JP2004335155A - アンテナ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ケーブルの接続作業を簡易にすると共にコストダウンを図り、中継接続部におけるインピーダンス不整合を防止して伝送路における損失を低減できるようにしたアンテナ装置を提供する。
【解決手段】ノートパソコン１０は、マザーボード４を備える本体１と、ＬＣＤ６が搭載された蓋部３とを備え、マザーボード４には送受信モジュール５が搭載され、蓋部３には平板アンテナ７ａ，７ｂが搭載されている。平板アンテナ７ａ，７ｂには同軸ケーブル８ｃ，８ｄが接続され、送受信モジュール５には同軸ケーブル８ａ，８ｂが接続され、それぞれの他端はマザーボード４に取り付けられた中継基板２０の線路パターンの両端に接続される。中継基板２０は、同軸ケーブル８ａ〜８ｄとのインピーダンス整合器の機能を有する。この機能によりＶＳＷＲの悪化及び挿入損失の増大が防止される。
【選択図】 図１
【解決手段】ノートパソコン１０は、マザーボード４を備える本体１と、ＬＣＤ６が搭載された蓋部３とを備え、マザーボード４には送受信モジュール５が搭載され、蓋部３には平板アンテナ７ａ，７ｂが搭載されている。平板アンテナ７ａ，７ｂには同軸ケーブル８ｃ，８ｄが接続され、送受信モジュール５には同軸ケーブル８ａ，８ｂが接続され、それぞれの他端はマザーボード４に取り付けられた中継基板２０の線路パターンの両端に接続される。中継基板２０は、同軸ケーブル８ａ〜８ｄとのインピーダンス整合器の機能を有する。この機能によりＶＳＷＲの悪化及び挿入損失の増大が防止される。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、ケーブルの接続作業を簡易にし、コストダウンを図ると共に、中継部におけるインピーダンス不整合を改善し、伝送路における損失を低減できるようにしたアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という。）の利用形態の１つにインターネットがある。インターネットを利用するには、パソコンをネットワークに接続する必要がある。ネットワークに接続する場合、従来、パソコンにモデムを内蔵させ、或いはモデムを外付けにより接続し、このモデムをケーブルにより電話回線に接続していた。また、２台以上のパソコンにより家庭内やオフィス内でＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構築する場合、それぞれのパソコンを専用のケーブル（１００ＢＡＳＥ−Ｔ等）によりハブ（ Ｈｕｂ）に接続している。
【０００３】
しかし、ケーブルによる接続は、パソコンがデスクトップ型が標準の時代には設置場所を移動することが殆どないため、特に不都合はなかったが、近年のようにノート型パソコン（以下、「ノートパソコン」という。）が主流になってくると、ケーブルで接続するのは煩わしいばかりでなく、ケーブル接続が可能な場所や範囲内でしか利用できず、どこでも使用できるというノートパソコンの特長が生かせなくなる。
【０００４】
そこで、ノートパソコンに無線ＬＡＮカード（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格）を装着できるようにし、無線によりルータ（ｒｏｕｔｅｒ）に接続してケーブル接続を不要にした無線ＬＡＮが注目されている。この無線ＬＡＮにより、ケーブル接続が不要になり、ルータから数十メートルの範囲であれば、どの場所からもノートパソコンをネットワークや他のパソコンに接続することが可能になるため、使い勝手が向上する。
【０００５】
ノートパソコンに無線ＬＡＮの機能を内蔵させた場合、ノートパソコンは小型化及び軽量化を極限まで追求して設計されており、内部には空間が殆ど無いことから、アンテナ（平板アンテナ等）を高能率に動作させるためには、搭載場所を吟味する必要がある。
【０００６】
ノートパソコンの場合、ＬＣＤ（液晶表示器）等の表示器が蓋部の内側に設けられており、この蓋部の上端部のケース（又はフレーム部、筐体等）内部にアンテナを設置しておくことにより、本体から蓋部を開いたとき、アンテナはノートパソコンの最上部に位置し、電波の送受信を良好にすることができる。また、ロッドアンテナ、ヘリカルアンテナ等のように本体の外部にアンテナが突出しないため、折損を招いたり、移動中に他のものにアンテナを引っ掛かたりすることがない。そして、アンテナに接続される送受信モジュール（送受信回路を金属ケースに収めた部品）は、本体内に設置されたマザーボード（ｍｏｔｈｅｒ ｂｏａｒｄ）に実装されるため、蓋部に設けられたアンテナとの接続は同軸ケーブルによって行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図１２は、携帯型電子機器に搭載した従来のアンテナ装置を示す。ここでは、携帯型電子機器として、ノートパソコンを示している。ノートパソコン１００は、本体１０１と、この本体１０１にヒンジ部１０２ａ，１０２ｂにより開閉自在に取り付けられた蓋部１０３とを主体に構成されている。
【０００８】
本体１０１内には、１枚のマザーボード１０４が設置されており、このマザーボード１０４の所定位置に送受信モジュール１０５が実装されている。なお、マザーボード１０４上には、不図示のキーボード及び不図示の表面パネルが搭載される。また、蓋部１０３の内側には、９〜１５インチ程度の表示サイズを有するＬＣＤ１０６が実装され、その上端縁の両側には平板アンテナ１０７ａ，１０７ｂが装着されている。アンテナを複数にすることで、二方向又は広範囲の指向性が得られ、或いは送信用と受信用に分けた使い方が可能になる。平板アンテナ１０７ａ，１０７ｂは蓋部１０３のＬＣＤ１０６の取付枠の内側に取り付けることにより、その装着を外部から見えない様にすることができ、見栄えが悪くなるのを防止することができる。
【０００９】
図１２に示すように、送受信モジュール１０５と平板アンテナ１０７ａ，１０７ｂとは、２本の同軸ケーブル１０８ａ，１０８ｂにより接続される。本体１０１と蓋部１０３の組み付けに際しては、例えば、最初に同軸ケーブル１０８ａと１０８ｂの一端を平板アンテナ１０７ａ，１０７ｂに接続する。平板アンテナ１０７ａ，１０７ｂからの同軸ケーブル８ａ，８ｂは、蓋部３の枠部の内側を這うように布線された後、ヒンジ部１０２ａ，１０２ｂ内を通し、本体１０１側に引き出される。これにより、同軸ケーブル１０８ａ，１０８ｂが外部から見えることはない。ついで、同軸ケーブル１０８ａと１０８ｂの他端が、送受信モジュール１０５に接続される。最後に、同軸ケーブル１０８ａ，１０８ｂの他端が接続されているマザーボード１０４は、本体１内の所定の位置に実装される。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００３−３７４３１公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアンテナ装置によると、送受信モジュールと平板アンテナとを長い同軸ケーブルで接続するため、本体又は蓋部の製造工程において同軸ケーブルの組み付けが煩雑となる。このため、同軸ケーブルを引回し、更に半田付け作業を行ったりすることは現場作業員の作業効率を低下させ、量産性も低下させる要因になる。
【００１２】
