JP2004363848A - アンテナ実装基板及びそれを備えたpcカード - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アンテナ実装基板(1,21,31,61)が備える無給電素子(13,35,73)を、第1給電素子(9,23,67)と、第1給電素子(9,23,67)と並ぶ第2給電素子(11,25,71)と、が共用可能に構成する。無給電素子(13,35,73)の共用化により、第1給電素子(9,23,67)と第2給電素子(11,25,71)が、別個に無給電素子を備える場合に比べ、アンテナ実装基板を小型化することができる。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、無給電素子を備えるアンテナ実装基板及びそのような基板を備えたアンテナ実装PCカードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
これまで知られている無給電素子を備えたアンテナ実装基板として、たとえば、ダイポール型アンテナであって、共振波長の1/2の長さと等しい長さの無給電素子を対向配置した構造のもの(特許文献1)、ストリップ型アンテナであって、共振波長の1/2の長さと等しい長さの無給電素子を平行配置した構造のもの(特許文献2)、逆F型アンテナであって、共振波長の1/4の長さと等しい長さの無給電素子を配置した構造のもの(特許文献3)、及び、逆L型アンテナであって、共振波長の1/2の長さと等しい長さの無給電素子を平行配置した構造のもの(特許文献4)が知られている。
【0003】
【特許文献1】特公平6−44687号公報(第3図参照)
【特許文献2】特許第3255577号公報(図1参照)
【特許文献3】特開平11−127014公報(図1参照)
【特許文献4】特開2001−244731号公報(図1参照)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したアンテナ実装基板に係る無給電素子は、いずれも給電素子と1対1をなすものであり、その無給電素子は対となる給電素子専用に作られている。このため、このアンテナ実装基板をダイバシティ通信に使用しようとすると、2つの給電素子のそれぞれに無給電素子を備えさせることになり、それによる大型化が避けられない。他方、近年の無線LAN普及に伴い、それに使用するアンテナ実装基板をPCカードに実装することが行われている。一般的なPCカードは、挿入したときにコンピュータ内に収容されるカード本体と、同じくコンピュータ外に位置するアンテナ部、とを有するが、このアンテナ部が大きすぎると、使用時はもとより持ち運び時に邪魔になる。PCカードの使い勝手をよくするためには、特にアンテナ部の小型化が求められる。本発明が解決しようとする課題は、無給電素子を含むダイバシティアンテナの小型化を図ることにより、それを実装するアンテナ実装基板を小型化すること、さらに、そのようなアンテナ実装基板を有するPCカードを小型化すること、にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明は、第1給電素子と第2給電素子のそれぞれに無給電素子を備えさせるのではなく、一つの無給電素子を第1給電素子と第2給電素子に共用させる構成を採用した。ダイバシティの構成を採用する場合には、第1給電素子と第2給電素子とを同時に使用することはなく何れか一方だけを使用するので無給電素子の共用が可能となる。詳しい内容については、項を改めて説明する。なお、いずれかの請求項に係る発明の説明に当たって行う用語の定義等は、その性質上可能な範囲において他の請求項に係る発明にも適用されるものとする。
【0006】
(請求項1記載の発明の特徴)
請求項1記載の発明に係るアンテナ実装基板は、第1給電素子と、当該第1給電素子と並ぶ第2給電素子と、当該第1給電素子及び当該第2給電素子が、共用可能な無給電素子と、を含むものであることを特徴とする。第1給電素子の共振周波数(共振波長)と第2給電素子の共振周波数(共振波長)とは、同じでもよいし、無給電素子を共用する上で可能な限り異なっていてもよい。
【0007】
請求項1のアンテナ実装基板によれば、無給電素子の作用により求める方向に対する通信の効率化を図ることができ、さらに、第1給電素子と第2給電素子との間で無給電素子を共用させることができる。したがって、第1給電素子用の無給電素子と第2給電素子用の無給電素子とを併存させる必要がない。無給電素子を1個とすることにより、それを実装するアンテナ実装基板の小型化を図ることができる。
