(57)【要約】【課題】移動体端末装置における多周波共用内蔵型アンテナ装置の構造としてミアンダ形状を採用すると共に、該アンテナ装置において、3/4波長の高調波を調整することを可能にして、ミアンダ形状に特有の特性劣化を解消すること。【解決手段】本発明の実施形態に係る移動体端末装置は、設計工程の順序として、まず、前記の1/4 波長の共振周波数域を得て、該共振周波数域を確定する工程を実施し、その後の工程として、素子区間Whigh の長さを調整する工程を実施することにより、正確な1/4波長の共振周波数域と、正確な3/4波長の共振周波数域とを共に得る。また、この素子区間Whighの長さを調整する方法としては、ミアンダ形状のアンテナ素子の中央に位置するコの字型アンテナ素子の一部である、対向する２本の直線状アンテナ素子の各々の素子幅だけを、元の素子幅よりも広げるものとする。【選択図】図３
2012209759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地板との間に給電点を有する、ミアンダ形状のアンテナ素子で構成された移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法であって、
前記アンテナ素子の、前記接地板と平行する部分の全長に等しい素子区間Wlowを調整することで、低周波数帯域の共振周波数を確定する第１の共振周波数確定工程と、
前記第１の共振周波数確定工程の実施後に、前記アンテナ素子の中央部に位置するコの字型アンテナ素子の開口部の差し渡し長さに等しい素子区間fhighを調整することで、高周波数帯域の共振周波数を確定する第２の共振周波数確定工程と、
を備えたことを特徴とする移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法。
【請求項２】
前記低周波数帯域の共振周波数は、1/4波長の共振周波数であることを特徴とする請求項１記載の移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法。
【請求項３】
前記高周波数帯域の共振周波数は、3/4波長の共振周波数であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法。
【請求項４】
前記アンテナ素子の中央部に位置するコの字型アンテナ素子の前記開口部の差し渡し長さに等しい素子区間fhigを調整する方法として、前記コの字型アンテナ素子の一部である、対向する２本の直線状アンテナ素子の各々の素子幅だけを、前記第１の共振周波数確定工程を実施した際の素子幅よりも広げる方法を採用したことを特徴とする請求項１記載の移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法。
【請求項５】
前記対向する２本の直線状アンテナ素子の各々の素子幅は、等しい長さで広げることを特徴とする請求項４記載の移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法。
【請求項６】
接地板との間に給電点を有する、ミアンダ形状のアンテナ素子で構成された移動体端末装置用アンテナ装置であって、前記請求項１乃至５のいずれか１項に記載の移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法を実施して設計され、製造されたことを特徴とする移動体端末装置用アンテナ装置。
【請求項７】
携帯電話機を範疇に含む携帯端末装置用に小型化されたことを特徴とする請求項６記載の移動体端末装置用アンテナ装置。
【請求項８】
接地板との間に給電点を有する、ミアンダ形状のアンテナ素子で構成された移動体端末装置用アンテナ装置であって、前記ミアンダ形状のアンテナ素子を、複数本有することを特徴とする移動体端末装置用アンテナ装置。
【請求項９】
前記複数本のミアンダ形状のアンテナ素子の各々は、前記請求項１乃至５のいずれか１項に記載の移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法を実施して設計され、製造されたものであることを特徴とする請求項８記載の移動体端末装置用アンテナ装置。
【請求項１０】
携帯電話機を範疇に含む携帯端末装置用に小型化されたことを特徴とする請求項９記載の移動体端末装置用アンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法及び移動体端末装置用アンテナ装置に係り、特に、3/4 波長の高調波を調整することで、移動体端末装置における多周波共用内蔵型アンテナ装置の構造に起因する特性劣化、及び周波数調整の困難さを解消することができるミアンダ形状の移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法及び移動体端末装置用アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機のアンテナ装置の仕様は多種多様となってきた。
