JP2002368526A

JP2002368526A - アンテナ装置及び携帯無線機

Info

Publication number: JP2002368526A
Application number: JP2001169496A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Saito; 裕斎藤; Tomoaki Nishikido; 友昭西木戸; Hiroshi Haruki; 宏志春木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】広帯域な周波数特性を有するアンテナ装置及
び携帯無線機を提供すること。【解決手段】地板４の上端部に逆Ｆ素子１、半波長素
子２及び無給電素子３を配置する。逆Ｆ素子１と半波長
素子２を連続的に接続された一つの導体板で構成し、逆
Ｆ素子１の全長（ａ＋ｃ）を動作周波数の波長の約４分
の１に設定し、半波長素子２の全長Ｌを波長の約半分に
設定する。逆Ｆ素子１の一端を接地点６で地板４に接地
し、接地点６の位置から距離ｂだけ離れた点から給電部
７を引き出す。無給電素子３を、逆Ｆ素子１と半波長素
子２との間隙に配置し、その長さｄを波長の約４分の１
近傍に設定する。無給電素子３の一端を接地点８で地板
４に接地し、他端を開放する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話などに内
蔵されるアンテナ装置及び携帯無線機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、携帯無線機を使用者が手で保持し
た状態で板状逆Ｆアンテナよりも高いアンテナ利得を有
する内蔵型のアンテナ装置が提案されている。この種の
アンテナ装置（拡張型逆Ｆアンテナ）は、携帯無線機の
地板上に設置した逆Ｆ素子と、この逆Ｆ素子の先端に接
続した半波長素子とを備え、携帯無線機内蔵の主アンテ
ナとして使用可能なものであった（電子情報通信学会技
術研究報告Ａ・Ｐ２０００−１４６、２０００年１２
月）。

【０００３】ここで、従来の拡張型逆Ｆアンテナの基本
構成について説明する。図１２は、拡張型逆Ｆアンテナ
を携帯電話機に応用した構成を示し、図１２（ａ）は図
１２（ｂ）のＡ−Ａ′断面を示す。この構成では、図１
２に示す座標系においてＹ軸に平行な主偏波成分の放射
が得られ、使用者が携帯電話機を手で保持し、約６０度
傾斜して耳に密着した状態（以下、通話状態）において
高い実効利得が得られる。また、図１３は、拡張型逆Ｆ
アンテナをカード型携帯無線機に応用した構成を示し、
図１３（ａ）は要部正面図、図１３（ｂ）は側断面図を
それぞれ示す。この構成では、図１３に示す座標系にお
いてＺ軸に平行な主偏波成分の放射が得られ、使用者が
カード型携帯無線機を胸ポケットに挿入した状態（以
下、胸装着状態）おいて高い実効利得が得られる。

【０００４】このように、拡張型逆Ｆアンテナは使用者
の人体に装着された状態において高い実効利得が得られ
るため、携帯無線機に内蔵する主アンテナとして利用で
きる。

【０００５】さらに、図１４に従来の拡張型逆Ｆアンテ
ナを中心周波数が２ＧＨｚになるように設計した場合の
給電点（ＶＳＷＲ）の周波数特性を示す。図１４からわ
かるように、ＶＳＷＲが２以下の帯域幅は約１００ＭＨ
ｚ（比帯域５％）と比較的狭い。これに対して、２００
１年にサービスが開始される第３世代移動通信システム
（以下、ＩＭＴ−２０００）の周波数帯域は、上り帯域
と下り帯域を総合すると２ＧＨｚ帯において約２５０Ｍ
Ｈｚ（比帯域１２．５％）である。以上が携帯無線機に
内蔵されるアンテナ（内蔵アンテナ）である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のアンテナ装置（拡張型逆Ｆアンテナ）及び携帯無線
機では、ＶＳＷＲが２以下の帯域幅が約１００ＭＨｚ
（比帯域５％）であって、前記ＩＭＴ−２０００で必要
とされる約２５０ＭＨｚ（比帯域１２．５％）に比べて
周波数帯域が狭いため、前記ＩＭＴ−２０００に対応で
きないという問題があった。なお、従来の伸縮型アンテ
ナは、携帯無線機を使用者が手で保持した状態において
高いアンテナ利得を有するものの、近年の携帯無線機の
多様化に伴い、高いアンテナ利得を有する内蔵アンテナ
が求められている。

