(57)【要約】【課題】アンテナからの漏洩電流が低減された携帯無線装置を提供する。【解決手段】アンテナエレメントと、前記アンテナエレメントと共にアンテナを構成するアンテナグランド板と、前記アンテナグランド板より大なる面積を有し、回路基板を構成するグランド板と、前記アンテナグランド板と前記グランド板とを接続する接続導体部と、を備え、前記接続導体部の幅は前記アンテナから放射される電波の波長に対して充分に細いことを特徴とした携帯無線装置が提供される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントと共にアンテナを構成するアンテナグランド板と、
前記アンテナグランド板より大なる面積を有し、回路基板の一部を構成するグランド板と、
前記アンテナグランド板と前記グランド板とを接続する接続導体部と、
を備え、
前記接続導体部の幅は、前記アンテナから放射される電波の波長の０．０６７倍以下であることを特徴とした携帯無線装置。
【請求項２】
前記接続導体部は、実質的に前記アンテナグランド板の中心部を外れた位置において接続されていることを特徴とした請求項１記載の携帯無線機器。
【請求項３】
前記アンテナエレメントは、モノポール形状であることを特徴とした請求項１または２に記載の携帯無線装置。
【請求項４】
前記アンテナエレメントは、逆Ｆ形状であることを特徴とした請求項１〜３のいずれか１つに記載の携帯無線装置。  
【請求項５】
前記アンテナエレメントと前記アンテナグランド板とを含むアンテナが複数個設置されたことを特徴とした請求項１〜４のいずれか１つに記載の携帯無線装置。  
【請求項６】
前記アンテナグランド板と前記グランド板とは、ほぼ垂直であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の携帯無線装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＤＡ（Personal Data Assisitant）やノートパソコンなどの携帯無線装置においては、無線部で発生した高周波がベースバンド回路を含む回路においてノイズを発生する。これを抑制するためにアンテナなどを設置する無線部基板と回路基板を別に構成する構造が多く用いられる。
【０００３】
しかし、アンテナと回路基板とは、何らかの給電線により接続することは避けられない。アンテナと回路基板とが接続されると、回路基板及び回路基板を構成するグランド板にはアンテナによる漏洩電流などが流れる。回路基板が大となるとアンテナ放射パターン及び動作帯域に大きな影響を与える。例えばアンテナ放射パターンは、大きなグランド板側にピークを有する形状となり、無線通信にとって好ましいものではない。  
【０００４】
また、携帯無線装置においては、人間の手の位置などにより回路基板に流れる電流分布が変化する。この結果、携帯無線機器の特性がその影響を受けることになる。
【０００５】
上記のようなアンテナからの主として漏洩電流による影響を低減するための技術開示例がある（特許文献１）。この技術開示例によれば、無線回路基板と制御基板とが分離され、平行に配置される。かつコネクタの取付位置を指定することによりアンテナからの漏洩電流が低減されている。しかしこの技術開示例は、構造が複雑となりアレイアンテナへなどの適用が困難である。
【特許文献１】特開２００３−１９８４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、アンテナからの漏洩電流が低減された携帯無線装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によれば、アンテナエレメントと、前記アンテナエレメントと共にアンテナを構成するアンテナグランド板と、前記アンテナグランド板より大なる面積を有し、回路基板を構成するグランド板と、前記アンテナグランド板と前記グランド板とを接続する接続導体部と、を備え、前記接続導体部の幅は前記アンテナから放射される電波の波長の０．０６７倍以下であることを特徴とした携帯無線装置が提供される。
【０００８】
