JP2004173143A - アンテナと通信ケーブルの接続部構造 - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナ１と通信ケーブル５とをハンダ付け等により接続する際、アンテナエレメント２に対するハンダ６等の接触面積と接触位置が変化することによる送受信周波数のずれを防止することができるとともに、通信ケーブル５の位置決めを容易にすることで接続作業性を向上させることが可能なアンテナと通信ケーブルの接続部構造を提供すること。
【解決手段】金属部材からなるアンテナエレメント２と該アンテナエレメント２の表面上の少なくとも一部に備えられた絶縁層３とからなるアンテナ１と、該アンテナ１で送受信する信号を伝送する通信ケーブル５との接続部構造において、前記絶縁層に窓穴３ａ，３ｂが形成され、該窓穴３ａ，３ｂを介して前記アンテナエレメント２と前記通信ケーブル５の導体部分５ａ，５ｂとが接続されてなることを特徴としたアンテナと通信ケーブルの接続部構造。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコン等の小型無線端末に内蔵されるアンテナと、このアンテナで送受信する信号を伝送する通信ケーブルとをハンダ付等により接続する際の接続部構造に係り、特に、アンテナへの接続に際して、アンテナエレメントに対するハンダ等の接触面積と接触位置が変化することによる送受信周波数のずれを防止することができるとともに、通信ケーブルの位置決めを容易にすることで接続作業性を向上させることが可能なアンテナと通信ケーブルの接続部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコン等の小型無線端末に使用されるアンテナとしては、板状若しくは箔状の金属を用いたＦ字型アンテナ、モノポールアンテナ、ダイポールアンテナ等があり、このアンテナには、該アンテナで送受信する信号を伝送する同軸ケーブル等の通信ケーブルが接続されている。
【０００３】
Ｆ字型アンテナとしては、例えば、図８及び図９に示すようなものが広く一般に知られていて、実用化されている。このアンテナ１１は、放射導体部１１ａ、接地導体部１１ｂ、短絡導体部１１ｃ、給電路１１ｄから構成されている。そして、このアンテナ１１はハンダ１６を用いて同軸ケーブル１５と接続されており、内部導体１５ａが給電路１１ｄで、外部導体１５ｂが短絡導体部１１ｃと接地導体部１１ｂの境界部近傍で、それぞれ接続されている。ここで、このＦ字型アンテナの共振周波数Ｆは、Ｌ＋ｈ≒λ／４（λは共振周波数Ｆの自由空間波長）で近似的に求められる。
【０００４】
又、他の形態のＦ字型アンテナとしては、図１０に示すようなものがある。このアンテナ２１は、放射導体部２１ａ、接地導体部２１ｂ、短絡導体部２１ｃ、給電路２１ｄが、１枚の誘電体基板２４の表面のみ或いは表面と裏面に設けられた構成となっている。そして、このアンテナ２１は図示しないハンダを用いて同軸ケーブル２５と接続されており、内部導体２５ａが給電路２１ｄで、外部導体２５ｂが接地導体部２１ｂで、それぞれ接続されている。ここで、このＦ字型アンテナの共振周波数Ｆは、Ｌ＋ｈ≒λ／４（λは共振周波数Ｆの自由空間波長）で近似的に求められる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
又、ダイポールアンテナとしては、図１１及び図１２に示すようなものがある。このアンテナ３１は、長尺状の誘電体基板３４、一対の短冊状の導電体３１ａ，３１ｂから構成されている。そして、このアンテナ３１はハンダ３６によって同軸ケーブル３５と接続されており、内部導体３５ａが一方の導電体３１ａで、外部導体３５ｂが他方の導電体３１ｂで、それぞれ接続されている。ここで、このダイポールアンテナの共振周波数Ｆは、Ｌ＋Ｌ’≒λ／２（λは共振周波数Ｆの自由空間波長）で近似的に求められる（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２２０１８号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−２８０８１７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記図８及び図９に示されたＦ字型アンテナは、同軸ケーブル１５の外部導体１５ｂとアンテナ１１の接続に際して、ハンダ１６を用いて直接アンテナ１１に接続されているため、アンテナ１１に対するハンダ１６の接触面積と接触位置にバラツキが生じていた。そのため、図９中のｈの長さが変化し、アンテナの送受信周波数がずれてしまうという恐れがあった。又、同軸ケーブル１５の位置決めが困難であるため、接続作業性にも劣るものであった。
