WO2004010533A1

WO2004010533A1 - アンテナ装置および携帯無線通信端末

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Publication number: WO2004010533A1
Application number: PCT/JP2003/008693
Authority: WO
Inventors: Hideaki Shoji; Yoshiki Kanayama; Masatoshi Sawamura
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications Japan Inc
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2005-01-19
Also published as: KR101025680B1; KR20050023203A; EP1524723A4; EP1524723B1; EP1524723A1; US7053848B2; DE60313326T2; US20040239575A1; CN1557037A; ES2283793T3; CN100375335C; JP3844717B2; DE60313326D1; JP2004056421A

Abstract

本発明は、アンテナの性能を向上できるようにしたアンテナ装置および携帯無線通信端末に関する。アンテナ装置は、高周波信号を送受信する無線回路２２、給電部２５を有するノッチアンテナ２３、および、ノッチアンテナ２３と電磁結合により動作するノッチアンテナ２４が設けられ、無線回路２２とは高周波的に独立した基板２１により構成される。ノッチアンテナ２３は、基板２１において、無線回路２２が設けられた位置とは反対側の縁端からλ／４の長さの直線の切り込みにより構成される。ノッチアンテナ２４は、ノッチアンテナ２３から所定の距離ｄ離れた位置に、ノッチアンテナ２３と同じ縁端から、ノッチアンテナ２３と平行に切り込まれた、λ／４よりも若干短い長さの直線の切り込みにより構成される。本発明は、携帯電話機に適用できる。

Description

明細書

ァンテナ装置および携帯無線通信端末技術分野

本発明は、アンテナ装置および携帯無線通信端末に関し、特に、アンテナの性能を向上させるようにしたアンテナ装置おょぴ携帯無線通信端末に関する。背景技術

ノツチアンテナは、スロットアンテナの縁端を開放することにより小型化を図つたアンテナであり、従来から広く利用されている。特に、このノッチアンテナは半無限の基板上に形成することで、より広い周波数帯域の特性が得られる。ところで、携帯電話機は、小型化、軽量化に伴い、使用される基板も小型化されるようになってきた。その結果、携帯電話機のアンテナとしてノッチアンテナを基板に形成したとしても、必ずしも充分に広い周波数特性が得られないという課題があった。

このことを、図 1を参照して、以下に説明する。

図 1は、携帯電話機の内部に設置される、従来のアンテナ装置の例を示す図である。図 1の例においては、横の長さが 0. 27 λ rであり、縦の長さが 0. 5 A r である基板 1上に、給電部 3を有するノッチアンテナ 2が形成される。このノッチアンテナ 2は、全体の形状が、ほぼ L字の形になるように、基板 1の一方の (図中、下側の）縁端から 0. 04 λ rの長さの位置で、右側に折り曲げられ、その折り曲げられた位置より 0. 13 λ ι:の長さまで、切り込まれて形成されている _c なお、は、携帯電話機が送受信する電波の波長を表している。

図' 1に示される一般的なアンテナ装置を携帯電話機上で用いた場合の入力インピーダンス特性が、図 2 Aおよび図 2 Bに示されている。図 2 Aは、アンテナ装置のインピーダンス特性を表すスミスチャートであり、図 2 Bは、アンテナ装置のインピーダンス整合を表す電圧定在波比（V S W R (Voltage Standing Wave Ratio)) 特性を示す図である。

図 2 Aにおいては、このアンテナ装置のインピーダンス特性を表す軌跡 m 1が中心 Oから離れていることが示される。したがって、このアンテナ装置のインピ一ダンス特性が広帯域性ではないことがわかる。

図 2 Bにおいては、横軸は周波数を示し、所定の周波数 f 0を中心に、右に行くほど周波数が高くなり（1. 2 5 ί θ) 、左に行くほど周波数が低くなる（0.

7 5 f 0) 。縦軸は、 V SWRの値を示し、上に行くほど V SWRの値が大きくなる。このアンテナ装置は、ノッチアンテナ 2により形成されており、単共振の特性を持っため、例えば、帯域幅 BW (0. 9 4 f 0乃至 1. 0 6 f 0) においては、帯域端で VSWR = 4. 5となる。これは、少なくとも無線回路とのインピーダンスの不整合による損失により放射効率が 3 6 %低下することを示しており、これにより、このアンテナ装置では十分な帯域が取れてないことがわかる。以上のように、近年の小型化された携帯電話機においては、ノッチアンテナが形成される基板が、携帯電話機が処理する信号の波長に比較して小形になるため、従来のアンテナ装置においては十分に広い帯域特性がとれないという課題があつた。

さらに、図 3は、図 1のアンテナ装置における基板表面の電気分布を示す図である。図 3においては、例えば、高周波電流があまり分布していない範囲 e 1、高周波電流が適度に分布している範囲 e 2、および、高周波電流が集中して分布している範囲 e 3に分けることができる。そして、高周波電流が集中して分布している範囲 e 3には、ノッチアンテナ 2の切り込み部分が含まれており、ノッチアンテナ 2の切り込み部分に高周波電流が集中しているとがわかる。

したがって、このアンテナ装置において、高周波電流が集中しているノッチァンテナ 2の切りこみ部分に人体などが近接した場合、単共振であるため、入カインピーダンス特性が低抵抗となり、無線回路との不整合が生じてしまう。その結果、このアンテナ装置の放射効率が低下し、著しくアンテナ特性が劣化してしまうという課題があった。発明の開示

