JP4532018B2 - Small antenna and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、電子機器に組み込まれる小型アンテナに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、小型アンテナとしては、誘電体チップ上にアンテナエレメントを形成したチップアンテナが広く知られている。このチップアンテナは、給電ラインとグランド板を有するプリント回路基板に実装した状態で電子機器に組み込まれる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
チップアンテナは電子機器に組み込むのにプリント回路基板を使用する必要がある。例えばアンテナの入出力信号を処理する回路がスペース等の関係からアンテナの近傍に配置できない場合には、アンテナと信号処理回路を離して配置し、この両者間を給電線でつなぐことになるが、このような場合でもチップアンテナは、信号処理回路とは別のプリント回路基板に実装し、プリント回路基板の給電ラインに給電線を接続した状態で電子機器に組み込まれる。
【0004】
上記のようにチップアンテナは、電子機器に組み込むのにプリント回路基板を使用しなければならないという不便さがある。またチップアンテナは、プリント回路基板に実装するときに、プリント回路基板のグランド板との位置関係が少しでもずれると、アンテナ特性が変化してしまうという問題もある。
【0005】
本発明の目的は、以上のような問題点に鑑み、プリント回路基板を使用することなく電子機器への組込みが可能で、特性の安定した小型アンテナと、その製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明の小型アンテナは、一枚の金属板から形成されたグランド板とアンテナエレメントとを有し、アンテナエレメントはグランド板の面からずれた位置にあり、このグランド板とアンテナエレメントとの位置関係が、グランド板の一部とアンテナエレメントとを埋め込むように成形された誘電体により固定されていることを特徴とするものである。ここで「グランド板の面からずれた」とは、グランド板の面に対し直角方向から見たとき、アンテナエレメントの少なくとも一部がグランド板の面がある範囲から出ていることを意味する。
【0007】
また本発明の小型アンテナは、一枚の金属板から形成されたグランド板とアンテナエレメントとを有し、アンテナエレメントはグランド板の面と交差する面内にあり、このグランド板とアンテナエレメントとの位置関係が、グランド板の一部とアンテナエレメントとを埋め込むように成形された誘電体により固定されている構成とすることもできる。
【0008】
以上のような構成にすると、アンテナエレメントとグランド板の位置関係が誘電体により固定され、両者の位置関係がずれることがないため、安定した特性が得られる。また金属板よりなるグランド板を電子機器のケース等に直接固定でき、アンテナエレメントの給電部に給電線を直接接続できるため、プリント回路基板を使用することなく電子機器への組込みが可能となる。なおアンテナエレメントの給電部は誘電体から露出していることが望ましい。
【0009】
本発明の小型アンテナにおいては、アンテナエレメントの給電部に、給電線の中心導体の端部を所定の位置に位置決めするための位置決め部を形成することが好ましい。
このようにすると、アンテナエレメントの給電部への給電線の中心導体の接続が容易になると共に、アンテナエレメントに対する中心導体の位置ずれが発生しにくくなり、より特性を安定させることが可能となる。
【0010】
また本発明の小型アンテナにおいては、グランド板に、その一部を切り起して、給電線の外部導体に接触する接触片を形成することが好ましい。このようにすると、給電線の外部導体の接地を容易に行うことができる。
【0011】
また本発明の小型アンテナにおいては、グランド板の一部に、給電線を案内するガイドブロックを一体に形成することが好ましい。
このようにすると、グランド板への給電線の取付けが容易になると共に、給電線の引き出し方向を一定の方向に規制することができる。
【0012】
本発明はまた、上記のような小型アンテナの製造方法を提供するもので、その方法は、グランド板と、給電部を有するアンテナエレメントと、前記グランド板とアンテナエレメントとを両者の位置関係がずれないようにつなぐつなぎ部とを、一枚の金属板からの打抜き加工又はエッチング加工により一体に形成する工程、グランド板の一部とアンテナエレメントを埋め込むように誘電体を射出成形する工程、前記つなぎ部を切除する工程を含むことを特徴とするものである。
この方法によると、製造中にグランド板とアンテナエレメントとの位置関係がずれることがないため、特性の安定した小型アンテナを確実に製造することができる。前記誘電体を射出成形するとき、給電部とつなぎ部は、つなぎ部の切除工程を考慮すると、誘電体に埋め込まないようにすることが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【0014】
〔実施形態1〕 図1(A)〜(C)は本発明の一実施形態を製造工程順に示す。この実施形態ではまず(A)に示すように、一枚の金属板からの打抜き加工により、グランド板10と、給電部12aを有する線状アンテナエレメント12とが、つなぎ部14により連結された形の金属板成形品16を製造する。アンテナエレメント12はミアンダ状に形成されている。この金属板成形品16の状態では、グランド板10とアンテナエレメント12との位置関係がつなぎ部14によって正確に保持される。金属板としては、銅又は銅合金板、半田付け可能なメッキ(銅メッキ、ニッケルメッキ等)を施した鋼板などを使用することができる。
【0015】
