JP2004173317A - 移動無線用アンテナおよび、それを用いた携帯型無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来、筐体を形成している地板に大きな電流が流れ、人がその筐体を握るとアンテナの入力インピーダンスが大きく変化し、放射特性が劣化した。
【解決手段】 左右対称な形状を有する２つの内臓型アンテナ１４１、１４２を地板１４４上の誘電体基板１４３上の線対称な位置に配置し、双方のアンテナを平衡不平衡変換回路１０６を用いて、同一振幅で且つ、１８０度の位相差で給電することによりバランス動作を行わせる構成である。
【選択図面】 図１４

Description

本発明は、主として携帯電話等で使用される移動無線用アンテナ及び、それを用いた携帯型無線機に関するものである。

近年、携帯電話などの移動体通信に関する技術が急速に発達している。携帯電話端末においてアンテナは特に重要なデバイスの一つであり、端末の小型化につれてアンテナも小型化、内蔵化が要求されている。

以下に図面を参照しながら、上記した従来の移動無線用アンテナの一例について説明する。

図２１に従来の移動無線用アンテナを示す。２０１は平面状のアンテナエレメント、２０２は給電点、２０３、２０４は金属線、２０５は導体地板である。アンテナエレメント２０１は金属線２０３を介して給電点２０２から給電される。また、アンテナエレメント２０１は金属線２０４を介して導体地板２０５と接続されている。

これは通常、板状逆Ｆアンテナ（Planar Inverted F Antenna : PIFA）と呼ばれるアンテナであり、低背で小型なアンテナとして携帯端末で用いられている。この放射特性を図２２に示す。

しかしながら上記の構成では不平衡型アンテナになるため、筐体を形成している地板２０５に大きな電流が流れることでアンテナとして動作する。このときの電流分布を模式的に表した図を図２３に示す。この場合、人体が筐体を握るとアンテナの入力インピーダンスが大きく変化し、放射特性が劣化してしまう。

本発明は、上述した従来のアンテナのこのような課題に鑑み、筐体電流を低減し、人体によるアンテナ放射特性への影響をより小さくした移動無線用アンテナ、及びそれを用いた携帯型無線機を提供することを目的としている。

第１の本発明（請求項１記載の本発明に対応）は、実質上長方形の導体地板と、前記導体地板上に、その導体地板の長手方向の中央の位置を基準として、前記長手方向の両端部の内、一方の端部側寄りに配置された誘電体基板と、前記誘電体基板上に形成された、実質上長方形の２個のアンテナエレメントとを備え、
前記２個のアンテナエレメントのそれぞれは、給電点と、少なくとも１個のスルーホールとを有し、そのスルーホールにより前記導体地板と電気的に短絡されていることを特徴とする移動無線用アンテナである。

第２の本発明（請求項２記載の本発明に対応）は、上記２個のアンテナエレメントへの給電位相差は実質上１８０度であることを特徴とする上記第１の本発明の移動無線用アンテナである。

第３の本発明（請求項３記載の本発明に対応）は、上記２個のアンテナエレメントは実質上線対称な構造であることを特徴とする上記第１の本発明の移動無線用アンテナ。

第４の本発明（請求項４記載の本発明に対応）は、上記各給電点と前記各スルーホールは、いずれも線対称となる位置に配置されていることを特徴とする上記第１の本発明の移動無線用アンテナである。

第５の本発明（請求項５記載の本発明に対応）は、上記２個のアンテナ間、または前記２個のアンテナエレメント間の距離は、前記各アンテナまたは前記各アンテナエレメントの周囲長の実質上２倍の長さに相当する波長の１０分の１以内の長さであることを特徴とする上記第１の本発明の移動無線用アンテナである。

第６の本発明（請求項６記載の本発明に対応）は、上記各給電点と前記各スルーホールは、いずれも線対称となる位置に配置されていることを特徴とする上記第２の本発明の移動無線用アンテナである。

第７の本発明（請求項７記載の本発明に対応）は、上記２個のアンテナ間、または前記２個のアンテナエレメント間の距離は、前記各アンテナまたは前記各アンテナエレメントの周囲長の実質上２倍の長さに相当する波長の１０分の１以内の長さであることを特徴とする上記第２の本発明の移動無線用アンテナである。

第８の本発明（請求項８記載の本発明に対応）は、上記各給電点と前記各スルーホールは、いずれも線対称となる位置に配置されていることを特徴とする上記第３の本発明の移動無線用アンテナである。

第９の本発明（請求項９記載の本発明に対応）は、上記２個のアンテナ間、または前記２個のアンテナエレメント間の距離は、前記各アンテナまたは前記各アンテナエレメントの周囲長の実質上２倍の長さに相当する波長の１０分の１以内の長さであることを特徴とする上記第３の本発明の移動無線用アンテナである。

第１０の本発明（請求項１０記載の本発明に対応）は、上記２個のアンテナ、または前記２個のアンテナエレメントに給電するための平衡不平衡変換回路を備えたことを特徴とする上記第１〜９の本発明のいずれかの移動無線用アンテナである。

第１１の本発明（請求項１１記載の本発明に対応）は、動作周波数帯がＵＨＦ帯以上であることを特徴とする上記第１〜９の本発明のいずれかの移動無線用アンテナである。

第１２の本発明（請求項１２記載の本発明に対応）は、グランド層を有する誘電体回路基板上に、前記グランド層を地板として用いた上記第１〜９の本発明のいずれかの移動無線用アンテナを具備し、前記誘電体回路基板と前記アンテナまたはアンテナエレメントを樹脂製のケースで覆ったことを特徴とする携帯型無線機である。