【０００９】
前記図１０に示されたＦ字型アンテナ（特許文献１）は、前記図８及び図９に示されたＦ字型アンテナの課題を解決するべくなされたもので、アンテナの送受信周波数のずれを防止することはできると考えられる。しかしながら、次の２つの問題点が新たに生じることから、実用化は困難であった。まず、図１０に示されるように、同軸ケーブル２５の内部導体２５ａと外部導体２５ｂを各々接続する場所が近傍であるため、ハンダ付による接続が非常に困難で接続作業性に劣り、更に、ハンダのはみ出し等によってショートしてしまう恐れがあった。次に、アンテナ２１の面に対して同軸ケーブル２５が垂直に取り付けてあるため、接続後に非常に取扱が不便であり、更に、小型無線端末等の機器に内蔵する際に広いスペースが必要となるため、機器のコンパクト化の阻害となった。
【００１０】
又、前記図１１及び図１２に示されたダイポールアンテナ（特許文献２）も、図８及び図９に示されたＦ字型アンテナと同様に、同軸ケーブル３５の内部導体３５ａ，外部導体３５ｂとアンテナ３１の接続に際して、ハンダ３６を用いて直接アンテナ３１に接続をしているため、アンテナ３１の導電体３１ａ，３１ｂに対するハンダの接触面積と接触位置にバラツキが生じていた。そのため、図１２中のＬ及びＬ’の長さが変化し、アンテナの送受信周波数がずれてしまうという恐れがあった。又、同軸ケーブル３５の位置決めが困難であるため、接続作業性にも劣るものであった。
【００１１】
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、アンテナと通信ケーブルとをハンダ付等により接続する際、アンテナエレメントに対するハンダ等の接触面積と接触位置が変化することによる送受信周波数のずれを防止することができるとともに、通信ケーブルの位置決めを容易にすることで接続作業性を向上させることが可能なアンテナと通信ケーブルの接続部構造を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するべく、本発明のアンテナと通信ケーブルの接続部構造は、金属部材からなるアンテナエレメントと該アンテナエレメントの表面上の少なくとも一部に備えられた絶縁層とからなるアンテナと、該アンテナで送受信する信号を伝送する通信ケーブルとの接続部構造において、前記絶縁層に窓穴が形成され、該窓穴を介して前記アンテナエレメントと前記通信ケーブルの導体部分とが接続されてなることを特徴とするものである。
又、請求項２によるアンテナと通信ケーブルの接続部構造は、請求項１記載のアンテナと通信ケーブルの接続部構造において、前記アンテナエレメントの表面の全面に備えられていることを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図３を参照して本発明の第１の実施の形態を説明する。尚、本実施の形態は、本発明におけるアンテナと通信ケーブルの接続部構造をＦ字型アンテナに適用したものである。
【００１４】
まず、アンテナエレメント２があり、このアンテナエレメント２は、例えば、銅、銅合金などの材料をエッチング、プレス、若しくは打抜きよりアンテナパターンに形成したもので、放射導体部２ａ、接地導体部２ｂ、短絡導体部２ｃ、給電路２ｄ、から構成されている。本実施の形態では、厚さ５０ｍｍの銅箔をエッチングによりアンテナパターンに形成したものから構成されており、Ｌ＝２８ｍｍ、ｈ＝５ｍｍとなるよう設計した。
【００１５】
アンテナエレメント２の表面上には絶縁層３が備えられる。この絶縁層３は、例えば、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルム、フッ素樹脂フィルム、ガラスエポキシ板、セラミック板、エポキシ塗料、等から構成されており、本実施の形態では、厚さ５０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムから構成されている。この絶縁層３には、窓穴３ａ，３ｂが形成されており、本実施の形態では、４ｍｍ^２の窓穴３ａ，３ｂがそれぞれ設けられている。絶縁層３は、アンテナエレメント２の表面上の少なくとも一部に備えられていればよく、本実施の形態では、短絡導体部２ｃから接地導体部２ｂにかけての部分及び給電路２ｄの部分に貼付した。
【００１６】
以上のようにして、アンテナエレメント２と絶縁層３によってアンテナ１が構成されるが、アンテナ１は、アンテナエレメント２の絶縁層３が備えられていない面に、例えば、ポリエステル、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、フッ素樹脂、ガラスエポキシ、セラミック等からなる誘電体基板４を備えていても良い。本実施の形態では、厚さ０．１ｍｍのＰＥＴからなる誘電体基板４を備えた。
