JP2011155591A - Multi-band compatible antenna, and portable radio equipment having the antenna - Google Patents
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Description
この発明は、マルチバンド対応アンテナ、及び該アンテナを有する携帯無線機に係り、特に、複数の周波数帯の通信サービスを携帯電話機などの小型の携帯無線機で受ける場合に用いて好適なマルチバンド対応アンテナ、及び該アンテナを有する携帯無線機に関する。 The present invention relates to a multiband-compatible antenna and a portable wireless device having the antenna, and particularly suitable for use in receiving a communication service in a plurality of frequency bands with a small-sized portable wireless device such as a mobile phone. The present invention relates to an antenna and a portable radio having the antenna.
携帯電話機などの携帯無線機は、近年では、たとえばWCDMA(Wideband Code Division Multiple Access、広帯域符号分割多重接続)を始め、GSM(Global Systems for Mobile Communications)、DCS(Digital Cellular Systems)、PCS(Personal
Communication Service)などのような複数の通信サービスを一台で受けられるようにすることが要求されている。この場合、携帯無線機に搭載されるアンテナは、各通信方式で使用される周波数帯に対応する必要があるが、異なる仕様のアンテナを携帯無線機に複数搭載することは、製作コスト面及び実装技術の面から見て困難であり、アンテナ特性を広帯域化することにより、1つのアンテナで全ての周波数帯に対応することが望ましい。ところが、広帯域化されたアンテナは、放射素子長が大きいため、比較的大きな収容スペースを必要とする一方、近年の携帯無線機では、筐体の小型化や高機能デバイスによる実装体積の増加により、広帯域化したアンテナを収容するスペースが十分に確保されないという問題点がある。このため、携帯電話機などの小型の携帯無線機に収容可能で、かつ広帯域化されたアンテナが要求されている。
In recent years, portable wireless devices such as mobile phones have started to use, for example, WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access), GSM (Global Systems for Mobile Communications), DCS (Digital Cellular Systems), and PCS (Personal).
It is required to be able to receive a plurality of communication services such as Communication Service). In this case, the antenna mounted on the portable wireless device needs to correspond to the frequency band used in each communication method. However, mounting multiple antennas with different specifications on the portable wireless device is difficult in terms of production cost and mounting. It is difficult from the technical point of view, and it is desirable to support all frequency bands with one antenna by widening the antenna characteristics. However, wideband antennas require a relatively large accommodation space due to their large radiating element length, while in recent portable radios, due to the downsizing of the housing and the increase in mounting volume due to high-functional devices, There is a problem in that a sufficient space for accommodating a broadband antenna cannot be secured. Therefore, there is a demand for an antenna that can be accommodated in a small portable wireless device such as a cellular phone and has a wide band.
この種の関連技術としては、たとえば、特許文献1に記載された2周波共用アンテナがある。
この2周波共用アンテナでは、低周波帯用エレメントの開放端と高周波帯用エレメントの開放端との間に低周波帯用エレメントの一部からなる分離部が設けられることにより、相互の干渉が低減され、容易に各周波帯が個別に調整可能となり、同時に各開放端と分離部との間で容量性結合部が形成されることにより、小形化、及び広帯域化が可能となる。
As this type of related technology, for example, there is a dual-frequency antenna described in Patent Document 1.
In this dual-frequency antenna, a separation part consisting of a part of the low frequency band element is provided between the open end of the low frequency band element and the open end of the high frequency band element, thereby reducing mutual interference. In addition, each frequency band can be easily adjusted individually, and at the same time, a capacitive coupling portion is formed between each open end and the separation portion, thereby enabling a reduction in size and a wider band.