【0008】
(請求項2記載の発明の特徴)
請求項2記載の発明に係るアンテナ実装基板は、請求項1のアンテナ実装基板であって、前記無給電素子が、前記第1給電素子及び前記第2給電素子の導波器として機能するように構成してあることを特徴とする。導波器として機能するように構成したのは、導波器として機能させれば反射器として機能させるよりも無給電素子の長さが短くて済むからである。スペースに余裕があるのであれば、無給電素子を反射器として機能するように構成することを妨げるものではない。
【0009】
請求項2のアンテナ実装基板によれば、請求項1のアンテナ実装基板の作用効果に加え、無給電素子を導波器として機能するように構成してあるので、無給電素子を比較的短くすることができ、その分、アンテナ実装基板の小型化を図ることができる。
【0010】
(請求項3記載の発明の特徴)
請求項3に記載した発明に係るアンテナ実装基板は、請求項1又は2のアンテナ実装基板であって、前記第1給電素子が、略直方体形状の第1誘電体に形成してあり、前記第2給電素子が、略直方体形状の第2誘電体に形成してあり、当該第1誘電体と当該第2誘電体とが、各々の長手方向が相異なるように実装してあることを特徴とする。
【0011】
請求項3のアンテナ実装基板によれば、請求項1又は2のアンテナ実装基板の作用効果に加え、第1給電素子を第1誘電体に、また、第2給電素子を第2誘電体に、それぞれ形成することにより、両誘電体の誘電率の作用により両給電素子を小型化することができる。さらに、第1誘電体の長手方向と第2誘電体の長手方向とを相異ならせることにより、第1給電素子が持つ指向性パターンと第2給電素子が持つ指向性パターンとを非同一にすることができる。このことは、通信相手の位置や環境等に応じた適切な対応を可能にする。
【0012】
(請求項4記載の発明の特徴)
請求項4記載の発明に係るアンテナ実装基板は、請求項1乃至3のいずれかのアンテナ実装基板であって、前記第1給電素子と前記第2給電素子とが、いずれも同じ共振波長に共振可能に構成してあり、前記無給電素子が、一端をグランドに接続した一対の対称素子から構成してあり、当該対称素子の各々の長さを当該共振波長の1/4の長さと等しい長さに設定してあることを特徴とする。
【0013】
請求項4のアンテナ実装基板によれば、一対の対称素子のうち第1給電素子又は第2給電素子に対応する一方の素子に切り換えることにより、求める方向に対する通信の効率化を図ることができる。一対の対称素子からなる無給電素子は、その中央付近のインピーダンスがゼロになるため、グランドに接続することができる。
【0014】
(請求項5記載の発明の特徴)
請求項5記載の発明に係るPCカードは、通信機能付きコンピュータのカードスロットに挿入可能なアンテナ実装PCカードであって、請求項1乃至4のいずれかに記載したアンテナ実装基板を設けてあり、前記無給電素子が、前記第1給電素子及び前記第2給電素子よりも当該カードスロットから離れた位置に配してあることを特徴とする。
【0015】
請求項5のPCカードによれば、それをカードスロットに挿入することによりコンピュータが有する通信機能と相俟って無線LAN等の通信を行うことができる。無給電素子がカードスロットから離れた位置に配してあるので、第1給電素子及び第2給電素子の指向性がカードスロットから離れた方向に向く。したがって、コンピュータ本体の影響を受けづらくなるため、それだけ効率のよい通信を期待することができる。
【0016】
(請求項6記載の発明の特徴)
請求項6記載の発明に係るPCカードは、通信機能付きコンピュータのカードスロットに挿入可能なアンテナ実装PCカードであって、当該アンテナが、給電素子と、当該給電素子よりも当該カードスロットから離れた位置に配した導波型無給電素子と、を含むことを特徴とする。
【0017】
請求項6のPCカードによれば、それをカードスロットに挿入することによりコンピュータが有する通信機能と相俟って無線LAN等の通信を行うことができる。無給電素子がカードスロットから離れた位置に配してあるので、給電素子の指向性が主としてカードスロットから離れた方向に向く。したがって、コンピュータ本体の影響を受けづらくなり、それだけ効率のよい通信を期待することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
各図を参照しながら、発明の実施の形態について説明する。図1は、アンテナ実装基板の第1実施形態を示す平面図である。図2は、アンテナ実装基板の第2実施形態を示す平面図である。図3は、アンテナ実装基板の第3実施形態を示す平面図である。図4は、使用状態のPCカードの斜視図である。図5は、図4に示すPCカードの内部構造を示す斜視図である。図6は、図4に示すPCカードの側面図である。
