JP4154107B2

JP4154107B2 - Patch antenna for portable wireless terminals

Info

Publication number: JP4154107B2
Application number: JP2000078241A
Authority: JP
Inventors: 政克丸山; 知多佳真鍋
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-03-21
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2020-03-21
Also published as: JP2001267836A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話，ＰＨＳ（簡易無線電話：personal handyphone system）などの携帯無線端末に装備されるアンテナに関し、アンテナ機能を果たすと同時にソーラー・セル（太陽電池）としても機能するようにした新規な構造の携帯無線端末用パッチアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
携帯電話機で代表される携帯無線端末では、種々のサービスに対応しようとして一般に電力不足気味となっており、そのため、電気回路の低消費電力化を図るとともに、電源となる大容量の２次電池の開発が進められている。しかし、携帯無線端末の必要条件である小型・軽量化を損なうことなく２次電池の大容量化を図ることは容易でない。
【０００３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、アンテナ機能を果たすと同時にソーラー・セルとしても機能し、携帯無線端末の小型・軽量化を損なうことなく、従来に比べて供給電力容量を増やして携帯無線端末の連続稼働時間の延長を図ることができる携帯無線端末用パッチアンテナを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、請求項１の発明は、パッチ部、誘電体部及び地板部を備え、同時にソーラー・セルとしても機能する携帯無線端末用パッチアンテナであって、前記誘電体部上に前記パッチ部と接続して形成された給電用マイクロストリップラインと、前記誘電体部上に前記パッチ部及び前記給電用マイクロストリップラインと間隔をあけて形成された透明電極部と、前記誘電体部上に形成され、前記透明電極部と前記給電用マイクロストリップラインとを接続する高周波成分遮断部とを備え、前記給電用マイクロストリップライン及び前記各部それぞれがソーラー・セル用構成素材で形成されていることを特徴とする携帯無線端末用パッチアンテナである。
【０００５】
請求項２の発明は、前記請求項１記載の携帯無線端末用パッチアンテナにおいて、前記パッチ部、前記給電用マイクロストリップライン、前記透明電極部及び前記高周波成分遮断部がソーラー・セル用透明電極材で形成され、前記誘電体部がソーラー・セル用アモルファスシリコン層で形成され、前記地板部がソーラー・セル用金属電極材で形成されていることを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の携帯無線端末用アンテナは、携帯無線端末の必要条件である小型化を考慮して、アンテナとして、電波を放射し、またその逆に電波を取り込む放射素子を平面状に配置した平面アンテナの一種であって、平面放射素子をはり付けて配置した薄肉（極めて高さの低い）のパッチアンテナを採用し、このパッチアンテナをソーラー・セル用構成素材で形成することにより、アンテナ機能と同時にソーラー・セル（シリコン発電素子）としても機能するようにしたものである。なお周知のように、「パッチ」には「ばんそう膏」の意味がある。
【０００７】
図４はアンテナ機能のみのパッチアンテナの構造例を示す図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＤＤ線断面図である。
【０００８】
図４に示すように、パッチアンテナは、平面放射素子として働くパッチ部５３と、アース板として働く地板部（導体板部）５１と、該両者を絶縁するための誘電体部５２とにより構成されている。すなわち、薄肉四角形状をなし導電性材料よりなる地板部５１の上に該地板部５１と同じ大きさで薄肉四角形状をなす誘電体部５２が形成され、その上に地板部５１及び誘電体部５２よりも小形で薄肉四角形状をなし導電性材料よりなるパッチ部５３が形成されている。例えば、誘電体部５２はガラスエポキシ樹脂、あるいはフッ素樹脂などからなり、地板部５１とパッチ部５３は銅箔からなっている。前記パッチ部５３における辺Ｌの長さが電波の約１／２波長になるように設定されており、また、誘電体部５２上にはパッチ部５３に接続された給電用マイクロストリップライン５４が形成されている。そして、図４（ｂ）に示すように、マイクロストリップライン５４と地板部５１を携帯無線端末の無線回路５５に接続し、高周波電流（無線信号）ＲＦの給電が行われることになる。