金属板成形品16を製造する際には、アンテナエレメント12の給電部12aに、給電線の中心導体を所定の位置に位置決めするための溝18(位置決め部)を屈曲により形成する。なお給電部12aに形成する位置決め部は給電線の中心導体を挿入する穴などであってもよい。またグランド板10には、その一部を切り起して、給電線の外部導体に接触させるための接触片20を形成する。さらにグランド板10には、アンテナエレメント12付近に誘電体固定穴22を形成すると共に、それ以外の適当な位置に機器への取付け穴24を形成する。
【0016】
次に(B)に示すように、アンテナエレメント12と、グランド板10の誘電体固定穴22を含む一部の領域を埋め込むように誘電体26を射出成形する。この射出成形は、つなぎ部14とアンテナエレメントの給電部12aを誘電体26に埋め込まないように行う。合成樹脂又は合成樹脂とセラミック粉末の混合物からなる誘電体26の成形により、アンテナエレメント12とグランド板10は完全に一体化され、両者の位置関係が固定される。またグランド板10の上下両面の誘電体26は、誘電体固定穴22を通して一体化されるため、誘電体26とグランド板10の結合も強固である。
【0017】
次に、誘電体26の外に出ているつなぎ部14を切除すると、(C)に示すような小型アンテナ28を得ることができる。この小型アンテナ28は、グランド板10と、このグランド板10の面からずれた位置にあるアンテナエレメント12とが、誘電体26により位置関係を固定されたものとなる。そしてこの小型アンテナ28は、製造の過程で、グランド板10とアンテナエレメント12との位置関係がずれることがないため、特性の安定したものとなる。特にこの実施形態では、アンテナエレメント12がグランド板10の面と完全にずれた(重ならない)位置にあるので、一枚の金属板を打抜き又はエッチングするだけで、所定の形状に形成できる。また誘電体を射出成形するときに、それらを型で押さえ易いので、生産性がよいという利点がある。
【0018】
図2は以上のようにして製造した小型アンテナ28に給電線30を接続した状態を示す。給電線30の中心導体30aはアンテナエレメントの給電部12aに半田付けにより接続されるが、給電部12aには前述のように中心導体30aを位置決めする溝18が形成されているため、中心導体30aを所定の位置に接続することができ、給電線30の接続によっても特性が不安定になることはない。また給電線30の外部導体(シールド層)30bにはグランド板10の接触片20をバネ弾性により接触させる。これにより給電線の外部導体30bの接地を簡単に行うことができる。この小型アンテナ28は、図2のように給電線30を接続した状態で、グランド板10の取付け穴24により電子機器のケース等に直接取り付けることができる。
【0019】
〔実施形態2〕 図3は本発明の他の実施形態を示す。この実施形態ではアンテナエレメント12が、グランド板10の上方に、グランド板10の面と一部分が重なるようにずらして配置されている。また2点鎖線で示したつなぎ部14は、誘電体26を成形した後に切除されたものであるが、切除する前はグランド板10とアンテナエレメント12をつなぐようにコ字状に形成されていたものである。上記以外の構成は実施形態1と同様である。
【0020】
〔実施形態3〕 図4(A)、(B)は本発明のさらに他の実施形態を示す。この小型アンテナ28は、グランド板10に給電線30を案内するガイドブロック32を一体に形成したものである。ガイドブロック32は、グランド板10に形成された固定穴34を通してグランド板10の上下両面で一体となるように形成されている。ガイドブロック32は、前記誘電体26を射出成形するときに同時に成形することが好ましい。このようなガイドブロック32を形成すると、給電線30の引き出し方向を一定の方向に規制することができ、小型アンテナ28の電子機器等への組込みを容易に行うことができる。上記以外の構成は実施形態1と同じであるので、同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【0021】
〔実施形態4〕 図5は本発明のさらに他の実施形態を示す。この小型アンテナ28は、グランド板10と、このグランド板10の面と重ならない位置に縦方向に(グランド板10の面と交差する方向に)配置されたアンテナエレメント12とを、グランド板10の一部とアンテナエレメント12とを埋め込むように射出成形された誘電体26により一体化したものである。それ以外の構成は実施形態1の小型アンテナと同じであるので説明を省略する。
【0022】
〔実施形態5〕 図6は本発明のさらに他の実施形態を示す。図5の実施形態ではアンテナエレメント12をグランド板10に対して縦に配置したが、この小型アンテナ28は、アンテナエレメント12をグランド板10に対して斜めに配置したものである。このようにアンテナエレメント12をグランド板10に対して角度をつけて配置すると、その角度によってアンテナの指向性や周波数特性を調整することが可能である。なおこの実施形態においても、グランド板10とアンテナエレメント12は2点鎖線で示したつなぎ部14によって連結された状態で製造され、このつなぎ部14は、誘電体26を成形した後に切除される。
【0023】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、グランド板と、このグランド板の面とずれた位置にある又は交差する面内にあるアンテナエレメントとが誘電体によって一体化されているので、両者の位置関係が固定され、特性の安定した小型アンテナを得ることができる。またこの小型アンテナは、グランド板を電子機器のケース等に直接固定できるため、プリント回路基板を使用することなく電子機器への組込みが可能となる。
【0024】
また本発明の製造方法によれば、アンテナエレメントとグランド板の位置関係が製造の過程で変化することがないので、特性の安定した小型アンテナを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (A)〜(C)は本発明に係る小型アンテナの一実施形態を製造工程順に示す斜視図。
【図2】 図1の実施形態で得られた小型アンテナに給電線を接続した状態を示す平面図。
