JP2004200936A - 携帯無線機及びアンテナ基板 - Google Patents
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Abstract
【課題】アンテナ基板を大きくすることなく、周波数帯域幅を広げるための方法を提供する。
【解決手段】アンテナ基板１の側面に物理的な加工を行うことで基板の周囲長を増加させる。具体的には基板の縁を直線状ではなく、切りかき４を入れた非直線状の形状とする。これにより、周囲長が増大し、アンテナの周波数帯域幅を広げることができる。
【選択図】 図１
【解決手段】アンテナ基板１の側面に物理的な加工を行うことで基板の周囲長を増加させる。具体的には基板の縁を直線状ではなく、切りかき４を入れた非直線状の形状とする。これにより、周囲長が増大し、アンテナの周波数帯域幅を広げることができる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型のアンテナを搭載する携帯無線機及びアンテナ基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯無線機などの小型化に伴い、アンテナは利得や指向性、帯域幅などの指標において高性能であり且つできるだけ小さいことが求められている。
しかし、無線機に使用されるアンテナは端末の物理的大きさの制約を受ける。一般にアンテナは小さくなると周波数帯域幅が狭くなる。一方、利用者の増加に対応するためには周波数帯域幅が広いことが望まれる。すなわちアンテナは物理的な大きさを抑えながら周波数帯域幅の広帯域化を図る必要がある。
【０００３】
また、携帯無線機に使用されるアンテナは自身の基板の大きさ、厚さ、材質などの要素によってその特性が変化することが知られている。また無線機の筐体、人体によっても特性は影響を受ける。例えば人体によって電波が吸収、散乱されたり、携帯無線機の移動に伴って生じるフェージング現象により受信電力の強度が変動したりする。
これらの問題に対してアンテナ単体の改善、外部環境を含めたアンテナ系からのアプローチなど解決策が研究されている。
【０００４】
アンテナは外部に設置するものと内蔵するものとに分けることができる。内蔵タイプとしてはチップタイプアンテナや板状逆Ｆ型アンテナなどが知られている。チップタイプアンテナはセラミックなどの高誘電率体の表面にアンテナパターンを形成したものである。板状逆Ｆ型アンテナはアンテナ長が波長の１／４に設計されている。
【０００５】
図５に携帯無線機などに使用される一般的なアンテナの基板の形状を示す。アンテナの持つ周波数帯域幅は基板の長手方向の長さ（Ｌ）を変化させることにより変動する。Ｗを一定値とし、Ｌを変化させたときに周波数帯域幅が変化する様子を図６に示す。ここではＷ＝４４ｍｍとしてモーメント法によるシミュレーション評価を行っている。ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio ）は電圧定在波比と呼ばれるもので、反射の大きさを表す指標である。
【０００６】
アンテナの広帯域化の試みとして共振周波数を切り換える方法と、基板の周囲長を変化させる方法を挙げる。
【０００７】
図７に共振周波数を切り換えることによって広帯域化を図るアンテナの例を示す。基板５にアンテナエレメント６とＲＦシールドケース７が実装されており、アンテナエレメント６はＳＷ（スイッチ）と給電装置に接続され、接地されている。
ＳＷ回路はダイオードや電界効果トランジスタなどで構成され、電気的に切り換えられる。スイッチによりエレメント端部の負荷条件を変えて共振周波数をシフトさせることで広帯域化を図る。
【０００８】
基板の周囲長を調整する例として、特許文献１を挙げる。特許文献１ではグランドパターンの周囲長を変えるに伴い周波数帯域が変化することに着目し、適切な周囲長を提示する。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１６８６２５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
携帯無線機のように使用周波数の波長に対して基板の大きさが十分に大きくない場合、アンテナ特性は基板の長さに大きく左右される。基板を折り返したり、端に導電性の素子をつけて基板を長く見せたりする考えはこれまでにあったが、どの場合においても基板を必要以上に大きくする必要があった。