上記態様による携帯無線装置は、回路基板を構成するグランド板と比較して小面積であるアンテナグランド板を有し、回路基板を構成するグランド板とアンテナグランド板とを、波長に対して充分に細い接続導体部により接続する。このようにすると、２個のグランド板は直流的には接続されていても高周波的にはほぼ独立したグランド板として作用する。この結果、回路基板のグランド板内に発生するアンテナによる漏洩電流が低減されると共に、放射パターンが水平面より上方とできる。このような上向きの放射パターンは携帯無線装置にとって好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、アンテナからの漏洩電流が低減された携帯無線装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態につき説明する。  
図１は本発明の具体例にかかる携帯無線装置の要部を表わす模式図である。小型モノポールからなるアンテナ１３はＴ字形状のアンテナエレメント１０と、小なる面積からなるグラウンド板１２とを有しており、アンテナエレメント１０の一方の端部は給電部（図示せず）に接続される。
【００１１】
一方、回路部品が実装される回路基板は、その裏面が通常グランド板１６となっている。グランド板１６は例えば、１２３ｍｍ×７０ｍｍであるのに対して、アンテナ１３のアンテナグランド板１２は１２ｍｍ×１０ｍｍ（かつ厚みは１ｍｍ）と小面積とする。アンテナ１３のグランド板１２と回路基板のグランド板１６と例えば幅Ｗが３ｍｍの接続導体部１４により接続されている。接続導体部１４の断面は、円、矩形などでも良い。
【００１２】
アンテナエレメント１０は８ｍｍ×８ｍｍ×５ｍｍ程度の絶縁体１１の上に例えばＴ字型形状に設けることが出来る。Ｔ字の下部の先端は給電部へ接続されている。
【００１３】
このように小面積であるアンテナグランド板１２を有し、波長に対して充分細い幅Ｗを有する接続導体部１４を介して回路基板のグランド板１６と接続されたアンテナ１３の作用について以下に説明する。
【００１４】
図２は、接続導体部１４が図１で説明したような各部寸法を有し、かつ接続導体部１４の幅Ｗが１ｍｍ（約０．０１７５λ）の場合の電流分布のシミュレーション結果を表す模式図である。また、周波数は５．２５ＧＨｚとした。アンテナ１３からの漏洩電流が大である領域が濃く表示され、小である領域が淡く表示される。
【００１５】
図３は、接続導体部１４の幅Ｗが図２より大の１２ｍｍ（約０．２１λ）の場合の電流分布である。図２及び図３における電流分布は、アンテナグラウンド板１２と回路基板のグランド板１６とを接続導体部１４で接続することによりアンテナからの漏洩電流を低減する効果を表している。なかでも、接続導体部１４が細い図２の場合、濃度が濃い、すなわち漏洩電流が大である領域がより小となることを表している。
【００１６】
図４は、図２に対応したアンテナ放射パターン（Far Field）を表すグラフ図である。  また、図５は、図３に対応したアンテナ放射パターン（Far Field）を表すグラフ図である。  
図６は、図４及び図５に表すアンテナ放射パターン（Far Field）における角度を説明する模式図である。
図６において、アンテナ１３を座標の原点とする。アンテナ１３からの放射強度は指向性を有するので、アンテナ１３から充分に離れたＰ点（θ、φ）における放射強度を図４及び図５に表した。θは垂直面５０内においてアンテナ天頂部方向を向いた垂直軸からの角度を表し、φは水平面５２内において回路基板のグランド板１６の水平軸の一方向との角度を表す。
【００１７】
図４において縦軸はＰ点の角度θ（度）を表し、横軸はＰ点の角度φ（度）を表す。接続導体部１４の幅Ｗが細い図４においては、放射強度のピーク角度θｐは垂直面内で約７０度であり、やや上方に向いており携帯無線機器としては好ましい。放射強度の水平面内ピーク角度は約９０度である。一方、接続導体部１４の幅Ｗがこれより太い図５においては、放射強度のピーク角度θｐは垂直面内で約１４０度となり水平面より下方を向く。また。水平面内で約１２０度となっている。以上より、接続導体部１４の幅Ｗは細いほうが、放射強度のピーク角度θｐを水平面内より上向きに出来るので、携帯無線装置としてはより好ましい。
【００１８】
なお、シミュレーションには、ＦＤＴＤ法（Finite Difference Time Domain Method）を用いている。これはマクスウェル方程式を時間軸と空間軸に対して中心差分化する手法である。
【００１９】
図７は、放射強度のピーク角度θｐの接続導体部１４の幅Ｗ依存性のシミュレーション結果を表すグラフ図である。縦軸はピーク角度θｐ、横軸は接続導体部１４の幅Ｗ（ｍｍ）であり、幅Ｗを１乃至１２ｍｍの範囲で変化させている。幅Ｗが３．８ｍｍ（０．０６７λ）以下においてピーク角度θｐは約７０度であり水平面より上方を向いており、携帯無線装置として適している。幅Ｗが３．８ｍｍより太くなるとピーク角度θｐは約１４０度となり水平面より下方を向く。アンテナの角度を変化させれば通信可能ではあるが、ピーク角度θｐが７０度のほうが使いやすい。従って、接続導体部１４の幅Ｗは，波長の０．０６７倍以下であるほうがより好ましい。  
