(57)【要約】【課題】本発明は、アンテナ装置とそれを用いた電子機器に関するもので、携帯電話などの無線通信機の筐体内部にも配置可能であるような小型で広帯域なアンテナ装置を提供するものである。【解決手段】この目的を達成するために本発明は、基体と、前記基体の表面に形成され、一端が開放された第一のアンテナ素子と、前記基体の表面に形成され、第一のアンテナ素子と絶縁して配置し、両端が開放された第二のアンテナ素子と、前記第一のアンテナ素子の他端に接続されるリング状の素子と、前記リング状の素子に接続される給電部とを備え、前記基体の外周の少なくとも一部分に誘電体を配置したアンテナ装置である。【選択図】図４
2004236304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、前記基体の表面に形成され、一端が開放された第一のアンテナ素子と、前記基体の表面に形成され、第一のアンテナ素子と絶縁して配置し、両端が開放された第二のアンテナ素子と、前記第一のアンテナ素子の他端に接続されるリング状の素子と、前記リング状の素子に接続される給電部とを備え、前記基体の外周の少なくとも一部分に誘電体を配置したアンテナ装置。
【請求項２】
第一または第二のアンテナ素子が、螺旋状のヘリカル素子で構成された請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
第一または第二のアンテナ素子が、ジグザグ状のメアンダ素子で構成された請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項４】
基体の開放端側の外周部分に誘電体を配置した請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項５】
基体と、前記基体の外周部分に配置した誘電体との外形が同一サイズになるように、前記誘電体の非設置部分の基体の径を変化させた請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項６】
基体と、前記基体の外周部分に配置する誘電体を、樹脂製の誘電体で形成した請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項７】
内部に第一の回路基板を有し、表面に入力部を有する第一の筐体と、内部に第二の回路基板を有し表面に表示部を有する第二の筐体と、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板を電気的に接続する接続部と、前記接続部を内蔵する開閉可能なヒンジ部とを備え、前記第一の筐体内の、前記第一の回路基板の前記接続部側に配置される、請求項１記載のアンテナ装置を備えた電子機器。
【請求項８】
内部に第一の回路基板を有し、表面に入力部を有する第一の筐体と、内部に第二の回路基板を有し表面に表示部を有する第二の筐体と、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板を電気的に接続する接続部と、前記接続部を内蔵する開閉可能なヒンジ部とを備え、前記第一の筐体内の、前記第一の回路基板の、前記接続部の反対側に配置される請求項１記載のアンテナ装置を備えた電子機器。
【請求項９】
アンテナ装置と、第一と第二の回路基板との距離をほぼ等距離にした、請求項７記載の電子機器。
【請求項１０】
接続部とアンテナ装置との距離を保つスペーサとを備えた、請求項７記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置とそれを用いた電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの無線通信機は、システムの複合化が進んでおり、複数の周波数に対応するアンテナ装置を筐体内に配置する無線通信機が、増加しつつある。
【０００３】
従来の、複数の周波数に対応した携帯電話などの無線通信機に用いられるアンテナ装置を図９に示す。
【０００４】
図９において、基体１０１は、表面に螺旋状の第一のアンテナ素子１０２と、ジグザグ状の第二のアンテナ素子１０３と、リング状素子１０４を形成し、このリング状の素子１０４に接続するように給電部１０５を備えて、アンテナ装置を形成している。このアンテナ装置は、グランドパターン１０７を有する回路基板１０６上に搭載されている。
【０００５】
以上のような構成により、複数の周波数に対応した広帯域な無線通信機が実現される。
【０００６】
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開２０００−２８６６２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、アンテナ装置の筐体内への内蔵化に伴い、アンテナ装置自体の小型化が必要となっており、一般的にアンテナ装置を小型化すると帯域幅や放射効率などのアンテナ特性が劣化してしまう傾向がある。上記の構成のアンテナ装置においては、螺旋状の第一のアンテナ素子の螺旋間隔が狭くなってしまい、帯域幅の減少を招いてしまう。
