(57)【要約】【課題】本発明は、携帯電話機等の携帯型無線機、およびその携帯型無線機に好適なアンテナシステムに関し、実装寸法やコストの大幅な上昇を避けつつサブアンテナの特性を改善した、ダイバーシチ制御に好適なアンテナシステム、およびそのアンテナシステムを備えた携帯型無線機を提供する。【解決手段】一端がメインアンテナ側整合回路１１６に接続されるメインアンテナ１１３と、メインアンテナ１１３に一端が接続されて延在する導電性のスタブ１１４と、回路基板１４０の表層あるいは内層にメアンダ状に形成されてスタブ１１４と容量結合し、サブアンテナ側整合回路１１７に一端が接続されるサブアンテナ１１５とを備えた。【選択図】        図２
2006191251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端がメインアンテナ側整合回路に接続されるメインアンテナと、
前記メインアンテナに一端が接続されて延在する導電性のスタブと、
回路基板の表層あるいは内層にメアンダ状に形成されて前記スタブと容量結合し、サブアンテナ側整合回路に一端が接続されるサブアンテナとを備えたことを特徴とするアンテナシステム。
【請求項２】
前記スタブは、前記回路基板に形成されたメアンダ状のサブアンテナの上に配置された板金部材を含むことを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項３】
前記スタブは、前記回路基板の、前記サブアンテナが形成された層とは異なる層の、該サブアンテナに重なる位置に形成された導体パターンを含むことを特徴とする請求項１記載のアンテナシステム。
【請求項４】
無線通信を行なう携帯型無線機において、
メインアンテナと、
該メインアンテナの一端が接続されたメインアンテナ側整合回路と、
該メインアンテナに一端が接続されて延在する導電性のスタブと、
回路基板と、
該回路基板の表層あるいは内層にメアンダ状に形成されて前記スタブと容量結合したサブアンテナと、
該サブアンテナの一端が接続されたサブアンテナ側整合回路とを有するアンテナシステムを備えたことを特徴とする携帯型無線機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機等の携帯型無線機、およびその携帯型無線機に好適なアンテナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機には、通常、メインアンテナとサブアンテナの２つのアンテナが備えられ、電波状態の良好な方のアンテナに切り換えるダイバーシチ制御が行なわれている。しかし、どうしてもメインアンテナ重視の設計となり、サブアンテナの特性が悪いのが現状である。サブアンテナの特性をメインアンテナ並に改善することが求められているが、従来、サブアンテナの特性を改善しようとすると、現状のままでもアンテナが２つあることから実装寸法が大きくコストもかかるという問題がある中で、さらに実装寸法が大きくなって小型化の要請に反し、またさらにコストアップとなるという問題がある。
【０００３】
ここで、携帯型無線機用のアンテナの特性改善の試みが種々提案されている（特許文献１〜４参照）。
【０００４】
それらのうち、特許文献１には、伸縮可能な第１のアンテナと内部に固定された第２のアンテナとを備え、第１のアンテナを伸長させたときにその第１のアンテナと内部の第２のアンテナとを容量結合させて１つのアンテナとして作用させるという提案がなされている。これは、第１のアンテナを伸長させることによってアンテナ特性が改善されるが、第１のアンテナの伸縮にかかわらず１つのアンテナとしてのみ作用するものであり、２つのアンテナについてダイバーシチ制御を行なうという観点はない。
【０００５】
また、特許文献２は、メアンダ状のパターンを第１のモノポールアンテナとし、周辺のシールドケースを使って第２のモノポールアンテナとし、それら第１のモノポールアンテナと第２のモノポールアンテナとによりダイポールアンテナを形成するという技術が開示されている。しかしながら、これも１つのダイポールアンテナを形成するものであって、２つのアンテナを切り換えるダイバーシチ制御には向かない構成のものである。
【０００６】
また、特許文献３には、給電部に接続された固定アンテナと、その固定アンテナに静電容量で結合された可動アンテナとからなるアンテナシステムが開示されている。ただし、ここでは、これら固定アンテナと可動アンテナが全体として１つのアンテナとして作用するものであり、ダイバーシチ制御とは無関係である。
【０００７】
さらに特許文献４，５には、伸縮するホイップと、メアンダ状の導電パターンからなる放射エレメントとを有するアンテナが開示されている。これも、それらホイップと放射エレメントとで１つのアンテナとして作用するものであり、ダイバーシチ制御に向く構成ではない。
【特許文献１】特開２００４−１０４５０２号公報
【特許文献２】特開２０００−２１６６１２号公報
【特許文献３】特開平８−９７７６０号公報
【特許文献４】特表２０００−５１６０５６号公報