【図3】 本発明の他の実施形態を示す斜視図。
【図4】 本発明のさらに他の実施形態を示す、(A)は平面図、(B)は(A)のB−B線断面図。
【図5】 本発明のさらに他の実施形態を示す断面図。
【図6】 本発明のさらに他の実施形態を示す斜視図。
【符号の説明】
10:グランド板
12:アンテナエレメント
12a:給電部
14:つなぎ部
18:位置決め溝
20:接触片
26:誘電体
28:小型アンテナ
30:給電線
30a:中心導体
30b:外部導体
32:ガイドブロック[0001]
The present invention relates to a small antenna incorporated in an electronic apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a small antenna, a chip antenna in which an antenna element is formed on a dielectric chip is widely known. This chip antenna is incorporated in an electronic device in a state where it is mounted on a printed circuit board having a feed line and a ground plate.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A chip antenna needs to use a printed circuit board to be incorporated in an electronic device. For example, if the circuit that processes the input / output signals of the antenna cannot be placed in the vicinity of the antenna due to the space, etc., the antenna and the signal processing circuit are placed apart from each other, and the two are connected by a feeder line. Even in such a case, the chip antenna is mounted on a printed circuit board different from the signal processing circuit, and is incorporated into the electronic device in a state where the power supply line is connected to the power supply line of the printed circuit board.
[0004]
As described above, the chip antenna has the inconvenience that a printed circuit board must be used for incorporation into an electronic device. Further, when the chip antenna is mounted on the printed circuit board, there is a problem that the antenna characteristics change if the positional relationship between the printed circuit board and the ground plate is slightly shifted.
[0005]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a small antenna that can be incorporated into an electronic device without using a printed circuit board and has stable characteristics, and a method for manufacturing the same.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Small antenna of the present invention to achieve this object, and a single metal plate ground plate and the antenna element formed of the antenna element is in a position shifted from the surface of the ground plate, the ground plate And the antenna element are fixed by a dielectric formed so as to embed a part of the ground plate and the antenna element. Here, “displaced from the surface of the ground plate” means that at least a part of the antenna element is out of a range where the surface of the ground plate exists when viewed from a direction perpendicular to the surface of the ground plate.
