JP2001077612A - Rfユニット - Google Patents

Rfユニット

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JP2001077612A
JP2001077612A JP24809599A JP24809599A JP2001077612A JP 2001077612 A JP2001077612 A JP 2001077612A JP 24809599 A JP24809599 A JP 24809599A JP 24809599 A JP24809599 A JP 24809599A JP 2001077612 A JP2001077612 A JP 2001077612A
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JP
Japan
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conductor
reactance element
unit
antenna
conductor pattern
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JP24809599A
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English (en)
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Minoru Takatani
稔 高谷
Toshiichi Endo
敏一 遠藤
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TDK Corp
Original Assignee
TDK Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 アンテナとRF回路とを接続する同軸ケーブ
ルやコネクタ等を必要とせず、製造コストが低下し、製
造時の手間が少なくなり、また、量産工程においてコネ
クタ差込等の特殊な工程を排除することができるRFユ
ニットを提供することを目的とするものである。 【解決手段】 ミアンダ状導体またはヘリカル状導体で
構成されている第1の導体と、所定のプリント基板上に
設けられ、一端が上記第1の導体と電気的に接続されて
いる直線状導体パターンと、上記直線状導体パターンの
他端に接続されている給電点とを具備し、上記プリント
基板上のうちで、両面ともにグランドパターンが存在し
ない部分に、上記第1の導体が設置され、逆L字型に構
成されているアンテナを、送受信用のRF回路部品とと
もに、プリント基板上に搭載したRFユニットである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信および
ローカル・エリア・ネットワークに使用するRFユニッ
トに関する。
【0002】
【従来の技術】図10は、主に携帯電話用として使用さ
れている従来のRFユニットU10を示す図である従来
のRFユニットU10は、ガラスエポキシ等の基板10
6上に、デュプレクサ107、バンドパスフィルタ10
8、発振器109、RFIC110、LCRのチップ部
品111等の部品が搭載され、これら全体をシールドす
るシールドケース105が設けられ、さらに、アンテナ
101へ接続するコネクタ104が基板上のシールド外
部に構成されているものが一般的である。通常、同軸ケ
ーブル102とコネクタ103とによって、アンテナ1
01への接続が行なわれている。
【0003】上記構造は、特開平5−129976号、
特開平5−227533号等に開示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のRFユニットU
10は、アンテナを外付けにするために、同軸ケーブル
やコネクタ等が必要になり、このために、費用や手間が
かかる。
【0005】量産工程においても、コネクタ差し込み等
の特殊な作業が必要になるので、工程が増えたり、人件
費がかさむ等の問題がある。
【0006】また、アンテナとRFユニットとは、通
常、別の部門または別のメーカーで作られるので、最終
的に組み立てられた際に、それぞれの再調整が必要にな
る等の問題がある。
【0007】また、アンテナの特性は非常に微妙であ