この問題は、同軸ケーブルを短い２本に分割し、それぞれの同軸コネクタを本体側と蓋部側に別々に実装した後に同軸コネクタを用いて結合することで解消することが考えられる。しかし、同軸コネクタを用いた場合、同軸コネクタが高価で、しかも１本のケーブルにオスとメスの２個が必要になるためにコストアップになり、また、接続に際しては両手を使わざるをえないため、作業性が悪い。更に、同軸コネクタの金属部が他の電子部品に接触してショートしないようにしたり、同軸コネクタが筐体に当たって音を発生しないように固定する処置等が必要になる。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、ケーブルの接続作業を簡易にすると共にコストダウンを図り、中継接続部におけるインピーダンス不整合を防止して伝送路における損失を低減できるようにしたアンテナ装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、送信部、受信部、又は送受信部を構成する回路と、アンテナとを備え、前記アンテナと前記回路とが同軸ケーブルによって接続されるアンテナ装置において、前記同軸ケーブルとのインピーダンス整合機能を有するストリップ線路が片面に形成され、前記回路からの第１の同軸ケーブル及び前記アンテナからの第２の同軸ケーブルが前記ストリップ線路の両端に接続された中継部を備えることを特徴とするアンテナ装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、回路側の第１の同軸ケーブルとアンテナ側からの第２の同軸ケーブルとを中継部を介して接続し、２本の同軸ケーブルを接続した際のインピーダンス不整合に対しては、中継部のストリップ線路によりインピーダンス整合を行う。これにより、同軸ケーブルの接続作業が簡便になると共に、高価な同軸コネクタによる接続を行わずに済むため、コストダウンが可能になる。更に、同軸ケーブルがアンテナ側と回路側に分離されるため、それぞれにおける同軸ケーブルの接続処理を先行して行えるようになり、量産性が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置を示す。
以下においては、アンテナ装置を携帯電子機器の１つであるノートパソコンに適用した場合について説明する。また、一部については、実際には見えない部分を露出させた状態で示している。
【００１７】
ノートパソコン１０は、キーボード（図示せず）、及びキーボードのほか、電源オン／オフキー、機能キー、指操作型のマウス部等が実装された表面パネルが装着される本体１（第１の筐体部）と、この本体１にヒンジ部２ａ，２ｂにより開閉自在に取り付けられた蓋部３（第２の筐体部）とを主体に構成されている。本体１及び蓋部３は、樹脂成型、アルミ、マグネシウム合金等により作られている。
【００１８】
本体１内には、ＣＰＵ、半導体メモリ、その他の電子回路等が実装された１枚のマザーボード４が設置されており、このマザーボード４の所定位置には金属ケース等によるシールドが施された送受信モジュール５が実装されている。なお、マザーボード４上には、このマザーボード４を覆うようにして、不図示のキーボード及び不図示の表面パネルが搭載される。また、蓋部３の内側には、９〜１５インチ程度の表示サイズを有するフルカラー表示のＬＣＤ６が実装され、その上端縁の両側には平板アンテナ７ａ，７ｂが装着されている。平板アンテナ７ａ，７ｂは蓋部３のＬＣＤ６の取付枠（図示せず）の内側に取り付けられるので、外部から見えることはない。なお、平板アンテナ７ａ，７ｂは、いずれか１つのみであってもよい。
【００１９】
本体１内には、小サイズの中継部としての中継基板２０が取り付けられており、この中継基板２０と送受信モジュール５とが同軸ケーブル８ａ，８ｂによって接続され、更に、中継基板２０と平板アンテナ７ａ，７ｂとが同軸ケーブル８ｃ，８ｄによって接続される。同軸ケーブル８ａ〜８ｄは同一仕様であり、そのインピーダンスは５０Ωである。中継基板２０が設けられていることにより、ケーブル長を短くすることができ、ケーブル接続の作業性は格段に向上する。
【００２０】
図２は、中継基板２０の第１の実施の形態を示す。
エポキシ樹脂等による絶縁基板２１の表面の全面には、グランドパターン２２ａが形成されており、同様に絶縁基板２１の裏面の全面にグランドパターンが形成されている。絶縁基板２１の表面には、グランドパターンを有しないパターン除去部２３が縦長に形成され、その中央部には縦長に線路パターン２４ａ，２４ｂ（ストリップ線路）が形成（グランドパターン２２ａとは非接続）されている。
【００２１】
絶縁基板２１の片端部には、絶縁基板２１をマザーボード４等に固定するためのネジ１１が挿入される貫通孔が開けられており、ネジ１１の周囲はグランドパターン２２ａの設けられていない無パターン部２１ａが円形に形成れている。この対策により、グランドパターン２２ａがネジ１１を通して筐体の金属部に導通するのを防止でき、不要輻射等が生じるのを防止できる。
【００２２】
線路パターン２４ａ，２４ｂの下端には、平板アンテナ７ａ，７ｂ側の同軸ケーブル８ｃ，８ｄをコネクタ接続するためのレセプタクル２５ａ，２５ｂ（接続具）が設けられている。更に、線路パターン２４ａ，２４ｂの上端には、送受信モジュール５からの同軸ケーブル８ａ，８ｂが半田接続されている。同軸ケーブル８ａ，８ｂは端部の絶縁被覆及び心線絶縁が剥がされ（ストリップされ）、そのシールド部（編組）８１はグランドパターン２２ａに半田接続される。更に、同軸ケーブル８ａ，８ｂの心線部は、半田８２により線路パターン２４ａ，２４ｂの上端部に半田接続される。また、線路パターン２４ａ，２４ｂの下端部には、レセプタクル２５ａ，２５ｂの信号端子２６が半田接続される。
【００２３】
同軸ケーブル８ａ，８ｂの外側、その半田接続部、レセプタクル２５ａ，２５ｂの両側には、複数のスルーホール２７が設けられ、グランドパターン２２ａと裏面のグランドパターン（２２ｂ）が接続されている。スルーホール２７が設けられていることにより、漏れ信号はグランドにバイパスされ、クロストークを低減することができる。
【００２４】
図３は、レセプタクルの詳細構成を示す。レセプタクル２５ａと２５ｂは同一構成であるので、ここではレセプタクル２５ａについてのみ説明する。レセプタクル２５ａは、樹脂製の本体部３１と、この本体部３１の中央部に垂直に配設された金属製の信号端子３２と、この信号端子３２に接続され、本体部３１の底部に設けられた信号端子２６と、この信号端子２６の底面と同一平面になるように設けられたグランド端子３３ａ，３３ｂと、信号端子３２と同軸に配設されると共にグランド端子３３ａ，３３ｂと接続された円筒状で金属製のグランド端子３４とを備えて構成されている。
【００２５】
図４は、レセプタクル２５ａ及び線路パターン２４ａの縦断面を示す。図４においては、レセプタクル２５ａの本体部３１の図示を省略している。レセプタクル２５ａには、同軸ケーブル８ｃを接続済みの同軸コネクタ４０が結合される。同軸コネクタ４０は、信号端子３２に嵌合する金属製の信号端子４１と、絶縁物を介して信号端子４１と同軸に配設され、グランド端子３４に外嵌される金属製のグランド端子４２とを備え、全体がＬ字形を成している。信号端子４１とグランド端子４２との間には、通常、絶縁物が配設されているが、ここでは図示を省略している。
【００２６】
信号端子４１には同軸ケーブル８ｃの心線８３が接続され、グランド端子４２には同軸ケーブル８ｃのシールド部８４が接続されている。なお、心線８３とシールド部８４との間には、ポリエチレン等による絶縁体８５が配設されている。同軸ケーブル８ａにおいては、そのシールド部８１が、これに接するグランドパターン２２ａに半田付けされる。更に、同軸ケーブル８ａの心線８６は線路パターン２４ａに半田８２により半田付けされる。この様に、同軸ケーブル８ａ，８ｂを半田付け処理とすることにより、そのための２個のレセプタクルと２個の同軸コネクタが不必要になるため、アンテナ装置のコストダウンを図ることができる。