【００２０】
ここで比較例において、放射強度のピーク角度θｐと回路基板のグランド板１７の長さとの関係につき説明する。  
図８は、回路基板のグランド板１７の長さをＬｇ（λ単位）とし、アンテナエレメント１０が配置されたアンテナを表す模式図である。この場合、すでに説明した具体例とは異なり分離したアンテナグランド板が設けられていない。
【００２１】
図９は、図８のアンテナの放射強度のピーク角度θｐのグランド長Ｌｇ依存性のシミュレーション結果を表すグラフ図である。グランド長Ｌｇが大となるに伴い放射ピーク角度θｐは大となる。例えばグランド長Ｌｇが０．５λの場合ピーク角度θｐは約１１６度であり、１．５λの場合約１４０度となりいずれも水平面より下方を向くことになる。この結果、本具体例におけるような約７０度と上向きのピーク角度θｐを得ることは困難である。
【００２２】
これに対して本具体例においては、アンテナ１３を構成する小面積のアンテナグランド板１２と回路基板のより大面積であるグランド板１６との間を、波長に対して充分細い接続導体部１４で接続する。この結果、アンテナグランド板１２と回路基板のグランド板１６とは、直流的には接続されているが高周波においてほぼ独立したグランド板とみなす事が出来る。この結果、回路基板のグランド板１６におけるアンテナ１３からの漏洩電流を低減できる。
【００２３】
次に、接続導体部１４のアンテナグランド板１２への接続位置について説明する。  
図１０は、接続導体部１４の位置がアンテナグランド板の端部の場合の漏洩電流シミュレーション結果を表わすグラフ図である。  
図１１は、接続導体部１４の位置がアンテナグランド板中央部の場合の漏洩電流シミュレーション結果を表すグラフ図である。アンテナグランド板１２の寸法は図１と同様である。アンテナ１３からの漏洩電流が大である領域が濃く表示され、小である領域が淡く表示される。
【００２４】
図１０及び図１１における電流分布は、アンテナグラウンド板１２と回路基板のグランド板１６とを幅Ｗの細い接続導体部１４で接続することによりアンテナ１３からの漏洩電流を低減する効果を表している。なかでも、接続導体部１４の位置がアンテナグランド板１２の端部である図１０の場合、濃度が濃い、すなわち漏洩電流が大である領域をより小とできることを表している。なお、各部の寸法は図１におけると同様とする。また、周波数は５．２５ＧＨｚとした。
【００２５】
図１２は、図１０に対応した放射パターン（Far Field）の垂直および水平面内のアンテナ放射パターンを表すグラフ図である。  
図１３は、図１１に対応した放射パターンを垂直および水平面内のアンテナ放射パターンを表すグラフ図である。  
接続導体部１４の位置がアンテナグランド板１２の端部である図１１においては、放射強度のピーク角度θｐは垂直面内で約７０度であり、やや上方に向いており携帯無線装置としては好ましい。放射強度の水平面内ピーク角度は約９０度である。一方、接続導体部１４の位置がアンテナグランド板１２の中央部である図１２においては、放射強度のピーク角度θｐは垂直面内で７０乃至１３０度と広がりピークが双峰性となっている。
【００２６】
図１４は、放射強度の垂直面内におけるピーク角度θｐの接続導体部１４の位置依存性のシミュレーション結果を表すグラフ図である。  
接続導体部１４の位置が４．０乃至６．０ｍｍである中央部においては、ピーク角度θｐが１００乃至１３０度となり水平面より下方を向く。使用時にアンテナ角度を調整することにより送受信が可能である。本図より、接続導体部１４の位置はアンテナグランド板１２の中心部からずれた端部のほうが、放射強度のピーク角度θｐを水平面内より上向きに出来るので、携帯無線装置としてはより好ましいことが理解できる。
【００２７】
次に、共振周波数及び帯域幅に関して説明する。  
図１５は、共振周波数および帯域幅の接続導体部１４の幅（Ｗ）依存性のシミュレーション結果を表すグラフ図である。  
この場合、接続導体部１４の位置をアンテナグランド板１２の端部に固定としている。縦軸は共振周波数（ＧＨｚ）及び帯域幅（ＭＨｚ）であり、横軸は接続導体部１４の幅Ｗ（ｍｍ）である。接続導体部１４の幅Ｗが１乃至６ｍｍの範囲において、共振周波数は５．２４乃至５．３６ＧＨｚの範囲で変えることができる。また、幅Ｗが細いほど共振周波数を低くできアンテナの小型化が可能となる。また、幅Ｗが１乃至６ｍｍの範囲において、帯域幅は１７０乃至２００ＭＨｚの範囲において変えることができる。  
