(57)【要約】【課題】本発明は、アンテナと、それを覆う筐体、およびアンテナと周辺回路との距離を変えずに、筐体の表面に誘電体ブロックを装着してアンテナの周波数帯域を広帯域化し、尚かつ筐体が誘電体カバーで覆われた場合においてもアンテナの周波数特性を不変とすることが可能な携帯型電子機器を提供することを目的とする。【解決手段】地板と放射素子とで誘電体セラミックを挟んでなるパッチアンテナと、前記パッチアンテナを覆う異種類誘電体からなる筐体と、前記パッチアンテナの地板に対向した筐体の表面に設けられた誘電体ブロックと、前記パッチアンテナの地板側の誘電体の表面に対向して設けられている誘電体の表面を覆うカバーから構成される。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地板と放射素子とで誘電体セラミックを挟んでなるパッチアンテナと、前記パッチアンテナを覆う異種類誘電体からなる筐体と、前記パッチアンテナの地板に対向した筐体の表面に設けられた誘電体ブロックと、から構成されることを特徴とする携帯型電子機器。
【請求項２】
前記パッチアンテナは、前記携帯型電子機器を形成する筐体内に設けられていることを特徴とする請求項１記載の携帯型電子機器。
【請求項３】
地板と放射素子とで誘電体セラミックを挟んでなるパッチアンテナと、前記地板側に設けられた第１誘電体と前記放射素子側に設けられた第２誘電体とで前記パッチアンテナを挟み込むように覆うことで構成される筐体と、前記パッチアンテナの地板に対向した前記第２誘電体の表面に設けられた誘電体ブロックと、から構成されることを特徴とする携帯型電子機器。
【請求項４】
前記筐体の表面は、誘電体からなるカバーで覆われていることを特徴とする請求項１から３のうちいずれかに記載の携帯型電子機器。
【請求項５】
前記カバーは前記第２誘電体の表面を覆うものであり、前記誘電体ブロックを覆わないように、カバーに前記誘電体ブロックと同じ大きさの穴を有することを特徴とする請求項４記載の携帯型電子機器。
【請求項６】
通信機能および、表示部を有する本体部と、この本体部に開閉可能に設けられたバンド部から構成される携帯型電子機器において、前記バンド部は地板と放射素子とで誘電体セラミックを挟んでなるパッチアンテナを挟み込むように覆うことで構成される筐体と、前記パッチアンテナの地板側に対向する筐体の表面に設けられた誘電体ブロックと、この筐体の表面を覆うカバーと、から構成されていることを特徴とする携帯型電子機器。
【請求項７】
前記筐体内には、通信用のスピーカーまたは、マイクロホンからなる音響部品が設けられていることを特徴とする請求項１から６のうちいずれかに記載の携帯型電子機器。
【請求項８】
前記携帯型電子機器は、腕時計型の通信装置であることを特徴とする請求項１から７のうちいずれかに記載の携帯型電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナを内蔵する電子機器に係り、特に、情報通信端末機器や携帯情報端末機器等の携帯型電子機器に使用されるアンテナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信の発展により携帯電話やＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ：個人情報携帯端末器）などの情報通信端末機器が急速に普及してきた。これにより、移動体通信端末機器の小型化が進むと同時に、アンテナも小型・高性能化が求められるようになってきた。しかし、小型化・携帯性が増す反面、機器内でのアンテナ占有のスペースが小さくなり、アンテナを覆う筐体（誘電体）や、周辺回路などとの距離が非常に近くなってしまう。筐体がアンテナを覆ってしまうと、アンテナの共振周波数は推移する。そのため、所望の周波数帯域でのアンテナの効率は低下してしまうといった問題があった（例えば非特許文献１参照。）。
【０００３】
【従来技術が記載されている文献】
泉、坂本、新井：２００２年電子情報通信学会  総合大会講演論文集  Ｂ―１―１０１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、アンテナ内蔵型の携帯型電子機器の設計を行う場合には、アンテナを覆う誘電体や周辺回路といった外部要因の影響を受け、アンテナの共振周波数が推移してしまうのが普通である。従って、アンテナを誘電体である筐体の中に内蔵させたとき、いかにして共振周波数を不変とするか、効率を低下させない事が問題になる。従来、この問題を解決する手段としては、アンテナ素子の形状を工夫したり、誘電体である筐体の比誘電率を変化させたり、アンテナと周辺回路との距離を大きくとるといった対策を取られてきたが、このような解決手段ではアンテナの形状・占有スペース・周辺回路との距離・誘電体の比誘電率という、全て変えることのできない条件下では対応できないといった問題があった。
