JPH10229304A - 携帯無線機用アンテナおよびそれを用いた携帯無線機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＰＨＳや携帯電話などの携帯用無線機器のア
ンテナを内蔵化することができる携帯無線機およびそれ
に用いるアンテナを提供する。 【解決手段】 誘電体基板１と、該誘電体基板の一表面
に設けられるアンテナエレメント２と、該アンテナエレ
メントの一端部に設けられる給電部３とからなり、該ア
ンテナエレメントがその長尺方向に沿って実質的に平行
になるように少なくとも１回折り返されることによりチ
ップ型の小形アンテナとされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＰＨＳ（簡易型携帯
電話：personal handyphone system）、携帯電話などの
携帯無線機の送受信などに用いられる携帯無線機用アン
テナおよびそれを用いた携帯無線機に関する。さらに詳
しくは、携帯無線機の筐体内に内蔵することができるア
ンテナおよびアンテナが内蔵される携帯無線機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の携帯電話機などの無線機器のため
のアンテナは、図３（ａ）に示されるように、線条アン
テナ３２を無線機の筐体３１から引き出して使用された
り、図３（ｂ）に示されるように、ヘリカルコイル式ア
ンテナ３３が無線機の筐体３１の外部に固定して取り付
けられて使用されている。

【０００３】この線条アンテナ３２やヘリカルコイル式
アンテナ３３は送受信する電波の１／４波長の電気長が
必要となり、線条アンテナ３２では長くなって持ち運び
が不便であるため、通常は筐体３１内に収納して、使用
時に引き出して使用される。また、ヘリカルコイル式の
アンテナ３３は、長いアンテナ線を外径寸法的に短くす
るためにコイル状に巻いたもので、外径寸法を短くする
ためにヘリカルコイルを密巻きにするとアンテナ線の方
向と直角方向の成分が多くなって偏波面との関係でアン
テナの放射抵抗が下がり、アンテナ性能が低下する。そ
のため、ヘリカルアンテナでも極端に短くすることがで
きず、いずれのアンテナでもある程度の出っ張りを避け
ることができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年の電子機器の軽薄
短小化に伴い、とくに携帯用機器のさらなる軽薄短小化
が要求され、携帯電話機なども非常に小形化されてい
る。それに伴い、携帯電話機などの筐体からアンテナが
突出するのが、さらなる小形化、および携帯の利便性向
上の大きなネックになっている。

【０００５】一方、アンテナをストリップライン化して
筐体の中に入れることも考えられるが、使用される周波
数の１／４波長の長さのストリップラインが電波を四方
から受けられるようにシールドされないで配設されると
共に、アンテナに接続される送受信回路は外からの電波
により誤動作をしないようにシールドされる必要があ
り、小さな筐体内に良好な送受信感度で配設することが
できない。

【０００６】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、ＰＨＳや携帯電話などの携帯用無線機器のア
ンテナを内蔵化することができる携帯無線機およびそれ
に用いるアンテナを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、アンテナ
を小形化することができると共に、２倍の関係の周波数
に対しても送受信をすることができるようにするため鋭
意検討を重ねて、アンテナエレメントをその長尺方向に
折り返して曲げることにより、感度を低下させないで小
形化することができると共に、２倍などの偶数倍の関係
にある周波数帯でも送受信することができるアンテナを
発明し、特願平８−１６００１６号に開示している。本
発明の携帯無線機用アンテナは、このアンテナエレメン
トがセラミックスなどの誘電体基板、好ましくは比誘電
率が１０以上の誘電体基板上に形成されるもので、小形
化されて携帯無線機の筐体内に収納され、感度よく送受
信をすることができる。

【０００８】本発明による携帯無線機用アンテナは、誘
電体基板と、該誘電体基板の一表面に設けられるアンテ
ナエレメントと、該アンテナエレメントの一端部に設け
られる給電部とからなり、該アンテナエレメントがその
長尺方向に沿って実質的に平行になるように少なくとも
１回折り返されて折返し部が形成されることにより、チ
ップ型のアンテナになっている。

