JPH03270403A - アンテナ回路及び小型携帯無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、小型携帯無線機の送受信アンテナとその回路
構成に関する。

「従来の技術１ 従来から、小型携帯無線機のアンテナは、本体内に収ま
り、小型化できることから、ループアンテナが用いられ
る。

第４図は、従来のループアンテナを開口面方向から見た
図である。そして、第５図は、従来のループアンテナを
含めたアンテナ回路の回路図である。

ループアンテナ１１が、コイル３１で表わされている。

このコイル３１と、容量可変コンデンサ３２とが共振回
路を構成し、アンテナ回路が送受信する周波数に共振し
ている。コンデンサ３３を介して、端子３４．３５に接
続され、さらに、前記端子を介して高周波増幅回路に接
続される。

従来型のループアンテナ１１は、その長さが長いため、
インダクタンスが大きくなる。したがって一定量の容量
可変コンデンサ３２で共振させると、その共振周波数が
低い周波数になる。したがって、従来からは、低周波数
の送受信用のアンテナ回路として、第４図、第５図の例
が広く用いられている。

［発明が解決しようとする課題１ 高周波数の電波信号を送受信する小型携帯無線機におい
て、その送受信感度を高めるためには、本体内部のＮＦ
や、発振信号純度を高めることが考えられるが、アンテ
ナの利得を高めることも重要である。

アンテナの利得を高めるには、ループアンテナの場合、
開口面積を大きくすることによって、放射抵抗が大きく
なり、その目的が達成される。開口面積を大きくすると
、ループアンテナをコイルとしてみた場合のインダクタ
ンスが増加する。この場合、ループアンテナと並列共振
回路を構成するコンデンサの容量を小さくすることで、
目的の周波数に共振させることができ、電波信号を送受
信することができる。あるいは、最適なマツチング回路
を構成することができる。

ところが、高周波数の共振回路においては、コンデンサ
の値が非常に小さくなってしまう。すると、無線機本体
ケースや人体などと、ループアンテナとの間に生ずる容
量が、無視できない値となり、共振回路の共振周波数が
ずれてしまう。または、最適なマツチング状態からずれ
てしまうことになる。そして、無線機の感度が著しく低
下してしまうことになる。

また、ループアンテナと装着基板との間に生ずる容量が
大きい場合は、コンデンサをなくしたとしてち、常に容
量性となり、誘導性のインピーダンスにすることが不可
能になってしまう。

本発明の目的は、小型携帯無線機に用いられるループア
ンテナのインダクタンスを減らし、並列共振回路を構成
するコンデンサの容量を大きくすることによって、無線
機本体ケースや、人体によって共振回路の共振周波数が
ずれてしまうことを防ぎ、または、希望のインピーダン
ス値に容易に合わせることができる。アンテナ回路を提
供することにある。また、本発明のアンテナ回路を用い
た小型携帯無線機においては、常に一定の感度で送受信
できる性能を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明のアンテナ回路は、 ページャ、携帯電話等の、常時携帯して使用する小型移
動体通信機器において、 情報信号が含まれた電波信号を受信する手段を有する第
１ループアンテナの第１端部と、前記、第１ループアン
テナと同等の手段を有する、第２ループアンテナの第１
端部とが、互いに第１接続点において接続され、そして
、前記第１接続点には、共振回路を構成する容量の第１
端子が接続され、かつ、前記第１、第２ループアンテナ
は、その長手方向に縦に並ぶよう配置され、さらに、互
いに接続された。前記第１、第２ループアンテナの第１
端部から、それぞれのループアンテナの第２端部までの
、それぞれのループアンテナの巻き方向が、互いに逆に
なるように配置され、かつ、第１、第２ループアンテナ
の前記第２端部同志と、前記容量の第２端子とが互いに
接続され、第２接続点を形成し、前記第１、第２ループ
アンテナと、前記容量とが、前記第１、第２接続点にお
いて、並列接続されることを特徴とする６また、かかる
アンテナ回路を有する小型携帯無線機が構成される。

〔実　施　例］ 第１図は、本発明のアンテナ回路に用いられるループア
ンテナを開口面方向から見た図である。

第１ループアンテナｌと、第２ループアンテナ２が図の
ように、長手方向に縦に並ぶように配置されている、ま
た、第１ループアンテナ１と第２ループアンテナ２の開
口面積は、はぼ等しくなっている。基板３へは、それぞ
れのループアンテナで２ケ所ずつ、接続されている。第
１ループアンテナ１は、第２端部４、第１端部６、また
、第２ループアンテナ２は、第２端部５、第１端部７で
接続されている。それぞれの端部は、半田づけされてい
る。また、第１端部６と７は、互いに接続され、双方の
ループアンテナを接続させている。

