JP4063833B2 - アンテナ装置及び携帯無線端末 - Google Patents

Description

本発明は、小型無線機に内蔵されるアンテナ装置に関し、特に、向きにかかわらず高い周波数の無線信号に対して良好な受信特性を示すアンテナ装置及びこれを備えた携帯無線端末に関する。

近年、携帯電話機に代表される携帯無線端末は、高い周波数帯域の無線信号を用いることが多くなっている。例えば、第三世代携帯電話に使用される周波数は、２ＧＨｚを超え、さらに高い周波数に移行する傾向にある。

携帯型無線端末自体も小型化が進んでいるが、操作性の面から更なる小型化には限界がある。このため、使用する周波数が高くなるにつれ、携帯無線端末の筐体長が波長λの半分、すなわちλ／２を超えることが多くなっている。

周波数に対して筐体長が長くなると、筐体電流によって放射特性が変化し、λ／２のダイポールアンテナに代表されるように、水平面内で均一な電界放射パターン特性が得られず、水平面内に急峻な落ち込み（ヌル点）が生じてくる。

１ＧＨｚ程度の周波数の場合には、波長が３０ｃｍ程度となるため、アンテナを含めた電気長が約λ／２以下、つまり筐体長が約７．５ｃｍ以下でアンテナの電気長が約λ／４以下であれば、電界放射パターン特性は、λ／２ダイポールアンテナに近くなり、水平面では比較的均一な電界放射パターン特性が得られる。

しかし、２ＧＨｚ付近の周波数となると、波長が１５ｃｍ程度となり、筐体長が１０ｃｍ程度の無線端末でもアンテナを含めた電気長が波長と同程度以上となるため、筐体電流によって電界放射パターン特性が均一でなくなり、水平面内に急峻な落ち込み（ヌル点）が現れてくる。

携帯型無線端末の筐体がこのような電界放射特性を持つと、端末の方向によって受信特性が変化してしまい、無線信号を安定して受信できなくなってしまうという問題があった。

携帯無線端末のアンテナに関する従来技術としては、特許文献１に開示される「無線機用アンテナ」がある。特許文献１に開示される発明は、金属製の無線機筐体の面と平行に板状放射素子を配置し、その一旦を無線機筐体に接続固定し、その板状放射素子の所定位置に給電ケーブルを接続し、無線機筐体にロッド状の無給電素子を設けたものである。
特許文献１に開示される発明は、板状放射素子で構成した逆Ｆ型アンテナとロッド状の無給電素子とをそれぞれ異なる共振周波数で共振させることにより、小型かつ広帯域特性のアンテナを実現するものである。

また、ヌルを埋めることを目的としたアンテナとしては、特許文献２に開示される「ヌルレスアンテナ」がある。
実開昭６２−１６１４１０号公報 特開２００４−５６３１９号公報

特許文献１に開示される発明は、二つの周波数帯域において良好な放射特性を示すものの、ヌルの発生については何ら考慮がされていない。このため、これを携帯型無線機のアンテナとして用いた場合には、端末の向きによっては基地局や他の無線端末との間で無線信号を送受信できなくなる可能性がある。

