Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
ANTENNA AND RADIO COMMUNICATION DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/126724
Kind Code:
A1
Abstract:
A first type emission electrode (50) and a second type emission electrode (61) are arranged on the surface or inside a dielectric body (70) having a predetermined external shape. The first type emission electrode (50) constitutes a monopole antenna having one end open and the other end having a power supply terminal (53). The second type emission electrode (61) constitutes a capacitance power supply antenna having a power supply electrode (62) of the capacitance coupling at one end and a ground terminal (63) at the other end. The one end (A1, A2) of the first type emission electrode (50) and the power supply electrode (62) of the second type emission electrode are arranged in pole-opposing longitudinal direction of the dielectric body (70).

More Like This:
Inventors:
SATO JIN (JP)
KAMINISHI YUJI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/056467
Publication Date:
October 23, 2008
Filing Date:
April 01, 2008
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
MURATA MANUFACTURING CO (JP)
SATO JIN (JP)
KAMINISHI YUJI (JP)
International Classes:
H01Q21/30; H01Q1/38; H01Q1/40; H01Q5/10; H01Q13/08
Domestic Patent References:
WO2006098089A12006-09-21
Foreign References:
JP2004274445A2004-09-30
JP2007082170A2007-03-29
JP2002344222A2002-11-29
JP2002314330A2002-10-25
Attorney, Agent or Firm:
KOMORI, Hisao (Noninbashi Chuo-ku, Osaka-sh, Osaka 11, JP)
Download PDF:
Claims:
 所定外形状の誘電体の表面または内部に第1種・第2種の少なくとも2種の放射電極を備え、第1種の放射電極は一方端が開放され他方端に給電端子を備えてモノポール型のアンテナを構成し、第2種の放射電極は一方端に容量結合の給電電極を備え他方端にグランド接続端子を備えて容量給電アンテナを構成し、前記第1種の放射電極の前記一方端と前記第2種の放射電極の給電電極とが前記誘電体の長手方向の対極方向に位置している、ことを特徴とするアンテナ。
 前記第1種・第2種の放射電極の開放端が異なった平面上に位置している、請求項1に記載のアンテナ。
 前記誘電体は、当該誘電体の長手方向に対して垂直面での断面が略L字形状または略L字形状部分を備える、請求項1または2に記載のアンテナ。
 前記第1種の放射電極は整合用のグランド接続電極を備え、当該グランド接続電極の端部が前記第2種の放射電極のグランド接続端子に接続されている、請求項1、2または3に記載のアンテナ。
 前記第1種の放射電極は前記給電端子を共用する長さの異なる2つの放射電極から成る請求項1~4のうちいずれかに記載のアンテナ。
 前記誘電体は、組み込み先の無線通信機の筐体または筐体内の構造体の一部を成す請求項1~5のうちいずれかに記載のアンテナ。
 請求項1~6のうちいずれかに記載のアンテナを備え、前記給電端子および前記容量結合の給電電極を介して給電を行う無線通信回路を備えた無線通信機。
 前記容量結合の給電電極に対する給電部に整合回路を設けて、前記第2種の放射電極によるアンテナを前記第1種の放射電極によるアンテナより狭帯域な無線通信システムに割り当てた請求項7に記載の無線通信機。
Description:
アンテナおよび無線通信機

 この発明は、移動体通信機等の無線通信 に用いられるアンテナおよびそれを備えた 線通信機に関するものである。

 携帯電話システムの端末装置(携帯電話)等 無線通信機において複数の周波数帯で用い アンテナとして特許文献1,特許文献2が開示 れている。
 図1は特許文献1に示されているアンテナの 成を示す図である。図1において地板8に対し て並べて配置されているアンテナ13は、第1の 周波数に共振する第1のアンテナ素子11と第2 周波数に共振する第2のアンテナ素子12とを えている。第1のアンテナ素子11は、地板8上 配置された第1の給電点14に接続され、その 1の給電点14に第1の整合回路16の一端が接続 れ、前記第1の整合回路16の他端が接続点18 接続されている。