【００２７】
上記第１の実施の形態に係るアンテナ装置によれば、送受信モジュール５に接続された同軸ケーブル８ａ，８ｂは、中継基板２０において線路パターン２４ａ，２４ｂに接続され、この線路パターン２４ａ，２４ｂに接続された同軸ケーブル８ｃ，８ｄにより平板アンテナ７ａ，７ｂと送受信モジュール５の接続が行われる。線路パターン２４ａ，２４ｂはストリップ線路として機能するので、信号を支障なく伝送することができる。しかも、同軸ケーブル８ａ〜８ｄは、適用される機器の状況や仕様に応じて端末処理（半田又はレセプタクルによる接続）が可能であるため、機種を選ばない。更に、線路パターン２４ａ，２４ｂは同軸ケーブル８ａ，８ｂ（又は、８ｃ，８ｄ）とのインピーダンス整合が図られているため、インピーダンス不整合に伴う影響を排除することができる。
【００２８】
なお、図２の中継基板２０においては、同軸ケーブル８ａ，８ｂを線路パターン２４ａ，２４ｂに半田接続するものとしたが、逆に、同軸ケーブル８ｃ，８ｄを半田接続し、同軸ケーブル８ａ，８ｂをレセプタクル２５ａ，２５ｂに接続する構成であってもよい。
【００２９】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る中継基板を示す。図５において（ａ）は平面を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。図５の中継基板５０は、図２の中継基板２０における同軸ケーブル８ａ，８ｂの半田接続に代え、同軸ケーブル８ａ，８ｂもレセプタクルを介して接続できるようにしたものである。そのために、図２の中継基板２０の構成に加え、線路パターン２４ａ，２４ｂの同軸ケーブル８ａ，８ｂの接続側にレセプタクル５１ａ，５１ｂを設けている。同軸ケーブル８ａ，８ｂの端部には、図４に示した同軸コネクタ４０と同一構造の同軸コネクタが接続され、この同軸コネクタがレセプタクル５１ａ，５１ｂに結合される。
【００３０】
図２の中継基板２０は、同軸ケーブル８ａ，８ｂが半田接続であったため、マザーボード４の組立工程において中継基板２０に同軸ケーブル８ａ，８ｂを半田付けしておく必要があった。これに対し、図５の中継基板５０によれば、中継基板５０への同軸ケーブル８ａ〜８ｄの接続は、本体１と蓋部３の組み付け時に行うことができる。しかも、同軸ケーブル８ａ，８ｂの接続に半田付けを必要としないので、組立工程の作業性を向上させることができる。
【００３１】
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る中継基板を示す。この中継基板６０は、図２の構成の中継基板２０からレセプタクル２５ａ，２５ｂを除去し、同軸ケーブル８ｃ，８ｄを半田によって線路パターン２４ａ，２４ｂに接続する構成にしたところに特徴がある。これにより、同軸ケーブル８ａ〜８ｄの全てを中継基板６０の線路パターン２４ａ，２４ｂに半田接続ができるため、４個のレセプタクルと４個の同軸コネクタを使用せずに済む結果、図２の構成の中継基板２０よりも更にコストダウンを図ることができる。
【００３２】
図７は、中継基板２０，５０，６０における線路パターン２４ａ，２４ｂの各部の寸法関係を示す。同軸ケーブル８（８ａ〜８ｄ）のインピーダンスは５０Ωであるため、中継基板２０，５０，６０の線路パターン２４（２４ａ，２４ｂ）における線路のインピーダンスも５０Ωでなければならない。また、同軸ケーブル自体は５０Ωであるが、その端部は処理状態によっては５０Ωになるとは限らない。
【００３３】
例えば、同軸ケーブル８の端部を半田付けにより線路パターン２４ａに接続を行った場合、シールド部８１から延伸する心線８６は或る長さを有し、この部分がインダクタンスを持つため、インピーダンスは５０Ωよりも大きくなる。線路パターン２４ａ，２４ｂと同軸ケーブル８ａ〜８ｄのインピーダンス整合がとれなかった場合、挿入損失の増加、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ ：電圧定在波比）の悪化を招くことになる。そこで、線路のインピーダンスは、５０Ωにする必要がある。線路のインピーダンスは、線路パターン２４ａ，２４ｂの各部の寸法によって決定される。なお、同軸ケーブル８ａ〜８ｄのインピーダンスが５０Ωの場合を示したが、７５Ω仕様であってもよく、この場合、中継基板２０におけるインピーダンスが７５Ωになるようにする必要がある。
【００３４】
すなわち、図７において、線路パターン２４ａ，２４ｂの幅をＷ、線路パターン２４ａ，２４ｂの両側面とグランドパターン２２ａとの間の間隔をｇ、グランドパターン２２ａと２２ｂの間隔（＝絶縁基板２１の厚み）をｈとすると、Ｗ、ｇ、及びｈを調整することにより線路のインピーダンスを変えることができる。線路のインピーダンスＺは、（｜Ｚ｜＝（Ｌ／Ｃ）１／２ ）で表されるので、インダクタンスＬが大きくなればインピーダンスＺは増大し、静電容量Ｃが大きくなればインピーダンスＺは減少する。中継基板においては、主にインダクタンスがインピーダンスＺに影響を与え、インダクタンスは、ｇが大きいとき、ｗが小さいとき、又はｈが大きいときに増加する。
【００３５】
例えば、同軸ケーブル８の心線８６を半田接続したことにより同軸ケーブル接続端のインピーダンスＺが大きくなった場合、Ｗを狭くすることにより線路のインピーダンスＺを上げることができるため、インピーダンス整合（インピーダンスマッチング）が可能になる。また、レセプタクル２５と同軸コネクタにより同軸ケーブル８の接続を行った場合、図４の信号端子４１とグランド端子４２との間に静電容量Ｃが形成され、この静電容量によって、同軸ケーブルの端部のインピーダンスＺは５０Ωより低くなる。このようにインピーダンスが５０Ωから変化した場合、線路パターン２４ａ，２４ｂのｇ、ｗ、又はｈを予め最適にしておくことにより、同軸ケーブル８と中継基板（２０，５０，６０）とのインピーダンス整合が可能になる。
【００３６】
図８は、中継基板と同軸ケーブルの接続部におけるインピーダンス変化を示し、（ａ）はインピーダンスＺが５０Ωより低い場合であり、（ｂ）は５０Ωより低い場合である。なお、図８に示す波形は、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ） を用いて測定したものである。
【００３７】
レセプタクル部分や同軸ケーブルのストリップした部分が５０Ωからずれた場合、その影響を相殺するように線路のインピーダンスを調整する。例えば、図８の（ａ）のように、レセプタクル部分や同軸ケーブルのストリップ部分におけるインピーダンスが実線図示の特性のように５０Ωより低い場合（例えば、４７Ω）、これを相殺するように線路パターン２４ａ，２４ｂにおけるインピーダンスを高く（例えば、５３Ω）すれば、インピーダンス整合がとれる。
【００３８】
図９は、線路パターンの片端又は両端にレセプタクルを配設した図２と図４、又は図５の構成の中継基板におけるインピーダンス整合を示す。図９において、（ａ）は図２及び図４の構成（同軸ケーブル−レセプタクル）に対応し、（ｂ）は図５の構成（レセプタクル−レセプタクル）に対応する。
【００３９】
図２及び図４の構成（同軸ケーブル−レセプタクル）の中継基板の場合、図９の（ａ）に示すように、同軸ケーブル８ａ，８ｂをストリップした部分（ＣＣストリップ）のインピーダンスは５０Ωより高くなり、レセプタクル２５ａ，２５ｂのインピーダンスは５０Ωより低くなる。そこで、線路パターン２４ａ，２４ｂにおけるインピーダンスを５０Ωより低く（例えば、４０Ω）すると５０Ωに整合がとれる。
