(57)【要約】【課題】複数の通信周波数帯における通信で使用可能なノッチアンテナ及び携帯無線通信端末を得る。【解決手段】ノッチアンテナ７Ｘが低い通信周波数帯ＢＬで共振すべき時には、トラップ回路２２によってスリット５をスリット長Ｌｓｈの位置で高周波的に開状態とすることができると共に、高い通信周波数帯ＢＨで共振すべき時には、トラップ回路２２によってスリット５をスリット長Ｌｓｈの位置で高周波的に閉状態にすることができ、かくして共振すべき通信周波数帯ＢＬ又はＢＨに応じてノッチアンテナ７Ｘの共振長を適宜変更することができる。【選択図】　　　　図７
2004032303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のグランドに帯状のスリットを形成してなるノッチアンテナにおいて、
上記ノッチアンテナの共振長を電気的に変更する共振長変更手段
を具えることを特徴とするノッチアンテナ。
【請求項２】
上記共振長変更手段は、
上記スリットを短手方向に跨いで配設されたダイオード
を具え、
上記ダイオードに対して順方向電流を印加することにより、上記ノッチアンテナの上記共振長を変更する
ことを特徴とする請求項１に記載のノッチアンテナ。
【請求項３】
上記共振長変更手段は、
上記スリットを短手方向に跨いで配設されたトラップ回路
を具えることを特徴とする請求項１に記載のノッチアンテナ。
【請求項４】
所定のグランドに帯状のスリットを形成してなるノッチアンテナと、
上記ノッチアンテナの共振長を電気的に変更する共振長変更手段と
を具えることを特徴とする携帯無線通信端末。
【請求項５】
上記ノッチアンテナは、
ユーザによって把持される把持筐体の下端部から延長して設けられた非把持筐体の内部に配設される
ことを特徴とする請求項４に記載の携帯無線通信端末。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はノッチアンテナ及び携帯無線通信端末に関し、例えば携帯電話機に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、筐体のデザイン性向上や使用時に筐体から外側に突出するアンテナ素子（すなわち、エレメント）の破損防止を目的として、アンテナ全体を筐体内部に配設した、いわゆるアンテナ内蔵型の携帯電話機が普及し始めている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなアンテナ内蔵型の携帯電話機を実現する一手法として、グランドに対して帯状の切り込み（以下、これをスリットと呼ぶ）を形成し、当該形成したスリットをエレメントとして機能させるノッチアンテナを携帯電話機に内蔵させることが考えられている。
【０００４】
ここでノッチアンテナにおいては、その共振長がかかるスリットの長手方向の長さ（以下、これをスリット長と呼ぶ）によって決定され、当該スリット長は一般的に使用通信周波数の０．２波長程度の長さに選定される。
【０００５】
従って、従来主流の８００〜９００ＭＨｚ帯の携帯電話無線通信システム（ＰＤＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｃｅｌｌｕｌａｒ）やＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）等）では、スリット長を７０ｍｍ程度に選定する必要があったため、ノッチアンテナを携帯電話機に内蔵することが困難であったが、近年主流となりつつある２ＧＨｚ帯の携帯電話無線通信システム（Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ　Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）等）では、スリット長を３０ｍｍ程度にすれば良く、ノッチアンテナを携帯電話機に内蔵することが可能であると考えられている。
【０００６】
一方、近年、携帯電話無線通信システムにおいては、携帯電話機の急激な普及に伴って通話回線数が不足しているため、それぞれ異なる通信周波数帯を使用した複数の携帯電話無線通信システムを併用することにより通話回線数を増加させる手法が採られ始めており、このような状況に伴って、１台の携帯電話機を複数の通信周波数帯における通信で使用可能とさせる必要性が生じてきた。
【０００７】