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、アンテナの性能を向上させるようにするものである。

本発明の第 1のアンテナ装置は、無線回路とは高周波的に独立した基板と、基板上に形成された、給電部を有する切れ込み形の第 1のノッチアンテナと、基板上に形成された、第 1のノツチアンテナと電磁結合により動作する切れ込み形の第 2のノツチアンテナとを備えることを特徴とする。

'第 2のノツチアンテナは、第 1のノツチアンテナと異なる長さの切り込み形に形成されているようにすることができる。

第 2のノツチアンテナは、第 1のノツチアンテナと主偏波が同一となるように略平行に設けられているようにすることができる。

第 1のノッチアンテナと第 2のノッチアンテナの切れ込み形は、 L形、ジグザグ形またはメアンダ形であるようにすることができる。

第 2のノッチアンテナは、異なる長さの切り込み形のものが、 2つ以上設けられているようにすることができる。

第 1のノツチアンテナの開放端と第 2のノツチアンテナの開放端は、共通開放端と接続されているようにすることができる。

第 1のノツチアンテナの開放端と第 2のノッチアンテナの開放端の間には、金属、誘電体または磁性体が配置されているようにすることができる。

第 1のノツチアンテナと第 2のノツチアンテナの少なくとも一方は、集中定数素子を有するようにすることができる。

第 2のノツチアンテナは、任意のリアクタンス値を与える位相器を有するようにすることができる。

本発明の第 2のアンテナ装置は、無線回路とは高周波的に独立した基板と、基板上に形成された、給電部を有する切れ込み形のノツチアンテナにより構成される第 1のアンテナと、第 1のアンテナと主偏波方向が同一となるように、第 1のアンテナの開放端付近に配置され、第 1のアンテナと電磁結合により動作する第 2のアンテナとを備えることを特徴とする。

第 2のアンテナは、線状アンテナであり、ジグザグ形、ヘリカル形、メアンダ形、またはループ形であるようにすることができる。

第 2のアンテナは、第 1のアンテナが形成された基板とは異なる基板に設けられたノツチアンテナであるようにすることができる。

本発明の第 1の携帯無線通信端末は、無線回路とは高周波的に独立した基板と、基板上に形成された、給電部を有する切れ込み形の第 1のノッチアンテナと、基板上に形成された、第 1のノツチアンテナと電磁結合により動作する切れ込み形の第 2のノッチアンテナと、基板を収容する筐体とを備えることを特徴とする。筐体は、基板を収容する第 1の筐体と、第 1の筐体に対して開閉自在な第 2の筐体と、により構成され、第 1のノッチアンテナと第 2のノッチアンテナの開放端は、第 1の筐体と第 2の筐体とを閉じた状態にした場合、第 1の筐体の、第 2 の筐体より突出した部分に配置されているようにすることができる。

本発明の第 2の携帯無線通信端末は、無線回路とは高周波的に独立した基板と、基板上に形成された、給電部を有する切れ込み形のノツチアンテナにより構成される第 1のアンテナと、第 1のアンテナと主偏波方向が同一となるように、第 1 のアンテナの開放端付近に配置され、第 1のアンテナと電磁結合により動作する第 2のアンテナと、第 1のアンテナと第 2のアンテナを収容する筐体とを備えることを特徴とする。

筐体は、基板を収容する第 1の筐体と、第 1の筐体に対して開閉自在な第 2の筐体と、により構成され、第 1のアンテナの開放端と、第 2のアンテナは、第 1 の筐体と第 2の筐体とを閉じた状態にした場合、第 1の筐体の、第 2の筐体より突出した部分に配置されているようにすることができる。

第 1の本発明においては、基板が無線回路と高周波的に独立され、その基板上に、給電部を有する切れ込み形の第 1のノッチアンテナと、第 1のノッチアンテナと電磁結合により動作する切れ込み形の第 2のノツチアンテナとが形成される。第 2の本発明においては、基板が無線回路と高周波的に独立され、その基板上に、給電部を有する切れ込み形のノツチアンテナにより構成される第 1のアンテナが形成される。そして、第 1のアンテナと主偏波方向が同一となるように、第 1のアンテナと電磁結合により動作する第 2のアンテナが、第 1のアンテナの開放端付近に配置される。図面の簡単な説明

図 1は、従来の携帯電話機のアンテナ装置の構成例を示す図である。

図 2 Aは、図 1のアンテナ装置のインピーダンス特性を説明する図である。図 2 Bは、図 1のアンテナ装置のインピーダンス特性を説明する図である。図 3は、図 1のアンテナ装置の電流分布を説明する図である。

図 4は、本発明を適用した携帯電話機のアンテナ装置の構成例を示す図である _c 図 5は、図 4のアンテナ装置の具体的な構成例を示す図である。

図 6 Aは、図 5のアンテナ装置のインピーダンス特性を説明する図である。図 6 Bは、図 5のアンテナ装置のインピーダンス特性を説明する図である。図 7 Aは、図 5のアンテナ装置のインピーダンス特性の他の例を説明する図である。