【0019】
(アンテナ実装基板の第1実施形態)
図1に基づいて説明する。アンテナ実装基板1は、ほぼ矩形に形成した基板本体3と、基板本体3の一方側の面(本実施形態では上面)に形成したグランド部5と、同じく基板本体3の上面の余白部分に並べて配した第1給電素子9及び第2給電素子11と、を備えている。符合7は、第1給電素子9と第2給電素子11を介して送受信を行うための送受信部を示す。第1給電素子9は略直方体状の第1誘電体8に、第2給電素子11は同じく略直方体状の第2誘電体10に、それぞれ形成してある。第1誘電体8及び第2誘電体10は、何れも薄いセラミック板を積層してなるものである。第1給電素子9は、第1誘電体8を構成する何れかのセラミック板の上に導電ペーストを塗布して形成してあり、また、第2給電素子11は、第2誘電体10に同じく導電ペーストを塗布して形成してある。セラミックのような誘電体を用いたのは、その誘電率が比較的高いため、その分だけ第1給電素子9及び第2給電素子11を小型化できるからである。セラミック以外の誘電体を使用したり、誘電体に形成せずに基板本体3に直接形成する等の方法により、第1給電素子及び第2給電素子を形成したりしてもよい。
【0020】
送受信部7は、送信時及び受信時の双方において、求める方角に電波を輻射し、かつ、求める方向から電波を受信することができるように、第1給電素子9と第2給電素子11とを切り換えて使用できるように構成してある。すなわち、この場合の第1給電素子9と第2給電素子11は、いずれも略同一の周波数(たとえば、2.5GHz帯)に共振するように構成してあり、両者はダイバシティアンテナを構成する。第1給電素子9と第2給電素子11は、必要に応じて、受信時のみ両者を切り換え使用し、送信時には第1給電素子9又は第2給電素子11の何れか一方のみを使用するように構成したり、受信時に何れか一方のみを使用し、送信時には両者を切り換え使用するように構成したりしてもよい。送受信部7は、これを基板本体3に実装してもよいし、アンテナ実装基板1以外に設けてもよい。アンテナ実装基板1以外に送受信部7を設ける場合は、外部の送受信部7と接続するための接続部(図示を省略)を基板本体3に設けておくとよい。外部に設けた送受信部として、たとえば、ダイバシティ通信機能を備えたパーソナルコンピュータ、同じくPDA(Personal Digital Aid)がある。
【0021】
無給電素子13は、第1給電素子9及び第2給電素子11が、それらの導波器として共用できるように構成してある。すなわち、無給電素子13は、基板本体3の余白部分に銅線や帯状の金属箔等の線材を設ける方法や、エッチング等によりパターン形成する方法により形成してあり、その長さは、第1給電素子9及び第2給電素子11の共振波長λの1/2より僅かに短い長さに設定してある。また、第1給電素子9及び第2給電素子11との距離は、略0.2λと等しい距離に設定してある。無給電素子13の長さと各給電素子との距離は、上述の値に制限されるわけではないが、発明者らの実験によると、上述の値のときに比較的効率よく送受信を行うことができた。より具体的には、仮に、共振周波数を2.5GHzに設定した場合の無給電素子13の長さは60mm前後となり、両給電素子からの距離は10mm前後となる。
【0022】
上記したアンテナ実装基板1によれば、第1給電素子9及び第2給電素子11が、ダイバシティアンテナとして無給電素子13を共用する。第1給電素子9と第2給電素子11とは、送受信部7の切り換え作用により選択的に切り換えられるので、切り換えられた瞬間に無給電素子13を使用できるのは第1給電素子9又は第2給電素子11の何れか一方のみである。したがって、無給電素子13の共用が可能となる。無給電素子13の存在により、第1給電素子9と第2給電素子11の送受信をより効率的なものとすることができ、さらに、無給電素子13の共用により、第1給電素子9と第2給電素子11が個別に無給電素子を備える場合に比べてアンテナ実装基板自体を小型化することができる。なお、無給電素子13は、これを反射器として構成することもできるが導波器として構成したのは、前者に比べて後者の方が無給電素子13をグランド部5よりも離した位置に配することができるからである。すなわち、反射器として構成した無給電素子は、第1給電素子9及び第2給電素子11よりもグランド部5の近くに位置することになるが、導波器として構成した無給電素子13は遠くに位置することになり、グランド部5からできるだけ遠いほうがグランド部5から一般に影響を受けづらい。したがって、同じ大きさの基板本体3の中で導波器又は反射器の何れかを設けるのであれば、導波器を設けるほうがより効率よく電波の送受信ができると考えられるので、そのように構成したのである。
