(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体に装着又は保持して使用する携帯型無線機用アンテナであって、人体に密着する部分の筐体内部に第１の電極を配置し、かつこの第１の電極と対をなす第２の電極を設け、この２つの電極をアンテナ素子とする電界型ダイポールアンテナを形成し、前記第一の電極が筐体を介して人体に静電結合することにより人体をアンテナ素子の一部として用い、アンテナ効率を高めることを特徴とする携帯型無線機用アンテナ。
【請求項２】
第１または第２の電極として電源供給用の電池の筐体を利用することを特徴とする請求項１に記載の携帯型無線機用アンテナ。
【請求項３】
人体に密着する部分の筐体に所定の誘電率を有する絶縁材料を用いることで、前記第１の電極が人体に静電結合することを特徴とする請求項１に記載の携帯型無線機用アンテナ。
【請求項４】
人体に装着又は保持して使用する携帯型無線機用アンテナにおいて、
無線機を構成する部品の回路基板として多層基板を備え、当該多層基板の複数層の表面もしくは側面に導体パターンを形成して、この導体パターンによって併合ループアンテナもしくはスロットアンテナを立体的に形成したアンテナと、
請求項１に記載の電界型アンテナと前記立体的に形成したアンテナとを組み合わせることで、それぞれ単独の場合に比較して、送信指向性が等方的になるようにしたことを特徴とする携帯型無線機用アンテナ。
【請求項５】
人体に装着又は保持して使用する携帯型無線機用アンテナであって、人体に密着する部分の筐体内部に第１の電極と第２の電極を配置して、かつ、これら２つの電極が上記筺体を介してそれぞれ異なる人体の部位に静電結合することにより、前記第１及び第２の電極と人体の一部とからループアンテナを形成し、当該人体の一部をアンテナ素子の一部として用いてアンテナ効率を高めることを特徴とする携帯型無線機用アンテナ。
【請求項６】
人体に装着又は保持して使用する携帯型無線機用アンテナにおいて、
無線機を構成する部品の回路基板として多層基板を備え、当該多層基板の複数層の表面もしくは側面に導体パターンを形成して、この導体パターンによって併合ループアンテナもしくはスロットアンテナを立体的に形成したアンテナと、
前記立体的に形成したアンテナと請求項５に記載のループアンテナを組み合わせることで、それぞれ単独の場合に比較して、送信指向性が等方的になるようにしたことを特徴とする携帯型無線機用アンテナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯型無線機用アンテナに関し、例えば、脈波等の生体信号を無線送信するための通信用アンテナとして用いたり、車両用のキーレスエントリーシステムにおけるロック・アンロック信号を送信する送信用アンテナとして用いるのに好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯型無線機のアンテナとしてロッドアンテナやループアンテナが用いられている。しかし、ロッドアンテナ及びループアンテナ共に携帯型無線機に収納した場合、その無線機の筐体の大きさの制約からアンテナ効率が十分ではない場合が多い。
【０００３】
そのため、例えば特開平１１−１６３７５７号公報に開示されるアンテナでは、無線機の電源となる電池のカバーの材質が金属であるため、この電池のカバーをアンテナとして用いて、極力アンテナ効率を低下させることなく無線機を小型化している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電池のカバーをアンテナとして利用した場合であっても、電池自体が無線機に収納されるものであるため、その無線機の大きさの制約から十分なアンテナ効率を得ることができない場合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、性能向上を図ることができる携帯型無線機用アンテナを提供することを目的とする。特に、本発明は、人体に装着または保持して使用する携帯型無線機用のアンテナとして、積極的に人体もアンテナの一部として利用することによりアンテナ利得を向上するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、人体に装着又は保持して使用する携帯型無線機用アンテナであって、人体に密着する部分の筐体内部に第１の電極を配置し、かつこの第１の電極と対をなす第２の電極を設け、この２つの電極をアンテナ素子とする電界型ダイポールアンテナを形成し、前記第一の電極が筐体を介して人体に静電結合することにより人体をアンテナ素子の一部として用い、アンテナ効率を高めることを特徴とする。