また、特許文献2に記載された多周波共用アンテナは、接地導電体と、同接地導電体にほぼ平行な第1の部分と、同接地導電体にほぼ垂直な第2の部分とを有し、第1の部分の端部が開放端とされ、第2の部分の端部が接地導電体と電気的に接続されているL字形導電体と、一端部がL字形導電体の第1の部分の一点と電気的に接続され、他端部が給電点に電気的に接続されている垂直導電体と、一端部が開放端とされ、他端部が垂直導電体と電気的に接続されているn(n≧1)個の導電体とを有している。L字形導電体と垂直導電体とで、1つの励振素子が構成され、n個の導電体のそれぞれは、L字形導電体及び垂直導電体の一部とでそれぞれ1つの励振素子を構成する。 The multi-frequency antenna described in Patent Document 2 includes a ground conductor, a first portion substantially parallel to the ground conductor, and a second portion substantially perpendicular to the ground conductor. , An L-shaped conductor in which an end portion of the first portion is an open end, an end portion of the second portion is electrically connected to the ground conductor, and a first end of the L-shaped conductor in one end portion. A vertical conductor that is electrically connected to one point of the portion and the other end is electrically connected to the feeding point; one end is an open end; and the other end is electrically connected to the vertical conductor. N (n ≧ 1) conductors. The L-shaped conductor and the vertical conductor constitute one excitation element, and each of the n conductors constitutes one excitation element with the L-shaped conductor and a part of the vertical conductor.
しかしながら、上記関連技術では、次のような課題があった。
すなわち、特許文献1に記載された2周波共用アンテナでは、小形化及び広帯域化が可能となるが、低周波帯用エレメントの開放端と高周波帯用エレメントの開放端との間に低周波帯用エレメントの一部からなる分離部が設けられているので、この発明とは構成が異なる。
However, the related technology has the following problems.
That is, in the dual frequency antenna described in Patent Document 1, it is possible to reduce the size and widen the band, but for the low frequency band between the open end of the low frequency band element and the open end of the high frequency band element. Since the separation part which consists of a part of element is provided, a structure differs from this invention.
特許文献2に記載された多周波共用アンテナは、低姿勢で多周波を送受信可能であるが、この発明とは構成が異なる。 The multi-frequency antenna described in Patent Document 2 can transmit and receive multi-frequency signals with a low attitude, but the configuration is different from that of the present invention.
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、携帯電話機などの携帯無線機に収容可能なように小形化され、かつインピーダンス特性が広帯域化されたマルチバンド対応アンテナ、及び該アンテナを有する携帯無線機を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has a multiband-compatible antenna that is miniaturized so that it can be accommodated in a portable wireless device such as a mobile phone and has a wide impedance characteristic, and the antenna. The object is to provide a portable radio.
上記課題を解決するために、この発明の第1の構成は、第1の周波数帯域の電波及び該第1の周波数帯域よりも低い第2の周波数帯域の電波に対応するマルチバンド対応アンテナに係り、前記第1の周波数帯域に対応可能な第1の方形状に形成され、一辺が第1の開放端部として構成されている第1の板状素子と、前記第2の周波数帯域に対応可能な第2の方形状に形成され、一辺が第2の開放端部として構成されている第2の板状素子とを有し、前記第1の板状素子及び第2の板状素子は、同一平面上に配置され、かつ、前記第1の開放端部と前記第2の開放端部とが所定の間隔で対向するように配置されていることを特徴としている。 In order to solve the above-described problems, a first configuration of the present invention relates to a multiband antenna that supports radio waves in a first frequency band and radio waves in a second frequency band lower than the first frequency band. The first plate-like element is formed in a first rectangular shape corresponding to the first frequency band and one side is configured as a first open end, and can correspond to the second frequency band A second plate-like element that is formed in a second rectangular shape and one side is configured as a second open end, and the first plate-like element and the second plate-like element are: The first open end and the second open end are arranged on the same plane so as to face each other at a predetermined interval.
この発明の構成によれば、第1の板状素子の小型化、及びマルチバンド対応アンテナのインピーダンス特性の広帯域化が可能となり、実装面積低減による特性劣化を防止でき、良好な通信品質を保つことができる。 According to the configuration of the present invention, it is possible to reduce the size of the first plate-like element and to widen the impedance characteristics of the multiband-compatible antenna, to prevent characteristic deterioration due to a reduction in mounting area, and to maintain good communication quality. Can do.
