JP2001522558A - 無線通信装置用アンテナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 無線通信装置用アンテナは、８００ＭＨｚないし３ＧＨｚの周波数範囲内において動作する。アンテナは２つの放射エレメントを有する。第１の放射エレメントは、実質的に扁平なホイル状もしくは板状の金属導体（７）に形成したスロット（９）である。第２の放射エレメントは、第１の放射エレメントのそれと異なった共振周波数を有する。金属導体（７）は、金属面の形状の第２導体（８）に近傍に配されている。第２の放射エレメントは、第１導体（７）の縁部から形成されるか又は第１導体（７）と第２導体（８）との間の空隙である。容量装置（２４、２５、３０）は、前記縁部と第２導体（８）との間に配してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の名称］ 無線通信装置用アンテナ ［技術分野］ 本発明は、実質的に平面状のホイル（はく）もしくはディスク状の金属導体中 のスロットの形状の、第１放射エレメントと、該第１放射エレメントと異なった 共振周波数に設定された第２放射エレメントとを有し、８００ＭＨｚないし３Ｇ Ｈｚの周波数範囲において作動する、無線通信用のアンテナに関する。 ［従来技術］ 移動無線通信装置、通俗的な表現では、都市環境においての携帯電話において は、送受信について屡々問題が発生する。それは、このような環境においては、 システム中のあるセルとの通信において到達できない不作動域が存在することに よるものである。 この問題に対処するために、携帯電話には、複式のアンテナが屡々用いられて いる。これらのアンテナは、別々の指向効果、偏波及び／又はアンテナローブの 外観を有している。この第２のアンテナは、屡々ダイバシチーアンテナと呼ばれ る。 スエーデン特許出願Ｎｏ.９７０１６４６−３号にはいわゆる複合（ダブル） Ｆアンテナ（屡々ノッチアンテナ、スロットアンテナ又はスリットアンテナと呼 ばれる）として設計されるダイバシチーアンテナを記述している。このアンテナ は、両面Ｌ字形回路カードを含み、放射スロットは、回路カードの（対向する） 両側に配された金属導体層の両面に配されている。各スロットは、アンテナの物 理的な構成サイズを減少させるように、蛇行状に形成されている。また、両方の スロットは、別々の共振周波数に設定されている。 スエーデン特許出願９７０１６４６−３号に記載されたアンテナ構造は、いわ ゆる携帯電話に組込まれるように意図されている。この場合、明白な傾向は、よ り小さい物理的寸法であり、この開発傾向が持続する限り、アンテナのためのス ペースが一層小さくなることは明らかである。 利用可能なスペースが小さいため、アンテナは、金属面のすぐ外側に、これに 対して多少とも平行に配されることが多くなる。金属面は、電話機、遮へい板又 は電子カードの接地板のシャシに強度を付与するために、支持力のある金属本体 から成ることがある。アンテナの特性は、それが金属面の近くに配されていた場 合、結合と反射とによって大きく影響される。自由放射も影響され、更に他の性 状、例えば、アンテナの動作周波数帯域を横切る方向のアンテナの入力とアンテ ナケーブルとの間のインピーダンス整合、或いはアンテナ効率なども影響される 。 これらの問題は、アンテナと金属面との間の距離が波長の１／１０に近付くに つれて一層深刻になる。この距離が短くなると、アンテナの機能は、進行的に劣 化し、やがて容認し難い程度にまで劣化する。 ［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、冒頭に述べたアンテナにおいて、非常に狭いスペースにおい ても使用に適するように、アンテナを構成することにある。従って、本発明の目 的は、良好な機能と高効率とを保ちながら、無線通信装置に配される金属面の非 常に近くに配することができるように、アンテナを構成することにある。本発明 の別の目的は、良好な指向効果、良好な効率、特に非常に小さな寸法並びに良好 な帯域幅能力をもつように、アンテナを設計することにある。 ［課題を解決するための手段］ その課題は、本発明によれば、冒頭に記載した形式のアンテナにおいて、金属 導体を金属面の形状の第２の導体の近傍に配し、第２の放射エレメントを、第１ の導体の縁部ないしエッジ部（edge portion）又は該縁部と第２の導体との間の 空隙（gapないしinterstice）から形成したことによって解決される。 本発明のその他の利点は、請求項第２−１３項に記載したアンテナによって達 せられる。 次に、本発明を、図面に示した実施例について詳細に説明する。 ［図面の簡単な説明］ 図１は、携帯電話の内部に本発明によるアンテナを配置した状態を示す。 図２は、図１のアンテナの拡大図である。 図３は、図２のアンテナを矢印Ａの方向に見た図である。 図４は、図２のアンテナを矢印Ｂの方向に見た図である。 図５は、変形例によるアンテナを示す。 ［好適な実施例の説明］ 以下の説明及び請求の範囲において、放射エレメントという用語が用いられる 。この用語は、無線通信の予定された使用周波数範囲内において電磁エネルギー を放射し又は受信する能力を備えたエレメントとして解釈されるものとする。 以下の明細書本文の説明及び請求の範囲において、距離が小さい（slight）と は、アンテナの設定波長に比較して距離が小さいことを意味する。複数の周波数 設定が存在する場合には、波長の平均値が意図される。 図１は、本発明が使用される無線通信装置を、部分的に切欠いて示す。無線通 信装置は、通俗的な表現において、携帯電話と呼ばれることが多いので、本明細 書もこの表現が用いられる。 携帯電話は、その内部の構成部分を内蔵した外部ケーシング１を備えている。 携帯電話、遮へい板又は電子回路の接地面のシャシに強度を付与する耐性の金属 製の本体から実際上形成される金属面２が、外部ケーシング１の上部域に配され ている。金属面２は、アンテナ３本体を取付けるために用いられてアンテナ３と 共同して外部ケーシング１の内部の所定のスペース中に取付けられる。 図１において、図示のアンテナ３の全部の部分は、図示してなく、これらは以 下により詳細に説明される。従って図１は、外部ケーシング１中のアンテナの配 置、従って、金属面２に対するアンテナの位置を示すためのものにすぎない。同 様に、図から明らかなように、金属面２は、アンテナ３よりも表面積が大きいか 又は少くともアンテナ３と同一の表面積とされている。 図１には示してないが、アンテナ３は、実質的に平面状で、板（ディスク）の 形状をもち、金属面２とほぼ平行に、それから小さい距離隔てられた関係に配さ れている。 図２は、アンテナ３を平面図として、図１と同じ配向によって示している。ア ンテナ３は、２つの相互に連結された長方形の部分４、５を含み、これらの部分 は、好ましくは一体に形成され、逆Ｌ字形状を一緒に形成している。観者側に向 いた図２の側面、即ち金属面２（金属板）の反対側の側面において、アンテナは 、導電性の金属ホイルを有し、この金属ホイルは、絶縁性−非磁性材料製の板（ デ ィスク）状の担体（キャリヤ）上に支持されている。担体６上のホイル又は導線 は、符号７で表わされ、第１導体とも呼ばれる。図１に示した金属面２は、図３ 、４では、破線８によって示され、第２導体とも呼ばれる。第２導体８は、別の 金属面として好ましくは実質的に扁平なシート材から形成され、このシート材は 、アンテナ３の補助取付け材としても用いられる。好ましくは、第２導体８は、 例えば金属面２を介して、無線通信装置中において適宜接地されている。 第１導体７は、金属面２又は第２導体８と反対側に向いた担体６の全面を覆い 、スロット９の形の第１放射エレメントを備えている。図示した実施例において 、スロット９は、互にほぼ直交するように配された長いスロット部分１１と短い スロット部分１０とを交互に備えた蛇行状形成物を備えている。 スロット９、即ち、第１放射エレメントは、図２に示した実施例において、１ ／４波長に設定されており、かくて、開放端１２と閉止端１３とを備えている。 スロット９は、第１導体７に対する接続部１５、１６を有する端子１４（図３、 ４）を介して、その閉止端の近傍において給電される。 本発明によれば、スロット９は、半波長共振に設定してもよく、この場合には 、スロットの長さは、対応して長くされ、図２に示した閉止端と同様に両端が閉 止されている。 ホイル状の第１導体７は、アンテナの比較的小さな部分即ち第１の長方形の部 分４中に中断なく延在され、これを覆っている。第１導体のこの部分は、第１放 射エレメント９のための接地板と見ることができる。 全接続長に亘って第１導体７に電気的（ガルバニック）に接続された長目の板 １７は、図２のアンテナの第２の部分即ち比較的大きな長方形の部分５の右側の 縁部に沿って延在されている。図２、４において、長目の半田継手１８は、長目 の板１７の全長に亘って延長している。 長目の板１７と第１導体７とを連結する別の方法によれば、長目の板１７は、 その縁部に沿って、ある数の指状部分、ピン又は突部を有し、これらは、担体６ の対応の穿孔を経て延在された後、アンテナの外側（即ち図２において観者に向 いた側）において第１導体７に対して所定の位置に半田付けされる。 長目の板１７は、第１導体７の延在面に対して横方向に、好ましくは直角に方 向決めされている。これは図４に明示されている。