DE60313326T2

DE60313326T2 - Antenneneinrichtung und tragbares funkkommunikationsendgerät

Info

Publication number: DE60313326T2
Application number: DE60313326T
Authority: DE
Inventors: Hideaki Minato-ku SHOJI; Yoshiki Kanayama; Masatoshi Sawamura
Original assignee: Sony Ericsson Mobile Communications Japan Inc
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2003-07-09
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2023-07-10
Also published as: CN1557037A; KR101025680B1; JP3844717B2; ES2283793T3; EP1524723A4; CN100375335C; EP1524723A1; DE60313326D1; EP1524723B1; JP2004056421A; US20040239575A1; KR20050023203A; US7053848B2; WO2004010533A1

Description

Gegenstand der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antenneneinrichtung und ein tragbares Funkkommunikationsgerät, und genauer spezifiziert, jene, die angepasst sind, die Leistung einer Antenne zu verbessern.
Stand der Technik
Eine Nutenantenne ist eine klein dimensionierte, die durch die Öffnung des Randendes einer Schlitzantenne realisiert ist, und sie ist bislang breit verwendet worden. Insbesondere kann eine verbesserte Charakteristik eines breiteren Frequenzbandes durch Bilden dieser Nutenantenne auf einem semi-infiniten Substrat erhalten werden.
Mit dem neuesten Trend eine kleinere Größe und ein leichteres Gewicht eines mobilen Telefons zu realisieren, neigt auch das darin verwendete Substrat verkleinert zu werden. Folglich, wenn eine Nutenantenne auf einem Substrat gebildet ist, um als eine Antenne für ein mobiles Telefon zu dienen, kommt ein Problem auf, dass eine ausreichend breite Frequenzcharakteristik nicht genau zu erhalten ist.
Dieses Problem wird nun untenstehend mit Bezug auf die 1 erklärt.
1 zeigt ein Beispiel einer konventionellen Antennenvorrichtung, die in einem mobilen Telefon vorgesehen ist. In dem Beispiel nach 1 ist eine Nutenantenne 2 mit einer Einspeisung 3 auf einem Substrat 1 gebildet, das eine horizontale Länge von 0,27 λr und eine vertikale Länge von 0,5 λr aufweist. Die Gesamtheit dieser Nutenantenne 2 ist im Wesentlichen auf eine solche Art zu einem L geformt, um an einer Position zur Rechten gebogen zu werden, die einer Länge von 0,04 λr von einem Rand (unteres Ende in der Darstellung) des Substrats 1 entspricht, und ausgeschnitten zu werden, um eine Länge von 0,13 λr von der Biegeposition zu haben. In dieser Darstellung bezeichnet λr die Länge der elektrischen (bzw. elektromagnetischen) Welle, die von dem mobilen Telefon übertragen oder empfangen worden ist.
2A und 2B zeigen grafisch die Eingangsimpedanz-Charakteristik, die im Falle der Verwendung der allgemeinen Antennenvorrichtung nach 1 in einem mobilen Telefon erhalten wird. 2A ist eine Smith-Kurvendarstellung, die die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung repräsentiert, und 2B zeigt ein VSWR (Spannungs-Standwellen-Verhältnis), das die Impedanzabstimmung der Antennenvorrichtung darstellt.
In 2A wird angezeigt, dass eine Ortslinie m1, die die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung darstellt, von dem Zentrum O versetzt ist. Daraus ist zu verstehen, dass die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung keine Breitband-Charakteristik ist.
In 2B bezeichnet die Abszisse die Frequenzen, wobei die Frequenz rechts weisend höher (1,25 f0) oder links weisend von einer vorbestimmten Zentralfrequenz f0 niedriger (0,75 f0) wird. Die Ordinate bezeichnet den Wert von VSWR, der aufwärts größer wird. Diese Antennenvorrichtung ist aus der Nutenantenne 2 gebildet und hat eine Uni-Resonanz-Charakteristik, so dass VSWR = 4,5 am Ende der Bandbreite BW (0,94f0 bis 1,06f0) ist, beispielsweise. Das zeigt an, dass die Strahlungseffizienz infolge der Verluste, die von der Fehlanpassung der Impedanz an die Funkschaltung herrühren, zumindest bis zu 36% gestört ist, was demzufolge bedeutet, dass eine ausreichende Bandbreite mit dieser Antennenvorrichtung nicht erreicht wird.
In den neuesten klein dimensionierten mobilen Telefonen, wie oben beschrieben, ist das Substrat im Vergleich mit den Wellenlängen der Signale, die durch das mobile Telefon zu verarbeiten sind, relativ klein gemacht, und es gibt dementsprechend ein Problem, dass eine ausreichende Breitband-Charakteristik in beliebiger konventioneller Antennenvorrichtung nicht gewährleistet wird.
Ferner zeigt 3 grafisch die elektrische Verteilung auf der Substratoberfläche in der Antennenvorrichtung nach 1. In 3 kann die Substratoberfläche, beispielsweise, in eine Erstreckung e1, wo Hochfrequenzströme nicht viel verbreitet sind, eine Erstreckung e2, wo Hochfrequenzströme mäßig verbreitet sind, und eine Erstreckung e3, wo Hochfrequenzströme konzentriert sind, aufgeteilt werden. Und der Schlitzabschnitt der Nutenantenne 2 ist in der Erstreckung e3 enthalten, wo Hochfrequenzströme konzentriert sind, wodurch die Konzentration der Hochfrequenzströme in dem Ausschnittabschnitt der Nutenantenne 2 angezeigt ist.
Folgerichtig ist in dieser Antennenvorrichtung, wenn ein menschlicher Körper oder desgleichen in der Nähe des Schlitzabschnitts der Nutenantenne 2 ist, wo Hochfrequenzströme konzentriert sind, die Eingangsimpedanz-Charakteristik infolge seiner Uni-Resonanz im Widerstand niedriger gemacht, wodurch die Fehlanpassung an die Funkschaltung verursacht wird. Im Ergebnis wird die Strahlungseffizienz der Antennenvorrichtung gemindert, um eventuell die Antennencharakteristiken extrem zu verschlechtern.
