JP3173711B2 - 伝送線路型アンテナ及び無線端末 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、伝送線路型アン
テナ及び無線端末に関し、詳しくは、小型・可搬の無線
端末に好適な小型の伝送線路型アンテナの改良と、この
アンテナを用いた無線端末に関する。かかる無線端末と
しては、我が国内では９００ＭＨｚ帯及び１．５ＭＨｚ
帯を使用する自動車電話や携帯電話機、あるいは１．９
ＧＨｚ帯を使用するＰＨＳ用端末等がある。さらには、
欧州における仕様では９００ＭＨｚ帯を使用するＧＳＭ
用端末なども挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、無線端末用の平面構造のアンテナ
線として、形状が逆Ｕ字様で伝送線路の終端が短絡され
た伝送線路型アンテナが知られている。その概要構成を
図８に示したが、このアンテナ線２は、両端側垂直部
（何れも長さＨ）とこれらの間の水平部（長さＬ）とか
らなり、一端が導体地板１に直接接続され、他端が給電
部３を介して導体地板１に間接的に接続されたものであ
る。さらに、アンテナ線２は、アンテナとしての電気的
な共振周波数を決定する実効長（以下、電気長と呼ぶ）
が所望の搬送波等の放射電波の半波長に一致するよう
に、全長Ｃ（＝Ｌ＋２×Ｈ）が定められたものである。

【０００３】かかる構成の伝送線路型アンテナでは、垂
直部（Ｈ）が垂直偏波を放射する一方、水平部（Ｌ）が
給電部３とのインピーダンス整合のための容量を持つ。
この場合、終端短絡なので、放射に寄与する電流が両端
子側部分に多く流れて（図９における正弦波形ｉを参
照）放射が有効に行われるとともに、その電気長が半波
長なので、両垂直部（Ｈ）で電流の振幅および位相が等
しくなって全放射量が倍増する。

【０００４】このように逆Ｕ字様の伝送線路型アンテナ
には一般的な逆Ｌ形アンテナに比べて放射利得が大きい
という利点がある。もっとも、逆Ｕ字様の伝送線路型ア
ンテナには、所要の容量を確保するのに垂直部（Ｈ）よ
りも水平部（Ｌ）をかなり長くしておく必要があること
から、アンテナが小さな空間内に収まりきらないという
欠点もある。

【０００５】これに対しては、アンテナの最大長を短縮
するために水平部を高さＨの水平面内でコの字形に曲げ
たアンテナ線も知られている。その概要構成を図１０に
示したが、このアンテナ線２は、全長Ｃ（＝Ｌ０＋２×
Ｌ１＋２×Ｈ）および水平部（Ｌ０＋２×Ｌ１）の長さ
が上述のものと同じにされて、電気長および容量が適正
値に維持されている。このような水平部の折曲げによっ
て、最大長は（ＬからＬ０に）短縮され、その分だけ小
型化が達成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、携帯電
話等は、最近ますます小型で薄くなる傾向があることか
ら、アンテナスペースに対する制約は強くなるばかりで
ある。このため、上述したような従来の伝送線路型アン
テナでは、無線端末への適用に耐えなくなってきた。そ
こで、さらなるアンテナの小型化を図る必要がある。

【０００７】そのために、例えば、上述した水平部の折
曲げをさらに重ねて行って最大長を短縮する（Ｌ０→Ｌ
２）ことも考えられる（図６参照）。しかし、この場
合、ある程度の小型化は達成できても、立体構造である
ことから、薄くはなりえない。このため、実用に供する
ことが困難である。

【０００８】そこで、折曲げたアンテナを単一平面内に
押し込んで平面構造とすることも考えられる（図７参
照）。しかし、単純に平面化しただけでは、両端側垂直
部からの放射が曲折部からの放射によって相殺されるこ
とによって全放射量が略半減してしまう。そればかり
か、曲折部と導体地板との間の容量が個体ごとに大きく
ばらつくので、この容量値を一定の適正値に揃えること
が困難となり、このため、インピーダンス整合のとれな
い物が激増してしまうことにもなる。このようなアンテ
ナは、放射効率がさらに悪化するので、不良品である。
これでは、実用に耐えない。