また、長目の板１７はその全 長に亘って、担体６の厚みよりも幅が大きい。長目の板１７は、スロット９の接 地面の拡大部分としても作用している。 長目の板１７は、端子１４と反対側に向いた端面に、舌状部１９を有し、この 舌状部１９は、長目の板１７に対してほぼ直交して、その下方の担体６と適宜平 行に延在している。金属面２（図３、４では第２導体８）から電気的には別体と して、しかしそれに沿って延在している舌状部１９は、第１導体７と第２導体８ との間の容量装置３０を形成している。舌状部１９又は容量装置３０は、アンテ ナ３とその接地面との間のインピーダンス整合部を形成している。 以上では、アンテナは、ある限定された周波数帯域に対して設定されたアンテ ナとして説明した。周波数を変更し、この設定範囲外にあるようにすると、スロ ット９即ち第１放射エレメントは、共振からますます外れる。この場合スロット ９は、第１導体７の縁部（エッジ）に沿って電流を発生させる。そのためスロッ ト９は第１導体の縁部（エッジ）に給電し、この第１導体は、第２放射エレメン トの機能を取得する。 この現象を記述する別の仕方は、２つの導体の間の距離が短いため、第１導体 ７と第２導体８との縁部との間に、放射エレメント（第２放射エレメント）と考 えてよいスロットが形成されるとすることである。 第１導体と第２導体（おそらくは金属面２）との間の距離は、小さく、この実 施例では、０．００５−０．１波長、屡々約０．０１波長の大きさオーダーの値 となる。 どんな理由付けを適用するにしても、縁部（edges）又は（或いは）空隙は、 １／４波長より短く、その理由から、第２放射エレメントは、第２導体８に対し てある容量を備えていなければならない。そのため、第１導体７と第２導体８と のそれぞれの縁部（edge portions）には、第２放射エレメントのインピーダン ス整合のための１以上の容量装置２９が配設される。 図２−４に示した実施例によれば、容量装置29は、第１導体７の両方又は一方 の縁部に電気的に接続されており、第２導体８は向う方向において第１導体７か ら延長する第１部分２０を備えている。この容量装置２９から少しの距離にお いて、容量装置２９は、板の形状の第２部分２１を備えており、この板は、第２ 導体８とは電気的に別体であるが、この第２導体８から比較的短い（short）距 離において、それと平行に延在している。例えば、両面接着テープの形の誘電体 を、第２部分２１と第２導体８との間に配してもよい。 これと対応する仕方で、長目の板１７の舌状部１９と第２導体８との間に両面 接着テープを配してもよい。 以下に説明する変形実施例においては、これと逆の構成を用いてもよい。即ち 、容量装置は、第２導体８に電気的に接続し、第１導体７に向って延長する第１ 導体７と、第１導体７に対して電気的に別体とされているがそれから短い（shor t）距離をおいてこれと平行に延在している第２部分とを備えている。 図２において、容量装置２９の第１部分２０は、半田２２によって第１導体７ に固定されているように図示されている。従って、容量装置と第１導体７との間 の接続は、第１導体７と長目の板１７との間の接続と全く同種である。 図２−４の実施例において、容量装置２９は、長目の板１７から離れる側の第 １の長方形の部分４の端縁に沿って配されている。図示した実施例では、第２の 板状部分２１は、この端縁から外方に延長している。しかし変形例として、第２ の板状部分２１は、長方形の部分の下方において内方に延長していてもよい。 図２−４に示した実施例において、アンテナの端縁に沿った別の場所に、余分 に容量装置を用いても差支えない。 図５には、多少の変更を加えた別の実施例が示されている。この実施例によれ ば、担体６は、絶縁性−非磁性材料の層２３の下方に第１導体７を備えている。 層２３は、容量装置２４、２５の重なり部分と第１導体７との間に適宜の空隙を 実現するために用いられている。 前述した例と全く同様に、図５によるアンテナは、スロット９として形成され た第１放射エレメントを備えている。スロット９は、１／４波長スロットとして 形成しても、半波長スロットとして形成してもよい。前述した例と同様に、この スロットは、接続部１５、１６を介して給電される。この実施例において、長目 の板１７は、上方に向いたピン、プラグ又は突部を備えており、これらは、担体 ６の穿孔部を通り、第１導体７上の所定位置に半田付けされている。これは図５ において、層２３を経て見られる半田点２６により示されている。 図５には、第２導体８から小さな距離に配された、長目の板１７の舌状部１９ も示されている。この舌状部１９は、スペーサーとして作用する電気絶縁性−非 磁性両面テープを介して第２導体８に固着されている。 