(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体板と、
上記接地導体板に対向して平行に配置されたアンテナ電流漏洩抑圧導体板と、
上記アンテナ電流漏洩抑圧導体板の一方の端辺部を上記接地導体板に短絡する短絡垂直導体板と、
線状のアンテナエレメントと、
上記アンテナ電流漏洩抑圧導体板の上記一方の端辺部に対向する他方の端辺部の所定の位置に設けられた給電部と
からなる
ようにした線状アンテナ装置。
【請求項２】
上記接地導体板と上記アンテナ電流漏洩抑圧導体板との間に、高誘電率材料を挿入するようにした請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
電子部品が実装される基板が収納されてなる携帯無線装置において、
上記基板の一方の面に直接入出力操作される部品を配置し、
上記基板の他方の面にアンテナ部を配置し、
上記アンテナ部は、
接地導体板と、
上記接地導体板に対向して平行に配置されたアンテナ電流漏洩抑圧導体板と、
上記アンテナ電流漏洩抑圧導体板の一方の端辺部を上記接地導体板に短絡する短絡垂直導体板と、
線状のアンテナエレメントと、
上記導体板の上記一方の端辺部に対向する他方の端辺部の所定の位置に設けられた給電部と
からなる線状アンテナの構成とされた携帯無線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、携帯無線電話システムに用いて好適なアンテナ装置及び携帯無線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯無線電話、自動車電話のような移動体通信システムの進展には目覚ましいものがある。例えば、国内では、８００ＭＨｚ帯及び１．６ＭＨｚ帯のディジタルセルラ方式の携帯無線電話システムや、１．９ＭＨｚ帯のパーソナルハンディホーンシステム（ＰＨＳ）のサービスが行なわれている。また、国外においても、ＧＳＭ（Group Special Mobile）方式を代表とする複数のサービスが既に行なわれている。
【０００３】
このような移動体通信システムの携帯無線端末に用いられるアンテナとしては、従来、ホイップアンテナやヘリカルアンテナが用いられていた。ところが、ホイップアンテナやヘリカルアンテナでは小型化が困難である。このため、ホイップアンテナやヘリカルアンテナに代わって、片側短絡マイクロストリップアンテナや板状逆Ｆアンテナ等の平面アンテナが用いられるようになってきている。
【０００４】
図１３は、マイクロストリップアンテナの基本構成を示す平面図及びそのＡ−Ａ断面図である。図１３において、１０１は放射導体、１０２は誘電体材料、１０３は接地導体である。接地導体１０３上に誘電体１０２が積層され、誘電体１０２上に、放射導体１０１がエッチング等により形成される。そして、放射導体１０１上の入力インピーダンスが給電系のインピーダンスと等しくなる位置に、給電点１０４が設けられる。
【０００５】
図１４は、片側短絡マイクロストリップアンテナの構成を示す平面図及びそのＡ−Ａ断面図である。片側短絡マイクロストリップアンテナは、上述のマイクロストリップアンテナにおける放射導体１０１の零電位面を、短絡導体１０５により、接地導体１０３と短絡させるようにしたものである。このようにすると、同一共振周波数で作動するにもかかわらず、その放射導体１０１の長さを、通常のマイクロストリップアンテナの長さの１／２とすることができる。
【０００６】
図１５は、板状逆Ｆアンテナの構成を示す平面図及びそのＡ−Ａ断面図である。板状逆Ｆアンテナは、短絡導体１０５の幅Ｗｓを放射導体１０１の幅Ｗｂより小さくしたもので、短絡導体１０５の幅Ｗｓを小さくすることにより、共振周波数が低下する傾向を示し、小型化が可能である。また、短絡導体１０５の中心の放射導体中心線からのオフセット量については、放射導体端部の端に設定した方が共振周波数が下がり、小型化に有利である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような片側短絡マイクロストリップアンテナや板状逆Ｆアンテナは、小型、軽量化を図る上で有利であることから、近年、移動体通信システムの携帯無線端末に良く用いられてきている。ところが、片側短絡マイクロストリップアンテナや板状逆Ｆアンテナでは、伝送路の接地側が接地導体板に接続されており、この接地導体板は、通常では、基板の接地パターンや筐体に接続されている。このため、従来の片側短絡マイクロストリップアンテナや板状逆Ｆアンテナでは、筐体に多くのアンテナ電流が流れる。筐体中に多くのアンテナ電流が流れると、人体方向への放射が強くなり、人体の吸収損失が大きくなるという問題が生じる。
【０００８】