また、特許文献２に開示される発明は、複数のアンテナを有するいわゆるアンテナアレイであるから、小型化・軽量化が要求される携帯型無線端末に適用することは難しい。

このように、従来は、携帯型無線端末に適用可能で、向きにかかわらず良好な放射特性を示すアンテナ装置は提供されていなかった。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、携帯型無線端末に適用可能で、向きにかかわらず良好なアンテナ特性を示すアンテナ装置及びこれを用いた携帯型無線端末を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、送受信する無線信号の波長λに対して筐体長がλ／４以上となる携帯無線端末に適用されるアンテナ装置であって、筐体の長手方向の端部に配置され、一端の少なくとも一箇所が回路基板上の信号配線パターンに接続され、他端が開放端であるアンテナ素子と、筐体のアンテナ素子と同じ側に配置され、一端の少なくとも一箇所が回路基板のグランド配線に接続され、他端が開放端であり、共振周波数がアンテナ素子と略同一の無給電素子とを有し、アンテナ素子及び無給電素子の開放端が回路基板と略同一面内に配置されており、アンテナ素子の開放端と無給電素子の開放端との距離を近接させて容量結合させ、アンテナ素子と無給電素子と回路基板の端部とでループ状に空間を囲むように配置し、ループ状に囲まれた部分の電気長に応じた電磁波を送受信の対象として機能することを特徴とするアンテナ装置を提供するものである。

本発明の第１の態様においては、アンテナ素子は、Ｌ字形状又はＦ字形状であり、無給電素子は、逆Ｌ字形状又はＩ字形状であることが好ましい。上記のいずれの構成においても、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方は、開放端近傍がミアンダ形状であることが好ましい。または、アンテナ素子及び無給電端子の少なくとも一方は、開放端近傍がヘリカル形状であることが好ましく、これに加えて、アンテナ素子及び無給電素子のうち開放端近傍がヘリカル形状である一方の中に、他方の素子の開放端が挿入されていることがより好ましい。または、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方の開放端近傍が平板状の導体で構成されることが好ましい。
上記のいずれの構成においても、アンテナ素子及び無給電素子の開放端は、回路基板と間隔を空けて配置されることが好ましい。

又は、本発明の第１の態様においては、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方は、２以上の開放端を有することが好ましい。これに加えて、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方は、少なくともいずれかの開放端近傍がミアンダ形状であることが好ましい。又は、アンテナ素子及び無給電端子の少なくとも一方は、少なくともいずれかの開放端近傍がヘリカル形状であることが好ましく、アンテナ素子及び無給電素子のうち開放端近傍がヘリカル形状である一方の中に、他方の素子のいずれかの開放端が挿入されていることがより好ましい。又は、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方のいずれかの開放端近傍が平板状の導体で構成されることが好ましい。
これらに加えて、アンテナ素子及び無給電素子のいずれの開放端も回路基板と略同一面内に配置されており、該回路基板からの距離が各開放端ごとに異なることが好ましい。又は、アンテナ素子及び無給電素子の各開放端は、回路基板と間隔を空けて配置されることが好ましい。

本発明の第１の態様の上記のいずれの構成においても、アンテナ素子及び無給電素子は、回路基板との接続箇所が板状であることが好ましい。また、アンテナ素子及び無給電素子の開放端が板状であることが好ましい。また、アンテナ素子及び無給電素子の周囲に高誘電体材料が配置されていることが好ましい。また、アンテナ素子及び無給電素子の少なくとも一方が、回路基板上の配線パターンを用いて構成されるいことが好ましい。また、アンテナ素子の開放端と無給電素子の開放端との間に、容量性素子又は誘導製素子を設けることが好ましい。

また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様のいずれかの構成にかかるアンテナ装置を備えた携帯無線端末を提供するものである。

本発明の第２の態様においては、連結機構によって二つの筐体が連結され、伸縮可能であることが好ましい。これに加えて、筐体内に収納されたアンテナ素子及び無給電素子は、連結機構と近接する箇所に位置すること、又は、筐体内に収納されたアンテナ素子及び無給電素子は、連結機構から最も離れた箇所に位置することが好ましい。
これらに加えて、筐体内に収納されたアンテナ素子及び無給電素子は、該筐体の内壁面に沿って配置されることが好ましい。

本発明によれば、携帯型無線端末に適用可能で、向きにかかわらず良好なアンテナ特性を示すアンテナ装置及びこれを用いた携帯型無線端末を提供できる。

〔第１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１の実施形態について説明する。図１に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２１及び無給電素子３１が取り付けられた構造である。アンテナ素子２１は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３１は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。

