JP2001156532A

JP2001156532A - アンテナ、及びそれを備えた携帯端末

Info

Publication number: JP2001156532A
Application number: JP33705799A
Authority: JP
Inventors: Hisao Iwasaki; 久雄岩崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-11-29
Filing date: 1999-11-29
Publication date: 2001-06-08

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のアンテナとほぼ同等な実装面積で、受
信効率の向上を図ったアンテナ、及びそれを備えた携帯
端末用を提供する。【解決手段】携帯端末の筐体である接地導体板１上
に、誘電体４を介して形成された放射導体２と、接地導
体板１と放射導体２の第１の辺＃１とを接続する短絡板
３と、放射導体２を給電する同軸線路５を設けて、放射
導体２の左上方向に広がる平面部分により第１の放射部
＃ａ、右上方向に広がる平面部分により第２の放射部＃
ｂを形成し、携帯端末の長手方向に対して、第１の辺＃
１をほぼ直交する方向に配置する。第１及び第２の放射
部＃ａ，＃ｂにより、異なる偏波方向の電波を偏波損失
なしで受信することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、携帯電話に代表さ
れる携帯端末用の内蔵アンテナにおいて、偏波共用を実
現することで受信効率の向上を図った小型・薄型のアン
テナ、及びそれを備えた携帯端末に関する。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話に代表されるＬ帯を用いた陸上
移動通信においては、基地局から垂直偏波の電波が放射
される。周囲の建物や樹木からの反射・散乱によって、
携帯端末の所には、様々な直線偏波の電波が到来する。
これらの到来電波を垂直と水平の偏波成分に分けると一
般的には、水平偏波は垂直偏波に比べ約−６ｄＢ低いレ
ベルであるが、等価的には両方の偏波が到来している。

【０００３】携帯端末には、図８に示すようなアンテナ
が内蔵されている。即ち、携帯端末の筐体である接地導
体板８１上に、誘電体８３を介して放射導体８２が形成
され、その一端は、短絡板８４により接地導体板８１と
接続されて短絡されている。また放射導体８２を給電す
る同軸線路８５が設けられている。

【０００４】しかし、携帯端末は垂直軸から約６０度傾
いた状態で使われる。従って、内蔵アンテナとして図８
に示す片側短絡のマイクロストリップアンテナなどを用
いると垂直・水平偏波のｃｏｓ成分やｓｉｎ成分を受信
することになる。このために、一般に言う偏波損失が発
生し、受信効率が低下するという問題が発生する。

【０００５】これを、図９を用いて説明すると、携帯端
末９０に内蔵されているアンテナ９１は、直線偏波９２
を最も効率よく受信する。しかし、端末に到来する電波
を垂直偏波成分９３と水平偏波成分９４に分けると、内
蔵アンテナ９１は、垂直偏波成分９３のｃｏｓ成分９５
と水平偏波成分９４のｓｉｎ成分９６を受信する。この
ため、偏波損失が生じる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、到来
電波を垂直・水平偏波成分に分解して考えると、従来の
携帯端末用内蔵アンテナは、到来電波のｃｏｓ成分やｓ
ｉｎ成分を受信することになるために、偏波損失が発生
し、受信効率が低下すると言う問題点があった。

【０００７】本発明は、上記のような従来技術の問題点
を解決し、従来のアンテナとほぼ同等なアンテナ面積で
受信効率の向上を図ったアンテナ、及びそれを備えた携
帯端末を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の本発明に係るアンテナは、接地
導体板と、この接地導体板に対向し、第１の方向に広が
る第１の平面部分と第２の方向に広がる第２の平面部分
とを有する放射導体と、この放射導体と接地導体板とを
接続する短絡板と、放射導体に給電を行う給電手段とを
備え、第１の平面部分及び第２の平面部分が、異なる偏
波方向の電波を受信する放射部を形成することを特徴と
する。

【０００９】このような構成のアンテナによれば、異な
る偏波方向の電波を偏波損失なしで受信することがで
き、偏波効率を向上させることができる。

【００１０】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載のアンテナにおいて、給電手段が、１つの給電部から
第１及び第２の平面部分に給電することを特徴とする。

【００１１】請求項３に記載の本発明は、請求項１に記
載のアンテナにおいて、給電手段が、第１及び第２の平
面部分にそれぞれ給電する２つの給電部を有することを
特徴とする。

【００１２】このような構成によれば、異なる偏波方向
の電波を偏波損失なしで受信することができるととも
に、２つの給電部により第１及び第２の平面部分に対す
る給電を別々に制御することができるので、偏波ダイバ
ーシティ受信を行なうこともできる。

