JP4069271B2

JP4069271B2 - Patch antenna for terminal device for clothing and antenna device for terminal device for clothing using the same

Info

Publication number: JP4069271B2
Application number: JP2002054301A
Authority: JP
Inventors: 雅宏武田; 隆史伊東; 達夫三好
Original assignee: Seiko Instruments Inc; FEC Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc; FEC Inc
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-02-28
Also published as: JP2003258538A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、小形化を図りながら、人体に装着しても良好な通信性能を実現することができる装身用端末機器のパッチアンテナと、それを使用する装身用端末機器のアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
人体に装着して使用する超小形の通信端末機器（以下、装身用端末機器という）として、携帯電話や無線ＬＡＮシステム、ＧＰＳ利用の地上位置検索装置、標準電波による時刻較正機能付きの腕時計などの開発が進んでおり、これらの装身用端末機器用のアンテナとして、パッチアンテナが広く使用されている。
【０００３】
パッチアンテナは、平板状の誘電体の上面に放射導体を設けるとともに、誘電体の下面に接地導体を設けて構成されている。なお、放射導体の所定位置には、誘電体を貫通するビアポート（Ｖｉａｐｏｒｔ）用の給電ピンが接続されている。そこで、このものは、誘電体の誘電率を利用してアンテナサイズを極端に小形化し、高性能の送受信アンテナとして作動させることができる。パッチアンテナの共振周波数ｆo は、一般に、光速ｃ、放射導体の一辺の長さｄ、誘電体の比誘電率εとして、
ｆo ＝ｃ／（２ｄε^1/2 ）
によって与えられるからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来技術によるときは、パッチアンテナは、誘電体の比誘電率を大きくしてアンテナサイズを小形化すると、ボディエフェクトによるゲインの低下が顕著になり、良好な通信性能を維持することが難しいことがあるという問題があった。また、パッチアンテナは、アンテナサイズを小形化すると、帯域幅が小さくなり、たとえば周波数ホッピング形のスペクトラム拡散方式を採用する装身用端末機器用として使用するとき、帯域幅が不足しがちであるという問題もある。
【０００５】
そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、誘電体の厚さの最小値を規定することによって、アンテナサイズを小形化しながら、ボディエフェクトによるゲインの低下を抑え、人体に装着しても良好な通信性能を実現することができ、必要に応じて大きな帯域幅を容易に実現することができる装身用端末機器のパッチアンテナと、それを使用する装身用端末機器のアンテナ装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためのこの出願に係る第１発明（請求項１に係る発明をいう、以下同じ）の構成は、角形の誘電体と、誘電体の上面に密着させて付設する角形の放射導体と、誘電体の平坦な下面の全面に密着させて付設する接地導体と、放射導体に接続するビアポート用の給電ピンとを備えてなり、誘電体は、相対向する２辺の任意の１組方向に厚さを連続的に変化させて上面を凸状の滑らかな曲面に形成し、最小厚さを使用周波数の波長の少なくとも０．０２倍とするとともに、最大厚さを最小厚さの１．２〜１．７倍とすることをその要旨とする。
【０００７】