しかしながら従来のノッチアンテナでは、上述のように共振長がスリット長で決定されてしまうため複共振化が困難であることにより、ノッチアンテナを内蔵した携帯電話機を複数の通信周波数帯における通信で使用可能とさせ難かった。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、複数の通信周波数帯における通信で使用可能なノッチアンテナ及び携帯無線通信端末を提案しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するために本発明においては、所定のグランドに帯状のスリットを形成してなるノッチアンテナにおいて、当該ノッチアンテナの共振長を電気的に変更する共振長変更手段を設けるようにしたことにより、共振すべき通信周波数帯に応じてノッチアンテナの共振長を適宜変更することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。
【００１１】
（１）第１の実施の形態
図１において、１は全体として携帯電話機を示し、その使用時にユーザの手によって把持される筐体（以下、これを把持筐体と呼ぶ）２内部に回路基板３が配設されている。
【００１２】
回路基板３において、その表面３Ａには、例えば無線通信部（図中において明示せず）を構成するディジタル信号処理回路や携帯電話機１を機能させるための種々の電子部品が配設されており、図２に示すように、裏面３Ｂには、銅箔等でなるグランド４が形成されている。
【００１３】
グランド４には、把持筐体２の短手方向と垂直且つグランド４の中央下端部から上側に向ってスリット長Ｌｓｌ及び幅Ｗｄｔでなる帯状のスリット５が形成されていると共に、当該スリット５の両側から給電線としての導体パターン６が回路基板３を貫通して表面３Ａに延長し、当該表面３Ａ側に延長した導体パターン６に対して図示しない無線通信部が電気的に接続されており、これらグランド４、エレメントとして機能するスリット５及び後述する可変共振長回路等によってノッチアンテナ７を構成するようになされている。
【００１４】
ここでスリット５のスリット長Ｌｓｌについては、例えば本実施の形態の携帯電話機１によって使用可能とされるべき異なる２つの通信周波数帯ＢＬ及びＢＨのうち、低い通信周波数帯ＢＬにおける中心周波数ｆＬの０．２波長程度に選定されている。
【００１５】
またノッチアンテナ７においては、当該ノッチアンテナ７の主偏波がスリット５の短手方向（図中において、矢印ａで示す方向）であり、当該短手方向の偏波に対してほぼ無指向性となる。従って図３（Ａ）に示すように携帯電話機１においては、把持筐体２の短手方向とスリット５の短手方向とがほぼ平行に形成されていることにより、ユーザによって携帯電話機１が把持されると、スリット５の短手方向が地平の垂直方向と比較的一致し、これにより図示しない基地局から送信される垂直偏波の電波の損失を低減し得るようになされている。
【００１６】
さらに携帯電話機１においては、ノッチアンテナ７が把持筐体２の下端部に配設されることにより、図３（Ｂ）に示すように、携帯電話機１の使用時、ノッチアンテナ７をユーザの頭部から離すことができ、かくしてユーザの頭部によってノッチアンテナ７のアンテナ特性が劣化することを防止し得るようになされている。
【００１７】
図４に示すように、可変共振長回路８は、例えばＰＩＮダイオードでなる短絡用ダイオード９、当該短絡用ダイオード９に対して順方向電流Ｉ１を印加するための直流電源１０、無線通信部からの高周波が直流電源１０側に流入することを防止するためのインダクタ１１及び直流電源１０からの直流電流をカットするためのコンデンサ１２（容量が例えば３０ｐＦ程度）によって構成されており、当該短絡用ダイオード９は、スリット長Ｌｓｈの位置でスリット５を短手方向に跨ぐようにして配設されている。
【００１８】
ここで共振長変更手段としての可変共振長回路８において、直流電源１０、インダクタ１１及びコンデンサ１２等が、スリット５を延長して形成された延長スリット５Ａ上に配設されているが、この延長スリット５Ａは、エレメントとして機能するスリット５全体の領域と比して小さい領域であることにより、ノッチアンテナ７のアンテナ特性に殆ど影響を及ぼさないようになされている。
【００１９】
実際上、可変共振長回路８において短絡用ダイオード９のカソード側の接続端１３Ａは、スリット長Ｌｓｈ且つスリット５との境界部分に位置するグランド４に対して電気的に接続されている。
【００２０】
一方、可変共振長回路８において短絡用ダイオード９のアノード側は、コンデンサ１２に接続されており、当該コンデンサ１２の接続端１３Ｂは、スリット長Ｌｓｈ且つ延長スリット５Ａとの境界部分に位置するグランド４に対して電気的に接続されている
【００２１】
ここでスリット５のスリット長Ｌｓｈについては、例えば本実施の形態の携帯電話機１によって使用可能とされるべき異なる２つの通信周波数帯ＢＬ及びＢＨのうち、高い通信周波数帯ＢＨにおける中心周波数ｆＨの０．２波長程度に選定されている。
【００２２】
