JP2004328237A - アンテナ構造およびそれを備えた通信機 - Google Patents

Abstract

【課題】加工精度に起因した放射電極３と補助エレメント４の接続不良問題の発生を防止する。
【解決手段】基体２には放射電極３を形成し、基体２の放射電極形成部分には弾性体５を設ける。補助エレメント４は、弾性体５に接続し当該弾性体５を介して放射電極３に導通する。加工精度の問題から、基体２の上面と、基体２上に配置される補助エレメント４との間の間隔はばらつくが、弾性体５の弾性変位を利用することで、その基体２と補助エレメント４間の間隔がばらついても、補助エレメント４を弾性体５に接続させることが可能であり、これにより、補助エレメント４を弾性体５を介して確実に放射電極３に導通させることができる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基体に形成された放射電極に板状の補助エレメントが導通されて成るアンテナ構造およびそれを備えた通信機に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
図７にはアンテナ構造の一例が示されている（例えば特許文献１参照）。このアンテナ構造２０は、誘電体の基体２１と、この基体２１の側面から上面に掛けて形成された放射電極２２と、この放射電極２２に接続している板状の導体から成る補助エレメント２３とを有して構成されている。
【０００３】
このアンテナ構造２０の基体２１は例えば通信機の回路基板２５の予め定められた部分に搭載される。これにより、放射電極２２が例えば通信機の通信用の高周波回路２６に接続する。ところで、放射電極２２は、例えば、その通信用の高周波回路２６から無線送信用の信号が供給されると、その信号の供給によって共振して無線送信用の信号を無線により送信する（つまり、アンテナ動作を行う）ものである。しかし、近年の通信機の小型化に起因して回路基板２５における基体２１の占有面積の削減の要求があり、この要求に応えて基体２１の小型化が推し進められている。この基体２１の小型化によって、その基体２１に形成される放射電極２２の電気長が不足し、このため、放射電極２２は設定の周波数で共振できない（つまり、設定の周波数で信号の無線通信を行うことができない）という問題が発生する。
【０００４】
そこで、このアンテナ構造２０では、その電気長不足を解消するために、放射電極２２の電気長の不足分を補う補助エレメント２３を放射電極２２に接続している。このため、このアンテナ構造２０では、例えば、高周波回路２６から無線送信用の信号が放射電極２２に供給されると、その信号は放射電極２２および補助エレメント２３に通電し、これにより、それら放射電極２２と補助エレメント２３の接続体は設定の周波数でもって共振して無線送信用の信号を無線により送信できるようになっている。なお、補助エレメント２３は、例えば回路基板２５に搭載された部品の上方側の空きスペースに配置することができるので、補助エレメント２３を配設するためのスペースをわざわざ確保する必要が無い。このため、補助エレメント２３を設けても、通信機の小型化の妨げにはならない。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３３９２２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図７に示すようなアンテナ構造２０は、次に示すような作業手順でもって作製されることがある。例えば、放射電極２２が形成された基体２１と、補助エレメント２３とをそれぞれ用意する。そして、図８のモデル図に示されるように、放射電極２２が形成された基体２１を通信機の回路基板２５に実装し、また、補助エレメント２３は通信機の筐体２７の内壁面に取り付ける。その後、筐体２７内に回路基板２５を収容することにより、回路基板２５上の基体２１の放射電極２２と、筐体２７の内壁面上の補助エレメント２３とが接触接続して、筐体２７内に収容されたアンテナ構造２０が作り出される。
【０００７】
このように作り出されるアンテナ構造２０の場合には、次に示すような問題が発生し易い。つまり、通信機の筐体等の加工精度の問題から、回路基板２５と、筐体２７の補助エレメント取り付け内壁面との間の間隔ｈは、設計通りになるとは限らず、ばらついてしまう。このため、その回路基板２５と筐体の補助エレメント取り付け内壁面との間の間隔ｈが設定の間隔よりも広くなってしまった場合には、補助エレメント２３が基体２１の放射電極２２に対して浮いた状態となってしまい、補助エレメント２３が放射電極２２に接続することができないという問題が発生する。