一般に、限られた空間において所望の特性を得ることには限界がある。そこで携帯端末装置向けの多周波共用アンテナ装置や、小型アンテナ装置が、様々な工夫の下に数多く開発されている。
ここで、マルチバンドを構成する場合には、分岐した素子にすることで広帯域な特性が得られることが知られている。
さらに、移動体移動体端末装置のアンテナに装置は、ミアンダ形状のアンテナ装置（ミアンダ型アンテナ装置）が用いられることが多い。
しかし、このミアンダ型アンテナ装置は、全体を小型化した場合に、電気容量等の電気的結合の影響を受けるので、設計段階において共振周波数を調整して決定することが困難であった。よって、従来は、多くの場合、カットアンドトライ手法で決定していた。
【０００３】
図５は、従来からの一般的な移動体端末装置用アンテナ装置の全体的な外観と構造を示す斜視図である。
同図において、本実施形態の移動体端末装置用アンテナ装置（多周波数共用型のミアンダ型アンテナ装置）は、給電点１と、携帯電話端末装置におけるプリント基板である平板状の接地板２と、単一のミアンダアンテナ３と、を具備する。
ここで、ミアンダアンテナ３は、いわゆるミアンダ形状を有し、より具体的には、同図に示すように、接地板２からの所定長の立ち上がり部位に続く部位として、接地板２の平板と平行するように直角に折り曲げられたミアンダ形状部位が形成されている。
また、このミアンダ形状部位は、同図に示すように、６回に渡り直角に折り曲げられた折り返し部位に続くライン素子（直線状素子）で形成されている。これにより、折り返し部位で構成された、隣接する３つのコの字型アンテナ素子群が形成される。
【０００４】
一般に、ミアンダアンテナ３のアンテナ素子は、1/4波長の長さである。
そこで、この3/4波長の高調波成分が低域側にシフトすることで、所望の周波数帯（即ち、1/4波長での共振周波数域）にまでシフトする（即ち、影響する）といった現象が生じることが有る。
よって、本発明に際しては、3/4波長の高調波成分が、所望の1/4波長での共振周波数域に影響することを阻止することを１つの課題としている。
【０００５】
この分野の公知技術としては、例えば、特許文献１には、複数の異なる周波数帯域の電波の送受信が可能な表面実装型アンテナ装置が開示されている。具体的には、直方体状の誘電体基体の前端面から上面を介し、後端面に掛けてミアンダ状の放射電極を形成する。この放射電極は第１ミアンダピットの第１電極部と、上記第１ミアンダピッチよりも狭い第２ミアンダピッチの第２電極部とを有する。これにより、放射電極はミアンダピッチが異なる第１電極部と第２電極部とによって２つの共振周波数を有することとなり、このことに起因して表面実装型アンテナ装置は異なる２つの周波数帯域で電波の送受信が可能となるものとしている。
【０００６】
また、例えば、特許文献２には、小型、軽量化されたミアンダ型アンテナ装置の共振周波数を設計段階で精度良く設定できるアンテナ装置が開示されている。具体的には、導体のパターン間の容量成分に密接に関係するパターン切り返し幅に加え、共振周波数と直接関係するパターン長、パターン間の容量、結合に密接に関係するパターン幅、パターンピッチより成り立つ計算式を用いて共振周波数を求め、この計算式に従って設計するものとしている。
【０００７】
さらに、例えば、特許文献３には、広い使用周波数帯域を備えることのできるチップアンテナ（素子）を用いたアンテナ装置及びこのアンテナ装置を備えた通信機器を提供することを開示している。具体的には、ＶＳＷＲが３以下となる使用周波数帯域が僅かに重なる２つのチップアンテナ（素子）の各々の一端と給電点とを接続する銅線パターンを設置することで、前記２つのチップアンテナ（素子）を給電点より並列に接続する。このようにして、前記２つのチップアンテナ（素子）と銅線パターンとで構成されるアンテナ装置の使用周波数帯域を広くするものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−０６８９１７号公報
【特許文献２】特開２００２−１１８４０９号公報
【特許文献３】特開２００６−３０３９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、前述のとおり、移動体移動体端末装置には、ミアンダ形状のアンテナ装置が用いられることが多い。
しかしながら、上記背景技術で述べた従来の移動体端末装置用アンテナ装置は、その形状がミアンダ形状である場合、1/4 波長での共振の他にも、3/4波長の共振が存在し、この3/4 波長の高調波が低域側にシフトすることで、所望の周波数帯にまでシフトする可能性が生じるといった問題点が有る。