JP-A-09 270 618 offenbart die Verwendung von zwei Nutenantennen.
WO 98/49743 offenbart eine Nutenantenne in Kombination mit einer Edge-Antenne.
JP-A-8 097 760 offenbart eine Nutenantenne in Kombination mit einer Stabantenne.
JP-A-06 314 927 offenbart die Verwendung von zwei Nutenantennen in einer Mischkonfiguration.
US-A-5 600 337 offenbart die Verwendung von zwei Nutenantennen in einer „Y"-Konfiguration.
WO 01/82408 A1 offenbart eine faltbare Kommunikationsvorrichtung mit einer Nutenantenne in dem unteren Gehäusebereich und einen parasitisch gespeisten Nutenresonator im oberen Gehäusebereich.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht oben erwähnter Umstände umgesetzt und ihre Aufgabe besteht in der Verbesserung der Leistungsfähigkeit der Antenne.
Ein erstes tragbares Funkkommunikationsgerät nach vorliegender Erfindung weist auf:
einen ersten Körper,
einen zweiten Körper, der schwenkbar mit dem ersten Körper verbunden ist und aufmachbar und schließbar in Bezug auf den ersten Körper ist;
ein erstes Substrat, das in dem ersten Körper beherbergt ist;
eine erste schlitzförmige Nutenantenne, die auf dem ersten Substrat ausgebildet ist und
eine Einspeisung hat;
ein zweites Substrat, das in dem zweiten Körper beherbergt ist,
eine zweite schlitzförmige Nutenantenne, die auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist, in der Nähe eines offenen Endes der ersten Nutenantenne in einer solchen Weise positioniert ist, dass die Richtung der Hauptpolarisierung der zweiten Nutenantenne mit der von der ersten Antenne übereinstimmend wird, und die zweite Nutenantenne durch elektromagnetische Kopplung mit der ersten Nutenantenne arbeitet, wenn erster und zweiter Körper in einem offenen Zustand und in einem geschlossenen Zustand sind.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Darstellung, die ein Aufbaubeispiel einer Antennenvorrichtung zeigt, die in einem konventionellen mobilen Telefon verwendet ist;
2A ist ein Diagramm zum Darstellen der Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung aus 1;
2B illustriert grafisch die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung aus 1;
3 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Stromverteilung in der Antennenvorrichtung aus 1;
4 ist eine Darstellung, die ein Aufbaubeispiel einer Antennenvorrichtung in einem mobilen Telefon zeigt;
5 ist eine Darstellung, die ein konkretes Aufbaubeispiel der Antennenvorrichtung aus 4 zeigt;
6A ist ein Diagramm zum Darstellen der Impedanz der Antennenvorrichtung, die in 5 gezeigt ist;
6B illustriert grafisch die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung, die in 5 gezeigt ist;
7A ist ein Diagramm zum Darstellen eines anderen Beispiels der Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung, die in 5 gezeigt ist;
7B illustriert grafisch ein anderes Beispiel der Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung, die in 5 gezeigt ist;
8A ist ein Diagramm zum Darstellen eines weiteren Beispiels der Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung, die in 5 gezeigt ist;
8B illustriert grafisch ein weiteres Beispiel der Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung, die in 5 gezeigt ist;
9 ist eine Darstellung, die ein anderes Aufbaubeispiel der Antennenvorrichtung zeigt;
10 ist eine Darstellung, die ein weiteres Aufbaubeispiel der Antennenvorrichtung zeigt;
11 ist eine Darstellung, die ein weiteres Aufbaubeispiel der Antennenvorrichtung zeigt;
12 ist ein Diagramm zum Darstellen einer Stromverteilung in der Antennenvorrichtung aus 11;
13 ist eine Darstellung, die ein weiteres Aufbaubeispiel der Antennenvorrichtung zeigt;
14 ist eine Darstellung, die ein weiteres Aufbaubeispiel der Antennenvorrichtung zeigt;
15 ist eine Darstellung, die ein weiteres Aufbaubeispiel der Antennenvorrichtung zeigt;
16 ist ein anderes Aufbaubeispiel der Antennenvorrichtung;
17 ist eine Darstellung, die ein weiteres Aufbaubeispiel der Antennenvorrichtung zeigt;
18A ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines äußeren Aufbaus eines mobilen Telefons zeigt, das die Antennenvorrichtung aus 4 verwendet;
18B ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines internen Aufbaus des mobilen Telefons zeigt, das die Antennenvorrichtung aus 4 verwendet;
19A ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines anderen äußeren Aufbaus des mobilen Telefons zeigt, das die Antennenvorrichtung aus 4 verwendet;
19B ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines anderen internen Aufbaus des mobilen Telefons zeigt, das die Antennenvorrichtung aus 4 verwendet;
20A ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines weiteren äußeren Aufbaus des mobilen Telefons zeigt, das die Antennenvorrichtung aus 4 verwendet;
20B ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines weiteren internen Aufbaus des mobilen Telefons zeigt, das die Antennenvorrichtung aus 4 verwendet;
20C ist eine Darstellung, die ein Beispiel eines weiteren Aufbaubeispiels in einem Zustand zeigt, in dem das, die Antennenvorrichtung aus 4 verwendende, mobile Telefon zusammengeklappt ist;
21 ist eine Darstellung, die ein anderes Aufbaubeispiel der Antennenvorrichtung zeigt, wo die vorliegende Erfindung angewendet ist; und
22 ist eine Darstellung zum Veranschaulichen eines Zustands, in dem die Antennenvorrichtung aus 21 zusammengeklappt ist.
Nachfolgend werden Beispiele einer Antennenvorrichtung zum Verständnis der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
4 ist eine Darstellung, die ein Aufbaubeispiel einer Antennenvorrichtung zeigt, die auf einem Substrat gebildet ist, welches in einem mobilen Telefon beherbergt ist, in dem die vorliegende Erfindung angewandt wird. Auf diesem Substrat sind ebenso verschiedene Schaltungen, einschließlich eines Mikrofons, eines Lautsprechers, einer Anzeige, einer Steuerung und so weiter, realisiert, die in dem Beispiel nach 4 wegen der Einfachheit der Erklärung ausgeblendet worden sind. Dieses Substrat dient als eine Referenzpotential-Masse, an welche diese Schaltungen angeschlossen werden.