ただし、ここでいう凸状の滑らかな曲面とは、曲面、平面を滑らかに組み合わせる形態を含むものとする。
【０００９】
ただし、誘電体は、比誘電率６以上、特に好ましくは比誘電率２０以上の高誘電率のセラミック材料や高分子複合材料を使用し、アンテナサイズを十分に小形化するものとする。また、放射導体、接地導体は、それぞれアルミニウムや銅、銀などの高導電性の金属材料を印刷やエッチング、蒸着、貼着などの方法により誘電体の上面、下面に均一な厚さに密着させて付設するものとする。
【００１０】
第２発明（請求項２に係る発明をいう、以下同じ）の構成は、第１発明に係るパッチアンテナと、接地導体より大面積の導電性の遮蔽板とを備えてなり、遮蔽板は、誘電体の下面側に配設することをその要旨とする。
【００１１】
なお、遮蔽板は、装身用端末機器に組み込むパッチアンテナの人体側に配置してもよい。
【００１２】
【作用】
かかる第１発明の構成によるときは、誘電体は、一方向に厚さを連続的に変化させることにより、一定厚さの場合に比して、帯域幅を格段に大きくすることができる。パッチアンテナは、誘電体の厚さが一定であると、厚さを大きくするに従って共振周波数が低い側にシフトする傾向があるが、厚さを連続的に変化させることにより、この傾向を分散化させることができるからである。なお、誘電体は、平坦な下面に対し、凸状の滑らかな曲面によって上面を形成し、または曲面、平面を滑らかに組み合わせて上面を形成することにより、厚さを一方向に連続的に変化させることができる。
【００１３】
誘電体は、最小厚さを使用周波数の少なくとも波長の０．０２倍とすることにより、放射導体が接地導体から十分に離れ、誘電体の波長短縮効果を十分に利用してアンテナサイズを小さくすることができる上、ボディエフェクトによるゲインの低下を十分小さく抑えることができる。
【００１４】
誘電体の最大厚さを最小厚さの１．２〜１．７倍にすれば、必要な帯域幅を好適に実現することができる。最大厚さを最小厚さの１．２倍未満にすると、帯域幅が不足するおそれがあり、１．７倍より大きくすると、厚さの変化が過大となり、誘電体の機械的な安定性や、放射導体の密着性が損われるおそれがあるからである。
【００１５】
第２発明の構成によるときは、導電性の遮蔽板は、パッチアンテナの接地導体の有効面積を拡大させ、パッチアンテナのゲインを向上させることができる。なお、遮蔽板は、接地導体より大面積とし、誘電体の下面側において、誘電体に十分近接させて配置するとともに、接地導体と電気的に一体に接続するものとする。
【００１６】
パッチアンテナの人体側に配置する遮蔽板は、人体による電波吸収を抑制し、ボディエフェクトによるパッチアンテナのゲインの低下を最少に抑えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。
【００１８】
装身用端末機器のパッチアンテナ１０は、角形の誘電体１１と、誘電体１１の上面に密着させて付設する放射導体１２と、誘電体１１の下面に密着させて付設する接地導体１３と、誘電体１１を貫通して放射導体１２に接続するビアポート用の給電ピン１４とを備えてなる（図１、図２）。ただし、図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図１のＸ−Ｘ線矢視相当断面図、平面展開図である。
【００１９】
誘電体１１は、比誘電率ε≫１のセラミック材料や高分子複合材料により、長さＬ1 、幅Ｗ1 ≒Ｌ1 のほぼ正方形に形成されている。誘電体１１の上面は、幅Ｗ1 方向の一方向に凸状の曲面になっており、下面は、平坦な平面になっている。なお、誘電体１１の各隅角部は、４５°に面取りされている。そこで、誘電体１１の厚さｔは、幅Ｗ1 方向に連続的に変化しており、厚さｔが変化する幅Ｗ1 方向の中間部において最大厚さｔ1 となり、両端において、最小厚さｔ2 ＜ｔ1 、ｔ3 ＜ｔ1 となっている。ただし、ｔ2 ≦ｔ3 とし、以下の説明において、ｔ2 を最小厚さということにする。
【００２０】