以上のように、本発明の移動無線用アンテナおよび、それを用いた携帯型無線機によれば、筐体電流を低減し、人体の影響を小さくすることができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１の参考例）
図１は本発明の第１の参考例における移動無線用アンテナの回路図を抽象的に示したものである。

図１において１０１、１０２は内蔵型のアンテナ、１０３はアンテナ１０１の給電点、１０４はアンテナ１０２の給電点、１０５は導体地板である。アンテナ１０１、１０２は互いに左右対称な形状で、導体地板１０５上に線対称（図中の基準線１００が対称軸となる）に配置されている。又、これらのアンテナ１０１，１０２には、実質上同振幅で、且つ実質上１８０度位相差で給電される。例えば同軸ケーブルなどの不平衡線路から給電する場合は、図１に示す平衡不平衡変換回路１０６を用いる。

図１の回路図を具体的に示した図を図２に示す。図２において１１１、１１２は平面状のアンテナエレメント、１１３、１１４、１１５、１１６は金属線、１０３、１０４は給電点である。アンテナエレメント１１１の給電点１０３は、金属線１１３を介して平衡不平衡回路１０６と接続されている。又、アンテナエレメント１１１は、金属線１１５を介して導体地板１０５と接続される。また平面状のアンテナエレメント１１２の給電点１０４は、金属線１１４を介して平衡不平衡回路１０６と接続されている。又、アンテナエレメント１１２は、金属線１１６を介して導体地板１０５と接続される。

図１のアンテナ１０１は、図２のアンテナエレメント１１１、金属線１１３、１１５から構成され、同様にアンテナ１０２は、アンテナエレメント１１２、金属線１１４、１１６から構成される。例えばアンテナエレメント１１１、１１２としては長方形の金属板が用いられ、導体地板１０５は銅板などの金属板で構成されている。

次に本参考例のアンテナの動作原理を説明する。

本実参考例では対称な構造を有する２つのアンテナ１０１、１０２が地板１０５上に線対称に配置されている。即ち、アンテナ１０１とアンテナ１０２は、図中の対称軸１００を基準として、線対称の構造であり、実質上同一面積、同一周囲長（周囲長をＬとする）となる様に構成されている。

又、本参考例のアンテナでは、給電点１０３と１０４でバランス給電をしている。バランス給電は通常、図１に示すように平衡不平衡変換回路１０６を用いて行う。

このような給電方法のため、アンテナ１０１、１０２に流れる電流は地板１０５の形状、大きさ、あるいはアンテナ１０１、１０２が配置されている位置に起因せず、アンテナエレメント１１１、１１２にほとんどの電流が流れ、筐体を形成する地板１０５にはほとんど電流が流れない。そのため人体が筐体を保持した場合でもアンテナ１０１、１０２の入力インピーダンスの変化は小さい。

その結果、人体が筐体を保持したときでもアンテナ１０１、１０２とそれに接続される送受信回路間のインピーダンス整合がずれないので、人体が筐体を保持したときの放射特性の劣化を抑えられる。

以上、本参考例のように対称な構造を有する内蔵型アンテナを２つ用いてバランス給電させることで、人体が筐体を保持した場合のアンテナ特性劣化の原因となる筐体電流を低減させ、人体による放射特性の劣化を抑えている。

その結果、人体効果を低減させた内蔵アンテナが実現可能となる。

さらに本参考例において、２つのアンテナ１０１、１０２（アンテナエレメント１１１、１１２）の間隔を、アンテナ１０１、１０２（アンテナエレメント１１１、１１２）の周囲長Ｌの実質上２倍となる距離２Ｌ（波長λに相当する長さ）の１０％（０．２Ｌ）以内の距離となるように近接させることで、両者の間の浮遊容量が大きくなる。

この様子を図３（ａ）に示す。１３１が浮遊容量である。同一の共振周波数を有する２つのアンテナ間に容量が生じることにより、図３（ｂ）に示すようにバランスアンテナとして複共振が起こり、アンテナの広帯域化を図ることができる。ここで、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す構成における、共振周波数特性を示した図である。尚、図３（ｂ）において、縦軸は、ＶＳＷＲ（電圧定在波比）である。

なお本参考例において、アンテナエレメント１１１および１１２に長方形の金属板を用いたが、それ以外の多角形または円形の金属板を用いても同様の効果が得られる。

また本参考例において、２つのアンテナ１０１と１０２を導体地板１０５上に配置したが、バランス給電をすることで導体地板が無い場合でもアンテナとして動作するため、導体地板上に配置しない構成にすることも可能である。

このような構成にすることにより、従来必要であった導体地板をとりはずした構成にすることが可能になり、より小型軽量化を図ることができる。

尚、上述した様に導体地板のない構成の場合、あるいは、導体地板は設けられているがアンテナとの電気的接続がなされていない場合は、アンテナのサイズを上述した場合の２倍にする必要がある。この場合のアンテナの周囲長Ｌ’と共振波長λとの関係は、Ｌ’＝λとなる。この様な構成は、例えば、導体地板とアンテナとの電気的接続が困難な構成の場合等には有効である。

また本参考例において、アンテナ１０１と１０２は線対称に配置したが、このようにせずともバランス動作をするので同様の効果が得られる。

また本参考例において、アンテナエレメント１１１および１１２と導体地板１０５とを接続するのに金属線１１５、１１６を用いたが、これは金属板を用いて接続することも可能である。