【０００９】
図５はソーラー発電機能のみのアモルファスＳｉ型ソーラー・セルの構造例を示す断面図である。
【００１０】
図５に示すように、アモルファスＳｉ型ソーラー・セルは、金属電極６１と、ｐ型，ｉ型，ｎ型の３層を持ちそのｎ層側が金属電極６１側になるように金属電極６１上に形成され、光を電気に変換する光変換層としてのｐｉｎ型のアモルファスＳｉ層６２と、該アモルファスＳｉ層６２上に形成され、光を通し、かつ導電性を有する透明電極６３とを有している。例えば、金属電極６１はＡｌからなり、透明電極６３はＩｎ₂Ｏ₃又はＳｎＯ₂を主成分としてなっている。
【００１１】
ここで、ソーラー発電機能（光変換層）は、前記アモルファスＳｉ層６２のようなアモルファスＳｉを用いたｐｉｎ構造の他、化合物半導体を用いたｐｉｎ構造でもよいし、化合物半導体、多結晶Ｓｉ又は単結晶Ｓｉを用いたｐｎ構造（ｐｎ接合）でもよい。なお、光変換層を形成するアモルファスＳｉは、単結晶Ｓｉや多結晶Ｓｉに比べて太陽光を電気に変換する変換効率が少し低いものの、生産コストが大幅に安く経済的であるという利点がある。
【００１２】
６４は二次電池回路で、ソーラー・セルによって発生した電気を蓄電し、負荷に放電する二次電池を有する電気回路である。前記透明電極６３と金属電極６１を通して電流（光起電流）が二次電池回路６４に取り出されることになる。
【００１３】
パッチアンテナとソーラー・セルの構造はこのようになっており、両者においては、地板部５１に対し金属電極６１、誘電体部５２に対し光変換層であるアモルファスＳｉ層６２、及びパッチ部５３に対し透明電極６３というように各構成要素がその素材の性質において対応している。
【００１４】
よって、本発明の携帯無線端末用パッチアンテナは、パッチ部をソーラー・セル用透明電極材で形成し、誘電体部をソーラー・セル用の光変換層で形成し、地板部をソーラー・セル用金属電極材で形成したものであるから、アンテナ機能を果たすと同時にソーラー・セルとしても機能しうる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照し説明する。
【００１６】
図１は参考例による携帯無線端末用パッチアンテナを説明するための図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＡＡ線断面図である。
【００１７】
本例の携帯無線端末用パッチアンテナは、図１に示すように、ソーラー・セル用金属電極材であるＡｌよりなり、四角形をなす地板部１と、該地板部１上にこれと同じ大きさで形成され、ソーラー・セル用のｐｉｎ型のアモルファスシリコン層よりなり、厚みが３５０ｎｍ（３５００Å）程度で四角形をなす誘電体部２と、該誘電体部２上にこれよりも小形にて形成され、ソーラー・セル用透明電極材であるＩｎ₂Ｏ₃とＳｎＯ₂の混合物よりなり、厚み１００ｎｍ程度で四角形をなすパッチ部３と、同じく誘電体部２上にパッチ部３と接続して形成され、Ｉｎ₂Ｏ₃とＳｎＯ₂の混合物よりなる厚み１００ｎｍ程度の給電用マイクロストリップライン４とを備えている。前記パッチ部３における辺Ｌの長さは電波の約１／２波長になるように設定されている。
【００１８】
そして、図１（ｂ）に示すように、携帯無線端末電気回路５にはキャパシタンス要素（コンデンサ）６がインダクタンス要素（コイル）７を介して接続されており、パッチ部３に接続された給電用マイクロストリップライン４は、キャパシタンス要素６とインダクタンス要素７とを結ぶ結線に接続されている。また、地板部１は携帯無線端末電気回路５のグランド（コモン）に接続されている。これにより、給電用マイクロストリップライン４と地板部１の間に発生する信号のうち、パッチ部３による無線信号（高周波電流ＲＦ）は、直流成分を阻止し高周波成分を通すキャパシタンス要素６を介して携帯無線端末電気回路５内の図示しない無線回路に流れ、一方、パッチ部３からの光照射による光起電流は、高周波成分を阻止し直流成分を通すインダクタンス要素７を介して携帯無線端末電気回路５内の図示しない二次電池回路に流れるようになっている。
【００１９】
前記構成になるこの携帯無線端末用パッチアンテナは、例えば、携帯電話機の外装ケース（筐体）の操作面とは反対側のケース背面に貼着することにより、携帯電話機に取り付けることができる。また、外装ケースが光を通す透明素材よりなるものの場合は、ケース背面の内側に配設することができる。
【００２０】
本例の携帯無線端末用パッチアンテナは、このように構成されており、アンテナ機能を果たすと同時にソーラー・セルとしても機能し、携帯無線端末の小型・軽量化を損なうことなく、従来に比べて供給電力容量を増やすことができる。例えば、本アンテナにおいてパッチ部３の面積を１０ｃｍ²とすると、発電しうる電力は発電効率を考慮して晴天時７５ｍＷ程度となる。一方、携帯電話機の平均消費電力は５０ｍＷ程度であるので、常時発電できない点を考慮しても相当程度蓄電することができる。その結果、携帯電話機の連続稼働時間の延長を図ることができ、充電の手間が大幅に減って利便性の向上を図ることができる。