そこで、筐体中に漏洩するアンテナ電流を抑制するための部材を設けることが考えられる。ところが、携帯無線端末では、機器の小型、軽量化が重要である。このため、筐体中に漏洩するアンテナ電流を抑制するための部材は、大型のものであったり、機器の入力／出力操作に支障となるような所に配設されるものでないようにする必要がある。
【０００９】
したがって、この発明の目的は、筐体中に漏洩するアンテナ電流を抑制し、人体による吸収損失を減少し、放射効率を向上させるようにしたアンテナ装置及び携帯無線装置を提供することにある。
【００１０】
この発明の他の目的は、筐体中に漏洩するアンテナ電流を抑制するための部材により、機器の小型化に障害とならないようにしたアンテナ装置及び携帯無線装置を提供することにある。
【００１３】
請求項９の発明は、接地導体板と、接地導体板に対向して平行に配置されたアンテナ電流漏洩抑圧導体板と、アンテナ電流漏洩抑圧導体板の一方の端辺部を接地導体板に短絡する短絡垂直導体板と、線状のアンテナエレメントと、アンテナ電流漏洩抑圧導体板の一方の端辺部に対向する他方の端辺部の所定の位置に設けられた給電部とからなるようにした線状アンテナ装置である。
【００１６】
請求項１３の発明は、電子部品が実装される基板が収納されてなる携帯無線装置において、基板の一方の面に直接入出力操作される部品を配置し、基板の他方の面にアンテナ部を配置し、アンテナ部は、接地導体板と、接地導体板に対向して平行に配置されたアンテナ電流漏洩抑圧導体板と、アンテナ電流漏洩抑圧導体板の一方の端辺部を接地導体板に短絡する短絡垂直導体板と、線状のアンテナエレメントと、導体板の一方の端辺部に対向する他方の端辺部の所定の位置に設けられた給電部とからなる線状アンテナの構成とされた携帯無線装置である。
【００１７】
接地導体板に対向して平行に導体板を設け、この導体板と接地導体板とを短絡垂直導体板により短絡し、この導体板に対向して平行に放射導体板を設け、この放射導体板を短絡垂直導体板により導体板に短絡している。このため、片側接地マイクロストリップアンテナや板状逆Ｆアンテナを構成する場合に、筐体を流れるアンテナ電流が減少し、人体により吸収損失が減少され、放射効率が増加する。
【００１８】
また、接地導体板に対向して平行に配置された導体板を設け、この導体板を短絡垂直導体板で接地導体に短絡し、導体板の所定位置で線状のアンテナエレメントを給電している。このため、ホイップアンテナやヘリカルアンテナを構成する場合に、筐体を流れるアンテナ電流が減少し、人体により吸収損失が減少され、放射効率が増加する。
【００１９】
また、基板の一方の面に、ディスプレイニットやスピーカ、キーパッド等、ユーザにより直接利用される部品を配置し、基板の他方の面にアンテナ部を配置し、このアンテナ部を、接地導体板に対向して平行に導体板を設け、この導体板と接地導体板とを短絡垂直導体板により短絡し、この導体板状に、放射導体板やアンテナエレメントを取り付けている。このように、ディスプレイユニットやスピーカ、キーパッド等、ユーザにより直接入出力操作される部品が配置される基板の一方の面とは反対側に、アンテナ電流漏洩抑圧用の部品を含めて、アンテナを構成する部品が配設されるため、小型、軽量化の障害とならず、また、使用時にユーザの頭部からの距離が長くなり、人体の影響が受けずらくなる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明が適用された携帯無線電話端末装置に配設される基板の構成を示すものである。図１において、１は携帯無線電話端末を構成する電子部品が実装される基板である。基板１の一方の面１Ａには、図１Ａに示すように、スピーカ２、液晶ディスプレイユニット３、キーパッド４等の部品が取り付けられる。基板１の他方の面１Ｂには、図１Ｂに示すように、各種の電子部品５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、…が取り付けられると共に、アンテナ部６が設けられる。
【００２１】
基板１には配線パターン（図示せず）が形成されており、スピーカ２、液晶ディスプレイユニット３、キーパッド４等の部品や、基板１に実装される電子部品５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、…は、基板１に形成された配線パターンやケーブル（図示せず）により配線接続される。また、基板１には、全面にわたって接地パターンが設けられており、この接地パターンは筐体に接続される。基板１全体は、アンテナを構成する場合の接地導体板１１として機能する。
【００２２】