【０００７】
携帯型無線機においては、モノポールアンテナにおいてグランド電位を規定するアース板を設けることは困難であるため、モノポールアンテナとした場合には、アンテナ効率が非常に低下してしまう懸念がある。このため請求項１記載の携帯型無線機用アンテナにおいては、第１及び第２の電極を設けて、電界型ダイポールアンテナを構成するようにしている。さらに、人体をアンテナ素子の一部として用いる場合に、電極と人体を直接導電接続すると、皮膚の接触抵抗が大きいことや接触状態が変動しやすい等の理由から、人体をアンテナ素子の一部として効果的に利用することができない。このため、請求項１記載のアンテナでは、第１の電極を人体と静電結合する。これにより、人体をアンテナ素子の一部として効果的に利用でき、アンテナ効率を向上することができる。
【０００８】
請求項２に記載したように、第１または第２の電極として携帯型無線機の電源供給用の電池の筐体を利用すれば、別途電極を設ける必要がなく、携帯型無線機の一層の小型化を図ることができる。
【０００９】
請求項３に記載したように、人体に密着する部分の筐体に所定の誘電率を有する絶縁材料を用いるようにすれば、第１の電極が人体に静電結合するための構成を簡素化することができるので好ましい。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、人体に装着又は保持して使用する携帯型無線機用アンテナにおいて、無線機を構成する部品の回路基板として多層基板を備え、当該多層基板の複数層の表面もしくは側面に導体パターンを形成して、この導体パターンによって併合ループアンテナもしくはスロットアンテナを立体的に形成したアンテナと、
請求項１に記載の電界型アンテナと前記立体的に形成したアンテナとを組み合わせることで、それぞれ単独の場合に比較して、送信指向性が等方的になるようにしたことを特徴とする。このようにして併合ループアンテナもしくはスロットアンテナを構成することにより、アンテナを携帯型無線機の筐体内に別部品として設ける場合に比較して、携帯型無線機を型化しつつ、アンテナ効率を向上することができる。
【００１１】
そして、請求項１に記載の電界型ダイポールアンテナと前記立体的に形成したアンテナを組み合わせて用いることが好ましい。すなわち、両アンテナは異なる放射パターンを有するので、これらの両アンテナを組み合わせて用いることにより、放射指向性の等方性を向上することができる。従って、携帯型無線機の向きによらず良好に通信することが可能になる。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、人体に装着又は保持して使用する携帯型無線機用アンテナであって、人体に密着する部分の筐体内部に第１の電極と第２の電極を配置して、かつ、これら２つの電極が上記筺体を介してそれぞれ異なる人体の部位に静電結合することにより、前記第１及び第２の電極と人体の一部とからループアンテナを形成し、当該人体の一部をアンテナ素子の一部として用いてアンテナ効率を高めることを特徴とする。
【００１３】
例えば、車両用キーレスエントリーシステムの送信機（携帯型無線機）は、車両の運転者が車両から離れる時及び車両に近づいた時に、送信機を保持しつつ、その送信機に設けたロック・アンロック用のスイッチを操作する。この場合、ロック・アンロック用のスイッチはプッシュスイッチとして構成されることが多く、運転者は、ロック・アンロック用のスイッチが設けられた面の裏面を人差し指で抑えながら親指でロック・アンロック用スイッチを押圧する。このため、送信機の筺体の異なる部分に、人差し指と親指とが密着することになる。そして、人差し指と親指とがそれぞれ密着する部分の筺体内部に、第１の電極と第２の電極とを当該筺体を介して人差し指と親指とに対向するように配置することにより、第１の電極と人差し指とが静電結合し、第２の電極と親指とが静電結合する。従って、この場合、第１及び第２の電極と人体の一部（人差し指と親指）とによってループアンテナが形成され、一部をアンテナ素子の一部として利用することができるため、アンテナ効率を高めることができる。