【００２１】
図２は別の参考例による携帯無線端末用パッチアンテナを説明するための図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＢＢ線断面図である。
【００２２】
本例と前記図１に示すものとの相違は、給電位置が異なっている点にある。本例の携帯無線端末用パッチアンテナは、図２に示すように、四角形をなしてＡｌよりなる地板部１’と、該地板部１’上にこれと同じ大きさで形成され、ｐｉｎ型のアモルファスシリコン層よりなり、厚みが３５０ｎｍ程度で四角形をなす誘電体部２’と、該誘電体部２’上にこれよりも小形にて形成され、Ｉｎ₂Ｏ₃とＳｎＯ₂の混合物よりなり、厚みが１００ｎｍ程度で四角形をなすパッチ部３’とを備えている。前記パッチ部３’における辺Ｌの長さは電波の約１／２波長になるように設定されている。
【００２３】
給電については、図２（ｂ）に示すように、地板部１’の下から同軸ケーブル（同軸線路）８の外導体８ａを該地板部１’に接続し、該同軸ケーブル８の内導体８ｂをパッチ部３’の給電点Ｐ位置に接続している。この同軸ケーブル８の内導体８ｂは前記キャパシタンス要素６とインダクタンス要素７とを結ぶ結線に接続される一方、外導体８ａは携帯無線端末電気回路５のグランド（コモン）に接続されている。これにより、パッチ部３’と地板部１’の間に発生する信号のうち、パッチ部３’による無線信号はキャパシタンス要素６を介して携帯無線端末電気回路５内の無線回路に流れ、一方、パッチ部３’からの光起電流はインダクタンス要素７を介して携帯無線端末電気回路５内の二次電池回路に流れるようになっている。
【００２４】
このように、地板部１’の下方から垂直姿勢にて給電を行うこともできる。小型化が要求される携帯無線端末では、アンテナ設置スペースも制限されるので、給電端を適宜、適切に設定して給電線の配線を行うようにすればよい。
【００２５】
図３は本発明の一実施形態を示す携帯無線端末用パッチアンテナを説明するための図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＣＣ線断面図、（ｃ）はそのＣ’Ｃ’線断面図である。
【００２６】
本例と前記図１に示すものとの相違は、誘電体部上におけるパッチ部以外のあきスペース部分もソーラー・セルとして機能させるようにした点にある。本例の携帯無線端末用パッチアンテナは、図３に示すように、四角形をなしてＡｌよりなる地板部１”と、該地板部１”上にこれと同じ大きさで形成され、ｐｉｎ型のアモルファスシリコン層よりなり、厚み３５０ｎｍ程度で四角形をなす誘電体部２”と、該誘電体部２”上にこれよりも小形にて形成され、Ｉｎ₂Ｏ₃とＳｎＯ₂の混合物よりなり、厚みが１００ｎｍ程度で四角形をなすパッチ部３”と、同じく誘電体部２”上にパッチ部３”と接続して形成され、Ｉｎ₂Ｏ₃とＳｎＯ₂の混合物よりなる厚み１００ｎｍ程度の給電用マイクロストリップライン４’と、同じく誘電体部２”上における周辺部分に前記パッチ部３”及びストリップライン４’とは間隔をあけて形成され、Ｉｎ₂Ｏ₃とＳｎＯ₂の混合物よりなる厚み１００ｎｍ程度の透明電極部９と、同じく誘電体部２”上に形成され、Ｉｎ₂Ｏ₃とＳｎＯ₂の混合物よりなり、透明電極部９と給電用マイクロストリップライン４’を細線のジグザグ状パターンにて接続する高周波成分遮断部１０とを備えている。前記パッチ部３”における辺Ｌの長さは電波の約１／２波長になるように設定されている。前記高周波成分遮断部１０は高周波成分を阻止し直流成分を通すインダクタンス要素として作用するものである。
【００２７】
給電については、図３（ｃ）に示すように、パッチ部３”に接続され、かつ高周波成分遮断部１０を介して透明電極部９に接続された給電用マイクロストリップライン４’は、キャパシタンス要素６とインダクタンス要素７とを結ぶ結線に接続されている。また、地板部１”は携帯無線端末電気回路５のグランド（コモン）に接続されている。これにより、パッチ部３”による無線信号（高周波電流ＲＦ）は、キャパシタンス要素６を介して携帯無線端末電気回路５内の図示しない無線回路に流れ、一方、パッチ部３及び透明電極部９からの光起電流はインダクタンス要素７を介して携帯無線端末電気回路５内の図示しない二次電池回路に流れるようになっている。
【００２８】
このように、誘電体部２”上におけるパッチ部３”以外の部分も有効利用しソーラー・セルとして機能させるようにしたので、同じ大きさであって図１に示すものに比較して発電電力を増やすことができる。
【００２９】