【００１３】請求項４に記載の本発明に係るアンテナを
備えた携帯端末は、筐体である接地導体板と、この接地
導体板に対向し、第１の方向に広がる第１の平面部分と
第２の方向に広がる第２の平面部分とを有する放射導体
と、この放射導体と接地導体とを接続する短絡板と、放
射導体に給電を行う給電手段とを備え、筐体を傾けたと
き第１の平面部分が略垂直方向の偏波を受信する放射部
を形成し、第２の平面部分が略水平方向の偏波を受信す
る放射部を形成することを特徴とする。

【００１４】このような構成のアンテナを備えた携帯端
末によれば、垂直偏波と水平偏波の電波を偏波損失なし
で受信することができ、基地局と良好な通信を行なうこ
とができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。

【００１６】図１は、本発明の第１の実施形態に係るア
ンテナを備えた携帯端末の構成を示す図で、同図（ａ）
はその主要部の構成を示す斜視図、同図（ｂ）はその放
射導体の配置状態を示す平面図である。

【００１７】同図に示すように、携帯端末の筐体である
接地導体板１上に、誘電体４を介して形成された放射導
体２と、接地導体板１と放射導体２の第１の辺＃１とを
接続し短絡する短絡板３と、放射導体２を給電する同軸
線路５で構成されている。

【００１８】ここで、放射導体２の短絡された第１の辺
を＃１として、右回りに放射導体２の各辺に番号を付け
ると、放射導体２は、第１の辺＃１はその一部もしくは
全部が接地導体１と短絡され、第２の辺＃２と第４の辺
＃４、及び第５の辺＃５と第７の辺＃７が平行で、第４
の辺＃４と第５の辺＃５は直角である。更に、第３の辺
＃３と第４の辺＃４とが直交し、第５の辺＃５と第６の
辺＃６も直交している。また、第１の辺＃１を筐体（接
地導体板）１の長手方向であるｙ軸と直交するように放
射導体２を筐体（接地導体板）１上に配置する。すなわ
ち図１に示したｙ軸に対して対称な構造である。

【００１９】この様な構成とすることで放射導体２に
は、短絡した第１の辺＃１の左側の部分を含み左上の方
向に広がる平面部分により第１の放射部＃ａが、また短
絡した第１の辺＃１の右側の部分を含み右上の方向に広
がる平面部分により第２の放射部＃ｂが形成され、図１
（ｂ）に示すように第１の放射部＃ａがｙ軸に対して−
４５度方向の偏波６、第２の放射部＃ｂがｙ軸に対し
て、４５度方向の偏波７となり、両偏波６，７は、直交
している。

【００２０】そこで、筐体１をｘ軸方向に４５度傾けた
場合を考えると、第１の放射部＃ａが垂直偏波の電波を
受信し、第２の放射部＃ｂが水平偏波の電波を受信す
る。即ち、各放射部＃ａ，＃ｂを有するアンテナ素子が
所定の周波数で共振するように設計することで、垂直と
水平の偏波を、最も効率良く受信することになる。

【００２１】図２（ａ）及び（ｂ）に、図１に示したア
ンテナ構成での反射損失と共振周波数における地導体板
１と放射導体２間の電界Ｅｚの等高線をそれぞれ示す。
なお、図２（ｂ）は、共振周波数をｆ、第１の辺＃１の
長さをＬ＃１、第２の辺＃２の長さをＬ＃２、第３の辺
＃３の長さをＬ＃３、第６の辺＃６の長さをＬ＃６、第
７の辺＃７の長さをＬ＃７、誘電体４の厚さをｈ、誘電
体４の誘電率をεｒ、第４の辺＃４と第５の辺＃５の接
続点から同軸線路５による給電点までの距離をｄとした
とき、ｆ＝１．３２ＧＨｚ、Ｌ＃３＝Ｌ＃６＝２５．０
ｍｍ、Ｌ＃２＝Ｌ＃７＝３８．０ｍｍ、ｈ＝５ｍｍ、ε
ｒ＝１．０、ｄ＝７．０ｍｍ、Ｌ＃１＝２８．２８ｍｍ
の場合についてのものである。

【００２２】この図より、この実施形態のアンテナは給
電線路である同軸線路５と整合が図られており、また、
第１の放射部＃ａと第２の放射部＃ｂの放射端である第
３の辺＃３と第６の辺＃６での電界分布が最も強く現れ
ており、更に、両者は直交しているので、筐体１をほぼ
４５度傾けるとこの実施形態のアンテナは垂直偏波と水
平偏波の両方の偏波で、所定の共振周波数で動作してい
ることが分かる。

