(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下端部より給電され、上端部を電気的に開放状態にしたアンテナ装置であって、
絶縁性の芯材に螺旋状に巻回されてなる放射エレメントの任意の位置で巻回方向を反転させると共に、
放射エレメントを半周巻回する毎に、絶縁性の芯材に概ね沿った概鉛直方向にのびるリブ部を設けたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
下端部より給電され、上端部を電気的に開放状態にしたアンテナ装置であって、絶縁性の芯材に螺旋状に巻回されてなる放射エレメントの任意の位置で巻回方向を反転させたアンテナ装置において、
放射エレメントは、
フレキシブルフィルムの表裏面に異なる導電性パターンを形成し、
フレキシブルフィルムを円筒状に巻くことにより形成されることを特長とするアンテナ装置。
【請求項３】
リブ部を支点に放射エレメントの正転方向および反転方向の巻回がプレスにて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
放射エレメントの巻回ピッチ幅を任意の位置において変化させたことを特長とする請求項１又は請求項２のいずれか一方に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
放射エレメントの任意の位置においてアンテナ径を変化させたことを特長とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
放射エレメントの内側または外側にヘリカルエレメントを絶縁状態にて配置したことを特長とする請求項１又は請求項２のいずれか一方に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
放射エレメントの近傍の任意位置にメアンダエレメントを絶縁状態にて配置したことを特長とする請求項１又は請求項２のいずれか一方に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
メアンダエレメントを複数配設したことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
放射エレメントと重ならないようにメアンダエレメントを配設したことを特長とする請求項７に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として携帯電話等に用いられるアンテナ装置およびそれを用いた通信端末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１１に従来の移動体通信等の通信端末に使用されるアンテナの一例を示す。図１１においてアンテナは、導電性材料よりなるヘリカルエレメント１００により構成され、その一端は開放されるとともに、他端はネジ部からなる金属プラグ１０２に電気的に接続されている。またヘリカルエレメント１００は機械的強度確保と金属の腐食防止のために、その外側を樹脂よりなるカバー１０１で覆われている。
【０００３】
金属プラグ１０２はそのネジ部が筐体１０７に設けられたネジ受け部１０３にねじ込まれることにより電気的に接続されるとともに、ネジ受け部１０３はバネ部１０４を介して内蔵基板１０８の表面に設けられた給電用ランド１０５と電気的に接続されている。また、給電用ランド１０５は、マイクロストリップ線路１０９を介してＲＦ回路１０６と電気的に接続されており、これらを介してヘリカルエレメント１００への給電が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、アンテナに供給された信号を効率よく電波として放射するための一つの方法として、アンテナとＲＦ回路１０６との整合を取るために必要な整合回路（図示せず）を無くし、整合回路における素子ロスを無くすことが考えられるが、しかしながらそのためにはアンテナ自体の構造によりＲＦ回路と整合を取る必要がある。
【０００５】
図１１に示したアンテナの場合、インピーダンスを調整することができるアンテナの構造パラメータは、エレメント長、巻回ピッチ幅、アンテナ径などがあるが、この構造パラメータの数は多ければ多いほどアンテナのインピーダンスの調整範囲が広がり、アンテナの放射効率を向上させるために優位になる。
【０００６】
また昨今、移動体通信等の通信端末においてシステムの複合化が進んでいるが、そのような複合通信端末用のアンテナとして、1つのアンテナで２つの周波数帯域にて機能するアンテナが求められている。このようなアンテナを優れた放射効率にて実現するためには、整合を取るために使用される整合回路の素子数をできるだけ少なくする必要がある。そのためには、アンテナのインピーダンスを調整するためのより多くの構造パラメータが必要となってくる。
【０００７】