このような構造にしても同様の効果が得られるうえ、構造上の強度を増すことができる。

また金属線で接地した場合と金属板で接地した場合で共振周波数を変化させることも可能である。

また本参考例においては、アンテナエレメントを１箇所で電気的に接地したが、これを複数箇所で接地しても構わない。複数の箇所を電気的に接地することで広帯域化を図ることができる。

また本参考例において、アンテナ１０１と１０２を金属板によるアンテナエレメントと金属線により構成したが、これを誘電体基板で形成されたアンテナ、あるいは誘電体を積層構造にしたチップアンテナで構成することも可能である。誘電体を用いることにより更なる小型化を図ることができる（図１３参照）。

さらに本参考例において、導体地板１０５を銅板などの金属板で構成したが、これをグランド層を有する誘電体基板で構成しても同様の効果が得られる（図２０参照）。

（第２の参考例）
次に本発明の第２の参考例における移動無線用アンテナについて、図面を参照しながら説明する。

本参考例の抽象的な回路図は図１と同様である。図４は本発明の第２の参考例における移動無線用アンテナの具体的な回路図を示したものである。

図４において第１の参考例と同一構成部分には図２と同一番号を用いているので、説明を省略する。

本参考例では、アンテナ１を形成するアンテナエレメント１１１の周囲長をａ、アンテナ２を形成するアンテナエレメント１１２の周囲長をｂとすると、ａとｂの長さが異なる点が、第１の参考例と異なる。

本参考例のアンテナは、アンテナエレメントの周囲長の実質上２倍の長さに相当する波長に対応する周波数で共振をする。

従って、２つのアンテナの周囲長を異なるようにすることで、両者の共振周波数をずらすことができる。このようにして、板状逆Ｆアンテナの広帯域化を図ることができる。

具体的にはａとｂとの差がｂの１０％以内ならば、バランス給電が崩れることなく、広帯域化を実現することができる。

なお本参考例において、２つのアンテナ１０１と１０２を導体地板１０５上に配置したが、第１の参考例と同様、導体地板上に配置しない構成にすることも可能である。

このような構成にすることにより、従来必要であった導体地板をとりはずした構成にすることが可能になり、より小型軽量化を図ることができる。

また本参考例において、アンテナ１０１と１０２は線対称に配置したが、このようにせずともバランス動作をするので同様の効果が得られる。

また、本参考例のアンテナの効果、つまり共振周波数を変化させることが可能であるという効果は、同じ周囲長のアンテナエレメントを用いても、給電点と接地金属線の位置関係を変えることで実現することが可能である。

本参考例では２つのアンテナの周囲長を異なるようにすることで広帯域化を実現したが、２つのアンテナについて周囲長は等しくして、給電点と接地金属線の位置関係を変えることによっても広帯域化を図ることができる。

また本参考例においても第１の参考例と同様、アンテナエレメント１１１および１１２に長方形の金属板を用いたが、それ以外の多角形または円形の金属板を用いても同様の効果が得られる。

さらに本参考例においても第１の参考例と同様、２つのアンテナの間隔を近接させることで、アンテナの広帯域化を図ることができる。

（第３の参考例）
次に本発明の第３の参考例における移動無線用アンテナについて、図面を参照しながら説明する。

本参考例の抽象的な回路図は図１と同様である。図５は本発明の第３の参考例における移動無線用アンテナの具体的な回路図を示したものである。

図５において第１の参考例と同一構成部分には図２と同一番号を用いているので、説明を省略する。

本参考例では、アンテナエレメント１１１、１１２が多角形の金属板にスリットが入っている構造になっている点が第１および第２の実施の形態と異なる。本参考例のアンテナでも、その周囲長の実質上２倍となる波長に対応する周波数で共振する。従って本参考例の構造にすることにより、同じ周波数で共振するアンテナを実現する場合でも小型化が可能となる。

なお本参考例ではスリットは１箇所としたが、図６に示すようにスリットが複数箇所にあるアンテナエレメント１１７を用いた場合でも同様の効果が得られる。

また本参考例において、２つのアンテナ１０１と１０２を導体地板１０５上に配置したが、第１、第２の参考例と同様、導体地板上に配置しない構成にすることも可能である。

このような構成にすることにより、従来必要であった導体地板をとりはずした構成にすることが可能になり、より小型軽量化を図ることができる。

また本参考例において、アンテナ１０１と１０２は線対称に配置したが、このようにせずともバランス動作をするので同様の効果が得られる。

また本参考例においても給電点と接地金属線の位置関係を変えることで共振周波数を変化させられることや、複数の接地金属線を用いて接地することで広帯域化を図ることができる点では第１および第２の参考例と同様の効果が得られる。

また２つのアンテナエレメントの周囲長を異なる長さにしても広帯域化を実現することができ、第２の参考例と同様の効果が得られる。

また本参考例の形態において、アンテナエレメント１１１および１１２にスリットが入っている多角形の金属板を用いたが、スリットが入った円形の金属板を用いても同様の効果が得られる。

さらに本参考例においても第１および第２の参考例と同様、２つのアンテナの間隔を近接させることで、アンテナの広帯域化を図ることができる。

（第４の参考例）
次に本発明の第４の参考例における移動無線用アンテナについて、図面を参照しながら説明する。

本参考例の抽象的な回路図は図１と同様である。図７は本発明の第４の参考例における移動無線用アンテナの具体的な回路図を示したものである。

図７において第３の参考例と同一構成部分には図５と同一番号を用いているので説明を省略する。１２１、１２２はスイッチング回路である。スイッチング回路には例えばダイオードなどが用いられる。