【０００７】本発明は、このような問題を解決するため
になされたもので、少なくとも２ＧＨｚ帯において約２
５０ＭＨｚの帯域幅を実現する、広帯域な周波数特性を
有するアンテナ装置及び携帯無線機を提供するものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のアンテナ装置
は、携帯無線機の地板上に設置した逆Ｆアンテナ部と、
この逆Ｆアンテナ部の先端に接続した半波長素子と、前
記逆Ｆアンテナ部から所定の間隔を隔てた位置に配置さ
れており、一端が前記地板に接地され、他端が開放され
た無給電素子とを設けた構成を有している。この構成に
より、無給電素子などの各素子間の電磁的な相互作用に
より、複数の共振点が発生してインピーダンス特性が変
化し、ＶＳＷＲが低い帯域幅が拡大するので、周波数特
性の広帯域化を実現できることとなる。

【０００９】また、本発明のアンテナ装置は、携帯無線
機の地板上に設置した逆Ｆアンテナ部と、この逆Ｆアン
テナ部の先端に接続した半波長素子と、前記逆Ｆアンテ
ナ部から所定の間隔を隔てた位置に配置されており、一
端が前記地板に接地され、他端が開放された無給電素子
とを設けた構成を有している。この構成により、前述の
ように周波数特性の広帯域化を実現できることとなる。
ここで、好ましくは前記逆Ｆアンテナ部と前記半波長素
子の一部を平行に配置し、前記逆Ｆアンテナ部と前記半
波長素子の一部との間隙に前記無給電素子を配置する。

【００１０】また、本発明のアンテナ装置は、前記無給
電素子と前記逆Ｆアンテナ部と前記半波長素子の一部を
平行に配置し、前記無給電素子と前記半波長素子の一部
との間隙に前記逆Ｆアンテナ部を配置した構成を有して
いる。この構成により、前述のように広帯域な周波数特
性を確保した上で高い実効利得が得られることとなる。

【００１１】また、本発明のアンテナ装置は、前記無給
電素子の接地点を前記逆Ｆアンテナ部の接地点に対して
対向して配置した構成を有している。この構成により、
実効利得を確保しながら前述のように周波数特性の広帯
域化を実現できることとなる。

【００１２】また、本発明のアンテナ装置は、前記無給
電素子を前記逆Ｆアンテナ部と前記地板との間隙に配置
した構成を有している。この構成により、前述のように
広帯域な周波数特性を確保した上でアンテナ装置を小型
化できることとなる。

【００１３】また、本発明のアンテナ装置は、前記逆Ｆ
アンテナ部と前記半波長素子と前記無給電素子をプリン
ト基板上の印刷パターンで構成し、前記プリント基板を
前記携帯無線機の地板から所定の間隔を隔てて配置した
構成を有している。この構成により、前述のように広帯
域な周波数特性を確保した上で高い生産性が得られるこ
ととなる。

【００１４】また、本発明のアンテナ装置は、前記逆Ｆ
アンテナ部と前記半波長素子と前記無給電素子を導体板
で構成し、前記導体板を前記携帯無線機の樹脂ケースに
貼り付けた構成を有している。この構成により、前述の
ように広帯域な周波数特性を確保した上で高い生産性が
得られることとなる。

【００１５】さらに、本発明の携帯無線機は、前記アン
テナ装置を設けた構成を有している。この構成により、
前述のように広帯域な内蔵アンテナを具備した携帯電話
機を実現できることとなる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。［第１の実施の形態］図１に示すように、本発明の第１
の実施の形態のアンテナ装置は、携帯電話機の地板４上
に設置した逆Ｆ素子１と、この逆Ｆ素子１の先端に接続
した半波長素子２と、逆Ｆ素子１から所定の間隔を隔て
た位置に配置されており、一端が地板４に接地され、他
端が開放された無給電素子３とを設けたものである。

【００１７】図１において、（ｃ）は本実施形態のアン
テナ装置の要部正断面図、（ａ）は（ｃ）のＢ−Ｂ′断
面図、（ｂ）は（ｃ）のＡ−Ａ′断面図をそれぞれ示
す。なお、本実施形態では、アンテナの動作周波数帯を
２ＧＨｚ帯として説明する。

【００１８】地板４は携帯電話機の地板であり、一般に
は無線回路が実装される回路基板のグランドプレーンに
相当する。本実施形態においては、地板４の寸法を一般
的な携帯電話の寸法である縦１２０ｍｍ、横４０ｍｍに
設定している。

【００１９】また、地板４の上端部に逆Ｆ素子１、半波
長素子２及び無給電素子３が配置される。逆Ｆ素子１と
半波長素子２は連続的に接続された一つの導体板で構成
される。逆Ｆ素子１及び半波長素子２を構成する導体板
は、例えば、幅２ｍｍ、厚み０．３ｍｍの銅板で形成さ
れる。無給電素子３は、前記導体板と独立した導体板で
あり、同様に幅２ｍｍ、厚み０．３ｍｍの銅板で形成さ
れる。