【０００８】
そこで本発明は、携帯電話などの無線通信機において、小型・広帯域で、しかも複数の周波数に対応する内蔵可能なアンテナ装置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】
この目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、特に、基体と、前記基体の表面に形成され、一端が開放された第一のアンテナ素子と、前記基体の表面に形成され、第一のアンテナ素子と絶縁して配置し、両端が開放された第二のアンテナ素子と、前記第一のアンテナ素子の他端に接続されるリング状の素子と、前記リング状の素子に接続される給電部とを備え、前記基体の外周の少なくとも一部分に誘電体を配置したアンテナ装置である。本構成にすることにより、２つのアンテナ素子同士が電磁界的に相互作用するとともに、リング状の素子が整合回路として動作するため、マルチバンドに対応したアンテナを得ることができる。また、基体の外周部分に誘電体を設けることで、誘電率の波長短縮効果によりアンテナ素子長を短くすることが可能となるので、小型なアンテナ装置を得ることができる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、特に、第一または第二のアンテナ素子が、螺旋状のヘリカル素子で構成された請求項１記載のアンテナ装置である。本構成にすることにより、螺旋状のピッチや素子幅を変化させることで、小型で広帯域なアンテナ装置を得ることができる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、特に、第一または第二のアンテナ素子が、ジグザグ状のメアンダ素子で構成された請求項１記載のアンテナ装置である。本構成にすることにより、メアンダのエレメント間の浮遊容量によりアンテナ素子の電気長を伸ばすことができ、同じ電気長をより短いエレメント長で構成することができるので、小型なアンテナ装置を得ることができる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、特に、基体の開放端側の外周部分に誘電体を配置した請求項１記載のアンテナ装置である。本構成にすることにより、電界の腹となる開放端部分に誘電体を配置することになるので、誘電体による波長短縮効果をより有効に発揮させることができ、小型なアンテナ装置を得ることができる。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、特に、基体と、前記基体の外周部分に配置した誘電体との外形が同一サイズになるように、前記誘電体の非設置部分の基体の径を変化させた請求項１記載のアンテナ装置である。本構成にすることにより、誘電体の非設置部分の基体径が大きくなり、アンテナ素子を構成できる範囲を大きくすることができるので、広帯域なアンテナ装置を得ることができる。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、特に、基体と、前記基体の外周部分に配置する誘電体を、樹脂製の誘電体で形成した請求項１記載のアンテナ装置である。本構成にすることにより、基体と誘電体の誘電率による波長短縮効果によりアンテナ素子長を短くすることができ、さらに樹脂材料の流動性により成型加工が容易となり、多様な形状に対応可能な小型アンテナ装置を得ることができる。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明は、特に、内部に第一の回路基板を有し、表面に入力部を有する第一の筐体と、内部に第二の回路基板を有し表面に表示部を有する第二の筐体と、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板を電気的に接続する接続部と、前記接続部を内蔵する開閉可能なヒンジ部とを備え、前記第一の筐体内の、前記第一の回路基板の前記接続部側に配置される、請求項１記載のアンテナ装置を備えた電子機器である。本構成にすることにより、小型、広帯域、マルチバンドに対応したアンテナ装置を具備する、折り畳み可能な電子機器を得ることができる。
【００１６】
本発明の請求項８に記載の発明は、特に、内部に第一の回路基板を有し、表面に入力部を有する第一の筐体と、内部に第二の回路基板を有し表面に表示部を有する第二の筐体と、前記第一の回路基板と前記第二の回路基板を電気的に接続する接続部と、前記接続部を内蔵する開閉可能なヒンジ部とを備え、前記第一の筐体内の、前記第一の回路基板の、前記接続部の反対側に配置される請求項１記載のアンテナ装置を備えた電子機器である。本構成にすることにより、接続部が近接することによるアンテナ装置の特性変動がないので、安定した特性の小型、広帯域、マルチバンドに対応したアンテナ装置を具備する、折り畳み可能な電子機器を得ることができる。さらに、アンテナ装置の配置箇所が、電子機器の下端部にあることから、人体頭部への影響を低減できる。