【００４０】
また、図５の構成（レセプタクル−レセプタクル）の中継基板の場合、図９の（ｂ）に示すように、２つのレセプタクル（２５ａ，２５ｂ）におけるインピーダンスは５０Ωより低くなるので、線路パターン２４ａ，２４ｂにおけるインピーダンスを５０Ωより高くなるようにする。例えば、線路パターン２４ａ，２４ｂのインピーダンスを５３Ωにすることで整合がとれる。
【００４１】
図９においては、「同軸ケーブル−レセプタクル」と、「レセプタクル−レセプタクル」の構成による中継基板について示したが、図６に示す「同軸ケーブル−同軸ケーブル」構成の中継基板６０においても同様にインピーダンス整合をとることができる。すなわち、線路パターン２４ａ，２４ｂの両端に接続される同軸ケーブル８ａ〜８ｄのストリップ部分のインピーダンスは５０Ωより高くなるので、これを相殺するように線路パターン２４ａ，２４ｂにおけるインピーダンスを低くすればよい。
【００４２】
図１０は、図２に示した構成の中継基板２０を介して同軸ケーブルにより平板アンテナ７ａ，７ｂに接続した場合（特性Ａ）と、従来方法により同軸コネクタを介して同軸ケーブルにより平板アンテナ７ａ，７ｂに接続した場合（特性Ｂ）とにおけるリターンロス（Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｏｓｓ ）特性を示す。ここでは、同軸ケーブル８ａ，８ｂとして、直径が１．３７ｍｍの規格のものを用いている。図１０から明らかなように、特性ＡとＢに殆ど差異はなく、同軸コネクタを用いて接続した場合と同等の結果が得られることがわかる。
【００４３】
図１１は、図１０と同一の条件による中継基板２０と同軸コネクタの挿入損失特性を示す。図１１から明らかなように、中継基板２０による特性Ａは同軸コネクタの特性Ｂに比べ、挿入損失はやや大きくなっている。しかし、最大でも０．５ｄＢ（６ＧＨｚ）であり、問題になるレベルではない。以上のように、高価な同軸コネクタを用いずとも、安価な中継基板の使用により、同等の高周波特性が得られるアンテナ装置を構築することができる。
【００４４】
なお、図４に示したように、グランドパターンは絶縁基板２１の表面（グランドパターン２２ａ）と裏面（グランドパターン２２ｂ）に設ける構成としたが、グランドパターン２２ａのみの片面であってもよい。片面のみとすることによりクロストーク等が増えることは避けられない。しかし、裏面にグランドパターンを設けないことで、中継基板の取り付け場所に制約を受けないようにすることができる。
【００４５】
上記の説明では、アンテナ装置をノートパソコンに適用した場合について述べたが、本発明はノートパソコンに限定されるものではなく、アンテナを搭載し、その接続に同軸ケーブルを用いる全ての携帯移動機器に適用できることは勿論のこと、固定機器に対しても適用可能である。
【００４６】
更に、中継基板２０，５０，及び６０は、マザーボード４に搭載するものとしたが、搭載スペースを確保できるのであれば、蓋部３側に搭載することも可能である。
【００４７】
また、レセプタクルは、図３に示した形状に限定されるものではなく、着脱式でアンテナのインピーダンスに合致したインピーダンス（例えば５０Ω）を有し、且つ比較的安価なケーブル接続器具であれば、どのような形状及び規格のものであってもよい。
【００４８】
また、中継基板は、マイクロストリップ構造、すなわち表面のグランドパターン２２ａを前述したようにほぼ全面に設けずに、レセプタクル２５ａ，２５ｂあるいは半田８２による接続部の周辺のみに設けてもよい。この場合、線路パターン２４ａ，２４ｂの幅Ｗか絶縁基板２１の厚みｈを調整してインピーダンスの整合を図ることになる。
【００４９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明のアンテナ装置によれば、インピーダンス整合機能を有するストリップ線路を備えた中継部を備え、この中継部に回路側からの同軸ケーブル及びアンテナ側からの同軸ケーブルを接続する構成にしたので、同軸ケーブルの接続作業が簡便になると共に、高価な同軸コネクタによる接続を行わずに済むため、コストダウンが可能になる。更に、同軸ケーブルがアンテナ側と回路側に分離されるため、それぞれにおける同軸ケーブルの接続処理を先行して行えるようになり、量産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置及び前記アンテナ装置が適用されたノート型パーソナルコンピュータの模式的構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る中継基板を示す平面図である。
【図３】図２の中継基板におけるレセプタクルの詳細構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。
【図４】図２の中継基板に同軸ケーブルを接続した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る中継基板を示し（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る中継基板を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る中継基板の線路パターンの寸法関係を説明する断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る中継基板と同軸ケーブルの接続部におけるインピーダンス変化を示し、（ａ）はインピーダンスＺが５０Ωより低い場合の特性図、（ｂ）は５０Ωより低い場合の特性図である。
【図９】線路パターンの片端又は両端にレセプタクルを配設した構成の中継基板におけるインピーダンス整合を示し、（ａ）は「同軸ケーブル−レセプタクル」の場合の特性図、（ｂ）は「レセプタクル−レセプタクル」の場合の特性図である。
【図１０】図２の中継基板を介して同軸ケーブルにより平板アンテナに接続した場合と、従来方法により同軸コネクタを介して同軸ケーブルにより平板アンテナに接続した場合とにおけるリターンロス特性図である。
【図１１】図２の中継基板を介して同軸ケーブルにより平板アンテナに接続した場合と、従来方法により同軸コネクタを介して同軸ケーブルにより平板アンテナに接続した場合とにおける挿入損失特性図である。
【図１２】従来のアンテナ装置、及びこれを適用した携帯電子機器（ノートパソコン）の模式的構成図である。
【符号の説明】
１ 本体
２ａ，２ｂ ヒンジ部
３ 蓋部
４ マザーボード
５ 送受信モジュール
６ ＬＣＤ
７ａ，７ｂ 平板アンテナ
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 同軸ケーブル
１０ ノートパソコン
１１ ネジ
２０，５０，６０ 中継基板
２１ 絶縁基板
２２ａ，２２ｂ グランドパターン
２３ パターン除去部
２４ａ，２４ｂ 線路パターン
２５ａ，２５ｂ レセプタクル
２６，３２，４１ 信号端子
２７ スルーホール
３１ 本体部
３３ａ，３３ｂ，３４，４２ グランド端子
４０ 同軸コネクタ
５１ａ，５１ｂ レセプタクル
８１，８４ シールド部（編組）
８２ 半田
８３ 心線
８５ 絶縁体
８６ 心線
１００ ノートパソコン
１０１ 本体
１０２ａ，１０２ｂ ヒンジ部
１０３ 蓋部
１０４ マザーボード
１０５ 送受信モジュール
１０６ ＬＣＤ
１０７ａ，１０７ｂ 平板アンテナ