放射導体１２は、誘電体１１の上面より小さい長さＬ2 、幅Ｗ2 ≒Ｌ2 のほぼ正方形に形成され、誘電体１１の上面に倣って幅Ｗ1 、Ｗ2 方向に湾曲している。接地導体１３は、誘電体１１の下面の全面に付設されている。導電性の給電ピン１４は、誘電体１１を貫通し、放射導体１２に接続されている。なお、給電ピン１４は、放射導体１２の隣接する２辺から距離δa 、δb だけ離して放射導体１２の対角線上に設けることにより、給電ピン１４、接地導体１３に接続する給電用の同軸ケーブルに対し、適切なインピーダンス整合を実現することができる。
【００２１】
使用周波数１．９GHz 用のパッチアンテナ１０の主要諸元を図３に示す。ただし、図３の実施例１〜４は、誘電体１１の最大厚さｔ1 が１．２ｔ2 ≦ｔ1 ≦１．７ｔ2 に設定され、最小厚さｔ2 は、使用周波数の波長λ＝１５．８cmに対し、ｔ2 ≧０．０２λに設定されている。
【００２２】
図３の実施例２の周波数特性を代表的に図４に示す。ただし、図４の横軸、縦軸は、それぞれ周波数ｆ（GHz ）、電圧定在波比ＶＳＷＲであり、同図には、誘電体１１の厚さｔ＝５．０mm（一定）とする他、実施例２と同一諸元の比較例の周波数特性も併せて図示されている（同図の一点鎖線）。図４によれば、実施例２のパッチアンテナ１０は、共振周波数ｆ＝１．９５GHz における電圧定在波比ＶＳＷＲ＜１．５であり、電圧定在波比ＶＳＷＲ＝３における帯域幅が比較例の約２．４倍に拡大されている。
【００２３】
また、図３の実施例１〜４相当のパッチアンテナ１０について、ボディエフェクトの影響に関する試験データの一例を図５に示す。ただし、図５は、最小厚さｔ2 が異なる多数のパッチアンテナ１０について、空間に放置する「放置状態」、十分大きな遮蔽板を介して接地導体１３側を人体に密着させる「装着状態」における全方向のゲインＧの平均値を示し、「放置状態」、「装着状態」におけるゲインＧの変動幅を「減衰幅」として併せて図示している。図５によれば、最小厚さｔ2 ≧０．０２λ≒３mmとすることにより、ボディエフェクトによるゲインＧの変動を十分小さく抑えることができる。
【００２４】
かかる装身用端末機器のパッチアンテナ１０は、遮蔽板２１とともに、たとえば腕時計形の携帯電話Ａに対し、装身用端末機器のアンテナ装置として組み込むことができる（図６）。ただし、図６（Ｂ）は、同図（Ａ）のＹ−Ｙ線矢視相当拡大断面図である。パッチアンテナ１０、遮蔽板２１は、携帯電話Ａの合成樹脂製のアンテナ収納部Ａ1 に組み込まれている。遮蔽板２１は、接地導体１３より大面積の導電性の板材であり、誘電体１１の下面側において、接地導体１３に近接して配置され、接地導体１３に電気的に接続されている。携帯電話Ａは、ベルトＢを介して使用者の腕Ｐに装着することができ、遮蔽板２１は、パッチアンテナ１０の人体側、すなわち腕Ｐ側に配置されている。
【００２５】
図６において、遮蔽板２１の有無によるパッチアンテナ１０のゲインＧの変動データの一例を図７に示す。遮蔽板２１を設けることにより、ボディエフェクトに起因するゲインＧの低下を効果的に抑えることができる。
【００２６】
パッチアンテナ１０、遮蔽板２１からなるアンテナ装置を組み込むアンテナ収納部Ａ1 は、携帯電話Ａに対し、揺動可能に連結してよい（図８（Ａ））。パッチアンテナ１０は、携帯電話Ａに対するアンテナ収納部Ａ1 の傾き角度を変えることにより、最適な通信方向を選択することができる。なお、遮蔽板２１は、アンテナ収納部Ａ1 が腕Ｐに接近するとき（同図（Ａ）の一点鎖線）、パッチアンテナ１０の腕Ｐ側に配置されるようにアンテナ収納部Ａ1 の底部に組み込まれている。また、アンテナ収納部Ａ1 は、携帯電話Ａに対し、開閉可能に搭載することもできる（同図（Ｂ））。
【００２７】
パッチアンテナ１０の放射導体１２は、誘電体１１の上面より小さくし（図９（Ａ）、（Ｂ））、誘電体１１の上面の１隅角部側に寄せて配置してもよい。また、放射導体１２は、誘電体１１の上面の全面に付設してもよい（図１０（Ａ）、（Ｂ））。ただし、図９（Ｂ）、図１０（Ｂ）は、それぞれ図９（Ａ）、図１０（Ａ）の平面展開図である。
【００２８】