このような現象は、マルチバンドのアンテナ装置を形成した場合、該3/4 波長の高調波が低域側にシフトして、分岐した素子での1/4波長の共振と重なった場合において、該アンテナ装置の特性劣化に繋がる現象となって発現する。
また、3/4波長の高調波は、アンテナ装置を構成するアンテナ素子の長さに依存せず、周波数調整が困難であるといった問題点も有る。
【００１０】
なお、特許文献１に開示された技術では、２つの共振周波数を得るための構成を示しているが、該２つの共振周波数を確定的に得るための調整段階を経た設計方法までは開示していない。
また、特許文献２に開示された技術では、パターン切り返し幅、パターン長、パターン間の容量、パターン幅、パターンピッチをパラメータとした共振周波数を得るための計算式を開示しているが、本発明のように、２つの共振周波数を得るための具体的な手順については開示していない。
【００１１】
さらに、特許文献３に開示された技術では、２つのチップアンテナ（素子）の各々の一端と給電点とを接続する銅線パターンを設置し、前記２つのチップアンテナ（素子）を給電点より並列に接続することで、前記２つのチップアンテナ（素子）と銅線パターンとで構成されるアンテナ装置の使用周波数帯域を広くすることは開示しているが、前記２つのチップアンテナの共振周波数（一般に複数）を確定的に得るための調整段階を経た設計方法までは開示していない。
【００１２】
そこで、本発明では、移動体端末装置における多周波共用内蔵型アンテナ装置の構造としてミアンダ形状を採用した場合にも、まずは、1/4波長の共振周波数域を調整して決定し、次に、アンテナ素子部の、対向するライン素子（直線状素子）の幅と、ライン間の間隔とを調整して決定することによって、1/4波長の共振周波数域と、3/4波長の共振周波数域とを共に正確に決定することを骨子としている。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、移動体端末装置における多周波共用内蔵型アンテナ装置の構造としてミアンダ形状を採用すると共に、該アンテナ装置において、3/4波長の高調波を調整することを可能にして、ミアンダ形状に特有の特性劣化を解消することができるミアンダ形状の移動体端末装置用アンテナ装置を提供することを目的としている。
【００１４】
本発明の他の目的は、移動体端末装置における多周波共用内蔵型アンテナ装置の構造としてミアンダ形状を採用すると共に、該アンテナ装置において、3/4波長の高調波を調整することを可能にして、ミアンダ形状の場合の周波数調整の困難さを解消することができる移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法及びミアンダ形状の移動体端末装置用アンテナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明に係る移動体端末装置用アンテナ装置は、接地板との間に給電点を有する、ミアンダ形状のアンテナ素子で構成された移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法であって、前記アンテナ素子の、前記接地板と平行する部分の全長に等しい素子区間Wlowを調整することで、低周波数帯域の共振周波数を確定する第１の共振周波数確定工程と、前記第１の共振周波数確定工程の実施後に、前記アンテナ素子の中央部に位置するコの字型アンテナ素子の開口部の差し渡し長さに等しい素子区間fhighを調整することで、高周波数帯域の共振周波数を確定する第２の共振周波数確定工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明に係る移動体端末装置用アンテナ装置は、接地板との間に給電点を有する、ミアンダ形状のアンテナ素子で構成された移動体端末装置用アンテナ装置であって、前記請求項１乃至５のいずれか１項に記載の移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法を実施して設計され、製造されたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明に係る移動体端末装置用アンテナ装置は、接地板との間に給電点を有する、ミアンダ形状のアンテナ素子で構成された移動体端末装置用アンテナ装置であって、前記ミアンダ形状のアンテナ素子を、複数本有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の移動体端末装置用アンテナ装置によれば、まず、接地板と平行する部分の全長に等しい素子区間Wlowの長さを調整することにより、正確な1/4波長の共振周波数域を得るものとし、次に、アンテナ素子の中央部に位置するコの字型アンテナ素子の開口部の差し渡し長さに等しい素子区間Whighの長さを調整することにより、正確な3/4波長の共振周波数域を得ることができるので、多周波数共用型となるミアンダ型アンテナ装置のアンテナ構造を、最低限の変更で調整することが可能となり、多周波数共用型のミアンダ型アンテナ装置の開発には大きなメリットとなる効果が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法を導く原理を示した説明図である。