アンテナ素子２１及び無給電素子３１は、略Ｌ字状又は逆Ｌ字状であり、互いの先端の部分が一直線上に位置するように、双方の開放端が近接して配置されている。

アンテナ素子２１及び無給電素子３１の開放端をこのように配置したとき、図２に示すように、装置基板１０のグランドと、アンテナ素子２１と、無給電端子３１とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用する。

図３に、本実施形態にかかるアンテナ装置の電界放射パターン特性を示す。
Ｌ形状のアンテナ素子２１のみの場合、電界放射パターン特性の急峻な落ち込みが水平面内に発生しており、また、鉛直方向にも急峻な落ち込みが発生している。これは、アンテナ素子２１のみの場合には、向きによっては無線信号の送受信に支障をきたす可能性があることを示している。
一方、本実施形態にかかるアンテナ装置にように、無給電素子３１を設けた場合には、水平面内及び鉛直方向の落ち込みが小さくなり、均一な電界放射パターン特性が得られる。

図４に、本実施形態にかかるアンテナ装置を適用した携帯無線端末における筐体電流分布を示す。無給電素子３１を設けない場合には、アンテナ素子から離れた位置において筐体電流値にピークが現れており、これが電界放射パターン特性の劣化の原因となっている。本実施形態にかかるアンテナ装置を適用した携帯無線端末は、無給電素子３１を設けたことにより、アンテナ装置以外の位置には筐体電流値のピークは現れない。すなわち、無給電素子３１を付加することにより、装置基板１０のグランドプレーンなどに流れる筐体電流が小さくなり、筐体電流の影響で電界放射パターン特性が劣化（例えば、上記のように蝶型となってヌル点が発生する）を防止される。

携帯型無線端末の場合、装置をどのような向きで使用するかはユーザの姿勢によって変化する。よって、携帯型無線端末において遠方から到来する電波を効率良く受信するためには、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を備えていなければならない。

本実施形態にかかるアンテナ装置は、図３に示したように、無指向性にアンテナに近い電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。なお、本実施形態にかかるアンテナ装置が、従来のアンテナ装置と同様にして携帯無線端末に適用可能であることは言うまでもない。

〔第２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第２の実施形態について説明する。図５に、本実施形態にかかるアンテナ装置を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２１及び無給電素子３２が取り付けられた構造である。アンテナ素子２２は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されるとともに、グランドパターンとも電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３２は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。

アンテナ素子２２は略Ｆ字状又は逆Ｆ字状、無給電素子３２は略Ｌ字状又は逆Ｌ字状であり、互いの先端の部分が一直線上に位置するように、双方の開放端が近接して配置されている。

アンテナ素子２２及び無給電素子３２の開放端をこのように配置したとき、第１の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板１０のグランドと、アンテナ素子２２と、無給電端子３２とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用する。

本実施形態にかかるアンテナ装置は、第１の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。

〔第３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第３の実施形態について説明する。図６に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２３及び無給電素子３３が取り付けられた構造である。アンテナ素子２３は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３３は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。

アンテナ素子２３は略Ｌ字状又は逆Ｌ字状、無給電素子３３は略Ｉ字状であり、双方の開放端が近接して配置されている。

アンテナ素子２３及び無給電素子３３の開放端をこのように配置したとき、第１の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板１０のグランドと、アンテナ素子２３と、無給電端子３３とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用する。

本実施形態にかかるアンテナ装置は、第１の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。

〔第４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第４の実施形態について説明する。図７に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２４及び無給電素子３４が取り付けられた構造である。アンテナ素子２４は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３０は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。

アンテナ素子２４及び無給電素子３４は、略Ｌ字状又は逆Ｌ字状であり、それぞれの先端部は平板状の導体で構成されている。アンテナ素子２４及び無給電素子３４の開放端は、近接して配置されている。