上記第1の開放端部と上記第2の開放端部との間隔は、最も低いリターンロス特性が得られる値に設定されているマルチバンド対応アンテナを実現する。 A distance between the first open end and the second open end realizes a multiband antenna that is set to a value that provides the lowest return loss characteristic.
また、この発明のマルチバンド対応アンテナは、地板と、同地板と上記第1の板状素子(High-Band板状素子)の上記第1の開放端部以外の辺の所定の部位とを短絡する短絡線と、上記地板上に設けられ、上記第1の板状素子(High-Band板状素子)及び第2の板状素子(Low-Band板状素子)に対して給電するための給電部と、同給電部と上記第1の板状素子(High-Band板状素子)の上記第1の開放端部以外の辺の所定の部位とを接続する第1の線状素子(High-Band素子)と、同第1の線状素子(High-Band素子)の途中の部位から分岐して上記第2の板状素子(Low-Band板状素子)の上記第2の開放端部以外の辺の所定の部位と接続する第2の線状素子(Low-Band素子)とを有している。 The multiband antenna according to the present invention short-circuits the ground plane, and the ground plane and a predetermined portion on the side other than the first open end of the first plate-like element (High-Band plate-like element). And a power supply for supplying power to the first plate element (High-Band plate element) and the second plate element (Low-Band plate element) provided on the ground plane. And a first linear element (High--) connecting the power feeding part and a predetermined part of the side other than the first open end of the first plate-like element (High-Band plate-like element) Band element) and other than the second open end of the second plate element (Low-Band plate element) branching from the middle part of the first linear element (High-Band element) And a second linear element (Low-Band element) connected to a predetermined part of the side.
また、この発明のマルチバンド対応アンテナは、地板と、同地板と上記第1の板状素子の上記第1の開放端部以外の辺の所定の部位とを短絡する短絡線と、上記地板上に設けられ、上記第1の板状素子及び第2の板状素子に対して給電するための給電部と、同給電部と上記第1の板状素子の上記第1の開放端部以外の辺の所定の部位とを接続する第1の線状素子と、上記給電部と上記第2の板状素子の上記第2の開放端部以外の辺の所定の部位とを接続する第2の線状素子とを有している。 In addition, the multiband-compatible antenna of the present invention includes a ground plane, a short-circuit line that short-circuits the ground plane and a predetermined portion of a side other than the first open end of the first plate-like element, and the ground plane. And a power supply part for supplying power to the first plate-like element and the second plate-like element, other than the power supply part and the first open end of the first plate-like element. A first linear element that connects a predetermined part of the side, and a second linear part that connects the predetermined part of the side other than the second open end of the second plate-like element and the power feeding unit. A linear element.
また、上記第1の板状素子(High-Band板状素子)及び第2の板状素子(Low-Band板状素子)は、上記地板(グラウンド板)に対して垂直に配置されている。また、上記第1の開放端部と上記第2の開放端部との間隔は、ほぼ1mmに設定されている。 The first plate-like element (High-Band plate-like element) and the second plate-like element (Low-Band plate-like element) are arranged perpendicular to the ground plane (ground plate). The distance between the first open end and the second open end is set to approximately 1 mm.
図1は、この発明の一実施形態であるマルチバンド対応アンテナの要部の構成を示す斜視図である。
この形態のマルチバンド対応アンテナ1は、第1の周波数帯域(高域)の電波及び同第1の周波数帯域よりも低い第2の周波数帯域(低域)の電波に対応(受信)する機能を有し、同図に示すように、地板11(グラウンド板)と、給電部12と、High-Band (ハイバンド)素子13と、Low-Band(ローバンド)素子14と、High-Band板状素子15と、Low-Band板状素子16と、短絡線17とから構成されている。
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a main part of a multiband antenna according to an embodiment of the present invention.