さらに、パッチアンテナ１０の誘電体１１は、上面を凸状の曲面または平面による片斜面に形成して厚さｔを一方向に連続的に変化させてもよく（図１１（Ａ）、（Ｂ））、平面Ｐ1 、凸状の曲面Ｐ2 、Ｐ3 を滑らかに組み合わせて厚さｔを連続的に変化させてもよい（同図（Ｃ））。すなわち、誘電体１１は、相対向する２辺の任意の１組の方向に厚さｔを連続的に変化させることができればよく、最大厚さｔ1 の位置は、厚さｔが変化する幅Ｗ1 方向の中間部でなく、一端にあってもよい。
【００２９】
以上の説明において、パッチアンテナ１０の給電ピン１４は、誘電体１１を貫通し、放射導体１２に接続するスルホールとして形成することができる。
【００３０】
なお、この発明に係るパッチアンテナ１０は、帯域幅の拡大が重要でない場合は、厚さｔが一定の角形の誘電体１１を使用してもよい。ただし、このときも、ボディエフェクトによるゲインＧの低下を抑えるために、厚さｔ≧０．０２λとし、パッチアンテナ１０の人体側に遮蔽板２１を設けてアンテナ装置を構成することが好ましい。
【００３１】
また、この発明は、携帯電話Ａ以外の任意の装身用端末機器にも広く好適に適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、この出願に係る第１発明によれば、誘電体の厚さを一方向に連続的に変化させることによって、必要な帯域幅を容易に実現することができるという優れた効果がある。
【００３３】
また、第１発明によれば、角形の誘電体の最小厚さを使用周波数の波長の少なくとも０．０２倍とすることによって、誘電体の比誘電率を大きくしてアンテナサイズの小形化を図る場合にも、ボディエフェクトによるゲインの低下を有効に抑え、人体に装着しても良好な通信性能を実現することができる。
【００３４】
第２発明によれば、第１発明に係るパッチアンテナに遮蔽板を組み合わせることによって、遮蔽板は、接地導体の有効面積を拡大してパッチアンテナのゲインを向上させることができるから、人体に装着したときのゲインの低下を一層効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】全体構成斜視図
【図２】図１の構成説明図
【図３】諸元を示す図表
【図４】特性データを示す線図（１）
【図５】特性データを示す線図（２）
【図６】使用状態説明図（１）
【図７】特性データを示す線図（３）
【図８】使用状態説明図（２）
【図９】他の実施の形態を示す構成説明図（１）
【図１０】他の実施の形態を示す構成説明図（２）
【図１１】他の実施の形態を示す構成説明図（３）
【符号の説明】
ｔ…厚さ
ｔ1 …最大厚さ
ｔ2 …最小厚さ
λ…波長
１０…パッチアンテナ
１１…誘電体
１２…放射導体
１３…接地導体
１４…給電ピン
２１…遮蔽板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a patch antenna for a terminal device for clothing that can achieve good communication performance even when worn on a human body while downsizing, and an antenna device for a terminal device for clothing using the same.
[0002]
[Prior art]
Ultra-compact communication terminal equipment (hereinafter referred to as terminal equipment) that is worn on the human body, such as mobile phones, wireless LAN systems, GPS-based ground position search devices, watches with time calibration functions using standard radio waves, etc. As a result of this development, patch antennas are widely used as antennas for these terminal devices for clothing.