図 7 Bは、図 5のアンテナ装置のインピーダンス特性の他の例を説明する図である。

図 8 Aは、図 5のアンテナ装置のインピーダンス特性のさらに他の例を説明する図である。

図 8 Bは、図 5のアンテナ装置のインピーダンス特性のさらに他の例を説明する図である。

図 9は、本発明を適用したアンテナ装置の他の構成例を示す図である。

図 1 0は、本発明を適用したアンテナ装置のさらに他の構成例を示す図である _c 図 1 1は、本発明を適用したアンテナ装置のさらに他の構成例を示す図である _c 図 1 2は、図 1 1のアンテナ装置の電流分布を説明する図である。図 1 3は、本発明を適用したアンテナ装置のさらに他の構成例を示す図である。図 1 4は、本発明を適用したアンテナ装置のさらに他の構成例を示す図である _c 図 1 5は、本発明を適用したアンテナ装置のさらに他の構成例を示す図である _c 図 1 6は、本発明を適用したアンテナ装置の他の構成例を示す図である。

図 1 7は、本発明を適用したアンテナ装置のさらに他の構成例を示す図である。図1 8八は、図 4のアンテナ装置を用いた携帯電話機の外部の構成例を示す図である。

図 1 8 Bは、図 4のアンテナ装置を用いた携帯電話機の内部の構成例を示す図である。

図 1 9 Aは、図 4のアンテナ装置を用いた携帯電話機の外部の他の構成例を示す図である。

図 1 9 Bは、図 4のアンテナ装置を用いた携帯電話機の内部の他の構成例を示す図である。

図 2 O Aは、図 4のアンテナ装置を用いた携帯電話機の外部のさらに他の構成例を示す図である。

図 2 0 Bは、図 4のアンテナ装置を用いた携帯電話機の内部のさらに他の構成例を示す図である。

図 2 0 Cは、図 4のアンテナ装置を用いた携帯電話機を折りたたんだ状態のさらに他の構成例を示す図である。

図 2 1は、本発明を適用したアンテナ装置の他の構成例を示す図である。

図 2 2は、図 2 1のアンテナ装置が折りたたまれた状態の場合を説明する図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図を参照して本発明の実施の形態について説明する。

図 4は、本発明を適用した携帯電話機の内部に収容される基板に形成されるァンテナ装置の構成例を示す図である。なお、この基板には、マイクロフォン、スピー力、表示部、制御部などの各種回路が形成されるが、図 4の例では、説明の便宜上省略されている。この基板は、これらの各回路が基準電位のグラウンドとして接続される。

図 4において、アンテナ装置は、最寄りの基地局（図示せず）などからの高周波信号を送受信する無線回路 2 2、ノツチアンテナ 2 3およぴノツチアンテナ 2 4が設けられた基板 2 1により構成される。この基板 2 1は、無線回路 2 2とは高周波的に独立している。

ノッチアンテナ 2 3は、基板 2 1において、無線回路 2 2が設けられた位置とは反対側の縁端（図中下側）から λ Ζ 4の長さの所定の幅の直線の切り込み

(スリット）により、開放端 2 3 aを有するように形成される。また、ノッチァンテナ 2 3は、給電部 2 5を有しており、給電部 2 5を介しての無線回路 2 2からの高周波電流により動作する。

ノッチアンテナ 2 4は、ノッチアンテナ 2 3から距離 dだけ離れた位置に、ノツチアンテナ 2 3と同じ縁端からノツチアンテナ 2 3と同一方向に切り込まれた、 ;i Z 4よりも若干短い長さの直線の切り込みにより、開放端 2 4 aを有するように形成される。ノツチアンテナ 2 4は、ノツチアンテナ 2 3と平行に形成され、その幅は同一とされる。ノッチアンテナ 2 4は、給電部 2 5を持たず、ノッチァンテナ 2 3と電磁結合により動作する。

ノッチアンテナ 2 3とノッチアンテナ 2 4は、距離 dが短くなると（特に開放端 2 3 aと開放端 2 4 aの距離 dが短くなると）、電磁結合が強くなり、長くなると弱くなる傾向がある。実験によれば、例えば、基準周波数 f 0に対応する波長を λ とするとき、距離 dの長さは、 Λ Ζ 3 0乃至 λ / 5とするのが好ましい。ノツチアンテナ 2 3およびノツチアンテナ 2 4の 2つのアンテナの長さを多少変えることにより、このアンテナ装置の多共振化、すなわち広帯域化が図れる。また、この 2つのアンテナは、同一方向への切り込みにする（平行にする）ことで主偏波方向を同一にすることができる。

図 5は、図 4のアンテナ装置の具体的な構成例を示す図である。なお、図 5において、図 4における場合と対応する部分には対応する符号を付してあり、その説明は繰り返しになるので適宜省略する。

図 5においては、基板 2 1のサイズは、横の長さが 0.27λ rとされ、縦の長さが 0.5λ rとされている。 λ rは通信電波の波長である。ノツチアンテナ 2 3 は、基板 1の一方の縁端から 0.2 rの長さで直線状に切り込まれて形成されている。また、ノッチアンテナ 2 3から 0.1λ rの距離だけ右に離れた位置に、ノツチアンテナ 2 3と電磁結合により動作するノッチアンテナ 2 4が、ノッチアンテナ 2 3と平行に切り込まれて形成されている。なお、このノッチアンテナ 24 の切り込みは、ノツチアンテナ 2 3の長さである 0.2λ rより ,も若干短く形成されている。

以上のように、図 5のアンテナ装匱においては、電磁結合により動作するノッチアンテナ 24が、給電部 2 5を有するノツチアンテナ 2 3と同調するように寸法パラメータが調整されている。