【００１４】
また、請求項６に記載するように、併合ループアンテナもしくはスロットアンテナを立体的に形成したアンテナと請求項５に記載のループアンテナを組み合わせて用いることが好ましい。すなわち、両アンテナは異なる放射パターンを有するので、これらの両アンテナを組み合わせて用いることにより、放射指向性の等方性を向上することができるので、アンテナ効率をさらに向上することが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
（第１実施例）
図２は、本発明の第１実施例による携帯型無線機の内部構造を示す。この携帯型無線機は、指輪型送信機であって、図示しないリング部によって人の指６に装着される。そして、そのリング部に発光素子及び受光素子が設けられ、血液中のヘモグロビンの吸光特性を利用して血管中の血流量の変動を脈波として検出し、この検出データをデータ解析装置（図示せず）に送信するものである。
【００１７】
図２に示すように、携帯型無線機は、回路基板３上に形成される送信回路を備え、この送信回路は発振回路３１を有する。この回路基板３の上方には、送信回路等に電源を供給する電池１が設置されている。この電池１のカバーは導体で形成されており、＋側または−側の電極と導通されている。
【００１８】
さらに、回路基板３の下方には、シールド板４が設けられている。このシールド板４は、導体（例えば銅箔）によって形成され、外部から回路基板３上の回路にノイズが誘導されて、回路が誤動作することを防止する機能を持つ。このシールド板４と指６との間には、絶縁材料からなる筐体底部５が介在している。なお、実際には、筐体が、上述した回路基板３，電池１等を収容するように設けられるが、図２では、携帯型無線機の内部構造の理解のため、筐体底部のみが示されている。
【００１９】
そして、図２に示すように、電池１のカバーは、回路基板３に形成された発振回路３１の一方の出力にコンデンサ７を介して接続されている。つまり、電池１のカバーがダイポールアンテナの一方の素子として利用される。このコンデンサ７は、発振回路３１とアンテナ間のインピーダンスを整合する回路の一部となるとともに、電池１からの直流電圧が発振回路３１の出力に印加されるのを防ぐ働きをしている。さらに、発振回路３１の他方の出力は、シールド板４に接続されている。このシールド板４は、上述したように導体であり、かつ筐体底部５を介して指６と対向配置されている。従って、シールド板４に発振回路３１の出力が与えられたとき、シールド板４と指６とが静電結合され、シールド板４及び人体の一部が上記ダイポールアンテナのもう一方の素子として働くことになる。
【００２０】
なお、シールド板４と人体（指）との静電結合のために、筐体底部５は誘電率が大きく、誘電損失の小さい絶縁材料から構成することが好ましい。例えば、筺体材料として、ＡＢＳ（比誘電率２．５）やエポキシ（比誘電率５．０）を用いることができるが、比誘電率の高いエポキシの方がより好ましい。また、シールド板４は、筺体底部５上に直接載置され、筺体底部５のみを介して人体（指）と対向する。上記のような筺体材料を採用し、及び／または上記のような配置構造を取ることにより、より強く人体（指）とシールド板４とを静電結合することができる。
【００２１】
次に、第１実施例の特徴を、本実施例による携帯型無線機用アンテナのモデル図を示す図１を用いて説明する。
【００２２】
一般に、近距離の簡易的な通信では、３００ＭＨｚ帯の電波を用いることが多い。この場合、指輪程度の小型の送信器を用いると、波長１ｍに対してアンテナの寸法が小さいため、十分なアンテナ効率を得ることは難しい。このため、本実施例は、携帯型無線機を人体に装着した際には、人体の一部もアンテナとして機能させ、アンテナ効率を高めるものである。
【００２３】
ここで、アンテナの方式としては、電界を直接的に生成する電界型アンテナと磁界を直接的に生成する磁界型アンテナとがある。人体の一部をアンテナ素子として機能させて磁界型アンテナを構成しようとすると、人体にループ状に電流を流す必要が生じる。このため、人体の一部をアンテナ素子とするために、アンテナの方式として電界型アンテナを採用する。