なお、前記図３に示す実施の形態では、パッチ部の形状が方形（四角形）をした方形パッチアンテナに適用したものを示したが、これに限定されず、本発明は、パッチ部が円形をなす円形パッチアンテナのように、他の形状のパッチアンテナにも適用可能である。また、誘電体部を形成するソーラー・セル用光変換層がｐｉｎ型のアモルファスシリコン層であるものについて示したが、これに限定されず、本発明は、誘電体部が、例えば、ソーラー・セル用光変換層として一般的である多結晶Ｓｉ又は単結晶Ｓｉによるｐｎ接合によって形成されるものにも適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明による携帯無線端末用パッチアンテナは、パッチ部、誘電体部及び地板部を、それぞれ、ソーラー・セル用構成素材で形成したものであるから、アンテナ機能を果たすと同時にソーラー・セルとしても機能することができる。また、誘電体部上に形成されたパッチ部以外の部分も有効利用してソーラー・セルとして機能させるべく、誘電体部上に、パッチ部及び給電用マイクロストリップラインと間隔をあけて、ソーラー・セル用構成素材よりなる透明電極部を形成しているので、発電電力を増やすことができる。よって、本発明による携帯無線端末用パッチアンテナによると、アンテナ機能を果たすと同時にソーラー・セルとしても機能し、かつ、携帯無線端末の限られたスペースを有効利用して効率的にソーラー発電を行うことができ、携帯無線端末の小型・軽量化を損なうことなく、従来に比べて供給電力容量を増やして携帯無線端末の連続稼働時間の延長を図ることができ、携帯無線端末の利便性の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例による携帯無線端末用パッチアンテナを説明するための図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＡＡ線断面図である。
【図２】別の参考例による携帯無線端末用パッチアンテナを説明するための図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＢＢ線断面図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す携帯無線端末用パッチアンテナを説明するための図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＣＣ線断面図、（ｃ）はそのＣ’Ｃ’線断面図である。
【図４】アンテナ機能のみのパッチアンテナの構造例を示す図であり、（ａ）はその上面図、（ｂ）はそのＤＤ線断面図である。
【図５】ソーラー発電機能のみのアモルファスＳｉ型ソーラー・セルの構造例を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１’，１”…地板部２，２’，２”…誘電体部３，３’，３”…パッチ部４，４’…給電用マイクロストリップライン５…携帯無線端末電気回路６…キャパシタンス要素７…インダクタンス要素８…同軸ケーブル８ａ…同軸ケーブルの外導体８ｂ…同軸ケーブルの内導体９…透明電極部１０…高周波成分遮断部Ｐ…給電点[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna installed in a portable wireless terminal such as a mobile phone or a personal handyphone system (PHS), and is a novel device that functions as a solar cell (solar battery) as well as performing an antenna function. The present invention relates to a patch antenna for a portable wireless terminal having a simple structure.
[0002]
[Background Art and Problems to be Solved by the Invention]
In general, portable wireless terminals represented by mobile phones are in shortage of power in an attempt to support various services. Therefore, the power consumption of an electric circuit is reduced and a large-capacity secondary battery serving as a power source is used. Development is underway. However, it is not easy to increase the capacity of the secondary battery without impairing the reduction in size and weight, which are necessary conditions for the portable wireless terminal.