本参考例では、多角形の金属板にスリットが入っている構造になっているアンテナエレメント１１１、１１２のスリット部の一部にスイッチング回路が挿入されている構造になっている。このときの動作原理を図８を用いて説明する。

図８（ａ）、図８（ｂ）は本参考例におけるアンテナエレメント部を拡大した模式図である。

スイッチング回路がオフの時（図８（ａ））は、アンテナエレメント１１１、１１２の周囲長ｄ１の実質上２倍となる波長に対応する周波数で共振する。このときの共振周波数をｆ１とする。

一方、スイッチング回路がオンの時（図８（ｂ））は、そこに挿入されているスイッチによりスリットの箇所をショートカットした形で周囲長が見えるようになるため、長さｄ２の実質上２倍となる波長に対応する周波数で共振する。このときの共振周波数をｆ２とすると、ｆ２はｆ１よりも高くなる（図８（ｃ））。

このような構造にすることで、スイッチング回路がオフのときの共振周波数ｆ１と、オンのときの共振周波数ｆ２を変化させることができる。そしてスリットの長さ、数を調節することで共振周波数の変化の仕方を任意に設定することができる。

この結果アンテナの広帯域化を図ることができる（図８（ｃ））。

なお本参考例ではスリットは１箇所としたが、スリットが複数本ある場合でも同様の効果が得られる。このとき、スイッチング回路が複数箇所にある場合でも同様の効果が得られる。

また本参考例においてはスイッチング回路をダイオードとしたが、例えばトランジスタなど他の素子でスイッチング回路を構成しても同様の効果が得られる。

また本参考例において、２つのアンテナ１０１と１０２を導体地板１０５上に配置したが、第１、第２、第３の参考例と同様、導体地板上に配置しない構成にすることも可能である。

このような構成にすることにより、従来必要であった導体地板をとりはずした構成にすることが可能になり、より小型軽量化を図ることができる。

また本参考例において、アンテナ１０１と１０２は線対称に配置したが、このようにせずともバランス動作をするので同様の効果が得られる。

また本参考例において、アンテナエレメント１１１および１１２にスリットが入っている多角形の金属板を用いたが、スリットが入った円形の金属板を用いても同様の効果が得られる。

さらに本参考例においても第１および第２および第３の参考例と同様、２つのアンテナの間隔を近接させることで、アンテナの広帯域化を図ることができる。

また本参考例においても給電点と接地金属線の位置関係を変えることで共振周波数を変化させられることや、複数の接地金属線を用いて接地することで広帯域化を図ることができる点では第１および第２および第３の参考例と同様の効果が得られる。

また２つのアンテナエレメントの周囲長を異なる長さにしても広帯域化を実現することができ、第２の参考例と同様の効果が得られる。

（第５の参考例）
次に本発明の第５の参考例における移動無線用アンテナついて、図面を参照しながら説明する。

本参考例の移動無線用アンテナの抽象的な回路図は図１と同様であり、具体的な回路図は図７と同様なので省略する。

図９は本参考例におけるアンテナエレメント部を拡大した図である。１２３はコイル、１２４はコンデンサである。コイル１２３とコンデンサ１２４は直列に接続されており直列共振回路を形成している。第４の参考例と異なるのは、スイッチング回路にコイル１２３とコンデンサ１２４で構成した直列共振回路が用いられていることである。

このときの動作原理を図１０を用いて説明する。

図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示す様に、アンテナエレメントの周囲長ｄ３の実質上２倍となる波長に対応する周波数をｆ３、長さｄ４の実質上２倍となる波長に対応する周波数をｆ４、直列共振回路（図９参照）の共振周波数をｆ４とする。周波数ｆ３では直列共振回路のインピーダンスは非常に高く、電気的にはほぼ遮断されている。このため、アンテナは周波数ｆ３で共振する（図１０（ａ））。

一方、周波数ｆ４では直列共振回路のインピーダンスは０Ωに近く、電気的に導通している。このためアンテナエレメントの周囲長はｄ４に見えるので、アンテナは周波数ｆ４でも共振する（図１０（ｂ））。

このように本参考例の構造にすることにより、スイッチングを行うことなく複共振アンテナを実現でき、広帯域化を図ることができる（図１０（ｃ））。

なお本参考例では直列共振回路をコイルとコンデンサで構成したが、これを分布定数線路など他の回路構成で実現しても同様の効果が得られる。

また本参考例ではスリットは１箇所としたが、スリットが複数本ある場合でも同様の効果が得られる。このとき、スイッチング回路が複数箇所にある場合でも同様の効果が得られる。

また、本参考例において、２つのアンテナ１０１と１０２を導体地板１０５上に配置したが、第１、第２、第３、第４の参考例と同様、導体地板上に配置しない構成にすることも可能である。

このような構成にすることにより、従来必要であった導体地板をとりはずした構成にすることが可能になり、より小型軽量化を図ることができる。

また本参考例において、アンテナ１０１と１０２は線対称に配置したが、このようにせずともバランス動作をするので同様の効果が得られる。

また本参考例において、アンテナエレメント１１１および１１２にスリットが入っている多角形の金属板を用いたが、スリットが入った円形の金属板を用いても同様の効果が得られる。

さらに本参考例においても第１および第２および第３および第４の参考例と同様、２つのアンテナの間隔を近接させることで、アンテナの広帯域化を図ることができる。

また本参考例においても給電点と接地金属線の位置関係を変えることで共振周波数を変化させられることや、複数の接地金属線を用いて接地することで広帯域化を図ることができる点では第１および第２および第３および第４の参考例と同様の効果が得られる。

