(57)【要約】  本発明は、移動端末機の長さに拘わらず、アンテナの輻射パターンが歪まない移動端末機及びそのアンテナに関する。この移動端末機は、端末機本体と、端末機本体内の高周波信号源に接続されたアンテナと、端末機本体内の基底電圧源に接続される接地手段とを備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
端末機本体と、
前記端末機本体内の高周波信号源に接続されたアンテナと、
前記端末機本体内の基底電圧源に接続される接地手段と、
を備えることを特徴とする移動端末機。
【請求項２】
前記アンテナは、モノポールアンテナであることを特徴とする請求項１に記載の移動端末機。
【請求項３】
前記接地手段は、前記端末機本体の外部に露出されることを特徴とする請求項１に記載の移動端末機。
【請求項４】
前記接地手段は、前記端末機本体の外部に露出されることを特徴とする請求項１に記載の移動端末機。
【請求項５】
前記接地手段は、前記端末機本体内に内蔵されることを特徴とする請求項１に記載の移動端末機。
【請求項６】
前記端末機本体の内部には、前記接地手段が形成された空間以外の空間に電磁波障害阻止用金属シールドが形成されることを特徴とする請求項５に記載の移動端末機。
【請求項７】
前記アンテナは、直線長さが電波波長の１/４であり、前記高周波信号源からの高周波信号電力の供給を受けるアンテナコイルを備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の移動端末機。
【請求項８】
前記アンテナは、
第１コアと、
前記第１コアに巻かれ、前記高周波信号源からの高周波信号電力の供給を受けるアンテナコイルを備えることを特徴とする請求項１に記載の移動端末機。
【請求項９】
前記接地手段は、
前記基底電圧源に接続された少なくとも一つ以上の接地コイルを備えることを特徴とする請求項１に記載の移動端末機。
【請求項１０】
前記接地手段は、
前記アンテナコイルと高周波信号源に電気的に接続された導電性内部コアが貫通され、表面が前記導電性内部コアと絶縁された第２コアと、
前記第２コアの表面に巻かれ、前記基底電圧源に接続された接地コイルと、
を備えることを特徴とする請求項８に記載の移動端末機。
【請求項１１】
前記アンテナコイル及び前記接地コイルのそれぞれの直線長さが電波波長の１／４であることを特徴とする請求項１０に記載の移動端末機。
【請求項１２】
前記アンテナは、
前記高周波信号源からの高周波信号電力の供給を受けるアンテナコイルと、
前記アンテナコイルと前記高周波信号源に電気的に接続される導電性内部コアと、
前記導電性内部コアが貫通され、その表面が前記導電性内部コアと絶縁され、前記基底電圧源に電気的に接続された導電性表面を有するコアと、
前記コアの導電性表面を経由して、前記基底電圧源に接続された少なくとも一つ以上の接地コイルと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の移動端末機。
【請求項１３】
前記アンテナコイル及び前記接地コイルのそれぞれの直線長さが電波波長の１／４であることを特徴とする請求項１２に記載の移動端末機。
【請求項１４】
移動端末機の外部に露出される接地手段を備えることを特徴とする移動端末機のアンテナ。
【請求項１５】
前記接地手段は、電波波長の１/４の長さを有することを特徴とする請求項１４に記載の移動端末機のアンテナ。
【請求項１６】
前記接地手段と前記移動端末機との間に形成された誘電体を更に備えることを特徴とする請求項１４に記載の移動端末機のアンテナ。
【請求項１７】
高周波信号を受信するアンテナコイルと、
電波波長の１/４の長さを有する接地手段と、
を備えることを特徴とする移動端末機のアンテナ。
【請求項１８】
前記接地手段は、
それぞれ直線長さが前記電波波長の１／４である少なくとも一つ以上の接地コイルを備えることを特徴とする請求項１７に記載の移動端末機のアンテナ。
【請求項１９】
前記アンテナコイルが巻かれる第１コアと、
前記アンテナコイルの一端と電気的に接続され、前記高周波信号を受信する導電性内部コアと、
前記導電性内部コアが貫通され、前記導電性内部コアと絶縁された表面を有する第２コアとを更に備え、