図２は、アンテナ部６の構成を示すものである。図２に示すように、接地導体板１１に短絡垂直導体板１３が垂設され、短絡垂直導体板１３の端辺に、導体板１２の端辺が垂直に固着される。この短絡垂直導体板１３により、導体板１２は、接地導体板１１に対して平行に支持される。更に、導体板１２の他方の端辺部には、短絡垂直導体板１５が垂設される。短絡垂直導体板１５の他方の端辺部が放射導体板１４の一方の端辺部に垂直に固着される。この短絡垂直導体板１５により、放射導体板１４が導体板１２に対して平行に支持される。放射導体板１４の側縁部の所定の位置に、給電ピン１６が設けられる。
【００２３】
このように、接地導体板１１と、この接地導体板１１に対向して平行に配置された導体板１２と、導体板１２の一方の端辺部と接地導体板１１とを短絡する短絡垂直導体板１３と、導体板１２に対向して平行に配置された放射導体板１４と、この放射導体板１４の一方の端辺部と導体板１２とを短絡する短絡垂直導体板１５と、放射導体板１４の側縁部の所定の位置に設けられた給電ピン１６とにより、片側短絡型マイクロストリップアンテナが構成される。
【００２４】
図３に示すように、スピーカ２、液晶ディスプレイユニット３、キーパッド４等の部品や、電子部品５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、…が実装されると共に、その先端に、片側短絡マイクロストリップアンテナの構成のアンテナ部６が設けられた基板１は、上側筐体７Ａ及び下側筐体７Ｂからなる筐体に収納される。上側筐体７Ａには、液晶ディスプレイユニット３を筐体外部に露呈させるための開口８Ａ、キーパッド４の各キーを筐体外部に露呈させるための開口８Ｂ、８Ｂ、８Ｂ、…、スピーカ２から音声を外部に出力させるための開口８Ｃが設けられる。基板１を上側筐体７Ａ及び下側筐体７Ｂからなる筐体に収納すると、開口８Ａにより液晶ディスプレイユニット３が筐体外部に露呈されてユーザが視認できるようになり、開口８Ｂ、８Ｂ、８Ｂ、…によりキーパッド４の各キーが外部に露呈されてユーザがキー操作を行なえるようになり、開口８Ｃにより、スピーカ２からの音声が外部に出力されてユーザが音声を聞くことができるようになる。
【００２５】
上述のように、この発明の実施の形態では、基板１により構成される接地導体板１１と、この接地導体板１１に対向して平行に配置された導体板１２と、導体板１２の一方の端辺部と接地導体板１１とを短絡する短絡垂直導体板１３と、この導体板１２に対向して平行に配置された放射導体板１４と、この放射導体板１４の一方の端辺部と導体板１２とを短絡する短絡垂直導体板１５と、放射導体板１４の側縁部の所定の位置に設けられた給電ピン１６とにより、片側短絡型マイクロストリップアンテナが構成される。
【００２６】
通常、片側短絡マイクロストリップアンテナでは、伝送路の接地側が接地導体板、すなわち、基板１の接地パターンに接続されている。そして、この接地パターンは、筐体７Ａ及び７Ｂに接続されている。このため、筐体７Ａ及び７Ｂ中をアンテナ電流が流れる。使用時には、筐体７Ａ及び７Ｂがユーザの頭部に非常に近接される。このとき、筐体７Ａ及び７Ｂに多くのアンテナ電流が流れると、人体方向への放射が強くなり、人体の吸収損失が大きくなる。
【００２７】
これに対して、この発明の第１の実施の形態では、接地導体板１１に対して平行に設けられた導体板１２上に、放射導体板１４が導体板１２に対して平行に設けられる。このように、導体板１２を設けると、導体中を流れるアンテナ電流が減少され、人体方向への放射が少なくなり、人体の吸収損失を減少できる。
【００２８】
なお、この導体部１２の長さＷＬがどのくらいが最適であるかについて、本願発明者は、実験やシミュレーションを行なった。その結果、導電部１２の長さＷＬをλ／４（λは波長）としたときに、導体中を流れるアンテナ電流が最も減少され、放射効率が最も向上することが分かった。これは、導体板１２の長さＷＬをλ／４とすると、この導体板１２が電流の定在波の節になるため、漏れ電流が防止されると考えられる。実際には、マイクロストリップアンテナの形状や給電点のインピーダンス等の影響を受けるため、導体板１２の長さＷＬは必ずしもλ／４が最適であるとは限らない。
【００２９】
また、この発明の第１の実施の形態では、図１Ｂに示すように、導体板１２と短絡垂直導体板１３が基板１の他方の面１Ｂ側に配設されている。基板１の他方の面１Ｂにおいてアンテナ部６が設けられる位置には、基板１の一方の面１Ａ側では、スピーカ２、液晶ディスプレイ３、キーパッド４等のユーザが直接的に入／出力操作するような部品が配設される。このため、機器が大型化することはない。
【００３０】
