(57)【要約】【課題】ＧＨｚ帯において小型、薄型の無線機筐体内に収納できる広帯域な内蔵アンテナを提供する。【解決手段】ＲＦ基板に給電アンテナを配置形成して無線機筐体の箱部分の内部に配設し、一方、無給電素子を筐体の蓋部分の内面に設置し、箱部分と蓋部分を組み合わせたときに両素子の間に静電容量結合がなされるようにした無線機内蔵型の広帯域アンテナ装置とする。また、無給電素子の一端を折り曲げて、静電容量結合の調整を行なう。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱部分（１）と蓋部分（２）とからなる無線端末筐体への内蔵アンテナであって、当該内蔵アンテナは給電素子（３）と無給電素子（４）とからなり、前記給電素子（３）を箱部分（１）又は蓋部分（２）のいずれか一方の内面に装着し、前記無給電素子（４）を前記給電素子（３）が装着されていない他方の箱部分（１）又は蓋部分（２）の内面に装着し、箱部分（１）に蓋部分（２）を組み合わせたときに前記給電素子（３）と無給電素子（４）とが一定の離れた距離をもって配設され、この離れた距離により静電容量結合（５）を生じせしめるように構成したことを特徴とする広帯域内蔵アンテナ装置。
【請求項２】
前記無給電素子（４）はλ／２の電気的長さであり、これと静電容量結合（５）された電気的長さλ／４の給電素子（３）とからなり、前記給電素子（３）には同軸ケーブル（６）の芯線を接続導通すると共に、上記同軸ケーブル（６）の外部導体をＲＦ基板（８）のグランド部（７）に接続導通することを特徴とする請求項１項に記載した広帯域内蔵アンテナ装置。
【請求項３】
前記無給電素子（４）にはその一端を略直角に折り曲げた結合調整部（４ａ）を設け、この結合調整部（４ａ）が前記給電素子（３）との間を的確に調整されて、前期箱部分（１）と前記蓋部分（２）とが組み合わさったとき所望の静電容量結合（４ａ）が得られるようにしたことを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の広帯域内蔵アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を広帯域で送受信するためのアンテナ装置に係り、特に、無線通信機器端末に内蔵できるよう薄型に構成しうるように改良したものである。
【背景技術】
【０００２】
アンテナの広帯域特性を得る技術として、給電素子と若干離して無給電素子を配置し、その離した距離を的確に選択することによって静電容量結合を生じせしめ、広帯域な特性が得られることは既に知られている。また、公知の技術として給電線路で給電されるスロットアンテナと、その近傍に外付けされるアンテナ導体とによって、これらは互いに静電容量結合されて、アンテナとしての機能をなしえている技術も知られている。しかしながら、近年の携帯電話に代表されるように無線機端末が大変小型で且つ薄型になり、また、外付けアンテナを使用することが少なくなり、内蔵アンテナが多く使われる傾向になってきた。
しかしながら、広帯域の内蔵アンテナについては、薄型の無線通信機器端末に内蔵させることの出来るアンテナの要望はあるものの、具体的な技術としてはまだ無かった。
公知の技術として、次の文献を上げる。
【特許文献１】特開平８−３３０８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アンテナ給電素子と、これに特定の寸法だけ離して配置するアンテナ無給電素子とにより、その離間した部分に静電容量結合が形成されるアンテナは自明の技術である。しかしながら、小型で薄型の無線通信機器端末に内蔵する形式で給電素子と無給電素子の双方が旨く端末筐体内に配置されたアンテナ構成はこれまで無かった。
例えば、図４に示したアンテナは、給電素子３１と無給電素子４１とが互いに離間して配置されていることから静電容量結合がなされているアンテナ技術の一例であるが、これらのアンテナは無線通信機器端末より外部に露出しているため、アンテナが折れたり或いは汚れたりし、また携帯端末の外観形状の美的なデザインが損ななどの課題があった。
【０００４】
上記の課題について、更に明確にいえば小型で極めて薄型の無線機端末に給電素子と無給電素子とからなる広帯域アンテナを各々効果的に内蔵配置する構成が求められることになる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は従来形式の携帯電話機やPHS携帯端末などのアンテナの改良について種々研究を重ねてきた結果、薄型平面状アンテナでありながら、広帯域特性が得られる静電容量結合方式を採用することに着目した。そして図1及び図2に示すアンテナを試作した。