 また、第2のアンテナ素子12は、地板8上に 配置された第2の給電点15に接続され、その第 2の給電点15に第2の整合回路17の一端が接続さ れ、前記第2の整合回路17の他端は、前記第1 アンテナ素子11の場合と同じく接続点18に接 されている。接続点18は、伝送線路6を介し 無線回路7へと接続され、それらで無線装置 19が構成されている。

 第1の整合回路16はインダクタ20で構成さ ている。また、第2の整合回路17はコンデン 22とインダクタ21とで構成されている。

 図2は特許文献2に示されているアンテナの 成を示す斜視図である。このアンテナは2つ 単アンテナ32,33をアンテナ基板31の上面に平 行且つ近接配置したものである。単アンテナ 32,33は誘電体基体34,35を用いてその一方の主 (表面)にストリップ状の放射電極36,37が形成 れ、基体34,35の他方の主面(裏面)には給電電 極39(単アンテナ32にも同様の給電電極が形成 れている。)の周囲を除き全面にグランド電 極が形成されている。さらに、基体34,35の長 方向に延びる側面には側面グランド電極42( アンテナ33にも同様の側面グランド電極が けられている。)が設けられていて、単アン ナ32,33は側面グランド電極を設けた側面を かい合わせて配置されている。前記給電電 は放射電極36,37との間の静電容量を介して放 射電極36,37と結合されている。

特開2005-244553号公報

特開2002-252515号公報

 ところが図1のように直接給電型の非グラ ンド実装アンテナを2つ用いてそれぞれ給電 行うようにした構造では、2つの非グランド 装アンテナ同士の干渉の問題があって、単 個別の直接給電型の非グランド実装アンテ の特性を合成したような特性が得られない いう問題があった。

 また、図2に示したように、隣接する単ア ンテナ間の干渉を防止するために側面グラン ド電極を設けると、アンテナのQ値が高くな て狭帯域特性になってしまう。

 そこで、この発明の目的は、複数のアン ナ部同士の干渉を抑え、複数の周波数帯で れぞれ単アンテナとしての必要な特性を確 し且つ小型化したアンテナおよびそれを備 た無線通信機を提供することにある。

 前記課題を解決するためにこの発明は次の うに構成する。
 (1)所定外形状の誘電体の表面または内部に 1種・第2種の少なくとも2種の放射電極を備 、第1種の放射電極は一方端が開放され他方 端に給電端子を備えてモノポール型のアンテ ナを構成し、第2種の放射電極は一方端に容 結合の給電電極を備え他方端にグランド接 端子を備えて容量給電アンテナを構成し、 記第1種の放射電極の前記一方端と前記第2種 の放射電極の給電電極とが前記誘電体の長手 方向の対極方向に位置していることを特徴と している。

 一般に複数の給電系統がある別システム アンテナ部を近接配置する場合にアイソレ ションが大きな問題となり、このアイソレ ションを良好にする手段の1つに、アンテナ 部間距離を離すことが有効である。しかし、 アンテナが占有する物理的体積が大きくなる という問題、または同一体積内でアンテナ部 間距離を離した場合に各アンテナ部の物理的 体積が減少することによりアンテナ効率が低 下するという問題がある。

 これに対して上記構成によれば、第1種の 放射電極はモノポール型アンテナを構成し、 第2種の放射電極は容量給電アンテナを構成 るので、第2種の放射電極によって構成され 容量給電アンテナは、アンテナQ値が高いこ とにより、アイソレーションを確保すること ができるという効果を奏する。

 また第1種の放射電極の一方端(開放端)と 2種の放射電極の給電電極(開放端)とが誘電 の長手方向の対極方向に位置しているので すなわち開放端同士が最も離れるので2つの アンテナ部間のアイソレーションが確保でき る。さらに、モノポール系のアンテナでは、 給電点を端に配置した方が放射効率が良好に なる傾向があるが、その分、給電線が長くな って損失が増大してしまう。