[0003]
The patch antenna is configured by providing a radiation conductor on the upper surface of a flat dielectric and providing a ground conductor on the lower surface of the dielectric. A power supply pin for a via port that penetrates the dielectric is connected to a predetermined position of the radiation conductor. Therefore, this antenna can be operated as a high-performance transmitting / receiving antenna by making the antenna size extremely small by utilizing the dielectric constant of the dielectric. The resonance frequency fo of the patch antenna is generally expressed as the speed of light c, the length d of one side of the radiation conductor, and the relative dielectric constant ε of the dielectric.
fo = c / (2dε ^1/2 )
Because it is given by.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
When using such a conventional technology, if the dielectric constant of the patch antenna is increased to reduce the size of the antenna, the gain reduction due to the body effect becomes significant and it is difficult to maintain good communication performance. There was a problem that there was. In addition, when the antenna size is reduced, the patch antenna has a smaller bandwidth. For example, when used for a terminal device for clothing that adopts a frequency hopping type spread spectrum system, the bandwidth tends to be insufficient. There is also a problem.
[0005]
Therefore, in view of the problems of the prior art, the object of the present invention is to specify a minimum value of the thickness of the dielectric, thereby minimizing the antenna size and suppressing a decrease in gain due to the body effect and mounting it on the human body. Even if it is possible to achieve good communication performance, a patch antenna of a terminal device for clothing that can easily realize a large bandwidth as needed, and an antenna device of a terminal device for clothing using the same Is to provide.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the structure of the first invention according to this application (referred to the invention according to claim 1, hereinafter the same) is composed of a rectangular dielectric and a rectangular radiation attached in close contact with the upper surface of the dielectric. A conductor, a grounding conductor attached in close contact with the entire flat bottom surface of the dielectric, and a feed pin for a via port connected to the radiation conductor. The dielectric is an arbitrary set of two opposite sides. The thickness is continuously changed in the direction to form a convex smooth curved surface, the minimum thickness is at least 0.02 times the wavelength of the operating frequency, and the maximum thickness is 1 of the minimum thickness. The gist is to make it 2 to 1.7 times.
[0007]
However, the convex smooth curved surface here includes a form in which curved surfaces and planes are smoothly combined.
[0009]
However, the dielectric is made of a ceramic material or polymer composite material having a dielectric constant of 6 or more, particularly preferably a dielectric constant of 20 or more, and the antenna size is sufficiently reduced. For the radiating conductor and grounding conductor, a highly conductive metal material such as aluminum, copper, or silver is adhered to the upper and lower surfaces of the dielectric to a uniform thickness by printing, etching, vapor deposition, or adhesion. Shall be attached.
[0010]
The configuration of the second invention (referring to the invention according to claim 2, hereinafter the same) includes the patch antenna according to the first invention and a conductive shielding plate having a larger area than the ground conductor, The gist is to dispose it on the lower surface side of the dielectric.
[0011]
The shielding plate may be arranged on the human body side of the patch antenna incorporated in the terminal device for clothing.
[0012]
[Action]
According to the configuration of the first aspect of the present invention, the bandwidth of the dielectric can be greatly increased by continuously changing the thickness in one direction as compared with the case of the constant thickness. When the thickness of the patch antenna is constant, the patch antenna tends to shift to a lower resonance frequency as the thickness increases, but this tendency is dispersed by continuously changing the thickness. It is because it can be made. In addition, the dielectric continuously changes its thickness in one direction by forming the upper surface with a smooth convex curved surface or the upper surface by smoothly combining curved and flat surfaces with respect to the flat lower surface. Can be made.
[0013]
The dielectric has a minimum thickness of 0.02 times the wavelength of the operating frequency, so that the radiation conductor is sufficiently separated from the ground conductor, and the antenna size is reduced by fully utilizing the wavelength shortening effect of the dielectric. In addition, the gain reduction due to the body effect can be suppressed sufficiently small.