アンテナ素子２４及び無給電素子３４の開放端をこのように配置したとき、第１の実施形態と同様に、装置基板１０のグランドと、アンテナ素子２４と、無給電端子３４とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用する。

本実施形態にかかるアンテナ装置は、第１の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。

なお、ここでは図８（ａ）に示すように、アンテナ素子２４及び無給電素子３４を構成する導体と装置基板１０とが同一平面に配置された構成について説明したが、装置基板１０と略同一面内に配置されていれば、図８（ｂ）に示すように、アンテナ素子２４及び無給電素子３４を構成する各導体がそれぞれ装置基板１０と垂直になるように配置しても構わない。

〔第５の実施形態〕
本発明を好適に実施した第５の実施形態について説明する。図９に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２５及び無給電素子３５が取り付けられた構造である。アンテナ素子２５は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されるとともに、グランドパターンとも電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３５は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。

アンテナ素子２５及び無給電素子３５は、ミアンダ状の導体で構成されており、双方の開放端同士が近接して配置されている。

アンテナ素子２５及び無給電素子３５をミアンダ状とすることによって、これらの固有共振周波数を低くすることが可能となる。これにより、アンテナ素子２５や無給電素子３５の長さに対してλ／４以上の波長となるような低い周波数に対してもアンテナとして有効に機能する。

アンテナ素子２５及び無給電素子３５の開放端を近接して配置することにより、第１の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板１０のグランドと、アンテナ素子２５と、無給電端子３５とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用させることができる。

本実施形態にかかるアンテナ装置は、第１の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。

〔第６の実施形態〕
本発明を好適に実施した第６の実施形態について説明する。図１０に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２６及び無給電素子３６が取り付けられた構造である。アンテナ素子２６は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されるとともに、グランドパターンとも電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３６は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。

アンテナ素子２６及び無給電素子３６は、Ｌ字状（逆Ｌ字状）のコイル状の導体で構成されており、開放端同士が近接して配置されている。

アンテナ素子２６及び無給電素子３６をコイル状とすることによって、これらの固有共振周波数を低くすることが可能となる。これにより、アンテナ素子２６や無給電素子３６の長さに対してλ／４以上の波長となるような低い周波数に対してもアンテナとして有効に機能する。

アンテナ素子２６及び無給電素子３６の開放端を近接して配置することにより、第１の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板１０のグランドと、アンテナ素子２６と、無給電端子３６とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用させることができる。

本実施形態にかかるアンテナ装置は、第１の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。

〔第７の実施形態〕
本発明を好適に実施した第７の実施形態について説明する。図１１に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２７及び無給電素子３７が取り付けられた構造である。アンテナ素子２７は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３７は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。

アンテナ素子２７及び無給電素子３７は、略Ｌ字状又は逆Ｌ字状であり、互いの先端の部分が一直線上に位置するように、双方の開放端が近接して配置されている。アンテナ素子２７及び無給電素子３７の周囲には、高誘電体材料４７が貼り付けや成形によって配置されている。

高誘電体材料４７は、アンテナ素子２７及び無給電素子３７の近傍の任意の位置に配置できるが、図１２に示すように、アンテナ素子２７及び無給電素子３７の先端の部分と、装置基板１０との間に配置することが好ましい。

アンテナ素子２７及び無給電素子３７の周囲に高誘電体材料４７を配置することにより、アンテナ素子２７及び無給電素子３７の固有共振周波数を低くすることが可能となる。これにより、アンテナ素子２７や無給電素子３７の長さに対してλ／４以上の波長となるような低い周波数に対してもアンテナとして有効に機能する。

アンテナ素子２７及び無給電素子３７の開放端を近接して配置することにより、第１の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板１０のグランドと、アンテナ素子２７と、無給電端子３７とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用させることができる。