 これに対して上記構成によれば、第2種の 放射電極によって構成されるアンテナ(容量 電アンテナ)の給電点を手前に配置し、グラ ドへの接点を実装基板の端に配置すること より、給電線が短くなって給電線による損 が低減できる。また、異なる通信システム の2種類のアンテナを一体化でき、2種類の ンテナ間相互の位置精度が向上し、安定し 特性が得られる。さらに組み立て・実装コ トが削減できる。

 (2)前記第1種・第2種の放射電極の開放端 異なった平面上に位置するように構成して よい。これにより、第1種・第2種の放射電極 の電界最大点間距離が長くなって両者間のア イソレーションがより高められる。

 (3)前記誘電体は、その誘電体の長手方向 対して垂直面での断面が略L字形状または略 L字形状部分をなすように構成してもよい。

 これにより多様な携帯電話などの無線通 機の形状に対応が可能となる、という効果 奏する。

 (4)前記第1種の放射電極は整合用のグラン ド接続電極(接地導体)を備え、そのグランド 続電極の端部を第2種の放射電極のグランド 接続端子に接続してもよい。

 これにより整合用のグランド接続電極を 地するための特別なグランド電極が不要と って全体に小型化できる。また実装先への 装構造も簡単となる。

 (5)前記第1種の放射電極は給電端子を共用 する長さの異なる2つの放射電極から構成し もよい。

 この構造により、2つの周波数帯で用いる アンテナとして作用し、第2種の放射電極と わせて3つの周波数帯域で用いるアンテナと て作用する。

 (6)前記誘電体は、組み込み先の無線通信 の筐体または筐体内の構造体の一部をなす うに構成してもよい。

 これにより第1種・第2種の放射電極によ アンテナが占有する物理的体積を大きく確 するとともに部品点数の削減も図ることが き、全体に小型且つ高利得なアンテナを備 た無線通信機が構成できる。

 (7)また、この発明の無線通信機は前記い れかの構成のアンテナを備えて給電端子お び容量結合の給電電極を介して給電を行う 線通信回路を備えることによって構成する

 (8)また前記容量結合の給電電極に対する 電部に整合回路を設けて、第2種の放射電極 によるアンテナを第1種の放射電極によるア テナより狭帯域な無線通信システムに割り てるようにしてもよい。

 これにより第2種の放射電極によるアンテ ナを狭帯域且つ高利得なシステムに用いるこ とができ、全体のパフォーマンスを高めるこ とができる。

 この発明によれば第1種・第2種の少なく も2種の放射電極をアイソレーションした状 で且つ小型化でき、基板に対するアンテナ 実装位置精度が高まる。そのため、複数の 波数帯でそれぞれ単アンテナとしての必要 特性を確保し且つ小型化したアンテナおよ それを備えた無線通信機が得られる。

特許文献1に示されているアンテナの構 成を示す図である。 特許文献2に示されているアンテナの構 成を示す図である。 第1の実施形態に係るアンテナの斜視図 および断面図である。 同アンテナの導体部分および電極部分 形状を示す図である。 同アンテナを無線通信機に組み込んだ 態での実装基板との関係を示す図である。 同アンテナの等価回路図である。 第2の実施形態に係るアンテナの斜視図 である。

符号の説明

 50-第1種の放射電極
 51-第1の放射電極
 52-第2の放射電極
 53-給電端子
 54-整合用グランド接続導体
 61-第2種の放射電極
 62-給電電極
 63-グランド接続端子
 70-誘電体
 81,82-給電手段
 90-実装基板
 91-基板側給電端子
 92-基板側給電電極
 93-基板側グランド端子
 101,102-アンテナ
 ANT1-第1のアンテナ部
 ANT2-第2のアンテナ部
 A1,A2-開放端
 Cf-給電容量