【００２４】
さらに、指輪型の携帯型無線機においては、モノポールアンテナに対してグランド電位を規定するアース板を設けることは困難であるため、モノポールアンテナとした場合には、アンテナ効率が非常に低下してしまう懸念がある。このため、本実施例では、図１に示すように電池１のカバーを一方のアンテナ素子、シールド板４及び人体の一部をもう一方のアンテナ素子とする電界型ダイポールアンテナを構成するようにした。
【００２５】
また、人体の一部をアンテナ素子として用いる場合に、電極と人体とを直接導電接続すると、皮膚の接触抵抗が大きいことや接触状態が変動しやすい等の理由から、人体の一部をアンテナ素子として効果的に利用することができない。このため、本実施例では、シールド板４と人体（指）とを筺体底部５を介して静電結合する。これにより、人体の一部をアンテナ素子として効果的に利用でき、アンテナ効率を向上することができる。
【００２６】
以上のような構成により、第１実施例による携帯型無線機を指６に装着した場合、アンテナ素子をみかけ上大きくすることができ、アンテナ利得を向上することが可能となる。
【００２７】
（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例による携帯型無線機の内部構造を示す。第１実施例による携帯型無線機と同一の構成については同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００２８】
第２実施例では、電池１及びシールド板４と人体の一部から構成されるダイポール型アンテナに加えて、立体的に形成した併合ループアンテナ２を設けた点が第１実施例と異なる。
【００２９】
併合ループアンテナ２は、磁界を直接的に生成する磁界型アンテナである。従って、電界型のダイポールアンテナとは放射パターンが異なり、これら２つのアンテナを組み合わせて用いることにより、アンテナの放射指向性をより等方的にすることができる。
【００３０】
（第３実施例）
図４に、本発明の第３実施例による携帯型無線機の内部構造を示す。第３実施例では、第２実施例と同様に、ダイポールアンテナに加えて併合ループアンテナ２を設ける。ただし、この併合ループアンテナ２を回路基板３内に組み入れており、この点が第２実施例と異なる。
【００３１】
図４に示すように、回路基板３は６層からなる多層基板として形成されている。そして、１層、２層、６層目に導体パターンを形成して併合ループアンテナ２を構成する。なお、各層の導体パターンは、多層基板の側面に形成された導体パターンによって接続されている。２層目に形成された導体パターンには、送信回路（発振回路）３１が接続されており、高周波信号が入力される。なお、導体パターンは全て、多層基板３の側面に形成しても良いし、あるいは、各層表面に導体パターンを形成し、かつそれらの導体パターンを基板内に形成したスルーホールを利用して接続しても良い。
【００３２】
図４に示す併合ループアンテナ２を平面状に展開すると、図５に示す併合ループアンテナとなる。このような併合ループアンテナ２を立体的に形成することにより、アンテナを携帯型無線機の筐体内に平面的に設ける場合に比較し、アンテナのサイズを大きくすることができるので、携帯型無線機を小型化しつつ、アンテナ効率を向上することができる。
【００３３】
なお、上述の第２，第３実施例では、ダイポールアンテナに加えて併合ループアンテナ２を設けていたが、併合ループアンテナ２に代えて図６に展開図を示すようなスロットアンテナ２０を設けても良い。スロットアンテナ２０も磁界型アンテナであり、ダイポールアンテナと組み合わせて用いることにより、アンテナの放射指向性を等方的にすることができる。図６において、２２は整合用コンデンサであり、送信回路（発振回路）からの給電は、中央部から右側へずれた位置において行われる（オフセット給電）。
【００３４】
（第４実施例）
図７に、本発明の第４実施例による携帯型無線機の内部構造を示す。本実施例による携帯型無線機は腕時計型送信機であって、人体の腕７に装着されるものである。
【００３５】