【図２】多周波数共用型のミアンダ型アンテナ装置のS21 特性を示すグラフ図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る移動体端末装置用アンテナ装置の上面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る移動体端末装置用アンテナ装置の外観構成を示す斜視図である。
【図５】従来からの一般的な移動体端末装置用アンテナ装置の全体的な外観と構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法及び移動体端末装置用アンテナ装置の実施形態について、〔第１の実施形態〕、〔第２の実施形態〕の順に図面を参照して詳細に説明する。
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法を導く原理を示した説明図である。同図において、図５（従来例）と重複する部分には同一の符号を附す。
図１に示す移動体端末装置用アンテナ装置（多周波数共用型のミアンダ型アンテナ装置）は、図４に示した従来の移動体端末装置用アンテナ装置の上面図となっている。
ここでは、ミアンダアンテナ３の各アンテナ素子は、1/4波長の長さのものだけを示している。
【００２１】
図１に示す素子区間Wlowの長さは、1/4波長の共振周波数域を決定するものである。
また、素子区間Whighの長さは、3/4波長の共振周波数域を決定するものである。
そこで、本発明の実施形態に係る移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法では、この素子区間Wlowの長さを調整することにより、正確な1/4波長の共振周波数域を得ている。また、素子区間Whigh長さを調整することにより、正確な3/4波長の共振周波数域を得ている。
より具体的には、本発明の実施形態に係る移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法では、まず、この素子区間Wlowの長さを調整することにより、正確な1/4波長の共振周波数域を得る。また、これとは別に、図１に示す素子区間Whighの長さを調整することにより、正確な3/4波長の共振周波数域を決定するものである。
【００２２】
ここで、素子区間Wlowの長さは、ミアンダアンテナ３の、接地板２と平行する部分の全長であり、素子区間Whighの長さは、ミアンダアンテナ３の、中央部に位置するコの字型アンテナ素子の開口部の差し渡し長さ（該開口の直径）である。
ところが、素子区間Whighの長さを調整して3/4 波長の共振周波数域を決定しようとしても、この3/4波長の共振周波数域は、前記の素子区間Wlowの長さによって影響されることになる。
そこで、本発明の実施形態に係る移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法では、設計工程の順序として、まず、前記の1/4 波長の共振周波数域を得て、該共振周波数域を確定する工程を実施し、その後の工程として、素子区間Whighの長さを調整する工程を実施することにより、正確な1/4波長の共振周波数域と、正確な3/4波長の共振周波数域とを共に得る。
【００２３】
この素子区間Whighの長さを調整する方法としては、ミアンダ形状のアンテナ素子の中央に位置するコの字型アンテナ素子の一部である、対向する２本の直線状アンテナ素子の各々の素子幅だけを、元の素子幅（図１参照）よりも広げるものとする。但し、この対向する２本の直線状アンテナ素子の素子幅は、各々等しい長さで広げることが好ましい。
【００２４】
図２は、多周波数共用型のミアンダ型アンテナ装置のS21特性を示すグラフ図である。
移動体移動体端末装置のアンテナ装置をミアンダ形状にすると、一般に、図２に示すように、1/4波長での共振周波数域の他にも、3/4波長での共振周波数域が存在するようになる。
同図において、共振周波数flowがミアンダアンテナの1/4 波長の共振周波数、共振周波数fhighは、3/4 波長の共振周波数を示している。