【０００５】
そこで本発明は、アンテナ、それを覆う筐体、およびアンテナと周辺回路との距離などを変えずに、アンテナの周波数帯域を広帯域化し、尚かつ筐体に装着する誘電体カバーで覆われた場合においてもアンテナの周波数特性を不変とすることが可能な携帯型電子機器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、地板と放射素子とで誘電体セラミックを挟んでなるパッチアンテナと、前記パッチアンテナを覆う誘電体からなる筐体と、前記パッチアンテナの地板に対向した筐体表面に設けられた誘電体ブロックと、から構成されることを特徴とする。
本発明で、筐体は誘電体、つまり誘電材料からなり、例えばプラスチック等の一般的に電子機器の筐体に用いられる材料をいう。また本発明でパッチアンテナの地板に対向した筐体の表面に設けられた誘電体ブロックは、筐体と一体に形成された物や、筐体とは別体であり筐体に接着や溶着、貼り付け等で形成されたものを含む。また、この誘電体ブロックは、形状に制限はなく、矩形である必要はない。
【０００７】
本発明では、パッチアンテナの地板側の筐体表面に誘電体ブロックを設ける。この手段を取ることで、アンテナの周波数特性を広帯域化し、尚かつ誘電体カバーで覆われた場合においてもアンテナの周波数特性を不変とすることが可能となる。
本発明では、筐体の表面に更に誘電体からなるカバーで覆われても良い。材料としては、シリコン・ラバーやゴム等の可撓性を有するものが好ましい。カバーは筐体の全体を覆っているものでも、一部を覆っているものでもどちらでも良い。このカバーは、誘電体ブロックを覆わないように、誘電体ブロックに当たる部分に誘電体ブロックの大きさに相当する穴を有することが好ましい。
【０００８】
【実施例】
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【０００９】
【第１実施例】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１実施例における携帯型電子機器である。図１（ａ）は、パッチアンテナ５の地板側から見た携帯型電子機器を示す平面図であり、図１（ｂ）は、携帯型電子機器を横から見た携帯型電子機器を示す断面図である。この携帯型電子機器は、腕に装着できることを目的とし、通信機能及び表示部を有する本体部７と、この本体部７に開閉可能に設けられたバンド部８から構成されている。そしてバンド部８の一方もしくは両方には、通信用のスピーカーまたはマイクロフォンなどの音響部品とアンテナが設けられている。
【００１０】
図２（ａ），（ｂ）は、各々共に前記実施例の携帯型電子機器のバンド部の一部であり、アンテナと音響部品を内蔵している。図２（ａ）は、パッチアンテナ５の地板側から見た携帯型電子機器を示す平面図であり、図２（ｂ）は、携帯型電子機器を横から見た携帯型電子機器を示す断面図である。この第１実施例では、図２（ｂ）に記載されているカバー３を無視した条件で説明し、第２実施例にてカバーの役割について説明を行う。
【００１１】
また、図２（ａ），（ｂ）において、１，２は異種誘電体からなる筐体であり、１は銀の塗装をしたプラスチックの誘電体、２は黒色塗装のプラスチックの誘電体からできている。
地板と放射素子とで誘電体セラミックを挟んでなるパッチアンテナ５を、前記の１はパッチアンテナ５の放射素子側から、２はパッチアンテナの地板側からパッチアンテナと音響部品を挟むように覆う構造になっている。以下、これら誘電体１，２を合わせて筐体という。
【００１２】
筐体の中には、地板と放射素子とで誘電体セラミックを挟んでなるパッチアンテナ５の他に音響部品６が内蔵されており、前記音響部品６はパッチアンテナ５に非常に近い位置に存在する。
【００１３】
前記にある本発明の携帯型電子機器に内蔵されているパッチアンテナ５の問題点は、パッチアンテナ５全体を筐体で囲まれてしまっていることと、音響部品６が非常に近い位置に存在していることである。これらは、パッチアンテナ５の共振周波数を変化させてしまい、効率が低下してしまう原因となる。
【００１４】
しかし、筐体の形状・材質、音響部品６とパッチアンテナ５との間隔は、変えることが設計上難しい。そのため、従来では主にパッチアンテナ５の放射素子の形状を変化させることで対応していたが、この場合、パッチアンテナ５の周波数帯域が狭くなってしまうという弊害があった。
【００１５】