【０００９】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであり、小型で薄く且つインピーダン
ス整合の確実な伝送線路型アンテナを実現することを目
的とする。また、この発明は、このような伝送線路型ア
ンテナを具備して一層小型で薄い上に感度も良い無線端
末を実現することをも目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１，第２の解決手段について、そ
の構成および作用効果を以下に説明する。

【００１１】第１の解決手段の伝送線路型アンテナ
は（、出願当初の請求項１に記載の如く）、一端が給電
部への接続端とされ他端が導体地板に接続されたアンテ
ナ線を有する伝送線路型アンテナにおいて、前記アンテ
ナ線は、前記両端部側の部分がそれぞれ単一平面内で曲
折しながら前記導体地板から揃って離れていくように形
成されるとともに、中央部分が所定の長さだけ前記平面
内で前記導体地板に所定の距離まで近接させられて所定
の容量を持つように形成されたものであることを特徴と
するものである。

【００１２】ここで、上記の「揃って」とは、それぞれ
が導体地板を挟んで反対の方向に向かうのではないとい
う意味であり、平行であることは望ましいが必須ではな
い。また、「所定の容量」とはインピーダンス整合をと
るのに必要な容量であり、「所定の長さ」および「所定
の距離」は、この容量に対応して決まる長さと距離であ
る。

【００１３】このような第１の解決手段の伝送線路型ア
ンテナにあっては、アンテナ線の両端部側に曲折部が形
成されたことにより、十分な小型化が達成される。

【００１４】また、アンテナ線の曲折部と中央部とがと
もに同一平面内に形成されることから、その結果として
曲折部と中央部との連結部分も同一平面内で形成される
こととなり、少なくともアンテナ線は全体が概ね単一平
面内に形成される。これにより、十分な薄型化が達成さ
れる。

【００１５】さらに、中央部が導体地板に近接して形成
されることにより、小型化を妨げないように所定の長さ
を短くしても、インピーダンス整合に必要な容量を容易
に安定して確保することが可能となる。これにより、イ
ンピーダンス整合を確実にとることができ、放射のため
の給電エネルギーが効率よく受け入れられる。

【００１６】そして、一端に給電を受けると、導体地板
から揃って離れていくように形成された両曲折部には、
特に両端近傍には、同相の大きな電流が流れる。一方、
残りの中央部や連結部分には小電流しか流れない。そこ
で、両曲折部からは大きな放射が行われる一方、連結部
分からは僅かに行われるだけとなる。これにより、両曲
折部からの大きな放射が逆相の連結部分からの放射によ
って打ち消されるということがほとんどなくなるので、
大きな全放射量が確保される。

【００１７】したがって、この発明によれば、小型で薄
く且つインピーダンス整合の確実な伝送線路型アンテナ
を実現することができる。

【００１８】［第２の解決手段］第２の解決手段の無線
端末は（、出願当初の請求項２に記載の如く）、上記第
１の伝送線路型アンテナが片面に形成された平板状ユニ
ットを有して通信を行う無線端末であって、前記ユニッ
トは、端末本体に対して収納位置と通信位置とを移動可
能に付設されて、前記収納位置では前記アンテナ形成面
が隠れるとともに、前記通信位置では前記アンテナ形成
面が外部に現れるものであることを特徴とするものであ
る。

【００１９】このような第２の解決手段の無線端末にあ
っては、小型で薄い伝送線路型アンテナの平板状ユニッ
トを採用したことにより、無線端末全体としても一層小
型で薄いものとなる。