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ装置に関し、特に、ケーブルの接続作業を簡易にし、コストダウンを図ると共に、中継部におけるインピーダンス不整合を改善し、伝送路における損失を低減できるようにしたアンテナ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、パーソナルコンピュータ（以下、「パソコン」という。）の利用形態の１つにインターネットがある。インターネットを利用するには、パソコンをネットワークに接続する必要がある。ネットワークに接続する場合、従来、パソコンにモデムを内蔵させ、或いはモデムを外付けにより接続し、このモデムをケーブルにより電話回線に接続していた。また、２台以上のパソコンにより家庭内やオフィス内でＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を構築する場合、それぞれのパソコンを専用のケーブル（１００ＢＡＳＥ−Ｔ等）によりハブ（ Ｈｕｂ）に接続している。
【０００３】
しかし、ケーブルによる接続は、パソコンがデスクトップ型が標準の時代には設置場所を移動することが殆どないため、特に不都合はなかったが、近年のようにノート型パソコン（以下、「ノートパソコン」という。）が主流になってくると、ケーブルで接続するのは煩わしいばかりでなく、ケーブル接続が可能な場所や範囲内でしか利用できず、どこでも使用できるというノートパソコンの特長が生かせなくなる。
【０００４】
そこで、ノートパソコンに無線ＬＡＮカード（例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格）を装着できるようにし、無線によりルータ（ｒｏｕｔｅｒ）に接続してケーブル接続を不要にした無線ＬＡＮが注目されている。この無線ＬＡＮにより、ケーブル接続が不要になり、ルータから数十メートルの範囲であれば、どの場所からもノートパソコンをネットワークや他のパソコンに接続することが可能になるため、使い勝手が向上する。
【０００５】
ノートパソコンに無線ＬＡＮの機能を内蔵させた場合、ノートパソコンは小型化及び軽量化を極限まで追求して設計されており、内部には空間が殆ど無いことから、アンテナ（平板アンテナ等）を高能率に動作させるためには、搭載場所を吟味する必要がある。
【０００６】
ノートパソコンの場合、ＬＣＤ（液晶表示器）等の表示器が蓋部の内側に設けられており、この蓋部の上端部のケース（又はフレーム部、筐体等）内部にアンテナを設置しておくことにより、本体から蓋部を開いたとき、アンテナはノートパソコンの最上部に位置し、電波の送受信を良好にすることができる。また、ロッドアンテナ、ヘリカルアンテナ等のように本体の外部にアンテナが突出しないため、折損を招いたり、移動中に他のものにアンテナを引っ掛かたりすることがない。そして、アンテナに接続される送受信モジュール（送受信回路を金属ケースに収めた部品）は、本体内に設置されたマザーボード（ｍｏｔｈｅｒ ｂｏａｒｄ）に実装されるため、蓋部に設けられたアンテナとの接続は同軸ケーブルによって行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
図１２は、携帯型電子機器に搭載した従来のアンテナ装置を示す。ここでは、携帯型電子機器として、ノートパソコンを示している。ノートパソコン１００は、本体１０１と、この本体１０１にヒンジ部１０２ａ，１０２ｂにより開閉自在に取り付けられた蓋部１０３とを主体に構成されている。
【０００８】
本体１０１内には、１枚のマザーボード１０４が設置されており、このマザーボード１０４の所定位置に送受信モジュール１０５が実装されている。なお、マザーボード１０４上には、不図示のキーボード及び不図示の表面パネルが搭載される。また、蓋部１０３の内側には、９〜１５インチ程度の表示サイズを有するＬＣＤ１０６が実装され、その上端縁の両側には平板アンテナ１０７ａ，１０７ｂが装着されている。アンテナを複数にすることで、二方向又は広範囲の指向性が得られ、或いは送信用と受信用に分けた使い方が可能になる。平板アンテナ１０７ａ，１０７ｂは蓋部１０３のＬＣＤ１０６の取付枠の内側に取り付けることにより、その装着を外部から見えない様にすることができ、見栄えが悪くなるのを防止することができる。
【０００９】
図１２に示すように、送受信モジュール１０５と平板アンテナ１０７ａ，１０７ｂとは、２本の同軸ケーブル１０８ａ，１０８ｂにより接続される。本体１０１と蓋部１０３の組み付けに際しては、例えば、最初に同軸ケーブル１０８ａと１０８ｂの一端を平板アンテナ１０７ａ，１０７ｂに接続する。平板アンテナ１０７ａ，１０７ｂからの同軸ケーブル８ａ，８ｂは、蓋部３の枠部の内側を這うように布線された後、ヒンジ部１０２ａ，１０２ｂ内を通し、本体１０１側に引き出される。これにより、同軸ケーブル１０８ａ，１０８ｂが外部から見えることはない。ついで、同軸ケーブル１０８ａと１０８ｂの他端が、送受信モジュール１０５に接続される。最後に、同軸ケーブル１０８ａ，１０８ｂの他端が接続されているマザーボード１０４は、本体１内の所定の位置に実装される。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００３−３７４３１公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアンテナ装置によると、送受信モジュールと平板アンテナとを長い同軸ケーブルで接続するため、本体又は蓋部の製造工程において同軸ケーブルの組み付けが煩雑となる。このため、同軸ケーブルを引回し、更に半田付け作業を行ったりすることは現場作業員の作業効率を低下させ、量産性も低下させる要因になる。
【００１２】
この問題は、同軸ケーブルを短い２本に分割し、それぞれの同軸コネクタを本体側と蓋部側に別々に実装した後に同軸コネクタを用いて結合することで解消することが考えられる。しかし、同軸コネクタを用いた場合、同軸コネクタが高価で、しかも１本のケーブルにオスとメスの２個が必要になるためにコストアップになり、また、接続に際しては両手を使わざるをえないため、作業性が悪い。更に、同軸コネクタの金属部が他の電子部品に接触してショートしないようにしたり、同軸コネクタが筐体に当たって音を発生しないように固定する処置等が必要になる。
【００１３】
したがって、本発明の目的は、ケーブルの接続作業を簡易にすると共にコストダウンを図り、中継接続部におけるインピーダンス不整合を防止して伝送路における損失を低減できるようにしたアンテナ装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、送信部、受信部、又は送受信部を構成する回路と、アンテナとを備え、前記アンテナと前記回路とが同軸ケーブルによって接続されるアンテナ装置において、前記同軸ケーブルとのインピーダンス整合機能を有するストリップ線路が片面に形成され、前記回路からの第１の同軸ケーブル及び前記アンテナからの第２の同軸ケーブルが前記ストリップ線路の両端に接続された中継部を備えることを特徴とするアンテナ装置を提供する。
【００１５】
この構成によれば、回路側の第１の同軸ケーブルとアンテナ側からの第２の同軸ケーブルとを中継部を介して接続し、２本の同軸ケーブルを接続した際のインピーダンス不整合に対しては、中継部のストリップ線路によりインピーダンス整合を行う。これにより、同軸ケーブルの接続作業が簡便になると共に、高価な同軸コネクタによる接続を行わずに済むため、コストダウンが可能になる。更に、同軸ケーブルがアンテナ側と回路側に分離されるため、それぞれにおける同軸ケーブルの接続処理を先行して行えるようになり、量産性が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置を示す。