少なくとも一つ以上の前記接地コイルは、前記第２コアの表面に巻かれることを特徴とする請求項１７に記載の移動端末機のアンテナ。
【請求項２０】
前記アンテナコイルの一端と電気的に接続され、前記高周波信号を受信する導電性内部コアと、
前記導電性内部コアが貫通され、前記導電性内部コアと絶縁された状態を維持し、基底電圧源に接続された導電性表面を有するコアとを更に備え、
少なくとも一つ以上の前記接地コイルのそれぞれの一端は、前記コアの表面に接続されることを特徴とする請求項１８に記載の移動端末機のアンテナ。
【請求項２１】
アンテナコイルと、
前記アンテナコイルが巻かれる第１コアと、
前記アンテナコイルの一端と電気的に接続され、高周波信号を前記アンテナコイルに供給するための導電性内部コアと、
前記導電性内部コアが貫通され、前記導電性内部コアと絶縁された表面を有する第２コアと、
前記第２コアに巻かれ、基底電圧が供給される少なくとも一つ以上の接地コイルと、
を備えることを特徴とする移動端末機のアンテナ。
【請求項２２】
アンテナコイルと、
前記アンテナコイルの一端と電気的に接続され、高周波信号を前記アンテナコイルに供給するための導電性内部コアと、
前記導電性内部コアが貫通されるコアと、
前記コアの表面に形成され、基底電圧が供給される接地面と、
前記接地面に接続された少なくとも一つ以上の接地コイルとを備え、
少なくとも一つ以上の前記接地コイルのそれぞれの一端が前記接地面に接続されることを特徴とする移動端末機のアンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動端末機の長さに拘わらず、アンテナの輻射パターンが歪まない移動端末機と、そのアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
移動通信網あるいは無線加入者回線（ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ｌｏｃａｌ  ｌｏｏｐ：ＷＬＬ）のような無線通信網においては、交換局と加入者の移動端末機との間に基地局を設け、基地局と加入者の移動端末機との間で無線信号が交換される。移動端末機と基地局には、無線信号の送受信のためにアンテナが設けられる。
【０００３】
移動端末機のアンテナは、一般的に、図１に示すように、モノポールアンテナ（１２）と接地した端末機本体（１１）との間に高周波信号源（１３）が接続した方式で構成される。移動端末機に適用されるモノポールアンテナ（１２）は、ホイップ（ｗｈｉｐ）アンテナとヘリカル（ｈｅｌｉｃａｌ）アンテナに区分される。
【０００４】
図２に示すように、ホイップアンテナ（１５）は、送受信効率を最大化するために、周波数の波長がλである場合、λ／４の長さを有するように設計され、ヘリカルアンテナ（１６）は電波に対する長さがλ／４であり、長さを縮めるために螺線状に捻られるように設計される。ホイップアンテナ（１５）は、ヘリカルアンテナ（１６）より高利得を得るが、長さによる美観上の問題で伸張可能に設計され、ヘリカルアンテナ（１６）と併用するように設計される。ヘリカルアンテナ（１６）は端末機本体（１１）の上端の一側に設けられたハウジング（１４）内に挿入され固定される。
【０００５】
かかるモノポールアンテナ（１２）の接地面が完全な接地面である場合、接地の反対方向に像（Ｉｍａｇｅ）が映される。このようにモノポールアンテナ（１２）と接地の反対方向に映された像により、移動端末機のアンテナはまるでダイポールアンテナのように動作するようになる。しかしながら、一般的に、移動端末機の接地面は理想的には形成されないため、その接地面は移動端末機のアンテナの性能に影響を及ぼすようになる。
【０００６】
移動端末機において、接地面がアンテナに及ぼす影響は移動端末機の長さによって異なる。移動端末機のアンテナは、図１に示すように、モノポールアンテナ（１２）の長さ（Ｌ１）がλ／４であり、端末機本体（１１）の長さ（Ｌ２）がλ／４である場合に最大の性能で動作する。
【０００７】