 《第1の実施形態》
 図3(A)は第1の実施形態に係るアンテナの斜 図、図3(B)は中央部の横断面図である。図4は その導体および電極部分のみを表した図であ る。
 図3においてアンテナ101は所定形状の誘電体 70に所定パターンの導体および電極を形成し なる。誘電体70はこのアンテナ101を設ける 線通信機の筐体内の構造体の一部をなす。 のため全体の形状が無線通信機の筐体の一 に組み込まれるように適合している。

 このアンテナ101は図4に示した所定形状の 導体および電極に対して高誘電率の樹脂材料 (誘電体セラミック粉末を混合した樹脂)をイ サートモールド成型したものである。この ンテナ101は第1種の放射電極を備えた第1の ンテナ部ANT1と第2種の放射電極を備えた第2 アンテナ部ANT2を一体化したものである。

 第1のアンテナ部ANT1には、一方端A1,A2がそ れぞれ開放されて他方端に給電端子53を備え 2つの放射電極51,52を設けている。給電端子5 3には実装基板側に設けた接続用のバネ端子 当接して実装基板上の給電手段から第1のア テナ部ANT1へ給電される。2つの放射電極51,52 はそれぞれモノポール型のアンテナとして作 用し、給電端子53は、この2つの放射電極51,52 共用給電端子として作用する。

 第2のアンテナ部ANT2には、一方端に容量 合の給電電極62を備え、他方端にグランド接 続端子63を備えた第2種の放射電極61を設けて る。この第2種の放射電極61は給電電極62か 誘電体70の手前の側面から上面にかけて延び る放射電極部分61a、誘電体70の上面で所定領 に広がる面状の放射電極部分61b、およびそ から誘電体70の手前の端面を経由してグラ ド接続端子63へ繋がる放射電極部分61cからな る。このように第2種の放射電極の一部を面 に広がるように形成することによってアン ナ体積を確保してアンテナ効率を向上させ いる。また、給電電極62と第1種の放射電極 開放端(A1,A2)とは同一平面上に無い。

 上記給電電極62は実装基板上に設けた容 給電用の電極との間で容量を形成し、実装 板上に設けた給電手段によって容量給電さ る。またグランド接続端子63は実装基板上に 設けたグランド接続用のバネ端子に当接して グランドに接続される。また第2種の放射電 61に対向する実装基板の裏面側にはグランド 電極を形成していて、この第2のアンテナ部AN T2はグランド実装型容量給電アンテナとして 用する。

 このように第1種の放射電極の開放端(A1,A2 )と第2種の放射電極の給電電極62とが誘電体70 の長手方向の対極方向に位置しているので、 すなわち2つのアンテナの電界最大点が構造 採り得る最大距離だけ離れているので、さ には第1種の放射電極の開放端(A1,A2)と給電電 極62とは同一平面にないので、電界による相 干渉が緩和でき、第1のアンテナ部ANT1と第2 アンテナ部ANT2との間に充分なアイソレーシ ョンが得られる。そのため、第1のアンテナ ANT1単体の特性と第2のアンテナ部ANT2単体の 性を共に確保できる。

 また、このように独立して給電される2つ のアンテナが近接配置していながらも2つの 射電極間に特許文献2のようなグランド電極 存在しない。そのためアンテナのQ値が高く なって狭帯域特性になるという問題も生じな い。

 このようにアイソレーションが確保でき 且つ放射電極間の物理的距離を大幅にとる 要がないためアンテナ全体の小型化が図れ 。

 また、入力系統が異なる2つ以上の放射電 極を一体化したので、それぞれの位置ばらつ きが1つのアンテナとして吸収されるため、 装基板に実装する際の位置精度が向上する

 また、第2のアンテナ部ANT2の給電端子62を 実装基板の内側に配置したので、給電端子62 実装基板の端部に配置した場合に比べて給 線を短くすることが可能となる。その結果 給電線を引き回すことによる給電線での損 が低減できる。