第１ループアンテナは、第１端部６から第２．端部４へ
は、左巻き、あるいは、上から下に向かってループが形
成されている。

一方、第２ループアンテナは、第２端部５から第１端部
７へは、右巻き、あるいは、下から上に向かってループ
が形成されている。

第２端部４．５は、高周波的に接地、あるいは同電位と
し、第１端部６．７が接続されていることと合わせると
、第１ループアンテナ１と、第２ループアンテナ２は、
並列接続されていることになる。

双方のループアンテナの配置と配線が、このように行わ
れているところに１本発明の特徴がある。

第２図は、ループアンテナを斜め上方から見た図である
。電磁誘導の法則としてよく知られているものに、マク
スウェルの方程式がある。そのうちの１つを示すと、 Ｅは電界、Ｂは磁束を表わすが、本件にあてはめてみる
と、式の左辺は、ループアンテナの起電力、右辺は、空
間に存在する電波信号の磁界成分の時間的変化である。

第２図においては、ある時間における、磁束８と、その
時の起電力にしたがってループアンテナを流れる電流９
が示されている。マクスウェルの方程式によれば、第２
図のように、磁束８がループアンテナ１．２を横切る場
合、起電力の電位が高い側が、第１ループアンテナ１で
は、第２端部４側、第２ループアンテナ２では、第２端
部５側となり、低い側は、それぞれ第１端部６．７とな
る。第２端部４．５は、高周波的に同電位となるように
しであるため、これらと、第１端部６．７との間で電位
が最大となり、１を波信号を取り出すことができる。

６し、双方のループアンテナの巻き方向が同し方向にな
っているとすると、起電力は打ち消し合ってしまって、
電波信号は取り出せないことになる。巻き方向を逆にし
たところに本発明の特徴がある。

第３図は、本発明のアンテナ回路の回路図である。第１
図における第１ループアンテナ１がコイル２１に、第２
ループアンテナがコイル２２に対応する。また、第１端
部６．７の接続点は、接点２７に対応する。そして、第
２端部４．５は、接点２８に対応し、これらの接点の間
に容量可変コンデンサ２３が入っている。この容量可変
コンデンサ２３と、コイル２１．２２によって、共振回
路が構成される。さらに、これに直列にコンデンサ２４
が接続され、端子２５．２６で、高周波増幅回路に受信
信号が送られる。端子２６は、高周波的に接地されてい
る。

コイル２１．２２のインダクタンスの値を同じとし、Ｌ
とすると、両者を合成したインダクタンスＬｔは、 Ｌｔ＝Ｌ／２ インダクタンスは、コイル１つの場合に比べ半分になる
。共振回路を構成する容量可変コンデンサ２３は、同じ
周波数に同調させるならば、容量可変コンデンサ２３の
値を２倍にすることができる。このことら、本発明の特
徴である。この効果が以下に示される。

第４図は、従来のループアンテナを開口面方向からみた
図である。第１図と比べ、ループアンテナ１１の開口面
積はほとんど同しである。したがって、ループアンテナ
の利得は同じである。

第５図は、従来のループアンテナを含めたアンテナ回路
の回路図である。第３図と異なるのは、コイルが１つだ
けになっていることである。第４図のループアンテナ１
１は、第１図の２つのループアンテナ１．２の１つの大
きさの約２倍ある。

したがってループアンテナ１１を表わすコイル３１のイ
ンダクタンスＬａは、コイル２１のインダクタンスＬを
用いて、 Ｌａ＝２Ｌ となる。第５図の共振回路のインダクタンスＬａと、第
３図のインダクタンスＬｔの関係は、Ｌ　ｔ　＝　Ｌ　
／　２　＝　Ｌ　ａ　／　４これは、本発明のアンテナ
回路のループアンテナのインダクタンス値直が、従来の
同一サイズのループアンテナに比べ１／４になっている
ことを意味する。インダクタンスが１／４になった分、
容量可変コンデンサ２３は、容量可変コンデンサ３２の
４倍の値をとれることになる。このことは、非常に有意
義なことになる。

なぜならば、高周波域においては、ループアンテナに近
接する物体、すなわち、無線機の外装ケースや、人体な
どとループアンテナとの間で容量を持ち、共振回路の周
波数がずれ、受信感度が低下してしまう場合がある。こ
の容量は、数ｐＦという小さい６のだが、もとちと共振
回路に含まれるコンデンサの値が小さいと、この影響が
無視できなくなり、共振周波数がずれたり、マツチング
状態がずれてしまうことになる。

６し、共振回路のコンデンサの値を大きくすることがで
きれば、この影響をほとんど無視できるようにすること
ができ、安定した受信感度を保つことができるわけであ
る。

本発明のアンテナ回路は、上に述べた問題を解決するこ
とができる。すなわち、ケースや、人体による数ｐＦの
容量の影響は、従来のループアンテナを用いた場合に比
べ、１／４にすることができるからである。