【００２０】ここで、説明の便宜上、逆Ｆ素子１と半波
長素子２の仮想的な境界点を境界点５とする。したがっ
て、逆Ｆ素子１の全長は（ａ＋ｃ）となり、半波長素子
２の全長はＬとなる。逆Ｆ素子１の全長（ａ＋ｃ）は動
作周波数の波長の約４分の１（約３６ｍｍ）に設定され
る。また、逆Ｆ素子１は、地板４から間隔ｈ（例えば、
５ｍｍ）を隔てて配置されており、その一端が接地点６
で地板４に接地される。さらに、接地点６の位置から距
離ｂだけ離れた点から給電部７が引き出される。この構
成により、逆Ｆ素子１は地板４上の逆Ｆアンテナとして
動作する。

【００２１】半波長素子２の全長Ｌは、動作周波数の波
長の約半分（約７５ｍｍ）に設定される。また、半波長
素子２は、地板４の２つの角で折り曲げられ、地板４か
ら突出して配置される。なお、半波長素子２と地板４と
の間隔は、逆Ｆ素子１と同様にｈ（５ｍｍ）である。

【００２２】無給電素子３は、逆Ｆ素子１と半波長素子
２との間隙に配置される。なお、逆Ｆ素子１と無給電素
子３との間隔ｇと、半波長素子２と無給電素子３との間
隔ｇとは等しく、例えば１ｍｍに設定される。また、無
給電素子３の長さｄは、動作周波数の波長の約４分の１
近傍（例えば、約３４ｍｍ）に設定される。また、無給
電素子３の一端は、接地点８で地板４に接地され、他端
は開放される。また、無給電素子３と地板４との間隔は
ｈ（５ｍｍ）である。また、逆Ｆ素子１の接地点６と無
給電素子３の接地点８と距離ｅは、例えば２ｍｍであ
る。

【００２３】このように構成されたアンテナ装置におい
て、無給電素子３は本発明により追加されたものであ
り、この無給電素子３を削除した構成が従来の拡張型逆
Ｆアンテナ（図１２に示す）に相当する。

【００２４】ここで、本実施形態の拡張型逆Ｆアンテナ
と従来の拡張型逆Ｆアンテナを比較するために、図１２
を用いて、従来の拡張型逆Ｆアンテナの基本的な動作を
説明する。なお、図１２において、本実施形態（図１に
示す）と同一の符合を付すものは同一の機能を有するも
のとする。

【００２５】図１２において、逆Ｆ素子１の接地点６と
給電部７との距離ｂを調節することにより、給電部７の
インピーダンスを動作周波数において５０Ωに整合する
ことが可能である。調整されたｂの値は、例えば８ｍｍ
である。また、逆Ｆ素子１は主にインピーダンス整合機
能を担い、半波長素子２は主に放射機能を担う。この構
成により、前記従来の技術で述べたように、図１２に示
すアンテナから放射される主偏波成分は、図中に示す座
標系においてＹ方向となる。このことにより、使用者が
携帯電話機を手で保持し、約６０度傾斜して耳に密着し
た通話状態において、垂直偏波が主偏波成分となり、高
い実効利得が得られる。また、前記従来の技術で述べた
ように、従来の拡張型逆Ｆアンテナの給電部７における
ＶＳＷＲの周波数特性（図１４に示す）では、ＶＳＷＲ
が２以下の帯域幅は約１００ＭＨｚ（比帯域５％）であ
る。

【００２６】次に、図１に示す本実施形態の構成のよう
に、無給電素子３を追加した場合の動作を説明する。

【００２７】本実施形態において、無給電素子３は、元
来のアンテナ素子である逆Ｆ素子１及び半波長素子２に
対する寄生素子であり、無給電素子３と逆Ｆ素子１及び
半波長素子２それぞれの共振周波数の差は小さい。これ
ら素子間の電磁的な相互作用によって、給電部７のイン
ピーダンスが変化する。図２に、そのインピーダンス特
性を示す。図２において、軌跡９は給電部７のインピー
ダンスの周波数変化をスミスチャート上にプロットした
ものである。軌跡９からわかるように、複数の共振点が
発生することでインピーダンスの軌跡が５０Ω付近で回
転する。これにより、ＶＳＷＲが低い帯域幅が拡大され
る。図３に、ＶＳＷＲの周波数特性を示す。図３のグラ
フ１０からわかるように、ＶＳＷＲが２以下の帯域幅は
約２８０ＭＨｚ（比帯域１４％）が得られており、帯域
幅が従来のアンテナ装置の周波数特性（図１４に示す）
に比べて２．８倍に拡大される。これにより、ＩＭＴ−
２０００の帯域幅に対応することができる。