[0003]
The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to perform an antenna function and at the same time function as a solar cell, without compromising the size and weight reduction of a portable wireless terminal as compared with the conventional one. An object of the present invention is to provide a patch antenna for a portable wireless terminal capable of increasing the power supply capacity and extending the continuous operation time of the portable wireless terminal.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a patch antenna for a portable wireless terminal that includes a patch portion, a dielectric portion, and a ground plane portion, and simultaneously functions as a solar cell, and the dielectric portion A feeding microstrip line formed on and connected to the patch unit; a transparent electrode unit formed on the dielectric unit and spaced apart from the patch unit and the feeding microstrip line; and the dielectric A high-frequency component blocking part that is formed on the body part and connects the transparent electrode part and the power supply microstrip line, and each of the power supply microstrip line and each part is formed of a constituent material for a solar cell. This is a patch antenna for a portable radio terminal.
[0005]
According to a second aspect of the present invention, in the patch antenna for a portable wireless terminal according to the first aspect, the patch portion , the microstrip line for feeding, the transparent electrode portion, and the high-frequency component blocking portion are transparent electrode materials for solar cells. The dielectric part is formed of an amorphous silicon layer for solar cells, and the ground plane part is formed of a metal electrode material for solar cells.
[0006]
The antenna for a portable wireless terminal according to the present invention is a planar antenna in which a radiation element that radiates radio waves and conversely takes in radio waves is arranged in a plane as an antenna in consideration of downsizing which is a necessary condition for portable radio terminals. A thin patch antenna (extremely low in height) with a flat radiating element attached to it, and the patch antenna is made of a solar cell component material. It is designed to function as a solar cell (silicon power generation element). As is well known, “patch” has the meaning of “bacusu”.
[0007]
4A and 4B are diagrams showing a structure example of a patch antenna having only an antenna function, in which FIG. 4A is a top view and FIG. 4B is a sectional view taken along the line DD.
[0008]
As shown in FIG. 4, the patch antenna includes a patch portion 53 that functions as a planar radiating element, a ground plane portion (conductor plate portion) 51 that functions as a ground plate, and a dielectric portion 52 that insulates the both. ing. That is, a dielectric portion 52 having the same size as the ground plane portion 51 and having a thin rectangular shape is formed on the ground plane portion 51 having a thin rectangular shape and made of a conductive material, and the ground plane portion 51 and the dielectric portion are formed thereon. The patch part 53 which is smaller than 52 and has a thin rectangular shape and is made of a conductive material is formed. For example, the dielectric part 52 is made of glass epoxy resin or fluorine resin, and the ground plane part 51 and the patch part 53 are made of copper foil. The length of the side L in the patch portion 53 is set to be about ½ wavelength of the radio wave, and a power supply microstrip line 54 connected to the patch portion 53 is provided on the dielectric portion 52. Is formed. Then, as shown in FIG. 4B, the microstrip line 54 and the ground plane 51 are connected to the radio circuit 55 of the portable radio terminal, and high frequency current (radio signal) RF is fed.
[0009]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a structural example of an amorphous Si solar cell having only a solar power generation function.
[0010]
As shown in FIG. 5, the amorphous Si solar cell has a metal electrode 61 and three layers of p-type, i-type and n-type, and the n-layer side is on the metal electrode 61 side so that the n-layer side is on the metal electrode 61 side. A pin-type amorphous Si layer 62 formed as a light conversion layer that converts light into electricity, and a transparent electrode 63 that is formed on the amorphous Si layer 62 and transmits light and has conductivity. Yes. For example, the metal electrode 61 is made of Al, and the transparent electrode 63 is mainly composed of In ₂ O ₃ or SnO ₂ .
[0011]
Here, the solar power generation function (light conversion layer) may be a pin structure using a compound semiconductor in addition to a pin structure using amorphous Si such as the amorphous Si layer 62, or may be a compound semiconductor, polycrystalline Si, or single layer. A pn structure (pn junction) using crystalline Si may be used. Amorphous Si forming the light conversion layer has an advantage that the production cost is significantly low and economical, although the conversion efficiency for converting sunlight into electricity is slightly lower than that of single crystal Si or polycrystalline Si. .