以上の構成において、可変共振長回路８の直流電源１０をＯＦＦにして短絡用ダイオード９に順方向電流Ｉ１を印加しない場合、図５（Ａ）に模式的に示すように、当該短絡用ダイオード９を１ｐＦ程度の容量のコンデンサとみなすことができる。
【００２３】
つまり可変共振長回路８においては、１ｐＦ程度の容量のコンデンサとみなした短絡用ダイオード９と、１ｐＦよりも大きい容量でなるコンデンサ１２とが直列に接続された状態となって、短絡用ダイオード９及びコンデンサ１２の合成容量が小さい値となることにより、スリット５をスリット長Ｌｓｈの位置で高周波的に開状態とすることができる。
【００２４】
かくしてノッチアンテナ７は、スリット５が高周波的にスリット長Ｌｓｌとして機能することにより、低い通信周波数帯ＢＬで共振する。
【００２５】
一方、可変共振長回路８の直流電源１０をＯＮにして短絡用ダイオード９に順方向電流Ｉ１を印加した場合、当該短絡用ダイオード９における抵抗がほぼ０Ωとなることにより、図５（Ｂ）に模式的に示すように、スリット５をスリット長Ｌｓｈの位置で高周波的に閉状態（すなわち、短絡状態）とすることができる。
【００２６】
かくしてノッチアンテナ７は、スリット５が高周波的にスリット長Ｌｓｈとして機能することにより、高い通信周波数帯ＢＨで共振する。
【００２７】
以上の構成によれば、短絡用ダイオード９に対して順方向電流Ｉ１を印加しないことにより、スリット５をスリット長Ｌｓｈの位置で高周波的に開状態とすることができると共に、短絡用ダイオード９に対して順方向電流Ｉ１を印加することにより、スリット５をスリット長Ｌｓｈの位置で高周波的に閉状態にすることができ、かくしてノッノッチアンテナ７の共振長を選択的に変更することができる。
【００２８】
これによりノッチアンテナ７が内蔵された携帯電話機１を、異なる２つの通信周波数帯ＢＬ及びＢＨにおける通信で使用することができる。
【００２９】
（２）第２の実施の形態
図４との対応部分に同一符号を付して示す図６において、ノッチアンテナ７Ｘは、コイル２０及びコンデンサ２１が並列接続されてなるトラップ回路２２を有し、この共振長変更手段としてのトラップ回路２２は、スリット長Ｌｓｈの位置で当該スリット５を短手方向に跨ぐようにして配設されている。
【００３０】
実際上、トラップ回路２２の接続端２２Ａ及び２２Ｂは、スリット長Ｌｓｈ且つスリット５との境界部分に位置するグランド４に対して電気的に接続されている。
【００３１】
ここでトラップ回路２２におけるコイル２０のインダクタンスＬＴ及びコンデンサ２１の容量ＣＴの選定方法について以下に説明する。まずトラップ回路２２においては、当該トラップ回路２２のアドミタンスＹ１を、次式、
【００３２】
【数１】
2004032303.tif 000003
【００３３】
によって表すことができる。ここでωは角周波数を表しており、特に低い通信周波数帯ＢＬの中心周波数ｆＬに対応する角周波数ωＬと、高い通信周波数帯ＢＨの中心周波数ｆＨに対応する角周波数ωＨとについては、ωＬ＜ωＨとなる。
【００３４】
そして、ノッチアンテナ７Ｘを低い通信周波数帯ＢＬ（特に、低い通信周波数帯ＢＬの中心周波数ｆＬ）で共振させる場合、トラップ回路２２によってスリット５をスリット長Ｌｓｈの位置で高周波的に開状態とする、すなわちトラップ回路２２のアドミタンスＹ１を０とする必要があり、当該アドミタンスＹ１を０とした場合におけるコイル２０のインダクタンスＬＴ及びコンデンサ２１の容量ＣＴの選定条件は、次式
【００３５】
【数２】
2004032303.tif 000004
【００３６】
によって表すことができる。
【００３７】
この（２）式によるコイル２０のインダクタンスＬＴ及びコンデンサ２１の容量ＣＴの選定条件下において、ノッチアンテナ７Ｘを高い通信周波数帯ＢＨ（特に、高い通信周波数帯ＢＨの中心周波数ｆＨ）で共振させた場合、トラップ回路２２のアドミタンスＹ２は、次式
【００３８】
【数３】
2004032303.tif 000005
【００３９】
によって表され、また角周波数ωＬ及びωＨについてはωＬ＜ωＨであることにより、トラップ回路２２が容量性リアクタンスを有する、すなわちコンデンサとして機能すると仮定することができる。
【００４０】
さらに、コンデンサとして機能すると仮定したトラップ回路２２の容量（以下、これを仮定容量と呼ぶ）ＣＨは、次式
【００４１】
【数４】
2004032303.tif 000006
【００４２】
によって表される。これによりトラップ回路２２においては、コンデンサ２１の容量ＣＴを適切に選定することにより、トラップ回路２２の仮定容量ＣＨが大きい値となるようになされている。
【００４３】