特に、アンテナ電流の漏洩を抑圧するための導体板１２を含めて、アンテナ部６を構成する部品全てが基板１の他方の面１Ｂに設けられていることが重要である。すなわち、アンテナ電流の漏洩を抑圧するための導体板１２を、基板１を挟んで反対側の面１Ａ側に設ける構成とすることも考えられる。ところが、このようにすると、基板１の一方の面１Ａ側に、スピーカ２、液晶ディスプレイ３、キーパッド４等のユーザが直接的に入／出力操作するような部品が配設できなくなってしまい、機器が大型化してしまう。この実施の形態では、アンテナ部６を構成する部品が全て基板１の他方の面１Ｂに設けられているため、アンテナ電流の漏洩を抑圧するための導体板１２を設けても、小型化の障害とならない。
【００３１】
また、この発明の実施の形態では、導体板１２や放射導体１４が基板１の他方の面１Ｂに設けられるため、ユーザが使用時に、ユーザの頭部と導体板１２や放射導体１４との間の距離が長くなり、人体による影響を受け難い。
【００３２】
図４は、この発明の第２の実施の形態を示すものである。この実施の形態では、上述の第１の実施の形態で示した片側短絡マイクロストリップアンテナにおいて、片側短絡マイクロストリップアンテナを構成する接地導体板１１と導体板１２との間に、高誘電率部材２１を挿入したものである。他の構成については、第１の実施の形態と同様である。
【００３３】
図５は、この発明の第３の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、上述の第１の実施の形態で示した片側短絡マイクロストリップアンテナにおいて、導体板１２と放射導体板１４との間に、高誘電率部材２２を挿入するようにしたものである。他の構成については、第１の実施の形態と同様である。
【００３４】
図６は、この発明の第４の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、上述の第１の実施の形態で示した片側短絡マイクロストリップアンテナにおいて、片側短絡マイクロストリップアンテナを構成する接地導体板１１と導体板１２との間に高誘電率部材２１を挿入すると共に、導体板１２と放射導体板１４との間に高誘電率部材２２を挿入するようにしたものである。他の構成については、第１の実施の形態と同様である。
【００３５】
上述の第２〜第４の実施の形態では、接地導体板１１と導体板１２との間や、導体板１２と放射導体板１４との間に高誘電率部材２１、２２を挿入することにより、アンテナの小型化を図ることができる。高誘電体部材を用いる場合には、導体板や放射導体を誘電体基板上にエッチング等のパターンで形成することができる。
【００３６】
図７は、この発明の第５の実施の形態を示すものである。上述の第１〜第４の実施の形態では、片側短絡マイクロストリップアンテナとされていたが、この実施の形態では、板状逆Ｆアンテナの構成とされている。接地導体板３１と、この接地導体板３１に対向して平行に配置された導体板３２と、導体板３２の一方の端辺部と接地導体板３１とを短絡する短絡垂直導体板３３と、導体板３２に対向して平行に配置された放射導体板３４と、この放射導体板３４の一方の端辺部と導体板３２とを短絡する短絡導体板３５と、放射導体板３４の側縁部の所定の位置に設けられた給電ピン３６とにより、板状逆Ｆアンテナが構成される。逆Ｆアンテナでは、短絡導体板３５の幅が放射導体板５４の辺の長さに比べて狭くなっている。その他の基本的な構成については、上述の第１の実施の形態と同様である。
【００３７】
図８は、この発明の第６の実施の形態を示すものである。この実施の形態では、上述の第５の実施の形態で示した板状逆Ｆアンテナにおいて、板状逆Ｆアンテナを構成する接地導体板３１と導体板３２との間に、高誘電率部材４１を挿入したものである。他の構成については、第５の実施の形態と同様である。
【００３８】
図９は、この発明の第７の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、上述の第５の実施の形態で示した板状逆Ｆアンテナにおいて、導体板５２と放射導体板３４との間に、高誘電率部材４２を挿入するようにしたものである。他の構成については、第５の実施の形態と同様である。
【００３９】
図１０は、この発明の第８の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、上述の第５の実施の形態で示した板状逆Ｆアンテナにおいて、接地導体板３１と導体板３２との間に高誘電率部材４１を挿入すると共に、導体板３２と放射導体板３４との間に高誘電率部材４２を挿入するようにしたものである。他の構成については、第５の実施の形態と同様である。
【００４０】
図１１は、この発明の第９の実施の形態を示すものである。この実施の形態では、ホイップアンテナの構成とされている。接地導体板５１上に、短絡垂直導体板５３が垂設される。短絡垂直導体板５３の端辺部に、導体板５２の一方の端辺部が垂直に固着される。この短絡垂直導体板５３により、導体板５２が接地導体板５１に対して平行に支持される。ホイップアンテナ５４が給電点５６に接続され、給電点５６の接地端は導体板５２の上縁部に接続される。