【００１７】
このアンテナ１に接続される通信ケーブル５は、従来公知のものを用いればよく、例えば、内部導体、誘電体、外部導体、ジャケットから構成された同軸ケーブルが一般的に使用される。尚、アンテナ１と通信ケーブル５とを接続する際には、アンテナ１と通信ケーブル５の間に端子，コネクタ等を介して間接的に接続することも考えられる。本実施の形態では、内部導体５ａ、誘電体、外部導体５ｂ、ジャケットから構成された同軸ケーブルを通信ケーブル５として用い、端子，コネクタ等を介さずにアンテナ１に接続した。
【００１８】
アンテナ１と通信ケーブル５の接続は、前記絶縁層３の窓穴３ａ，３ｂを介して、ハンダ付等によって行われる。本実施の形態においては、窓穴３ａを介して接地導体部２ｂと外部導体５ｂとを、窓穴３ｂを介して給電路２ｄと内部導体５ａとをハンダ６を用いて接続した。
【００１９】
以上、本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。まず、本実施の形態のようなＦ字型アンテナの場合、共振周波数Ｆは図１及び図２に示すＬ，ｈによって決定され、Ｌ＋ｈ≒λ／４（λは共振周波数Ｆの自由空間波長）で近似的に求められる。ここで、実際のｈの長さは、図２に示すように、接続に用いたハンダ６とアンテナエレメント２との接触面の端部が基準となる。本実施の形態によれば、通信ケーブル５の外部導体５ｂが、絶縁層３に形成された窓穴３ａを介してアンテナエレメント２と接続されていることから、アンテナエレメント２に対するハンダ６の接触面積と接触位置にバラツキが生じないため、ハンダ６とアンテナエレメント２との接触面の端部は常に一定の位置となる。そのため、ｈの長さが変化しなくなり、アンテナの送受信周波数のずれを防止することができる。
【００２０】
又、絶縁層３と該絶縁層３に設けられた窓穴３ａ，３ｂがあるために、通信ケーブル５の接続位置が明確にわかるようになる。そのため、位置決めが容易になり、接続作業性を向上させることが可能となる。
【００２１】
次に、図４乃至図６を参照して本発明の第２の実施の形態を説明する。尚、本実施の形態は、前記第１の実施の形態において、絶縁層３がアンテナエレメント２の表面の全面に備えられたものである。
【００２２】
まず、第１の実施の形態で使用したものと同様のアンテナエレメント２があり、このアンテナエレメント２の表面上に窓穴３ａ，３ｂが形成された絶縁層３が備えられる。本実施の形態では、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムから構成され、４ｍｍ^２の窓穴３ａ，３ｂが設けられた絶縁層３を、アンテナエレメント２の表面の全面に貼付した。
【００２３】
以上のようにして得られたアンテナ１は、第１の実施の形態と同様に誘電体基板４が備えられており、このアンテナ１に接続される通信ケーブル５としては、内部導体５ａ、誘電体、外部導体５ｂ、ジャケットから構成された同軸ケーブルを用いた。
【００２４】
アンテナ１と通信ケーブル５の接続についても、第１の実施の形態と同様であり、窓穴３ａを介して接地導体部２ｂと外部導体５ｂとを、窓穴３ｂを介して給電路２ｄと内部導体５ａとをハンダ６を用いて接続した。
【００２５】
よって、前記第１の実施の形態と同様の効果を奏することができるとともに、絶縁層３をアンテナエレメント２の表面の全面に備えたことにより、次のような効果を奏することができる。まず、金属部材から構成されているアンテナエレメント２の表面を、絶縁層３で完全に覆うことになるため、アンテナエレメント２が腐食することを防止することができる。次に、実使用に供した際に、アンテナ１が周辺に配置された導電性部品に接触することが考えられるが、その場合でも、アンテナエレメント２と導電性部品との間が絶縁層３で絶縁されることになる。そのため、アンテナ１で送受信した信号が導電体部品に伝わることはなく、アンテナとしての機能が損なわれることはない。尚、誘電体基板４を備えていない場合には、アンテナエレメント２の表裏両面に絶縁体３を備えるように構成しても良い。
【００２６】
尚、本発明は前記第１及び第２の実施の形態に限定されるものではない。まず、前記第１及び第２の実施の形態においては、本発明におけるアンテナと通信ケーブルの接続部構造をＦ字型アンテナに適用した例を説明したが、それ以外にも、ダイポールアンテナやモノポールアンテナ等、他の形態のアンテナに適用しても同様の効果を得ることができる。又、前記第１及び第２の実施の形態においては、絶縁体３に独立した２個の窓穴３ａ，３ｂを設けてあるが、例えば、図７に示すように、ｈの長さが変化しないように連続した窓穴３ａ（スリット状）を絶縁体３に設けても良い。又、前記第１及び第２の実施の形態においては、アンテナ１と通信ケーブル５の接続に際してハンダを用いたが、例えば、ハンダ以外の低融点金属や導電性接着剤等を用いても同様の効果を得ることができる。又、記載された材料や各種数値はあくまで一例であって、使用用途や目的、使用環境等に応じて適宜設定すれば良い。