り、ケーブルの配置の仕方によって、特性に影響がでる
場合がある。また、外付けのアンテナは、突起物が邪魔
になったり、破損しやすい等の問題がある。
【0008】本発明は、アンテナとRF回路とを接続す
る同軸ケーブルやコネクタ等を必要とせず、製造コスト
が低下し、製造時の手間が少なくなり、また、量産工程
においてコネクタ差込等の特殊な工程を排除することが
できるRFユニットを提供することを目的とするもので
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、ミアンダ状導
体またはヘリカル状導体で構成されている第1の導体
と、所定のプリント基板上に設けられ、一端が上記第1
の導体と電気的に接続されている直線状導体パターン
と、上記直線状導体パターンの他端に接続されている給
電点とを具備し、上記プリント基板上のうちで、両面と
もにグランドパターンが存在しない部分に、上記第1の
導体が設置され、逆L字型に構成しているアンテナを、
送受信用のRF回路部品とともに、プリント基板上に搭
載したRFユニットである。
【0010】
【発明の実施の形態および実施例】図1は、本発明の第
1の実施例であるRFユニットU1の構造を示す斜透視
図である。
【0011】RFユニットU1は、基本的には、従来の
RFユニットU10と同じであるが、RF回路を構成す
る電子部品が載置されているプリント基板106に、リ
アクタンス素子CA1も載置されている点と、このリア
クタンス素子CA1の給電用端子128とRF回路とが
直線状導体パターン134によって逆L字型をなすよう
に接続されている点とが、従来のRFユニットU10と
は異なる点である。
【0012】つまり、RFユニットU1は、リアクタン
ス素子CA1と、送受信用のRF回路部品(デュプレク
サ107、バンドパスフィルタ108、発振器109、
RFIC110、LRCチップ部品111等)と、それ
らを搭載するプリント基板106と、上記RF回路部品
をシールドするシールドケース105とによって構成さ
れている。
【0013】プリント基板106は、ガラスエポキシ、
テフロン、ポリイミド、アルミナ、ガラスセラミック、
または、それらの複合材料で構成され、銅、銀、金、ア
ルミニウム、銀パラジウム、パラジウム等の導体が金属
箔張りエッチング、印刷、蒸着、スパッタ等の工法で構
成されている基板である。
【0014】送受信用のRF回路部品は、一般的に、携
帯電話等の移動体通信機に使用されるもので、面実装タ
イプのチツプ部品であり、上記基板106への搭載は、
マウンター等によって、はんだ付け、熱圧着、導電ぺ一
スト固着によって行う。
【0015】リアクタンス素子CA1についても、RF
回路部品と同様に、上記基板106上に搭載するが、他
のRF回路部品とはやや離れた位置である基板エッジ部
に搭載する。
【0016】シールドケース105は、ステンレス、ア
ルミニウム、真鍮等の金属板または、プラスチック等の
樹脂に導電性材料でメッキしたもの等、導電性のあるも
ので、リアクタンス素子CA1を除いたRF回路部品を
覆うように、基板106上のグランドに電気的に接続
し、はんだ付け、ネジ止め、金属クリップ止め等で固定
されている。
【0017】また、リアクタンス素子CA1は、基板1
06の表面または内部に構成された直線状導体パターン
134によって、送受信回路網と接続されている。
【0018】つまり、RFユニットU1は、移動体通信
およびローカル・エリア・ネットワークに使用するRF
ユニットにおいて、アンテナと、送受信用のRF回路部
品と、送受信用のRF回路部品を覆うシールドケースと
を有する。
【0019】上記アンテナは、リアクタンス素子と、直
線状導体パターンと、給電点とを具備し、上記プリント
基板上のうちで、両面ともにグランドパターンが存在し
ない部分に、上記リアクタンス素子が設置され、上記直
線状導体パターンの長手方向と上記リアクタンス素子の
長手方向とが垂直に配置され、逆L字型を構成してい
る。リアクタンス素子は、誘電体材料または磁性体材料
によって構成されている基体の内部または表面に設けら
れ、ミアンダ状導体またはヘリカル状導体で構成されて
いる第1の導体を具備し、上記第1の導体の進行方向の
長さがその直角方向の長さよりも長いリアクタンス素子
である。直線状導体パターンは、所定のプリント基板上
に設けられている直線状の導体パターンによって形成さ
れ、一端が上記第1の導体と電気的に接続されている直
