JP4241464B2 - 携帯無線機のための広帯域アンテナ - Google Patents

Description

本発明は携帯無線機に適したアンテナの構造に関する。

携帯電話機や携帯情報端末などに代表される携帯無線機のアンテナは、ケース内に収納するために小型軽量である必要があり、さらに高効率で広帯域の特性を有することが求められる。このようなアンテナ構造が多く提案されている。

たとえば、特開２００２−５０９２４号公報（特許文献１）には、板状アンテナの電気的長さをλ／４とし、さらに板状アンテナとアンテナ励振器とが複共振して広帯域同調性能が得られる広帯域内蔵アンテナの構造が開示されている。

また、特開平３−２９３８０３号公報（特許文献２）には、蛇腹状に折り返した基板の面上に異なる２方向に平行な素子群を配置したアンテナ構造が開示されている。

特開２００２−５０９２４号公報 特開平３−２９３８０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたアンテナは複雑であり、製造が容易ではない。また、特許文献２に開示されたアンテナは、蛇腹状に折り返した方向の異なる基板の面上にアンテナ素子をそれぞれ配置した構造となっており、主に衛星から異なる２方向の電波を受信するために考案されたものである。

本発明の目的は、小型軽量で広帯域の特性を有する携帯無線機に適したアンテナを提供することにある。

第１発明に係る携帯無線機のための広帯域アンテナは、立体構造を備えたアンテナ用基板を有し、その立体構造はアンテナの基準平面よりも突起した凸部と、その基準平面よりもへこんだ凹部の少なくとも一方を備えており、その立体構造が基準平面の縦方向および横方向のいずれの方向から見ても規則的な凸部、凹部の繰り返し構造を有することを特徴とする。

第２発明は、第１発明に記載の発明において、外包部材で前記アンテナ用基板を包み込むことにより支持したことを特徴とする。

第３発明は、第１発明または第２発明に記載の発明において、枠体で前記アンテナ用基板を支持したことを特徴とする。

上記各発明についてさらに説明する。

「アンテナ用基板」としては銅箔基板などが例示できるが、所定の電波受信機能を備えたものであれば素材は特に限定されない。

「基準平面」としてはアンテナが広がる水平面が例示できる。「立体構造」には凸部だけ、凹部だけで構成される場合を含む。「基準平面の所定方向」を、後述する第１実施形態を例に取り説明すれば、略蛇腹面において規則的に繰り返す略三角形の山形が見える方向である。また、「基準平面の所定方向」を、後述する第４実施形態を例に取り説明すれば、縦方向、横方向である。

「規則的な凸部、凹部」は、前記した略蛇腹面のように凸部、凹部の少なくとも一方が同じパターンで連続して繰り返される場合のみならず、狭い範囲では不規則に見えてもアンテナの広い範囲では規則的であるような場合も含む。

本発明が適用される携帯無線機は、アースとアンテナ用基板の間に高周波電力を供給する構成であることが好ましい。

第１発明であれば、立体構造は凸部、凹部の少なくとも一方を含み、規則的な凸部、凹部を備えているので、同じ占有スペースにおいて平面で構成した場合に比べて表面積を大きくでき、アンテナを広帯域にできる。また換言すれば、所定の帯域を確保しようとする場合にアンテナを小型化できる。さらに、前記規則的な凸部、凹部を基準平面の縦方向および横方向のいずれの方向から見ても規則的な凸部、凹部となるように構成したので、凸部、凹部の配置形態が密になり、小さい占有面積であっても表面積を増やすことができ、広帯域化を実現できる。

第２発明であれば、外包部材で前記アンテナ用基板を包み込むことにより支持したので、アンテナ用基板が薄くてその外形形状を維持できない場合であっても安定して支持できる。