【０００９】ここに実質的に平行とは、完全な平行を意
味するものではなく、隣接するアンテナエレメント間で
容量的および／または誘導的に結合し得る位置関係にな
ることを意味する。また、長尺方向とは、ジグザグ部が
形成されている場合でもその帯状のアンテナエレメント
が主体的に延びる方向を意味する。

【００１０】前記アンテナエレメントの少なくとも一部
は、ジグザグ状に形成されていてもよい。また、前記誘
電体基板の裏面の端部に金属膜からなる取付用ランドお
よび前記給電部が設けられていることにより、ハンダ付
けなどによる回路基板などへの取付けが容易になる。

【００１１】本発明の携帯無線機は、無線回路が形成さ
れる回路基板と、該回路基板を覆う樹脂製筐体とを有し
ており、前記回路基板に請求項１記載のアンテナが取り
付けられている。この場合、回路基板に形成される回路
素子が外部からの電磁波による悪影響を防止するため、
金属筐体により回路基板を覆ってシールドする場合は、
前記アンテナ部分は金属筐体が除去されてアンテナが金
属でシールドされないように金属筐体に開口部が設けら
れる。回路基板の裏面などにアース板または金属膜が設
けられる場合も同様にアンテナ部は除去される。

【００１２】前記アンテナが前記回路基板の異なる場所
に２個以上取り付けられ、ダイバーシティアンテナを構
成することが、場所によって送受信をしにくい場所にい
る場合でも、２以上のアンテナにより感度のよい方のア
ンテナを使用することができて都合がよい。本発明で
は、小形で筐体内にアンテナを搭載することができるた
め、このようなダイバーシティアンテナを構成すること
ができる。このダイバーシティアンテナは、通常の外付
けアンテナと共に本発明の内蔵アンテナにより構成する
こともでき、筐体に２以上のアンテナを突出させない
で、ビルの谷間などの送受信をしにくい場所において
も、感度よく送受信をすることができる。

【００１３】本発明の携帯用無線機は、前述のチップ型
アンテナを回路基板上に搭載しなくても、誘電体からな
る回路基板に直接前述の折返し部が形成される請求項１
記載のアンテナエレメントが設けられてもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の携帯無線機用アンテナおよびそれを用いた携帯無線
機について説明をする。

【００１５】図１（ａ）は、本発明の携帯無線機用のチ
ップ型アンテナの斜視図で、図１（ｂ）はその背面図で
ある。本発明のアンテナは、図１（ａ）に示されるよう
に、セラミックスなどからなる誘電体基板１上にその長
尺方向に沿って実質的に平行になるように少なくとも１
回折り返されて折返し部２ａが設けられることによりア
ンテナエレメント２のパターンが形成されている。

【００１６】誘電体基板１は、たとえばチタン酸バリウ
ムからなるセラミックス（比誘電率が約２０）のよう
に、比誘電率の大きいものが、アンテナエレメント２を
小さくすることができるため好ましい。

【００１７】アンテナエレメント２のパターンは、誘電
体基板１上にたとえば銀を含む合金を焼付けなどにより
設けることにより所望のパターンに形成される。このア
ンテナエレメント２のパターンの形状は、図１（ａ）に
示されるように、たとえば第１のエレメント２１、第２
のエレメント２２、第３のエレメント２３とからなって
おり、それぞれがその長尺方向に沿って実質的に平行に
なるように折返し部２ａが２か所に形成されている。そ
して全体でその電気長が、たとえばＰＨＳの使用周波数
１８９５.１５〜１９１７.９５ＭＨｚの約１／４波長に
なるように形成されている。この電気長はアンテナエレ
メント２のインダクタンスおよび折り返されることによ
り近接する各エレメント間の結合容量などにより変化
し、結合容量は誘電体基板１の比誘電率が大きくなるほ
ど大きくなる。そして、結合容量が大きくなる程アンテ
ナエレメントの長さを短くすることができ、図１に示さ
れるチップ型アンテナの縦Ａ×横Ｂが８ｍｍ×６ｍｍ程
度、厚さＣが１.８ｍｍ程度と非常に小さい寸法で、前
述の１９００ＭＨｚ帯に対して約１／４波長の電気長の
アンテナが形成されている。