In 4 weist die Antennenvorrichtung eine Funkschaltung 22 zum Übertragen/Empfangen eines Hochfrequenzsignals zu/von einer nahe liegenden Basisstation oder dergleichen, und ein Substrat 21 auf, auf dem eine Nutenantenne 23 und eine Nutenantenne 24 vorgesehen sind. Dieses Substrat 21 wird in Bezug auf die Hochfrequenzen unabhängig von der Funkschaltung 22 gehalten.
Auf dem Substrat 21 ist die Nutenantenne 23 derart ausgebildet, um ein offenes Ende 23a mit einem geradlinigen Schlitz einer vorbestimmten Breite und einer Länge von λ/4 von einem Rand des Substrats 21 (untere Seite in der Darstellung) an der Rückseite bezüglich der Position der Funkschaltung 22 zu haben. Die Nutenantenne 23 hat eine Einspeisung 25 und arbeitet entsprechend einem Hochfrequenzstrom, der von der Funkschaltung 22 mittels der Einspeisung 25 erhalten wird.
Die Nutenantenne 24 ist so ausgebildet, um ein offenes Ende 24a mit einem geradlinigen Schlitz von einer etwas kürzeren als λ/4 Länge zu haben, und ist in der gleichen Richtung, wie die der Nutenantenne 23, von dem gleichen Rand davon an einer Position geschnitten, die mit einem Abstand d abseits von der Nutenantenne 23 beabstandet ist. Die Nutenantenne 24 ist parallel zu der Nutenantenne 23 gebildet und gleicht ihr in der Breite. Die Nutenantenne 24 hat eine Einspeisung 25 und arbeitet durch elektromagnetische Kopplung mit der Nutenantenne 23.
Die Nutenantenne 23 und die Nutenantenne 24 stehen in einem solchen Zusammenhang, dass deren elektromagnetische Kopplung dazu neigt in der Intensität zu wachsen oder abzusinken, sowie der Abstand d kürzer oder länger wird (insbesondere wenn der Abstand d zwischen dem offenen Ende 23a und dem offenen Ende 24a kürzer oder länger wird). Entsprechend einigen Experimenten ist es, wenn die zu einer Referenzfrequenz F0 korrespondierende Wellenlänge beispielsweise λ ist, bevorzugt, dass die Länge des Abstands d in einem Bereich von λ/30 bis λ/5 liegt.
Es ist möglich eine Multiresonanz der Antennenvorrichtung, d.h. ihre Bandverbreiterung, durch eine leichte Änderung der Langen der zwei Nutenantennen 23 und 24 zu erreichen. Und die Richtungen der Hauptpolarisation können durch Ausbilden der Schlitze der zwei Antennen in der gleichen Richtung (parallel zu einander) übereinstimmend gemacht werden.
5 ist eine Darstellung, die ein anschauliches Aufbaubeispiel der Antennenvorrichtung aus 4 zeigt. In 5 sind jegliche Bestandteile, die denen in 4 entsprechen, durch gleiche Bezugskennzeichen oder Symbole bezeichnet und eine wiederholte Erklärung hiervon wird unten folgend ausgelassen.
In 5 ist das Substrat 21 so dimensioniert, um eine horizontale Länge von 0,27 λ und eine vertikale Länge von 0,5 λr zu haben, wo λr die Wellenlänge einer Kommunikationsfunkwelle bezeichnet. Eine Nutenantenne 23 ist mit einem geradlinigen Schlitzausschnitt in einer Länge von 0,2 λr von einem Rand des Substrats 1 gebildet. Und eine Nutenantenne 24, die durch die elektromagnetische Kopplung mit der Nutenantenne 23 arbeitet, ist mit einem anderen Schlitzausschnitt an einer Position gebildet, die abseits von der Nutenantenne 23 zur Rechten in einem Abstand von 0,1 λr beabstandet und parallel zu der Nutenantenne 23 ist. Der Schlitz der Nutenantenne 24 ist ausgebildet einwenig kürzer als 0,2 λr zu sein, was der Länge der Nutenantenne 23 entspricht.
In der Antennenvorrichtung nach 5, wie oben beschrieben, ist die Nutenantenne 24, die mittels elektromagnetischer Kopplung arbeitet, durch ihre Abmessungsparameter in einer Weise justiert, um mit der Nutenantenne 23, die eine Einspeisung 25 hat, einzustimmen.
Die Eingangsimpedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung nach 5 ist in den 6A und 6B gezeigt. 6A ist eine Smith-Kurvendarstellung, die die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung vertritt, und 6B zeigt grafisch die Spannungs-Standwellen-Verhältnis-(VSWR)-Charakteristik, die die Impedanzabstimmung der Antennevorrichtung anzeigt.
In 6A ist eine Ortslinie m2, die die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung ausdrückt, von einem α-Typ, der im Zentrum 0 der Smith-Kurvendarstellung konzentriert ist, wodurch angezeigt wird, dass die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung für ein breiteres Band passend gemacht ist.
In 6B zeigt die Abszisse eine Frequenz an, die zur Linken von einer vorbestimmten Zentralfrequenz f0 (= 1/λr) höher (1,25f0) oder niedriger (0,75f0) wird. Und die Ordinate zeigt den VSWR-Wert an, der aufwärts größer wird. Das bedeutet, dass die Impedanzabstimmung verbessert wird, da der VSWR-Wert kleiner ist.
Im Beispiel nach 6B ist der maximale VSWR in einer Bandbreite BW von 0,94f0 bis 1,06f0 gleich 3,0. Das zeigt an, dass die Strahlungseffizienz durch Verluste um 14% verschlechtert ist, die auf die Impedanz-Fehlanpassung mit zumindest der Funkschaltung 22 zurück zu führen sind. Das heißt, dass entsprechend dieser Antennenvorrichtung die Strahlungseffizienz hiervon um 22% im Vergleich mit der konventionellen Antennenvorrichtung verbessert worden ist, die mit Bezug auf die 2 erklärt worden ist, wo die Strahlungseffizienz 36% war.