【００１７】
本発明の請求項９に記載の発明は、特に、アンテナ装置と、第一と第二の回路基板との距離をほぼ等距離にした、請求項７記載の電子機器である。本構成にすることにより、筐体の開閉によるアンテナ装置のインピーダンスの変動を低減することができ、安定した特性の電子機器を得ることができる。
【００１８】
本発明の請求項１０に記載の発明は、特に、接続部とアンテナ装置との距離を保つスペーサとを備えた、請求項７記載の電子機器である。本構成にすることにより、接続部とアンテナ装置の距離が変動することによるアンテナ装置のインピーダンス変動を低減することができ、安定した特性の電子機器を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、基体と、前記基体の表面に形成され、一端が開放された第一のアンテナ素子と、前記基体の表面に形成され、第一のアンテナ素子と絶縁して配置し、両端が開放された第二のアンテナ素子と、前記第一のアンテナ素子の他端に接続されるリング状の素子と、前記リング状の素子に接続される給電部とを備え、前記基体の外周の少なくとも一部分に誘電体を配置することで、マルチバンドに対応した、小型、広帯域なアンテナ装置およびそれを用いた無線通信機を提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は本発明の電子機器の例として携帯電話の電気回路を示しており、アンテナ装置１はアンテナ共用器２を介して送信ライン３と受信ライン４に接続している。このアンテナ共用器２は送信フィルタ６と受信フィルタ５から構成されている。アンテナ装置１で受信された電波はアンテナ共用器２を介して受信ライン４に伝達される。受信ライン４には増幅器７、段間フィルタ８、ミキサ９、ＩＦフィルタ１０、復調器１１を介してスピーカ１２に接続され受信した電波を音声として出力している。
【００２２】
また、マイク１３に入力した音声は変調器１４、ミキサ１５、段間フィルタ１６、増幅器１７、アイソレータ１８が設けられた送信ライン３を通してアンテナ共用器２を介してアンテナ装置１から電波として送信している。
【００２３】
また、ミキサ９，１５にはそれぞれ電圧制御発振器（ＶＣＯ）１９がそれぞれフィルタ２０，２１を介して接続されている。
【００２４】
図２は携帯電話の具体的な構成図を示したものであり、内部に第一の回路基板３０ａを有した第一の筐体３０、内部に第二の回路基板３１ａを有した第二の筐体３１、回路基板３０ａ，３１ａを電気的に接続する導体による接続部３２、接続部３２を内蔵する開閉可能なヒンジ部３３、およびアンテナ装置１で構成される。この回路基板３０ａおよび３１ａに、図１に示す電気回路が構成されている。本構成により、図２に示す携帯電話は折り畳み可能な端末となる。
【００２５】
前記アンテナ装置１について図３，４に本発明のアンテナ装置の構成を示す。図３に示すようにアンテナ装置１は、基体３４と、螺旋状に形成し一端を開放端とした第一のアンテナ素子３５と、この第一のアンテナ素子３５と絶縁して配置した両端が開放されたジグザグ状の第二のアンテナ素子３６と、第一のアンテナ素子３５の他端に接続されたリング状素子３７と、リング状素子３７に接続された給電部３８と、基体３４の開放端側の外周部分にコ字状に配置された誘電体３９とで構成されている。そして、図４に示すように、第一の回路基板３０ａに搭載される。
【００２６】
第一のアンテナ素子３５は基本的にアンテナとしての働きをし、第一のアンテナ素子３５に給電部３８を介して給電することで、第一のアンテナ素子３５を構成する銅線の幅や長さを調整し、λ／４共振モードのアンテナとして機能している、また、第一のアンテナ素子３５と第二のアンテナ素子３６は互いに高周波的に電磁界結合をし、それぞれ例えば９００ＭＨｚと１．９ＧＨｚ帯の共振をするように長さや素子間のギャップを構成し、マルチバンドに対応したアンテナ動作をすることができる。さらに、リング状素子３７が高周波回路として分布定数回路的に動作し、整合回路としての効果が得られ、広帯域なアンテナ装置１となる。
【００２７】
本実施の形態において、第一のアンテナ素子３５、第二のアンテナ素子３６、リング状素子３７は例えば金属片を打ち抜いて成型加工するプレス工法を用いて構成することができ、このとき金属片として銅を用いれば加工性にも優れ、電気的導体損失も小さくすることができるため、製造容易でバラツキが少なく、かつ効率の良いアンテナ装置１とすることができる。
【００２８】
誘電体３９はコ字状に形成されており、基体３４の開放端側に配置されている。誘電体は電界に対して作用する材料であるが、基体３４の開放端側は電界が強くなっており、この部分に誘電体を配置することでより効果的に波長短縮を図ることができるので、小型なアンテナ装置１とすることができる。
【００２９】