【００２８】
図１６は、以上のシミュレーションにもとづいた本具体例の第１変形例を下方から見た模式図である。  
接続導体部１４は、金属材料からなり、アンテナグランド板１２の端部に設けられている。幅Ｗは１ｍｍ（ほぼ０．０１７５λ）以下と波長に対して十分に細くして回路基板のグランド板１６における漏洩電流を低減している。アンテナエレメント１０はモノポールとしている。このような携帯無線装置は、第４世代の携帯電話機やＰＤＡ（Personal Data Assistant）などに適している。
【００２９】
図１７は、図１６に例示された小型アンテナが４個設置された第２変形例である携帯無線装置のアンテナ近傍を上部から見た斜視図である。  
このようなアンテナを設置した携帯無線装置はＭＩＭＯ（Multi Input Multi Output）などのように複数の送受信アンテナを必要とする通信方式に適している。すなわち、小型かつアンテナからの漏洩電流が低減できる本具体例はこのような通信方式に適している。
【００３０】
以上、アンテナエレメント１０がモノポールアンテナである場合に関して説明してきた。しかし、本発明はこれに限定されない。例えば逆Ｆアンテナであっても良い。  
図１８は、逆Ｆアンテナをアンテナエレメント１０とした第３変形例の斜視図である。逆Ｆアンテナをエレメントとするアンテナにおいても、漏洩電流が低減できる本具体例はＭＩＭＯのような通信方式に適している。
【００３１】
以上、図面を参照しつつ本発明の実施の形態につき説明した。しかし本発明はこれら具体例に限定されない。例えば、アンテナを構成するアンテナエレメント、アンテナグランド板、接続導体部、回路基板、回路基板を構成するグランド板などの構成要素のサイズ、形状、材質、配置関係などに関して、当業者が各種の設計変更をおこなったものであっても、発明の要旨を逸脱しない限り本発明に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の具体例にかかる携帯無線装置の要部を表わす模式図である。
【図２】本発明の具体例にかかる携帯無線装置のグランド板における電流分布を表わす模式図である（接続導体部の幅が細い場合）。
【図３】本発明の具体例にかかる携帯無線装置のグランド板における電流分布を表わす模式図である（接続導体部の幅が太い場合）。
【図４】本発明の具体例にかかる携帯無線装置のアンテナからの放射パターンを表す模式図である（接続導体部の幅が細い場合）。
【図５】本発明の具体例にかかる携帯無線装置のアンテナからの放射パターンを表わす模式図である（接続導体部の幅が太い場合）。
【図６】アンテナからの放射パターンにおける角度表示を説明する模式図である。
【図７】放射強度のピーク角度と接続導体部幅との関係を表すシミュレーション結果のグラフ図である。
【図８】比較例を説明する模式図である。
【図９】比較例におけるピーク角度のグランド板長依存性を表すグラフ図である。
【図１０】接続導体部がアンテナグランド板の端部である場合におけるグランド板内の電流分布を表す模式図である。
【図１１】接続導体部がアンテナグランド板の中央部である場合におけるグランド板内の電流分布を表す模式図である。
【図１２】接続導体部がアンテナグランド板の端部である場合における放射パターンを表す模式図である。
【図１３】接続導体部がアンテナグランド板の中央部である場合における放射パターンを表す模式図である。
【図１４】ピーク角度の接続導体部位置依存性のシミュレーション結果を表わすグラフ図である。
【図１５】共振周波数及び帯域帯の接続導体幅依存性のシミュレーション結果を表すグラフ図である。
【図１６】具体例の第１変形例の要部を表す斜視図である。
【図１７】具体例の第２変形例の要部を表す斜視図である。
【図１８】具体例の第３変形例の要部を表す斜視図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  アンテナエレメント  
１２  アンテナグランド板  
１３  アンテナ    
１４  接続導体部  
１６  グランド部
【図１】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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