 さらに、図3(B)に示したように、誘電体70 、その誘電体70の長手方向に対して垂直面 の断面が略L字形状または略L字形状部分をな すように構成しているので、第1種の放射電 50および第2種の放射電極61を形成する基材部 分を有効に確保するとともに、多様な携帯電 話などの無線通信機の形状に対応が可能とな る。すなわち、誘電体70を中実構造にしたも に比べて機器に対する実装構造上のおよび 計上の自由度が高い。また、実装基板上の ランド電極と第1種の放射電極50および第2種 の放射電極61との間が低誘電率となるので、 装基板から電気的に独立した構造となり、 計が容易となる。

 図5は無線通信機を構成した際のアンテナ部 分の構成を示す図であり、図3・図4に示した ンテナ101を実装基板90へ実装した状態を示 ている。
 実装基板90には基板側給電端子91、基板側給 電電極92、および基板側グランド端子93をそ ぞれ形成している。アンテナ101の前記給電 子53は基板側給電端子91に、グランド接続端 63は基板側グランド端子93にそれぞれバネ端 子を介して直接接続する。また、給電電極62 誘電体70の内部に埋設していて、基板側給 電極92に対して所定距離を隔てて対向する。 これにより容量給電する。

 実装基板90の第1のアンテナ部ANT1が対向す る位置にはグランド電極を形成していないが 、第2のアンテナ部ANT2が対向する位置の裏面 はグランド電極を形成している。したがっ 第1のアンテナ部ANT1は非グランド実装アン ナ、第2のアンテナ部ANT2はグランド実装アン テナとして作用する。

 図6はこの第1の実施形態に係るアンテナ 等価回路図である。このように第1のアンテ 部ANT1は第1の放射電極51および第2の放射電 52がそれぞれ無線通信回路の給電手段81から 接給電されるモノポールアンテナとして作 する。また第2のアンテナ部ANT2は給電容量Cf を介して無線通信回路の給電手段82から放射 極61に対して容量給電される容量給電アン ナとして作用する。

 図6において第1の放射電極51によるアンテ ナはCDMA800(843~890MHz)、第2の放射電極52による ンテナはCDMA2000(1920~2130MHz)の無線通信システ 用のアンテナとしてそれぞれ用いる。また 2のアンテナ部ANT2はGPS(1575MHz)の無線通信シ テム用のアンテナとして用いる。ここで給 容量Cfは給電電極62に対する給電部の整合回 であり、給電容量Cfのキャパシタンスによ て容量給電のインピーダンス整合をとって( ンテナのインダクタンス性を減少し、キャ シタンス性を増加させ)アンテナのQ値を上 る。これによりアンテナの帯域幅は狭くな がアンテナ効率が高まる。GPSのように狭帯 システムではこのことによって高利得なア テナとして用いることができる。

 《第2の実施形態》
 図7は第2の実施形態に係るアンテナ102の斜 図である。図3に示した第1の実施形態に係る アンテナ101と異なるのは、第1のアンテナ部AN T1が整合用のグランド接続電極を備えている である。すなわち図7において第1のアンテ 部ANT1の給電端子53から第1の放射電極51へ向 う途中と第2アンテナ部ANT2のグランド接続端 子63との間に整合用グランド接続導体54を設 ている。この整合用グランド接続導体54によ って、第1の放射電極51によるインピーダンス 整合によりアンテナの所定周波数帯域でのリ ターンロスが抑えられてアンテナ効率が向上 する。しかも、第2のアンテナ部ANT2のグラン 接続端子63を兼用しているので、この整合 グランド接続導体54をグランドに接続するた めに特別なグランド接続端子が不要である。 そのためアンテナ101の実装に必要な接点数を 減らすことができる。

 また整合用グランド接続導体54による短 位置を実装基板の端部付近に配置すること よって、基板の長さが等価的に長くなり、 1のアンテナ部ANT1の放射効率特性が向上する 。

 なお、以上に示した各実施形態では第1種 ・第2種の放射電極の一部を誘電体の表面に 出させ、一部を表層付近に埋設するように たが、給電端子53およびグランド接続端子63 除く全体を誘電体の内部に埋設してもよい