JP5114045B2 - アンテナ装置及び携帯無線端末 - Google Patents

Description

本発明はアンテナ装置及び携帯無線端末に関し、特に回路基板上の給電点に接続された金属板材と一端部が接合されることにより給電点に接続される金属線材により構成されたアンテナエレメントを有するアンテナ装置に関する。

図８は従来のアンテナ装置の構成を示す図である（例えば特許文献１参照）。図８において、１は携帯電話機などの携帯無線端末の下部筐体内の回路基板であり、２は携帯無線端末の上部筐体内の回路基板であり、３は基板１及び２を接続する接続部材である。

アンテナエレメントであるコイルエレメント１１（例えば８００〜９００ＭＨｚ（ＧＳＭ（Ｇｌｏｂａｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｍｏｂｉｌｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）帯）用）と、コイルエレメント１１とエレメント長が異なるアンテナエレメントである板金エレメント２１（例えば１．７〜１．９ＧＨｚ（ＤＣＳ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｓｙｓｔｅｍ）／ＰＣＳ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｅｒｖｉｃｅ）帯）用）とが基板１の一端に左右に配置され、それぞれのアンテナエレメントの先端を向き合わせるような配置となっている。

板金エレメント２１の一端は基板１のグランドに接続され、他端は開放端となっており、板金エレメント２１は基板１のグランドに接続する板金を兼ねている。金属線材により構成されるコイルエレメント１１はそのままでは基板１に接続することができないので、給電用板金１２を介して基板１上の信号配線パターンと電気的に接続される。コイルエレメント１１の一端部が給電用板金１２のカシメ部１２−１により給電用板金１２に接合され、他端は開放端となっている。

コイルエレメント１１と板金エレメント２１は、コイルエレメント１１の開放端と板金エレメント２１の開放端との距離を近接させて容量結合させるように配置されており、これにより板金エレメント２１がアンテナとして機能する。

なお、特許文献１にはコイルエレメント１１と給電用板金１２との接続について記載されていないが、これについては例えば特許文献２に記載されている。図９は特許文献２記載のコイルエレメントと給電用板金との接続について説明するための図である。

図９において、金属線材により構成されたコイルエレメント１０１の一端側がコイル状に曲げられて弾性部１０３を形成している。金属板材である給電用板金１０２は一対の折り返し部１０２−１及び１０２−２（図８のカシメ部１２−１に相当する）を備えており、折り返し部１０２−１及び１０２−２が給電用板金１０２の板面上に折り返されることにより、この板面上に配置されたコイルエレメント１０１の弾性部１０３が折り返し部１０２−１及び１０２−２により挟持されている。弾性部１０３は形状弾性によって折り返し部１０２−１及び１０２−２と圧接しており、機械的及び電気的な接続が確実に行われる。

特開２００６−０３３７９８号公報 特開２００６−０８１０７２号公報

アンテナ装置の広帯域化、すなわちより多くの周波数帯域に対応したアンテナ装置を実現するためには、図８の基板１上の信号配線パターン（給電点）に所望のエレメント長を有するアンテナエレメントを新たに追加接続すればよい。しかしながら、新たにアンテナエレメントを追加する場合、基板１との接続を新たに確保すべく接続用部品の追加も必要となり、部品点数が増加してコストの増大に繋がる。

本発明の目的は、部品点数及びコストの増大を抑制しつつ広帯域化を実現することができるアンテナ装置及び携帯無線端末を提供することである。

本発明によるアンテナ装置は、回路基板上の信号配線パターンに接続される金属板材と、一端部が前記金属板材に接続され他端が開放端である金属線材により構成された第１のアンテナエレメントとを有するアンテナ装置であって、前記金属板材の一部により構成され先端が開放端であり前記第１のアンテナエレメントとエレメント長が異なる板状の第２のアンテナエレメントを含み、前記第１のアンテナエレメントの前記一端部に形状弾性を備えた弾性部が設けられており、前記金属板材は該金属板材の板面上に折り返され前記板面上に配置された前記弾性部を挟持する一対の折り返し部を有することを特徴とする。

また、前記アンテナ装置において、一端が前記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前記アンテナエレメント各々とエレメント長が異なる第３のアンテナエレメントを含み、前記第１及び第２のアンテナエレメントの開放端の一方と前記第３のアンテナエレメントの開放端との距離を近接させて容量結合させるように配置したことを特徴とする。

また、前記アンテナ装置において、前記アンテナエレメントの各々は、そのアンテナ電流の向きが前記回路基板のある一辺に対して平行になるように配置されたことを特徴とする。

また、前記アンテナ装置において、前記金属板材は、その一部により構成され先端が開放端であり前記アンテナエレメント各々とエレメント長が異なる板状の第４のアンテナエレメントを更に有し、前記第４のアンテナエレメントは、そのアンテナ電流の向きが前記ある一辺に対して平行になるように配置されたことを特徴とする。

また、前記アンテナ装置において、一端部が前記金属板材に接続され他端が開放端である金属線材により構成され前記アンテナエレメント各々とエレメント長が異なる第５のアンテナエレメントを更に含み、前記第５のアンテナエレメントは、そのアンテナ電流の向きが前記ある一辺に対して平行になるように配置されたことを特徴とする。