また２つのアンテナエレメントの周囲長を異なる長さにしても広帯域化を実現することができ、第２の参考例と同様の効果が得られる。

（第６の参考例）
次に本発明の第６の参考例における移動無線用アンテナついて、図面を参照しながら説明する。

本参考例の移動無線用アンテナの抽象的な回路図は図１と同様であり、具体的な回路図は図７と同様なので省略する。

図１１は本参考例におけるアンテナエレメント部を拡大した図である。１２３はコイル、１２４はコンデンサである。コイル１２３とコンデンサ１２４は並列に接続されており並列共振回路を形成している。

第５の参考例と異なるのは、スイッチング回路にコイル１２３とコンデンサ１２４で構成した並列共振回路を用いている点である。このときの動作原理を図１２（ａ）〜図１２（ｃ）を用いて説明する。

図１２（ａ）〜図１２（ｃ）に示す様に、アンテナエレメントの周囲長ｄ５の実質上２倍となる波長に対応する周波数をｆ５、長さｄ６の実質上２倍となる波長に対応する周波数をｆ６、並列共振回路（図１１参照）の共振周波数をｆ５とする。周波数ｆ５では並列共振回路のインピーダンスは非常に高く、電気的にはほぼ遮断されている。このため、アンテナは周波数ｆ５で共振する。

一方、周波数ｆ６ではコイルのインピーダンスが十分低くなるようにインダクタンス値を選ぶことにより、並列共振回路のインピーダンスは０Ωに近くなり、電気的に導通する。このためアンテナエレメントの周囲長はｄ６に見えるので、アンテナは周波数ｆ６でも共振する。

このように本参考例の構造にすることにより第５の参考例の場合と同様、スイッチングを行うことなく複共振アンテナを実現でき、広帯域化を図ることができる。その他の点についても第５の参考例と同様の効果が得られる。

なお本参考例では並列共振回路をコイルとコンデンサで構成したが、これを分布定数線路など他の回路構成で実現しても同様の効果が得られる。

また本参考例において、アンテナエレメント１１１および１１２にスリットが入っている多角形の金属板を用いたが、スリットが入った円形の金属板を用いても同様の効果が得られる。

（第１の実施の形態）
以下本発明の第１の実施の形態における移動無線用アンテナについて、図面を参照しながら説明する。回路図を抽象的に表したものは図１と同様である。

図１３は本発明の第１の実施の形態における移動無線用アンテナの構造を示したものである。

誘電体基板１４３の上に長方形のアンテナエレメント１４１、１４２が形成されており、誘電体基板１４３は地板１４４の上に配置されている。例えば誘電体基板１４３には誘電率３．６の誘電体を用い、その大きさは長辺が３０ｍｍ、短辺が１５ｍｍ、厚さ３．２ｍｍであり、その上に形成されているアンテナエレメントの大きさは１３ｍｍ×１２．８ｍｍである。また地板１４４は長さ１２５ｍｍ、幅３５ｍｍの金属板である。

誘電体基板１４３と地板１４４の位置関係は、図１３に示すように地板１４４の長手方向の端部１から２ｍｍずれたところに誘電体基板の端部１がくるように配置されている。つまり誘電体基板１４３は地板１４４の長辺に対しては中央からずれた場所に配置されており、誘電体基板１４３の端部２から地板の端部２までの距離は１０８ｍｍである。

一方、短辺に対しては２つのエレメントがほぼその中央に配置されている。

次に図１３の上面図を図１４に示す。

１４５、１４６は給電点、１４７、１４８はスルーホールである。スルーホールによりアンテナエレメント１４１，１４２は地板１４４に接地されている。

アンテナのインピーダンスを整合をとるようにするために給電点１４５、１４６はスルーホール１４７、１４８と近接して配置される。

又、給電点１４５，１４６は、アンテナエレメント１４１，１４２の図中下側寄り、即ち、誘電体基板端部２に近く、且つ他のアンテナエレメントと対向する側（図中の誘電体基板１４３の中央部寄り）の位置に設けられている。本実施の形態では、アンテナエレメントが、地板１４４の図中上側端部に近い位置に配置されている場合であるが、これとは反対に、地板の下側端部に近い位置に配置されている場合は、上記給電点は、誘電体基板端部１に近い位置に配置される。

即ち、誘電体基板端部１と地板１４４の端部１４４ａとの距離と、誘電体基板端部２と地板１４４の端部１４４ｂとの距離とを比較した場合、短い距離の方より長い距離の方の誘電体端部により近い位置が選ばれる。

これにより、給電点１４５（１４６）とスルーホール１４７（１４８）の双方が、アンテナエレメント１４１（１４２）の中央部に配置されている場合や、これら双方の点がアンテナエレメントの両端に離れて配置されている場合等に比べて、アンテナの放射特性が向上するという効果を発揮する。

給電方法は上記した参考例と同様、給電点１４５と１４６の位相差を実質上１８０度としてバランス給電を行う。このような給電を実現する手段としては例えば、Ｕ字バランなどの平衡不平衡変換回路１０６を用いる。

本実施の形態のアンテナの放射特性を図１５（ａ）に示す。

本実施の形態のアンテナは従来の技術である不平衡型アンテナの放射特性である図２２とは異なり、図１５（ｂ）に示すような、ダイポールアンテナの電流分布によって生じる放射特性に類似した特性が得られていることがわかる。