【００４１】
図１２は、この発明の第１０の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、上述の第９の実施の形態で示したホイップアンテナにおいて、接地導体板５１と導体板５２との間に、高誘電率部材６１を挿入するようにしたものである。他の構成については、第９の実施の形態と同様である。
【００４２】
以上のように、マイクロストリップアンテナ、板状逆Ｆアンテナ、ホイップアンテナの例について説明したが、この発明は、この他、ヘリカルアンテナや線状逆Ｆアンテナ等、他のアンテナにも同様に適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
この発明によれば、接地導体板に対向して平行に導体板を設け、この導体板と接地導体板とを短絡垂直導体板により短絡し、この導体板に対向して平行に放射導体板を設け、この放射導体板を短絡垂直導体板により導体板に短絡している。このため、片側接地マイクロストリップアンテナや板状逆Ｆアンテナを構成する場合に、筐体を流れるアンテナ電流が減少し、人体により吸収損失が減少され、放射効率が増加する。
【００４４】
また、この発明によれば、高誘電率材料を挿入することで、更に小型化を図ることができる。
【００４５】
また、この発明によれば、接地導体板に対向して平行に配置された導体板を設け、この導体板を短絡垂直導体板で接地導体に短絡し、導体板で線状のアンテナエレメントを給電するしている。このため、ホイップアンテナやヘリカルアンテナを構成する場合に、筐体を流れるアンテナ電流が減少し、人体により吸収損失が減少され、放射効率が増加する。
【００４６】
また、この発明によれば、基板の一方の面に、ディスプレイヤニットやスピーカ、キーパッド等、ユーザにより直接利用される部品を配置し、基板の他方の面にアンテナ部を配置し、このアンテナ部を、接地導体板に対向して平行に導体板を設ける構成とし、この導体板により筐体中を流れるアンテナ電流を抑圧するようにしている。このため、アンテナを構成する部品やアンテナ電流の漏洩を抑圧する部品が、ディスプレイユニットやスピーカ、キーパッド等、ユーザにより直接入出力操作される部品が配置される基板の一方の面に配設されることがなく、小型、軽量化の障害とならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用できる携帯電話無線端末の基板の一方の面及び他方の面の構成を示す平面図である。
【図２】この発明が適用できる携帯電話無線端末におけるアンテナ部の説明に用いる斜視図である。
【図３】この発明の第１の実施の携帯の斜視図である。
【図４】この発明の第２の実施の形態の斜視図である。
【図５】この発明の第３の実施の形態の斜視図である。
【図６】この発明の第４の実施の形態の斜視図である。
【図７】この発明の第５の実施の形態の斜視図である。
【図８】この発明の第６の実施の形態の斜視図である。
【図９】この発明の第７の実施の形態の斜視図である。
【図１０】この発明の第８の実施の形態の斜視図である。
【図１１】この発明の第９の実施の形態の斜視図である。
【図１２】この発明の第１０の実施の形態の斜視図である。
【図１３】マイクロストリップアンテナの説明に用いる平面図及び断面図である。
【図１４】片側短絡マイクロストリップアンテナの説明に用いる平面図及び断面図である。
【図１５】板状逆Ｆアンテナの説明に用いる平面図及び断面図である。
【符号の説明】
１・・・基板，２・・・スピーカ，３・・・液晶ディスプレイユニット，１１・・・接地導体板，１２・・・導体板，１３，１５・・・短絡垂直導体板，１４・・・放射導体板，１６・・・給電ピン
【図１】
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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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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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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【図１４】
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【図１５】
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