本発明による携帯無線端末は、前記アンテナ装置を備えていることを特徴とする。

このように、本発明では、装置基板上の給電点に接続された金属板材と一端部が接合されることにより給電点に接続される金属線材により構成された第１のアンテナエレメントを有するアンテナ装置において、第１のアンテナエレメントとエレメント長が異なる第２のアンテナエレメントを追加する際、上記金属板材の一部を用いて第２のアンテナエレメントを構成するようにしている。

本発明によれば、より多くの周波数帯域に対応したアンテナ装置を実現すべくアンテナエレメントを追加する際、給電用の金属板材の一部を用いてアンテナエレメントを構成することにより、部品点数及びコストの増大を抑制しつつ広帯域化を実現することができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施例によるアンテナ装置の構成を示す図であり、図８と同等部分は同一符号にて示している。図１に示した本発明の実施例によるアンテナ装置は、給電用板金１３の構成が図８に示した従来のアンテナ装置と異なっており、図２は図１の給電用板金１３の構成を示す図である。

図１及び図２に示すように、給電用板金１３は、その一部により構成された板金エレメント１３−２（例えば１．９〜２．１ＧＨｚ（Ｗ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ−Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ）帯）用）を有しており、板金エレメント１３−２のエレメント長はコイルエレメント１１及び板金エレメント２１各々のエレメント長と異なる。

板金エレメント１３−２及びコイルエレメント１１各々は基板１の一辺に対して平行になるよう配置されている、すなわち板金エレメント１３−２及びコイルエレメント１１各々のアンテナ電流の向きが基板１の一辺に対して平行になるよう配置されている。また、給電用板金１３の給電接点部１３−３は、基板１上の信号配線パターン（給電点）に接続される部位である。

コイルエレメント１１を給電用板金１３に接続する給電用板金１３のカシメ部１３−１の構成は図８のカシメ部１２−１と同様であり、すなわち図９を用いて説明したカシメ方法が用いられている。なお、板金エレメント１３−２と板金エレメント２１は、板金エレメント１３−２の先端である開放端と板金エレメント２１の開放端との距離を近接させて容量結合させるように配置されているが、図８と同様に、コイルエレメント１１の開放端と板金エレメント２１の開放端とを近接させるようにしてもよい。また、１．７〜１．９ＧＨｚ（ＤＣＳ／ＰＣＳ帯）用アンテナが不要な場合は、板金エレメント２１を削除した構成としてもよい。

図３（ａ）は図８のアンテナ装置のインピーダンス特性を示す図であり、図３（ｂ）は図１のアンテナ装置のインピーダンス特性を示す図である。図３（ａ）に示すように、図８の従来のアンテナ装置では、ＧＳＭ帯とＤＣＳ／ＰＣＳ帯に対応したインピーダンス特性となっているが、Ｗ−ＣＤＭＡ帯までカバーできるほどの帯域幅を持っていない。一方、図３（ｂ）に示すように、図１の本発明の実施例によるアンテナ装置では、給電用板金１３の一部により構成された板金エレメント１３−２により、ＧＳＭ帯、ＤＣＳ／ＰＣＳ帯に加え、Ｗ−ＣＤＭＡ帯までカバーできるインピーダンス特性となっていることが分かる。

以上説明したように、本発明の実施例によるアンテナ装置では、１．９〜２．１ＧＨｚ（Ｗ−ＣＤＭＡ帯）にも対応すべく、板金エレメントを追加する際、新たに板金エレメントを追加するのではなく、給電用板金１３の一部を用いて板金エレメント１３−２を構成している。したがって、新たに板金エレメントを追加する場合よりもコストの低減を図ることができる。また、コイルエレメント１１の給電用の板金１３を用いているので、基板１との接続を新たに確保する必要がなく、接続用部品の削減も可能となる。

図４は図１及び２の給電用板金１３の別の構成例を示す図である。図４に示すように、給電用板金１３の一部により構成される板金エレメント１３−２は、コイルエレメント１１より基板１（給電接点部１３−３）から離れた位置に配置するようにしてもよい。なお、板金エレメント２１の開放端は、コイルエレメント１１の開放端及び板金エレメント１３−２の開放端のどちらと近接させるようにしてもよい。また、１．７〜１．９ＧＨｚ（ＤＣＳ／ＰＣＳ帯）用アンテナが不要な場合は、板金エレメント２１は不要である。

図５は図１及び２の給電用板金１３の別の構成例を示す図である。図５に示すように、給電用板金１３の一部により構成される板金エレメント１３−２は、カシメ部１３−１ではなく、カシメ部１３−１より基板１（給電接点部１３−３）に近い位置に配置するようにしてもよい。なお、板金エレメント２１の開放端は、コイルエレメント１１の開放端及び板金エレメント１３−２の開放端のどちらと近接させるようにしてもよい。また、１．７〜１．９ＧＨｚ（ＤＣＳ／ＰＣＳ帯）用アンテナが不要な場合は、板金エレメント２１は不要である。