The multiband-compatible antenna 1 of this embodiment has a function of supporting (receiving) radio waves in the first frequency band (high band) and radio waves in the second frequency band (low band) lower than the first frequency band. As shown in the figure, a ground plane 11 (ground plate), a
High-Band板状素子15は、第1の周波数帯域(高域)に対応可能な方形状に形成され、一辺が開放端部15pとして構成されている。この場合、High-Band板状素子15は、長手方向に長さLh に形成され、その周囲長は、たとえば、第1の周波数帯域に対応する波長の1/4又は1/2に設定されている。Low-Band板状素子16は、第2の周波数帯域(低域)に対応可能な方形状に形成され、一辺が開放端部16pとして構成されている。この場合、Low-Band板状素子16は、長手方向に長さLl に形成され、その周囲長は、たとえば、第2の周波数帯域に対応する波長の1/4又は1/2に設定されている。上記High-Band板状素子15及びLow-Band板状素子16は、特に、この実施形態では、地板11に対して垂直かつ同一平面上に配置され、かつ、開放端部15pと開放端部16pとが所定の間隔dで対向するように配置されている。この場合、開放端部15pと開放端部16pとの間隔dは、最も低いリターンロス特性(反射特性)が得られる値に設定され、たとえば周波数が2000MHzに対して、最も低いリターンロス特性(反射特性)が得られる値が、ほぼ1mmとなっている。
The High-Band plate-
給電部12は、たとえば地板11上の短端部に設けられ、High-Band板状素子15及びLow-Band板状素子16に対して給電する。High-Band素子13は、給電部12とHigh-Band板状素子15の開放端部15p以外の辺の所定の部位とを接続する。Low-Band素子14は、High-Band素子13の途中の部位から分岐してLow-Band板状素子16の開放端部16p以外の辺の所定の部位と接続する。短絡線17は、地板11とHigh-Band板状素子15の開放端部15p以外の辺の所定の部位とを短絡する。
The
図2は、図1のマルチバンド対応アンテナ1の概略の等価回路を示す図である。
このマルチバンド対応アンテナ1は、同図2に示すように、図1中の地板11及び給電部12に加え、インダクタL13a ,L13b と、インダクタL14と、インダクタL15a ,L15b と、インダクタL16と、キャパシタCと、インダクタL17とから構成されている。インダクタL13a は、High-Band素子13のうちの給電部12に接続されている部位からLow-Band素子14が分岐している部位までのインダクタンス成分に対応する。インダクタL13b は、High-Band素子13のうちのLow-Band素子14が分岐している部位からHigh-Band板状素子15に接続されている部位までのインダクタンス成分に対応する。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic equivalent circuit of the multiband antenna 1 of FIG.
As shown in FIG. 2, the multiband antenna 1 includes inductors L 13a and L 13b , an inductor L 14 , inductors L 15a and L 15b , The inductor L 16 is composed of a capacitor C and an inductor L 17 . The inductor L 13a corresponds to an inductance component from a portion of the high-
インダクタL14は、Low-Band素子14のインダクタンス成分に対応する。インダクタL15a は、High-Band板状素子15のうちのHigh-Band素子13が接続されている部位から開放端部15pまでのインダクタンス成分に対応する。インダクタL15b は、High-Band板状素子15のうちのHigh-Band素子13が接続されている部位から短絡線17が接続されている部位までのインダクタンス成分に対応する。インダクタL16は、Low-Band板状素子16のうちのLow-Band素子14が接続されている部位から開放端部16pまでのインダクタンス成分に対応する。キャパシタCは、開放端部15pと開放端部16pとの間のキャパシタンス成分に対応する。インダクタL17は、短絡線17のインダクタンス成分に対応する。
The inductor L 14 corresponds to the inductance component of the low-
図3は、図1のマルチバンド対応アンテナ1を有する携帯無線機の要部の構成を示す透視図である。
この携帯無線機20は、たとえば携帯電話機であり、同図3に示すように、マルチバンド対応アンテナ1に加え、コイル・アンテナ21と、ホイップ・アンテナ22と、送受信回路23と、整合回路24とを備えている。コイル・アンテナ21は、ホイップ・アンテナ22が収納された場合に、代わりに動作するものであり、当該携帯電話機が鞄やポケットなどに収納されている場合でも、通信に必要な利得を確保する。整合回路24は、マルチバンド対応アンテナ1、コイル・アンテナ21、又はホイップ・アンテナ22と送受信回路23とのインピーダンス整合を行う。
FIG. 3 is a perspective view showing a configuration of a main part of a portable radio having the multiband antenna 1 of FIG.