線状導体パターンである。給電点は、上記基体の長手方
向の一方の端部に設けられ、上記直線状導体パターンの
他端に接続されている給電点である。
【0020】上記送受信用のRF回路部品は、上記プリ
ント基板上に搭載され、上記直線状導体に給電する送受
信用のRF回路部品である。
【0021】また、RFユニットU1は、上記アンテナ
が所定のプリント基板に載置されているRFユニットで
ある。
【0022】RFユニットU1において、リアクタンス
素子CA1とRF回路とが一体化されていることによっ
て、従来使用されていた同軸ケーブルやコネクタ等を必
要としなくなり、製造コストが低下し、手間がかからな
くなり、また、量産工程においてコネクタ差込等の特殊
な工程を排除することができる。
【0023】図2は、本発明の第2の実施例であるRF
ユニットU2を示す斜視図である。
【0024】RFユニットU2は、基本的には、従来の
RFユニットU10と同じであるが、プリント基板10
6の代わりに機能内蔵可能なプリント基板106aを設
けた点と、機能内蔵可能なプリント基板106aにリア
クタンス素子112を設けた点と、このリアクタンス素
子112とRF回路(発振器109、RFIC110、
LRCチップ部品111等)とが直線状導体パターン1
34によって接続されている点と、デュプレクサ107
aやBPF等の機能部品を基板内層に構成した点とが、
従来のRFユニットU10とは異なる点である。
【0025】基板内蔵リアクタンス素子112は、基板
106aにおける他のRF回路部品とはやや離れた位置
である基板エッジ部に構成されている。
【0026】内蔵RF部品は、内蔵リアクタンス素子1
12とはやや離れた位置に構成され、基板106a上に
搭載されているRF回路部品とともにRF部の回路網が
構成される。
【0027】また、リアクタンス素子112は、基板1
06aの表面または内部に構成された直線状導体パター
ン134によって、送受信回路網と接続されている。
【0028】RFユニットU2においても、RFユニッ
トU1の場合と同様に、リアクタンス素子112とRF
回路とが一体化されていることによって、従来使用され
ていた同軸ケーブルやコネクタ等を必要としなくなり、
製造コストが低下し、手間がかからなくなり、また、量
産工程においてコネクタ差込等の特殊な工程を排除する
ことができる。
【0029】また、基板内蔵デュプレクサ107aやB
PF等の機能部品を基板内層に構成したので、機能内蔵
プリント基板106aの内部に収めることができ、この
点でも、RFユニットを小型化することができる。
【0030】つまり、RFユニットU2は、移動体通信
およびローカル・エリア・ネットワークに使用するRF
ユニットにおいて、アンテナと、送受信用のRF回路部
品と、送受信用のRF回路部品を覆うシールドケースと
を有する。
【0031】上記アンテナは、リアクタンス素子と、直
線状導体パターンと、給電点とを具備し、上記プリント
基板上のうちで、両面ともにグランドパターンが存在し
ない部分に、上記リアクタンス素子が設置され、上記直
線状導体パターンの長手方向と上記リアクタンス素子の
長手方向とが垂直に配置され、逆L字型を構成してい
る。リアクタンス素子は、誘電体材料または磁性体材料
によって構成されているプリント基板の内部または表面
に設けられ、ミアンダ状導体またはヘリカル状導体で構
成されている第1の導体を具備し、上記第1の導体の進
行方向の長さがその直角方向の長さよりも長いリアクタ
ンス素子である。直線状導体パターンは、上記プリント
基板上または上記プリント基板の内部に設けられている
直線状の導体パターンによって形成され、一端が上記第
1の導体と電気的に接続されている直線状導体パターン
である。給電点は、上記プリント基板の長手方向の一方
の端部に設けられ、上記直線状導体パターンの他端に接
続されている給電点である。
【0032】上記送受信用のRF回路部品は、上記プリ
ント基板上に搭載され、上記直線状導体に給電する送受
信用のRF回路部品である。
【0033】図3、図4は、RFユニットU1における
リアクタンス素子CA1とその変形例の構造を示す展開
図である。
【0034】図3(1)は、無給電素子21を内蔵する
ミアンダ状導体の例であるリアクタンス素子CA1の展
開図である。
【0035】図3(1)において、リアクタンス素子C
A1は、その基体材料として、誘電率または透磁率の高
い材料に限る必要はないが、誘電体材料または磁性体材