本発明では、基板を必要以上に大きくすることなく基板の長さを長く見せる方法を提案する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明である携帯無線機は、基地局や他機との通信を行う通信手段と、画像や音声、文字などのデータを処理する信号処理手段と、各種の制御を行う制御手段とを有し、上記通信手段は、アンテナ素子と、アンテナ基板と、給電装置とを有し、上記アンテナ基板は側面に切りかきを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明である携帯無線機は、基地局や他機との通信を行う通信手段と、画像や音声、文字などのデータを処理する信号処理手段と、各種の制御を行う制御手段とを有し、上記通信手段は、アンテナ素子と、アンテナ基板と、給電装置とを有し、上記アンテナ基板は導電性素子によって高周波電流の経路を制御する手段を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の携帯無線機であって、上記アンテナ素子は無線機の筐体に内蔵されるアンテナであることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の携帯無線機であって、上記アンテナ素子は線状アンテナ素子であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載の携帯無線機であって、上記アンテナ素子はコイル状アンテナ素子であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明であるアンテナ基板は、アンテナ素子と給電装置とを有し、側面に切りかきを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明であるアンテナ基板は、アンテナ素子と給電装置とを有し、導電性素子によって高周波電流の経路を制御する手段を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載のアンテナ基板であって、上記アンテナ素子は基板上に実装するチップアンテナであることを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項６又は７記載のアンテナ基板であって、上記アンテナ素子は線状アンテナ素子であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項６又は７記載のアンテナ基板であって、上記アンテナ素子はコイル状アンテナ素子であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第一の実施例を説明する。
図１は切りかき４を入れた基板であり、図２は通常の基板を示す。基板１上に板状アンテナ２があり、給電点３にて給電を行う仕組みになっている。
切りかき４を入れることで基板の周囲長は増加する。尚切りかきの形状は図１のものに限らず、三角形状や半円状などであっても良い。また規則的である必要はなく、不規則的なものであっても良い。
本実施例では、基板１の長さを１００ｍｍ、幅を４４ｍｍとする。切りかき４を入れて基板周囲の形状を変化させることにより、基板１の周囲長を変化させながら周波数帯域幅をモーメント法によるシミュレーションにて評価した。
【００２２】
結果を図３のグラフに示す。ここでの共振周波数は８００ＭＨｚ帯である。
本実施例で周囲長を変化させた範囲では、周波数帯域幅が周囲長に対して単調増加になっている。
この結果、切りかき４によって基板の形状を変化させ、本実施例の範囲において周囲長を長くすることによって、基板の端を多く流れる高周波電流の経路が長くなり、基板の長さが長く見え、アンテナの持つ周波数帯域幅が広がることが分かる。
【００２３】
一般的に、アンテナの周波数帯域幅が広がると、周波数―反射損失のグラフが急峻な谷から緩やかな谷に変化するので、全体的に反射損失が減少し、全体的な利得が向上する。本実施例においても周波数帯域幅が広がるので利得の向上が得られる。
【００２４】
先の実施例では基板上にアンテナを実装する内蔵型のアンテナであったが、図４のように外付けのアンテナを接続した場合でも周波数帯域幅は基板の長さに影響される。
【００２５】
以下に第二の実施例を述べる。
図６に示すように、基板の長さの変化に伴い、周波数帯域幅は上下する。第一の実施例では基板を長くすることによって帯域幅が広げるようにしたが、ここでは基板を短く見せることによって帯域幅を広げることを考える。
長方形のように基板の端が直線となっている場合には、基板の端を切りかくことによって基板の長さを長く見せることができるが、逆に回路や部品実装の設計上、基板の端が直線でなく、加工が難しいときには、導電性素子を用いて最短距離で基板を接続することによって、基板の長さ短く見せることができる。
【００２６】
これによって、基板を短くしながら周波数帯域幅の山の部分を探し当て、アンテナの周波数帯域幅を広げることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アンテナ基板の側面を加工し、周囲長を長くすることで周波数帯域を広げ、利得が向上させることができる。また実装構造に合わせて切りかきの形状を変化させることが可能であり、携帯無線機の小型化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】縁に切りかきを入れたアンテナ基板を示す図である。