このことから、本実施の形態のアンテナはアンテナエレメントに大部分の電流が流れており、地板に流れる電流が小さいことがわかる。

次に本実施の形態における地板長を変えた場合のアンテナの構成図と、それぞれに対応したインピーダンス特性図を、図１６（ａ）〜図１６（ｄ）に示す。即ち、図１６（ａ）は、地板１４４ａの長さが１２５ｍｍの場合であり、このアンテナの特性図は、図１６（ｂ）に示す。又、図１６（ｃ）は、地板１４４ｂの長さが６０ｍｍの場合であり、このアンテナの特性図は、図１６（ｄ）に示す。

これより、地板長によりアンテナのインピーダンスはほとんど変化しないことがわかる。このことからも、地板にはほとんど電流が流れていないことがわかる。

以上、本実施の形態のような構造にしてバランス給電を、地板の長手方向の、アンテナエレメントが設けられている側の端部と反対側の端部側から行うことで、筐体電流を低減できる。

その結果、人体が筐体を保持した場合の放射特性の劣化を抑えることができる。

なお、本実施の形態ではスルーホールを１箇所としたが、複数箇所ある場合でも同様の効果が得られる。

また、それ以外にも第１の参考例と同様の効果が得られる。

以上の第１から第６の各参考例ならびに第１の実施の形態の移動無線用アンテナでは、上述したように、不平衡型アンテナを２つ用いてバランス動作させることにより、筐体に流れる電流を低減させることができる。

その結果、人体が筐体を保持した時のアンテナ特性に与える影響を低減させることができる。

(第２の実施の形態)
次に本発明の第２の実施の形態における移動無線用アンテナについて、図面を参照しながら説明する。回路図を抽象的に表したものは図１と同様である。

図１７は本発明の第２の実施の形態における移動無線用アンテナの構造を示したものである。本実施の形態の基本構成は、図２で説明した、第１の参考例の構成と同様であり、図１７において、図２と同一構成部分には同一の符号を付している。

本実施の形態において、アンテナエレメント１１１、１１２のサイズ、給電点１０３、１０４の位置、導体地板１０５と接続されている金属線１１５、１１６の位置、およびアンテナエレメントと導体地板との距離は図１７に示すとおりで、金属線１１５、１１６は各アンテナエレメントの外側に配置されており、給電点はそこから３．５ｍｍ内側に入ったところに配置されている。

本実施の形態でも第１の参考例と同様、給電点１０３と１０４に実質位相差１８０度でバランス給電を行う。その結果、第１の参考例の場合と同様、筐体を形成する導体地板１０５にはほとんど電流が流れないため、人体が筐体を保持したときの放射特性の劣化を低減できる。

本実施の形態のアンテナの放射特性を図１８に示す。放射特性は、図１８のように座標軸を定義した場合の＋Ｘ方向に最も大きな放射が見られている。これは、導体地板と短絡している金属線の位置が＋Ｚ方向に対してずれた位置にある場合に最もアンテナエレメント上の電流が大きくなっているためである。通常人体がこの筐体を保持して通話姿勢をとる場合、＋Ｘ方向は人体の頭と反対方向になる（図２０参照）。つまり＋Ｘ方向に強く放射させることで、人体が通話姿勢をとった場合の、人体によるアンテナ特性の劣化を低減することができる。

尚、本実施の形態ではアンテナ１０１、１０２を金属板によるアンテナエレメントと金属線により構成したが、これを誘電体基板で形成されたアンテナ、あるいは誘電体を積層構造にしたチップアンテナで構成することも可能である。誘電体を用いることにより更なる小型化を図ることができる。

さらに、本実施の形態において、導体地板１０５を銅板などの金属板で構成したが、これをグランド層を有する誘電体基板で構成しても同様の効果が得られる。

(第３の実施の形態)
次に本発明の第３の実施の形態における移動無線用アンテナについて、図面を参照しながら説明する。回路図を抽象的に表したものは図１と同様である。

図１９は本発明の第３の実施の形態における移動無線用アンテナの構造を示したものである。本実施の形態の基本構成は、図２で説明した、第１の参考例の構成と同様であり、図１９において、図２と同一構成部分には同一の符号を付している。

本実施の形態において、アンテナエレメント１１１、１１２のサイズ、給電点１０３、１０４の位置、導体地板１０５と接続されている金属線１１５、１１６の位置、およびアンテナエレメントと導体地板との距離は図１９に示すとおりであり、アンテナエレメント１１１、１１２はともに導体地板１０５の上側部（図中の導体地板１０５の上端部の近傍）に配置されている。このとき、金属線１１５、１１６および給電点がともに各アンテナエレメントおよび導体地板１０５の上側部に接続されるよう配置されている。

本実施の形態でも第１の実施の形態と同様、給電点１０３と１０４に実質位相差１８０度でバランス給電を行う。その結果、第１の実施の形態の場合と同様、筐体を形成する導体地板１０５にはほとんど電流が流れないため、人体が筐体を保持したときの放射特性の劣化を低減できる。

しかしながら、給電線および短絡板には最も電流が集中するため、２つの給電点の位置が一致している場合を除くと、導体地板上の給電点間には電流が流れることになる。同様に導体地板上の短絡板間にも電流が流れることになる。

このため、人体が筐体を保持した場合には、指と導体地板上の給電点および短絡板との最短距離が近くなるほどアンテナ特性は劣化することとなる。

そこで、図１９のように短絡板と給電点とを各アンテナエレメントの上側部に配置することにより、指と短絡板および給電線との距離を遠ざけることが可能となり、人体によるアンテナ特性の劣化を低減することができる。

尚、本実施の形態ではアンテナ１０１、１０２を金属板によるアンテナエレメントと金属線により構成したが、これを誘電体基板で形成されたアンテナ、あるいは誘電体を積層構造にしたチップアンテナで構成することも可能である。誘電体を用いることにより更なる小型化を図ることができる。