図 5に示されるアンテナ装置の入力インピーダンス特性が、図 6 Αおよぴ図 6 Bに示されている。図 6 Aは、アンテナ装置のインピーダンス特性を表すスミスチャートであり、図 6 Bは、アンテナ装置のインピーダンス整合を表す電圧定在波比（VSWR) 特性を示す図である。

図 6 Aにおいては、このアンテナ装置のインピーダンス特性を表す軌跡 m 2力 S、スミスチャートの中心 Oに集中する型となっており、これにより、このアンテナ装置のインピーダンス特性が広帯域性となっていることがわかる。

図 6 Bにおいて、横軸が周波数を示し、所定の周波数 f O (-= l/λ r ) を中心に、右に行くほど周波数が高くなり（1. 2 5 f O) 、左に行くほど周波数が低くなる（0. 7 5 f 0) 。縦軸は、 VSWRの値を示し、上に行くほど V SW Rの値が大きくなる。この V SWRは、その値が小さいほど、インピーダンス整合がよいことを意味する。

図 6 Bの例では、帯域幅 BW (0. 9 4 土 0乃至1. 0 6 f O) において、 V SWRの最大値が、 3. 0となる。これは、少なくとも無線回路 2 2とのインピ一ダンスの不整合による損失により放射効率が 1 4%低下することを示している _c すなわち、このアンテナ装置によれば、図 2を参照して説明した従来のアンテナ装置の放射効率が 3 6 %であるのに較べて、アンテナ装置の放射効率が 2 2 %向上できたことになる。

さらに、図 5のアンテナ装置が搭載されている携帯電話機を手で持った場合の入カインピーダンス特性を、図 7 Aおよび図 7 B並びに図 8 Aおよび図 8 Bを参照して説明する。図 7A, 図 8 Aは、アンテナ装置のインピーダンス特性を表すスミスチャートであり、図 7 B, 図 8 Bは、アンテナ装置のインピーダンス整合を表す電圧定在波比（V SWR) 特性を示す図である。

図 7 Aおよび図 7 Bは、ノッチアンテナ 2 3および 24の切り込みの上半分を手で覆った場合のアンテナ装置のインピーダンス特性を示している。図 7 Aにおいては、このアンテナ装置のインピーダンス特性を表す軌跡 m 3がスミスチヤ一トの中心 Oに集中するような型を形成しており、このアンテナ装置が広帯域特性を有していることがわかる。また、図 7 Bにおいては、帯域幅 BW (0. 9 4 f 0乃至 1. 0 6 ί θ) において、このアンテナ装置の VSWRの値が 1. 8 以下であり、安定したインピーダンス特性が得られていることがわかる。

図 8 Αおよび図 8 Bは、ノツチアンテナ 2 3および 24の切り込みをすベて完全に手で覆った場合のインピーダンス特性を示している。図 8 Aにおいて、このアンテナ装置のインピーダンス特性を表す軌跡 m 4が、スミスチヤ一トの中心 O の近くに集中しているため、このアンテナ装置の広帯域特性がまだ保持されていることがわかる。また、図 8 Bにおいて、帯域幅 BW (0. 9 4 £ 0乃至1. 0 6 f 0) において、このアンテナ装置の V SWRの値が 2. 2以下であり、安定したィンピーダンス特性が得られていることがわかる。

以上のように、外乱である手の影響を受けても、電磁結合により動作するノッチアンテナ 24が、給電部 2 5を有するノッチアンテナ 2 3と同調するように寸法パラメータを調整するようにしたので、広帯域の安定したィンピーダンス特性が得られる。さらに、本発明を適用した携帯電話機の内部の基板に形成されるアンテナ装置の他の構成例について説明する。なお、以下において、図 4における場合と対応する部分には対応する符号を付してあり、その説明は繰り返しになるので適宜省略する。

図 9の例のアンテナ装置の場合、給電部 2 5を有するノッチアンテナ 2 3は、基板 2 1の一方の縁端の開放端 2 3 aから所定の長さの位置（点 P 1 ) で図中左側に、 Lの字になるように折り曲げられ、その点 P 1から所定の位置（終点）まで切り込まれて形成されている。ノツチアンテナ 2 3と電磁結合により動作するノツチアンテナ 2 4は、基板 2 1の一方の緣端の開放端 2 4 aから所定の長さの位置（点 P 2 ) で図中右側に、 L字になるように折り曲げられ、その点 P 2から所定の位置（終点）まで切り込まれて形成されている。

ノツチアンテナ 2 3において、基板 2 1の開放端 2 3 aから点 P 1までの長さと、その点 P 1から終点までを合わせた長さが； I Z 4とされる。ノッチアンテナ 2 4において、基板 2 1の開放端 2 4 aから点 P 2までの長さと、その点 P 2 から終点までを合わせた長さが λ / 4より若干短い長さとされる。したがって、基板 2 1の長手方向（基板 2 1の開放端 2 3 a , 2 4 aから点 P I , P 2まで）の長さを短縮するようにできるので、図 9のノツチアンテナ 2 3および 2 4で形成されるアンテナ装置は、図 4に示されるアンテナ装置よりも小型化することが可能である。