【特許文献５】特表２００２−５２５９４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、実装寸法やコストの大幅な上昇を避けつつサブアンテナの特性を改善した、ダイバーシチ制御に好適なアンテナシステム、およびそのアンテナシステムを備えた携帯型無線機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成する本発明のアンテナシステムは、
一端がメインアンテナ側整合回路に接続されるメインアンテナと、
そのメインアンテナに一端が接続されて延在する導電性のスタブと、
回路基板の表層あるいは内層にメアンダ状に形成されて上記スタブと容量結合し、サブアンテナ側整合回路に一端が接続されるサブアンテナとを備えたことを特徴とする。
【００１０】
ここで、上記スタブは、回路基板に形成されたメアンダ状のサブアンテナの上に配置された板金部材を含むものであってもよく、あるいは、上記スタブは、回路基板の、サブアンテナが形成された層とは異なる層の、そのサブアンテナに重なる位置に形成された導体パターンを含むものであってもよい。
【００１１】
また、上記目的を達成する本発明の携帯型無線機は、無線通信を行なう携帯型無線機において、
メインアンテナと、
そのメインアンテナの一端が接続されたメインアンテナ側整合回路と、
そのメインアンテナに一端が接続されて延在する導電性のスタブと、
回路基板と、
その回路基板の表層あるいは内層にメアンダ状に形成されて上記スタブと容量結合したサブアンテナと、
そのサブアンテナの一端が接続されたサブアンテナ側整合回路とを有するアンテナシステムを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
従来はメインアンテナとサブアンテナはそれぞれ独立した形であったが、本発明はメインアンテナから延びるスタブとサブアンテナ側にあるメアンダとを容量結合させている。このため、ダイバーシチ制御適性を備え、しかもサブアンテナ選択時においてもメインアンテナの力を借りることができ、より特性の良いアンテナが実現する。
【００１３】
また本発明は、メインアンテナとサブアンテナの電流分布が異なる為、結合時はそれら２つのアンテナが合成された形で動作する。したがって放射パターンも変化し、より特性の良いアンテナが実現出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の携帯型無線機の一実施形態としての携帯電話機の外観斜視図である。
【００１６】
この携帯電話機１００は、表示画面１１１、送話口１１２、およびメインアンテナ１１３などが組み込まれた上部筐体１１０と、キー操作パネル１２１や受話口１２２などを備えた下部筐体１２０とが、ヒンジ１３０で開閉自在に連結された折り畳み式の携帯電話機である。
【００１７】
携帯電話機１００の一般的な構成や機能については既に広く知られているためここでは説明は省略し、以下では、この携帯電話機１００に組み込まれた本発明の一実施形態としてのアンテナシステムについて説明する。
【００１８】
図２は、図１に外観を示す携帯電話機１００に組み込まれたアンテナシステムの構成図である。
【００１９】
ここには、図１に示すメインアンテナ１１３と、そのメインアンテナ１１３に一端が接続されて延在する導電性のスタブ１１４と、回路基板１４０にメアンダ状に形成された導体パターンからなるサブアンテナ１１５が示されている。
【００２０】
図３は、スタブとメアンダ状のサブアンテナとの関係を示した図である。
【００２１】
スタブ１１４とサブアンテナ１１５は空間的に多少離れた状態で重なっており、それらは互いに容量結合されている。
【００２２】
図２に戻って説明を続ける。
【００２３】
回路基板１４０には、さらに、メインアンテナ１１３の一端が接続されてそのメインアンテナ１１３への給電やそのメインアンテナ１１３との信号の送受を担うメインアンテナ側整合回路１１６、サブアンテナ１１５の一端が接続されてそのサブアンテナ１１５への給電やそのサブアンテナ１１５との信号の送受を担うサブアンテナ側整合回路１１７、ダイバーシチ制御を受けてそれらメインアンテナ側整合回路１１６とサブアンテナ側整合回路１１７を切り替えるアンテナスイッチ１１８、および、メインアンテナ１１３あるいはサブアンテナ１１５から送信する信号の生成やそれらのアンテナでの受信信号から所要の信号を抽出する送受信回路１１９が搭載されている。
【００２４】
ここで、回路基板１４０の上の導体パターンをアンテナとして機能させるためには、電波の波長をλとしたときにλ／４程度の長さを必要とする。ここでは、その導体パターンをメアンダ状にすることによって必要面積を小さく抑えている。またメアンダ状の導体パターンは、メインアンテナのλ／４にスタブとメアンダを加味することで、３λ／８もしくは５λ／８に見せて共振させている。
【００２５】
図４は、図２に示すアンテナシステムの等価回路図である。
【００２６】
スタブ１１４はその一端がメインアンテナ１１３に接続され、さらにそのスタブ１１４は、サブアンテナ１１５と結合容量１５１を介して容量結合されている。またメインアンテナ１１３とサブアンテナ１１５は、それぞれの一端がメインアンテナ側整合回路１１６とサブアンテナ側整合回路１１７にそれぞれ接続されており、ダイバーシチ制御を受けたアンテナスイッチ１１８に切り替えられる。
【００２７】