【図２】縁が直線であるアンテナ基板を示す図である。
【図３】基板の周囲長と帯域幅の関係を示す図である。
【図４】基板に外付けのアンテナを取り付けた様子を示す図である。
【図５】一般的なアンテナ基板を示す図である。
【図６】Ｌの変化に対する帯域幅の変化を示す図である。
【図７】共振周波数を制御することによって周波数帯域幅を広げる従来のアンテナの構造を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 板状アンテナ
３ 給電点
４ 切りかき
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型のアンテナを搭載する携帯無線機及びアンテナ基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯無線機などの小型化に伴い、アンテナは利得や指向性、帯域幅などの指標において高性能であり且つできるだけ小さいことが求められている。
しかし、無線機に使用されるアンテナは端末の物理的大きさの制約を受ける。一般にアンテナは小さくなると周波数帯域幅が狭くなる。一方、利用者の増加に対応するためには周波数帯域幅が広いことが望まれる。すなわちアンテナは物理的な大きさを抑えながら周波数帯域幅の広帯域化を図る必要がある。
【０００３】
また、携帯無線機に使用されるアンテナは自身の基板の大きさ、厚さ、材質などの要素によってその特性が変化することが知られている。また無線機の筐体、人体によっても特性は影響を受ける。例えば人体によって電波が吸収、散乱されたり、携帯無線機の移動に伴って生じるフェージング現象により受信電力の強度が変動したりする。
これらの問題に対してアンテナ単体の改善、外部環境を含めたアンテナ系からのアプローチなど解決策が研究されている。
【０００４】
アンテナは外部に設置するものと内蔵するものとに分けることができる。内蔵タイプとしてはチップタイプアンテナや板状逆Ｆ型アンテナなどが知られている。チップタイプアンテナはセラミックなどの高誘電率体の表面にアンテナパターンを形成したものである。板状逆Ｆ型アンテナはアンテナ長が波長の１／４に設計されている。
【０００５】
図５に携帯無線機などに使用される一般的なアンテナの基板の形状を示す。アンテナの持つ周波数帯域幅は基板の長手方向の長さ（Ｌ）を変化させることにより変動する。Ｗを一定値とし、Ｌを変化させたときに周波数帯域幅が変化する様子を図６に示す。ここではＷ＝４４ｍｍとしてモーメント法によるシミュレーション評価を行っている。ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio ）は電圧定在波比と呼ばれるもので、反射の大きさを表す指標である。
【０００６】
アンテナの広帯域化の試みとして共振周波数を切り換える方法と、基板の周囲長を変化させる方法を挙げる。
【０００７】
図７に共振周波数を切り換えることによって広帯域化を図るアンテナの例を示す。基板５にアンテナエレメント６とＲＦシールドケース７が実装されており、アンテナエレメント６はＳＷ（スイッチ）と給電装置に接続され、接地されている。
ＳＷ回路はダイオードや電界効果トランジスタなどで構成され、電気的に切り換えられる。スイッチによりエレメント端部の負荷条件を変えて共振周波数をシフトさせることで広帯域化を図る。
【０００８】
基板の周囲長を調整する例として、特許文献１を挙げる。特許文献１ではグランドパターンの周囲長を変えるに伴い周波数帯域が変化することに着目し、適切な周囲長を提示する。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１６８６２５号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
携帯無線機のように使用周波数の波長に対して基板の大きさが十分に大きくない場合、アンテナ特性は基板の長さに大きく左右される。基板を折り返したり、端に導電性の素子をつけて基板を長く見せたりする考えはこれまでにあったが、どの場合においても基板を必要以上に大きくする必要があった。
本発明では、基板を必要以上に大きくすることなく基板の長さを長く見せる方法を提案する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１記載の発明である携帯無線機は、基地局や他機との通信を行う通信手段と、画像や音声、文字などのデータを処理する信号処理手段と、各種の制御を行う制御手段とを有し、上記通信手段は、アンテナ素子と、アンテナ基板と、給電装置とを有し、上記アンテナ基板は側面に切りかきを有することを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明である携帯無線機は、基地局や他機との通信を行う通信手段と、画像や音声、文字などのデータを処理する信号処理手段と、各種の制御を行う制御手段とを有し、上記通信手段は、アンテナ素子と、アンテナ基板と