【００１８】図１（ａ）に示される例では、第１のエレ
メント２１がジグザグ状に形成されており、給電部３に
近いところで充分なアンテナ長が得られる構造になって
いる。また、図１に示される例では、（ｂ）に背面図が
示されるように、誘電体基板１の裏面の４隅にたとえば
銀合金などの金属からなるランド４および給電部３が設
けられている。給電部３はアンテナエレメント２の一端
部と誘電体基板１の側面を経て電気的に連結されてお
り、他のランド４は誘電体基板に独立して設けられてお
り、無線機の回路基板などに取り付ける場合にハンダや
Ａｕ-Ｓｎなどの低融点金属により容易に搭載すること
ができ、回路基板上に形成される無線回路との電気的接
続を容易に行うことができる。

【００１９】前述のチップ型のアンテナを製造するに
は、大きなセラミック基板の一表面に銀合金のシルク印
刷などによりアンテナパターンを設けて焼き付けること
により、アンテナエレメント２を形成する。ついで、基
板の裏面に銀合金などを表面と同様に焼付などにより付
着してパターニングをすることにより、各チップの隅に
ランド４および給電部３を形成する。その後、大きなセ
ラミック基板を切断分離して各チップに分離する。その
後、アンテナエレメント２の一端部と基板１の裏面の給
電部３とが電気的に接続されるように、その側面に銀合
金などを塗布して焼付けることにより、チップ型のアン
テナが得られる。

【００２０】本発明の携帯無線機用アンテナによれば、
誘電体基板上に帯状のアンテナエレメントがその長尺方
向に沿って実質的に平行になるように折り返されている
ため、折り返されて隣接するエレメント間の結合容量が
大きく作用し、送受信する信号の１／４波長の電気長を
得るのに非常にコンパクトな形で得られる。しかも平坦
な誘電体基板上にアンテナエレメントが設けられたチッ
プ型に形成されているため、アンテナにより送受信する
信号の処理をする無線回路が形成される回路基板（ＲＦ
基板）の表面に簡単に搭載することができる。その結
果、ＰＨＳや携帯電話などの無線機の筐体の外に長いア
ンテナを設ける必要がなく、筐体内にアンテナを内蔵し
ながら、高感度の無線機とすることができる。

【００２１】また、アンテナエレメントの少なくとも一
部にジグザグ部が形成されることにより、アンテナエレ
メントを引き回す長さを短くすることができ、一層コン
パクトなアンテナにすることができる。このジグザグ部
は、給電部側の電圧の高い側に設けられることが放射に
有効となるため、一層効果的である。さらに誘電体基板
の裏面にランドが設けられることにより、回路基板など
への取付けが、ハンダなどの低融点金属またはエポキシ
樹脂などの接着剤により簡単に取り付けられるため便利
である。この場合、給電部が同様に誘電体基板の裏面に
設けられることにより、低融点金属により同時に無線回
路と電気的に接続することができる。

【００２２】つぎに、図２を参照しながら本発明の携帯
無線機について説明をする。

【００２３】本発明の携帯無線機は、図２（ａ）にその
概略の断面説明図が示されているように、樹脂製筐体１
１内にアンテナ１２が設けられており、アンテナ１２で
送受信する信号を処理する無線回路が形成される回路基
板１３の１つのコーナに、前述のチップ型アンテナ１２
が搭載されている。回路基板１３上に形成される無線回
路が外部からの電磁波により誤動作をしないようにシー
ルドする場合は金属製筐体１４が回路基板１３の周囲に
設けられるが、この場合チップ型アンテナ１２の部分は
露出するように切欠部が形成される。

