(57)【要約】【課題】携帯電話端末の如き無線通信端末が備えるアンテナ特性を常に良好できるようにする。【解決手段】無線通信端末装置が備えるアンテナとして、アンテナ給電点１２に接続された励振手段１５と、その励振手段１５と非導通状態で、励振手段近傍に回動自在に接続され、重力で回動位置が定まる共振手段２１とを備える構成とした。また、そのアンテナを外付けアンテナとして、既存の無線通信端末装置の外部アンテナ端子に接続するようにした。【選択図】図１
2007134988.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無線信号の送信及び／又は受信を行うアンテナを備えた無線端末装置において、
前記アンテナとして、アンテナ給電点に接続された励振手段と、
前記励振手段と非導通状態で、前記励振手段近傍に回動自在に接続され、重力で回動位置が定まる共振手段とを備えることを特徴とする
無線端末装置。
【請求項２】
請求項１記載の無線端末装置において、
前記励振手段は、送信又は受信する信号の波長をλとした場合に、ほぼλ／２の波長を励振する励振手段とし、
前記共振手段は、ほぼλ／４の波長で共振する共振手段としたことを特徴とする
無線端末装置。
【請求項３】
請求項１記載の無線端末装置において、
前記共振手段は、メアンダ状に配置した導電体で構成したことを特徴とする
無線端末装置。
【請求項４】
無線端末装置に接続されて、無線信号の送信及び／又は受信を行う外付け型アンテナ装置において、
アンテナ給電点に接続される励振手段と、
前記励振手段と非導通状態で、前記励振手段近傍に回動自在に接続され、重力で回動位置が定まる共振手段とを備えることを特徴とする
外付け型アンテナ装置。
【請求項５】
請求項３記載の外付け型アンテナ装置において、
前記励振手段は、送信又は受信する信号の波長をλとした場合に、ほぼλ／２の波長を励振する励振手段とし、
前記共振手段は、ほぼλ／４の波長で共振する共振手段としたことを特徴とする
外付け型アンテナ装置。
【請求項６】
請求項３記載の外付け型アンテナ装置において、
前記共振手段は、メアンダ状に配置した導電体で構成したことを特徴とする
外付け型アンテナ装置。
【請求項７】
無線信号の送信及び／又は受信を行うアンテナにおいて、
アンテナ給電点に接続される励振手段と、
前記励振手段と非導通状態で、前記励振手段近傍に回動自在に接続され、重力で回動位置が定まる共振手段とを備えることを特徴とする
アンテナ。
【請求項８】
請求項７記載のアンテナにおいて、
無線通信端末装置側のアンテナ接続部と接続されるコネクタを、前記アンテナ給電点に接続したことを特徴とする
アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナを内蔵した無線端末装置、及び無線端末装置に接続して使用される外付け型アンテナ装置、並びに無線通信用のアンテナに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線通信端末装置である携帯電話端末は、持ち運びが可能で、基地局からの電波が届く範囲であれば、どこでも通話やメール送受信、データ通信が可能である。
【０００３】
携帯電話端末で基地局と無線信号の送受信を行う際には、端末に取付けられたアンテナの特性が重要である。従来の携帯電話端末は、ホイップアンテナなどの端末本体を構成する筐体から外部に突出したアンテナが主流であったが、近年は筐体に内蔵させたアンテナが採用されるケースが多くなっている。内蔵アンテナの場合には、筐体内の限られたスペース内に配置できる小型形状とした上で、目標となる特性を満たすように設計する必要があり、極めて複雑な設計を行う必要がある。
【０００４】
また、基地局から放射される電波を効率良く受信するアンテナとするためには、電波の偏波面についても考慮する必要がある。即ち、例えば基地局から垂直偏波で放射される電波を効率良く受信するためには、端末側のアンテナでも垂直偏波を放射するアンテナとして設計する必要がある。
【０００５】
特許文献１には、可動式アンテナを備えた通信機器についての記載がある。
【特許文献１】特開２００４−１２８９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが携帯電話端末は、通話時に端末を頭部に近づけた場合と、データ通信時やメール送受信などの使用状態によって、端末本体を構成する筐体の傾き状態がそれぞれ異なる。例えば端末を直立状態に配置した状態で、垂直偏波を正しく放射するように設計しても、実際の使用時には、完全な直立状態で使用されることは稀であり、垂直偏波を正しく放射しない位置関係（傾き）で使用されている場合が多く、アンテナの受信感度が低くなった状態で使用されることが多いという問題があった。
【０００７】
特許文献１に記載のように、可動式アンテナを備えて、そのときの筐体の位置関係により、アンテナの角度を調整することで、正しい位置関係でアンテナが送受信できるようにすることも可能であるが、位置調整を端末のユーザが通話やデータ通信の度に行うのは面倒であり、実用的ではない。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、携帯電話端末の如き通信端末が備えるアンテナ特性を常に良好できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、無線信号の送信及び／又は受信を行うアンテナとして、アンテナ給電点に接続された励振手段と、その励振手段と非導通状態で、励振手段近傍に回動自在に接続され、重力で回動位置が定まる共振手段とを備える構成としたものである。