図７に示すように、第４実施例では、電池１を筐体下部に配置し、かつ送信回路３１の一方の出力に接続して、人体の腕８と筺体底部５を介して静電結合させている。送信回路３１のもう一方の出力は、ダイポールアンテナの一方の素子として図示しない回路基板３のＧＮＤパターンに接続される。このように、必ずしもシールド板によって人体と静電結合する必要はなく、電池１を用いて静電結合を行っても良い。
【００３６】
（第５実施例）
本発明の第５実施例の携帯型無線機は、車両用キーレスエントリーシステムにおいて、車両のドア等のロック・アンロック信号を送信する送信機に適用されたものである。
【００３７】
図８は、車両用キーレスエントリーシステムの構成を示す。図８において、車両の運転者は送信機９を保持し、車両から離れる時及び車両に近づいた時に、ロック・アンロック用スイッチを操作して、ロック・アンロック信号を送信する。車両内には受信機８が設置されており、送信機９からロック・アンロック信号を受信すると、図示しないアクチュエータに駆動信号を出力して、車両のドア等のロック或いはアンロックを行う。なお、８１は受信回路、８２は受信アンテナである。
【００３８】
図９は、第５実施例による携帯型無線機（送信機）９の内部構造を示す。
【００３９】
図９に示すように、送信機９は、回路基板３上に形成される送信回路を備え、この送信回路は発振回路３１を有する。この回路基板３の下方において、送信回路等に電源を供給する電池１が筺体底部５上に直接載置されている。この電池１のカバーは導体で形成されており、＋側または−側の電極と導通されている。
【００４０】
また、回路基板３上には導体パターンによってパターンアンテナ３２が形成されている。さらに、回路基板３上には、ロック・アンロック信号を送信するために運転者によって操作されるスイッチ３３が形成されている。このスイッチ３３は、プッシュスイッチとして構成されており、筺体上部５１に形成した開口部５２を通じて、その頭部が外部に突出する。運転者は、そのスイッチ３３の頭部を押圧することにより、ロック信号若しくはアンロック信号を送信することが出来る。なお、ロック・アンロック用スイッチとして、ロック信号を送信するためのスイッチと、アンロック信号を送信するためのスイッチとを個別に設けても良い。
【００４１】
図９に示すように、パターンアンテナ３２は、回路基板３に形成された発振回路３１の一方に接続されている。つまり、パターンアンテナ３２がダイポールアンテナの一方の素子として利用される。さらに、発振回路３１の他方の出力は、接続線３４を介して電池１のカバーに接続されている。
【００４２】
ここで、ロック・アンロック用のスイッチ３３はプッシュスイッチとして構成され、運転者は、ロック・アンロック用のスイッチ３３が設けられた面の裏面を人差し指６２で抑えながら親指でロック・アンロック用スイッチを押圧する。このため、運転者がスイッチ３３を操作する時に、スイッチ３３が設けられた裏面側の筺体底部５には人差し指６２が密着される。従って、人差し指６２と電池１のカバーとは、筺体底部５のみを介して対向することとなり、電池１のカバーに発振回路３１の出力が与えられたとき、電池１のカバーとと人差し指６２とが静電結合され、電池１のカバー及び人体の一部が上記ダイポールアンテナのもう一方の素子として働くことになる。
【００４３】
上述の構成により、運転者が送信機９を保持してスイッチ３３を操作する際には、人体の一部もアンテナ素子の一部として利用できるので、みかけ上アンテナ素子を大きくでき、アンテナ利得を向上することができる。
【００４４】
（第６実施例）
図１０に、本発明の第６実施例による携帯型無線機の内部構造を示す。第６実施例も、第５実施例と同様に、携帯型無線機を車両用キーレスエントリーシステムの送信機に適用したものである。ただし、ダイポールアンテナを構成するための一対の電極の両方を、人体の異なる部位に静電結合させ、全体としてループアンテナを構成した点が第５実施例と異なる。
【００４５】
図１０に示すように、第６実施例では、回路基板３の上方に導体からなるシールド板４が設けられている。このシールド板４は、第１実施例に記載したものと同様である。このシールド板４には開口部４１が形成されており、ロック・アンロック用スイッチ３３の頭部は、シールド板４の開口部４１及び筺体上部５１の開口部５２を通して外部に突出する。