【0023】
(アンテナ実装基板の第2実施形態)
図2に基づいて説明する。アンテナ実装基板21は基本的に図1に示すアンテナ実装基板1と同様な構成を備えており、異なるのは、第1給電素子(第1誘電体)及び第2給電素子(第2誘電体)の実装方向のみである。したがって、以下においては、主として両者が異なる点についてだけ説明を行い、共通する点については図1に示す部材番号と同じ番号を図2において付するにとめ、それらの説明を省略する。
【0024】
アンテナ実装基板21は、基板本体3の一方側の面(本実施形態では上面)に形成したグランド部5と、基板本体3の上面の余白部分に並べて配した第1給電素子23及び第2給電素子25と、を備えている。第1給電素子23は、略直方体状の第1誘電体22に、第2給電素子25は、同じく略直方体状の第2誘電体24に、それぞれ形成してある。第1給電素子23は前述した第1給電素子9と、第2給電素子25は前述した第2給電素子11と、それぞれ同じ構造を備えている。さらに、第1誘電体22は前述した第1誘電体8と、第2誘電体24は前述した第2誘電体10と、それぞれ同じ構造を備えている。
【0025】
第1実施形態における第1誘電体8と第2誘電体10とは、図1に示すように、両者の長手方向が、何れも無給電素子13と略平行に配してあるが、第2実施形態における第1誘電体22と第2誘電体24とは、両者の長手方向が相異なるように配してある。すなわち、第1誘電体22の長手方向は無給電素子13と略平行に配してあるが、第2誘電体24の長手方向は無給電素子13と略垂直に配してある。両者の長手方向の異なりは、上記したように略平行と略垂直という異なり以外のものであっても構わない。何れにしろ、第1誘電体22と第2誘電体24の間で長手方向を相異ならせた場合でも、無給電素子13を共用させることが可能である。
【0026】
(アンテナ実装基板の第3実施形態)
図3に基づいて説明する。アンテナ実装基板31は基本的に図2に示すアンテナ実装基板21と同様な構成を備えており、異なるのは、無給電素子の構造のみである。したがって、以下においては、主として両者が異なる点についてだけ説明を行い、共通する点については図2に示す部材番号と同じ番号を図3において付するにとめ、それらの説明を省略する。
【0027】
アンテナ実装基板31は、基板本体3の一方側の面(本実施形態では上面)に形成したグランド部5と、基板本体3の上面の余白部分に並べて配した第1給電素子23及び第2給電素子25と、を備えている。無給電素子35は、逆L状に屈曲する第1素子37及び第2素子39から構成してあり、両素子は、それぞれ第1給電素子23及び第2給電素子25の共振波長λの略1/4の長さと等しい長さに設定してある。第1素子37及び第2素子39の基端部は、各々グランド部5に接続してあり、両者を合わせた無給電素子35は、第1給電素子23及び第2給電素子25により共用可能に構成してある。なお、第1給電素子23を有する第1誘電体22と第2給電素子25を有する第2誘電体24とは、それぞれの長手方向が相異なるように配してあるが、図1に示すように、長手方向を一致させることを妨げない。第1素子37は第1給電素子23に、第2素子39は第2給電素子25に、それぞれ対応させてある。この対応に合わせ、送受信部7の切り換えにより第1給電素子23を使用するときは第1素子37を、同じく第2給電素子25を使用するときは第2素子39を、それぞれ使用して指向性が出るように構成してある。
【0028】
(PCカードの構造)
図4乃至6に基づいて説明する。PCカード51は、カード本体53と、カード本体53の一端側に設けたアンテナ収納部55と、から概ね構成してある。カード本体53は、磁気シールド可能な金属製ケースであって、その中にアンテナ実装基板61を収納させてある。アンテナ収納部55は、電波の送受信に影響が出ないように合成樹脂により構成してある。アンテナ収納部55にカードスロット103に向って下り傾斜する傾斜面57を設けたのは、主として、挿入したPCカード51を引きぬく際に傾斜面57に指を引っ掛けさせることにより引き抜きやすくさせるためである。カード本体53は、通信機能付きコンピュータ101のカードスロット103に挿入可能な形状に形成してあり、カードスロット103に挿入した際に、アンテナ実装基板61と通信機能付きコンピュータ101の通信回路(図示を省略)とが電気的に接続されるように構成してある。アンテナ実装基板61の一部は、アンテナ収納部55内に突き出させてあり、その突き出た部分に第1誘電体65と第2誘電体69とを並べて実装してある。第1誘電体65には第1給電素子67を、第2誘電体69には第2給電素子71を、それぞれ設けてある。アンテナ実装基板61は、前述したアンテナ実装基板1と略同様に構成してあるが、グランド部75(図6参照)をアンテナ実装基板61の裏側に設けた点と、後述する無給電素子73を設ける位置だけが異なっている。