容量装置２５は、図１、５の比較から明らかになるように、大きな長方形の部 分５の左側の縁部の下方部分に配されている。容量装置２４は、２つの長方形の 部分４、５の間の移行域に配されているため、図１ではその上部縁に配されてい る。 容量装置２４、２５は、ほぼ同一の構成を有し、それぞれ係留板２７、２８を 有し、これらの係留板は、例えば半田付けによって第２導体８に電気的に接続さ れている。容量装置２４、２５の第１部分２０は、これらの係留板２７、２８か ら、第１導体７の方に延長している。板状の第２部分２１は、その上方の縁部か ら、アンテナの上方において湾曲した形状とされ、第１導体７と電気的に別体と されるが、それに沿って延長している。ある実用的な形態によれば、絶縁層２３ は、スペーサーとして作用し、一例として、板状の第２部分２１がそれに接着さ れている。 また、図５による実施例においては、余分に容量装置を用いてもよく、また図 示した容量装置は、適正なインピーダンス整合を得るために図示したものと形状 もしくは配置を変更してもよい。 図には示してないが、担体６は第２導体８との間に電気絶縁性−非磁性の材料 を配してもよい。この電気絶縁性の材料は、スペーサーとして使用し、またアン テナ本体に対する補助のアセンブリーとして用いてもよい。電気的な関係におい て、このスペーサー材料は、第２導体８とアンテナとの間の見かけの距離を増大 させる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 実質的に扁平なホイルもしくは板状の金属導体（７）中のスロット（９） の形の、第１の放射エレメントと、該第１の放射エレメントと共振周波数を異な らせた第２の放射エレメントとを有し、８００ＭＨｚないし３ＧＨｚの周波数範 囲において動作するようにした無線通信装置用のアンテナであって、 金属導体（７）が金属面の形の第２導体（８）の近傍に配されること、及び 第２の放射エレメントが、第１導体（７）の縁部から形成されるか又は第１導 体（７）と第２導体（８）との間の空隙から形成されることを特徴とするアンテ ナ。 ２． 前記縁部と第２導体（８）との間に容量装置（２４、２５、２９、３０） を配したことを特徴とする請求項第１項に記載のアンテナ。 ３． 第１導体（７）と第２導体（８）との間の距離を０．００５〜０．１波長 のオーダーとしたことを特徴とする請求項第１項または第２項記載のアンテナ。 ４． 第２導体（８）が第１導体（７）と同じ表面積を有するか又は第１導体（ ７）より大きな表面積を有することを特徴とする請求項第１項ないし第３項のい ずれかに記載のアンテナ。 ５． 第１導体（７）のスロット（９）が、巻回、蛇行状形成物もしくはジグザ グ形状をもつことを特徴とする請求項第１項ないし第４項記載のアンテナ。 ６． 第１導体（７）がホイル状であり、電気絶縁性−非磁性材料製の担体（６ ）上に配され、第２導体（８）と反対方向に向いた担体（６）の側に配されたこ とを特徴とする請求項第１項ないし第５項のいずれかに記載のアンテナ。 ７． スロット（９）が約１／４波長の長さをもち、開放端（１２）と閉止端（ １３）とを有することを特徴とする請求項第１項ないし第６項のいずれかに記載 のアンテナ。 ８． スロット（９）が約半波長の長さをもち、スロットの両端が閉止されたこ とを特徴とする請求項第１項ないし第６項のいずれかに記載のアンテナ。 ９． 第１導体（７）がＬ字状であり、スロット（９）はＬ字状の長脚（５）に 配されたことを特徴とする請求項第１項ないし第８項のいずれかに記載のアンテ ナ。 １０． 容量装置（２９、３０）が第１導体（７）の一方の縁部域に電気的に接 続され、第２導体（８）の方に延在する第１部分（１７、２０）と、第２導体（ ８）と電気的に別体であり、それに沿って延在する第２部分（１９、２１）とを 有することを特徴とする請求項第１項ないし第９項のいずれかに記載のアンテナ 。 １１． 容量装置（２４、２５）が第２導体（８）に電気的に接続されており、 第１導体（７）の方に延長する第１部分（２０）及び第１導体（７）の縁部と別 体であって、これと平行に延長する第２部分（２１）を有することを特徴とする 請求項第１項ないし第９項のいずれかに記載のアンテナ。 １２． 第１導体（７）と第２導体（８）との間に複数の容量装置（２４、２５ 、２９、３０）が配されたことを特徴とする請求項第１項ないし第１１項のいず れかに記載のアンテナ。 １３． 担体（６）と第２導体（８）との間に電気絶縁性−非磁性の材料を配し たことを特徴とする請求項第１項ないし第１２項のいずれかに記載のアンテナ。 １４． 第２導体（８）が実質的に扁平であることを特徴とする請求項第１項な いし第１３項のいずれかに記載のアンテナ。