【００２０】また、アンテナユニットが、端末本体に対
して収納位置と通信位置とを移動可能に付設されてい
る。そこで、無線端末の使用者は、普段はアンテナユニ
ットを収納位置に移動させてからポケット等に収めて無
線端末を携帯し、これを用いて通話等の通信を行う時に
は無線端末を取り出すとともにアンテナユニットを通信
位置に移動させてから通信を行う。そして、通信終了後
は再びアンテナユニットを収納位置に戻す。

【００２１】このように、収納位置ではアンテナ面が隠
れるようにしたことにより、従来の内装パッチアンテナ
と同様にアンテナが保護されるので、気楽・気軽に携帯
や搬送を行えるという利点は維持されている。一方、通
信位置ではアンテナ面が外部に現れるようにしたことに
より、従来の内装パッチアンテナよりも受信感度等が向
上する。しかも、収納位置であっても、従来の内装パッ
チアンテナと同等の受信感度等は最低限確保されるの
で、携帯時における呼び出し等も適切に受信することが
できる。

【００２２】したがって、この発明によれば、小型で薄
い伝送線路型アンテナを具備して一層小型で薄い上に感
度も良い無線端末を実現することができる。ことができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】このような第１乃至第２の解決手
段で達成された本発明の伝送線路型アンテナ及び無線端
末について、これを実施するための形態を説明する。 ［伝送線路型アンテナの第１実施例］本発明の伝送線路
型アンテナの最良と思う実施例について、その具体的な
構成を、図面を引用して説明する。図１は、平板状に構
成されたアンテナユニットの外観を示し、（ａ）はその
正面図、（ｂ）はその側面図である。

【００２４】このアンテナユニット２０は、伝送線路型
アンテナとしてのアンテナ線２２が誘電体基板２１の片
面にパターン形成され、この誘電体基板２１と銅板等の
導体地板１とが端面部を当接した状態で接着材等で接続
されている。これにより、このユニットは、全体が平板
状に構成されたものとなっている。

【００２５】このアンテナ線２２は、一端が導体地板１
に接地点１ａで直接接続され、他端が給電点３ａと接地
点１ｂとの間に給電部３を介在させて導体地板１に間接
的に接続されている。しかも、その電気長が所望の搬送
波等の放射電波の半波長に一致するように、全長Ｃが定
められたものである。

【００２６】また、アンテナ線２２は、接地点１ａ側お
よび給電点３ａ側における高さＨの部分が誘電体基板２
１の面上で左右対称的にジグザクに曲げられて曲折部２
２ａ，２２ｂが形成され、これにより、両端部側の部分
がそれぞれ単一平面内で曲折しながら導体地板から揃っ
て離れていくものとなっている。

【００２７】さらに、アンテナ線２２は、曲折部２２
ａ，２２ｂの間の部分が略Ｕ字形に曲げ戻されてその底
部に当たる近接部２２ｃが導体地板１の端部と距離ｒで
平行になるように形成されている。しかも、この距離ｒ
は、近接部２２ｃと導体地板１との間の容量が給電部３
の出力インピーダンスとアンテナ線２２の等価インピー
ダンスとが整合するように設定されている。これによ
り、アンテナ線２２は、中央部分が所定の長さだけ同一
平面内で導体地板に所定の距離まで近接させられて所定
の容量を持つものともなっている。

【００２８】このようにアンテナ線２２をパターン形成
したことにより、小型で薄いアンテナユニット２０を安
価に量産することが可能になるとともに、個体ごとの距
離ｒのばらつきが僅かで近接部２２ｃによる容量が所定
値に安定する。そこで、この第１実施例の伝送線路型ア
ンテナは、量産時にも容易かつ確実に、インピーダンス
整合がとれるものとなる。

【００２９】この実施例のアンテナユニット２０につい
て、その具体的な動作を説明する。なお、放射量やイン
ピーダンス整合が問題となった発信時についてのみ説明
し、受信時については説明を割愛する。