【００２８】以上のように本発明の第１の実施の形態の
携帯電話機は、アンテナ装置に、携帯無線機の地板４上
に設置した逆Ｆ素子１と、この逆Ｆ素子１の先端に接続
した半波長素子２と、前記逆Ｆ素子１から所定の間隔を
隔てた位置に配置されており、一端が地板４に接地さ
れ、他端が開放された無給電素子３とを設けているの
で、追加した無給電素子３を含む各素子間の電磁的な相
互作用により、複数の共振点が発生して給電部７のイン
ピーダンスが変化し、ＶＳＷＲが低い帯域幅を拡大する
ことができる。

【００２９】なお、上記実施の形態では内蔵アンテナと
して幅２ｍｍの導体板で構成した逆Ｆアンテナを用いた
場合について説明したが、本発明は前記逆Ｆアンテナの
ほかに、方形形状の板状逆Ｆアンテナなどを用いても同
様の効果が得られるものである。

【００３０】また、上記実施の形態では半波長素子とし
て幅２ｍｍの導体板を用いた場合について説明したが、
本発明は前記導体板のほかに、直径１ｍｍ程度の導体
柱、モノポール素子などを用いても同様の効果が得られ
るものである。

【００３１】さらに、上記実施の形態では無給電素子と
して幅２ｍｍの導体板を用いた場合について説明した
が、本発明は前記導体板のほかに、導体柱などを用いて
も適切な電磁的相互結合が得られる構成であれば、同様
な効果が得られるものである。

【００３２】［第２の実施の形態］図４は本発明の第２
の実施の形態の要部正断面図（ａ）及び要部側断面図
（ｂ）を示す。これは第１の実施の形態とは、さらに逆
Ｆ素子１１と半波長素子１２の一部を平行に配置し、逆
Ｆ素子１１と半波長素子１２の一部との間隙に無給電素
子１３を配置した点が相違している。この構成によれ
ば、カード型携帯無線機に応用した拡張型逆Ｆアンテナ
の逆Ｆ素子１１と半波長素子１２との間隙に無給電素子
１３を追加することで、帯域幅を拡大できるという効果
も得られる。

【００３３】図４に示すように、本実施形態のアンテナ
装置は、従来のカード型無線機に内蔵した拡張型逆Ｆア
ンテナ（図１３に示す）に無給電素子１３を追加した構
成を有するものである。

【００３４】地板１４は、カード型無線機の地板であ
り、一般には無線回路が実装される回路基板のグランド
プレーンに相当する。本実施形態においては、地板１４
の寸法を名刺サイズの無線機を想定して縦９０ｍｍ、横
５０ｍｍに設定している。

【００３５】また、地板１４のＺ軸方向に平行な辺（以
下、長辺）に沿って、逆Ｆ素子１１、半波長素子１２及
び無給電素子１３が配置される。逆Ｆ素子１１と半波長
素子１２は連続的に接続された一つの導体板で構成され
る。逆Ｆ素子１１及び半波長素子１２を構成する導体板
は、例えば、幅２ｍｍ、厚み０．３ｍｍの銅板で形成さ
れる。無給電素子１３は独立した導体板であり、同様に
幅２ｍｍ、厚み０．３ｍｍの銅板で形成される。

【００３６】逆Ｆ素子１１と半波長素子１２の仮想的な
境界点を境界点１５とすると、逆Ｆ素子１１の全長はａ
となり、半波長素子１２の全長はＬとなる。逆Ｆ素子１
１の全長ａは動作周波数の波長の約４分の１（約３８ｍ
ｍ）に設定される。逆Ｆ素子１１は地板１４から間隔ｈ
（例えば、５ｍｍ）を隔てて配置されており、その一端
が接地点１６で地板１４に接地される。接地点１６の位
置から距離ｂだけ離れた点から給電部１７が引き出され
る。この構成により逆Ｆ素子１１は地板１４上の逆Ｆア
ンテナとして動作する。

【００３７】半波長素子１２の全長Ｌは動作周波数の波
長の約半分（約７５ｍｍ）に設定される。半波長素子１
２は、境界点１５で折り返されて、地板１４の長辺に平
行に地板１４から突出して配置される。半波長素子１２
と地板１４との間隔は、逆Ｆ素子１１と同様にｈ（５ｍ
ｍ）である。