Nun Bezug nehmend auf die 7A, 7B, 8A und 8B wird eine Erklärung der Eingangsimpedanz-Charakteristik des mobilen Telefons, welches mit einer Antennenvorrichtung nach 5 ausgestattet ist, im Fall eines durch eine Hand gehaltenen Telefons angegeben. Jede der 7A und 8A ist eine Smith-Kurvendarstellung, die die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung vertritt, und jede der 7B und 8B zeigt grafisch die Spannungs-Standwellen-Verhältnis-(VSWR)-Charakteristik an, die die Impedanzabstimmung der Antennevorrichtung anzeigt.
7A und 7B vertreten die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung, die erhalten wird, wenn die oberen Hälften der Schlitze der Nutenantennen 23 und 24 mit einer Hand abgedeckt werden. In 7A ist eine Ortslinie m3, die die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung ausdrückt, von einem α-Typ, der im Zentrum O der Smith-Kurvendarstellung konzentriert ist, wodurch angezeigt wird, dass die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung eine Breitband-Charakteristik hat. In 7B ist der VSWR der Antennenvorrichtung in einer Bandbreite BW von 0,9f0 bis 1,0f0 kleiner als 1,8, wodurch angezeigt ist, dass eine stabile Impedanz-Charakteristik erreicht wird.
Die 8A und 8B zeigen die Impedanz-Charakteristik an, die erhalten wird, wenn die Schlitze der Nutenantennen 23 und 24 gänzlich mit einer Hand abgedeckt werden. In 8A ist eine Ortslinie m4, die die Impedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung ausdrückt, in der Nachbarschaft des im Zentrums O der Smith-Kurvendarstellung konzentriert, wodurch angezeigt wird, dass die Breitband-Charakteristik der Antennenvorrichtung noch erhalten ist. In 8B ist der VSWR der Antennenvorrichtung in einer Bandbreite BW von 0,9f0 bis 1,0f0 kleiner als 2,2, wodurch angezeigt ist, dass eine stabile Impedanz-Charakteristik erreicht ist.
Wie oben beschrieben, wird die Nutenantenne 24, die mittels elektromagnetischer Kopplung arbeitet, durch ihre Abmessungsparameter auf eine Weise justiert, um in der Lage zu sein, ungeachtet der Störung oder des Einflusses durch eine Hand, mit der Nutenantenne 23, die die Einspeisung 25 hat, eingestimmt zu werden, so dass eine stabile Breitband-Impedanzcharakteristik erreicht werden kann.
Eine weitere Erklärung wird an einem anderen Aufbaubeispiel einer Antennenvorrichtung gegeben, die auf einem internen Substrat eines mobilen Telefons gebildet ist.
In der nachfolgenden Beschreibung sind jegliche Bestandteile, die denen in 4 entsprechen, durch gleiche Bezugskennzeichen oder Symbole bezeichnet, und eine wiederholte Erklärung hiervon wird unten folgend ausgelassen.
In einer Antennenvorrichtung nach 9 ist eine Nutenantenne 23, die eine Einspeisung 25 hat, in Form eines L gebildet, da ihr Schlitz in der Darstellung an einer Position (Punkt P1) in einer vorbestimmten Abstandslänge von einem offenen Ende 23a eines Randes eines Substrats 21 zur Linken gebogen und von dem Punkt P1 zu einer vorbestimmten Position (Endpunkt) ausgeschnitten ist. Eine andere Nutenantenne 24, die mittels elektromagnetischer Kopplung mit der Nutenantenne 23 arbeitet, ist in Form eines L gebildet, da ihr Schlitz in der Darstellung an einer Position (Punkt P2) in einer vorbestimmten Abstandslänge von einem offenen Ende 24a eines Randes des Substrats 21 zur Rechten gebogen und von dem Punkt P2 zu einer vorbestimmten Position (Endpunkt) ausgeschnitten ist.
In der Nutenantenne 23 ist eine Gesamtlänge, die die Länge von dem offenen Ende 23a des Substrats 21 bis zum Punkt P1 und die Länge von dem Punkt P1 bis zum Endpunkt einschließt, zu λ/4 gewählt. Währenddessen ist in der Nutenantenne 24 eine Gesamtlänge, die die Länge von dem offenen Ende 24a des Substrats 21 bis zum Punkt P2 und die Länge von dem Punkt P2 bis zum Endpunkt einschließt, gewählt etwas kürzer als λ/4 zu sein. Deswegen wird es möglich die Schlitzlänge in Längsrichtung des Substrats 21 zu verkürzen (d.h. von den offenen Enden 23a, 24a des Substrats 21 bis zu den Punkten P1, P2), so dass die Antennenvorrichtung nach 9, die aus den Nutenantennen 23 und 24 zusammengesetzt ist, im Vergleich mit der Antennenvorrichtung nach 4 verkleinert werden kann.
Obwohl jeder Schlitz der Nutenantennen 23 und 24 in 9 als ein L geformt ist, kann er genauso gut eine Mäander- oder Zickzack-Form haben.
In einer Antennenvorrichtung nach 10 ist eine Nutenantenne, die mittels elektromagnetischer Kopplung mit einer Nutenantenne 23 arbeitet, aus zwei Nutenantennen 24-1 und 24-2 zusammengesetzt, die durch zwei geradlinige Schlitze gebildet sind, jeder von denen eine vorbestimmte Längenausdehnung von einem Rand eines Substrats 21 hat. Die Nutenantenne 24-1 ist an einer Position gebildet, die abseits zur Rechten von der Nutenantenne 23 mit einem Abstand beabstandet ist und eine Länge hat, die einwenig größer als λ/4 von einem offenen Ende 24-1a ist. Und die Nutenantenne 24-2 ist an einer Position gebildet, die abseits zur Rechten von der Nutenantenne 24-1 mit einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist und eine Länge hat, die einwenig kürzer als λ/4 ist. Diese Nutenantennen 24-1 und 24-2 sind parallel zur Nutenantenne 23 gebildet.