【0029】
本実施形態におけるPCカード51は、それが有するアンテナ実装基板61上に無給電素子を有しない。無給電素子を設けると、その分だけアンテナ実装基板61、すなわち、基板本体63が大きくなってしまうからである。その代わりに本実施形態では、アンテナ収納部55の外面に、第1給電素子67及び第2給電素子71が共用可能な無給電素子73を設けることにより、アンテナ実装基板61の小型化を図っている。無給電素子73は、アルミニウム箔のような帯状の金属箔により構成してあり、その長さは、第1給電素子67及び第2給電素子71の共振波長λの1/2の長さより僅かに短く設定してある。また、第1給電素子67及び第2給電素子71との間隔も、略0.2λ程度となるように、アンテナ収納部55を形成してある。無給電素子73は金属箔以外の部材により構成可能であることは言うまでもなく、アンテナ収納部55の内面に配置可能であることも当然である。
【0030】
【発明の効果】
本発明に係るアンテナ実装基板によれば、無給電素子を2つの給電素子により共用可能にしたので、無給電素子を個々に備える場合に比べてアンテナ実装基板自体を小型化することができる。さらに、そのようなアンテナ実装基板を有するPCカードを小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】アンテナ実装基板の第1実施形態を示す平面図である。
【図2】アンテナ実装基板の第2実施形態を示す平面図である。
【図3】アンテナ実装基板の第3実施形態を示す平面図である。
【図4】使用状態のPCカードの斜視図である。
【図5】図4に示すPCカードの内部構造を示す斜視図である。
【図6】図4に示すPCカードの側面図である。
【符号の説明】
1,21,31,61 アンテナ実装基板
3,63 基板本体
5,75 グランド部
7 送受信部
8,22,65 第1誘電体
9,23,67 第1給電素子
10,24,69 第2誘電体
11,25,71 第2給電素子
13,35,73 無給電素子
37 第1素子
39 第2素子
51 PCカード
53 カード本体
55 アンテナ収納部
57 傾斜面
101 通信機能付きコンピュータ
103 カードスロット
Claims (6)
- 第1給電素子と、
当該第1給電素子と並ぶ第2給電素子と、
当該第1給電素子及び当該第2給電素子が、共用可能な無給電素子と、を含む
アンテナ実装基板。 - 前記無給電素子が、前記第1給電素子及び前記第2給電素子の導波器として機能するように構成してある
ことを特徴とする請求項1記載のアンテナ実装基板。 - 前記第1給電素子が、略直方体形状の第1誘電体に形成してあり、
前記第2給電素子が、略直方体形状の第2誘電体に形成してあり、
当該第1誘電体と当該第2誘電体とが、各々の長手方向が相異なるように実装してある
ことを特徴とする請求項1又は2記載のアンテナ実装基板。 - 前記第1給電素子と前記第2給電素子とが、いずれも同じ共振波長に共振可能に構成してあり、
前記無給電素子が、一端をグランドに接続した一対の対称素子から構成してあり、当該対称素子の各々の長さを当該共振波長の1/4の長さと等しい長さに設定してある
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載したアンテナ実装基板。 - 通信機能付きコンピュータのカードスロットに挿入可能なアンテナ実装PCカードであって、
請求項1乃至4のいずれかに記載したアンテナ実装基板を設けてあり、
前記無給電素子が、前記第1給電素子及び前記第2給電素子よりも当該カードスロットから離れた位置に配してある
ことを特徴とするアンテナ実装PCカード。 - 通信機能付きコンピュータのカードスロットに挿入可能なアンテナ実装PCカードであって、
当該アンテナが、給電素子と、当該給電素子よりも当該カードスロットから離れた位置に配した導波型無給電素子と、を含む
ことを特徴とするアンテナ実装PCカード。
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