【００３８】無給電素子１３は、逆Ｆ素子１１と半波長
素子１２との間隙に配置される。逆Ｆ素子１１と無給電
素子１３との間隔及び半波長素子１２と無給電素子１３
との間隔ｇは、例えば１ｍｍに設定される。無給電素子
１３の長さｄは動作周波数の波長の約４分の１近傍（例
えば、約３５ｍｍ）に設定される。無給電素子１３の一
端は接地点１８で地板１４に接地され、他端は開放され
る。無給電素子１３と地板１４との間隔はｈ（５ｍｍ）
である。逆Ｆ素子１１の接地点１６と無給電素子１３の
接地点１８と距離ｅは、例えば３ｍｍである。

【００３９】上記のように構成されたアンテナ装置にお
いて、無給電素子１３は本発明により追加されたもので
あり、この無給電素子１３を削除した構成が従来の拡張
型逆Ｆアンテナ（図１３に示す）に相当する。

【００４０】ここで、本実施形態の拡張型逆Ｆアンテナ
と従来の拡張型逆Ｆアンテナを比較するために、図１３
を用いて、従来の拡張型逆Ｆアンテナの基本的な動作を
説明する。なお、図１３において、第１の実施の形態
（図１に示す）と同一の符合を付すものは同一の機能を
有するものとする。

【００４１】図１３において、逆Ｆ素子１１は主にイン
ピーダンス整合機能を担い、半波長素子１２は主に放射
機能を担う。これにより、図１３に示すアンテナ装置か
ら放射される主偏波成分は、図中に示す座標系において
Ｚ方向となる。このことにより、使用者が携帯無線機を
胸ポケットに挿入した状態（胸装着状態）において、垂
直偏波が主偏波成分となり、高い実効利得が得られる。

【００４２】次に、図４に示す本実施形態の構成のよう
に、無給電素子１３を追加した場合の動作を説明する。

【００４３】本実施形態において、無給電素子１３を追
加すると、図５の軌跡１９に示すようなインピーダンス
特性が得られる。これにより、ＶＳＷＲが低い帯域幅が
拡大される。ＶＳＷＲの周波数特性を図６のグラフ２０
に示す。図６からわかるように、ＶＳＷＲが２以下の帯
域幅は約２８０ＭＨｚ（比帯域１４％）が得られてお
り、帯域幅が２．８倍に拡大される。これにより、ＩＭ
Ｔ−２０００の帯域幅に対応することができる。

【００４４】［第３の実施の形態］図７は本発明の第３
の実施の形態の要部正断面図（ａ）及び要部側断面図
（ｂ）を示す。これは第１の実施の形態とは、さらに無
給電素子１３と逆Ｆ素子１１と半波長素子１２の一部を
平行に配置し、無給電素子１３と半波長素子１２の一部
との間隙に逆Ｆ素子１１を配置した点が相違している。
この構成によれば、カード型携帯無線機に応用した拡張
型逆Ｆアンテナの半波長素子１２の反対側で、逆Ｆ素子
１１に沿って無給電素子１３を配置することで、実効利
得を確保した上で帯域幅を拡大できるという効果も得ら
れる。

【００４５】図７に示すように、本実施形態のアンテナ
装置は、第２の実施の形態（図４に示す）のアンテナ装
置の無給電素子１３を、逆Ｆ素子１１と半波長素子１２
の間隙ではなく、逆Ｆ素子１１の−Ｙ側に沿って配置し
た構成である。図７において、図４と同一の符号を付す
ものは同一の機能を有する。逆Ｆ素子１１と無給電素子
１３との間隔ｇ、及び逆Ｆ素子１１と半波長素子１２と
の間隔ｇは、例えば１ｍｍに設定される。無給電素子１
３の長さｄは、動作周波数の波長の約４分の１近傍（例
えば、約３５ｍｍ）に設定される。逆Ｆ素子１１の接地
点１６と無給電素子１３の接地点１８と距離ｅは、例え
ば１ｍｍである。

【００４６】図４に示すアンテナ装置の場合、無給電素
子１３と半波長素子１２が近接するため、これらの素子
間の電磁的な相互作用が大きい。このため、半波長素子
１２に分布する電流が減少し、無給電素子１３に分布す
る電流が増加する。この結果、図４に示すアンテナ装置
から放射されるＺ方向（垂直）偏波成分のＸＹ面平均値
が、従来のアンテナ装置（図１３に示す）から放射され
るＺ方向（垂直）偏波成分のＸＹ面平均値と比較して約
２ｄＢ低下する。これにより、胸装着状態の実効利得が
２ｄＢ程度低下する。