高周波数を送受信する無線機においては、さらに、その
ような無線機を常に携帯して使用する場合においては、
上に述べたような問題が必ず生ずるが、本発明のアンテ
ナ回路は、このような問題を解決する手段として非常に
有効である。

第６図は、本発明のアンテナ回路に用いられるループア
ンテナのうち、２つのループアンテナの開口面積が異な
っている場合の図である。また、第７図は、その回路図
であるに の場合は、開口面積の大きい、第２ループアンテナ２が
利得が大きく、第１ループアンテナ１は利得は小さく、
しかも、第１図の場合のようにインダクタンス値は、従
来の６のに比べ１／４にはならないので、人体等の影響
はやや大きくなる。しかし、以下のような使用に関して
は有効である７ 高周波数の受信回路では、ループアンテナを基板に取り
付けると、ループアンテナと基板との間で容量を持ち、
共振回路の容量可変コンデンサ２３の値に加えて容量が
増え、時として、共振回路の特性が、容量可変コンデン
サ２３の値を最も小さくして６、容量性となってしまう
場合がある。

ところが、端子２５．２６に接続される高周波増幅回路
の入力インピーダンスは、容量性のものがほとんどなの
で、インピーダンスマツチングをとって、利得やＮＦを
改善する場合は、共役整合をとる関係から、アンテナ回
路側のインピーダンスは誘導性にならなくてはならない
。

このような場合は、アンテナ回路の共振回路のインダク
タンスの値を小さくすればよい。

本発明のように、メインの第２ループアンテナ２で、ア
ンテナ回路側が容量性になってしまう場合は、第１ルー
プアンテナ１を取り付けることによって、アンテナ回路
の共振回路に並列にコイル２１が挿入されたことになり
、アンテナ回路を誘導性にすることができる。

また、第６図の実施例においては、第２ループアンテナ
２の途中からタップ３６を出している。

このようにすることで、インピーダンスを下げ、マツチ
ングを最適にすることができる。

また、第１ループアンテナ】によるフィル２１は、チッ
プコイルや巻線形コイルとちがって、高周波域におむづ
るＱは高い値が見込まれ、したがって、コイルを挿入す
ることによる。アンテナ回路の損失の増加はほとんどな
い。

このことから６、本発明のアンテナ回路が、高周波数送
受信に適していることが明らかである。

第８図は、本発明のアンテナ回路に用いられるループア
ンテナのうち、２つのループアンテナを一体化し、端部
の数を減らした場合の図である。

第１図の第１端部６．７をなくし、一体止してしまった
ので、その分、損失が少なくなり、受信感度が改善され
ることが期待できる。

第９図は、本発明のアンテナ回路に用いられるループア
ンテナのうち、第１図の例に類似する別の実施例であり
、第１ループアンテナと第２ループアンテナの端部を拡
大した図である。

それぞれのループアンテナの第１端部６．７の先には、
つめ４５．４６があるうこれは、ループアンテナを基板
に取り付ける際に、基板の穴に挿入されるちのである。

つめ４５は、基板の上部から、つめ４６は基板の下部か
ら挿入されて、固定される。基板には、そのために２つ
の穴がおいているが、それらを電気的に相互に接続させ
ておけば、第１ループアンテナ１と第２ループアンテナ
２は、互いに接続されることになる。この構造は、ルー
プアンテナの開口面方向から見ると、第８図と同様にな
る。

このように、ループアンテナを２つに分割し、取り付け
る方法をとれば、ループアンテナの製造工程ら簡素化で
きる。

第１０区は、本発明のアンテナ回路に用いられるループ
アンテナを斜め上方から見た一実施例図である。

第２図と比べると、第１ループアンテナ５１の幅と長さ
が異なっている。ループアンテナのインダクタンスは、
幅が小さくなると増え、また、長さが短（なると減る。

このことを利用すれば、第６図において、第１ループア
ンテナｌの開口部面積が小さく、すなわち、長さが短く
て、インダクタンスの値が小さくなっているが、第１ル
ープアンテナｌの幅を小さくすることによって、第２ル
ープアンテナ２のインダクタンス成分と一致させること
ができる。このようにすれば、さらにアンテナ回路のイ
ンダクタンスを減らすことができる。

第１１図は、本発明のアンテナ回路に用いられるループ
アンテナを斜め上方から見た一実施例図である。この実
施例では、第１ループアンテナ６１の幅が一定でない。

この場合は、第１ループアンテナ６１のホットエンド側
である、第１端部６側を太く、グランド側である、第２
端部４側を細くした。これにより、第１ループアンテナ
６１の利得を上げ、かつ、インダクタンスも大きくする
ことができる。