【００１０】
このように構成したことで、例えば、アンテナが取付けられた通信端末装置本体を構成する筐体が傾斜した状態であっても、直立した状態であっても、共振手段については常時同じ直立状態で配置されることになり、設定された通りの正しい偏波を出すアンテナとして機能するようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、重力で回動位置が定まるので、共振手段については常時同じ直立状態で配置されることになり、設定された通りの正しい偏波を出すアンテナとして機能し、アンテナとしての特性を改善することができる。また、このアンテナを備えた無線通信端末装置として、無線通信性能を向上させることができる。
【００１２】
この場合、外付けアンテナとして構成して、この外付けアンテナを既存の無線通信端末に外部アンテナとして接続することで、既存の無線通信端末の無線通信特性を改善することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態を、図１〜図４を参照して説明する。本例においては、携帯電話端末として構成された無線通信端末装置が内蔵するアンテナに適用したものである。ここでは、無線通信端末装置が送受信する無線信号は垂直偏波であるとする。基地局と無線通信する周波数帯としては、例えば２ＧＨｚ帯としてある。
【００１４】
図１は、本例の無線通信端末装置本体を構成する筐体１０の内部構成例を示した図であり、図２は下端部の近傍を拡大して示した図である。図１では、縦長の四角形状の筐体１０を斜めに傾けた状態で示してある。図１に示すように、筐体１０の内部には、無線通信回路などが組まれる回路基板１１が配置してあり、その回路基板１０の下端部に、アンテナ給電点１２を設けてある。アンテナ給電点１２は、回路基板１１上の送信信号出力回路及び受信信号入力回路（いずれも図示せず）に接続させてある。
【００１５】
回路基板１０の下端部のアンテナ給電点１２には、アンテナ用基板１３が接続してある。このアンテナ用基板１３は、アンテナ給電点１２と電気的に接続される給電点接続部１４と、その給電点接続部１４に接続されたチップインダクタ１５とを備える。チップインダクタ１５は、λ／４励振手段として機能する励振器である。ここでのλは、この無線通信端末装置が送信及び受信する無線信号の周波数により決まる波長である。但し、無線周波数については、ある程度の周波数幅を持っているので、ほぼλ／４の励振手段となる。後述するλ／２共振手段についても同様である。
【００１６】
λ／４励振手段としてのチップインダクタ１５が取付けられたアンテナ用基板１３の先端には、回動接続部１６を介して細長形状の小基板２０の一端が取付けてある。この小基板２０の表面には、導電部材で構成されたアンテナとしてのメアンダパターン２１が、小基板２０の長手方向に配置してある。このメアンダパターン２１は、λ／２共振手段として機能する共振器であり、アンテナ用基板１３側のチップインダクタ１５とは非導通状態に取付けてある。
【００１７】
回動接続部１６を介した小基板２０の取付け状態としては、比較的自由に回動できる状態で接続させてあり、図１に矢印で示すように回動接続部１６を支点として自由に回動する構成としてあり、小基板２０自体の自重による重力で、縦長の小基板２０が垂直に直立する。なお、筐体１０内には、小基板２０が回動できるスペースを用意しておく必要がある。
【００１８】
また、回動接続部１６で小基板２０を取付ける際には、図２に示すように、アンテナ用基板１３上のチップインダクタ１５と、小基板２０上のメアンダパターン２１との間の距離Ｗについても適切に設定する必要がある。即ち、λ／４励振手段としてのチップインダクタ１５から、λ／２共振手段としてのメアンダパターン２１は非接触で励振される構成としてあり、その励振が起きる距離Ｗに設定する。また、チップインダクタ１５での共振と、メアンダパターン２１での共振を調整することによって、送受信される信号を広帯域化することが可能である。
【００１９】
このように構成したことで、垂直偏波を送信及び受信するアンテナとして良好に機能する。即ち、λ／２共振手段として機能するメアンダパターン２１は、重力で常にほぼ垂直に位置し、垂直偏波の共振が効率良く行われ、そのメアンダパターン２１による共振と、給電点に接続された励振器としてのチップインダクタ１５による励振で、波長λの垂直偏波の信号の送信及び受信が、筐体１０がどの角度で配置されていても良好に行える。従って、本例のアンテナを備えた無線通信端末装置によると、優れたアンテナ特性で常時無線通信できるようになり、無線通信端末装置としての通信特性を向上させることができる。特に、弱電界において、通話品質を向上させることができる。また、通信状態に応じてデータ転送速度が変化するベストエフォート方式のデータ通信の場合、弱電界域での通信速度が向上する。さらに、アンテナ特性の向上が図れることで、送信回路での送信出力を低下させることができ、それだけ端末装置に内蔵されたバッテリの持続時間を長時間化することもできる。
【００２０】