[0014]
If the maximum thickness of the dielectric is 1.2 to 1.7 times the minimum thickness, the necessary bandwidth can be suitably realized. If the maximum thickness is less than 1.2 times the minimum thickness, the bandwidth may be insufficient. If the thickness is greater than 1.7 times, the change in thickness becomes excessive, and the mechanical stability of the dielectric or This is because the adhesion of the radiation conductor may be impaired.
[0015]
According to the configuration of the second invention, the conductive shielding plate can increase the effective area of the ground conductor of the patch antenna and improve the gain of the patch antenna. The shielding plate has a larger area than the ground conductor, and is disposed on the lower surface side of the dielectric sufficiently close to the dielectric and is electrically connected to the ground conductor integrally.
[0016]
The shielding plate arranged on the human body side of the patch antenna can suppress the radio wave absorption by the human body, and can minimize the decrease in the gain of the patch antenna due to the body effect.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
The patch antenna 10 of the terminal equipment for clothing includes a rectangular dielectric 11, a radiation conductor 12 attached in close contact with the upper surface of the dielectric 11, a ground conductor 13 attached in close contact with the lower surface of the dielectric 11, A via-port power supply pin 14 that penetrates the dielectric 11 and connects to the radiation conductor 12 is provided (FIGS. 1 and 2). However, FIGS. 2A and 2B are a cross-sectional view and a plan development view corresponding to the line XX in FIG.
[0019]
The dielectric 11 is formed of a ceramic material having a relative dielectric constant ε >> 1 or a polymer composite material and has a substantially square shape with a length L1 and a width W1≈L1. The upper surface of the dielectric 11 is a curved surface convex in one direction in the width W1 direction, and the lower surface is a flat plane. Each corner of the dielectric 11 is chamfered at 45 °. Therefore, the thickness t of the dielectric 11 continuously changes in the width W1 direction, and becomes the maximum thickness t1 in the intermediate portion in the width W1 direction where the thickness t changes, and the minimum thickness t2 < t1, t3 <t1. However, t2 ≦ t3, and in the following description, t2 is the minimum thickness.
[0020]
The radiating conductor 12 is formed in a substantially square shape having a length L2 smaller than the upper surface of the dielectric 11 and a width W2≈L2, and is curved in the width W1 and W2 directions along the upper surface of the dielectric 11. The ground conductor 13 is attached to the entire lower surface of the dielectric 11. The conductive power supply pin 14 passes through the dielectric 11 and is connected to the radiation conductor 12. The feed pin 14 is provided on the diagonal line of the radiation conductor 12 at a distance δa and δb away from two adjacent sides of the radiation conductor 12, thereby providing a feed coaxial cable connected to the feed pin 14 and the ground conductor 13. On the other hand, appropriate impedance matching can be realized.
[0021]
The main specifications of the patch antenna 10 for the operating frequency 1.9 GHz are shown in FIG. However, in the first to fourth embodiments of FIG. 3, the maximum thickness t1 of the dielectric 11 is set to 1.2t2 ≦ t1 ≦ 1.7t2, and the minimum thickness t2 is set to the wavelength λ = 15.8 cm of the operating frequency. On the other hand, t2 ≧ 0.02λ is set.
[0022]
FIG. 4 representatively shows the frequency characteristics of the second embodiment shown in FIG. However, the horizontal axis and the vertical axis in FIG. 4 are the frequency f (GHz) and the voltage standing wave ratio VSWR, respectively, and in this figure, the thickness t of the dielectric 11 is set to 5.0 mm (constant). The frequency characteristics of a comparative example having the same specifications as those of Example 2 are also shown (one-dot chain line in the figure). According to FIG. 4, the patch antenna 10 of Example 2 has a voltage standing wave ratio VSWR <1.5 at the resonance frequency f = 1.95 GHz, and the bandwidth at the voltage standing wave ratio VSWR = 3 is a comparative example. It is enlarged about 2.4 times.