、給電装置とを有し、上記アンテナ基板は導電性素子によって高周波電流の経路を制御する手段を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の携帯無線機であって、上記アンテナ素子は無線機の筐体に内蔵されるアンテナであることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の携帯無線機であって、上記アンテナ素子は線状アンテナ素子であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載の携帯無線機であって、上記アンテナ素子はコイル状アンテナ素子であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明であるアンテナ基板は、アンテナ素子と給電装置とを有し、側面に切りかきを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明であるアンテナ基板は、アンテナ素子と給電装置とを有し、導電性素子によって高周波電流の経路を制御する手段を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載のアンテナ基板であって、上記アンテナ素子は基板上に実装するチップアンテナであることを特徴とする。
【００１９】
請求項９記載の発明は、請求項６又は７記載のアンテナ基板であって、上記アンテナ素子は線状アンテナ素子であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１０記載の発明は、請求項６又は７記載のアンテナ基板であって、上記アンテナ素子はコイル状アンテナ素子であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の第一の実施例を説明する。
図１は切りかき４を入れた基板であり、図２は通常の基板を示す。基板１上に板状アンテナ２があり、給電点３にて給電を行う仕組みになっている。
切りかき４を入れることで基板の周囲長は増加する。尚切りかきの形状は図１のものに限らず、三角形状や半円状などであっても良い。また規則的である必要はなく、不規則的なものであっても良い。
本実施例では、基板１の長さを１００ｍｍ、幅を４４ｍｍとする。切りかき４を入れて基板周囲の形状を変化させることにより、基板１の周囲長を変化させながら周波数帯域幅をモーメント法によるシミュレーションにて評価した。
【００２２】
結果を図３のグラフに示す。ここでの共振周波数は８００ＭＨｚ帯である。
本実施例で周囲長を変化させた範囲では、周波数帯域幅が周囲長に対して単調増加になっている。
この結果、切りかき４によって基板の形状を変化させ、本実施例の範囲において周囲長を長くすることによって、基板の端を多く流れる高周波電流の経路が長くなり、基板の長さが長く見え、アンテナの持つ周波数帯域幅が広がることが分かる。
【００２３】
一般的に、アンテナの周波数帯域幅が広がると、周波数―反射損失のグラフが急峻な谷から緩やかな谷に変化するので、全体的に反射損失が減少し、全体的な利得が向上する。本実施例においても周波数帯域幅が広がるので利得の向上が得られる。
【００２４】
先の実施例では基板上にアンテナを実装する内蔵型のアンテナであったが、図４のように外付けのアンテナを接続した場合でも周波数帯域幅は基板の長さに影響される。
【００２５】
以下に第二の実施例を述べる。
図６に示すように、基板の長さの変化に伴い、周波数帯域幅は上下する。第一の実施例では基板を長くすることによって帯域幅が広げるようにしたが、ここでは基板を短く見せることによって帯域幅を広げることを考える。
長方形のように基板の端が直線となっている場合には、基板の端を切りかくことによって基板の長さを長く見せることができるが、逆に回路や部品実装の設計上、基板の端が直線でなく、加工が難しいときには、導電性素子を用いて最短距離で基板を接続することによって、基板の長さ短く見せることができる。
【００２６】
これによって、基板を短くしながら周波数帯域幅の山の部分を探し当て、アンテナの周波数帯域幅を広げることができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、アンテナ基板の側面を加工し、周囲長を長くすることで周波数帯域を広げ、利得が向上させることができる。また実装構造に合わせて切りかきの形状を変化させることが可能であり、携帯無線機の小型化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】縁に切りかきを入れたアンテナ基板を示す図である。
【図２】縁が直線であるアンテナ基板を示す図である。
【図３】基板の周囲長と帯域幅の関係を示す図である。
【図４】基板に外付けのアンテナを取り付けた様子を示す図である。
【図５】一般的なアンテナ基板を示す図である。
【図６】Ｌの変化に対する帯域幅の変化を示す図である。