Somit sind in der Antennenvorrichtung nach 10 eine Vielzahl von Nutenantennen, die mittels elektromagnetischer Kopplung arbeiten, so gebildet, um einander gegenüber verschiedene Längen zu haben, wodurch das gesamte Resonanzband, im Vergleich mit dem im Fall einer einzelnen Nutenantenne erhaltenen, verbreitet werden kann. Normalerweise ist die Resonanz von Antennen als (λ/4) × N (Anzahl der Antennen) ausgedrückt, so dass eine Multiresonanz mit den Nutenantennen 24-1 und 24-2 bei einer gewünschten Frequenz erreicht werden kann, die verschieden von der der Nutenantenne 23 ist, die die Einspeisung 25 hat.
Obwohl 10 lediglich zwei Nutenantennen 24-1 und 24-2 zeigt, die mittels elektromagnetischer Kopplung arbeiten, kann deren Anzahl drei oder mehr sein. Ferner kann, obwohl die Nutenantenne 23 auf der linken Seite positioniert ist, während die Nutenantennen 24-1 und 24-2 auf der rechten Seite positioniert sind, deren Positionierung genauso gut umgekehrt sein und die Anordnung hat keine Bedeutung.
In einer Antennenvorrichtung nach 11 sind metallische Leiterglieder 31a und 31b, die mit einem Substrat 21 verbunden sind, in der Nähe eines offenen Endes 23a einer Nutenantenne 23 und eines offenen Endes 24a einer anderen Nutenantenne 24 auf dem Substrat 21 benachbart zu einander positioniert. (Die metallischen Leiterglieder 31a und 31b können aus dem Substrat 21 zusammengesetzt werden.) In dieser Aufbauanordnung ist es möglich die elektromagnetische Kopplung zu verstärken, die durch einige derartige Ursachen geschwächt wird, wie die Unmöglichkeit der Verkürzung des Abstandes d zwischen den Nutenantennen 23 und 24 in Anbetracht des positionsbedingten Zusammenhangs mit einigen anderen Bestandteilen.
Diese Aufbauanordnung kann begriffen werden als eine, die die metallischen Leiterglieder 31a und 31b mittels eines offenen Endes 31c einander entgegensetzt, oder sie kann begriffen werden als eine, die das offene Ende 23a und das offene Ende 23b zum offenen Ende 31c verbindet, welches als ein gemeinsames offenes Ende verwendet wird.
Wie beschrieben, ist in der Antennenvorrichtung nach 11 die Justierung zum Verstärken der elektromagnetischen Kopplung durch die nahe liegende Positionierung des Substrats 21 oder des an ihn angeschlossenen metallischen Leitergliedes 31 möglich gemacht, wodurch das Problem bewältigt wird, dass die Nutenantennen 23 und 24 nicht an deren idealen Positionen auf dem Substrat 21 infolge derer Beziehung mit den anderen Bestandteilen (nicht gezeigt) positioniert werden können und die elektromagnetische Kopplung zwischen den zwei Nutenantennen wird demzufolge geschwächt.
Ferner, 12 ist ein Diagramm, das die elektrische Verteilung auf der Oberfläche des Substrats in der Antennenvorrichtung aus 11 zeigt. In 12 kann die gesamte Verteilung aufgeteilt werden in, beispielsweise, eine Erstreckung e0, wo fast keine Hochfrequenzströme verteilt werden, eine Erstreckung e1, wo nicht viel Hochfrequenzströme verteilt werden, eine Erstreckung e2, wo Hochfrequenzströme mittelgradig verteilt sind und eine Erstreckung e3, wo die Hochfrequenzströme konzentriert verteilt sind. Wie in der Erstreckung e3 angezeigt, wo die Hochfrequenzströme konzentriert verteilt sind, ist entsprechend der Antennenvorrichtung nach 11 das offene Ende 24a der Nutenantenne 24, die mittels der elektromagnetischen Kopplung arbeitet, zusammen mit dem offenen Ende 23a der Nutenantenne 23, die die Einspeisung 25 hat, an das gemeinsame offene Ende 31c angeschlossen, wodurch die Hochfrequenzströme in den zwei Antennen (Nutenantennen 23 und 24) zerstreut werden. Folglich, sogar wenn eine Nutenantenne 23 durch eine derartige Störung betroffen ist, wie zum Beispiel die Berührung eines menschlichen Körpers, ist eine andere Nutenantenne 24 vorhanden und die Eingangsimpedanz-Charakteristik wird dadurch nicht mit einer Leichtigkeit variiert, um eventuell die Stabilität der Eingangsimpedanz-Charakteristik zu erreichen.
Als Nächstes, wird in einer Antennenvorrichtung nach 13 ein metallisches Glied 41 zwischen einer Nutenantenne 23 und einer Nutenantenne 24 auf einer Seite des Substrats 21 dazwischenpositioniert, wo ein offenes Ende 23a der Nutenantenne 23 und ein offenes Ende 24a der Nutenantenne 24 gebildet sind. In diesem Fall ist es möglich, im Gegensatz zur Antennenvorrichtung nach 11, die elektromagnetische Kopplung zu schwachen, die durch eine Ursache, dass der Abstand d zwischen den Nutenantennen 23 und 24 allzu klein ist, mit Überschuss verstärkt worden ist.
Das metallische Glied 41 kann ein dielektrisches Glied oder ein magnetisches Glied, ohne einer Einschränkung allein auf Metall sein, wenn es wirksam ist das elektrische Feld zu schwachen.
Wie beschrieben, ist in der Antennenvorrichtung nach 13 die Justierung zum Schwachen der elektromagnetischen Kopplung durch das Positionieren eines metallischen Gliedes oder desgleichen zwischen den Nutenantennen 23 und 24 möglich gemacht, wodurch das Problem bewältigt wird, dass die Nutenantennen 23 und 24 nicht an deren idealen Positionen auf dem Substrat 21 infolge deren Beziehung mit den anderen Bestandteilen (nicht gezeigt) positioniert werden können und die elektromagnetische Kopplung dazwischen wird demzufolge mit Überschuss verstärkt.