第３発明であれば、枠体で前記アンテナ用基板を支持しているので、アンテナ用基板が薄くてその外形形状を維持できない場合であっても安定して支持できる。

以下、図面を参照しつつ具体的な実施の形態を示して説明する。

図１（Ａ）は本発明の第１実施形態による広帯域アンテナの斜視図であり、図１（Ｂ）は比較例としての従来のＬ字型アンテナの斜視図である。図１（Ａ）に示すように本実施形態による広帯域アンテナ１は、図１（Ｂ）に示すＬ字型アンテナ４に使用された無線機用プリント基板２の同じ給電部３に接続された構成になっている。

本実施形態に係る広帯域アンテナは厚さが薄い銅箔基板１０で構成されており、その銅箔基板１０は、基準平面８となるアンテナの水平面に対して垂直な方向（高さＨ方向）に突出又は凹ませるように三角形の山形に形成した凸部、凹部を規則的に繰り返した立体構造を備えている。この立体構造は平面視で略蛇腹面に見える。

図１（Ａ）では、広帯域アンテナ１の横幅をＷ、縦長をＬとし、横方向に延びる断面Λ形の屋根状山形が縦方向に３列連続して形成された構成が例示されている。なお、三角形の山形の基準平面８からの高さはＨとしてある。略三角形の山形に折り曲げられたものを安定的に維持できれば、山形の形状を支持する手段は第１実施形態では特に限定されない。また、図１（Ａ）に示された山形の構成のみならず、縦長Ｌ内に形成される山の数、山の形状（山の中心線に対して左右対称又は左右非対称）などは変更することが可能である。

図１（Ｂ）のＬ字型アンテナ４の構成も同じく横幅Ｗ、縦長Ｌであるから、本実施形態の広帯域アンテナの平面的な占有面積は従来のＬ字型アンテナ４と同じにすることができる。しかしながら、図１（Ａ）に示す第１実施形態の構成であれば、銅箔基板１０を三角形の山形に折り曲げて略蛇腹形に構成することにより、小さいスペースに大きな表面積のアンテナを配置することができるため、上述するデータが示すように広帯域アンテナを提供できる。
（第２実施形態）
図２は本発明の第２実施形態による広帯域アンテナの斜視図である。図２に示すようにこの実施形態は、外包部材５で広帯域アンテナ１の外部を包み込んだ構成となっており、この外包部材５を携帯電話などの携帯無線機内に収容することにより、広帯域アンテナ１の形状を変形させずに安定して支持することができる。

外包部材５としては電波受信効率の低下が小さく、携帯無線機に使用したときに想定される振動や衝撃に対して広帯域アンテナを保護できる素材であればよい。なお、外包部材５をケース体で構成して広帯域アンテナ１をそのケース体の内部に収容した構成としてもよい。
（第３実施形態）
図３は本発明の第３実施形態による広帯域アンテナの斜視図である。図３に示すようにこの実施形態は矩形、四角形などの枠体６で広帯域アンテナ１を囲んだ構成としてある。枠体６に囲まれることで広帯域アンテナ１の外形を変形させずに安定して支持することができる。

枠体６によって山形の薄い銅箔基板を固定するためには、山形を構成する三角形の頂点位置などに支持棒材（図示せず）を横架させ、その支持棒材間に薄い銅箔基板を反物状に支持する方法などが考えられる。銅箔基板の厚さがかなりあり、銅箔基板の形状保持能力が大きい場合は銅箔基板の外縁部位置を枠体６の枠材面で固定することにより、枠体６に支持することができる。
（第４実施形態）
図４は本発明の第４実施形態による広帯域アンテナの一例の斜視図である。この実施形態の特徴は、広帯域アンテナが前記第１〜第３実施形態の構成に比べ、さらに３次元的で規則的な凸部、凹部を含んだ立体物で構成されており、その凸部表面、凹部表面をアンテナの受電面として用いた点にある。

具体的には広帯域アンテナが基準平面８よりも突起した凸部と、基準平面８よりもへこんだ凹部の少なくとも一方を備えた立体構造を有しており、その立体構造が基準平面の所定方向から見たときに規則的な凸部、凹部を備えている点に特徴がある。