以下においては、アンテナ装置を携帯電子機器の１つであるノートパソコンに適用した場合について説明する。また、一部については、実際には見えない部分を露出させた状態で示している。
【００１７】
ノートパソコン１０は、キーボード（図示せず）、及びキーボードのほか、電源オン／オフキー、機能キー、指操作型のマウス部等が実装された表面パネルが装着される本体１（第１の筐体部）と、この本体１にヒンジ部２ａ，２ｂにより開閉自在に取り付けられた蓋部３（第２の筐体部）とを主体に構成されている。本体１及び蓋部３は、樹脂成型、アルミ、マグネシウム合金等により作られている。
【００１８】
本体１内には、ＣＰＵ、半導体メモリ、その他の電子回路等が実装された１枚のマザーボード４が設置されており、このマザーボード４の所定位置には金属ケース等によるシールドが施された送受信モジュール５が実装されている。なお、マザーボード４上には、このマザーボード４を覆うようにして、不図示のキーボード及び不図示の表面パネルが搭載される。また、蓋部３の内側には、９〜１５インチ程度の表示サイズを有するフルカラー表示のＬＣＤ６が実装され、その上端縁の両側には平板アンテナ７ａ，７ｂが装着されている。平板アンテナ７ａ，７ｂは蓋部３のＬＣＤ６の取付枠（図示せず）の内側に取り付けられるので、外部から見えることはない。なお、平板アンテナ７ａ，７ｂは、いずれか１つのみであってもよい。
【００１９】
本体１内には、小サイズの中継部としての中継基板２０が取り付けられており、この中継基板２０と送受信モジュール５とが同軸ケーブル８ａ，８ｂによって接続され、更に、中継基板２０と平板アンテナ７ａ，７ｂとが同軸ケーブル８ｃ，８ｄによって接続される。同軸ケーブル８ａ〜８ｄは同一仕様であり、そのインピーダンスは５０Ωである。中継基板２０が設けられていることにより、ケーブル長を短くすることができ、ケーブル接続の作業性は格段に向上する。
【００２０】
図２は、中継基板２０の第１の実施の形態を示す。
エポキシ樹脂等による絶縁基板２１の表面の全面には、グランドパターン２２ａが形成されており、同様に絶縁基板２１の裏面の全面にグランドパターンが形成されている。絶縁基板２１の表面には、グランドパターンを有しないパターン除去部２３が縦長に形成され、その中央部には縦長に線路パターン２４ａ，２４ｂ（ストリップ線路）が形成（グランドパターン２２ａとは非接続）されている。
【００２１】
絶縁基板２１の片端部には、絶縁基板２１をマザーボード４等に固定するためのネジ１１が挿入される貫通孔が開けられており、ネジ１１の周囲はグランドパターン２２ａの設けられていない無パターン部２１ａが円形に形成れている。この対策により、グランドパターン２２ａがネジ１１を通して筐体の金属部に導通するのを防止でき、不要輻射等が生じるのを防止できる。
【００２２】
線路パターン２４ａ，２４ｂの下端には、平板アンテナ７ａ，７ｂ側の同軸ケーブル８ｃ，８ｄをコネクタ接続するためのレセプタクル２５ａ，２５ｂ（接続具）が設けられている。更に、線路パターン２４ａ，２４ｂの上端には、送受信モジュール５からの同軸ケーブル８ａ，８ｂが半田接続されている。同軸ケーブル８ａ，８ｂは端部の絶縁被覆及び心線絶縁が剥がされ（ストリップされ）、そのシールド部（編組）８１はグランドパターン２２ａに半田接続される。更に、同軸ケーブル８ａ，８ｂの心線部は、半田８２により線路パターン２４ａ，２４ｂの上端部に半田接続される。また、線路パターン２４ａ，２４ｂの下端部には、レセプタクル２５ａ，２５ｂの信号端子２６が半田接続される。
【００２３】
同軸ケーブル８ａ，８ｂの外側、その半田接続部、レセプタクル２５ａ，２５ｂの両側には、複数のスルーホール２７が設けられ、グランドパターン２２ａと裏面のグランドパターン（２２ｂ）が接続されている。スルーホール２７が設けられていることにより、漏れ信号はグランドにバイパスされ、クロストークを低減することができる。
【００２４】
図３は、レセプタクルの詳細構成を示す。レセプタクル２５ａと２５ｂは同一構成であるので、ここではレセプタクル２５ａについてのみ説明する。レセプタクル２５ａは、樹脂製の本体部３１と、この本体部３１の中央部に垂直に配設された金属製の信号端子３２と、この信号端子３２に接続され、本体部３１の底部に設けられた信号端子２６と、この信号端子２６の底面と同一平面になるように設けられたグランド端子３３ａ，３３ｂと、信号端子３２と同軸に配設されると共にグランド端子３３ａ，３３ｂと接続された円筒状で金属製のグランド端子３４とを備えて構成されている。
【００２５】
図４は、レセプタクル２５ａ及び線路パターン２４ａの縦断面を示す。図４においては、レセプタクル２５ａの本体部３１の図示を省略している。レセプタクル２５ａには、同軸ケーブル８ｃを接続済みの同軸コネクタ４０が結合される。同軸コネクタ４０は、信号端子３２に嵌合する金属製の信号端子４１と、絶縁物を介して信号端子４１と同軸に配設され、グランド端子３４に外嵌される金属製のグランド端子４２とを備え、全体がＬ字形を成している。信号端子４１とグランド端子４２との間には、通常、絶縁物が配設されているが、ここでは図示を省略している。
【００２６】
信号端子４１には同軸ケーブル８ｃの心線８３が接続され、グランド端子４２には同軸ケーブル８ｃのシールド部８４が接続されている。なお、心線８３とシールド部８４との間には、ポリエチレン等による絶縁体８５が配設されている。同軸ケーブル８ａにおいては、そのシールド部８１が、これに接するグランドパターン２２ａに半田付けされる。更に、同軸ケーブル８ａの心線８６は線路パターン２４ａに半田８２により半田付けされる。この様に、同軸ケーブル８ａ，８ｂを半田付け処理とすることにより、そのための２個のレセプタクルと２個の同軸コネクタが不必要になるため、アンテナ装置のコストダウンを図ることができる。
【００２７】
上記第１の実施の形態に係るアンテナ装置によれば、送受信モジュール５に接続された同軸ケーブル８ａ，８ｂは、中継基板２０において線路パターン２４ａ，２４ｂに接続され、この線路パターン２４ａ，２４ｂに接続された同軸ケーブル８ｃ，８ｄにより平板アンテナ７ａ，７ｂと送受信モジュール５の接続が行われる。線路パターン２４ａ，２４ｂはストリップ線路として機能するので、信号を支障なく伝送することができる。しかも、同軸ケーブル８ａ〜８ｄは、適用される機器の状況や仕様に応じて端末処理（半田又はレセプタクルによる接続）が可能であるため、機種を選ばない。更に、線路パターン２４ａ，２４ｂは同軸ケーブル８ａ，８ｂ（又は、８ｃ，８ｄ）とのインピーダンス整合が図られているため、インピーダンス不整合に伴う影響を排除することができる。
【００２８】
なお、図２の中継基板２０においては、同軸ケーブル８ａ，８ｂを線路パターン２４ａ，２４ｂに半田接続するものとしたが、逆に、同軸ケーブル８ｃ，８ｄを半田接続し、同軸ケーブル８ａ，８ｂをレセプタクル２５ａ，２５ｂに接続する構成であってもよい。
【００２９】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る中継基板を示す。図５において（ａ）は平面を示し、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面を示している。図５の中継基板５０は、図２の中継基板２０における同軸ケーブル８ａ，８ｂの半田接続に代え、同軸ケーブル８ａ，８ｂもレセプタクルを介して接続できるようにしたものである。そのために、図２の中継基板２０の構成に加え、線路パターン２４ａ，２４ｂの同軸ケーブル８ａ，８ｂの接続側にレセプタクル５１ａ，５１ｂを設けている。同軸ケーブル８ａ，８ｂの端部には、図４に示した同軸コネクタ４０と同一構造の同軸コネクタが接続され、この同軸コネクタがレセプタクル５１ａ，５１ｂに結合される。