料によって構成されている絶縁性を有する基体11と、
基体11の内部に構成されているミアンダ状の第1の導
体12aと12bと、直線状導体である無給電素子21
とを有する。また、ミアンダ状の第1の導体12a、1
2bの両端と給電用端子13a、実装用端子13bとが
電気的に接続されている。
【0036】なお、上記実施例において、使用される誘
電体材料は、セラミック(コーディライト、フォルステ
ライト、アルミナ、ガラス系セラミック、酸化チタン系
セラミック等、またはこれらの混合物)、樹脂(ポリテ
トラフルオロエチレン、ポリイミド、ビスマレイミド、
トリアジン、液晶ポリマー等)、セラミックと樹脂のコ
ンポジット材料等が挙げられ、絶縁性を有するものであ
る。
【0037】また、上記実施例において、基体11とし
て、誘電体の代わりに磁性体材料を使用するようにして
もよい。誘電率、透磁率または、コンポジット材料の混
合比等は適宜選択される。さらに、上記実施例における
導体は、金、銀、銅、パラジウム等である。
【0038】基体11は、シート工法または印刷工法ま
たは金型成形工法によって形成されたセラミック基板ま
たは樹脂基板またはセラミックと樹脂のコンポジット材
とからなる基板等であり、上記基板の内部のミアンダ状
の第1の導体12aと12bとは、印刷またはスパッタ
またはエッチング等の手法によって形成されているもの
である。
【0039】また、給電用端子13a、実装用端子13
bは、第1の導体12a、12bと接続するように、印
刷またはターミネートまたはスパッタまたはエッチング
等の手法によって形成されているものである。
【0040】図3(1)において、セラミックグリーン
シートまたは樹脂シート等のシート31a〜31fに、
第1の導体12a、12b、直線状導体21を、印刷、
スパッタ、蒸着、エッチング等の手法によって形成し、
これらのシートを、31a〜31fの順に積み重ね、ス
タックし、プレスする。
【0041】セラミックの場合、基体11を焼成し、基
体11表面にミアンダ状の第1の導体12a、12bと
接続するように給電用端子13a、実装用端子13bを
ターミネートまたは印刷等によって構成する。また、焼
成前のグリーンシート端部に印刷等の手法によって、給
電用端子13a、実装用端子13bを構成するようにし
てもよい。
【0042】図3(2)は、無給電素子21を内蔵する
ヘリカル状導体の例であるリアクタンス素子CA2の展
開図である図である。
【0043】リアクタンス素子CA2は、リアクタンス
素子CA1のミアンダ状導体をヘリカル状にしたもので
ある。基体材料、導体等はリアクタンス素子CA1と同
じものを使用しており、基体や導体の構成方法もリアク
タンス素子CA1と同じである。また、基体内部の導体
の配置についても、直線状導体21を中心に上下対称の
構成となっている。
【0044】図3(2)において、セラミックグリーン
シートまたは樹脂シート等のシート32a〜32fに、
第1の導体12a、12b、直線状導体21を、印刷、
スパッタ蒸着、エッチング等の手法によって形成し、こ
れらのシートを、32a〜32fの順に積み重ね、スタ
ックし、プレスする。ここで、スルーホール14を形成
するためのビア接続用導体は、レーザ、メカパンチ、ド
リル等によって開けられたシートを貫通する穴に、印刷
等によって導体ぺーストを埋め込む手法や、無電解メッ
キによってビア内面を導体で覆う手法によって、シート
の上下面は電気的に接続された状態になっている。
【0045】これらを重ねることによって、スルーホー
ル14が形成される。第1の導体12aと12bとは、
スルーホール14によって接線され、ヘリカル状の導体
となる。セラミックの場合、基体11を焼成し、基体1
1表面にヘリカル状の第1の導体を構成する導体12
a、12bと接続するように給電用端子13a、実装用
端子13bをターミネートまたは印刷等によって構成す
る。また、焼成前のグリーンシート端部に印刷等の手法
によって、給電用端子13a、実装用端子13bを構成
するようにしてもよい。
【0046】図4(1)は、無給電素子がないミアンダ
状導体の例であるリアクタンス素子CA3の展開図であ
る。
【0047】リアクタンス素子CA3は、リアクタンス
素子CA1において無給電素子21を内蔵しないもので
ある。基体材料、導体等はリアクタンス素子CA1と同
じものを使用しており、基体や導体の構成方法もリアク
タンス素子CA1と同じである。