図４に示す構成では横、縦方向に３×３で合計９個の凸部２０がアンテナの基準平面８から紙面上方へ突起されている構成が示されている。前記第１実施形態に示す図１（Ａ）の構成では三角形の山形の規則的な凸部の繰り返しは、縦方向にのみ現れるものであったが、この実施形態では縦方向と横方向の２方向において凸部２０の立体構造を形成している。

この実施形態によれば、凸部、凹部の繰り返し構造がより立体的に配置され、その間隔が密になるので、同じ三次元体積内のアンテナの表面積を増やすことができ、より広帯域アンテナを構成することが可能となる。なお、本第４実施形態に示したアンテナにおいても図２に示した外包部材（ケース体）、図３に示した枠体による支持構造を同様に採用することができる。
（第５実施形態）
図５は本発明による広帯域アンテナを用いた携帯無線機の一例を示すブロック図である。携帯無線機１００のプリント基板は給電部３で広帯域アンテナ１と接続されている。携帯無線機１００には、無線基地局と無線通信を行うための無線送受信部１０１と、チャネル制御やその他動作を制御する制御部１０２と、表示部やキーパッドなどからなるユーザインターフェイス１０３とが設けられている。上述したように、本発明による広帯域アンテナ１は小型軽量であり、広帯域を提供できるので携帯無線機用に適している。

図１（Ａ）に示すように、無線機用基板２の大きさを横幅Ｗｓ＝４５ｍｍ、縦長Ｌｓ＝１６３ｍｍとし、広帯域アンテナ１への給電部３を左側縦辺の上端部から距離ａ＝１０ｍｍとし、広帯域アンテナ１の下端部と無線機用基板２との距離ｄ＝３ｍｍ、三角形の山形の高さＨ＝５ｍｍとして、第１実施形態に係る広帯域アンテナ１を製造した。

また、比較例として、同じ無線機用基板２を使用した銅線型のＬ字形アンテナ４を製造した。なお、本実施形態に係る広帯域アンテナ１と従来のＬ字形アンテナ４とアンテナの占有面積が同じになるようにアンテナの横幅Ｗ＝２５ｍｍ、縦長Ｌ＝１８ｍｍとして製造した。

２つのアンテナの帯域を、２ＧＨｚ付近でのリターンロス−５ｄＢ帯域幅で比較した結果、広帯域アンテナ１は５８４ＭＨｚ、Ｌ字形アンテナ４は５４８ＭＨｚとなり、本発明に係る広帯域アンテナ１の方が従来のＬ字形アンテナ４に比べて帯域が広いことが確認できた。

（Ａ）は本発明の第１実施形態による広帯域アンテナの斜視図であり、（Ｂ）は比較例としてのＬ字型アンテナの斜視図である。 本発明の第２実施形態による広帯域アンテナの斜視図である。 本発明の第３実施形態による広帯域アンテナの斜視図である。 本発明の第４実施形態による広帯域アンテナの斜視図である。 本発明による広帯域アンテナを用いた携帯無線機の一例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 広帯域アンテナ
５ 外包部材
６ 枠体
８ 基準平面
１０ 銅箔基板
２０ 凸部
１００ 携帯無線機

Claims (3)

1. 立体構造を備えたアンテナ用基板を有し、その立体構造はアンテナの基準平面よりも突起した凸部と、その基準平面よりもへこんだ凹部の少なくとも一方を備えており、その立体構造が基準平面の縦方向および横方向のいずれの方向から見ても規則的な凸部、凹部の繰り返し構造を有することを特徴とする携帯無線機のための広帯域アンテナ。
2. 外包部材で前記アンテナ用基板を包み込むことにより支持した請求項１に記載の携帯無線機のための広帯域アンテナ。
3. 枠体で前記アンテナ用基板を支持した請求項１または２に記載の携帯無線機のための広帯域アンテナ。

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