【００３０】
図２の中継基板２０は、同軸ケーブル８ａ，８ｂが半田接続であったため、マザーボード４の組立工程において中継基板２０に同軸ケーブル８ａ，８ｂを半田付けしておく必要があった。これに対し、図５の中継基板５０によれば、中継基板５０への同軸ケーブル８ａ〜８ｄの接続は、本体１と蓋部３の組み付け時に行うことができる。しかも、同軸ケーブル８ａ，８ｂの接続に半田付けを必要としないので、組立工程の作業性を向上させることができる。
【００３１】
図６は、本発明の第４の実施の形態に係る中継基板を示す。この中継基板６０は、図２の構成の中継基板２０からレセプタクル２５ａ，２５ｂを除去し、同軸ケーブル８ｃ，８ｄを半田によって線路パターン２４ａ，２４ｂに接続する構成にしたところに特徴がある。これにより、同軸ケーブル８ａ〜８ｄの全てを中継基板６０の線路パターン２４ａ，２４ｂに半田接続ができるため、４個のレセプタクルと４個の同軸コネクタを使用せずに済む結果、図２の構成の中継基板２０よりも更にコストダウンを図ることができる。
【００３２】
図７は、中継基板２０，５０，６０における線路パターン２４ａ，２４ｂの各部の寸法関係を示す。同軸ケーブル８（８ａ〜８ｄ）のインピーダンスは５０Ωであるため、中継基板２０，５０，６０の線路パターン２４（２４ａ，２４ｂ）における線路のインピーダンスも５０Ωでなければならない。また、同軸ケーブル自体は５０Ωであるが、その端部は処理状態によっては５０Ωになるとは限らない。
【００３３】
例えば、同軸ケーブル８の端部を半田付けにより線路パターン２４ａに接続を行った場合、シールド部８１から延伸する心線８６は或る長さを有し、この部分がインダクタンスを持つため、インピーダンスは５０Ωよりも大きくなる。線路パターン２４ａ，２４ｂと同軸ケーブル８ａ〜８ｄのインピーダンス整合がとれなかった場合、挿入損失の増加、ＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ ：電圧定在波比）の悪化を招くことになる。そこで、線路のインピーダンスは、５０Ωにする必要がある。線路のインピーダンスは、線路パターン２４ａ，２４ｂの各部の寸法によって決定される。なお、同軸ケーブル８ａ〜８ｄのインピーダンスが５０Ωの場合を示したが、７５Ω仕様であってもよく、この場合、中継基板２０におけるインピーダンスが７５Ωになるようにする必要がある。
【００３４】
すなわち、図７において、線路パターン２４ａ，２４ｂの幅をＷ、線路パターン２４ａ，２４ｂの両側面とグランドパターン２２ａとの間の間隔をｇ、グランドパターン２２ａと２２ｂの間隔（＝絶縁基板２１の厚み）をｈとすると、Ｗ、ｇ、及びｈを調整することにより線路のインピーダンスを変えることができる。線路のインピーダンスＺは、（｜Ｚ｜＝（Ｌ／Ｃ）１／２ ）で表されるので、インダクタンスＬが大きくなればインピーダンスＺは増大し、静電容量Ｃが大きくなればインピーダンスＺは減少する。中継基板においては、主にインダクタンスがインピーダンスＺに影響を与え、インダクタンスは、ｇが大きいとき、ｗが小さいとき、又はｈが大きいときに増加する。
【００３５】
例えば、同軸ケーブル８の心線８６を半田接続したことにより同軸ケーブル接続端のインピーダンスＺが大きくなった場合、Ｗを狭くすることにより線路のインピーダンスＺを上げることができるため、インピーダンス整合（インピーダンスマッチング）が可能になる。また、レセプタクル２５と同軸コネクタにより同軸ケーブル８の接続を行った場合、図４の信号端子４１とグランド端子４２との間に静電容量Ｃが形成され、この静電容量によって、同軸ケーブルの端部のインピーダンスＺは５０Ωより低くなる。このようにインピーダンスが５０Ωから変化した場合、線路パターン２４ａ，２４ｂのｇ、ｗ、又はｈを予め最適にしておくことにより、同軸ケーブル８と中継基板（２０，５０，６０）とのインピーダンス整合が可能になる。
【００３６】
図８は、中継基板と同軸ケーブルの接続部におけるインピーダンス変化を示し、（ａ）はインピーダンスＺが５０Ωより低い場合であり、（ｂ）は５０Ωより低い場合である。なお、図８に示す波形は、ＴＤＲ（Ｔｉｍｅ Ｄｏｍａｉｎ Ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ） を用いて測定したものである。
【００３７】
レセプタクル部分や同軸ケーブルのストリップした部分が５０Ωからずれた場合、その影響を相殺するように線路のインピーダンスを調整する。例えば、図８の（ａ）のように、レセプタクル部分や同軸ケーブルのストリップ部分におけるインピーダンスが実線図示の特性のように５０Ωより低い場合（例えば、４７Ω）、これを相殺するように線路パターン２４ａ，２４ｂにおけるインピーダンスを高く（例えば、５３Ω）すれば、インピーダンス整合がとれる。
【００３８】
図９は、線路パターンの片端又は両端にレセプタクルを配設した図２と図４、又は図５の構成の中継基板におけるインピーダンス整合を示す。図９において、（ａ）は図２及び図４の構成（同軸ケーブル−レセプタクル）に対応し、（ｂ）は図５の構成（レセプタクル−レセプタクル）に対応する。
【００３９】
図２及び図４の構成（同軸ケーブル−レセプタクル）の中継基板の場合、図９の（ａ）に示すように、同軸ケーブル８ａ，８ｂをストリップした部分（ＣＣストリップ）のインピーダンスは５０Ωより高くなり、レセプタクル２５ａ，２５ｂのインピーダンスは５０Ωより低くなる。そこで、線路パターン２４ａ，２４ｂにおけるインピーダンスを５０Ωより低く（例えば、４０Ω）すると５０Ωに整合がとれる。
【００４０】
また、図５の構成（レセプタクル−レセプタクル）の中継基板の場合、図９の（ｂ）に示すように、２つのレセプタクル（２５ａ，２５ｂ）におけるインピーダンスは５０Ωより低くなるので、線路パターン２４ａ，２４ｂにおけるインピーダンスを５０Ωより高くなるようにする。例えば、線路パターン２４ａ，２４ｂのインピーダンスを５３Ωにすることで整合がとれる。
【００４１】
図９においては、「同軸ケーブル−レセプタクル」と、「レセプタクル−レセプタクル」の構成による中継基板について示したが、図６に示す「同軸ケーブル−同軸ケーブル」構成の中継基板６０においても同様にインピーダンス整合をとることができる。すなわち、線路パターン２４ａ，２４ｂの両端に接続される同軸ケーブル８ａ〜８ｄのストリップ部分のインピーダンスは５０Ωより高くなるので、これを相殺するように線路パターン２４ａ，２４ｂにおけるインピーダンスを低くすればよい。
【００４２】
図１０は、図２に示した構成の中継基板２０を介して同軸ケーブルにより平板アンテナ７ａ，７ｂに接続した場合（特性Ａ）と、従来方法により同軸コネクタを介して同軸ケーブルにより平板アンテナ７ａ，７ｂに接続した場合（特性Ｂ）とにおけるリターンロス（Ｒｅｔｕｒｎ Ｌｏｓｓ ）特性を示す。ここでは、同軸ケーブル８ａ，８ｂとして、直径が１．３７ｍｍの規格のものを用いている。図１０から明らかなように、特性ＡとＢに殆ど差異はなく、同軸コネクタを用いて接続した場合と同等の結果が得られることがわかる。
【００４３】
図１１は、図１０と同一の条件による中継基板２０と同軸コネクタの挿入損失特性を示す。図１１から明らかなように、中継基板２０による特性Ａは同軸コネクタの特性Ｂに比べ、挿入損失はやや大きくなっている。しかし、最大でも０．５ｄＢ（６ＧＨｚ）であり、問題になるレベルではない。以上のように、高価な同軸コネクタを用いずとも、安価な中継基板の使用により、同等の高周波特性が得られるアンテナ装置を構築することができる。