そこで本発明は、アンテナ装置のインピーダンスを調整するための構造パラメータの数を増やすことにより、アンテナ装置のインピーダンスの調整範囲を広げるとともに、整合回路なしにアンテナ自体の構造によりＲＦ回路との整合を取り易くした放射効率の高いアンテナ装置を実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明のアンテナ装置およびそれを用いた通信端末は、絶縁性の芯材に螺旋状に巻回されてなる放射エレメントの任意の位置で巻回方向を反転させることによりアンテナ自体のインピーダンスを調整することが可能となり、結果として、アンテナの構造パラメータ数を増やすことができ、アンテナ装置のインピーダンスの調整範囲が広げられる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、下端部より給電され、上端部を電気的に開放状態にしたアンテナ装置であって、絶縁性の芯材に螺旋状に巻回されてなる放射エレメントの任意の位置で巻回方向を反転させると共に、放射エレメントを半周巻回する毎に、絶縁性の芯材に概ね沿った概鉛直方向にのびるリブ部を設けたことを特徴とするアンテナ装置であり、アンテナの巻回方向を変えることによりアンテナ自体のインピーダンスを調整することができ、結果としてアンテナ自体で整合を取ることが容易となる。また、製造時において、アンテナエレメントのフォーミングをプレス工法により行うことが可能となる。
【００１０】
本発明の請求項２に記載の発明は、下端部より給電され、上端部を電気的に開放状態にしたアンテナ装置であって、絶縁性の芯材に螺旋状に巻回されてなる放射エレメントの任意の位置で巻回方向を反転させたアンテナ装置において、放射エレメントは、フレキシブルフィルムの表裏面に異なる導電性パターンを形成し、フレキシブルフィルムを円筒状に巻くことにより形成されることを特長とするアンテナ装置であり、非常に軽量なアンテナ装置を実現することができる。また、簡単に２つのシステムにおいて使用可能なアンテナ装置を実現することができる。
【００１１】
本発明の請求項３に記載の発明は、リブ部を支点に放射エレメントの正転方向および反転方向の巻回がプレスにて形成されていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置であり、アンテナエレメントのフォーミングをプレス工法により行うことが可能となり、結果として、アンテナ製造工程の機械化を推進することが容易となり、安価なアンテナ装置を提供できる。
【００１２】
本発明の請求項４に記載の発明は、放射エレメントの巻回ピッチ幅を任意の位置において変化させたことを特長とする請求項１又は請求項２のいずれか一方に記載のアンテナ装置であり、電流がより多く分布しているエレメント部分のピッチ幅を変更することにより、効果的にアンテナのインピーダンスを変化させることができ、結果的にアンテナの調整範囲を広げることが可能となる。
【００１３】
本発明の請求項５に記載の発明は、放射エレメントの任意の位置においてアンテナ径を変化させたことを特長とする請求項１に記載のアンテナ装置であり、電流のより多く分布しているエレメント部分のアンテナ径を変更することにより、効果的にアンテナのインピーダンスを変化させることができ、結果的にアンテナの調整範囲を広げることが可能となる。
【００１４】
本発明の請求項６に記載の発明は、放射エレメントの内側または外側にヘリカルエレメントを絶縁状態にて配置したことを特長とする請求項１又は請求項２のいずれか一方に記載のアンテナ装置であり、アンテナエレメントを２素子用いることにより、アンテナの帯域幅を２つ設計することが可能となり、２つのシステムにおいて使用可能なアンテナを実現することが可能となる。
【００１５】
本発明の請求項７に記載の発明は、放射エレメントの近傍の任意位置にメアンダエレメントを絶縁状態にて配置したことを特長とする請求項１又は請求項２のいずれか一方に記載のアンテナ装置であり、メアンダエレメントはその構造上の特長として、放射エレメントの表面へ貼り付けることが容易であるため、簡単に２つのシステムにおいて使用可能なアンテナを実現することができるとともに、簡単にアンテナのインピーダンスを調整することができる。
【００１６】
本発明の請求項８に記載の発明は、メアンダエレメントを複数配設したことを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置であり、３つ以上の帯域幅を有するアンテナ装置を実現することが可能となると共に、アンテナ装置の構造パラメータを増やすことが可能となり、アンテナ装置のインピーダンスの調整範囲を広げることが可能となる。
【００１７】