なお、図 9において、ノッチアンテナ 2 3および 2 4の切り込み形を L字形としたが、メアンダ形またはジグザグ形にしてもよい。

図 1 0の例のアンテナ装置の場合、ノツチアンテナ 2 3と電磁結合により動作するノッチアンテナが、ノッチアンテナ 2 4 _ 1および 2 4— 2として、基板 2 1の縁端から所定の長さの直線の切り込みにより 2本形成されている。ノッチァンテナ 2 4— 1は、ノッチアンテナ 2 3の右側に所定の距離だけ離した位置に、開放端 2 4— l aから、 4よりも若干長く形成されている。ノッチアンテナ 2 4— 2は、ノツチアンテナ 2 4— 1の右側に、所定の距離だけ離した位置に、 08693

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開放端 2 4— 2 aから、ス/ 4よりも若干短く形成されている。また、このノッチアンテナ 2 4— 1および 2 4— 2は、ノツチアンテナ 2 3と平行とされる。このように、図 1 0のアンテナ装置においては、電磁結合により動作する、異なる長さのノツチアンテナを複数個形成するようにしたので、 1個の場合より、共振の全体の帯域が広くなる。すなわち、通常、アンテナは、（λ / 4 ) Χ Ν (アンテナの個数) で共振するので、ノッチアンテナ 2 4— 1および 2 4— 2により、給電部 2 5を有するノッチアンテナ 2 3とは異なる任意の周波数での多共振化が図れる。

なお、図 1 0においては、電磁結合により動作するノッチアンテナ 2 4— 1および 2 4— 2は、 2つしか図示していないが、 3個以上であってもよい。また、ノツチアンテナ 2 3を左側に配置し、ノツチアンテナ 2 4— 1および 2 4— 2を右側に配置するようにしたが、逆に配置するようにしてもよいし、その並びは問わない。

図 1 1の例のアンテナ装置の場合、基板 2 1上において、ノッチアンテナ 2 3 の開放端 2 3 aとノッチアンテナ 2 4の開放端 2 4 aの近傍に、基板 2 1に接続された金属導体 3 l aおよび 3 1 bが互いに近接するように配置されている（金属導体 3 1 a， 3 1 bの部分は、基板 2 1により構成してもよい）。これにより、他の部品との位置関係から、ノッチアンテナ 2 3および 2 4の距離 dを短くすることができないなどの理由により弱くなっている電磁結合を強めることができる。なお、この構成は、金属導体 3 1 a， 3 1 bを、開放端 3 1 cを介して対向させるものと認識することもできるが、開放端 2 3 aと開放端 2 3 bを、共通開放端としての開放端 3 1 cと接続するものと認識することもできる。

以上のように、図 1 1のアンテナ装置においては、基板 2 1、または基板 2 1 に接続された金属導体 3 1を近接させ、電磁結合を強くするように調整できるので、基板 2 1上において、他の部品（図示せず）との関係によりノ

2 3および 2 4を理想の位置に配置できず、そのために、 2つのノ

間の電磁結合が弱くなつてしまうことに対して対処することができる。さらに、図 1 2は、図 1 1のアンテナ装置における基板表面の電気分布を示す図である。図 1 2においては、例えば、高周波電流がほとんど分布していない範囲 e O、高周波電流があまり分布していない範囲 e 1、高周波電流が適度に分布している範囲 e 2、および、高周波電流が集中して分布している範囲 e 3に分けることができる。高周波電流が集中して分布している範囲 e 3に示されるように、図 1 1のアンテナ装置においては、電磁結合により動作するノツチアンテナ 2 4 の開放端 2 4 aが、給電部 2 5を有するノツチアンテナ 2 3の開放端 2 3 aともに、共通開放端としての開放端 3 1 cに接続されているため、 2つのアンテナ (ノツチアンテナ 2 3および 2 4 ) に高周波電流が分散していることがわかる。したがって、例えば、一方のノッチアンテナ 2 3が人体が触れるなどの外乱の影響を受けたとしても、もう一方のノッチアンテナ 2 4力あるため、入力インピーダンス特性が変化しにくくなり、その結果、安定したインピーダンス特性が得られる。

一方、図 1 3の例のアンテナ装置の場合、基板 2 1上において、ノッチアンテナ 2 3の開放端 2 3 aおよびノッチアンテナ 2 4の開放端 2 4 a側で、ノッチァンテナ 2 3とノッチアンテナ 2 4の間に、金属 4 1が配置されている。これにより、図 1 1のアンテナ装置の場合とは逆に、ノツチアンテナ 2 3および 2 4の距離 dが近づきすぎているなどの理由により強くなりすぎている電磁結合を弱めることができる。

なお、この金属 4 1は、電界を弱める部材であれば、金属だけでなく、誘電体または磁性体などにより構成するようにしてもよい。

以上のように、図 1 3のアンテナ装置においては、ノッチアンテナ 2 3および 2 4の間に、金属などを配置し、電磁結合を弱くするように調整できるので、基板 2 1上において、他の部品（図示せず）との関係によりノッチアンテナ 2 3および 2 4を理想の位置に配置できず、そのために、電磁結合が強くなつてしまうことに対して対処することができる。