【０００８】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、補助エレメントを基体の放射電極に確実に導通させることができるアンテナ構造およびそれを備えた通信機を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は次に示す構成をもって前記課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、基体に形成されたアンテナ動作を行う放射電極と、この放射電極に高周波的に導通し放射電極と共にアンテナ動作を行う板状の補助エレメントとを有するアンテナ構造において、基体の放射電極形成部分には、導電性を持つ弾性体が設けられており、補助エレメントはその弾性体に接続し当該弾性体を介して放射電極に導通していることを特徴としている。また、この発明のアンテナ構造は、放射電極が基体の上面から角部を介し側面に掛けて伸長形成されている構成と成し、補助エレメントは、間隔を介して放射電極の上側に配置されており、当該補助エレメントは、端部分が折り曲げられ当該折り曲げられた端部分が弾性を有する構成と成し、この補助エレメントは、その弾性を有する端部分が基体の前記放射電極が形成されている角部に押し当てられて放射電極に導通していることも特徴としている。さらに、この発明の通信機は、この発明において特有な構成を持つアンテナ構造が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る実施形態例を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１（ａ）には第１実施形態例のアンテナ構造が模式的な斜視図により示され、図１（ｂ）にはその第１実施形態例のアンテナ構造が模式的な分解状態によって示されている。また、図２には、この第１実施形態例のアンテナ構造を組み込んだ通信機の一例が断面図により部分的に示されている。
【００１２】
第１実施形態例のアンテナ構造１は、基体２と、放射電極３と、補助エレメント４と、導電性を持つ弾性体５とを有して構成されている。すなわち、この第１実施形態例では、基体２は、誘電体、あるいは、磁性体、あるいは、誘電体としての性質と磁性体としての性質との両方を持つ材料によって、構成されている。この基体２は、例えば、通信機の回路基板７の予め定められたアンテナ設置部分に搭載される。
【００１３】
放射電極３は基体２に形成されてアンテナ動作を行うものである。この第１実施形態例では、この放射電極３の形状は特に限定されるものではないが、ここでは、放射電極３は、基体２の少なくとも上面に形成されているものとする。
【００１４】
補助エレメント４は導体から成る板状の部材により構成され、基体２の小型化に起因した放射電極３の電気長不足を解消するためのものである。つまり、放射電極３が、無線通信用に予め設定されている周波数でもって共振してアンテナ動作を行うためには、放射電極３は、その設定の周波数に対応する電気長を持つ必要があるが、例えば基体２の小型化によってその必要な電気長を持つことができない場合がある。このような場合に、補助エレメント４は、その放射電極３の電気長の不足分を補う電気長を有するように作製される。そして、この補助エレメント４を放射電極３に導通させることで、放射電極３は補助エレメント４と共に設定の周波数でもって共振してアンテナ動作を行うことができるようになる。
【００１５】
弾性体５は、基体２の上面における放射電極３の形成部分において放射電極３と補助エレメント４の接続体（放射電極）が設定の電気長を確保できる位置に、配設されている。この弾性体５は、図１（ｃ）の弾性体５の断面図に示されるように、基部５ａと、ばね部５ｂと、可動部５ｃとを有して構成されている。基部５ａは導体により構成されており、この基部５ａは、導電性を持つ接合材料（導電性接合材料（例えばはんだや導電性接着剤等））によって、基体２における設定の弾性体配設位置に接合されて、放射電極３と導電性接合材料を介して導通する。
【００１６】
ばね部５ｂと可動部５ｃも導体により構成されており、ばね部５ｂは、可動部５ｃが基部５ａに対して進退方向に弾性変位可能となるように、可動部５ｃを基部５ａに接続させている。この第１実施形態例では、補助エレメント４は、例えば図２に示されるような通信機１０の筐体１１の内壁面に取り付けられる。その筐体１１内に回路基板７を設計通りに収容することにより、補助エレメント４が弾性体５の可動部５ｃの頂部に当接し、ばね部５ｂの付勢力に抗して可動部５ｃを基部５ａ側に押し下げる。回路基板７と、筐体１１における補助エレメント取り付け面との間の間隔ｈは、加工精度の問題からばらつくが、この第１実施形態例では、その寸法ばらつきを考慮し、例えば、可動部５ｃが予め想定される寸法ばらつき幅以上に弾性変位できるようにばね部５ｂ等が設計されている。このように、加工精度に起因した前記間隔ｈのばらつきを考慮して弾性体５を設計することによって、回路基板７と筐体１１を組み合わせた際に前記したように補助エレメント４が弾性体５の可動部５ｃに当接し当該可動部５ｃを押し下げることができる。