【００２３】なお、上述の場合は、筐体１をほぼ４５度
傾けた場合に、垂直と水平の偏波を、最も効率良く受信
する構成としたが、筐体１をほぼ６０度傾けた場合に、
垂直と水平の偏波を、最も効率良く受信する構成とする
こともできる。このような構成とするには、図３に示す
ように、第１の辺＃１がｘ軸に対して−１５度傾くよう
に放射導体２を筐体（接地導体板）１上に配置すること
とすればよい。

【００２４】更に、放射導体２の筐体（接地導体板）１
に対する配置は、筐体１を所定角度傾けた場合に、垂直
と水平の偏波を、最も効率良く受信するようにすればよ
く、上述の場合に限らず、種々の方法が考えられる。

【００２５】また、この実施形態の変形例として、図４
（ａ）に示すように第１の放射部＃ａの幅（即ち第６の
辺＃６の長さ）と第２の放射部＃ｂの幅（即ち第３の辺
＃３の長さ）とを違えた場合も、図４（ｂ）に示すよう
に第４の辺＃４の長さと第５の辺＃５の長さとを違えた
場合のアンテナ構成においても、第１の放射部＃ａと第
２の放射部＃ｂは直交した直線偏波で動作する。従っ
て、このアンテナ構成を用いても、受信効率の向上が図
れる。更に、長さや幅をかえることで第１の放射部＃ａ
と第２の放射部＃ｂの共振周波数を制御できるので、広
帯域化や２周波化等を図ることも出来る。即ち、長さを
長くすることにより共振周波数を低く、また幅を広くす
ることにより広帯域化することができる。

【００２６】更に、上述の説明では、第２の辺＃２と第
４の辺＃４、及び第５の辺＃５と第７の辺＃７が平行で
ある場合について説明したが、第２の辺＃２と第４の辺
＃４、及び第５の辺＃５と第７の辺＃７が平行でなくて
もよい。

【００２７】また、図１に示した放射導体２上にスリッ
トやＵ字型スロットを設けることもできる。即ち図５
（ａ）および（ｂ）は、それぞれ放射導体２上にスリッ
ト３１、Ｕ字型スロット３２を設けた変形例を示したも
のである。このアンテナ構成においても、第１の放射部
＃ａと第２の放射部＃ｂは直交した直線偏波で動作す
る。更に、放射導体２上にスリット３１やＵ字型スロッ
ト３２を設けることで、放射導体２上に流れる電流を変
化させ共振周波数を低下させることができる。よって、
アンテナの小型化を図ることができる。

【００２８】図６に、図１に示した放射導体２の第１の
辺＃１と短絡板３を放射導体内の方向に折り曲げた変形
例を示す。放射導体２の第１の辺＃１ｂと第８の辺１ａ
の各々の一部もしくは全部を、短絡板６１ｂと短絡板６
１ａにより、それぞれ接地導体板（図示せず）に接続し
ている。このアンテナ構成においても、第１の放射部＃
ａと第２の放射部＃ｂは直交した直線偏波で動作する。
なお、この場合も、放射導体２の第６の辺＃６の長さと
第３の辺＃３の長さとを違えたり、第４の辺＃４の長さ
と第５の辺＃５の長さとを違えるようにしてもよいし、
放射導体２上にスリットやＵ字型スロットを設けてもよ
い。

【００２９】次に、本発明の第２の実施形態に係るアン
テナを備えた携帯端末について説明する。

【００３０】この実施形態は、第１の実施形態における
第１の放射部＃ａと第２の放射部＃ｂとの間に短絡板を
挿入し、第１の放射部＃ａと第２の放射部＃ｂに対し、
それぞれ別々に給電を行うことができるように構成した
ものである。

【００３１】図７は、この第２の実施形態の構成を示す
平面図である。

【００３２】同図（ａ）に示すものは、第４の辺＃４と
第５の辺＃５の接続点と、第１の辺＃１の任意の点とを
結ぶ直線の（全部に亘る）部分と、接地導体板（図示せ
ず）とが短絡板７１により接続され短絡されている。そ
して第１の放射部＃ａと第２の放射部＃ｂは、それぞれ
同軸線路５ａ、同軸線路５ｂにより給電が行われるよう
に構成している。

【００３３】また、同図（ｂ）に示すものは、放射導体
２における短絡された第１の辺＃１ｂと第８の辺＃１ａ
との接続点と、第４の辺＃４と第５の辺＃５の接続点と
を結ぶ直線の（全部に亘る）部分と、接地導体板（図示
せず）とが短絡板７１により接続され短絡されている。
そして第１の放射部＃ａと第２の放射部＃ｂは、それぞ
れ同軸線路５ａ、同軸線路５ｂにより給電が行われるよ
うに構成している。