【００２４】回路基板１３へのチップ型アンテナ１２の
搭載は、図２（ｂ）に部分拡大説明図が示されるよう
に、回路基板１３の１つのコーナーに前述のアンテナ１
２の基板裏面に設けられるランドを利用してハンダ付け
などにより行われる。この場合、回路基板１３のアンテ
ナ１２が搭載される部分、および搭載されるアンテナ１
２の縦方向の端部から回路配線が形成される端部１５ま
での距離Ｄが５ｍｍ以上、横方向の端部から回路配線が
形成される端部１５までの距離Ｅが２ｍｍ以上の範囲は
その配線パターンなどの金属材料は除去されることが好
ましい。無線回路と干渉しないで送受信することができ
るようにするためである。もちろん回路基板１３の裏面
にアース板またはアース用などの金属膜などが設けられ
る場合も、アンテナ近傍の前述の範囲は除去されること
が好ましい。回路基板の裏面側からでも信号を送受信す
ることができるようにするためである。また、チップ型
アンテナの搭載向きは、とくには限定されないが、図２
（ｂ）に示されるように、給電部３に近い第１エレメン
ト２１が回路基板１３の端部側にくるように搭載される
ことが好ましい。この第１のエレメント２１部分が電圧
の大きい主要な送受信部であるため、金属筐体１４や回
路配線などから離れている方が受信感度が向上するから
である。

【００２５】前述の例では、チップ型アンテナ１２が１
個だけ回路基板１３の１つのコーナに設けられていた
が、回路基板上の離れた位置、たとえば前述のアンテナ
１２が設けられる回路基板１３のコーナおよびそのコー
ナと対角線上で対向するコーナなどに２個以上のアンテ
ナを搭載し、偏波ダイバーシティアンテナを構成するこ
ともできる。すなわち、ビルの谷間などではフェージン
グの発生などにより送受信レベルが大幅に変動するた
め、複数個のアンテナから得られる受信感度で最も受信
感度の良好なアンテナに切替部で切り替えて最良の状態
で送受信をしたり、２つのアンテナの受信信号を合成し
て信号処理することにより感度よく受信するようにする
ことができる。本発明の携帯無線機では、そのアンテナ
が非常に小形で、しかも筐体内に内蔵させることができ
るため、このような小形の無線機のままで偏波ダイバー
シティ構成にすることもできる。このようなダイバーシ
ティアンテナは、従来の樹脂製筐体１１の外部に取り付
けられる外付けアンテナと、回路基板に搭載される本発
明の内蔵アンテナとで構成することもできる。

【００２６】また、以上の例では、無線回路を形成する
回路基板にチップ型のアンテナを搭載したが、回路基板
が誘電体基板であればその基板の表面に前述のアンテナ
エレメントのパターンを形成することにより、直接アン
テナ付きの回路基板とすることもできる。この場合、回
路基板としてできるだけ比誘電率の大きい誘電体基板を
用いることによりアンテナエレメントを小さく形成する
ことができる。このアンテナエレメントの近傍に金属筐
体など他の金属などが存在しないようにすることは前述
の場合と同じである。

【００２７】本発明の携帯無線機によれば、アンテナを
樹脂製筐体内に内蔵することができるため、従来のよう
に外部に突出するアンテナ部がなくなり、非常にコンパ
クトな持ち運びに便利な携帯無線機となる。さらに、ア
ンテナと回路基板との接続も非常に近くてコンパクトに
することができ、携帯無線機のさらなる小形化を達成す
ることができる。