本発明の請求項９に記載の発明は、放射エレメントと重ならないようにメアンダエレメントを配設したことを特長とする請求項７に記載のアンテナ装置であり、放射エレメントと同一面へメアンダエレメントを配置することが可能となるため、アンテナ径の細いアンテナ装置を実現できる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態によるアンテナ装置の要部構成図であり、同図において、円柱状の絶縁樹脂製の芯棒２の表面に放射エレメント１が形成され、放射エレメント１の下端部に設けられた給電端子３により信号が供給されるように構成されている。絶縁樹脂製の芯棒２の表面に配設された放射エレメント１の巻回方向は、任意の位置にてその方向を反転させながら、給電端子３から遠ざかる方向へ等ピッチにて巻き付けられている。
【００２０】
任意の位置にて放射エレメント１の巻回方向を反転することにより、アンテナ装置のインピーダンス特性を変化させることができ、整合回路無しにてアンテナを設計することを容易にしている。
【００２１】
これにより、整合回路における電力ロスを抑えることが可能となり、高い放射効率を実現できるアンテナ装置を得ることができる。
【００２２】
なお、本実施の形態では巻回方向を規則性を持たせて反転させているが、ランダムに反転させることも可能であり、また本実施の形態では巻回ピッチ幅を等ピッチにしているがランダムにピッチ幅を変えることも可能である。
【００２３】
（実施の形態２）
図２は本発明の第２の実施の形態によるアンテナ装置の要部構成図であり、図１と同様に、円柱状の絶縁樹脂製の芯棒２の表面に放射エレメント１が形成され、放射エレメント１の下端部に設けられた給電端子３により信号が供給されるように構成されている。
【００２４】
ここで、放射エレメント１の構成は、給電端子３より概鉛直方向に任意長のエレメントが設けられており、そこから概水平方向へ曲げられ、絶縁樹脂製の芯棒２の表面へ半周、時計周りで巻き付けられている。次にそこから概鉛直方向へ曲げられて、任意長のエレメント（リブ部４）が設けられ、再度概水平方向へ曲げられて、絶縁樹脂製の芯棒２の表面へ半周、時計周りで巻き付けられている。同様にそこから概鉛直方向へ曲げられて、任意長のエレメント（リブ部４）が設けられ、再度概水平方向へ曲げられて、絶縁樹脂製の芯棒２の表面へ半周、時計周りで巻き付けられている。次に再度そこから概鉛直方向へ曲げられて、任意長のエレメント（リブ部４）が設けられるが、そこから概水平方向へ折り返されて、絶縁樹脂製の芯棒２の表面へ半周、反時計周りで巻き付けられている。
【００２５】
このような構造を繰り返して設けることにより、図２のような絶縁樹脂製の芯棒２の表面へ合計で１．５周、時計周りに巻き付けられた後、反時計周りに合計で１．５周、巻き付けられて、これが繰り返される構成が得られ、このように、絶縁樹脂製の芯棒２の表面への巻き付け方向を１．５周毎に反転させることにより、アンテナ装置のインピーダンス特性を変化させることができ、整合回路を必要としないアンテナ装置の実現を容易なものとすることができる。
【００２６】
また、このアンテナ構成を用いることにより、アンテナのフォーミング作業をプレスにより行うことができる。すなわち、図２のように放射エレメント１は、その円形の断面において点対称となる２箇所にリブ部４を有しており、このリブ部４を支えにして上下より金型にてプレスすることにより、概水平方向に伸びるエレメントをアーチ形状にフォーミングすることができる。これにより、反転構造を有するアンテナ装置の製造を機械化することが可能となり、製造効率を大幅に上げることができるとともに、製造コストを大幅に下げることが可能となる。
【００２７】
なお、本実施の形態では本実施の形態では巻回方向を規則性を持たせて反転させているが、ランダムに反転させることも可能であり、また本実施の形態では巻回ピッチ幅を巻回位置によって異ならせているが、等ピッチに巻回することも可能である。
【００２８】
（実施の形態３）
図３は本発明の第３の実施の形態による通信端末の斜視図であり、同図において、アンテナ装置の携帯端末への取り付け方法を示す。上部にアンテナ部５を有し、下部にアンテナ部５と電気的に接続された金属プラグ６を有するアンテナ装置が、金属プラグ６の下端部に設けられたネジ部７を介してアンテナ固定部８に設けられたネジ受け部９に固定されることにより、アンテナ装置を筐体１２の上面へ装着している。
【００２９】
アンテナ固定部８は、筐体１２の内部に設けられた内蔵基板１３の表面へ面実装され、マイクロストリップ線路１０にてＲＦ回路１４と給電用端子１１とが電気的に接続されて、アンテナ装置へ信号が供給されている。
【００３０】
このようにアンテナ装置とＲＦ回路１４の電気的接続をアンテナ固定部８により確実に行えるために、筐体１２を落下させるなどの外的圧力が筐体１２に加えられたとしてもアンテナ装置への信号の供給が途絶えることは少なく、機械的強度に優れた信頼性の高い通信端末を実現することができる。
【００３１】
（実施の形態４）
図４は本発明の第４の実施の形態によるアンテナ装置の要部構成図であり、同図において、絶縁樹脂製の芯棒１５は下部から上部に向けて徐々に径が細くなる形状を有し、その表面へ放射エレメント１が形成され、放射エレメント１の下端部に設けられた給電端子３より信号が供給される。