図 1 4の例のアンテナ装置の場合、図 1 1のアンテナ装置と同様に、ノッチァンテナ 2 3の開放端 2 3 aおよぴノツチアンテナ 2 4の開放端 2 4 a側で、基板 2 1の一部が基板 2 1 a， 2 1 bとして延長され、基板 2 1 aおよび 2 1 bが互いに近接されている。その近接された基板 2 1 aおよび 2 1 b上に、キャパシタまたはコンダクタなどにより構成される集中定数素子 5 1 a , 5 1 b , 5 1 cが配置されている。図 1 4の例においては、例えば、この集中定数素子 5 1 a， 5 l b， 5 1 cのうち、中央に配置される集中定数素子 5 1 bをキャパシタ、それ以外の集中定数素子 5 1 aおよび 5 1 cをコンダクタとし、そのキャパシタである集中定数素子 5 1 bの容量 Cを変更することにより、電磁結合の強弱を調整することができる。

以上のように、図 1 4のアンテナ装置においては、基板 2 1の一部に集中定数素子を設けることにより、ノツチアンテナの切り込み形の寸法またはノツチアンテナ同士の距離以外に、アンテナ特性を調整することができる。

さらに、図 1 5の例のアンテナ装置の場合、図 4のアンテナ装置において、電磁結合により動作するノツチアンテナ 2 4上の任意の位置に、任意のリァクタンス成分を有する位相器 6 1が設けられている。図 1 5のアンテナ装置は、この位相器 6 1により、適応的に電磁結合の強弱が変えられるので、例えば、ユーザが、このアンテナ装置が用いられる携帯端末を手で持つか、持たないかにより電磁結合の強弱の最適値が変化する場合などに、それぞれの場合において、最適値を設定することができる。

このように、図 1 5のアンテナ装置においては、電磁結合により動作するノッチアンテナ 2 4に接続された位相器 6 1により、インピーダンスおよび放射パターンなどのアンテナ特性を任意に調整できる。さらに、この位相器 6 1により位相量を任意に変化させるようにすることにより、通信環境に応じてァクティブにァンテナ特性が調整される。

以上のように、給電部を有したノッチアンテナと同一基板上に、電磁結合により動作するノッチアンテナを、同一主偏波を発生するように形成し、そのノッチアンテナの切りこみの形状、その距離などの関係を調整したり、または、金属、集中定数素子、位相器などを入れるようにしたので、アンテナ装置の入力インピ一ダンス特性の広帯域化、すなわち多共振化が図ることができる。

次に、図 1 6および図 1 7を参照して、給電部 2 5を有するノッチアンテナ 2 3と電磁結合により動作するアンテナが、ノツチアンテナ 2 3が形成されている基板 2 1以外に配置されるアンテナ装置の例を説明する。

図 1 6の例のアンテナ装置の場合、給電部 2 5を有するノツチアンテナ 2 3と電磁結合により動作するアンテナとして、線状アンテナ 7 1が用いられる。線状アンテナ 7 1は、ノッチアンテナ 2 3と電磁結合により動作する、ぇノ2の長さのアンテナであり、ノッチアンテナ 2 3の開放端 2 3 aの近傍に配置される。また、線状アンテナ 7 1は、ノッチアンテナ 2 3と主偏波方向が同一となるように、ノツチアンテナ 2 3の切れ込みに対して直交するように配置されている。これにより、ノッチアンテナ 2 3の主偏波方向は、そのスリットの幅方向（図中、左右方向）であるから、線状アンテナ 7 1の主偏波方向である主偏波方向 h (長手方向）を、ノッチアンテナ 2 3の主偏波方向と同一（平行）にすることができる。なお、一般に、ユーザは、携帯電話機を水平方向に対して若干傾けて通話する (使用する）ことが多いため、通話時には、この線状アンテナ 7 1の主偏波方向 hが地面に対して垂直に近くなり、結果的に、携帯電話機の基地局の垂直偏波と同一方向となるため、利得が大きくなる傾向がある。

また、図 1 6の例においては、線状アンテナ 7 1を直線状のアンテナとしているが、メアンダ形、ジグザグ形またはへリ力ル形としてもよい。

図 1 7の例のアンテナ装置の場合、図 1 6の線状アンテナ 7 1の代わりに、 λ の長さのアンテナを 1周（ループ）させた、折り返しアンテナ 8 1が使用されている。線状アンテナ 7 1と同様に、折り返しアンテナ 8 1も、主偏波方向 hになるように配置されている。したがって、図 1 6の線状アンテナ 7 1の場合と同様な効果が得られる。

なお、この場合、折り返しアンテナ 8 1の、主偏波方向 hに直交する方向の折り返す距離 eは、微小な距離とされる。以上の例では、給電部 2 5を有するノッチアンテナ 2 3の近傍に、主偏波方向が同じになるように、電磁結合により動作するアンテナを配置するようにしたので、図 4に示されるァンテナ装置と同様の効果を得ることができる。

以上のようなアンテナ装置を携帯電話機に適用した場合を図 1 8 Aおよび図 1 8 B、図 1 9 Aおよび図 1 9 B、並びに図 2 O A乃至図 2 O Cを参照して説明する。なお、以下においては、図 4に示されるアンテナ装置が携帯電話機に使用されているものとする。

図 1 8 Aおよび図 1 9 Aにおいて、携帯電話機 2 0 1は、表示部 2 1 4およびスピーカ 2 1 5を有する上部筐体 2 1 1、操作部 2 1 6およびマイクロフォン 2 1 7を有する下部筐体 2 1 2、および、上部筐体 2 1 1と下部筐体 2 1 2を結合するためのヒンジ 2 1 3で構成される。なお、図 1 8 Aおよび図 1 9 Aにおいてヒンジ 2 1 3は、簡略化されているが、上部筐体 2 1 1および下部筐体 2 1 2はヒンジ 2 1 3を中心として回動自在に支持されている。