【００１７】
この第１実施形態例のアンテナ構造１では、そのような弾性体５の可動部５ｃの頂部に補助エレメント４が接触接続することにより、補助エレメント４が弾性体５の可動部５ｃとばね部５ｂと基部５ａを介して放射電極３に高周波的に導通する構成となっている。
【００１８】
この第１実施形態例のアンテナ構造１は上記のように構成されている。このアンテナ構造１においては、例えば、通信機１０の通信用の高周波回路（図示せず）から無線送信用の信号が放射電極３に供給されると、その信号が放射電極３および補助エレメント４に通電し、放射電極３が補助エレメント４と共に共振して無線送信用の信号が設定の周波数でもって無線により送信される。
【００１９】
この第１実施形態例のアンテナ構造１では、補助エレメント４は弾性体５を介して放射電極３に導通する構成としたので、例えば、筐体１１と回路基板７を組み合わせたときに、筐体１１に取り付けられている補助エレメント４が、回路基板７に実装されている基体２の放射電極３に弾性体５を介して導通してアンテナ構造１が作り出される場合に、回路基板７と、筐体１１の補助エレメント取り付け面との間の間隔ｈがばらついても、そのばらつき分を考慮した弾性変位可能な弾性体５を設けることによって、補助エレメント４を弾性体５に確実に接触接続させることが可能となる。また、補助エレメント４には弾性体５の可動部５ｃからばね部５ｂの付勢力に基づいた押圧力が加えられる。これらのことから、補助エレメント４を弾性体５を介して確実に放射電極３に導通させることができる。
【００２０】
ところで、周波数切り換え可能タイプのアンテナ構造の一例が図３（ａ）に模式的に示されている。この図３（ａ）のアンテナ構造１においては、２つの放射電極３ａ，３ｂが間隔を介して基体２の側面から上面に掛けて並列的に形成されている。補助エレメント４の端部には切り込みが形成されて当該端部分は２つに分かれており、その一方の端部４ａは放射電極３ａに、また、他方の端部４ｂは放射電極３ｂに、それぞれ、接続される。すなわち、放射電極３ａ，３ｂと補助エレメント４の接続体は、基体２の側面から上面と補助エレメント４を通って再び基体２の側面に戻る形態の一つの放射電極体を構成している。
【００２１】
この例では、基体２が通信機の回路基板７の設定の搭載位置に実装されることにより、放射電極３ａの端部はグランドに接地される。また、放射電極３ｂの端部はスイッチ部１２を介してグランドに接続されている。そのスイッチ部１２のオン・オフのスイッチング動作によって、放射電極３ｂがグランドに接地されている状態とグランドから浮いている状態との何れか一方に切り換え制御できる構成となっている。そのスイッチ部１２のスイッチング動作によって、放射電極３ａ，３ｂと補助エレメント４の接続体の電気長が可変する（切り換わる）。このため、その放射電極３ａ，３ｂと補助エレメント４の接続体の共振周波数、つまり、無線送信用の信号を無線送信する際の周波数が切り換わる。
【００２２】
図３（ａ）のアンテナ構造１は上記のような構成を有していることから、異なる複数の周波数帯でもって無線通信を行うことが可能となっている。なお、図３（ａ）中の符号１３は通信機の通信用の高周波回路を示し、符号１４は高周波回路１３に導通し当該高周波回路１３からの信号を放射電極３に給電する給電電極を示している。
【００２３】
上記のような周波数切り換え可能タイプのアンテナ構造１では、補助エレメント４は、放射電極３ａ，３ｂのそれぞれに接続する必要がある。図７に示されるような構成では、補助エレメント４と放射電極３の接続箇所が１箇所だけでも補助エレメント４と放射電極３の接続不良が発生し易いのに、図３（ａ）に示されるような構成のものに図７に示す構成を適用すると、補助エレメント４を２つの放射電極３ａ，３ｂの両方に接続させなければならないために、放射電極３（３ａ，３ｂ）と、補助エレメント４との接続不良の発生確率がさらに高くなってしまう。
【００２４】
これに対して、基体２の放射電極形成部分において、補助エレメント４の端部４ａ，４ｂのそれぞれに対応する位置に、この第１実施形態例に示した弾性体５を設け、補助エレメント４の各端部４ａ，４ｂをそれぞれ弾性体５を介して放射電極３ａ，３ｂに導通させる構成とする。このような構成とすることにより、補助エレメント４を複数箇所でもって放射電極３に接続させなければならない場合であっても、放射電極３（３ａ，３ｂ）と、補助エレメント４との接続不良を回避することができる。このように、補助エレメント４を複数箇所でもって放射電極３に接続させなければならない場合に、この第１実施形態例の構成は非常に有効である。