【００３２】
絶縁樹脂製の芯棒１５の表面に形成された放射エレメント１の巻回方向は、任意の位置にてその方向を反転させながら、給電端子３から遠ざかる方向へ等ピッチにて巻き付けられている。
【００３３】
昨今の通信端末に装着されている固定式アンテナの外観形状は、絶縁性樹脂の芯棒１５のように先端ほど径が細くなるものが主流であるため、図４に示されるアンテナ装置がその外観形状において最もエレメント長を得ることのできる構成の１つとして考えられる。
【００３４】
（実施の形態５）
図５は本発明の第５の実施の形態によるアンテナ装置の要部分解構成図であり、同図において、円柱状の絶縁樹脂製の芯棒２の表面に放射エレメント１が形成され、放射エレメント１の下端部に設けられた給電端子３より信号が供給される。絶縁樹脂製の芯棒２の表面に形成された放射エレメント１の巻回方向は、任意の位置にてその方向を反転させながら、給電端子３から遠ざかる方向へ巻き付けられている。
【００３５】
ここで、円柱状の絶縁樹脂製の芯棒２の断面中央には円柱状の穴が設けられており、その穴の任意の位置にヘリカルエレメント１６が放射エレメント１とは絶縁状態にて配設されている。
【００３６】
このアンテナ装置のインピーダンス特性を変化させることができる物理パラメータとしては、放射エレメント１に関してはエレメント長、ピッチ幅、アンテナ径、巻方向などが考えられ、ヘリカルエレメント１６に関してはエレメント長、ピッチ幅、アンテナ径などが考えられる。また、放射エレメント１とヘリカルエレメント１６の位置関係によってもアンテナ装置のインピーダンス特性を調整することが可能であり、以上のことより、多くのインピーダンス特性調整用のパラメータを持つアンテナ装置を提供することが可能となり、アンテナ装置のインピーダンスの調整範囲を広げるとともに、整合を取り易くし、放射効率の高いアンテナ装置を実現することができる。
【００３７】
なお、アンテナエレメントとして放射エレメント１とヘリカルエレメント１６の２素子を用いているため、アンテナの帯域幅をそれぞれ異ならせて設計することが可能となり、２つのシステムにおいて使用可能なアンテナを実現することが可能となる。
【００３８】
（実施の形態６）
図６は本発明の第６の実施の形態によるアンテナ装置の要部分解構成図であり、同図において、円柱状の絶縁樹脂製の芯棒２の表面に放射エレメント１が形成され、放射エレメントの下端部に設けられた給電端子３より信号が供給される。絶縁樹脂製の芯棒２の表面に形成された放射エレメント１の巻回方向は、任意の位置にてその方向を反転させながら、給電端子３から遠ざかる方向へ巻き付けられている。
【００３９】
ここで、円柱状の絶縁樹脂製の芯棒２の断面中央には円柱状の穴が設けられており、その穴の任意の位置に円筒状の放射素子１７が放射エレメント１とは絶縁状態にて配設されている。この円筒状の放射素子１７は、アンテナパターンが形成された表面に絶縁皮膜を巻き付けたものであり、放射エレメント１への配設が行いやすいとともに、アンテナ装置のインピーダンス調整も行いやすいものである。
【００４０】
なお、アンテナエレメントとして放射エレメント１と放射素子１７の２素子を用いているため、アンテナの帯域幅をそれぞれ異ならせて設計することが可能となり、２つのシステムにおいて使用可能なアンテナを実現することが可能となる。
【００４１】
（実施の形態７）
図７は本発明の第７の実施の形態によるアンテナ装置の要部分解構成図であり、同図において、エレメントの下端部に設けられた給電端子３より電気信号が供給される放射エレメント１の巻回方向を効果的に変更することにより、エレメントのピッチ幅が密となる面１９とピッチ幅が粗となる面２０を形成している。
【００４２】
ここで、アンテナ装置が２つのシステムに対応できるようにメアンダエレメント１８を利用しようとすると、絶縁状態にて放射エレメント１と同一面へ配設することにより可能となるが、その際ピッチ幅の粗となる面２０へ放射エレメント１の概水平方向のエレメントとメアンダエレメント１８の概水平方向のエレメントが接触しないようにそれぞれのピッチ幅を調整する必要があり、これにより、全体のアンテナ径を大きくすることなく２つのシステムに対応できるアンテナ装置を実現することが可能となる。
【００４３】
なお、アンテナ装置のピッチ幅を広く設定した方が広い帯域幅を得ることができるため、ピッチ幅の粗となる面２０へメアンダエレメント１８を配設することができる本実施の形態のアンテナ装置は、優れたアンテナ特性を実現できるものである。
【００４４】
（実施の形態８）
図８は本発明の第８の実施の形態によるアンテナ装置の要部分解構成図であり、同図において、エレメントの下端部に設けられた給電端子３より電気信号を供給される放射エレメント１の巻回方向を効果的に変更することにより、エレメントのピッチ幅が密となる面１９とピッチ幅が粗となる面２０を形成している。