［発明の効果］ 以上に述べたように、本発明のアンテナ回路は、特に、
ループアンテナの形状と配線を先に述べた通りにするこ
とによって、 ■　ループアンテナのインダクタンスを従来の同一サイ
ズのループアンテナに比べ、１／４にてきる。

■　その結果、無線機の外装ケース装着時や、人体装着
時に生ずる、ループアンテナとの間の容量の影響を受け
にく（する。したがって、アンテナ回路の共振周波数や
、高周波増幅回路との最適マツチング状態がほとんどず
れることばない。

■　＠線形コイルに比べＱが高いので、損失はほとんと
なく、従来のループアンテナを用いた場合にインダクタ
ンス成分が不足する場合は、本発明のアンテナ回路に変
更することによって、回路のインピーダンスを誘導性に
することができる。

■　本発明のアンテナ回路にあるようなループアンテナ
の形状としてち、従来の同一サイズルブアンテナの開口
面積がほぼ同じなのて、アンテナの利得は同しにできる
。

以上のような効果がある。また、これらの効果は、特に
高周波数を送受信する小型携帯無線機に使用する場合に
は、非常に大きなものがあり、非常に有効である。

本発明のアンテナ回路を用いた小型携帯無線機は、高周
波数における送受信を安定して行え、人体近接時すなわ
ち携帯時６、またそうでない時も、常に一定の感度送受
信できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のアンテナ回路に用いられるループア
ンテナを開口面方向から見た図。 第２図は、ループアンテナを斜め上方から見た図。 第３図は、本発明のアンテナ回路の回路図。 第４図は、従来のループアンテナを開口面方向から見た
図。 第５図は、従来のループアンテナを含めたアンテナ回路
の回路図。 第６図は、本発明のアンテナ回路に用いられるループア
ンテナのうち、２つのループアンテナの開口面積が異な
っている場合の図。 第７図は、第６図に示されたアンテナ回路の回路図。 第８図は、本発明のアンテナ回路に用いられるループア
ンテナのうち、２つのループアンテナを一体化し、端部
の数を減らした場合の図。 第９図は、本発明のアンテナ回路に用いられるループア
ンテナのうち、第１図の例に類似する別の実施例であり
、第１ループアンテナと第２ループアンテナの端部を拡
大した図。 第１０図は、本発明のアンテナ回路に用いられるループ
アンテナを斜め上方から見た一実施例図。 第１１図は、本発明のアンテナ回路に用いられるループ
アンテナを斜め上方から見た一実施例図。 １　・　・　・　・ ２　・　・　・　・ ３　・　・　・　・ ４、５　・ ６、７　・　・ ８　・　・　・　・ ９　・　・　・　・ １１　・　・　・　・ ｌ　２　・　・　・　・ １３、１４　・ ２　ｌ　、　２２　・ ２３　・　・　・ ２４　・　・　・　・ ・第１ループアンテナ ・第２ループアンテナ ・基板 ・第２端部 ・第１端部 ・磁束 ・電流 ・ループアンテナ ・基板 ・端部 ・コイル ・容量可変コンデンサ ・コンデンサ ２５、２６　・ ２７、２８　・ ２９　・　・　・ ３　ｌ　・　・　・　・ ３２　・　・　・　・ ３３　・　・　・　・ ３４、３５　・ ３６　・　・　・　・ ３７　・　・　・　・ ４１　・　・　・　・ ４２　・　・　・　・ ４５、４６　・ ５１、６１ 端子 ・接点 ・タップ接点 ・コイル 容量可変コンデンサ ・コンデンサ ・端子 ・タップ ・端部 ・ループアンテナ ・一体止接点 ・つめ ・第１ループアンテナ 以 上 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ページャ、携帯電話等の、常時携帯して使用する
   小型移動体通信機器において、 情報信号が含まれた電波信号を受信する手段を有する第
   １ループアンテナの第１端部と、 前記、第１ループアンテナと同等の手段を有する、第２
   ループアンテナの第１端部とが、互いに第１接続点にお
   いて接続され、そして、前記第１接続点には、共振回路
   を構成する容量の第１端子が接続され、かつ、前記第１
   、第２ループアンテナは、その長手方向に縦に並ぶよう
   配置され、さらに、互いに接続された、前記第１、第２
   ループアンテナの第１端部から、それぞれのループアン
   テナの第２端部までの、それぞれのループアンテナの巻
   き方向が、互いに逆になるように配置され、かつ、第１
   、第２ループアンテナの前記第２端部同志と、前記容量
   の第２端子とが互いに接続され、第２接続点を形成し、
   前記第１、第２ループアンテナと、前記容量とが、前記
   第１、第２接続点において、並列接続されることを特徴
   とするアンテナ回路。
2. （２）第１項記載のアンテナ回路を有することを特徴と
   する小型携帯無線機。