The
図4及び図5は、間隔dの値に応じたマルチバンド対応アンテナ1の反射特性を示す図である。
これらの図を参照して、この形態のマルチバンド対応アンテナの反射特性について説明する。
図4では、High-Band板状素子15とLow-Band板状素子16との間隔dを1mm及び2mmに設定した場合の反射特性(S11特性)が示されている。ここで、間隔dを2mmとした場合は、Low-Band板状素子16の長さLl を−1mmとする一方、High-Band板状素子15の長さLh は、間隔dが1mmの場合と同等とする。同図4に示すように、間隔dを2mmとした場合よりも間隔dを1mmとした場合のほうが、共振周波数が低くなっている。この場合、間隔dに関わらず、High-Band素子15の長さLh が同一であることから、間隔dを1mmとしたほうが、マルチバンド対応アンテナ1を小型化できていることがわかる。
4 and 5 are diagrams showing the reflection characteristics of the multiband antenna 1 according to the value of the distance d.
With reference to these drawings, the reflection characteristics of the multiband antenna of this embodiment will be described.
FIG. 4 shows the reflection characteristics (S11 characteristics) when the distance d between the High-
また、図5では、High-Band板状素子15とLow-Band板状素子16との間隔dを2mm、長さLh を+2mm、及び長さLl を−2mmとし、間隔dが1mm時の共振周波数と同一となるようにした場合の反射特性が示されている。同図5に示すように、共振周波数は同等になっているが、間隔dを1mmとした場合のほうがインピーダンス特性が広帯域化されていることがわかる。よって、間隔dを1mmとすることで、High-Band板状素子15が小型化されると共に、インピーダンス特性が広帯域化される。
Further, in FIG. 5, when the distance d between the High-
以上のように、この実施形態では、High-Band板状素子15の開放端部15pとLow-Band板状素子16の開放端部16pとを1mmの間隔dで向かい合わせることで、High-Band板状素子15の小型化、及びマルチバンド対応アンテナ1のインピーダンス特性の広帯域化が可能となり、実装面積低減による特性劣化を防止でき、良好な通信品質を保つことができる。
As described above, in this embodiment, the
以上、この発明の実施形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成は同実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更などがあっても、この発明に含まれる。
たとえば、給電部12は、地板11上の長端部に設けても良い。また、High-Band板状素子15及びLow-Band板状素子16は、地板11に対して斜めに配置されていても、垂直の場合に準じた作用、効果が得られる。また、上記実施形態では、図1中のLow-Band素子14は、High-Band素子13の途中の部位から分岐してLow-Band板状素子16と接続されているが、分岐せずに、給電部12とLow-Band板状素子16とを接続する構成としても、上記実施形態とほぼ同様の作用、効果が得られる(請求項4に対応)。また、携帯無線機20は、携帯電話機に限定されず、たとえば、PDC(Personal Digital Cellular )などでも良い。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the embodiment, and even if there is a design change without departing from the gist of the present invention, Included in the invention.
For example, you may provide the electric
この発明は、携帯電話機などの小型の携帯無線機に内蔵するためのマルチバンド対応アンテナ全般に適用できる。 The present invention can be applied to all multiband antennas for incorporation in small portable radio devices such as cellular phones.