【０００６】
本アンテナの開発は、その対象を１．９ＧＨｚ帯無線周波数を使用するPHSシステム、無線機器端末の内蔵アンテナ実現に向けて開発を進めたものである。
【０００７】
まず無給電素子については、使用する無線周波数である１．９GHz帯のλ／２の電気的長さを有する折り返しアンテナを試作した。折り返しアンテナとしたことは、折り返した隣の同士の線路間で電気的に結合が起こり、これ自体のアンテナとしての帯域が広く形成できるという利点がある。
この折り返しアンテナは平面状の金属板をジグザグ形状にプレス機で打ち抜けば良いわけで、極めて安価に成しえる利点がある。また、薄い銅箔材から切り取ってアンテナを形成しても良い。
【０００８】
また、給電素子も平面状に形成したもので、金属板からジグザグ形状にプレス等で打抜くことで、容易に安価に作ることが出来る。これを無線通信機器端末内に内蔵されるRF基板の一部に接着等で取り付けて形成しても良いし、或いはこのRF基板に前記プレス等で打抜いたアンテナをRF基板に接着等で固定しても良い。又は、前記RF基板の先端部分にエッチング等によってジグザグ状に形成し手も良い。この給電素子（３）の電気的長さは使用周波数１．９ＧＨｚ帯のλ／４に形成してあり、これに同軸ケーブルの芯線を半田付けによって接続導通させ、前記同軸ケーブルの外部導体をグランド板に接続導通させている。
【０００９】
この給電素子（３）を搭載し、或いは形成したRF基板（８）は、無線機筐体を形成する箱部分（１）の内部の底に取り付ける。一方、前記無給電素子（４）は無線機筐体を形成する蓋部分（２）の内面に両面接着テープか、接着剤などで貼付し固定する。
【００１０】
そして、前記箱部分（１）と前記蓋部分（２）とを互いに重ね合わせて組み立てたときに、図１に示すごとく使用周波数のλ／４の電気的長さをもつ給電素子（３）と、使用周波数のλ／２の電気的長さをもつ無給電素子（４）は一定の間隔を保って固定され、この間隔によって静電容量結合が得られるものである。
このように、給電素子（３）と無給電素子（４）が一定間隔をもって固定されて給電されたときに、静電容量結合（５）を生じせしめるわけであるが、箱部分（１）と蓋部分（２）を重ね合わせたときの距離が離れすぎたり、近づきすぎたりすると所望の静電容量結合が得られないなどの問題があるため、本案では無給電素子（４）の一端部を略直角に給電素子（３）側に折り曲げた結合調整部（４ａ）を設けたので、この結合調整部（４ａ）を適度に切り取って調整することによって所望の静電容量結合が得られることになる。
これによって、両者は広帯域な特性をもつ静電容量結合方式の内蔵アンテナとなるわけである。なお、無線機端末の筐体の寸法次第では、箱部分（１）と蓋部分（２）にそれぞれ内蔵した給電素子（３）と無給電素子（４）との距離が、前記静電容量結合の度合いが丁度良い場合は、前記無給電素子（４）に設けた結合調整部（４ａ）が不要となる場合があることは言うまでもない。
【００１１】
この試作品のアンテナ特性を測定してみたところ、図３にVSWR（電圧定在波比）を示すごとくである。つまり、本案によるPHSの周波数帯域におけるVSWRは1.89GHz帯から1.90GHz帯まで、いずれも1.2以下と極めて良好な結果を得た。
【００１２】
以上に説明した原理に基づいて、本請求項１に係る広帯域内蔵アンテナ装置の構成方法は、箱部分（１）と蓋部分（２）とからなる無線端末筐体への内蔵アンテナであって、
（ａ）当該内蔵アンテナは給電素子（３）と無給電素子（４）とからなり、
（ｂ）前記給電素子（３）を箱部分（１）又は蓋部分（２）の一方の内面に装着し、前記無給電素子（４）を前記給電素子（３）が装着されていない他方の箱部分（１）又は蓋部分（２）の内面に装着し、
（ｃ）箱部分（１）に前記蓋部分（２）を組み合わせたときに前記給電素子（３）と無給電素子（４）とが一定の距離をもって配設されて静電容量結合（５）を生じせしめるように構成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項２に係る発明の構成は、前記請求項１の発明の構成要件に加えて、前記無給電素子（４）はλ／２の電気的長さであり、これと静電容量結合（５）された電気的長さλ／４の給電素子（３）とからなり、前記給電素子（３）には同軸ケーブル（６）の芯線を接続導通すると共に、上記同軸ケーブル（６）の外部導体をＲＦ基板（８）のグランド部（７）に接続導通することを特徴とする。
【００１４】