また本例の構成の場合には、λ／２共振手段として機能するメアンダパターン２１は、半波長で共振することから、筐体や基板にのる電流を低減可能である。また、λ／２共振手段としてメアンダパターン２１を使用したことで、小面積に配置でき、アンテナの小型化に貢献している。さらに、λ／４励振手段についても、チップインダクタ１５を使用したことで、小型に構成することができる。或いは、λ／２共振手段とλ／４励振手段については、誘電体基板で構成することで、より小型に構成してもよい。
【００２１】
また、回動接続部１６で小基板２０を支持する構成としては、２次元的な１方向の回動だけができる構成でなく、３次元的に回動できるように構成して、ねじれた角度で筐体１０を傾斜させた時にも、小基板２０が直立するようにしてもよい。
【００２２】
また、図１、図２の構成では、上述説明した構成のアンテナだけが無線通信端末装置に取付けてあるものとして説明したが、他の構成のアンテナについても端末装置に内蔵又は接続させて、複数のアンテナを備える構成として、その複数のアンテナでダイバーシティ受信などを行う構成としてもよい。
【００２３】
ここで、本例のアンテナを備えた携帯電話端末装置を試作して、通話時のアンテナ利得を測定した例を、図３に示す。図３の特性ａは、従来の固定型の内蔵アンテナを備えた携帯電話端末装置の利得例であり、特性ｂは、実人体の影響下で測定した実測結果で、特性ｃは、人体を模倣した条件で解析した結果である。
【００２４】
図３から判るように、平均で約３ｄＢ利得が向上している。具体的には、送信周波数（Ｔｘ）である１．９５ＧＨｚの近傍で、２ｄＢ以上利得が向上しており、受信周波数（Ｒｘ）である２．１５ＧＨｚの近傍で、３ｄＢ以上利得が向上している。
【００２５】
図４は、この利得の向上を、基地局との無線接続の成功率で示した特性図である。図４に示すように、例えば従来の固定型の内蔵アンテナによるアンテナ利得が−５ｄＢである場合、ある条件では接続成功率ｘは、約５０％である。ここで、図３に示したように、本例の可動型の内蔵アンテナを使用して、それよりも３ｄＢ高いアンテナ利得となることで、接続成功率ｙが約８０％になり、接続成功率が約３０％向上する。この接続成功率の約３０％の向上は、実際に携帯電話端末を使用する上で、端末が使用できる可能性がそれだけ高くなり、大幅に利便性が向上する。
【００２６】
なお、上述した実施の形態では、予め端末装置に内蔵されたアンテナとしたが、本例のアンテナを外付け型アンテナ装置として構成して、その外付け型アンテナ装置を、無線通信端末装置の外部アンテナ接続端子に接続される構成としてもよい。即ち、例えば図５（ａ）に示すように、携帯電話端末本体を構成する筐体３０には、表示部３１や操作キー３２などが配置してあり、図示しない固定型の内蔵アンテナを備えた端末として構成してあるとする。そして、筐体３０の下端には、外部アンテナ接続端子３３が設けてあり、その端子３３に接続可能な外部アンテナユニット４０を用意する。
【００２７】
この外部アンテナユニット４０は、外部アンテナ接続端子３３に接続されるコネクタ４１と、そのコネクタ４１と接続される給電点接続部４２と、給電点接続部４２に対して回動自在に取付けられた小基板４３とを備えて、これら部品が、外部アンテナユニット４０本体を構成する筐体内に収納させてある。給電点接続部４２側には、励振器を備え、小基板４３側には、共振器を備え、図２に示したアンテナと同様の構成とする。
【００２８】
このように構成される外部アンテナユニット４０のコネクタ４１を、図５（ｂ）に示すように、筐体３０の下端の外部アンテナ接続端子３３に接続して、端末に外付けされたアンテナとして使用する。このようにしたことで、外部アンテナ接続端子を備えた機種であれば、既存の携帯電話端末であっても、簡単に本例のアンテナを備えることが可能であり、外部アンテナユニット４０の接続で、アンテナ利得の改善を簡単に行うことができる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態では、携帯電話端末に適用した例としたが、その他の各種無線通信装置に、同様の構成のアンテナを内蔵又は接続させるようにしてもよい。この場合、送信と受信の双方を行うアンテナだけでなく、送信専用アンテナ又は受信専用アンテナとして構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態による内部構成例を示す説明図である。
【図２】図１の要部を拡大して示す説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるアンテナ利得の例を示す特性図である。
【図４】本発明の一実施の形態による接続成功率の例を示した特性図である。
【図５】本発明の他の実施の形態による構成例を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０…筐体、１１…基板、１２…アンテナ給電点、１３…アンテナ用基板、１４…給電点接続部、１５…チップインダクタ（λ／４励振手段）、１６…回動接続部、２０…小基板、２１…メアンダパターン（λ／２共振手段）、３０…筐体、３１…表示部、３２…操作キー、３３…外部アンテナ接続端子、４０…外部アンテナユニット、４１…コネクタ、４２…給電点接続部、４３…小基板
【図１】
2007134988.tif 000003
【図２】
2007134988.tif 000004
【図３】
2007134988.tif 000005
【図４】
2007134988.tif 000006
【図５】
2007134988.tif 000007