図 1 8 Bおよび図 1 9 Bは、図 1 8 Aおよび図 1 9 Aの携帯電話機 2 0 1の内部の基板の構成例を示す図である。なお、図 1 8 Bおよび図 1 9 Bにおいて、図 4における場合と対応する部分には対応する符号を付してあり、その説明は繰り返しになるので適宜省略する。

図 1 8 Bの例の場合、アンテナ装置が形成されている基板 2 1 aは、携帯電話機 2 0 1の最下部にノツチアンテナ 2 3および 2 4が配置されるように、下部筐体 2 1 2に収容され、携帯電話機 2 0 1の上部筐体 2 1 1には、アンテナ装置が形成されていない基板 2 1 bが収容されている。これにより、ノッチアンテナ 2 3および 2 4 (特に、ノッチアンテナ 2 3の開放端 2 3 aとノッチアンテナ 2 4 の開放端 2 4 a ) 力頭部の下方に配置されるのでアンテナ特性に対する頭部からの影響の恐れを軽減させることができる。

図 1 9 Bの例の場合、アンテナ装置が形成されている基板 2 1 aは、携帯電話機 2 0 1の最上部にノツチアンテナ 2 3および 2 4が配置されるように、上部筐体 2 1 1に収容され、携帯電話機 2 0 1の下部筐体 2 1 2には、形成されていない基板 2 1 bが収容されている。これにより、アンテナ特性に対する携帯電話機 2 0 1を保持する持ち手からの影響の恐れを軽減させることがでさる。

なお、特に図示はしないが、上部筐体 2 1 1および下部筐体 2 1 2の両方にァンテナ装置を設置してもよい。この場合、上部筐体 2 1 1のアンテナ装置および下部筐体 2 1 2のアンテナ装置を切り換えるようにしたり、または、両方のアンテナ装置で受信された信号の合成を行うことにより、通信環境に応じて最適なァンテナ特性が得られるようになる。

以上においては、上部筐体 2 1 1および下部筐体 2 1 2が回動自在な折りたたみ式の携帯電話機について説明したが、本発明は、折りたたみ式ではない、いわゆるストレート型の携帯電話機にも適用可能である。

図 2 O Aは、図 1 8 Aの携帯電話機 2 0 1の上部筐体 2 1 1および下部筐体 2 1 2を、それぞれ上部筐体 2 2 1および下部筐体 2 2 2に置き換えた例を示す。図 2 O Aにおいては、下部筐体 2 2 2よりも上部筐体 2 2 1の方が所定の長さ rだけ短くなるように形成されており、それにしたがって、図 2 0 Bに示されるように、上部筐体 2 2 1に収容される、アンテナ装置の形成されていない基板 2 l cも、下部筐体 2 2 2に収容される、アンテナ装置の形成されている基板 2 1 aよりも所定の長さ rだけ短く形成されている。

したがって、図 2 0 Cに示されるように、携帯電話機 2 0 1の上部筐体 2 1 1 がヒンジ 2 1 3を中心として回動され、下部筐体 2 1 2と合わせるように折りたたまれた場合に、下部筐体 2 2 2の下方の部分 2 3 1は、上部筐体 2 2 1とは重ならず、下方に突出した状態になる。その結果、図 2 0 Bのノッチアンテナ 2 3 の開放端 2 3 aとノツチアンテナ 2 4の開放端 2 4 a力 S、もう一方の基板 2 1 c とは重ならず（対向せず）、下方に突出した構成になる。

これにより、特に、下部筐体 2 2 2と上部筐体 2 2 1が閉じられた待ち受け状態において、ノッチアンテナ 2 3および 2 4が、もう一方の基板 2 1 cが対向配置されることにより影響を受け、広帯域特性が実現できなくなるようなことが抑 693

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制される。

さらに、上部筐体 2 1 1および下部筐体 2 1 2が回動自在である折りたたみ式の携帯電話機 2 0 1に用いられる他のアンテナ装置の構成例を、図 2 1を参照して説明する。なお、図 2 1において、図 4における場合と対応する部分には対応する符号を付してあり、その説明は繰り返しになるので適宜省略する。

図 2 1の例のアンテナ装置においては、基板 2 1が、携帯電話機 2 0 1の上部筐体 2 1 1に収容され、基板 3 0 1は、携帯電話機 2 0 1の下部筐体 2 1 2に収容される。なお、図 2 1においては、携帯電話機 2 0 1の上部筐体 2 1 1と下部筐体 2 1 2は、開放状態とされている。

基板 3 0 1上には、ノッチアンテナ 2 3と電磁結合により動作するノッチアンテナ 3 0 2が、基板 2 1側の縁端の開放端 3 0 2 aから λ / 4よりも若干短い長さで形成される。したがって、基板 2 1のノツチアンテナ 2 3の開放端 2 3 a の近傍に、基板 3 0 1のノツチアンテナ 3 0 2の開放端 3 0 2 aが配置される。また、この 2つのアンテナは、同一方向への切り込み（平行なスリット）になつているため、これにより、主偏波を同一（平行）とすることができる。

