かつ上記他方側のアンテナ素子を、上記高い周波数もしくはそれよりも若干高い周波数側に共振点を持つようにずらして設定しておき、上記他方側のアンテナ素子の作動時において、両者のアンテナ素子に共に給電されている容量結合状態にさせることによって、一方側のアンテナ素子の高い周波数と他方側のアンテナ素子の対応周波数とを結合状態として高い周波数側のアンテナ特性の高感度化や広帯域化を図ることができるという作用を有する。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１給電部および第２給電部が、表面実装可能な端子形状とされたものであり、使用される携帯無線機の配線基板上への搭載が、他の部品同様に自動実装で行え、高い精度で容易に実装できるという作用を有する。

請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、基部が略直方体に形成され、その長手方向の側面部に配設された給電端子または補強用のダミー端子がＬ字状で、上記基部から側方に突出し、実装部位が上記基部の長手方向と平行に構成されたものである。

樹脂製で略直方体に形成された基部は、実装時などに、特に長手方向側への伸縮が起こることも考慮され、この伸縮による半田付け部分への影響を軽減でき、安定した実装状態を維持できるという作用を有する。

請求項５に記載の発明は、請求項１記載の発明において、第１アンテナ素子または第２アンテナ素子が、対応する周波数に相当する長さよりも短いアンテナ長で構成され、その不足分のコイル成分を機器側に搭載されたコイル素子で補う構成としたものである。

この構成であれば、アンテナ素子の長さ設定が短くでき、当該アンテナ素子を配置する基部の大きさ、すなわち携帯無線機用アンテナそのものの更なる小型薄型化が図れるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、１つの基部に固定されたアンテナ素子毎に給電部を備えさせた携帯無線機用アンテナとしたため、各アンテナ素子が別々の整合回路に接続でき、個々のアンテナ素子毎に、対応する所望の周波数への合わせ込み等の調整が効率よく行えるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図８を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による携帯無線機用アンテナの外観斜視図、図２は同下面図である。

同図において、２１は携帯式の無線機内部に収容可能な大きさで形成された成形樹脂からなる略直方体形状の基部で、金属薄板からなる第１アンテナ素子３１および第２アンテナ素子４１がインサート成形で固定されている。

そして、図１に示すように、第１アンテナ素子３１は、基部２１上面に固定された帯状部３２と前方開口のコの字状部３３と基部２１の左側面から突出した端子部３４からなる。上記各部位は、金属薄板が所定形状に打抜かれた後、曲げ加工などされて一体形成されている。

そして、上記帯状部３２は、基部２１の上面外周に沿って略同一幅のコの字に配され、その一端側は開放状態で、他端側が基部２１の左端部位置に固定されたコの字状部３３の上面部３３Ａに一体となっている。なお、この帯状部３２および上面部３３Ａは、表面のみが基部２１の上面に露出状態となるよう、板厚方向で基部２１内に埋設固定されている。

そして、コの字状部３３は、上記上面部３３Ａと対向する下面部３３Ｂおよびそれらの間を繋ぐ連結部３３Ｃで構成され、連結部３３Ｃは、基部２１の後面側に全面が埋設され、下面部３３Ｂも基部２１の下面側に全面が埋設されて固定されている。

そして、端子部３４は、コの字状部３３の下面部３３Ｂから突設されており、基部２１の左側面の後方下端位置から外方に導出されている。上記端子部３４は、表面実装タイプの形状に形成され、この端子部３４が第１アンテナ素子３１の第１給電点となる。

一方、第２アンテナ素子４１は、帯状で、基部２１の下面側に全面が埋設されて固定されている。その長さは、基部２１の長手方向の約半分の長さ寸法で、第１アンテナ素子３１よりも短い寸法に設定され、一端側は開放状態で、他端側が、端子部４２として基部２１の左側面の前方下端位置から外方に導出されている。この端子部４２も表面実装タイプの形状に形成され、各端子部３４と４２は、基部２１の左側面に互いに独立状態で並設されている。この端子部４２が第２アンテナ素子４１の第２給電点となる。

そして、基部２１には、左側面以外の全側面にも、表面実装タイプの形状に形成されたダミー端子５１が固定されている。

当該実施の形態によるアンテナは、各アンテナ素子３１と４１が１つの基部２１に固定されると共に、各々の素子３１、４１から個別の端子部３４、４２が導出されている構成のものである。また、各端子３４、４２、５１は、表面実装タイプの形状に構成され、所謂表面実装型の部品となっており、使用される携帯式の無線機の配線基板に対し、装着位置精度高く効率よく表面実装して使用することが可能である。

そして、当該携帯無線機用アンテナは各アンテナ素子３１、４１毎に給電点となる端子部３４、４２を備えさせてあるため、図３に示すように搭載状態で、第１アンテナ素子３１の端子部３４は、機器側に構成された第１整合回路６１に接続でき、かつ第２アンテナ素子４１の端子部４２は、上記第１整合回路６１とは異なる機器側に構成された第２整合回路６２に接続することができる。この第１および第２整合回路６１および６２は、伝送線路６３を介して機器内の１つの無線回路６４に接続されている。