本実施形態にかかるアンテナ装置は、第１の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。

〔第８の実施形態〕
本発明を好適に実施した第８の実施形態について説明する。図１３に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２８が取り付けられた構造である。アンテナ素子２８は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。また、装置基板１０上には、略Ｌ字状（又は、逆Ｌ字状）のグランド配線パターンが形成されており、これが無給電端子３８を構成している。無給電素子３８の先端は開放端となっている。

アンテナ素子２８及び無給電素子３８の開放端を近接して配置することにより、第１の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板１０のグランドと、アンテナ素子２８と、無給電端子３８とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用させることができる。

なお、ここでは、装置基板１０の配線パターンを用いて無給電端子３８を構成する場合を例に説明したが、装置基板１０の配線パターンを用いてアンテナ素子２８を構成しても良いし、アンテナ素子２８及び無給電端子３８の両方を装置基板１０の配線パターンを用いて構成しても同様の効果が得られる。

本実施形態にかかるアンテナ装置は、第１の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。

〔第９の実施形態〕
本発明を好適に実施した第９の実施形態について説明する。図１４に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２９及び無給電素子３９が取り付けられた構造である。アンテナ素子２９は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３９は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。

アンテナ素子２９及び無給電素子３９は、略Ｌ字状又は逆Ｌ字状であり、互いの先端の部分によってキャパシタ４９が形成されている。

アンテナ素子２９及び無給電素子３９の開放端を近接して配置することにより、第１の実施形態にかかるアンテナ装置と同様に、装置基板１０のグランドと、アンテナ素子２９と、無給電端子３９とに高周波ループ電流が流れ、ループアンテナと同様に作用させることができる。

本実施形態にかかるアンテナ装置は、第１の実施形態と同様に、あらゆる方向に対してほぼ均一な電界放射パターン特性を示すため、携帯型無線機用のアンテナ装置として好適である。

また、アンテナ素子及び無給電素子の先端部分に形成されるキャパシタの容量結合度を強制的に調整することができるため、所望のアンテナ特性を容易に得られる。すなわち、端末のレイアウト上の問題で、アンテナ素子及び無給電端子のそれぞれの先端を十分に近づけることができず、アンテナ素子と無給電素子とが所望の容量値で容量結合しない場合でも、アンテナ素子及び無給電素子の先端に容量性素子を配置することにより、所望の容量値でアンテナ素子と無給電素子とを容量結合させられる。
なお、アンテナ素子と無給電素子とが所望の容量値以上で容量結合してしまう場合には、アンテナ素子及び無給電素子の先端部に誘導性素子を配置することで、強制的に所望の容量値で容量結合させられる。

〔第１０の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１０の実施形態について説明する。図１５に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２１０及び無給電素子３１０が取り付けられた構造である。アンテナ素子２１０は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３１０は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。

本実施形態においては、アンテナ素子２１０及び無給電素子３１０の開放端側は、断面が略方形となるようにコイル状のエレメントが形成されている。断面が略方形となるようにコイルを形成することにより、断面が略円形となるようにコイル状のエレメントを形成するよりもアンテナ長を長くすることができる。換言すると、一巻き当たりのアンテナ長を長くとれるため、より長い電気長のアンテナを筐体内に収納できる。これにより、低周波数の電磁波を送受信するためのアンテナを装置基板１０に実装することが可能となる。また、携帯無線端末の筐体内部の空間は略直方体状であることが多いため、断面が方形となるようにコイルを形成すれば、筐体内部にデッドスペースを生じさせることなくアンテナ装置を収容させやすくなる。

〔第１１の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１１の実施形態について説明する。図１６に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２１１及び無給電素子３１１が取り付けられた構造である。アンテナ素子２１１は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３１１は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。

本実施形態においては、アンテナ素子２１１及び無給電素子３１１の給電端又は接地端近傍にはターン部（少数の折り返し部）が設けられている。また、それぞれの素子の開放端側は、直線状となっており、両素子の開放端同士が近接するように構成されている。