さらに、図 2 2は、図 2 1のアンテナ装置を用いた携帯電話機 2 0 1において、基板 2 1と基板 3 0 1を、ヒンジ 2 1 3 (図 1 9 A) を中心として回動し、基板 3 0 1が設置された下部筐体 2 1 2を矢印 Pのように奥側に折りたたむように、基板 2 1が設置された上部筐体 2 1 1とを合わされた図を示している。

図 2 2に示されるように、上部筐体 2 1 1と下部筐体 2 1 2が折りたたまれた状態の場合も、ノッチアンテナ 2 3の開放端 2 3 aの近傍に、ノッチアンテナ 3 0 2の開放端 3 0 2 aが配置される。このため、携帯電話機が折りたたまれた状態の場合においても、開放状態の場合と同様に、広い帯域特性を得ることができる。

以上のように、他基板に形成されたノッチアンテナであっても、給電部を有したノツチアンテナの開放端付近に、同一主偏波を発生するようにアンテナを設けるようにしたので、図 1 6のアンテナ装置と同様の効果を得ることができる。以上のように、給電部を有したノッチアンテナの開放端付近に、同一主偏波を発生するように電磁結合により動作するアンテナを設けるようにしたので、アンテナ装置の入力インピーダンス特性の広帯域化、多共振化が図ることができる。以上、本発明を携帯電話機に適用した場合を例としたが、本発明は、 P D A (Personal Digital Assistants)など、アンテナ装置を有する、その他の携帯型無線通信端末に適用することが可能である。産業上の利用可能性

以上の如く、本発明によれば、アンテナ装置の性能を向上できる。また、本発明によれば、安定したインピーダンス特性が得られる。さらに、本発明によれば、広帯域特性を実現することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 無線回路とは高周波的に独立した基板と、

前記基板上に形成された、給電部を有する切れ込み形の第 1のノ

と、

前記基板上に形成された、前記第 1のノッチアンテナと電磁結合により動作する切れ込み形の第 2のノツチアンテナと

を備えることを特徴とするアンテナ装置。

2 . 前記第 2のノッチアンテナは、前記第 1のノッチアンテナと異なる長さの切り込み形に形成されている

ことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のアンテナ装置。

3 . 前記第 2のノッチアンテナは、前記第 1のノッチアンテナと主偏波が同一となるように略平行に設けられている

4 . 前記第 1のノツチアンテナと前記第 2のノツチアンテナの切れ込み形は、 L形、ジグザグ形またはメァンダ形である

5 . 前記第 2のノッチアンテナは、異なる長さの切り込み形のものが、 2っ以上設けられている

6 . 前記第 1のノッチアンテナの開放端と前記第 2のノッチアンテナの開放端は、共通開放端と接続されている

7 . 前記第 1のノツチアンテナの開放端と前記第 2のノツチアンテナの開放端の間には、金属、誘電体または磁性体が配置されている

8 . 前記第 1のノツチアンテナと前記第 2のノツチアンテナの少なくとも一方は、集中定数素子を有することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のアンテナ装置。

9 . 前記第 2のノッチアンテナは、任意のリアクタンス値を与える位相器を有する

1 0 . 無線回路とは高周波的に独立した基板と、

前記基板上に形成された、給電部を有する切れ込み形のノツチアンテナにより構成される第 1のアンテナと、

前記第 1のアンテナと主偏波方向が同一となるように、前記第 1のアンテナの開放端付近に配置され、前記第 1のアンテナと電磁結合により動作する第 2のァを備えることを特徴とするァンテナ装置。

1 1 . 前記第 2のアンテナは、線状アンテナであり、ジグザグ形、ヘリカル形、メアンダ形、またはループ形である

ことを特徴とする請求の範囲第 1 0項に記載のアンテナ装置。

1 2 . 前記第 2のアンテナは、前記第 1のアンテナが形成された前記基板とは異なる基板に設けられたノツチアンテナである

1 3 . 無線回路とは高周波的に独立した基板と、

前記基板上に形成された、給電部を有する切れ込み形の第 1のノツチアンテナと、

前記基板上に形成された、前記第 1のノッチアンテナと電磁結合により動作する切れ込み形の第 2のノツチアンテナと、

前記基板を収容する筐体と

を備えることを特徴とする携帯無線通信端末。

1 4 . 前記筐体は、前記基板を収容する第 1の筐体と、

前記第 1の筐体に対して開閉自在な第 2の筐体と、により構成され、

前記第 1のノツチアンテナと前記第 2のノツチアンテナの開放端は、前記第 1 の筐体と前記第 2の筐体とを閉じた状態にした場合、前記第 1の筐体の、前記第 2の筐体より突出した部分に配置されている

ことを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載の携帯無線通信端末。

1 5 . 無線回路とは高周波的に独立した基板と、

前記第 1のアンテナと主偏波方向が同一となるように、前記第 1のアンテナの開放端付近に配置され、前記第 1のアンテナと電磁結合により動作する第 2のァ前記第 1のアンテナと前記第 2のアンテナを収容する筐体と

を備えることを特徴とする携帯無線通信端末。

1 6 . 前記筐体は、前記基板を収容する第 1の筐体と、

前記第 1の筐体に対して開閉自在な第 2の筐体と、により構成され、前記第 1のアンテナの開放端と、前記第 2のアンテナは、前記第 1の筐体と前記第 2の筐体とを閉じた状態にした場合、前記第 1の筐体の、前記第 2の筐体より突出した部分に配置されている

ことを特徴とする請求の範囲第 1 5項に記載の携帯無線通信端末。