上記の搭載状態とすることにより、当該携帯無線機用アンテナは、第１または第２アンテナ素子３１または４１毎に、対応周波数の微調整を第１または第２整合回路６１または６２毎で独立して個々に行うことができる。

続いて、当該携帯無線機用アンテナのさらなる特徴について説明するが、以下は第２アンテナ素子４１よりも全長が長く構成された第１アンテナ素子３１が、ＧＳＭ（８８０〜９６０ＭＨｚ）に共振、また、第２アンテナ素子４１は上記第１アンテナ素子３１より高い周波数のＤＣＳ（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）／ＰＣＳ（１８５０〜１９９０ＭＨｚ）／ＵＭＴＳ（１９２０〜２１７０ＭＨｚ）で共振する設定とされ、かつ第１アンテナ素子３１と第２アンテナ素子４１との容量結合を利用したものについて説明する。

当該仕様のアンテナとしては、構成的には上述したものと同じであり、低い周波数に対応する第１アンテナ素子３１および高い周波数に対応する第２アンテナ素子４１が１つの基部２１に固定され、かつ両者の素子３１、４１は個々の給電点となる端子部３４、４２を備えている。

そして、容積の小さい基部２１内に２つのアンテナ素子３１と４１とが配設されている当該携帯無線機用アンテナにおいては、素子３１、４１間に少なからず容量結合が発生するが、当該仕様のアンテナは、それを利用して対応周波数帯域の特性向上を図った構成のものであり、以下、その内容を図４〜図６を用いて説明する。

上記構成において、ＧＳＭ（８８０〜９６０ＭＨｚ）において共振する第１アンテナ素子３１は、図４（ａ）の第１アンテナ素子のみの作動時におけるＶＳＷＲ特性図、同図（ｂ）の第１アンテナ素子のみの作動時におけるマッチング回路図に示すように、高い周波数側にも共振点を持ち、この共振点を第２アンテナ素子４１の共振周波数帯域内に包含または近接させる設定としてある。

一方、ＤＣＳ（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）／ＰＣＳ（１８５０〜１９９０ＭＨｚ）／ＵＭＴＳ（１９２０〜２１７０ＭＨｚ）において共振可能なように設定された第２アンテナ素子４１は、図５（ａ）の第２アンテナ素子のみの作動時におけるＶＳＷＲ特性図、同図（ｂ）の第２アンテナ素子のみの作動時におけるマッチング回路図に示すように、対応する帯域で共振している。

そして、上記仕様とされたものに対し、第２アンテナ素子４１側で電波の送受信を行う際に、第１および第２アンテナ素子３１および４１が共に給電されている容量結合状態とすることによって、図６（ａ）のＶＳＷＲ特性図、同図（ｂ）のマッチング回路図に示すように、上記２つの高い周波数側の共振状態が結合状態のものとなり、ＤＣＳ（１７１０〜１８８０ＭＨｚ）／ＰＣＳ（１８５０〜１９９０ＭＨｚ）／ＵＭＴＳ（１９２０〜２１７０ＭＨｚ）帯域内の特性として、同図（ａ）のＡ領域内に示すように、高感度なものにできる。

なお、携帯無線機内に納まる基部２１の容積のものでは、第１アンテナ素子３１の高い周波数側に発生する共振周波数は、第２アンテナ素子４１の設定周波数に対して若干低い目側に発生するため、予め第２アンテナ素子４１の周波数を若干高めにずらして設定し、上記のように容量結合させて高い周波数側の広帯域化を図ることも可能である。また、素子３１、４１ごとに個別の給電点を介して別々の整合回路６１、６２に接続できる構成としてあるから、各素子３１、４１の対応周波数設定も容易に微調整などが行えて、上記特性のものが容易に実現できる。

なお、上記には基部２１に固定されたアンテナ素子３１、４１が２つの場合について説明したが、個々の給電点を持つ３つ以上のアンテナ素子を１つの基部に固定させてもよい。

なお、上記のように各端子部３４、４２、５１が表面実装型の形状とされた当該携帯無線機用アンテナにおいて、基部２１が略長方体の場合には、実装時などに基部２１の長手方向側への伸縮が発生し、特に長手方向の側面部から突出するダミー端子５１の半田付け接続部分にねじるような力が加わることも考慮される。

その改善策として、図７の下面図に示すように、基部２１の長手方向の側面部に配するダミー端子５２を上面視Ｌ型形状とし、上記側面部から直交して突出した端部に繋がる長手方向と平行な先端部を半田付けする構成とするとよい。このものであれば、側面部からの突出距離も少なく抑えられ、かつ基部２１の長手方向への伸縮が発生してもＬ字部分でその影響が軽減できる。なお、携帯無線機の使用環境に伴い、基部２１の伸縮が発生した場合にも同様に、Ｌ字部分でその影響が軽減でき、安定した実装状態を長期に亘って維持できる。