このように、本実施形態では、メインアンテナ１１３に一端が接続されたスタブ１１４とサブアンテナ１１５としてのメアンダパターンとを容量結合させているため、ダイバーシチ制御特性を保ちつつ、サブアンテナ選択時においてもメインアンテナの力を借りて特性の良いアンテナを安価に実現している。
【００２８】
また、本実施形態では、メインアンテナ１１３とサブアンテナ１１５の電流分布が異なり、容量結合によってメインアンテナ１１３とサブアンテナ１１５が合成された形で動作し、したがって放射パターンも合成され、より特性の良いアンテナとなっている。
【００２９】
図５は、メインアンテナに固定された板金状のスタブの模式図である。
【００３０】
ここではスタブ１１４は、板金状のものであり、その一端がメインアンテナ１１３に電気的にも機械的にも連結されている。このスタブ１１４は板バネとしても作用し、このスタブ１１４が回路基板１４０（図２参照）のメアンダ状のサブアンテナ１１５の上に配置されると、そのスタブ１１４は、そのメアンダ状のサブアンテナ１１５と容量結合されるとともに、その板バネとしての作用によりその回路基板１４０を機械的に抑える役割りも担っている。
【００３１】
このようにスタブ１１４は板金で構成してもよい。
【００３２】
図６は、スタブの他の例を示す図である。
【００３３】
ここでは、スタブ１１４は、回路基板１４０に形成された導体パターンから構成されている。また、回路基板１４０にはサブアンテナ１１５として用いられるメアンダ状の導体パターンも形成されている。
【００３４】
ここでは、回路基板１４０は複数の層から構成されており、図６（Ａ）は、その回路基板１４０の表層１４０ａにスタブ１１４の導体パターンが形成され、内層１４０ｂにサブアンテナ１１５としてメアンダ状の導体パターンが形成されている。
【００３５】
また図６（Ｂ）では、図６（Ａ）とは逆に、回路基板１４０の表層１４０ａにサブアンテナ１１５としてのメアンダ状の導体パターンが形成され、内層１４０ｂにスタブ１１４としての導体パターンが形成されている。
【００３６】
このように、スタブ１１４は、サブアンテナ１１５としてのメアンダ状の導体パターンと同様に回路基板１４０に形成され導体パターンからなり、その回路基板１４０の層を挟んでサブアンテナ１１５としてのメアンダ状の導体パターンと容量結合されたものであってもよい。
【００３７】
図７は、スタブとサブアンテナの他の配置例の説明図である。図７（Ａ）にはメインアンテナ１１３と回路基板１４０が示されており、図７（Ｂ）には、その回路基板１４０を構成する多数の層１４０ａ，１４０ｂ，１４０ｃ，…，１４０ｎが示されている。
【００３８】
携帯電話機に内蔵される回路基板は近年では６層や８層などの多層になっているのが主流である。
【００３９】
その場合、それら多層の回路基板１４０のいずれか任意の層にスタブとしての導体パターンを形成し、その回路基板１４０のスタブが形成された層とは異なる層であって、そのスタブとの間に適正な結合容量を保つことができる任意の層にサブアンテナとしてのメアンダ導体パターンを形成してもよい。
【００４０】
例えば、表層１４０ａにメインアンテナ１１３から延びるスタブパターンを形成し、第２層１４０ｂにメアンダパターンを形成してもよく、それとは逆に表層１４０ａにメアンダパターン、第２層１４０ｂにスタブパターンを形成してもよく、表層１４０ａにスタブパターンを形成し、第３層１４０ｃにメアンダパターンを形成してもよく、それとは逆に表層１４０ａにメアンダパターンを形成し、第３層１４０ｃにスタブパターンを形成してもよい。それらの場合に、回路基板１４０の、スタブパターンとメアンダパターンとに挟まれる層の厚さや材質、スタブパターンの線幅等は、スタブパターンとメアンダパターンとの間に所期の結合容量を持つように設計される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の携帯型無線機の一実施形態としての携帯電話機の外観斜視図である。
【図２】図１に外観を示す携帯電話機１００に組み込まれたアンテナシステムの構成図である。
【図３】スタブとメアンダ状のサブアンテナとの関係を示した図である。
【図４】図２に示すアンテナシステムの等価回路図である。
【図５】メインアンテナに固定された板金状のスタブの模式図である。
【図６】スタブの他の例を示す図である。
【図７】スタブとサブアンテナの他の配置例の説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１００    携帯電話機
１１３    メインアンテナ
１１４    スタブ
１１５    サブアンテナ
１１６    メインアンテナ側整合回路
１１７    サブアンテナ側整合回路
１１８    アンテナスイッチ
１１９    送受信回路
１４０    回路基板
１５１    結合容量
【図１】
2006191251.tif 000003
【図２】
2006191251.tif 000004
【図３】
2006191251.tif 000005
【図４】
2006191251.tif 000006
【図５】
2006191251.tif 000007
【図６】
2006191251.tif 000008
【図７】
2006191251.tif 000009