In einer Antennenvorrichtung nach 14, wie in der vorher erwähnten Antennenvorrichtung nach 11, sind die Abschnitte eines Substrats 21 auf einer seiner Seiten, wo ein offenes Ende 23a einer Nutenantenne 23 und ein offenes Ende 24a einer Nutenantenne 24 gebildet sind, als Substrate 21a und 21b forterstreckt, und die Substrate 21a und 21b sind zu einander nahe liegend. Und die konzentrierten konstanten Elemente 51a, 51b und 51c, die aus Kondensatoren, Leitern oder desgleichen bestehen, sind auf den gegenseitig benachbarten Substraten 21a und 21b positioniert. In dem Beispiel nach 14, beispielsweise, besteht das zentrale konzentrierte konstante Element 51b von solchen konzentrierten konstanten Elementen 51a, 51b und 51c aus einem Kondensator, während die anderen konzentrierten konstanten Elemente 51a und 51c aus Leitern bestehen, und die Intensität der elektromagnetischen Kopplung kann durch die Änderung der Kapazität C des konzentrierten konstanten Elements 51b, das aus einem Kondensator besteht, justiert werden.
Wie beschrieben, ist mit der Antennenvorrichtung nach 14 die Antennencharakteristik sowohl durch das Bereitstellen der konzentrierten konstanten Elemente in den Abschnitten des Substrats 21, als auch durch die Änderung der Schlitzabmessungen der Nutenantennen oder des Abstands zwischen den Nutenantennen justierbar.
Ferner ist in der Antennenvorrichtung nach 15 ein Phasenglied 61, das eine gewünschte Reaktanz-Komponente aufweist, an einer Position der Nutenantenne 24, die in der Antennenvorrichtung nach 4 enthalten ist und mittels elektromagnetischer Kopplung arbeitet, vorgesehen. Es ist möglich, da die Intensität der elektromagnetischen Kopplung in dieser Antennenvorrichtung nach 15 durch das Phasenglied 61 anpassungsfähig veränderbar ist, die Intensität der elektromagnetischen Kopplung auf einen optimalen Wert davon zu setzen, wenn der optimale Wert solcher Intensität abhängig davon variiert, ob das mobile Endgerät, das diese Antennenvorrichtung verwendet, beispielsweise durch die Hand des Benutzers gehalten oder nicht ist.
Somit kann in der Antennenvorrichtung nach 15 die Antennencharakteristik, inklusive der Impedanz und des Strahlungsmusters, mittels des Phasengliedes 61, der an die Nutenantenne 24 angeschlossen ist, die durch die elektromagnetische Kopplung arbeitet, wie gewünscht justiert werden. Außerdem, da das Phasenglied 61 in der Lage ist das Phasenmaß zu einem gewünschten Wert zu verändern, wird die Antennencharakteristik in Übereinstimmung mit der Kommunikationsausrüstung aktiv justiert.
Wie beschrieben wird die Nutenantenne, die mittels elektromagnetischer Kopplung arbeitet, auf einem Substrat, wo eine andere Nutenantenne mit einer Einspeisung gebildet ist, auf eine Weise gebildet, um die gleiche Hauptpolarisation zu erzeugen, und die Beziehung zwischen solchen Nutenantennen ist mit Bezug auf die Formen der Schlitze und den Abstand dazwischen oder ein metallisches Glied, bzw. ein konzentriertes konstantes Element justiert, oder ein Phasenglied ist zusätzlich darin vorgesehen, so dass die Eingangsimpedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung für ein breiteres Band passend, d.h. zum Erreichen der Multiresonanz gemacht werden kann.
Als Nächstes wird, Bezug nehmend auf die 16 und 17, eine Erklärung einer Antennenvorrichtung angegeben, wo eine Antenne, die mittels elektromagnetischer Kopplung mit einer Nutenantenne 23, die eine Einspeisung 25 aufweist, arbeitet, an einer anderen Position positioniert ist, als ein Substrat 21, wo die Nutenantenne 23 gebildet ist.
In der Antennenvorrichtung, die als ein Beispiel in 16 gezeigt ist, wird eine geradlinige Antenne 71 als eine Antenne verwendet, die mittels elektromagnetischer Kopplung mit einer Nutenantenne 23 arbeitet, die eine Einspeisung 25 aufweist. Die Antenne 71, die mittels elektromagnetischer Kopplung mit der Nutenantenne 23 arbeitet, hat eine Länge von λ/2 und ist in der Nähe eines offenen Endes 23a der Nutenantenne 23 positioniert. Diese geradlinige Antenne 71 ist orthogonal zu einem Schlitz der Nutenantenne 23 auf solch eine Weise angeordnet, dass die Hauptpolarisierung davon richtungsweise übereinstimmend mit der von der Nutenantenne 23 wird. Folgerichtig kann, da die Hauptpolarisierungs-Richtung der Nutenantenne 23 quer zu ihrem Schlitz (d.h. längs gerichtet) ist, die Hauptpolarisierungs-Richtung der geradlinigen Antenne 71 übereinstimmend (parallel) mit der Hauptpolarisierungs-Richtung der Nutenantenne 23 gemacht werden.
Gewöhnlich halten die meisten Benutzer (beim Benutzen), während sie reden, das Telefon mit einer leichten Neigung zur horizontalen Richtung und dadurch ist die Hauptpolarisierungs-Richtung h der geradlinigen Antenne 71 während der Kommunikation nahezu vertikal zu dem Grundboden, um folgerichtig übereinstimmend mit der vertikalen Polarisationsrichtung der Basisstation für mobile Telefone zu werden, so dass die Verstärkung dazu neigt größer zu sein.
Im Beispiel der 16 ist die geradlinige Antenne 71 in einer geraden Linie geformt, kann aber genauso gut ein Mäander, Zickzack oder spiralförmig sein.