移動端末機本体の長さ（Ｌ２）は、一般的に、セルラー方式において使用される電波波長のλ／４に設計されている。従って、移動端末機のアンテナはセルラー方式で移動端末機本体（１１）の長さがλ／４に最適化されるため、セルラー基盤で動作する際に最も良好な送受信効率で動作する。しかしながら、このような移動端末機をＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｅｒｖｉｃｅ）方式において使用すると、セルラー方式に比べ、使用周波数が約２倍高いＰＣＳにおいては電波の波長がセルラー方式の１／２に当たるため、移動端末機本体（１１）の長さがλ／２になる。このため、移動端末機本体（１１）に分布される電流がモノポールアンテナ（１２）から放射される電流より相対的に多くなり、その結果、ＰＣＳにおいて、図３に示すように、アンテナの輻射パターン（２０）が下部、即ち、端末機本体（１１）の方に傾くようになる。従って、セルラー方式に基づいて設計された移動端末機をＰＣＳ方式に適用すると、図３に示すように、−９０°から＋９０°の方向でアンテナの輻射パターン（２０）が減少される。このような現象は、一般的に、基地局アンテナが端末機の上方に位置することを考慮する場合、移動端末機の送受信効率を低下させる原因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の目的は、移動端末機の長さに拘わらずアンテナの輻射パターンが上方で歪まないようにした移動端末機と、そのアンテナを提供することにある。
本発明の他の目的は、移動端末機の送受信効率を高めるようにした移動端末機と、そのアンテナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る移動端末機とそのアンテナは、電波波長λに対してλ／４の長さを有する別途の接地手段を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の実施の形態に係る移動端末機とそのアンテナは、電波波長λに対してλ／４の長さを有する別途の接地手段を用いて、移動端末機の長さに関わらずに、何れの使用周波数環境においてもアンテナの輻射パターンの歪みを予防することができる。更に、本発明の実施の形態に係る移動端末機とそのアンテナは、前記接地手段を移動端末機に適用することにより、移動端末機の送受信効率を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図４から図１１を参照して、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図４及び図５を参照すると、本発明の第１の実施の形態に係る移動端末機は、端末機本体（３１）の上端の一側に設けられたモノポールアンテナ（３２）と、端末機本体（３１）内の基底電圧源（ＧＮＤ）に接続された接地ウィング（３４）とを備える。
端末機本体（３１）には、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）及び／又は電界発光素子（ＥＬ：Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等の表示手段と、キーパッド、タッチパネル等の入力手段とが設けられる。また、端末機本体（３１）には、表示手段、入力手段、高周波信号源（３３）を含む信号送受信回路、電源回路等が設けられる。
【００１２】
モノポールアンテナ（３２）は、端末機本体（３１）の上端の一側に設けられたハウジング内に挿入され、端末機本体（３１）の高周波信号源（３３）から高周波信号電力の給電を受ける。高周波信号源（３３）はモノポールアンテナ（３２）と基底電圧源との間に接続される。このモノポールアンテナ（３２）の長さ（Ｌ１）は電波波長λに対してλ/４であり、その物理的な長さを縮めるためにヘリカルアンテナにおいて実現されることができる。
【００１３】
接地ウィング（３４）は、端末機本体（３１）内の基底電圧源（ＧＮＤ）に接続され、アンテナの接地電極の役割をする。この接地ウィング（３４）は柔然な金属材質や複数の金属片がチェーン状に連結され、柔然性を有する導線状に製作され、端末機本体（３１）の一側に連結される。この接地ウィング（３４）の長さ（Ｌ３）は、電波波長λ／４に対してλ／４であり、移動端末機の形状と電波の送受信周波数によって異なる。
モノポールアンテナ（３２）と接地ウィング（３４）は、それぞれ電波λに対する長さがλ／４であるため、ダイポールアンテナと実質的に同一に動作する。
【００１４】