なお、上述したように、第１アンテナ素子３１、第２アンテナ素子４１に個別に給電点となる端子部３４、４２が配してある当該携帯無線機用アンテナの構成であれば、外形のさらなる小型薄型化を図ることも可能となる。

すなわち、当該携帯無線機用アンテナにおける基部２１の大きさは、特に低い周波数に対応する第１アンテナ素子３１の必要となるアンテナ長を確保できる配置状態となる所定形状に設定する必要がある。このとき、例えば図８に示すように、第１アンテナ素子３１ＡをＧＳＭ（８８０〜９６０ＭＨｚ）に対応するよりも短いアンテナ長の設定とすると共に、第１アンテナ素子３１Ａの給電点から第１整合回路６１との間に、その差のコイル分を補填するチップコイル７１を直列に実装したものとすればよい。当該携帯無線機用アンテナは、各アンテナ素子３１Ａ、４１毎に個別の給電点を有する構造であるため、上記構成としても他方側のアンテナ素子４１への影響度合いも少なく、かつ第１アンテナ素子３１Ａ側の調整は、第１アンテナ素子３１Ａに接続された個別の整合回路６１で調整できること等は上述した通りである。

以上の当該構成であれば、長いアンテナ長を必要とする第１アンテナ素子３１Ａを小型化でき、それに伴い携帯無線機用アンテナとしての小型薄型化を図ることができる。なお、第１アンテナ素子３１Ａ自身のアンテナ長が短くなりすぎるとアンテナ放射効率が劣化するため、上述したＧＳＭ（８８０〜９６０ＭＨｚ）対応の第１アンテナ素子３１Ａの場合には、例えばチップコイル７１を１〜１０ｎＨ程度の設定として、第１アンテナ素子３１Ａ自身のアンテナ長を１／４〜１／１０程度の削減を図ったものとすることが好ましい。

また、同様の思想は、第２アンテナ素子４１側に適用してもよく、さらにチップコイル７１は個別のものを使用せずに、整合回路内等に配設されているコイル部材等で補うものであってもよい。

本発明による携帯無線機用アンテナは、１つの基部に固定された複数のアンテナ素子毎に給電部となる端子部を配し、各アンテナ素子を別々の整合回路に接続させてアンテナ素子毎の所望の周波数への合わせ込み等の調整が効率よく行える表面実装タイプのものが得られるという効果を有し、各種携帯無線機に搭載される携帯無線機用アンテナとして有用である。

本発明の一実施の形態による携帯無線機用アンテナの外観斜視図 同下面図 同搭載状態を模式的に表した図 （ａ）同第１アンテナ素子のみの作動時におけるＶＳＷＲ特性図、（ｂ）同第１アンテナ素子のみの作動時におけるマッチング回路図 （ａ）同第２アンテナ素子のみの作動時におけるＶＳＷＲ特性図、（ｂ）同第２アンテナ素子のみの作動時におけるマッチング回路図 （ａ）同第１および第２アンテナ素子の容量結合状態での作動時におけるＶＳＷＲ特性図、（ｂ）同第１および第２アンテナ素子の容量結合状態での作動時におけるマッチング回路図 同端子部における改善事例を示す下面図 同他の構成の搭載状態を模式的に表した図 従来の携帯無線機用アンテナが搭載された携帯電話を模式的に表した図

符号の説明

２１ 基部
３１、３１Ａ 第１アンテナ素子
３２ 帯状部
３３ コの字状部
３３Ａ 上面部
３３Ｂ 下面部
３３Ｃ 連結部
３４ 第１アンテナ素子の端子部
４１ 第２アンテナ素子
４２ 第２アンテナ素子の端子部
５１、５２ ダミー端子
６１ 第１整合回路
６２ 第２整合回路
６３ 伝送線路
６４ 無線回路
７１ チップコイル

Claims (5)

1. 第１整合回路に接続するための第１給電部を備えた第１アンテナ素子および第２整合回路に接続するための第２給電部を備えた第２アンテナ素子が、一つの樹脂製の基部に固定された携帯無線機用アンテナ。
2. 第１アンテナ素子と第２アンテナ素子とが容量結合し、その容量結合によって高い送受信周波数の方の帯域感度が向上されている請求項１記載の携帯無線機用アンテナ。
3. 第１給電部および第２給電部が、表面実装可能な端子形状とされた請求項１記載の携帯無線機用アンテナ。
4. 基部が略直方体に形成され、その長手方向の側面部に配設された給電端子または補強用のダミー端子がＬ字状で、上記基部から側方に突出し、実装部位が上記基部の長手方向と平行に構成された請求項３記載の携帯無線機用アンテナ。
5. 第１アンテナ素子または第２アンテナ素子が、対応する周波数に相当する長さよりも短いアンテナ長で構成され、その不足分のコイル成分を機器側に搭載されたコイル素子で補う構成とした請求項１記載の携帯無線機用アンテナ。

Images