In der in 17 als ein Beispiel gezeigten Antennenvorrichtung wird anstelle der geradlinigen Antenne 71 nach 16 eine gefaltete Antenne 81 verwendet, die durch das Umschleifen einer Antenne von einer Länge λ geformt ist. In gleicher mit der geradlinigen Antenne Weise ist die gefaltete Antenne 81 auch so angeordnet, um mit der Hauptpolarisations-Richtung h übereinstimmend zu sein. Deswegen ist der gleiche vorteilhafte Effekt erreichbar, wie mit der geradlinigen Antenne 71 nach 16.
In diesem Fall ist der zur Hauptpolarisations-Richtung h orthogonale Rückfaltabstand e der gefalteten Antenne 81 gewählt extrem klein zu sein.
In dem oben erwähnten Beispiel ist die Antenne, die mittels elektromagnetischer Kopplung arbeitet, so angeordnet, dass die Hauptpolarisations-Richtung davon übereinstimmend mit der von der Nutenantenne 23 wird, die die Einspeisung 25 in der Nähe davon aufweist, wodurch der gleiche vorteilhafte Effekt, wie mit der Antennenvorrichtung nach 4, erreicht werden kann.
Nun wird Bezug nehmend auf die 18A und 18B, 19A und 19B, und 20A bis 20C eine Erklärung über einige Fälle der Anwendung der oben beschriebenen Antennenvorrichtung auf ein mobiles Telefon angegeben. Es wird angenommen, dass in der nachfolgenden Beschreibung die in 4 gezeigte Antennenvorrichtung in einem mobilen Telefon verwendet ist.
In den 18A und 19A weist ein mobiles Telefon 201 einen oberen Körper 211, der eine Anzeige 214 und einen Lautsprecher 215 hat, einen unteren Körper 212, der eine manuelle Steuerung 216 und ein Mikrofon 217 hat, und ein Scharnier 213 zum Verbinden des oberen Körpers 211 und des unteren Körpers 212 miteinander, auf. Obwohl das Scharnier 213 in den 18A und 19A vereinfacht ist, sind der obere Körper 211 und der untere Körper 212 durch das Scharnier 213 auf eine Weise gelagert, um schwenkbar zu sein.
18B und 19B sind Darstellungen, die jede ein Aufbaubeispiel eines internen Substrats in dem mobilen Telefon 201 nach 18A und 19A zeigen. In den 18B und 19B sind jegliche Bestandteile, die denen in 4 entsprechen, durch gleiche Bezugskennzeichen oder Symbole bezeichnet, und eine wiederholte Erklärung darüber wird unten folgend ausgelassen.
Im Beispiel nach 18B ist ein Substrat 21a mit einer darauf gebildeten Antennenvorrichtung in dem unteren Körper 212 auf eine solche Weise beherbergt, dass die Nutenantennen 23 und 24 in dem untersten Abschnitt des mobilen Telefons 201 positioniert sind, und ein Substrat 21b ohne jegliche Antennenvorrichtung ist in dem oberen Körper 211 des mobilen Telefons 201 beherbergt, wodurch die Nutenantennen 23 und 24 (insbesondere ein offenes Ende 23a der Nutenantenne 23 und ein offenes Ende 24a der Nutenantenne 24) unter dem Kopf positioniert werden, um folgerichtig den schädlichen Einfluss zu reduzieren, der sonst von dem Kopf abgeleitet und auf die Antennencharakteristik ausgeübt wäre.
Im Beispiel nach 19B ist ein Substrat 21a mit einer darauf gebildeten Antennenvorrichtung in dem oberen Körper 211 auf eine solche Weise beherbergt, dass die Nutenantennen 23 und 24 in dem obersten Abschnitt des mobilen Telefons 201 positioniert sind, und ein Substrat 21b ohne jegliche Antennenvorrichtung ist in dem unteren Körper 212 des mobilen Telefons 201 beherbergt, wodurch der schädliche Einfluss reduziert wird, der sonst durch die Hand des Benutzers, der das mobile Telefon 201 hält, auf die Antennencharakteristiken ausgeübt wäre.
Obwohl nicht speziell gezeigt, können Antennenvorrichtungen in beiden von dem oberen Körper 211 und dem unteren Körper 212 vorgesehen werden. In diesem Fall kann eine optimale Antennencharakteristik in Übereinstimmung mit der Kommunikationsausrüstung durch wahlweises Umschalten der Antennenvorrichtungen in dem oberen Körper 211 und dem unteren Körper 212 oder durch das Zusammensetzen der Signale, die in zwei Antennenvorrichtungen empfangen werden, erreicht werden.
Die oben angegebene Erklärung befasst sich mit einem klappbaren mobilen Telefon, wo der obere Körper 211 und der untere Körper 212 davon schwenkbar sind. Dennoch ist die vorliegende Erfindung auch auf ein mobiles Telefon vom geraden Typ anwendbar, der verschieden von solch klappbarem Telefon ist.
20A zeigt ein Beispiel, wo der obere Körper 211 und der untere Körper 212 des mobilen Telefons 201 nach 18A jeweils durch einen oberen Körper 221 und einen unteren Körper 222 ersetzt ist.
In 20A ist der obere Körper 221 geformt um eine vorbestimmte Länge r kürzer als der untere Körper 222 zu sein, und übereinstimmend hiermit, wie in 20B gezeigt, ist ein Substrat 21c, das keine Antennenvorrichtung aufweist und in dem oberen Körper 221 beherbergt ist, gebildet um eine vorbestimmte Länge r kürzer als ein Substrat 21a zu sein, das eine auf ihm gebildete Antennenvorrichtung aufweist und in dem unteren Körper 222 beherbergt ist.
Deswegen, wie in 20C gezeigt, wenn der obere Körper 221 des mobilen Telefons 201 um das Scharnier 213 herum geschwenkt und zusammengeklappt wird, um zu dem unteren Körper 222 anzuschließen, wird ein unterer Abschnitt 231 des unteren Körpers 222 nicht dem oberen Körper 221 überlagert und ragt abwärts heraus. Folglich sind ein offenes Ende 23a der Nutenantenne 23 und ein offenes Ende 24a der Nutenantenne 24, die in 20B gezeigt sind, nicht dem anderen Substrat 21c überlagert (nicht gegenüber liegend) und ragen abwärts heraus.