【００３０】発信時には、給電部３によって、アンテナ
の電気長が半波長になるような周波数を持った高周波
が、接地点１ｂ及び給電点３ａ間に印加される。これで
電気的な共振が起こると、接地点１ａでアンテナ線２２
が接地されていることから、曲折部２２ａ及び曲折部２
２ｂには同相の大きな電流が流れる。一方、曲折部２２
ａ，２２ｂと近接部２２ｃとの連結部分には極めて小さ
な電流しか流れない。

【００３１】そこで、曲折部２２ａ，２２ｂからの倍加
された放射が概ねそのまま有効になって、小型かつ薄型
でありながらも、大きな全放射量が得られる。

【００３２】［伝送線路型アンテナの第２実施例］本発
明の伝送線路型アンテナの他の実施形態を説明する。こ
の形態の第２実施例については、図２にその正面図を示
したが、これと第１実施例との相違は、図１におけるジ
グザグ状の曲折部２２ａ，曲折部２２ｂが図２に示す如
きミアンダライン状に形成されている点である。この場
合も、その基本的な作用効果は同じであるが、鋭利な角
部が無いので取扱いのし易いものとなっている。

【００３３】なお、アンテナ線のパターン形成は、プリ
ント配線によってプリント基板上に一体的に形成し得る
他、薄板のエッチングや打ち抜き等によって単独でも形
成することができる。

【００３４】［伝送線路型アンテナの第３実施例］本発
明の伝送線路型アンテナのその他の実施形態を説明す
る。この形態の第３実施例については、図３にアンテナ
線の外観図を示したが、これと第１実施例との相違は、
図１におけるアンテナ線２２が図３に示す如く線材で形
成されている点である。この場合も、その基本的な作用
効果は同じであるが、線材は形成後も多少であれば変形
容易なので、誘電体基板等への取付時又は取付後の調整
時に中央部の位置を上下させて（距離ｒを変えることに
より）インピーダンス整合用容量を調整し易いものとな
っている。

【００３５】なお、アンテナ線の線材は、断面円形の伸
線が一般的であるがこれに限られず、また、金メッキ線
やクラッド材であってもよい。その折曲げ加工は、試作
時は手曲げによることとなるが、量産時はワイヤ送りだ
し機構等のついた自動機によって行えばよい。また、誘
電体基板になる合成樹脂と一体形成してもよい。

【００３６】［無線端末の第１実施例］本発明の無線端
末の第１実施例としての携帯電話機について説明する。
図４はその外観図である。この携帯電話機３１は、第１
実施例のアンテナユニット２０を有し、携帯電話機３１
の本体にはアンテナユニット２０のスライド可能な収納
用空間が設けられたものである。

【００３７】そして、この収納用空間の開口部からアン
テナユニット２０を本体側へ押し込むと、アンテナユニ
ット２０は爪係止部等の一部を除いて概ね全体が本体内
に納まる。

【００３８】また、アンテナユニット２０の爪係止部に
爪を掛けてこれを引っ張ると、アンテナユニット２０の
少なくともアンテナ線２２の部分は収納用空間の開口部
から本体の外部へ引き出される。

【００３９】これにより、携帯電話機３１は、アンテナ
ユニット２０が本体に対して押し込まれた状態での収納
位置と引き出された状態での通信位置とを移動可能に付
設されて、収納位置ではアンテナユニット２０のアンテ
ナ形成面が隠れるとともに、通信位置ではアンテナユニ
ット２０のアンテナ形成面が外部に現れるものとなって
いる。

【００４０】なお、図示は割愛したが、アンテナユニッ
ト２０の給電点（３ａ）にはバネ付勢された受電ピンが
設けられ、携帯電話機３１の収納用空間内の対応位置に
はスライド範囲に亘ってスライド溝の形成された給電路
が設けられている。そして、アンテナユニット２０のス
ライドに連れて受電ピンがスライド溝内を移動する。こ
れにより、アンテナユニット２０が収納位置と通信位置
とこれらの間の位置との何れの位置にあっても、バネ付
勢された受電ピンが給電路に確実に接触するので、常時
アンテナの機能が確保される。しかも、収納位置から通
信位置に寄るほど従来よりも感度が良くなる。