このような構成は、両素子の開放端近傍（換言すると筐体の中央部分）に穴を形成しなければならない場合など、構造的な制約が有る場合に有効である。

〔第１２の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１２の実施形態について説明する。図１７に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２１４及び無給電素子３１４が取り付けられた構造である。アンテナ素子２１４は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３１４は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。

本実施形態においては、アンテナ素子２１４の開放端側は二つに分岐しており、それぞれの端部近傍にはコイル状のエレメント（２１４ａ，２１４ｂ）が形成されている。また、無給電素子３１４も同様に、開放端側は二つに分岐しており、それぞれの端部近傍にはコイル状のエレメント（３１４ａ，３１４ｂ）が形成されている。

アンテナ素子２１４や無給電素子３１４に２以上のエレメントを形成することにより、多共振アンテナや広帯域アンテナとすることができる。

なお、ここではアンテナ素子２１４や無給電素子３１４にコイル状のエレメントを二つ配置した構成を例としたが、３以上のエレメントを配置してもよいことは言うまでもない。また、エレメントの形状はコイル状に限定されることはない。例えば、ミアンダ状や直線状であっても良い。

〔第１３の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１３の実施形態について説明する。図１８に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２１５及び無給電素子３１５が取り付けられた構造である。アンテナ素子２１５は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３１５は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。各素子の給電端及び接地端には接点板金２１５ａ，３１５ａが取り付けられており、エレメントと接点板金とは電気的に接続されている。なお、エレメントの形状は任意である。
各素子の接点板金２１５ａ，３１５ａは装置基板１０との電気的接続点でもある。装置基板１０上に接続コネクタを配置し、接続コネクタが接点板金２１５ａ，３１５ａに接触することによってエレメントと装置基板１０との電気的接続が確保される。接点板金２１５ａ、３１５ａを介して電気的接続をとることにより、アンテナ素子及び無給電素子と装置基板との電気的な接続の確実性を高められる。

なお、装置基板と筐体との隙間が狭く、装置基板上に接続コネクタを配置できないような場合には、図１８（ｂ）に示すように、接点板金２１５ａ，３１５ａの一部をバネ形状とすることにより、装置基板１０との電気的接続を確保できる。

〔第１４の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１４の実施形態について説明する。図１９に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２１６及び無給電素子３１６が取り付けられた構造である。アンテナ素子２１６は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３１６は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。各素子の開放端の先端には開放端板金２１６ａ，３１６ａが取り付けられており、エレメントと開放端板金２１６ａ，３１６ａとは電気的に接続されている。なお、エレメントの形状は任意である。

先端同士の間隔が同じであれば、開放端板金２１６ａ，３１６ａを設けた方がエレメント同士を強く結合させられる。よって、構造的に両開放端の間に空間を設けなければならないような場合（開放端同士を近接させることができない場合）でも、開放端板金を設けることによって所望の結合容量が得られ、アンテナ特性が向上する。

〔第１５の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１５の実施形態について説明する。図２０に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、装置基板１０の一端にアンテナ素子２１７及び無給電素子３１７が取り付けられた構造である。アンテナ素子２１７は、一端の少なくとも１箇所で装置基板１０上の信号配線パターンと電気的に接続されており、他端は開放端となっている。無給電素子３１７は、一端が装置基板１０のグランドに接続されており、他端が開放端となっている。各素子の給電端及び接地端には接点板金２１７ａ，３１７ａが取り付けられており、エレメントと接点板金２１７ａ，３１７ａとは電気的に接続されている。また、各素子の開放端には開放端板金２１７ｂ，３１７ｂが取り付けられており、エレメントと開放端板金２１７ｂ，３１７ｂとは電気的に接続されている。なお、エレメントの形状は任意である。

本実施形態にかかるアンテナ装置は、上記第１３の実施形態にかかるアンテナ装置の長所及び第１４の実施形態にかかるアンテナ装置の長所を兼ね備える。個々の長所については重複する説明は省略する。