【００３４】なお、放射導体２の筐体（接地導体板）１
に対する配置は、第１の実施形態の場合と同様に、筐体
１を所定角度傾けた場合に、垂直と水平の偏波を、最も
効率良く受信するように配置すればよい。

【００３５】この第２の実施形態の場合は、第１の放射
部＃ａと第２の放射部＃ｂに対し給電を行う同軸線路５
ａ、同軸線路５ｂを設けているので、第１の放射部＃ａ
と第２の放射部＃ｂにする給電を別々に制御することが
でき、垂直偏波と水平偏波のダイバーシティ送受信を行
なうことが可能となる。

【００３６】従って、例えば、基地局からの到来電波を
受信するとき、受信はダイバーシティで行い、良好な方
を取るか、あるいは両方を合成することとし、基地局に
送信するときは、受信状態の良好であった方のアンテナ
素子にのみ給電を行うこととすることができる。

【００３７】また、この第２の実施形態においても、第
１の実施形態の場合と同様に、放射導体２の第６の辺＃
６の長さと第３の辺＃３の長さとを違えたり、第４の辺
＃４の長さと第５の辺＃５の長さとを違えるようにして
もよいし、放射導体２上にスリットを設けてもよい。

【００３８】なお、以上の各実施形態では、給電方式と
して、同軸給電で説明したが、ストリップ線路や電磁結
合による給電等を用いることが出来る。

【００３９】更に、以上の各実施形態では、放射導体２
を、直線状の各辺からなる多角形のものとしたが、放射
導体２の形状は、これに限らず、第１の方向に広がる平
面部分と第２の方向に広がる平面部分とを有するもので
あれば、曲線や直線の組み合わせからなる種々の形状と
することができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、従来の端末用内蔵アン
テナにおいて発生する偏波損失である受信効率が低下す
ると言う問題点を解決し、従来のアンテナとほぼ同等な
実装面積で、受信効率の向上を図ることが出来、またス
リットやＵ字型スロットを設けることで更にアンテナの
体積を減らすことが出来、更なる小型化、及びコストの
低減が図れると言う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るアンテナを備
えた携帯端末の構成を示す図で、（ａ）はその主要部の
構成を示す斜視図、（ｂ）はその放射導体の配置状態を
示す平面図。

【図２】本発明の第１の実施形態におけるアンテナの
特性を示す図で、（ａ）はその反射損失を示す図、
（ｂ）はその電界分布を示す図。

【図３】第１の実施形態の変形例の放射導体の配置状
態を示す平面図。

【図４】第１の実施形態の変形例の主要部の構成を示
す平面図。

【図５】第１の実施形態の変形例の主要部の構成を示
す平面図。

【図６】第１の実施形態の変形例の主要部の構成を示
す斜視図。

【図７】本発明の第２の実施形態に係るアンテナを備
えた携帯端末の構成を示す平面図。

【図８】従来例の構成を示す斜視図。

【図９】偏波損失が発生することを説明するための
図。

【符号の説明】

１…接地導体板（筐体）２…放射導体３，６１，６１ａ，６１ｂ，７１…短絡板４…誘電体５，５ａ，５ｂ…同軸線路６，７…偏波３１…スリット３２…Ｕ字型スロット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】接地導体板と、この接地導体板に対向し、
第１の方向に広がる第１の平面部分と第２の方向に広が
る第２の平面部分とを有する放射導体と、この放射導体
と前記接地導体板とを接続する短絡板と、前記放射導体
に給電を行う給電手段とを備え、前記第１の平面部分及
び前記第２の平面部分が、異なる偏波方向の電波を受信
する放射部を形成することを特徴とするアンテナ。
【請求項２】前記給電手段は、１つの給電部から前記第
１及び第２の平面部分に給電することを特徴とする請求
項１に記載のアンテナ。
【請求項３】前記給電手段は、前記第１及び第２の平面
部分にそれぞれ給電する２つの給電部を有することを特
徴とする請求項１に記載のアンテナ。
【請求項４】筐体である接地導体板と、この接地導体板
に対向し、第１の方向に広がる第１の平面部分と第２の
方向に広がる第２の平面部分とを有する放射導体と、こ
の放射導体と前記接地導体とを接続する短絡板と、前記
放射導体に給電を行う給電手段とを備え、前記筐体を傾
けたとき前記第１の平面部分が略垂直方向の偏波を受信
する放射部を形成し、前記第２の平面部分が略水平方向
の偏波を受信する放射部を形成することを特徴とするア
ンテナを備えた携帯端末。