[0023]
FIG. 5 shows an example of test data relating to the effect of the body effect for the patch antenna 10 corresponding to the first to fourth embodiments shown in FIG. However, FIG. 5 shows all the patch antennas 10 having different minimum thicknesses t2 in the “standby state” in which they are left in the space and in the “wearing state” in which the ground conductor 13 side is in close contact with the human body through a sufficiently large shielding plate. The average value of the gain G in the direction is shown, and the fluctuation range of the gain G in the “Left state” and the “Worn state” is also shown as “Attenuation width”. According to FIG. 5, by setting the minimum thickness t 2 ≧ 0.02λ≈3 mm, the fluctuation of the gain G due to the body effect can be suppressed sufficiently small.
[0024]
The patch antenna 10 of the terminal device for clothing can be incorporated together with the shielding plate 21 as an antenna device of the terminal device for clothing, for example, for a wristwatch-shaped mobile phone A (FIG. 6). However, FIG. 6B is an enlarged cross-sectional view corresponding to the arrowed line YY in FIG. The patch antenna 10 and the shielding plate 21 are incorporated in a synthetic resin antenna housing A1 of the mobile phone A. The shielding plate 21 is a conductive plate material having a larger area than the ground conductor 13, is disposed in the vicinity of the ground conductor 13 on the lower surface side of the dielectric 11, and is electrically connected to the ground conductor 13. The mobile phone A can be attached to the user's arm P via the belt B, and the shielding plate 21 is disposed on the human body side of the patch antenna 10, that is, on the arm P side.
[0025]
FIG. 7 shows an example of fluctuation data of the gain G of the patch antenna 10 depending on the presence or absence of the shielding plate 21 in FIG. By providing the shielding plate 21, it is possible to effectively suppress a decrease in the gain G due to the body effect.
[0026]
The antenna housing portion A1 into which the antenna device including the patch antenna 10 and the shielding plate 21 is incorporated may be swingably connected to the mobile phone A (FIG. 8A). The patch antenna 10 can select an optimum communication direction by changing the inclination angle of the antenna housing portion A1 with respect to the mobile phone A. The shielding plate 21 is incorporated in the bottom of the antenna housing portion A1 so as to be disposed on the arm P side of the patch antenna 10 when the antenna housing portion A1 approaches the arm P (the dashed line in FIG. 5A). It is. Further, the antenna housing portion A1 can be mounted on the mobile phone A so as to be opened and closed ((B) in the figure).
[0027]
The radiating conductor 12 of the patch antenna 10 may be smaller than the upper surface of the dielectric 11 (FIGS. 9A and 9B), and may be arranged close to one corner of the upper surface of the dielectric 11. Further, the radiation conductor 12 may be provided on the entire upper surface of the dielectric 11 (FIGS. 10A and 10B). However, FIGS. 9B and 10B are developed plan views of FIGS. 9A and 10A, respectively.
[0028]
Furthermore, the dielectric 11 of the patch antenna 10 may be formed such that the upper surface is formed as a convex curved surface or a single slope with a flat surface and the thickness t is continuously changed in one direction (FIGS. 11A and 11B). )), The thickness t may be continuously changed by smoothly combining the plane P1 and the convex curved surfaces P2 and P3 (FIG. 3C). That is, the dielectric 11 only needs to be able to continuously change the thickness t in any pair of directions on two opposite sides, and the position of the maximum thickness t1 is the width W1 where the thickness t changes. Instead of the middle part of the direction, it may be at one end.
[0029]
In the above description, the feed pin 14 of the patch antenna 10 can be formed as a through hole that penetrates the dielectric 11 and connects to the radiation conductor 12.