さらに、本実施の形態において、導体地板１０５を銅板などの金属板で構成したが、これをグランド層を有する誘電体基板で構成しても同様の効果が得られる。

尚、給電線と短絡板の配置は図１９に限定されるものではなく、少なくとも人体が筐体を保持した場合に指との距離が遠ざかる位置であればよい。

（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態における携帯型無線機について、図面を参照しながら説明する。

図２０は本発明の第４の実施の形態における携帯型無線機を裏面側から見た場合の分解斜視図の概略図である。

アンテナには第１の参考例と同様のものを用いており、図２０において第１の参考例と同一構成部分には図２と同一番号を用いているので、説明を省略する。

図２０において１５１は誘電体回路基板である。１５２は誘電体回路基板１５１の裏面側を覆う、樹脂製の裏面側ケースであり、１５３は誘電体回路基板１５１の表面側を覆う、樹脂製の表面側ケースである。又、表面側ケース１５３には、誘電体回路基板１５１上に配置されたスピーカ（図示省略）の位置に対応する場所にスリット状の受話口１５３ａと、マイク（図示省略）の位置に対応する場所にスリット状の送話口１５３ｂとが設けられている。

誘電体回路基板１５１は、表面に各種回路部品が実装される層を、裏面にグランド層を有しており、グランド層を第１の実施の形態におけるアンテナの地板として用いる。つまり金属線１１５、１１６は誘電体回路基板１５１のグランド層と接続されている。又、誘電体回路基板１５１の表面と、アンテナエレメント１１１上に存在する給電点１０３とが、金属線１１３を介して接続される。これと同様に、誘電体回路基板１５１の表面と、アンテナエレメント１１２上に存在する給電点１０４とが、金属線１１４を介して接続される。

携帯型無線機は誘電体回路基板１５１、およびアンテナエレメント１１１、１１２が樹脂製のケース１５２、１５３で覆われた形態をしている。またケース１５２と１５３は組み合わせたときに一体ものになる構造をしている。

本実施の形態においても、第１の参考例の場合と同様、アンテナの地板である誘電体回路基板１５１のグランド層にはほとんど電流が流れないため、人体が携帯型無線機を手で握った場合でもアンテナの特性が劣化しない。つまりアンテナは第１の参考例の場合と同様の動作をし、アンテナ特性が人体の影響を受けにくい携帯型無線機を実現することができる。

なお、本実施の形態では誘電体回路基板を、表面に各種回路部品が実装される層とし、裏面をグランド層としたが、この他の構成としても同様の効果が得られるし、また多層基板の場合でも同様の効果が得られる。

なお、本実施の形態ではアンテナを第１の参考例と同様の構造を有する場合としたが、これを第２から第６の参考例ならびに第１の実施の形態のいずれかのアンテナを用いることもできる。この場合でも、アンテナはそれぞれの実施の形態の場合と同様の動作をするため、それぞれの実施の形態の場合と同様の効果が得られる。つまり、アンテナ特性が人体の影響を受けにくい携帯型無線機を実現することができる。

なお、携帯型無線機は通常、人間が持ち運びできる程度の大きさであることが望ましい。本実施の形態の携帯型無線機の場合、使用するアンテナの大きさと波長の関係から、ＵＨＦ帯以上の周波数で動作する場合は、人間が持ち運びをするのに支障にならない大きさで無線機を構成することができる。

尚、上記実施の形態では、アンテナが地板上に設けられており、且つその地板と電気的に接続されている場合について述べたが、これに限らず例えば、アンテナが地板と電気的に接続されていなくても良いし、あるいは、地板自体も無くても良い。又、アンテナは、必ずしも地板の真上に設けられている必要は無く、地板の近傍に配置されていても構わない。