そこで、パッチアンテナ５の地板側に対向した誘電体２の表面に設けられた誘電体ブロック４を装着することで、パッチアンテナ５の周波数帯域を広帯域化することができる。誘電体ブロック４は筐体の本体部側からパッチアンテナ５にかけて設置されており、パッチアンテナ５上部に２０％重なった状態となっている。この誘電体ブロック４は、図２（ｂ）に記した横幅Ｗを大きくとることで、パッチアンテナの周波数帯域をより広帯域化することができる。そのときの実験結果を図４に示す。図４において、縦軸は電圧定在波比２．０の時の帯域（％）を示し、この帯域を広くとるほど周波数の変動に対応できる。横軸は誘電体ブロック４の横幅を示している。この図により、誘電体ブロック４の横幅Ｗは、大きく（例えば２３ｍｍ）とったほうが広帯域になり、パッチアンテナ５の周波数特性が向上する（広帯域化する）ことがわかる。この実験において、パッチアンテナ５の横幅寸法は、１９ｍｍであり、パッチアンテナ５と誘電体ブロック４の横幅比は、０．８２である。この誘電体ブロックは、無給電素子として作用し、パッチアンテナと２重共振を起こしたためと考えられる。
【００１６】
【第２実施例】
図３は、本発明の第２実施例における携帯型電子機器である。第１実施例同様に、腕に装着できることを目的とした携帯型電子機器であり、通信機能及び表示部を有する本体部７と、この本体部７に開閉可能に設けられたバンド部８とパッチアンテナ５の地板側に設けられている誘電体２の表面に装着されたカバー３から構成されている。第１実施例と異なる点は、誘電体２の表面にカバー３を取り付けている。これは、携帯型電子機器を人体に装着する際、人体への違和感を防止するためにあり、図３のようにパッチアンテナの地板側に設けられた誘電体２の表面全体を覆うように装着する。前記カバーは、実施例１で記した誘電体ブロック４を用いることで、前記カバー３が誘電体２からの剥離の防止を強化し、更なる装着感を得ることができる。
【００１７】
しかし、パッチアンテナ５の広帯域化をするための誘電体ブロック４の表面をカバー３で覆ってしまうと、パッチアンテナ５の地板側からみて、筐体２と誘電体ブロック４、さらにその誘電体ブロック４の上部にカバーがあり、前記３種類の誘電体を有することになる。そのため、パッチアンテナ５の誘導性インピーダンスと共振を起こしたため、またはカバーによりパッチアンテナ５の自由空間が狭くなりパッチアンテナ５の波長が短縮されたことで周波数特性に影響を与え、結果的にパッチアンテナ５の共振周波数が推移してしまったと考えられる。そこで、誘電体ブロック４の表面が覆わないような穴を有するカバー３を誘電体２の表面に装着する。これにより、誘電体２の表面をカバー３で覆った場合でもパッチアンテナ５の共振周波数特性を不変にすることができる。そのときのパッチアンテナ５の共振周波数の実験結果を下の表１に示す。また表１において、誘電体２の表面に装着されるカバー３の状態をＡとし、誘電体ブロック４の状態をＢとする。誘電体２とカバー３のように、誘電体ブロック４にもカバーの引掛け部を設ければ、誘電体２とカバー３の一体感も増し、装着感も向上する。
【表１】
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【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、カバーと誘電体ブロックとの構成で外部要因によるアンテナの周波数特性への影響を削除することや広帯域化ができ、ひいてはアンテナ、周辺回路、および筐体の条件を変えることなく共振周波数を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施例における携帯型電子機器の平面図、（ｂ）は本発明の第１実施例における携帯型電子機器の断面図である。
【図２】本発明の第１実施例および第２実施例における携帯型電子機器の誘電体２の表面に誘電体ブロックの設けた場合のバンド部の断面図である。
【図３】本発明の第２実施例における携帯型電子機器の筐体に誘電体カバーを装着させた場合の断面図である。
【図４】本発明の第１実施例における携帯型電子機器と同様の携帯型電子機器であり、前記携帯型電子機器の筐体の表面に誘電体ブロックを設け、前記の誘電体ブロックの横幅Ｗを変化させたときのパッチアンテナの周波数帯域幅を表した図である。
【符号の説明】
１  銀塗装のプラスチックの誘電体
２  黒色塗装のプラスチックの誘電体
３  カバー
４  誘電体ブロック
５  パッチアンテナ
６  音響部品
７  本体部
８  バンド部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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