[0030]
In the patch antenna 10 according to the present invention, a rectangular dielectric 11 having a constant thickness t may be used when bandwidth expansion is not important. However, also in this case, in order to suppress the decrease in the gain G due to the body effect, it is preferable to configure the antenna device by setting the thickness t ≧ 0.02λ and providing the shielding plate 21 on the human body side of the patch antenna 10.
[0031]
The present invention can also be applied to a wide variety of terminal devices other than the mobile phone A.
[0032]
【The invention's effect】
As described above, according to the first invention of this application, the required bandwidth can be easily realized by continuously changing the thickness of the dielectric material in one direction. There is.
[0033]
According to the first invention, the minimum dielectric thickness is set to at least 0.02 times the wavelength of the operating frequency, thereby increasing the dielectric constant of the dielectric and reducing the antenna size. Even in this case, it is possible to effectively suppress a decrease in gain due to the body effect, and to realize good communication performance even when worn on the human body.
[0034]
According to the second invention, by combining the patch antenna according to the first invention with the shielding plate, the shielding plate can increase the gain of the patch antenna by increasing the effective area of the ground conductor, and is thus attached to the human body. Thus, it is possible to more effectively suppress the decrease in gain.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of the overall configuration. FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of FIG. 1. FIG. 3 is a table showing specifications. FIG. 4 is a diagram showing characteristic data.
FIG. 5 is a diagram showing characteristic data (2)
[Fig. 6] Explanatory diagram of use state (1)
FIG. 7 is a diagram showing characteristic data (3)
[Fig. 8] Explanatory diagram of use condition (2)
FIG. 9 is a configuration explanatory view (1) showing another embodiment.
FIG. 10 is a structural explanatory view (2) showing another embodiment.
FIG. 11 is a structural explanatory diagram (3) showing another embodiment.
[Explanation of symbols]
t ... thickness t1 ... maximum thickness t2 ... minimum thickness λ ... wavelength 10 ... patch antenna 11 ... dielectric 12 ... radiation conductor 13 ... ground conductor 14 ... feed pin 21 ... shielding plate

Claims

角形の誘電体と、該誘電体の上面に密着させて付設する角形の放射導体と、前記誘電体の平坦な下面の全面に密着させて付設する接地導体と、前記放射導体に接続するビアポート用の給電ピンとを備えてなり、前記誘電体は、相対向する２辺の任意の１組方向に厚さを連続的に変化させて上面を凸状の滑らかな曲面に形成し、最小厚さを使用周波数の波長の少なくとも０．０２倍とするとともに、最大厚さを最小厚さの１．２〜１．７倍とすることを特徴とする装身用端末機器のパッチアンテナ。For a rectangular dielectric, a rectangular radiating conductor attached in close contact with the upper surface of the dielectric, a grounding conductor attached in close contact with the entire flat lower surface of the dielectric, and a via port connected to the radiating conductor The dielectric is continuously changed in thickness in any pair direction of two opposite sides to form a convex smooth surface with a minimum thickness , and the dielectric has a minimum thickness. while at least 0.02 times the wavelength of the used frequency, Somi terminal equipment of a patch antenna, wherein 1.2 to 1.7 times and to Rukoto the minimum thickness of the maximum thickness.

請求項１記載のパッチアンテナと、前記接地導体より大面積の導電性の遮蔽板とを備えてなり、該遮蔽板は、前記誘電体の下面側に配設することを特徴とする装身用端末機器のアンテナ装置。And the patch antenna according to claim 1 Symbol placement, becomes and a conductive shield plate having a large area than said ground conductor, said shielding plate, characterized in that arranged on the lower surface side of the dielectric Somi Terminal equipment antenna equipment.

前記遮蔽板は、装身用端末機器に組み込む前記パッチアンテナの人体側に配置することを特徴とする請求項２記載の装身用端末機器のアンテナ装置。The antenna device for a terminal device for clothing according to claim 2 , wherein the shielding plate is arranged on the human body side of the patch antenna incorporated in the terminal device for clothing.