このようにノッチアンテナ７Ｘにおいては、上述の（２）式及び（４）式の選定条件に従ってコイル２０のインダクタンスＬＴ及びコンデンサ２１の容量ＣＴを適切に選定することにより、低い通信周波数帯ＢＬで共振すべき時にはトラップ回路２２のアドミタンスＹ１がほぼ０となり、高い通信周波数帯ＢＨで共振すべき時にはトラップ回路２２が容量の大きいコンデンサとして機能するようになされている。
【００４４】
以上の構成において、ノッチアンテナ７Ｘが低い通信周波数帯ＢＬで共振すべき時には、トラップ回路２２のアドミタンスＹ１がほぼ０となることにより、図７（Ａ）に模式的に示すように、スリット５をスリット長Ｌｓｈの位置で高周波的に開状態とすることができる。
【００４５】
かくしてノッチアンテナ７Ｘは、スリット５が高周波的にスリット長Ｌｓｌとして機能することにより、低い通信周波数帯ＢＬで共振する。
【００４６】
一方、ノッチアンテナ７Ｘが高い通信周波数帯ＢＨで共振すべき時には、トラップ回路２２を容量の大きいコンデンサとして機能させることにより、図７（Ｂ）に模式的に示すように、スリット５をスリット長Ｌｓｈの位置で高周波的に閉状態とすることができる。
【００４７】
かくしてノッチアンテナ７Ｘは、スリット５が高周波的にスリット長Ｌｓｈとして機能することにより、高い通信周波数帯ＢＨで共振する。
【００４８】
以上の構成によれば、ノッチアンテナ７Ｘが低い通信周波数帯ＢＬで共振すべき時には、トラップ回路２２によってスリット５をスリット長Ｌｓｈの位置で高周波的に開状態とすることができると共に、高い通信周波数帯ＢＨで共振すべき時には、トラップ回路２２によってスリット５をスリット長Ｌｓｈの位置で高周波的に閉状態にすることができ、かくして共振すべき通信周波数帯ＢＬ又はＢＨに応じてノッチアンテナ７Ｘの共振長を適宜変更することができる。
【００４９】
これによりノッチアンテナ７Ｘが内蔵された携帯電話機１を、異なる２つの通信周波数帯ＢＬ及びＢＨにおける通信で使用することができる。
【００５０】
なお上述の実施の形態においては、ノッチアンテナ７又は７Ｘを携帯無線通信端末としての携帯電話機１に内蔵する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）やトランシーバ等、この他種々の携帯無線通信端末に内蔵することができる。
【００５１】
また上述の実施の形態においては、ノッチアンテナ７又は７Ｘを携帯電話機１の把持筐体２内部に配設する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図８に示すように、把持筐体２Ｘと、当該把持筐体２Ｘの下端部にヒンジ部３０を介して設けられ、図示しないマイクロフォン等が配設される延長筐体３１とによって構成された携帯電話機１Ｘ（いわゆる、フリップ型携帯電話機）において、その使用時にユーザの手によって把持されない非把持筐体としての延長筐体３１内部にノッチアンテナ７又は７Ｘを配設するようにしても良い。
【００５２】
このようにすれば携帯電話機１Ｘにおいては、ノッチアンテナ７又は７Ｘがユーザの手によって覆われることを防止し得、かくしてノッチアンテナ７又は７Ｘのアンテナ特性が劣化することを防止することができる。
【００５３】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、共振すべき通信周波数帯に応じてノッチアンテナの共振長を適宜変更することができ、かくして複数の通信周波数帯における通信で使用可能なノッチアンテナ及び携帯無線通信端末を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】携帯電話機の構成を示す略線図である。
【図２】回路基板の裏面を示す略線図である。
【図３】携帯電話機の使用時の様子を示す略線図である。
【図４】可変共振長回路の構成を示す略線図である。
【図５】ノッチアンテナの動作（１）を示す略線図である。
【図６】トラップ回路の構成を示す略線図である。
【図７】ノッチアンテナの動作（２）を示す略線図である。
【図８】他の実施の形態の説明に供する略線図である。
【符号の説明】
１、１Ｘ……携帯電話機、２、２Ｘ……把持筐体、４……グランド、５……スリット、７、７Ｘ……ノッチアンテナ、８……可変共振長回路、９……短絡用ダイオード、２２……トラップ回路、３１……延長筐体。
【図１】
2004032303.tif 000007
【図２】
2004032303.tif 000008
【図３】
2004032303.tif 000009
【図４】
2004032303.tif 000010
【図５】
2004032303.tif 000011
【図６】
2004032303.tif 000012
【図７】
2004032303.tif 000013
【図８】
2004032303.tif 000014