【００２８】以上の説明では、１つの周波数帯の信号を
送受信することで説明をしたが、図１に示されるような
長尺方向に沿って折り返されるアンテナは、前述の特願
平８−１６００１６号に本発明者らが開示しているよう
に、２倍程度の周波数帯の両方を送受信することができ
るように形成され得る。したがって、アンテナエレメン
トの形成を、たとえば９００ＭＨｚ帯に対して１／４波
長の長さになるように形成することにより、前述の例よ
り全体が倍程度の大きさになるものの、９００ＭＨｚ帯
と、１９００ＭＨｚ帯の両方を送受信することができる
小形の内蔵アンテナとすることができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の携帯無線機用アンテナによれ
ば、非常に小形で感度も良好なチップ型のアンテナが得
られ、ＰＨＳや携帯電話などの携帯無線機に内蔵するこ
とができる。また、裏面に取付用ランドが設けられ得る
小さなチップ型に形成されるため、無線機の筐体内の回
路基板などに簡単に取り付けられる。

【００３０】このアンテナが用いられる携帯無線機は、
アンテナによる出っ張りをなくすることができると共
に、携帯無線機の一層の小形化を達成することができ
る。その結果、持運びが非常に便利な携帯無線機にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の携帯無線機用アンテナの一実施形態の
説明図である。

【図２】図１のアンテナが搭載される携帯無線機の一実
施形態の説明図である。

【図３】従来の携帯無線機のアンテナの例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 誘電体基板 ２ アンテナエレメント ３ 給電部 ４ ランド １１ 樹脂製筐体 １２ チップ型アンテナ １３ 回路基板

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成９年３月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】また、アンテナエレメントの少なくとも一
部にジグザグ部が形成されることにより、アンテナエレ
メントを引き回す長さを短くすることができ、一層コン
パクトなアンテナにすることができる。このジグザグ部
は、給電部側の電流の高い側に設けられることが放射に
有効となるため、一層効果的である。さらに誘電体基板
の裏面にランドが設けられることにより、回路基板など
への取付けが、ハンダなどの低融点金属またはエポキシ
樹脂などの接着剤により簡単に取り付けられるため便利
である。この場合、給電部が同様に誘電体基板の裏面に
設けられることにより、低融点金属により同時に無線回
路と電気的に接続することができる。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板と、該誘電体基板の一表面に
   設けられるアンテナエレメントと、該アンテナエレメン
   トの一端部に設けられる給電部とからなり、該アンテナ
   エレメントがその長尺方向に沿って実質的に平行になる
   ように少なくとも１回折り返されて折返し部が形成され
   てなるチップ型の携帯無線機用アンテナ。
2. 【請求項２】 前記アンテナエレメントの少なくとも一
   部が、ジグザグ状に形成されてなる請求項１記載のアン
   テナ。
3. 【請求項３】 前記誘電体基板の裏面の端部に金属膜か
   らなる取付用ランドおよび前記給電部が設けられてなる
   請求項１または２記載のアンテナ。
4. 【請求項４】 無線回路が形成される回路基板と、該回
   路基板を覆う樹脂製筐体とを有する携帯無線機であっ
   て、前記回路基板に請求項１記載のアンテナが取り付け
   られてなる携帯無線機。
5. 【請求項５】 前記回路基板の異なる場所に請求項１記
   載のアンテナが２個以上取り付けられ、ダイバーシティ
   アンテナを構成する請求項４記載の携帯無線機。
6. 【請求項６】 前記樹脂製筐体の外部に外付けアンテナ
   が設けられ、該外付けアンテナと、前記回路基板に設け
   られるアンテナとによりダイバーシティアンテナを構成
   する請求項４記載の携帯無線機。
7. 【請求項７】 無線回路が形成される回路基板と、該回
   路基板を覆う樹脂製筐体とを有する携帯無線機であっ
   て、前記回路基板が誘電体基板からなり、該誘電体基板
   上に直接請求項１記載のアンテナエレメントが設けられ
   てなる携帯無線機。