請求項３に係る発明の構成は、前記無給電素子（４）にはその一端を略直角に折り曲げた結合調整部（４ａ）を設け、この結合調整部（４ａ）が前記給電素子（３）との間を的確に調整されて、前記箱部分（１）と前記蓋部分（２）が組み合わさったとき所望の静電容量結合（５）が得られるようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明の構成を適用すると、無給電素子と給電素子からなるアンテナをそれぞれ無線機筐体の箱部分と蓋部分の内部に配設し、箱部分に蓋部分を取り付けたときにこのアンテナが静電容量結合されるように構成したので、無線機器内蔵の広帯域アンテナが容易に得られる。
【００１６】
請求項２の発明の構成を前記請求項１の発明の構成に併せて実施すると、該請求項１の発明の効果を阻害することなく、電気的長さλ／４の給電素子をＲＦ基板上に形成して同軸ケーブルで給電するようにし、電気的長さλ／２の無給電素子を対向的に配設したので、広帯域ナ内蔵アンテナが得られる。
【００１７】
請求項3の発明の構成を、前記請求項１及び請求項２の発明の構成と併せて実施すると、無給電素子に静電容量結合のための結合調整部を形成したので、この結合調整部の長さを適宜調整することによって、無線機筐体の箱部分と蓋部分の深さが異なるものであっても、容易に静電容量結合の結合度を調整でき、安定した広帯域特性が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明に係る広帯域アンテナの１実施形態を示ししている。このアンテナは携帯無線機端末用であって、主としてＰＨＳ携帯端末用として開発したものである。無給電素子（４）は複数の折り曲げ部をジグザグ状に形成し1.9ＧＨz帯のλ／２の電気的長さを有するアンテナである。この無給電素子（４）は、銅版等をプレスで打抜く方法で製作が可能である。
また図２に示すがこの無給電素子（４）を無線機筐体の蓋部分に装着するには、両面接着テープを上面に貼り付け、これを筐体の蓋部分（２）の内面に押し付けて貼り付ければよい。
一方、給電素子は無線機筐体の内部に装着されるRF基板を用いることで容易に形成される。即ち、無線機器の筐体内部に配置されるRF基板の端部などにグランド部（７）と区分して給電素子（３）を配置させる。この給電素子（３）は、無給電素子と同じく銅版等をプレスで打抜いてもよいし、RF基板の表面導電体をエッチング加工して形成してもよい。
この給電素子も1.9GHz帯に設計され、電気的長さλ／４になるように形成される。
給電素子（３）については、同軸ケーブ（６）の芯線が半田等で接続導通されており、同軸ケーブル（６）の外部導体がRF基板のグランドに接続導通される。
なお、前記同軸ケーブル（６）は特にこれを用いずに、RF基板に直接子プレナ方式によるストリップラインの給電方式を採用してもよい。
【００１９】
図２に示すように、蓋部分の内面に両面テープ等で接着固定した無給電素子（４）は、略直角に結合調整部（４ａ）が形成されているから、これを組み立てたときに、給電素子（３）と無給電素子（４）とは図１に示すように略平行に固定される。そして、結合調整部（４ａ）と給電素子（３）が一定の空間寸法を維持して固定されているので、静電容量結合（５）が生じ、広帯域なアンテナ特性が得られることになる。
なお、無線機筐体が極めて薄い場合は、前記結合調整部（４ａ）は不要となり、給電素子（３）と、無給電素子（４）のみで、結合調整部（４ａ）を設けなくとも静電容量結合が行なえることもありえる。
【００２０】
図３は、前記の方法で製作したアンテナのＶＳＷＲを測定したデータである。1.89ＧＨzから1.92GHzにおいて、それぞれVSWR値が1.３以内に収まる値を示している。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る広帯域内蔵アンテナ装置の１実施形態を示し、各構成部材が組み立てられてアンテナアッセンブリを形成している状態を模式的に描いた斜視図である。
【図２】前掲の図１に示した実施形態のアンテナアッセンブリを無線機筐体に取り付けるとともに、無線機筐体の蓋を箱部分に組み立てる前の状態を描いた図である。
【図３】前掲の図１、及び図２の実施形態で製作したアンテナのVSWRを測定したデータである。
【図４】従来の静電容量方式のアンテナを備えた無線機器であって、機器筐体の外部に取り付けられた給電素子（８）と線状アンテナによる無給電素子（９）を示している。
【符号の説明】
【００２２】
１・・・箱部分
２・・・蓋部分
３・・・給電素子
４・・・無給電素子
４ａ・・結合調整部
５・・・静電容量結合
６・・・同軸ケーブル
７・・・グランド部
8・・・ＲＦ基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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