【００４４】
なお、図４に示したように、グランドパターンは絶縁基板２１の表面（グランドパターン２２ａ）と裏面（グランドパターン２２ｂ）に設ける構成としたが、グランドパターン２２ａのみの片面であってもよい。片面のみとすることによりクロストーク等が増えることは避けられない。しかし、裏面にグランドパターンを設けないことで、中継基板の取り付け場所に制約を受けないようにすることができる。
【００４５】
上記の説明では、アンテナ装置をノートパソコンに適用した場合について述べたが、本発明はノートパソコンに限定されるものではなく、アンテナを搭載し、その接続に同軸ケーブルを用いる全ての携帯移動機器に適用できることは勿論のこと、固定機器に対しても適用可能である。
【００４６】
更に、中継基板２０，５０，及び６０は、マザーボード４に搭載するものとしたが、搭載スペースを確保できるのであれば、蓋部３側に搭載することも可能である。
【００４７】
また、レセプタクルは、図３に示した形状に限定されるものではなく、着脱式でアンテナのインピーダンスに合致したインピーダンス（例えば５０Ω）を有し、且つ比較的安価なケーブル接続器具であれば、どのような形状及び規格のものであってもよい。
【００４８】
また、中継基板は、マイクロストリップ構造、すなわち表面のグランドパターン２２ａを前述したようにほぼ全面に設けずに、レセプタクル２５ａ，２５ｂあるいは半田８２による接続部の周辺のみに設けてもよい。この場合、線路パターン２４ａ，２４ｂの幅Ｗか絶縁基板２１の厚みｈを調整してインピーダンスの整合を図ることになる。
【００４９】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明のアンテナ装置によれば、インピーダンス整合機能を有するストリップ線路を備えた中継部を備え、この中継部に回路側からの同軸ケーブル及びアンテナ側からの同軸ケーブルを接続する構成にしたので、同軸ケーブルの接続作業が簡便になると共に、高価な同軸コネクタによる接続を行わずに済むため、コストダウンが可能になる。更に、同軸ケーブルがアンテナ側と回路側に分離されるため、それぞれにおける同軸ケーブルの接続処理を先行して行えるようになり、量産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置及び前記アンテナ装置が適用されたノート型パーソナルコンピュータの模式的構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る中継基板を示す平面図である。
【図３】図２の中継基板におけるレセプタクルの詳細構成を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は底面図である。
【図４】図２の中継基板に同軸ケーブルを接続した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る中継基板を示し（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る中継基板を示す平面図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る中継基板の線路パターンの寸法関係を説明する断面図である。
【図８】本発明の実施の形態に係る中継基板と同軸ケーブルの接続部におけるインピーダンス変化を示し、（ａ）はインピーダンスＺが５０Ωより低い場合の特性図、（ｂ）は５０Ωより低い場合の特性図である。
【図９】線路パターンの片端又は両端にレセプタクルを配設した構成の中継基板におけるインピーダンス整合を示し、（ａ）は「同軸ケーブル−レセプタクル」の場合の特性図、（ｂ）は「レセプタクル−レセプタクル」の場合の特性図である。
【図１０】図２の中継基板を介して同軸ケーブルにより平板アンテナに接続した場合と、従来方法により同軸コネクタを介して同軸ケーブルにより平板アンテナに接続した場合とにおけるリターンロス特性図である。
【図１１】図２の中継基板を介して同軸ケーブルにより平板アンテナに接続した場合と、従来方法により同軸コネクタを介して同軸ケーブルにより平板アンテナに接続した場合とにおける挿入損失特性図である。
【図１２】従来のアンテナ装置、及びこれを適用した携帯電子機器（ノートパソコン）の模式的構成図である。
【符号の説明】
１ 本体
２ａ，２ｂ ヒンジ部
３ 蓋部
４ マザーボード
５ 送受信モジュール
６ ＬＣＤ
７ａ，７ｂ 平板アンテナ
８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ 同軸ケーブル
１０ ノートパソコン
１１ ネジ
２０，５０，６０ 中継基板
２１ 絶縁基板
２２ａ，２２ｂ グランドパターン
２３ パターン除去部
２４ａ，２４ｂ 線路パターン
２５ａ，２５ｂ レセプタクル
２６，３２，４１ 信号端子
２７ スルーホール
３１ 本体部
３３ａ，３３ｂ，３４，４２ グランド端子
４０ 同軸コネクタ
５１ａ，５１ｂ レセプタクル
８１，８４ シールド部（編組）
８２ 半田
８３ 心線
８５ 絶縁体
８６ 心線
１００ ノートパソコン
１０１ 本体
１０２ａ，１０２ｂ ヒンジ部
１０３ 蓋部
１０４ マザーボード
１０５ 送受信モジュール
１０６ ＬＣＤ
１０７ａ，１０７ｂ 平板アンテナ
Claims (6)
- 送信部、受信部、又は送受信部を構成する回路と、アンテナとを備え、前記アンテナと前記回路とが同軸ケーブルによって接続されるアンテナ装置において、
前記同軸ケーブルとのインピーダンス整合機能を有するストリップ線路が片面に形成され、前記回路からの第１の同軸ケーブル及び前記アンテナからの第２の同軸ケーブルが前記ストリップ線路の両端に接続された中継部を備えることを特徴とするアンテナ装置。 - 前記中継部は、少なくとも片面にグランドパターンが形成された絶縁基板と、
前記直線状及び帯状に且つ前記グランドパターンに非接触で絶縁基板の前記片面に形成され、その両端に前記第１及び第２の同軸ケーブルが接続される前記ストリップ線路としての線路パターンとを備えることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。 - 前記線路パターンは、その幅、前記グランドパターンとの間の間隔、及び前記絶縁基板の厚みの少なくとも１つを調整し、前記同軸ケーブルに対するインピーダンス整合をとることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
- 前記中継部は、１枚の基板上に１つの部品として構成され、又は他の回路基板を共用して実装されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
- 前記他の回路基板は、携帯型電子機器のマザーボード又はノート型パーソナルコンピュータのマザーボードであることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
- 前記ストリップ線路は、接続具又は半田接続により前記第１及び第２の同軸ケーブルに接続されることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
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|---|---|---|---|
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