【００４６】
回路基板３上に形成した発振回路３１の一方の出力は、このシールド板４に接続され、発振回路３１の他方の出力は電池１のカバーに接続されている。
【００４７】
ここで、第５実施例において説明したように、ロック・アンロック用のスイッチ３３の操作時には、スイッチ３３がプッシュスイッチとして構成されているので、運転者は、ロック・アンロック用のスイッチ３３が設けられた面の裏面を人差し指６２で抑えながら親指６１でロック・アンロック用スイッチ３３を押圧する。このため、送信機の筺体の異なる部分である筺体底部５と筺体上部５１に、人差し指６２と親指６１とが密着することになる。そして、人差し指６２と親指６１とがそれぞれ密着する部分である底部及び上部の筺体内部に、電池１のカバーとシールド板４とが筺体底部５及び筺体上部５１のみを介して人差し指６２及び親指６１とに対向するように配置されている。従って、発振回路３１の出力が電池１のカバー及びシールド板４に与えられたとき、電池１のカバーと人差し指６２とが静電結合し、シールド板４と親指６１とが静電結合する。これにより、図１１に示すように、親指６１及び人差し指６２とをアンテナの一部とするループアンテナが形成される。より詳細には、発振回路３１からの出力は、発振回路３１→シールド板４→親指６１→人差し指６２→電池１のカバー→発振回路３１というループに沿って流れる。このループアンテナの等価回路を図１２に示す。
【００４８】
このように、人体の一部（人差し指６２と親指６１）を利用してループアンテナを形成すると、筺体内部にアンテナ素子を配置する場合に比較して、人体がアンテナ素子から放射された電界あるいは磁界を遮ることがないため、人体に保持して使用される携帯型無線機のアンテナとしてより好ましいものとなる。また、人体の一部をアンテナ素子の一部として利用することができるため、見かけ上アンテナ素子が大きくなり、アンテナ効率を高めることができる。
【００４９】
上述した第１実施例〜第６実施例では、指や腕に装着するしたり、掌に保持する携帯型無線機を例に取り説明したが、それ以外にも、補聴器型、めがね型等、人体のいずれかの部位に装着して使用する携帯型無線機として、あるいはポケットに収容して人体の近傍に保持する携帯型無線機として、本発明は同様に適用可能である。
【００５０】
また、上述の第５及び第６実施例において、第２及び第３実施例に記載した併合ループアンテナやスロットアンテナを組み合わせても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例における携帯型無線機のアンテナのモデル図である。
【図２】本発明の第１実施例による携帯型無線機の内部構成を示す構成図である。
【図３】本発明の第２実施例による携帯型無線機の内部構成を示す構成図である。
【図４】本発明の第３実施例による携帯型無線機の内部構成を示す構成図である。
【図５】第３実施例の併合ループアンテナを平面状に展開した場合の形状を示す図である。
【図６】変形例としてのスロットアンテナを示す図である。
【図７】本発明の第４実施例による携帯型無線機の内部構成を示す構成図である。
【図８】本発明の第５実施例における、車両用キーレスエントリーシステムの構成を示す構成図である。
【図９】第５実施例による携帯型無線機の内部構成を示構成図である。
【図１０】本発明の第６実施例による携帯型無線機の内部構成を示す構成図である。
【図１１】第６実施例において形成されるループアンテナを説明する説明図である。
【図１２】図１１に示すループアンテナの等価回路である。
【符号の説明】
１…電池、
２…併合ループアンテナ、
３…回路基板、
４…シールド板、
５…筐体底部、
７…コンデンサ、
３１…送信回路
【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】
0003836004.tif 000008
【図８】
0003836004.tif 000009
【図９】
0003836004.tif 000010
【図１０】
0003836004.tif 000011
【図１１】
0003836004.tif 000012
【図１２】
0003836004.tif 000013