図６は図１及び２の給電用板金１３の別の構成例を示す図である。図６に示すように、給電用板金１３の一部により構成される板金エレメント１３−２は図５と同様に、カシメ部１３−１ではなく、カシメ部１３−１より基板１（給電接点部１３−３）に近い位置に配置されており、さらに、給電用板金１３は、コイルエレメント１１より基板１（給電接点部１３−３）から離れた位置に、その一部により構成された板金エレメント１３−４を有している。

板金エレメント１３−４のエレメント長はコイルエレメント１１、板金エレメント１３−２及び板金エレメント２１各々のエレメント長と異なり、板金エレメント１３−４は、そのアンテナ電流の向きが基板１の一辺に対して平行になるように配置されている。なお、板金エレメント２１の開放端は、コイルエレメント１１の開放端、板金エレメント１３−２の開放端及び板金エレメント１３−４の開放端のいずれと近接させるようにしてもよい。また、１．７〜１．９ＧＨｚ（ＤＣＳ／ＰＣＳ帯）用アンテナが不要な場合は、板金エレメント２１は不要である。

図７は図１及び２の給電用板金１３の別の構成例を示す図である。図７に示すように、給電用板金１３の一部により構成される板金エレメント１３−２は図５と同様に、カシメ部１３−１ではなく、カシメ部１３−１より基板１（給電接点部１３−３）に近い位置に配置されており、さらに、給電用板金１３は、２つのカシメ部１３−１及び１３−５を備えている。そして、カシメ部１３−５は、カシメ部１３−１と同様に、金属線材により構成されたコイルエレメント１４の一端部を挟持することにより、コイルエレメント１４が給電用板金１３を介して基板１上の信号配線パターン（給電点）に接続される。

コイルエレメント１４のエレメント長はコイルエレメント１１、板金エレメント１３−２及び板金エレメント２１各々のエレメント長と異なり、コイルエレメント１４は、そのアンテナ電流の向きが基板１の一辺に対して平行になるように配置されている。なお、板金エレメント２１の開放端は、コイルエレメント１１の開放端、コイルエレメント１４の開放端及び板金エレメント１３−２の開放端のいずれと近接させるようにしてもよい。また、１．７〜１．９ＧＨｚ（ＤＣＳ／ＰＣＳ帯）用アンテナが不要な場合は、板金エレメント２１は不要である。

本発明の実施例によるアンテナ装置の構成を示す図である。 図１の給電用板金の構成を示す図である。 （ａ）は図８のアンテナ装置のインピーダンス特性を示す図であり、（ｂ）は図１のアンテナ装置のインピーダンス特性を示す図である。 図１及び２の給電用板金１３の別の構成例を示す図である。 図１及び２の給電用板金１３の別の構成例を示す図である。 図１及び２の給電用板金１３の別の構成例を示す図である。 図１及び２の給電用板金１３の別の構成例を示す図である。 従来のアンテナ装置の構成を示す図である。 図８のコイルエレメントと給電用板金との接続について説明するための図である。

符号の説明

１，２ 基板
３ 接続部材
１１，１４ コイルエレメント
１３ 給電用板金
１３−１，１３−５ カシメ部
１３−２，１３−４ 板金エレメント部
１３−３ 給電接点部
２１ 板金エレメント

Claims (6)

1. 回路基板上の信号配線パターンに接続される金属板材と、一端部が前記金属板材に接続され他端が開放端である金属線材により構成された第１のアンテナエレメントとを有するアンテナ装置であって、
   前記金属板材の一部により構成され先端が開放端であり前記第１のアンテナエレメントとエレメント長が異なる板状の第２のアンテナエレメントを含み、
   前記第１のアンテナエレメントの前記一端部に形状弾性を備えた弾性部が設けられており、前記金属板材は該金属板材の板面上に折り返され前記板面上に配置された前記弾性部を挟持する一対の折り返し部を有することを特徴とするアンテナ装置。
2. 一端が前記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前記アンテナエレメント各々とエレメント長が異なる第３のアンテナエレメントを含み、前記第１及び第２のアンテナエレメントの開放端の一方と前記第３のアンテナエレメントの開放端との距離を近接させて容量結合させるように配置したことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
3. 前記アンテナエレメントの各々は、そのアンテナ電流の向きが前記回路基板のある一辺に対して平行になるように配置されたことを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置。
4. 前記金属板材は、その一部により構成され先端が開放端であり前記アンテナエレメント各々とエレメント長が異なる板状の第４のアンテナエレメントを更に有し、前記第４のアンテナエレメントは、そのアンテナ電流の向きが前記ある一辺に対して平行になるように配置されたことを特徴とする請求項３記載のアンテナ装置。
5. 一端部が前記金属板材に接続され他端が開放端である金属線材により構成され前記アンテナエレメント各々とエレメント長が異なる第５のアンテナエレメントを更に含み、前記第５のアンテナエレメントは、そのアンテナ電流の向きが前記ある一辺に対して平行になるように配置されたことを特徴とする請求項３または４記載のアンテナ装置。
6. 請求項１〜５いずれか記載のアンテナ装置を備えた携帯無線端末。

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