【００４７】これに対して、本実施形態のアンテナ装置
の場合、無給電素子１３と電磁的な相互作用が発生する
素子は主に逆Ｆ素子１１である。このため、半波長素子
１２に分布する電流が減少しない。その結果、放射され
るＺ方向（垂直）偏波成分のＸＹ面平均値が、従来のア
ンテナ装置（図１３に示す）から放射されるＺ方向（垂
直）偏波成分のＸＹ面平均値とほぼ同等となり、実効利
得は低下しない。

【００４８】但し、本実施形態のアンテナ装置の場合、
ＶＳＷＲが２以下の帯域幅は約２６０ＭＨｚ（比帯域１
３％）であり、図４に示すアンテナ装置の帯域幅より減
少するが、ＩＭＴ−２０００の帯域幅は確保できる。

【００４９】なお、上記実施の形態ではアンテナ装置を
搭載する無線機としてカード型無線機を用いた場合につ
いて説明したが、本発明はカード型無線機のほかに、図
１に示す携帯電話機などを用いても同様の効果が得られ
るものである。

【００５０】［第４の実施の形態］図８は本発明の第４
の実施の形態の要部正断面図（ａ）及び要部側断面図
（ｂ）を示す。これは第１の実施の形態とは、さらに無
給電素子１３の接地点１８を逆Ｆ素子１１の接地点１６
に対して対向して配置した点が相違している。この構成
によれば、カード型携帯無線機に応用した拡張型逆Ｆア
ンテナに追加する無給電素子１３の接地点１８を、逆Ｆ
素子１１の接地点１６に対して対向する位置に配置する
ことで、実効利得を確保した上で帯域幅を拡大できると
いう効果も得られる。

【００５１】図８に示すように、本実施形態のアンテナ
装置は、無給電素子１３の接地点１８の位置を除いて、
第３の実施の形態（図７に示す）のアンテナ装置と同一
の構成である。図８において、図４と同一の符号を付す
ものは同一の機能を有する。第３の実施の形態におい
て、無給電素子１３の接地点１８の位置は、逆Ｆ素子１
１の接地点１６に近い側に配置されているが、本実施形
態のアンテナ装置においては、接地点１８を接地点１６
に対向する側、すなわちＺ方向側に配置している。ま
た、逆Ｆ素子１１の接地点１６と無給電素子１３の開放
端との距離ｅは、例えば２ｍｍである。

【００５２】このように構成することで、ＶＳＷＲが２
以下の帯域幅は約２８０ＭＨｚ（比帯域１４％）が得ら
れ、かつ、Ｚ方向（垂直）偏波成分のＸＹ面平均値が、
従来のアンテナ装置（図１３に示す）のＺ方向（垂直）
偏波成分のＸＹ面平均値とほぼ同等となり、実効利得は
低下しない。

【００５３】なお、上記実施の形態ではアンテナ装置を
搭載する無線機としてカード型無線機を用いた場合につ
いて説明したが、本発明はカード型無線機のほかに、図
１に示す携帯電話機などを用いても同様の効果が得られ
るものである。

【００５４】［第５の実施の形態］図９は本発明の第５
の実施の形態のアンテナ装置の要部正断面図（ａ）及び
要部側断面図（ｂ）を示す。これは第１の実施の形態と
は、さらに無給電素子１３を逆Ｆ素子１１と地板１４と
の間隙に配置した点が相違している。この構成によれ
ば、カード型携帯無線機に応用した拡張型逆Ｆアンテナ
の逆Ｆ素子１１と地板１４との間に無給電素子１３を追
加することで、帯域幅を拡大した上でアンテナ装置を小
型化できるという効果も得られる。

【００５５】図９に示すように、本実施形態のアンテナ
装置は、第２の実施の形態（図４に示す）のアンテナ装
置の無給電素子１３を逆Ｆ素子１１と地板１４との間に
挿入したものである。図９において、図４と同一の符号
を付すものは同一の機能を有する。本実施形態において
は、無給電素子１３の長さｄは約３３ｍｍに設定され
る。また、逆Ｆ素子１１と地板１４との間隔ｈｆは５ｍ
ｍに設定され、無給電素子１３と地板１４との間隔ｈｐ
は３ｍｍに設定される。逆Ｆ素子１１の接地点１６と無
給電素子１３の接地点１８と距離ｅは、例えば１ｍｍで
ある。なお、無給電素子１３と給電部１７の引き出し線
は、電気的に接触しないように配置される。