又、上記実施の形態では、アンテナへの給電位相差が、実質上１８０度の場合について述べたが、これに限らず例えば、給電位相差が、１８０±３０度程度の範囲にあれば良い。

又、上記実施の形態では、アンテナエレメントの構造が、実質上左右対称である場合について述べたが、これに限らず例えば、双方の形状が異なる構造であっても良い。

又、上記実施の形態では、アンテナエレメントの配置が、実質上線対称となる場合について述べたが、これに限らず例えば、双方の配置が線対称の位置からずれていても良い。

本発明にかかる移動無線用アンテナおよび、それを用いた携帯用無線機は、筐体電流を低減し、人体の影響を小さくすることができるので、携帯電話機等の用途に有効である。

本発明の第１の参考例における移動無線用アンテナの抽象的な回路図である。 本発明の第１の参考例における移動無線用アンテナの具体的な回路図である。 図３（ａ）は、本発明の第１の参考例における移動無線用アンテナの、アンテナ間隔が狭い場合を示した図である。 図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す構成における、共振周波数特性を示した図である。 本発明の第２の参考例における移動無線用アンテナの具体的な回路図である。 本発明の第３の参考例における移動無線用アンテナの具体的な回路図である。 本発明の第３の参考例における移動無線用アンテナのアンテナエレメントの一例を表す図である。 本発明の第４の参考例における移動無線用アンテナの具体的な回路図である。 図８（ａ）は、本発明の第４の参考例における移動無線用アンテナのスイッチング回路がオフの時の動作原理を説明するための模式図である。 図８（ｂ）は、本発明の第４の参考例における移動無線用アンテナのスイッチング回路がオンの時の動作原理を説明するための模式図である。 図８（ｃ）は、本発明の第４の参考例におけるアンテナの広帯域化の説明図である。 本発明の第５の参考例における移動無線用アンテナのアンテナエレメント部の拡大図である。 図１０（ａ）は、本発明の第５の参考例における移動無線用アンテナの周波数ｆ３での動作原理を説明するための模式図である。 図１０（ｂ）は、本発明の第５の参考例における移動無線用アンテナの周波数ｆ４での動作原理を説明するための模式図である。 図１０（ｃ）は、本発明の第５の参考例におけるアンテナの広帯域化の説明図である。 本発明の第６の参考例における移動無線用アンテナのアンテナエレメント部の拡大図である。 図１２（ａ）は、本発明の第６の参考例における移動無線用アンテナの周波数ｆ５での動作原理を説明するための模式図である。 図１２（ｂ）は、本発明の第６の参考例における移動無線用アンテナの周波数ｆ６での動作原理を説明するための模式図である。 図１２（ｃ）は、本発明の第６の参考例におけるアンテナの広帯域化の説明図である。 本発明の第１の実施の形態における移動無線用アンテナの構造を表す図である。 本発明の第１の実施の形態における移動無線用アンテナの上面図である。 図１５（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における移動無線用アンテナの放射特性を表す図である。 図１５（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態における移動無線用アンテナの電流分布を模式的に表した図である。 図１６（ａ）は、本発明の第１の実施の形態における、地板の長さが１２５ｍｍの移動無線用アンテナを示す図である。 図１６（ｂ）は、本実施の形態１における、地板の長さが１２５ｍｍの移動無線用アンテナのインピーダンス特性を表す図である。 図１６（ｃ）は、本発明の第１の実施の形態における、地板の長さが６０ｍｍの移動無線用アンテナを示す図である。 図１６（ｄ）は、本発明の第１の実施の形態における、地板の長さが６０ｍｍの移動無線用アンテナのインピーダンス特性を表す図である。 本発明の第２の実施の形態における移動無線用アンテナの具体的な構造を表す図である。 本発明の第２の実施の形態における移動無線用アンテナの放射特性図である。 本発明の第３の実施の形態における移動無線用アンテナの具体的な構造を表す図である。 本発明の第４の実施の形態における携帯型無線機の分解斜視図である。 従来の移動無線用アンテナの回路図である。 従来の移動無線用アンテナの放射特性を表す図である。 従来の移動無線用アンテナの電流分布を模式的に表す図である。

符号の説明

１０１、１０２ 内蔵型アンテナ
１０３、１０４ 給電点
１０５ 導体地板
１０６ 平衡不平衡変換回路
１１１、１１２ アンテナエレメント
１１３〜１１６ 金属線
１２１、１２２ スイッチング回路
１２３ コイル
１２４ コンデンサ
１４１、１４２ アンテナエレメント
１４３ 誘電体基板
１４４ 導体地板
１４５、１４６ 給電点
１４７、１４８ スルーホール
１５１ 誘電体回路基板
１５２、１５３ 樹脂ケース

Claims (12)

1. 実質上長方形の導体地板と、
   前記導体地板上に、その導体地板の長手方向の中央の位置を基準として、前記長手方向の両端部の内、一方の端部側寄りに配置された誘電体基板と、
   前記誘電体基板上に形成された、実質上長方形の２個のアンテナエレメントとを備え、
   前記２個のアンテナエレメントのそれぞれは、給電点と、少なくとも１個のスルーホールとを有し、そのスルーホールにより前記導体地板と電気的に短絡されていることを特徴とする移動無線用アンテナ。
2. 前記２個のアンテナエレメントへの給電位相差は実質上１８０度であることを特徴とする請求項１記載の移動無線用アンテナ。
3. 前記２個のアンテナエレメントは実質上線対称な構造であることを特徴とする請求項１記載の移動無線用アンテナ。
4. 前記各給電点と前記各スルーホールは、いずれも線対称となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の移動無線用アンテナ。
5. 前記２個のアンテナ間、または前記２個のアンテナエレメント間の距離は、前記各アンテナまたは前記各アンテナエレメントの周囲長の実質上２倍の長さに相当する波長の１０分の１以内の長さであることを特徴とする請求項１に記載の移動無線用アンテナ。
6. 前記各給電点と前記各スルーホールは、いずれも線対称となる位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の移動無線用アンテナ。
7. 前記２個のアンテナ間、または前記２個のアンテナエレメント間の距離は、前記各アンテナまたは前記各アンテナエレメントの周囲長の実質上２倍の長さに相当する波長の１０分の１以内の長さであることを特徴とする請求項２に記載の移動無線用アンテナ。
8. 前記各給電点と前記各スルーホールは、いずれも線対称となる位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の移動無線用アンテナ。
9. 前記２個のアンテナ間、または前記２個のアンテナエレメント間の距離は、前記各アンテナまたは前記各アンテナエレメントの周囲長の実質上２倍の長さに相当する波長の１０分の１以内の長さであることを特徴とする請求項３に記載の移動無線用アンテナ。
10. 前記２個のアンテナ、または前記２個のアンテナエレメントに給電するための平衡不平衡変換回路を備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の移動無線用アンテナ。
11. 動作周波数帯がＵＨＦ帯以上であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の移動無線用アンテナ。
12. グランド層を有する誘電体回路基板上に、前記グランド層を地板として用いた請求項１〜９のいずれかに記載の移動無線用アンテナを具備し、前記誘電体回路基板と前記アンテナまたはアンテナエレメントを樹脂製のケースで覆ったことを特徴とする携帯型無線機。

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