[0012]
Reference numeral 64 denotes a secondary battery circuit, which is an electric circuit having a secondary battery that stores electricity generated by the solar cell and discharges it to a load. A current (photoelectromotive current) is taken out to the secondary battery circuit 64 through the transparent electrode 63 and the metal electrode 61.
[0013]
The structure of the patch antenna and the solar cell is as described above. In both, the metal electrode 61 is formed on the ground plane portion 51, the amorphous Si layer 62 that is a light conversion layer is formed on the dielectric portion 52, and the patch portion 53 is formed. On the other hand, each constituent element such as the transparent electrode 63 corresponds in the nature of the material.
[0014]
Therefore, in the patch antenna for portable radio terminal of the present invention, the patch part is formed of a transparent electrode material for solar cells, the dielectric part is formed of a light conversion layer for solar cells, and the ground plane part is for solar cells. Since it is formed of a metal electrode material, it can function as a solar cell as well as performing an antenna function.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0016]
1A and 1B are diagrams for explaining a patch antenna for a portable wireless terminal according to a reference example . FIG. 1A is a top view thereof, and FIG.
[0017]
As shown in FIG. 1, the patch antenna for a portable wireless terminal of this example is made of Al, which is a metal electrode material for solar cells, and has a square base plate 1 and the same size on the base plate 1. It is made of a pin type amorphous silicon layer for solar cells, and has a dielectric part 2 having a thickness of about 350 nm (3500 mm) and a quadrangle, and is formed on the dielectric part 2 in a smaller size than this. It is made of a mixture of In ₂ O ₃ and SnO ₂ , which is a transparent electrode material for solar cells, and is formed by connecting a patch part 3 having a thickness of about 100 nm and forming a quadrangle, and a patch part 3 on the dielectric part 2. , And a feed microstrip line 4 made of a mixture of In ₂ O ₃ and SnO ₂ and having a thickness of about 100 nm. The length of the side L in the patch unit 3 is set to be about ½ wavelength of radio waves.
[0018]
As shown in FIG. 1B, a capacitance element (capacitor) 6 is connected to the portable wireless terminal electrical circuit 5 via an inductance element (coil) 7 and is connected to the patch unit 3 for power feeding. The microstrip line 4 is connected to a connection connecting the capacitance element 6 and the inductance element 7. The ground plane 1 is connected to the ground (common) of the portable wireless terminal electrical circuit 5. As a result, of the signals generated between the power feeding microstrip line 4 and the ground plane 1, the radio signal (high-frequency current RF) by the patch unit 3 is blocked via the capacitance element 6 that blocks the DC component and passes the high-frequency component. On the other hand, a photocurrent generated by light irradiation from the patch unit 3 flows through a wireless circuit (not shown) in the portable wireless terminal electrical circuit 5, and the portable wireless terminal electrical circuit passes through an inductance element 7 that blocks a high-frequency component and passes a DC component. 5 flows through a secondary battery circuit (not shown).
[0019]
The patch antenna for a mobile wireless terminal having the above-described configuration can be attached to a mobile phone by sticking it to the back of the case opposite to the operation surface of the exterior case (housing) of the mobile phone, for example. Moreover, when the exterior case is made of a transparent material that transmits light, it can be disposed inside the back of the case.
[0020]
The portable wireless terminal patch antenna of this example is configured in this way, and functions as a solar cell at the same time as the antenna function, without compromising the small size and light weight of the portable wireless terminal compared to the conventional one. The power supply capacity can be increased. For example, when the area of the patch part 3 is 10 cm ² in this antenna, the power that can be generated is about 75 mW in fine weather in consideration of the power generation efficiency. On the other hand, since the average power consumption of the mobile phone is about 50 mW, a considerable amount of electricity can be stored even if the point that power generation is not always possible is taken into consideration. As a result, it is possible to extend the continuous operation time of the mobile phone, greatly reduce the time and effort of charging, and improve convenience.
[0021]
2A and 2B are diagrams for explaining a patch antenna for a portable wireless terminal according to another reference example , in which FIG. 2A is a top view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB.