【００４５】
ここで、アンテナ装置が３つのシステムに対応できるように、第１のメアンダエレメント２１と第２のメアンダエレメント２２を利用しようとすると、互いに絶縁状態となるように放射エレメント１と同一面へ配設することにより可能となるが、その際ピッチ幅の粗となる面２０で第１のメアンダエレメント２１と第２のメアンダエレメント２２が放射エレメント１と接触しないようにそれぞれピッチ幅を調整する必要があり、これにより、全体のアンテナ径を大きくすることなく３つのシステムに対応できるアンテナ装置を実現することが可能となる。
【００４６】
なお、第１のメアンダエレメント２１と第２のメアンダエレメント２２を配設する面をピッチ幅の粗となる面２０としているが、このピッチ幅をできるだけ広くすることにより、広い帯域幅を実現することができる。また、放射エレメント１の表面へ配設するメアンダエレメント数は３つ以上でもよく、エレメント数が増えれば増えるほど、アンテナ装置の物理パラメータは増えることとなり、インピーダンス特性の調整範囲を広げることが可能となる。
【００４７】
（実施の形態９）
図９は本発明の第９の実施の形態によるアンテナ装置の製造方法を説明するための構成図であり、同図において、断面形状が円形となる絶縁樹脂製の芯棒２の表面全体に設けられた導電性メッキ塗布部２３と絶縁樹脂製の芯棒２の下端部に設けられた金属プラグ６が電気的に接続された状態において、放射エレメント１として必要となる部分以外の導電性メッキ塗布部２３を切削除去することにより、寸法バラツキの少ないアンテナ装置を実現することができる。
【００４８】
（実施の形態１０）
図１０は本発明の第１０の実施の形態によるアンテナ装置の製造方法を説明するための構成図であり、同図において、フレキシブルな絶縁性フィルム２４の表面へメアンダエレメント１８を導電性の材料によりメッキ形成し、裏面へは給電端子２５と放射エレメント１を導電性の材料によりメッキ形成されている。
【００４９】
このフレキシブルな絶縁性フィルム２４を金属プラグ６の上端部と給電端子２５が接触するように巻き付け、結果的に放射素子１７がアンテナ装置の内側へ配置され、メアンダエレメント１８が外側へ配置される。フレキシブルな絶縁性フィルム２４をアンテナとして使用することにより、簡単に小型軽量のアンテナ装置を実現することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、絶縁性の芯材に螺旋状に巻回されてなる放射エレメントの任意の位置で巻回方向を反転させることによりアンテナ自体のインピーダンスを調整することが可能となり、結果として、アンテナ装置のインピーダンスを調整するための構造パラメータの数を増やすことができるため、アンテナ装置のインピーダンスの調整範囲が広がり、アンテナ自体でのＲＦ回路との整合を取りやすくすることができるとともに、放射効率の高いアンテナ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態によるアンテナ装置の要部構成図
【図２】  本発明の第２の実施の形態によるアンテナ装置の要部構成図
【図３】  本発明の第３の実施の形態による通信端末の斜視図
【図４】  本発明の第４の実施の形態によるアンテナ装置の要部構成図
【図５】  本発明の第５の実施の形態によるアンテナ装置の要部分解構成図
【図６】  本発明の第６の実施の形態によるアンテナ装置の要部分解構成図
【図７】  本発明の第７の実施の形態によるアンテナ装置の要部分解構成図
【図８】  本発明の第８の実施の形態によるアンテナ装置の要部分解構成図
【図９】  本発明の第９の実施の形態によるアンテナ装置の製造方法を説明するための構成図
【図１０】  本発明の第１０の実施の形態によるアンテナ装置の製造方法を説明するための構成図
【図１１】  従来の通信端末の斜視図
【符号の説明】
１  放射エレメント
２、１５  芯棒
３、２５  給電端子
４  リブ部
５  アンテナ部
６  金属プラグ
７  ネジ部
８  アンテナ固定部
９  ネジ受け部
１０  マイクロストリップ線路
１１  給電用端子
１２  筐体
１３  内蔵基板
１４  ＲＦ回路
１６  ヘリカルエレメント
１７  放射素子
１８  メアンダエレメント
１９  ピッチ幅の密となる面
２０  ピッチ幅の粗となる面
２１  第１のメアンダエレメント
２２  第２のメアンダエレメント
２３  導電性メッキ塗布部
２４  絶縁性フィルム
１００  ヘリカルエレメント
１０１  カバー
１０２  金属プラグ
１０３  ネジ受け部
１０４  バネ部
１０５  給電用ランド
１０６  ＲＦ回路
１０７  筐体
１０８  内蔵基板
１０９  マイクロストリップ線路
【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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