【0048】図4(2)は、無給電素子がないヘリカル
状導体の例であるリアクタンス素子CA4の展開図であ
る。
【0049】リアクタンス素子CA4は、リアクタンス
素子CA2において無給電素子21を内蔵しないもので
ある。基体材料、導体等はリアクタンス素子CA2と同
じものを使用しており、基体や導体の構成方法もリアク
タンス素子CA2と同じである。
【0050】図5は、本発明の第3の実施例であるRF
ユニットU3の構造を示す斜透視図である。
【0051】図6は、本発明の第4の実施例であるRF
ユニットU4の構造を示す斜透視図である。
【0052】RFユニットU3、U4は、RFユニット
U1、U2に搭載または内蔵されているリアクタンス素
子CA1、112と電気的に接続され、レーザまたはサ
ンドブラスト141によってトリミング可能であるトリ
ミング用導体142を基板表面に有する例である。
【0053】上記実施例によれば、図5、図6に示すよ
うに、一体になった状態で調整が可能であるので、アン
テナとRF回路とを個々に調整した後にこれらを組み合
わせてからさらに調整するという2度手間を省くことが
できる。
【0054】上記実施例によれば、図5に示すように、
アンテナとRF回路との接続が、基板内部または表面で
行なわれ、それらが固定されているので、工程上での特
性変化を排除することができる。
【0055】上記実施例によれば、図9に示すように、
内蔵アンテナなので、セットの形がすっきりし破損等の
問題が生じにくい。
【0056】図7は、上記実施例におけるアンテナ特性
を説明する第1例の原理図である。
【0057】図8は、上記実施例におけるアンテナ特性
を説明する第2例の原理図である。
【0058】シールドケースをグランドと電気的に接続
しているので、図7、図8に示す電流分布154a、1
54bにすることができるので、ダイポールアンテナに
近い特性を得ることができ、アンテナ特性において、帯
域幅が広く、放射効率が高い。
【0059】図7において、給電点151に対して、リ
アクタンス素子112と直線状導体パターン134とが
モノポールアンテナになるが、グランドパターン152
が有限の大きさであるので、実際にはそこにリアクタン
ス素子112と直線状導体パターン134と逆相の電流
が流れる。これによって、それら全体が、ダイポールア
ンテナのように働き、モノポールの状態よりも放射する
パワーを上げるられる。このとき、平衡変換はしていな
いので、リアクタンス素子112を調整してマッチング
を取る必要はある。
【0060】図8は、リアクタンス素子112への給電
に、マイクロストリップライン153を用いた場合の例
を示す図である。
【0061】このとき、マイクロストリップライン15
3が、1/4波長またはその倍数であるとすれば、給電
点151の状態を、直線状導体パターン134に理想的
に伝えることができる。このような構成にすれば、波長
の長さが違っていても、同形状の基板に理想的に、電流
を分布させることができる。
【0062】図9は、RFユニットU1が組み込まれて
いる電話機T1を示す斜視図である。
【0063】図9に示すように、RFユニットU1とベ
ースバンド部BBとを、互いに別の基板に構成すること
によって、図7、図8で説明した内容によって、RF部
自体にアンテナを構成することができるので、小さな形
状で感度の高い携帯電話等の通信機を得ることができ
る。
【0064】
【発明の効果】本発明によれば、アンテナとRF回路と
を一体化することによって、アンテナとRF回路とを接
続する同軸ケーブルやコネクタ等を必要とせず、製造コ
ストが低下し、製造時の手間が少なくなり、また、量産
工程においてコネクタ差込等の特殊な工程を排除するこ
とができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例であるRFユニットU1
の構造を示す斜透視図である。
【図2】本発明の第2の実施例であるRFユニットU2
を示す斜視図である。
【図3】RFユニットU1におけるリアクタンス素子C
A1とその変形例の構造を示す展開図である。
【図4】RFユニットU1におけるリアクタンス素子C
A1の変形例の構造を示す展開図である。
【図5】本発明の第3の実施例であるRFユニットU3
の構造を示す斜透視図である。
【図6】本発明の第4の実施例であるRFユニットU4
の構造を示す斜透視図である。
【図7】上記実施例におけるアンテナ特性を説明する第
1例の原理図である。