【００２７】
【実施例】
以下、前記第１の実施の形態及び第２の実施の形態についての特性評価試験を説明する。尚、比較例として、前記第１の実施の形態において、絶縁層３を使用していないものについても併せて特性評価試験を行った。
【００２８】
第１の実施の形態、第２の実施の形態及び比較例について、それぞれ５個の試料を用意し、これらの共振周波数を測定した。測定結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】

【００３０】
前記したように、第１の実施の形態、第２の実施の形態及び比較例は、Ｌ＝２８ｍｍ、ｈ＝５ｍｍになるよう設計しているため、共振周波数の理論値は、２．２７ＧＨｚとなる。第１の実施の形態及び第２の実施の形態の共振周波数の平均値は、表１に示すように、それぞれ２．４４ＧＨｚ、２．４５ＧＨｚであったが、比較例の共振周波数の平均値は、２．５８ＧＨｚであり、理論値から大きくずれがある値となった。又、第１の実施の形態及び第２の実施の形態の共振周波数の標準偏差はそれぞれ０．０２７、０．０２６であったが、比較例の共振周波数の標準偏差は０．１４４であり、第１の実施の形態及び第２の実施の形態に比べてばらつきが大きく、各試料間で共振周波数に大きなずれがあることが確認された。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明のアンテナと通信ケーブルの接続部構造によれば、アンテナへのハンダ付等に際して、アンテナエレメントに対するハンダ等の接触面積と接触位置が変化することによる送受信周波数のずれを防止することができるとともに、通信ケーブルの位置決めを容易にすることで接続作業性を向上させることが可能となる。従って、例えば、携帯電話、ＰＤＡ、ノートパソコン等の小型無線端末に内蔵されるアンテナと、このアンテナで送受信する信号を伝送する通信ケーブルの接続部構造に好適に使用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、アンテナと通信ケーブルの接続部構造を示す平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態を示す図で、図１におけるＡ−Ａ’断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態を示す図で、アンテナを示す斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態を示す図で、アンテナと通信ケーブルの接続部構造を示す平面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態を示す図で、図４におけるＢ−Ｂ’断面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態を示す図で、アンテナを示す斜視図である。
【図７】本発明の他の実施の形態を示す図で、アンテナを示す斜視図である。
【図８】従来の技術を示す図で、Ｆ字型アンテナを示す平面図である。
【図９】従来の技術を示す図で、図８におけるＣ−Ｃ’断面図である。
【図１０】従来の技術を示す図で、Ｆ字型アンテナを示す平面図である。
【図１１】従来の技術を示す図で、ダイポールアンテナを示す平面図である。
【図１２】従来の技術を示す図で、図１１におけるＤ−Ｄ’断面図である。
【符号の説明】
１ アンテナ
２ アンテナエレメント
２ａ 放射導体部
２ｂ 接地導体部
２ｃ 短絡導体部
２ｄ 給電路
３ 絶縁層
３ａ，３ｂ 窓穴
４ 誘電体基板
５ 通信ケーブル
５ａ 内部導体
５ｂ 外部導体
６ ハンダ

Claims (2)

1. 金属部材からなるアンテナエレメントと該アンテナエレメントの表面上の少なくとも一部に備えられた絶縁層とからなるアンテナと、該アンテナで送受信する信号を伝送する通信ケーブルとの接続部構造において、前記絶縁層に窓穴が形成され、該窓穴を介して前記アンテナエレメントと前記通信ケーブルの導体部分とが接続されてなることを特徴としたアンテナと通信ケーブルの接続部構造。
2. 前記絶縁層が、前記アンテナエレメントの表面の全面に備えられていることを特徴とする請求項１記載のアンテナと通信ケーブルの接続部構造。

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