[0022]
The difference between this example and that shown in FIG. 1 is that the feeding position is different. As shown in FIG. 2, the patch antenna for a portable wireless terminal of this example is formed of a square ground plate portion 1 ′ made of Al and the same size on the ground plate portion 1 ′. A dielectric part 2 ′ having an amorphous silicon layer and having a thickness of about 350 nm and a quadrangular shape, formed on the dielectric part 2 ′ in a smaller size than this, and made of a mixture of In ₂ O ₃ and SnO ₂ , And a patch portion 3 ′ having a square shape with a thickness of about 100 nm. The length of the side L in the patch portion 3 ′ is set to be about ½ wavelength of radio waves.
[0023]
2 (b), the outer conductor 8a of the coaxial cable (coaxial line) 8 is connected to the ground plane 1 'from below the ground plane 1', and the inner conductor 8b of the coaxial cable 8 is connected. Is connected to the feeding point P position of the patch 3 ′. The inner conductor 8 b of the coaxial cable 8 is connected to the connection connecting the capacitance element 6 and the inductance element 7, while the outer conductor 8 a is connected to the ground (common) of the portable wireless terminal electric circuit 5. Thereby, among the signals generated between the patch part 3 ′ and the ground plane part 1 ′, the radio signal by the patch part 3 ′ flows to the radio circuit in the portable radio terminal electrical circuit 5 through the capacitance element 6, The photovoltaic current from the patch unit 3 ′ flows through the inductance element 7 to the secondary battery circuit in the portable wireless terminal electric circuit 5.
[0024]
Thus, it is also possible to feed power in a vertical posture from below the main plate 1 ′. In a portable wireless terminal that is required to be downsized, an antenna installation space is also limited. Therefore, it is only necessary to appropriately set a feeding end and perform wiring of a feeding line.
[0025]
3A and 3B are diagrams for explaining a portable radio terminal patch antenna according to an embodiment of the present invention. FIG. 3A is a top view thereof, FIG. 3B is a cross-sectional view of the CC line, and FIG. FIG.
[0026]
The difference between this example and the one shown in FIG. 1 is that an open space portion other than the patch portion on the dielectric portion is made to function as a solar cell. As shown in FIG. 3, the patch antenna for a portable wireless terminal of this example is formed of a ground plane part 1 ″ made of Al in a quadrangular shape and the same size on the ground plane part 1 ″. A dielectric part 2 ″ that is formed of an amorphous silicon layer and has a rectangular shape with a thickness of about 350 nm, and is formed on the dielectric part 2 ″ in a smaller size than this, and is made of a mixture of In ₂ O ₃ and SnO ₂ and has a thickness Is formed on the dielectric portion 2 ″ and connected to the patch portion 3 ″, and is made of a mixture of In ₂ O ₃ and SnO ₂ and has a thickness of about 100 nm. The strip line 4 ′ and the patch part 3 ″ and the strip line 4 ′ are also formed in the peripheral part on the dielectric part 2 ″ at a distance from each other, and the thickness is about 100 nm made of a mixture of In ₂ O ₃ and SnO _2. of A transparent electrode portion 9, also formed on the dielectric part 2 ", made from a mixture of In ₂ O ₃ and SnO _2, connecting the transparent electrode 9 and the feeding microstrip line 4 'in thin lines of zigzag pattern And a high-frequency component blocking unit 10 that performs the above operation. The length of the side L in the patch section 3 ″ is set to be about ½ wavelength of the radio wave. The high frequency component blocking section 10 functions as an inductance element that blocks high frequency components and passes DC components. It is.
[0027]
As for power feeding, as shown in FIG. 3C, the power feeding microstrip line 4 ′ connected to the patch part 3 ″ and connected to the transparent electrode part 9 via the high-frequency component blocking part 10 is composed of a capacitance element. 6 and the inductance element 7. The ground plane 1 "is connected to the ground (common) of the portable radio terminal electrical circuit 5. As a result, the radio signal (high-frequency current RF) from the patch unit 3 ″ flows to a radio circuit (not shown) in the portable radio terminal electrical circuit 5 via the capacitance element 6, while the patch unit 3 and the transparent electrode unit 9 The photovoltaic current flows through the inductance element 7 to a secondary battery circuit (not shown) in the portable wireless terminal electrical circuit 5.
[0028]
As described above, since the part other than the patch part 3 ″ on the dielectric part 2 ″ is also effectively used to function as a solar cell, the generated power is the same size as that shown in FIG. Can be increased.