【００５６】このように構成することで、アンテナ装置
の占有面積を縮小することができ、地板１４上における
他の部品を実装するための面積を広く取れる。但し、本
実施形態のアンテナ装置の場合、ＶＳＷＲが２以下の帯
域幅は約２６０ＭＨｚ（比帯域１３％）であり、第２の
実施の形態（図４に示す）のアンテナ装置の帯域幅より
減少するが、ＩＭＴ−２０００の帯域幅は確保できる。

【００５７】［第６の実施の形態］図１０は本発明の第
６の実施の形態のアンテナ装置の要部正断面図（ｂ）及
び要部横断面図（ａ）を示す。これは第１の実施の形態
とは、さらに逆Ｆ素子２１と半波長素子２２と無給電素
子２３をプリント基板２４上の印刷パターンで構成し、
プリント基板２４を携帯無線機の地板（ケース）２５か
ら所定の間隔を隔てて配置した点が相違している。この
構成によれば、逆Ｆ素子２１、半波長素子２２及び無給
電素子２３をプリント基板２４上の印刷パターンで形成
することで、帯域幅を拡大した上で生産性を向上できる
という効果も得られる。

【００５８】図１０に示すように、本実施形態のアンテ
ナ装置は、図１に示すアンテナ装置の逆Ｆ素子、半波長
素子及び無給電素子をプリント基板２４上の印刷パター
ンで構成したものである。図１０において、図１と同一
の符号を付すものは同一の機能を有する。本実施形態に
おいては、逆Ｆ素子２１、半波長素子２２及び無給電素
子２３はそれぞれプリント基板２４上の幅２ｍｍの印刷
パターンで形成される。プリント基板２４は、例えば、
厚み０．８ｍｍ程度のガラスエポキシ基板で形成され
る。プリント基板２４上における実効誘電率にしたがっ
て、各素子の長さは第１の実施の形態（図１に示す）に
比べて短縮されるが、図１に示すアンテナ装置と同様な
電気的動作となるように調整される。

【００５９】ケース２５は、携帯電話機の外装用樹脂ケ
ースである。回路基板３３上には、無線回路部２６が配
置される。プリント基板２４及び回路基板３３は、ケー
ス２５によって機械的に支持されて、それぞれの間隔ｈ
が５ｍｍになるように固定される。

【００６０】給電端子２７及び接地端子２８の一端は、
プリント基板２４上の逆Ｆ素子２１に例えば半田付けさ
れており、それぞれの他端は回路基板３３上の給電パタ
ーン３０及び接地パターン３１に電気的に接触する。ま
た、接地端子２９は、同様に無給電素子２３を接地パタ
ーン３２に電気的に接続するよう機能する。給電パター
ン３０は、無線回路部２６のアンテナ給電回路に接続さ
れる。

【００６１】このように構成することで、逆Ｆ素子２
１、半波長素子２２及び無給電素子２３は、プリント基
板２４をエッチング製作することにより生産できるた
め、各素子の長さや間隔の生産偏差が抑えられる。これ
により、広帯域な特性を安定化でき、生産性を向上でき
る。

【００６２】［第７の実施の形態］図１１は本発明の第
７の実施の形態の要部正断面図（ｂ）及び要部横断面図
（ａ）を示す。これは第１の実施の形態とは、さらに逆
Ｆ素子３４と半波長素子３５と無給電素子３６を導体板
で構成し、この導体板を携帯無線機の樹脂ケース２５に
貼り付けた点が相違している。この構成によれば、逆Ｆ
素子３４、半波長素子３５及び無給電素子３６を導体板
で形成し、外装樹脂ケース２５の内壁に貼り付けること
で、帯域幅を拡大した上で生産性を向上できるという効
果も得られる。

【００６３】図１１に示すように、本実施形態のアンテ
ナ装置は、第１の実施の形態（図１に示す）のアンテナ
装置の逆Ｆ素子、半波長素子及び無給電素子を導体板で
構成し、これらをケース２５に貼り付けて構成したもの
である。なお、図１１において、第６の実施の形態（図
１０に示す）と同一の符号を付すものは同一の機能を有
する。

【００６４】本実施形態においては、逆Ｆ素子３４、半
波長素子３５及び無給電素子３６は、それぞれ例えば幅
２ｍｍ、厚み０．３ｍｍの銅板で形成され、ケース２５
の内壁に接着剤で貼り付けられる。回路基板３３は、ケ
ース２５によって機械的に支持されており、回路基板３
３と逆Ｆ素子３４、半波長素子３５及び無給電素子３６
との間隔ｈは、例えば５ｍｍに固定される。

【００６５】また、逆Ｆ素子３４、半波長素子３５及び
無給電素子３６から、それぞれ接触端子３７、接触端子
３８及び接触端子３９が折り曲げ成型により引き出され
る。接触端子３７、接触端子３８及び接触端子３９は、
回路基板３３上の給電パターン４０、接地パターン４１
及び接地パターン４２にそれぞれ接触される。