[0007]
The small antenna of the present invention, and a single ground plate and the antenna element formed of a metal plate, the antenna element is in a plane intersecting the plane of the ground plate, and the ground plate and the antenna element The positional relationship may be fixed by a dielectric formed so as to embed a part of the ground plate and the antenna element.
[0008]
With the configuration as described above, the positional relationship between the antenna element and the ground plate is fixed by the dielectric, and the positional relationship between the two does not shift, so that stable characteristics can be obtained. In addition, since a ground plate made of a metal plate can be directly fixed to a case or the like of an electronic device and a power supply line can be directly connected to a power supply portion of an antenna element, it can be incorporated into an electronic device without using a printed circuit board. Note that it is desirable that the feeding portion of the antenna element is exposed from the dielectric.
[0009]
In the small antenna of the present invention, it is preferable that a positioning portion for positioning the end portion of the central conductor of the feeder line at a predetermined position is formed in the feeding portion of the antenna element.
This facilitates the connection of the central conductor of the power supply line to the power supply portion of the antenna element, makes it difficult for the center conductor to be displaced with respect to the antenna element, and further stabilizes the characteristics.
[0010]
In the small antenna of the present invention, it is preferable that a part of the ground plate is cut and raised to form a contact piece that contacts the outer conductor of the feeder line. In this way, the outer conductor of the feeder line can be easily grounded.
[0011]
In the small antenna of the present invention, it is preferable that a guide block for guiding the feeder line is integrally formed on a part of the ground plate.
If it does in this way, attachment of a feed line to a ground board becomes easy, and it can control a lead-out direction of a feed line to a fixed direction.
[0012]
The present invention also provides a method for manufacturing a small antenna as described above, which includes a ground plate, an antenna element having a feeding portion, and the positional relationship between the ground plate and the antenna element is shifted. A step of integrally forming the connecting portion by punching or etching from a single metal plate, a step of injection-molding a dielectric so as to embed a part of the ground plate and the antenna element, the connection The method includes a step of excising the part.
According to this method, since the positional relationship between the ground plate and the antenna element does not shift during manufacturing, a small antenna with stable characteristics can be manufactured reliably. When the dielectric is injection-molded, it is preferable not to embed the power feeding portion and the connecting portion in the dielectric considering the cutting process of the connecting portion.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0014]
Embodiment 1 FIGS. 1A to 1C show an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps. In this embodiment, first, as shown in (A), the
[0015]
When the metal plate molded
[0016]
Next, as shown in (B), the dielectric 26 is injection-molded so as to embed a part of the region including the
[0017]
Next, when the connecting
[0018]
FIG. 2 shows a state where the
[0019]
Embodiment 2 FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the
[0020]
Embodiment 3 FIGS. 4A and 4B show still another embodiment of the present invention. The
[0021]
Embodiment 4 FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention. The
[0022]
Embodiment 5 FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 5, the
[0023]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the ground plate and the antenna element that is in a position shifted from or intersecting the surface of the ground plate are integrated by the dielectric, so the position of both A small antenna with a fixed relationship and stable characteristics can be obtained. In addition, since this small antenna can directly fix the ground plate to the case of the electronic device or the like, it can be incorporated into the electronic device without using a printed circuit board.
[0024]
Further, according to the manufacturing method of the present invention, the positional relationship between the antenna element and the ground plate does not change during the manufacturing process, so that a small antenna with stable characteristics can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
1A to 1C are perspective views showing an embodiment of a small antenna according to the present invention in the order of manufacturing steps;
2 is a plan view showing a state in which a feed line is connected to the small antenna obtained in the embodiment of FIG. 1;
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of the present invention.
4A and 4B show still another embodiment of the present invention, in which FIG. 4A is a plan view, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line BB of FIG.
FIG. 5 is a sectional view showing still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10: Ground plate
12: Antenna element
12a: Feeding unit
14: Connection part
18: Positioning groove
20: Contact piece
26: Dielectric
28: Small antenna
30: Feed line
30a: Center conductor
30b: External conductor
32: Guide block
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