【００２５】
なお、周波数切り換え可能タイプのアンテナ構造には様々な形態があり、図３（ａ）の形態に限定されるものではない。例えば、図３（ｂ）に示すように、補助エレメント４と放射電極３の接続部分が１箇所である周波数切り換え可能タイプのアンテナ構造１もある。
【００２６】
また、この第１実施形態例では、弾性体５として、図１に示すような構成のものを挙げたが、放射電極３と補助エレメント４の接続部分に設けられる弾性体５は、図１の形態に限定されるものではない。例えば、図４（ａ）〜（ｃ）には、それぞれ、弾性体５のその他の形態例が示されている。例えば、図４（ａ）の例では、弾性体５は、折り曲げにより弾性を持たせた導体板１６によって構成されている。図４（ｂ）の例では、弾性体５は、導体板の一部を切り起こして弾性を持たせた弾性導体部１７により構成されている。図４（ｃ）の例では、弾性体５は、導電性ゴム１８により構成されている。
【００２７】
図４（ａ）〜（ｄ）に示されるような図１とは異なる形態の導電性を有する弾性体５を用いても、もちろん、この第１実施形態例と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
以下に、第２実施形態例を説明する。なお、この第２実施形態例の説明において、第１実施形態例と同一構成部分には同一符号を付し、その共通部分の重複説明は省略する。
【００２９】
図５（ａ）には第２実施形態例のアンテナ構造が分解状態により示され、図５（ｂ）には第２実施形態例のアンテナ構造の側面図が示されている。この第２実施形態例では、放射電極３は、基体２の上面から角部Ｋを介し側面に掛けて伸長形成されている。
【００３０】
補助エレメント４は、端部分４αが折り曲げられ当該折り曲げられた端部分４αが弾性を有する構成と成している。この第２実施形態例では、その補助エレメント４の弾性を持つ端部分４αは他の部分４βよりも幅が狭くなっている。また、補助エレメント４における端部分４α以外の部分４βは、基体２の上方側に間隔を介して基体２の上面とほぼ平行に配設されている。この第２実施形態例では、補助エレメント４は、弾性を有する端部分４αが基体２の前記放射電極３が形成されている角部Ｋに押し当てられて放射電極３に高周波的に導通している。
【００３１】
上記した構成以外のアンテナ構造１の構成は第１実施形態例と同様である。この第２実施形態例のアンテナ構造１も第１実施形態例と同様に通信機に組み込むことができる。つまり、放射電極３が形成された基体２を回路基板７に実装し、また、補助エレメント４は通信機の筐体１１の内壁面に取り付ける。そして、回路基板７を筐体１１に収容することにより、筐体１１に取り付けられた補助エレメント４の端部４αが、回路基板７上の基体２における放射電極形成角部Ｋに弾性力を利用して押圧接触して、補助エレメント４が放射電極３に導通する。このようにして第２実施形態例のアンテナ構造１を通信機に組み込むことができる。
【００３２】
この第２実施形態例では、補助エレメント４は、弾性を持たせた端部分４αでもって放射電極３に弾性力を利用して押圧接触するので、第１実施形態例と同様に、例えば筐体等の加工精度の悪影響を受けずに、補助エレメント４を確実に放射電極３に導通させることができる。また、補助エレメント４の端部分４αを折り曲げて弾性を持たせるだけの簡単な構成で、弾性力を利用して補助エレメント４を放射電極３に押圧接触させて導通できるので、補助エレメント４の製造工程の煩雑化を招くことなく、また、部品点数の増加を抑制しながら、第１実施形態例と同様の優れた効果を得ることができる。
【００３３】
なお、第２実施形態例に示した特有な構成は、周波数切り換え可能タイプのアンテナ構造にも適用することができるものである。例えば、その一例が図６のモデル図に示されている。なお、この図６では、図３（ａ）に示した周波数切り換え可能タイプのアンテナ構造と同一構成部分には同一符号を付してある。
【００３４】
この図６の例では、補助エレメント４の端部４ａ，４ｂがそれぞれ折り曲げられて弾性を持つ構成となっており、それら弾性を持つ各端部４ａ，４ｂがそれぞれ基体２における放射電極３ａ，３ｂの形成角部Ｋに押し当てられて放射電極３ａ，３ｂに導通している。
【００３５】
なお、この発明は第１や第２の各実施形態例の形態に限定されるものではなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、第１と第２の各実施形態例では、基体２は直方体状であったが、基体２は円柱状でもよいし、また、三角柱状や五角以上の多角柱状でもよい。さらに、例えば、第２実施形態例の場合には、基体２は、補助エレメント４の端部４αが押圧接触する角部Ｋに丸みを持たせた形状としてもよい。このように、基体２は直方体状に限定されるものではない。
【００３６】