【００６６】このように構成することで、逆Ｆ素子３
４、半波長素子３５及び無給電素子３６を予めケース２
５に貼り付けておき、回路基板３３とケース２５を組み
立てることにより、間隔ｈが決定できるため、広帯域な
特性を安定化でき、生産性を向上できる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は携帯電話
機に応用した拡張型逆Ｆアンテナの逆Ｆ素子と半波長素
子との間隙に無給電素子を追加することにより、生産性
が高い簡単な構成を有し、広帯域な周波数特性を確保し
た上で高い実効利得が得られるという優れた効果を有す
るアンテナ装置及び携帯無線機を提供することができる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態のアンテナ装置を示
す要部断面図

【図２】本発明の第１の実施の形態のアンテナ装置のイ
ンピーダンス特性を示す図

【図３】本発明の第１の実施の形態のアンテナ装置のＶ
ＳＷＲ特性を示す図

【図４】本発明の第２の実施の形態のアンテナ装置を示
す要部断面図

【図５】本発明の第２の実施の形態のアンテナ装置のイ
ンピーダンス特性を示す図

【図６】本発明の第２の実施の形態のアンテナ装置のＶ
ＳＷＲ特性を示す図

【図７】本発明の第３の実施の形態のアンテナ装置を示
す要部断面図

【図８】本発明の第４の実施の形態のアンテナ装置を示
す要部断面図

【図９】本発明の第５の実施の形態のアンテナ装置を示
す要部断面図

【図１０】本発明の第６の実施の形態のアンテナ装置を
示す要部断面図

【図１１】本発明の第７の実施の形態のアンテナ装置を
示す要部断面図

【図１２】従来のアンテナ装置（携帯電話機に応用した
場合）を示す要部断面図

【図１３】従来のアンテナ装置（カード型携帯電話機に
応用した場合）を示す要部断面図

【図１４】従来のアンテナ装置のＶＳＷＲ特性を示す図

【符号の説明】

１、１１、２１、３４逆Ｆ素子（逆Ｆアンテナ部）２、１２、２２、３５半波長素子３、１３、２３、３６無給電素子４、１４地板５、１５境界点６、８、１６、１８接地点７、１７給電部９、１９インピーダンス軌跡１０、２０ＶＳＷＲ特性

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｑ 21/30 Ｈ０１Ｑ 21/30 (72)発明者春木宏志神奈川県横浜市港北区綱島東四丁目３番１号松下通信工業株式会社内Ｆターム(参考） 5J021 AA02 AA09 AB02 AB06 JA02 5J045 AA02 DA09 EA07 GA01 HA06 NA01 5J046 AA04 AB03 AB13 PA07 5J047 AA04 AB03 AB13 FD01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】携帯無線機の地板上に設置した逆Ｆアン
テナ部と、この逆Ｆアンテナ部の先端に接続した半波長
素子と、前記逆Ｆアンテナ部から所定の間隔を隔てた位
置に配置されており、一端が前記地板に接地され、他端
が開放された無給電素子とを設けたことを特徴とするア
ンテナ装置。
【請求項２】前記逆Ｆアンテナ部と前記半波長素子の
一部を平行に配置し、前記逆Ｆアンテナ部と前記半波長
素子の一部との間隙に前記無給電素子を配置したことを
特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】前記無給電素子と前記逆Ｆアンテナ部と
前記半波長素子の一部を平行に配置し、前記無給電素子
と前記半波長素子の一部との間隙に前記逆Ｆアンテナ部
を配置したことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ
装置。
【請求項４】前記無給電素子の接地点を前記逆Ｆアン
テナ部の接地点に対して対向して配置したことを特徴と
する請求項２又は３に記載のアンテナ装置。
【請求項５】前記無給電素子を前記逆Ｆアンテナ部と
前記地板との間隙に配置したことを特徴とする請求項１
に記載のアンテナ装置。
【請求項６】前記逆Ｆアンテナ部と前記半波長素子と
前記無給電素子をプリント基板上の印刷パターンで構成
し、前記プリント基板を前記携帯無線機の地板から所定
の間隔を隔てて配置したことを特徴とする請求項１乃至
４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項７】前記逆Ｆアンテナ部と前記半波長素子と
前記無給電素子を導体板で構成し、前記導体板を前記携
帯無線機の樹脂ケースに貼り付けたことを特徴とする請
求項１乃至４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかに記載のアン
テナ装置を備えたことを特徴とする携帯無線機。