前述の素子区間Whighを変化させることで、共振周波数flowは不変のまま、共振周波数fhighのみを変化させることができる。
【００２５】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る移動体端末装置用アンテナ装置の上面図である。
同図に示す本実施形態に係る移動体端末装置用アンテナ装置は、給電点１と、携帯電話端末装置におけるプリント基板である平板状の接地板２と、アンテナ素子である単一のミアンダアンテナ３と、を具備する。
接地板２は、アルミニウム、銅、鉄（フェライト）、及び導電性合成樹脂等を素材として形成されたものであって良い。
アンテナ素子のミアンダアンテナ３に用いる導体素材は、アルミニウム、銅、ニッケル、銀、白金、金等の金属若しくはその合金であって良い。
【００２６】
ここで、ミアンダアンテナ３は、いわゆるミアンダ形状を有し、より具体的には、同図に示すように、接地板２からの所定長の立ち上がり部位に続く部位として、接地板２の平板と平行するように直角に折り曲げられたミアンダ形状部位が形成されている。
また、このミアンダ形状部位は、同図に示すように、６回に渡り直角に折り曲げられた折り返し部位に続くライン素子（直線状素子）で形成されている。これにより、折り返し部位で構成された、隣接する３つのコの字型アンテナ素子群が形成される。
同図に示す移動体端末装置用アンテナ装置の素子区間Wlowの長さと、素子区間Whighの長さとは、各々、前述の設計方法により設計され、製造されたものであるものとする。
【００２７】
この実施形態に係る移動体端末装置用アンテナ装置の特徴は、ミアンダ形状アンテナ素子の構造を活かし、3/4波長の共振周波数域の電流をコントロールしながら、調整する点にある。
即ち、3/4波長の共振周波数域で集中する電流は、ミアンダ形状アンテナ素子の中央部である。従って、このミアンダ形状アンテナ素子の構造において、3/4波長の電流が集中する素子区間Whighの長さを調整することで共振周波数域をシフトさせ、これにより、3/4波長の共振周波数を調整することが可能となる。
【００２８】
本実施形態に係る多周波数共用型のミアンダ型アンテナ装置の設計方法によれば、まず、接地板と平行する部分の全長に等しい素子区間Wlowの長さを調整することにより、正確な1/4 波長の共振周波数域を得る。次に、アンテナ素子の中央部に位置するコの字型アンテナ素子の開口部の差し渡し長さに等しい素子区間Whighの長さを調整することにより、正確な3/4 波長の共振周波数域を得る。よって、アンテナ構造を、最低限の変更で調整することが可能となり、多周波数共用型のミアンダ型アンテナ装置の開発には大きなメリットとなる効果が有る。
【００２９】
〔第２の実施形態〕
図４は、本発明の第２の実施形態に係る移動体端末装置用アンテナ装置の外観構成を示す斜視図である。同図において、図５（従来例）と重複する部分には同一の符号を附す。
図４に示す移動体端末装置用アンテナ装置（多周波数共用型のミアンダ型アンテナ装置）は、給電点１から分岐する２つのミアンダアンテナ（４ａ，４ｂ）で構成しており、ミアンダアンテナ４ａは、低周波数用のアンテナ素子で構成し、ミアンダアンテナ４ｂは、高周波数用のアンテナ素子で構成するものである。
ミアンダアンテナ４ａと、ミアンダアンテナ４ｂは、いずれも第１の実施形態に係る多周波数共用型のミアンダ型アンテナ装置（図３）の設計方法を適用して設計することができる。
【００３０】
この実施形態では、給電点１から分岐するミアンダアンテナとして、２つのミアンダアンテナ（ミアンダアンテナ４ａ及びミアンダアンテナ４ｂ）を示したが、一般に、本発明に係る移動体端末装置用アンテナ装置は、給電点１から、任意の複数本数のミアンダアンテナを分岐させた構成にすることができる。
しかも、各々のミアンダアンテナには、実施形態１で述べた移動体端末装置用アンテナ装置の設計方法を適用することで、正確な共振周波数（一般に複数）を確定することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  給電点
２  接地板
３  ミアンダアンテナ（シングル）
４ａ  ミアンダアンテナ（低周波数用アンテナ素子）
４ｂ  ミアンダアンテナ（高周波数用アンテナ素子）
flow  （1/4波長の共振周波数）
fhigh （3/4波長の共振周波数）
Wlow    素子区間（flowに対応）
Whigh   素子区間（fhighに対応）
【図１】
2012209759.tif 000003
【図２】
2012209759.tif 000004
【図３】
2012209759.tif 000005
【図４】
2012209759.tif 000006
【図５】
2012209759.tif 000007