【発明の効果】
基体に形成された放射電極に補助エレメントが高周波的に導通されて成るアンテナ構造においては、加工精度の問題から、基体と補助エレメント間の間隔がばらついて設計通りにならない場合があり、放射電極と補助エレメントの接続不良問題が発生し易い。これに対して、この発明では、基体の放射電極形成部分に導電性の弾性体を設け、その弾性体を介して補助エレメントを放射電極に導通させる構成、あるいは、補助エレメントの端部分を折り曲げて当該端部分に弾性を持たせ、その弾性を持つ補助エレメント端部分を基体における放射電極が形成されている角部に押し当てて補助エレメントを放射電極に導通させる構成を備えている。
【００３７】
このように、この発明では、弾性体の弾性変位、あるいは、補助エレメントの端部分の弾性変位を利用して、補助エレメントを基体上の放射電極に導通させる構成であるので、例えば、基体と補助エレメント間の間隔の予め想定されるばらつき幅以上に弾性変位することができるように、弾性体、又は、補助エレメントの弾性を有する端部分を作製しておけば、加工精度に起因して基体と補助エレメント間の間隔がばらついても、弾性体、又は、補助エレメントの弾性を有する端部分によって、補助エレメントはほぼ確実に放射電極に導通することが可能となる。
【００３８】
また、この発明では、弾性体と補助エレメント、あるいは、補助エレメントの弾性を有する端部分と放射電極は、ただ接触するのではなく、弾性力によって押圧接触するので、補助エレメントと放射電極との導通をより確実なものとしている。
【００３９】
このように、この発明の構成を備えることによって、補助エレメントと放射電極との接続不良問題の発生を回避することができるので、この発明のアンテナ構造およびそれを備えた通信機は予め定められた周波数でもって無線通信動作を行うことができる。これにより、通信に対する信頼性が高いアンテナ構造および通信機を提供することができる。
【００４０】
また、補助エレメントの端部分を折り曲げて当該端部分に弾性を持たせ、その補助エレメントの端部分を基体の角部の放射電極に押圧接触させることで補助エレメントを放射電極に導通させる構成のものにあっては、補助エレメント自身の端部に弾性を持たせているので、部品点数の増加を抑制しながら、補助エレメントを確実に放射電極に導通させることができる。また、補助エレメントの端部を折り曲げるだけで当該端部に弾性を持たせているので、補助エレメントの製造工程の煩雑化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態例のアンテナ構造を説明するための図である。
【図２】第１実施形態例のアンテナ構造を組み込んだ通信機の一例を説明するための通信機の部分的な断面図である。
【図３】周波数の切り換えが可能なアンテナ構造の一例を示すモデル図である。
【図４】基体に設ける弾性体のその他の形態例を示すモデル図である。
【図５】第２実施形態例を説明するための図である。
【図６】第２実施形態例の特有な構成を周波数切り換え可能タイプのアンテナ構造に適用した場合のアンテナ構造の一例を説明するためのモデル図である。
【図７】特許文献１に記載されているアンテナ構造の一つを説明するためのモデル図である。
【図８】基体に形成された放射電極に補助エレメントを導通させるための工程の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
１ アンテナ構造
２ 基体
３ 放射電極
４ 補助エレメント
５ 弾性体
７ 回路基板
１０ 通信機

Claims (3)

1. 基体に形成されたアンテナ動作を行う放射電極と、この放射電極に高周波的に導通し放射電極と共にアンテナ動作を行う板状の補助エレメントとを有するアンテナ構造において、基体の放射電極形成部分には、導電性を持つ弾性体が設けられており、補助エレメントはその弾性体に接続し当該弾性体を介して放射電極に導通していることを特徴とするアンテナ構造。
2. 基体に形成されたアンテナ動作を行う放射電極と、この放射電極に高周波的に導通し放射電極と共にアンテナ動作を行う板状の補助エレメントとを有するアンテナ構造において、放射電極は基体の上面から角部を介し側面に掛けて伸長形成されている構成と成し、補助エレメントは、間隔を介して放射電極の上側に配置されており、当該補助エレメントは、端部分が折り曲げられ当該折り曲げられた端部分が弾性を有する構成と成し、この補助エレメントは、その弾性を有する端部分が基体の前記放射電極が形成されている角部に押し当てられて放射電極に導通していることを特徴とするアンテナ構造。
3. 請求項１又は請求項２記載のアンテナ構造が設けられていることを特徴とする通信機。

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