【図8】上記実施例におけるアンテナ特性を説明する第
2例の原理図である。
【図9】RFユニットU1が組み込まれている電話機T
1を示す斜視図である。
【図10】主に携帯電話用として使用されている従来の
RFユニットU10を示す図である。
【符号の説明】
11…基体、 12a、12b…第1の導体、 21…直線状導体(無給電素子導体)、 31a〜31f、32〜32f…シート、 101…外付けアンテナ、 102…同軸ケーブル、 103、104…コネクタ、 105…シ一ルドケース、 106…プリント基板、 106a…機能内蔵プリント基板、 107…デュプレクサ、 107a…基板内蔵デュプレクサ、 108…バンドパスフィルタ、 108a…基板内蔵バンドパスフィルタ、 109…発振器、 110…RFIC、 111…LCRチップ部品、 112…リアクタンス素子、 CA1、CA2、CA3、CA4…リアクタンス素子、 141…レーザーまたはサンドブラスト、 142…トリミング用導体パターン。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 移動体通信およびローカル・エリア・ネ
    ットワークに使用するRFユニットにおいて、 誘電体材料または磁性体材料によって構成されている基
    体の内部または表面に設けられ、ミアンダ状導体または
    ヘリカル状導体で構成されている第1の導体を具備し、
    上記第1の導体の進行方向の長さがその直角方向の長さ
    よりも長いリアクタンス素子と、所定のプリント基板上
    に設けられている直線状の導体パターンによって形成さ
    れ、一端が上記第1の導体と電気的に接続されている直
    線状導体パターンと、上記直線状導体パターンの他端に
    接続されている給電点とを具備し、上記プリント基板上
    のうちで、両面ともにグランドパターンが存在しない部
    分に、上記リアクタンス素子が設置され、上記直線状導
    体パターンの長手方向と上記リアクタンス素子の長手方
    向とが垂直に配置され、逆L字型を構成しているアンテ
    ナと;上記プリント基板上に搭載され、上記直線状導体
    に給電する送受信用のRF回路部品と;上記送受信用の
    RF回路部品を覆うシールドケースと;を有することを
    特徴とするRFユニット。
  2. 【請求項2】 移動体通信およびローカル・エリア・ネ
    ットワークに使用するRFユニットにおいて、 誘電体材料または磁性体材料によって構成されているプ
    リント基板の内部または表面に設けられ、ミアンダ状導
    体またはヘリカル状導体で構成されている第1の導体を
    具備し、上記第1の導体の進行方向の長さがその直角方
    向の長さよりも長いリアクタンス素子と、上記プリント
    基板上または上記プリント基板の内部に設けられている
    直線状の導体パターンによって形成され、一端が上記第
    1の導体と電気的に接続されている直線状導体パターン
    と、上記直線状導体パターンの他端に接続されている給
    電点とを具備し、上記プリント基板上のうちで、両面と
    もにグランドパターンが存在しない部分に、上記リアク
    タンス素子が設置され、上記直線状導体パターンの長手
    方向と上記リアクタンス素子の長手方向とが垂直に配置
    され、逆L字型を構成しているアンテナと;上記プリン
    ト基板上に搭載され、上記直線状導体に給電する送受信
    用のRF回路部品と;上記送受信用のRF回路部品を覆
    うシールドケースと;を有することを特徴とするRFユ
    ニット。
  3. 【請求項3】 請求項1または請求項2において、 上記送受信用のRF回路部品の一部または半導体を除く
    全部が、上記プリント基板の内部または表面に構成され
    ていることを特徴とするRFユニット。
  4. 【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれか1項にお
    いて、 上記プリント基板の表面または内部に、上記リアクタン
    ス素子の導体と電気的に接続され、レーザまたはサンド
    ブラストによってトリミング可能であるトリミング用導
    体パターンを有することを特徴とするRFユニット。
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