【００４１】［無線端末の第２実施例］本発明の無線端
末の第２実施例としての携帯電話機について説明する。
図５はその外観図であり、（ａ）はアンテナユニット２
０が通信位置に置かれた場合、（ｂ）は収納位置に置か
れた場合である。この携帯電話機３２は、第１実施例の
アンテナユニット２０を有し、アンテナユニット２０が
導体地板側端部の屈曲部３３で約１８０°双方向回転し
て蓋の如く開閉するように本体に取り付けられたもので
ある。なお、図示は割愛したが、本体からアンテナユニ
ット２０への給電はフレキシブルなケーブルを介して行
われる。また、アンテナユニット２０のアンテナ形成面
には薄いフィルムが貼られてこの面を保護している。

【００４２】これにより、携帯電話機３２は、アンテナ
ユニット２０が本体に対して閉じた状態での収納位置と
開いた状態での通信位置とを移動可能に付設されて、収
納位置ではアンテナユニット２０のアンテナ形成面が隠
れるとともに、通信位置ではアンテナユニット２０のア
ンテナ形成面が外部に現れるものとなっている。そし
て、閉じた状態から開いた状態になるほど従来よりも感
度が良くなる。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段の伝送線路型アンテナにあっては、平
面内に形成し、両端部側を曲折させ、中央部を導体地板
に近接させた。これにより、小型で薄く且つインピーダ
ンス整合の確実な伝送線路型アンテナを実現することが
できるという有利な効果が有る。

【００４４】また、本発明の第２の解決手段の無線端末
にあっては、そのような伝送線路型アンテナを採用する
とともに、通信位置に移動するとアンテナ面が外部に現
れるようにした。これにより、小型で薄い上に感度も良
い無線端末を実現することができるという有利な効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の伝送線路型アンテナの第１実施例に
ついて、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図であ
る。

【図２】 本発明の伝送線路型アンテナの第２実施例を
示す図である。

【図３】 本発明の伝送線路型アンテナの第３実施例を
示す図である。

【図４】 本発明の無線端末の第１実施例を示す図であ
る。

【図５】 本発明の無線端末の第２実施例を示す図であ
る。

【図６】 立体構造のアンテナ線をさらに折曲げたとき
の図である。

【図７】 それを単一平面内に収めたときの図である。

【図８】 従来の平面構造のアンテナ線である。

【図９】 その電流分布である。

【図１０】 従来の立体構造のアンテナ線である。

【符号の説明】

１ 導体地板 １ａ 接地点 １ｂ 接地点 ２ アンテナ線 ３ 給電部 ３ａ 給電点 ２０ アンテナユニット ２１ 誘電体基板 ２２ アンテナ線 ２２ａ 曲折部 ２２ｂ 曲折部 ２２ｃ 近接部 ３１ 携帯電話機 ３２ 携帯電話機 ３３ 屈曲部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01Q 1/38 H01Q 1/24 H01Q 9/42 H04Q 7/32

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端が給電部への接続端とされ他端が導体
   地板に接続されたアンテナ線を有する伝送線路型アンテ
   ナにおいて、前記アンテナ線は、前記両端部側の部分が
   それぞれ単一平面内で曲折しながら前記導体地板から揃
   って離れていくように形成されるとともに、中央部分が
   所定の長さだけ前記平面内で前記導体地板に所定の距離
   まで近接させられて所定の容量を持つように形成された
   ものであることを特徴とする伝送線路型アンテナ。
2. 【請求項２】請求項１記載の伝送線路型アンテナが片面
   に形成された平板状ユニットを有して通信を行う無線端
   末であって、前記ユニットは、端末本体に対して収納位
   置と通信位置とを移動可能に付設されて、前記収納位置
   では前記アンテナ形成面が隠れるとともに、前記通信位
   置では前記アンテナ形成面が外部に現れるものであるこ
   とを特徴とする無線端末。