〔第１６の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１６の実施形態について説明する。図２１に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置が適用される端末は、二つの筐体（上部筐体８、下部筐体９）が連結機構（ヒンジ、スライド機構など）を介して連結されるタイプの端末である。なお、アンテナ素子２１９及び無給電素子３１９は、エレメントがコイル状のものを図示しているが、上記いずれかの実施形態と同様の形状のものを適用することも可能である。

図示するように、二つの筐体の連結部付近にエレメントが位置するようにアンテナ装置を配置する。この構成においては、端末を短縮した場合は、アンテナ素子２１９及び無給電素子３１９と上部筐体８とが離間した状態となるため、アンテナ特性が良好である。一方、端末を伸長した場合は、アンテナ素子２１９及び無給電素子３１９と上部筐体８とが近接するため、短縮状態と比較してアンテナ特性が低くなる。このため、主として短縮状態で使用することの多い携帯無線端末に適する。

〔第１７の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１７の実施形態について説明する。図２２に本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置が適用される端末は、二つの筐体（上部筐体８，下部筐体９）が連結機構（ヒンジ、スライド機構など）を介して連結されるタイプの端末である。なお、アンテナ素子２２０及び無給電素子３２０は、エレメントがコイル状のものを図示しているが、上記いずれかの実施形態と同様の形状のものを適用することも可能である。

本実施形態においては、第１６の実施形態とは逆に、二つの筐体の連結部から離れた位置にエレメントを配置している。この構成においては、端末を伸長した場合は、アンテナ素子２１９及び無給電素子３１９と上部筐体８とが離間した状態となるため、アンテナ特性が良好である。一方、端末を短縮した場合は、アンテナ素子２１９及び無給電素子３１９と上部筐体８とが近接するため、伸長状態と比較してアンテナ特性が低くなる。このため、主として伸長状態で使用することの多い携帯無線端末に適する。

〔第１８の実施形態〕
本発明を好適に実施した第１８の実施形態について説明する。図２３に、本実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す。このアンテナ装置は、収容される筐体の内面に沿ってエレメントを配置した構成である。
このようにすることにより、装置基板１０とエレメントとの距離を可能な範囲で大きくなり、アンテナ特性を向上させられる。なお、エレメントの形状は任意であり上記各実施形態と同様のものを適用可能である。

なお、上記各実施形態は、本発明の好適な実施の一例であり、本発明はこれに限定されることはない。例えば、上記各実施形態においては、略Ｌ字状や略Ｆ字状のアンテナ素子を示したが、アンテナ素子と無給電素子とが容量結合するのであれば、どのような形状であっても良い。
このように、本発明は様々な変形が可能である。

本発明を好適に実施した第１の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 第１の実施形態にかかるアンテナ装置の動作を示す図である。 第１の実施形態にかかるアンテナ装置の電界放射パターン特性を示す図である。 第１の実施形態にかかるアンテナ装置を適用した携帯無線端末の筐体電流分布を示す図である。 本発明を好適に実施した第２の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第３の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第４の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 第４の実施形態にかかるアンテナ装置におけるアンテナ素子及び無給電素子の配置例を示す図である。 本発明を好適に実施した第５の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第６の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第７の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 第７の実施形態にかかるアンテナ装置における高誘電体材料の配置例を示す図である。 本発明を好適に実施した第８の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第９の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１０の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１１の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１２の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１３の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１４の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１５の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１６の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１７の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。 本発明を好適に実施した第１８の実施形態にかかるアンテナ装置の構成を示す図である。

符号の説明

８ 上部筐体
９ 下部筐体
１０ 装置基板
２１、２２、２３、２４、２６、２７、２８、２９、２１０、２１１、２１４、２１５、２１６、２１７、２１９、２２０、２２１ アンテナ素子
３１、３２、３３、３４、３６、３７、３８、３９、３１０、３１１、３１４、３１５、３１６、３１７、３１９、３２０、３２１ 無給電素子
４７ 高誘電体材料
４９ キャパシタ
２１５ａ、３１５ａ、２１７ａ、３１７ａ 接点板金
２１６ａ、３１６ａ、２１７ｂ、３１７ｂ 開放端板金