【図７】共振周波数を制御することによって周波数帯域幅を広げる従来のアンテナの構造を示す図である。
【符号の説明】
１ 基板
２ 板状アンテナ
３ 給電点
４ 切りかき
Claims (10)
- 基地局や他機との通信を行う通信手段と、
画像や音声、文字などのデータを処理する信号処理手段と、
各種の制御を行う制御手段とを有し、
前記通信手段は、
アンテナ素子と、
アンテナ基板と、
給電装置とを有し、
前記アンテナ基板は側面に切りかきを有することを特徴とする携帯無線機。 - 基地局や他機との通信を行う通信手段と、
画像や音声、文字などのデータを処理する信号処理手段と、
各種の制御を行う制御手段とを有し、
前記通信手段は、
アンテナ素子と、
アンテナ基板と、
給電装置とを有し、
前記アンテナ基板は導電性素子によって高周波電流の経路を制御する手段を有することを特徴とする携帯無線機。 - 前記アンテナ素子は無線機の筐体に内蔵されるアンテナであることを特徴とする請求項１又は２記載の携帯無線機。
- 前記アンテナ素子は線状アンテナ素子であることを特徴とする請求項１又は２記載の携帯無線機。
- 前記アンテナ素子はコイル状アンテナ素子であることを特徴とする請求項１又は２記載の携帯無線機。
- アンテナ素子と給電装置とを有し、
側面に切りかきを有することを特徴とするアンテナ基板。 - アンテナ素子と給電装置とを有し、
導電性素子によって高周波電流の経路を制御する手段を有することを特徴とするアンテナ基板。 - 前記アンテナ素子は基板上に実装するチップアンテナであることを特徴とする請求項６又は７記載のアンテナ基板。
- 前記アンテナ素子は線状アンテナ素子であることを特徴とする請求項６又は７記載のアンテナ基板。
- 前記アンテナ素子はコイル状アンテナ素子であることを特徴とする請求項６又は７記載のアンテナ基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002365815A JP4144345B2 (ja) | 2002-12-17 | 2002-12-17 | 携帯無線機及びアンテナ基板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002365815A JP4144345B2 (ja) | 2002-12-17 | 2002-12-17 | 携帯無線機及びアンテナ基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004200936A true JP2004200936A (ja) | 2004-07-15 |
| JP4144345B2 JP4144345B2 (ja) | 2008-09-03 |
Family
ID=32763255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002365815A Expired - Fee Related JP4144345B2 (ja) | 2002-12-17 | 2002-12-17 | 携帯無線機及びアンテナ基板 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4144345B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2403059A1 (en) * | 2010-06-21 | 2012-01-04 | Research In Motion Limited | Notched antenna assembly for compact mobile device |
| EP2453522A4 (en) * | 2009-07-07 | 2014-05-21 | Huizhou Tcl Mobile Comm Co Ltd | MOBILE COMMUNICATION TERMINAL |
-
2002
- 2002-12-17 JP JP2002365815A patent/JP4144345B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2453522A4 (en) * | 2009-07-07 | 2014-05-21 | Huizhou Tcl Mobile Comm Co Ltd | MOBILE COMMUNICATION TERMINAL |
| EP2403059A1 (en) * | 2010-06-21 | 2012-01-04 | Research In Motion Limited | Notched antenna assembly for compact mobile device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4144345B2 (ja) | 2008-09-03 |
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