図４のような移動端末機に対して、ＰＣＳの電波周波数帯域でアンテナ特性を実験した結果、図５のように、その移動端末機のアンテナは全方位角に対して、輻射パターン（４０）におけるナルポイント（ｎｕｌｌ  ｐｏｉｎｔ）がなかった。この実験結果によると、接地ウィング（３４）によりモノポールアンテナ（３２）に流れる電流分布と接地の反対方向に流れる電流分布とが均一になるため、このような移動端末機をＰＣＳ基盤で使用するとしてもアンテナの輻射パターン（４０）が全方位角で比較的均一になるという事実が明らかになった。従って、図３に示すような移動端末機は、移動端末機の長さに拘わらず、何れの使用周波数環境においても全方位角で送受信感度を増大させることができる。
【００１５】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る移動端末機と、そのアンテナを示す図である。図６において、図５に示す移動端末機と同一な構成要素に対しては同一な図面符号を付けて、それに対する詳細な説明は省略する。
図６を参照すると、本発明の第２の実施の形態に係る移動端末機は、端末機本体（３１）と接地ウィング（３４）との間に形成された誘電体（３５）を備える。
【００１６】
誘電体（３５）は一定の誘電率を有し、接地ウィング（３４）と端末機本体（３１）との間の絶縁度を高め、接地ウィング（３４）と端末機本体（３１）との間の間隔（ｇ１）を縮める役割をする。この誘電体（３５）の誘電率が高いほど、接地ウィング（３４）と端末機本体（３１）との間隔（ｇ１）は更に縮まる。誘電体（３５）の誘電率は３〜４０程度が好ましい。
【００１７】
一方、接地ウィング（３４）は、図４のように、端末機本体（３１）の外部に露出されることもできるが、他の実施の形態として、図７のように、端末機本体（３１）内に形成されることもできる。
図７を参照すると、本発明の第３の実施の形態に係る移動端末機は、端末機本体（３１）内に内蔵された接地ウィング（３７）を備える。
接地ウィング（３７）は端末機本体（３１）内で基底電圧源（ＧＮＤ）に接続される。この接地ウィング（３７）は電磁波障害（ＥＭＩ：Electro Magnetic Interference）を阻止するための金属シールド（ｍｅｔａｌ  ｓｈｉｅｌｄ）（３８）がない別途の空間（３６）内で金属薄膜で形成される。この接地ウィング（３７）の長さ（Ｌ３）は電波波長λに対してλ／４であり、移動端末機の形状と電波の送受信周波数によって異なる。
【００１８】
端末機本体（３１）のハウジングの内面に形成された電磁波障害阻止用金属シールド（３８）は、端末機本体（３１）内で接地ウィング（３７）が形成された別途の空間（３６）を除いて、高周波信号源（３３）、基底電圧源（ＧＮＤ）及び各種駆動回路が実装された印刷回路ボード部分に形成される。
【００１９】
図８及び図９は、本発明の第４の実施の形態に係る移動端末機と、そのアンテナを示す図である。
図８及び図９を参照すると、本発明の第４の実施の形態に係る移動端末機のアンテナは、上部コア（７１）に巻かれた上部コイル（７２）と、下部コア（７４）に巻かれた下部コイル（７５）とを備える。
【００２０】
上部コイル（７２）の捻られた全体の長さは電波波長λに対してλ／４であり、上部コイル（７２）はモノポールアンテナとして機能する。この上部コイル（７２）は下部コア（７４）を貫通する導電性内部コア（７３）に接続され、その導電性内部コア（７３）を経由して高周波信号源（４３）から高周波信号電力の給電を受ける。下部コイル（７５）は捻られた全体の長さが電波波長λに対してλ／４である。この下部コイル（７５）は導電性内部コア（７３）と絶縁された下部コア（７４）の表面に巻かれ、一端が端末機本体（４１）内の基底電圧源に接続され、他端が何れかの電源にも連結されない接地線として機能する。
【００２１】
このようなアンテナ（４２）は、電波波長λに対してλ／４の長さを有する接地線、即ち下部コイル（７５）により、端末機本体（４１）の長さに拘わらず、何れの使用周波数環境においても全方位角に対してアンテナの送受信感度を増大させることができる。
【００２２】
図１０は、本発明の第５の実施の形態に係る移動端末機のアンテナを示す図である。図１０のアンテナは、図８のような移動端末機のアンテナとして適用されることができる。
【００２３】