Claims (22)

1. 送受信する無線信号の波長λに対して筐体長がλ／４以上となる携帯無線端末に適用されるアンテナ装置であって、
   前記筐体の長手方向の端部に配置され、一端の少なくとも一箇所が回路基板上の信号配線パターンに接続され、他端が開放端であるアンテナ素子と、
   前記筐体の前記アンテナ素子と同じ側に配置され、一端の少なくとも一箇所が回路基板のグランド配線に接続され、他端が開放端であり、共振周波数が前記アンテナ素子と略同一の無給電素子とを有し、
   前記アンテナ素子及び前記無給電素子の開放端が前記回路基板と略同一面内に配置されており、
   前記アンテナ素子の開放端と前記無給電素子の開放端との距離を近接させて容量結合させ、前記アンテナ素子と前記無給電素子と前記回路基板の端部とでループ状に空間を囲むように配置し、
   前記ループ状に囲まれた部分の電気長に応じた電磁波を送受信の対象として機能することを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記アンテナ素子は、Ｌ字形状又はＦ字形状であり、前記無給電素子は、逆Ｌ字形状又はＩ字形状であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方は、開放端近傍がミアンダ形状であることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
4. 前記アンテナ素子及び前記無給電端子の少なくとも一方は、開放端近傍がヘリカル形状であることを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
5. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方の開放端近傍が平板状の導体で構成されたことを特徴とする請求項１又は２記載のアンテナ装置。
6. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子の開放端は、前記回路基板と間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のアンテナ装置。
7. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方は、２以上の開放端を有することを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
8. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方は、少なくともいずれかの開放端近傍がミアンダ形状であることを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
9. 前記アンテナ素子及び前記無給電端子の少なくとも一方は、少なくともいずれかの開放端近傍がヘリカル形状であることを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
10. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方のいずれかの開放端近傍が平板状の導体で構成されたことを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
11. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子のいずれの開放端も前記回路基板と略同一面内に配置されており、該回路基板からの距離が各開放端ごとに異なることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項記載のアンテナ装置。
12. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子の各開放端は、前記回路基板と間隔を空けて配置されることを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項記載のアンテナ装置。
13. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子は、前記回路基板との接続箇所が板状であることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項記載のアンテナ装置。
14. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子の開放端が板状であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項記載のアンテナ装置。
15. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子の周囲に高誘電体材料が配置されていることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項記載のアンテナ装置。
16. 前記アンテナ素子及び前記無給電素子の少なくとも一方が、前記回路基板上の配線パターンを用いて構成されたことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項記載のアンテナ装置。
17. 前記アンテナ素子の開放端と前記無給電素子の開放端との間に、容量性素子又は誘導製素子を設けたことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項記載のアンテナ装置。
18. 請求項１から１７のいずれか１項記載のアンテナ装置を備えた携帯無線端末。
19. 連結機構によって二つの筐体が連結され、伸縮可能であることを特徴とする請求項１８記載の携帯無線端末。
20. 前記筐体内に収納された前記アンテナ素子及び前記無給電素子は、前記連結機構と近接する箇所に位置することを特徴とする請求項１９記載の携帯無線端末。
21. 前記筐体内に収納された前記アンテナ素子及び前記無給電素子は、前記連結機構から最も離れた箇所に位置することを特徴とする請求項１９記載の携帯無線端末。
22. 前記筐体内に収納された前記アンテナ素子及び前記無給電素子は、該筐体の内壁面に沿って配置されることを特徴とする請求項１９から２１のいずれか１項記載の携帯無線端末。

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