Im Ergebnis, speziell in einem Standby-Zustand, wo der untere Körper 222 und der obere Körper 221 geschlossen sind, wird es möglich eine unerwünschte Möglichkeit abzuschwächen, dass eine Breitband-Charakteristik infolge des schädlichen Einflusses, der von einer gegenüber dem anderen Substrat 21c liegenden Anordnung der Nutenantennen 23 und 24 herrührt, nicht realisiert wird.
Ferner wird Bezug nehmend auf die 21 eine Erklärung eines Aufbaubeispiels einer anderen Antennenvorrichtung angegeben, die in einem mobilen Telefon 201 vom klappbaren Typ verwendet ist, wo ein oberer Körper 211 und ein unterer Körper 212 schwenkbar sind. In 21 sind jegliche Bestandteile, die denen in 4 entsprechen, durch gleiche Bezugskennzeichen oder Symbole bezeichnet, und eine wiederholte Erklärung darüber wird unten folgend ausgelassen.
In einer Ausführung der vorliegenden Erfindung, für welche die in 21 gezeigte Antennenvorrichtung ein Beispiel ist, wird ein Substrat 21 in einem oberen Körper 211 des mobilen Telefons 201 beherbergt, und ein Substrat 301 wird in einem unteren Körper 212 des mobilen Telefons 201 beherbergt. In 21 sind der obere Körper 211 und der untere Körper 212 des mobilen Telefons 201 in einem offenen Zustand.
Auf dem Substrat 301 ist eine Nutenantenne 302, die mittels elektromagnetischer Kopplung mit einer Nutenantenne 23 arbeitet, in einer etwas kürzeren als λ/4 Länge von einem offenen Ende 302a an einem Rand davon, zugewandt zum Substrat 21 gebildet. Folglich ist das offene Ende 302a der Nutenantenne 302 auf dem Substrat 301 in der Nähe eines offenen Endes 23a der Nutenantenne 23 auf dem Substrat 21 positioniert. Diese zwei Antennen sind in gleicher Richtung ausgeschnitten (um parallele Schlitze zu bilden), so dass die Richtungen der Hauptpolarisation gleich (parallel) gemacht werden können.
22 ist eine Darstellung, die einen anderen Zustand zeigt, wo in dem mobilen Telefon 201, welches die Antennenvorrichtung aus 21 verwendet, das Substrat 21 und das Substrat 301 um das Scharnier 213 (19A) geschwenkt sind, und der untere Körper 212, der das Substrat 301 darin beherbergt, schließt zum oberen Körper 211, der das Substrat 21 beherbergt, in einer Weise an, um zurück, wie durch einen Pfeil P angezeigt, einwärts geklappt zu werden.
Wie in 22 gezeigt, wird, auch wenn der obere Körper 211 und der untere Körper 212 zugeklappt sind, das offene Ende 302a der Nutenantenne 302 in der Nähe des offenen Endes 23a der Nutenantenne 23 positioniert. Folgerichtig kann eine Breitband-Charakteristik sogar in dem Fall erreicht werden, wenn das mobile Telefon zugeklappt ist, genauso wie in dem Fall, wo der obere und untere Körper davon geöffnet sind.
Somit ist sogar in der auf dem anderen Substrat gebildeten Nutenantenne die Antenne in der Nachbarschaft des offenen Endes der Nutenantenne mit einer Einspeisung auf eine Weise bereitgestellt, um die gleiche Hauptpolarisation zu erzeugen, wodurch der gleiche vorteilhafte Effekt, wie mit der vorher erwähnten Antennenvorrichtung nach 16, erreichbar ist.
Wie hierin oben beschrieben, ist die Antenne, die mittels elektromagnetischer Kopplung arbeitet, in der Nähe des offenen Endes der Nutenantenne mit einer Einspeisung vorgesehen, um so die gleiche Hauptpolarisation zu erzeugen, wodurch eine Breitband- oder Multiresonanz-Eingangsimpedanz-Charakteristik der Antennenvorrichtung erreicht wird.
Die oben angegebene Beschreibung befasst sich mit einem beispielhaften Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf ein mobiles Telefon. Dennoch ist die vorliegende Erfindung auch auf einige andere mobile Funkkommunikationsgeräte anwendbar, die eine Antennenvorrichtung aufweisen, solche wie PDA (Persönlicher Digitaler Assistent) oder desgleichen.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Somit ist es nach vorliegender Erfindung möglich die Leistung der Antennenvorrichtung zu verbessern. Außerdem stellt die vorliegende Erfindung eine stabile Impedanz-Charakteristik sicher. Und ferner kann nach vorliegender Erfindung eine Breitband-Charakteristik realisiert werden.

Claims

Tragbares Funkkommunikationsgerät aufweisend: einen ersten Körper (211), einen zweiten Körper (212), der schwenkbar mit dem ersten Körper verbunden ist Lind aufmachbar und schließbar in Bezug auf den ersten Körper ist; ein erstes Substrat (21), das in dem ersten Körper beherbergt ist; eine erste schlitzförmige Nuterantenne (23), die auf dem ersten Substrat ausgebildet ist und eine Einspeisung hat; ein zweites Substrat (301), das in dem zweiten Körper beherbergt ist, und gekennzeichnet durch; eine zweite schlitzförmige Nutenantenne (302), die auf dem zweiten Substrat ausgebildet ist, in der Nähe eines offenen Endes der ersten Nutenantenne in einer solchen Weise positioniert ist, dass die Richtung der Hauptpolarisierung der zweiten Nutenantenne mit der von der ersten Antenne übereinstimmend wird, und die zweite Nutenantenne durch eine elektromagnetische Kopplung mit der ersten Antenne arbeitet, wenn erster und zweiter Körper in einem offenen Zustand und in einem geschlossenen Zustand sind.
Tragbares Funkkommunikationsgerät nach Anspruch 1, wobei die zweite Nutenantenne parallel zu der ersten Nutenantenne in einer solchen Weise ausgebildet ist, dass die Richtung ihrer Hauptpolarisation mit der von der ersten Nutenantenne übereinstimmend wird.