1 マルチバンド対応アンテナ
11 地板
12 給電部
13 High-Band(ハイバンド)素子(第1の線状素子)
14 Low-Band(ローバンド)素子(第2の線状素子)
15 High-Band板状素子(第1の板状素子)
15p 開放端部(第1の開放端部)
16 Low-Band板状素子(第2の板状素子)
16p 開放端部(第2の開放端部)
17 短絡線
20 携帯無線機
d 間隔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna corresponding to multiband 11
14 Low-Band element (second linear element)
15 High-Band plate element (first plate element)
15p open end (first open end)
16 Low-Band plate element (second plate element)
16p open end (second open end)
17 Short-
Claims (7)
前記第1の周波数帯域に対応可能な第1の方形状に形成され、一辺が第1の開放端部として構成されている第1の板状素子と、
前記第2の周波数帯域に対応可能な第2の方形状に形成され、一辺が第2の開放端部として構成されている第2の板状素子とを有し、
前記第1の板状素子及び第2の板状素子は、
同一平面上に配置され、かつ、前記第1の開放端部と前記第2の開放端部とが所定の間隔で対向するように配置されていることを特徴とするマルチバンド対応アンテナ。 A multiband-compatible antenna corresponding to a first frequency band radio wave and a second frequency band radio wave lower than the first frequency band,
A first plate-like element formed in a first rectangular shape capable of supporting the first frequency band and having one side configured as a first open end;
A second plate-like element formed in a second rectangular shape capable of supporting the second frequency band, and having one side configured as a second open end,
The first plate-like element and the second plate-like element are:
A multiband-compatible antenna, which is arranged on the same plane, and is arranged so that the first open end and the second open end face each other at a predetermined interval.
最も低いリターンロス特性が得られる値に設定されていることを特徴とする請求項1記載のマルチバンド対応アンテナ。 The distance between the first open end and the second open end is
2. The multiband antenna according to claim 1, wherein the antenna is set to a value that provides the lowest return loss characteristic.
該地板と前記第1の板状素子の前記第1の開放端部以外の辺の所定の部位とを短絡する短絡線と、
前記地板上に設けられ、前記第1の板状素子及び第2の板状素子に対して給電するための給電部と、
該給電部と前記第1の板状素子の前記第1の開放端部以外の辺の所定の部位とを接続する第1の線状素子と、
該第1の線状素子の途中の部位から分岐して前記第2の板状素子の前記第2の開放端部以外の辺の所定の部位と接続する第2の線状素子とを有することを特徴とする請求項1又は2記載のマルチバンド対応アンテナ。 With the main plate,
A short-circuit wire that short-circuits the ground plate and a predetermined portion of a side other than the first open end of the first plate-like element;
A power supply unit provided on the ground plate for supplying power to the first plate-like element and the second plate-like element;
A first linear element that connects the power feeding unit and a predetermined part of a side other than the first open end of the first plate-shaped element;
A second linear element that branches from an intermediate portion of the first linear element and is connected to a predetermined portion on a side other than the second open end of the second plate element; The multiband antenna according to claim 1, wherein the antenna is a multiband antenna.
該地板と前記第1の板状素子の前記第1の開放端部以外の辺の所定の部位とを短絡する短絡線と、
前記地板上に設けられ、前記第1の板状素子及び第2の板状素子に対して給電するための給電部と、
該給電部と前記第1の板状素子の前記第1の開放端部以外の辺の所定の部位とを接続する第1の線状素子と、
前記給電部と前記第2の板状素子の前記第2の開放端部以外の辺の所定の部位とを接続する第2の線状素子とを有することを特徴とする請求項1又は2記載のマルチバンド対応アンテナ。 With the main plate,
A short-circuit wire that short-circuits the ground plate and a predetermined portion of a side other than the first open end of the first plate-like element;
A power supply unit provided on the ground plate for supplying power to the first plate-like element and the second plate-like element;
A first linear element that connects the power feeding unit and a predetermined part of a side other than the first open end of the first plate-shaped element;
The second linear element that connects the power feeding section and a predetermined portion of a side other than the second open end of the second plate-shaped element. Multiband antenna.
前記地板に対して垂直に配置されていることを特徴とする請求項3又は4記載のマルチバンド対応アンテナ。 The first plate-like element and the second plate-like element are:
The multiband antenna according to claim 3 or 4, wherein the antenna is arranged perpendicular to the ground plane.
ほぼ1mmに設定されていることを特徴とする請求項1、2、3、4又は5記載のマルチバンド対応アンテナ。 The distance between the first open end and the second open end is
6. The multiband antenna according to claim 1, wherein the antenna is set to approximately 1 mm.
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