図８及び図１０を参照すると、本発明の第５の実施の形態に係る移動端末機のアンテナ（４２）は、高周波信号電力の給電を受ける上部コイル（８２）と、それぞれ一側が接地された少なくとも一つ以上の下部コイル（８４、８５）とを備える。
【００２４】
また、この移動端末機のアンテナ（４２）は、導電性内部コア（８３）が挿入され、導電性表面を有するコア（８１）を更に備える。導電性内部コア（８３）の一端は上部コイル（８２）の一端と接続され、導電性内部コア（８３）の他端は高周波信号源（４３）に接続される。コア（８１）の表面には下部コイル（８４、８５）の一端と基底電圧源とが接続される。
【００２５】
上部コイル（８２）の捻られた全体の長さは電波波長λに対してλ／４であり、上部コイル（８２）はモノポールアンテナとして機能する。この上部コイル（８２）は、導電性内部コア（８３）を経由して高周波信号源（４３）から高周波信号電力の給電を受ける。下部コイル（８４、８５）は捻られた全体の長さが電波波長λに対してλ/４であり、コア（８１）の導電性表面を経由して基底電圧源に接続された接地線として機能する。
【００２６】
このようなアンテナ（４２）は、電波波長λに対してλ／４の長さを有する接地線、即ち、下部コイル（７５）により、端末機本体（４１）の長さに拘わらず、何れの使用周波数環境においても全方位角に対してアンテナの送受信感度を増大させることができる。
【００２７】
図１１は、図１０のようなアンテナ（４２）を図８のような移動端末機に対して適用し、ＰＣＳの電波周波数帯域で、そのアンテナ特性実験から得られたアンテナの輻射パターンである。この実験結果によると、図１１に示すように、図１０のアンテナから得られたアンテナの輻射パターンはセルラー帯域のアンテナ特性と同等である。即ち、図１０のアンテナは、ＰＣＳ基盤でも理想的なダイポールアンテナ特性で動作する。また、図１０のようなアンテナ（４２）が適用された移動端末機に対して、受信信号の強さを測定した結果によると、受信利得が高く測定された。特に、移動端末機の実際の通話環境と同様に、移動端末機を手に握って、頭に密着した状態で実験した結果、同一機種の他の移動端末機より平均受信利得が平均５ｄＢ以上に高く測定された。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】通常の移動端末機を示す図である。
【図２】図１のホイップアンテナおよびヘリカルアンテナを詳細に示す断面図である。
【図３】図１に示すアンテナの垂直輻射パターンを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る移動端末機と、そのアンテナを示す図である。
【図５】図４に示すアンテナの垂直輻射パターンを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る移動端末機と、そのアンテナを示す図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態に係る移動端末機と、そのアンテナを示す図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態に係る移動端末機と、そのアンテナを示す図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態に係る移動端末機と、そのアンテナを示す図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態に係る移動端末機のアンテナを示す図である。
【図１１】図１０に示すアンテナの垂直輻射パターンを示す図である。
【符号の説明】
【００２９】
３１，４１…端末機本体、３２…モノポールアンテナ、３３，４３…高周波信号源、３４，３７…接地ウィング、３５…誘電体、４２…アンテナ、７１…上部コア、７２，８２…上部コイル、７３，８３…導電性内部コア、７４…下部コア、７５，８４，８５…下部コイル、８１…コア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2007523559.tif 000011
【図１０】
2007523559.tif 000012
【図１１】
2007523559.tif 000013
【国際調査報告】
2007523559.tif 000014
2007523559.tif 000015