基体３４は、誘電体３９を配置した部分と非設置部分において凹凸が生じないように基体径を変化させている。こうすることで、第一のアンテナ素子３５および第二のアンテナ素子３６を構成できる範囲を有効的に利用することができるので、径を変化させないアンテナ装置と比較して広帯域化を図ることができる。
【００３０】
また、基体３４、誘電体３９に流動性のある射出成型可能な樹脂製の材料を用いることで、成型加工が容易となり、多様な形状に対応したアンテナ装置１を得ることが可能となる。例えば比誘電率が６以上であるような誘電体材料を用いることにより、小型なアンテナ装置を得ることができる。この基体３４と誘電体３９には異なる比誘電体率を持つ材料を用いても構わない。
【００３１】
次に、本発明のアンテナ装置１の帯域幅について説明する。
【００３２】
図５は、９００ＭＨｚで共振するようなアンテナ装置において、コ字状の誘電体３９の有無でのＶＳＷＲを比較したグラフである。図５に示すように、誘電体なしのアンテナ装置に比べて、誘電体ありのアンテナ装置は、広帯域を図ることが可能となっている。同じ比帯域幅のアンテナ装置を実現するならば、誘電体３９を配置することでアンテナ装置は小型化を図ることができる。
【００３３】
次に、回路基板３０ａ，３１ａに対するアンテナ装置１の配置について説明する。
【００３４】
図６に示すように、アンテナ装置１と第一の回路基板３０ａとの距離をＸ１、第二の回路基板３１ａとの距離をＸ２とすると、アンテナ装置１はＸ１とＸ２が等しくなるように配置するのが好ましい。一般的に、アンテナとＧＮＤとの距離が大きいほど広帯域化が図れるが、本実施の形態のように折り畳み可能な端末の場合は、筐体の開閉時でアンテナ装置１に近づくＧＮＤの条件が変わってしまう。つまり、筐体を開いた場合には、第二の回路基板３１ａがアンテナ装置１に近づくため、筐体を閉じた場合とアンテナ装置１のインピーダンスが変化してしまう。安定した無線通信機を得るためには、筐体の開閉時でのインピーダンス変動をできるだけ小さくすることが望ましい。そこで、回路基板３０ａ，３１ａとの距離Ｘ１，Ｘ２が等しくなるようにアンテナ装置１を配置することで、このインピーダンス変動を低減することができ、安定した特性の無線通信機を得ることができる。さらに、図７のようにアンテナ装置１を回路基板３０ａから浮かせた状態で配置することでも、筐体の開閉によるインピーダンスの変動を低減することが可能となる。
【００３５】
また、図８に示すように接続部３２とアンテナ装置１との距離を保つようにスペーサ４０を設けることで、筐体の開閉時に接続部３２とアンテナ装置１との距離が変動することによるアンテナ装置１のインピーダンス変動を低減することができるので、安定した特性の無線通信機を得ることができる。
【００３６】
なお上記実施の形態では、アンテナ装置１を第一の回路基板３０ａの接続部３２側に配置した場合について説明したが、アンテナ装置１を接続部３２と反対側に配置しても構わない。この場合は、接続部３２が近接することによるアンテナ装置１の特性変動がないので、より安定したアンテナ装置１となる。さらに、アンテナ装置１が人体頭部から離れるため、人体への影響を低減したアンテナ装置１となる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかるアンテナ装置は、誘電体で形成された基体、第一のアンテナ素子、第二のアンテナ素子、リング状素子、基体の外周部分に配置する誘電体により構成することで、マルチバンドに対応し、さらに小型化、広帯域化が図れるので、無線通信機の筐体内部に配置可能なアンテナ装置等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明のアンテナ装置を用いる携帯電話の電気回路図
【図２】本発明のアンテナ装置を用いる携帯電話の具体的な構成図
【図３】本発明の一実施の形態のアンテナ装置を示す斜視図
【図４】本発明の一実施の形態のアンテナ装置を示す斜視図
【図５】本発明のアンテナ装置のＶＳＷＲのグラフ
【図６】本発明の一実施の形態のアンテナ装置を示す正面図
【図７】本発明の一実施の形態のアンテナ装置を示す断面図
【図８】本発明の一実施の形態のアンテナ装置を示す断面図
【図９】従来のアンテナ装置の斜視図
【符号の説明】
【００３９】
１  アンテナ装置
３０ａ  第一の回路基板
３４  基体
３５  第一のアンテナ素子
３６  第二のアンテナ素子
３７  リング状素子
３８  給電部
３９  誘電体
【図１】
2004236304.tif 000003
【図２】
2004236304.tif 000004
【図３】
2004236304.tif 000005
【図４】
2004236304.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004236304.tif 000008
【図７】
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【図８】
2004236304.tif 000010
【図９】
2004236304.tif 000011