[0029]
In the embodiment shown in FIG. 3 , the patch portion is applied to a square patch antenna having a square shape (square shape). However, the present invention is not limited to this, and the present invention has a circular patch portion. The present invention can be applied to patch antennas having other shapes such as a circular patch antenna. In addition, although the solar cell light conversion layer forming the dielectric portion is a pin-type amorphous silicon layer, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. It can also be applied to those formed by a pn junction made of polycrystalline Si or single crystal Si, which is a general light conversion layer.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, the patch antenna for a portable wireless terminal according to the present invention has the patch part, the dielectric part, and the ground plane part formed of the constituent materials for solar cells. It can also function as a solar cell . In addition, in order to effectively use parts other than the patch part formed on the dielectric part to function as a solar cell, the patch part and the power supply microstrip line are spaced on the dielectric part, Since the transparent electrode portion made of the constituent material for cells is formed, the generated power can be increased. Therefore, according to the patch antenna for a portable wireless terminal according to the present invention, it functions as an antenna as well as a solar cell, and efficiently uses the limited space of the portable wireless terminal to efficiently generate solar power. It is possible to extend the continuous operation time of the portable wireless terminal by increasing the power supply capacity compared to the conventional one without reducing the size and weight of the portable wireless terminal, and improving the convenience of the portable wireless terminal Can contribute.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams for explaining a patch antenna for a portable wireless terminal according to a reference example , in which FIG. 1A is a top view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA;
2A and 2B are diagrams for explaining a patch antenna for a portable wireless terminal according to another reference example , in which FIG. 2A is a top view and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB.
3A and 3B are diagrams for explaining a portable radio terminal patch antenna according to an embodiment of the present invention, in which FIG. 3A is a top view, FIG. 3B is a cross-sectional view of the CC line, and FIG. It is C'C 'line sectional drawing.
4A and 4B are diagrams showing a structure example of a patch antenna having only an antenna function, wherein FIG. 4A is a top view thereof, and FIG. 4B is a sectional view taken along the line DD.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a structural example of an amorphous Si solar cell having only a solar power generation function.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 1 ', 1 "... Ground plane part 2, 2', 2" ... Dielectric part 3, 3 ', 3 "... Patch part 4, 4' ... Microstrip line for electric power feeding 5 ... Portable radio | wireless terminal electric circuit 6 ... Capacitance element 7 ... Inductance element 8 ... Coaxial cable 8a ... Coaxial cable outer conductor 8b ... Coaxial cable inner conductor 9 ... Transparent electrode 10 ... High frequency component blocking part P ... Feeding point

Claims

パッチ部、誘電体部及び地板部を備え、同時にソーラー・セルとしても機能する携帯無線端末用パッチアンテナであって、前記誘電体部上に前記パッチ部と接続して形成された給電用マイクロストリップラインと、前記誘電体部上に前記パッチ部及び前記給電用マイクロストリップラインと間隔をあけて形成された透明電極部と、前記誘電体部上に形成され、前記透明電極部と前記給電用マイクロストリップラインとを接続する高周波成分遮断部とを備え、前記給電用マイクロストリップライン及び前記各部それぞれがソーラー・セル用構成素材で形成されていることを特徴とする携帯無線端末用パッチアンテナ。A patch antenna for a portable wireless terminal, comprising a patch part, a dielectric part, and a ground plane part, and simultaneously functioning as a solar cell, wherein the microstrip for feeding is formed on the dielectric part and connected to the patch part A transparent electrode portion formed on the dielectric portion with a space from the patch portion and the power supply microstrip line, and formed on the dielectric portion, the transparent electrode portion and the power supply microstrip. A patch antenna for a portable radio terminal , comprising: a high-frequency component blocking unit for connecting to a strip line, wherein the power supply microstrip line and each of the units are each formed of a constituent material for a solar cell.

前記パッチ部、前記給電用マイクロストリップライン、前記透明電極部及び前記高周波成分遮断部がソーラー・セル用透明電極材で形成され、前記誘電体部がソーラー・セル用アモルファスシリコン層で形成され、前記地板部がソーラー・セル用金属電極材で形成されていることを特徴とする請求項１記載の携帯無線端末用パッチアンテナ。The patch portion , the power supply microstrip line, the transparent electrode portion and the high-frequency component blocking portion are formed of a transparent electrode material for solar cells, and the dielectric portion is formed of an amorphous silicon layer for solar cells, 2. The patch antenna for a portable radio terminal according to claim 1, wherein the ground plane is formed of a metal electrode material for solar cells.