JP2005051576A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 パッチ型のアンテナ装置の構造を単純化し、低コスト化を実現する。
【解決手段】 給電端子１２３を有するアンテナモジュール１２０と、アンテナモジュール１２０を取り囲むようにマザーボード１１０上に載置された基材１３０と、基材１３０とマザーボード１１０との間に設けられたグランドパターン１１２と、アンテナモジュール１２０を覆って基材１３０上に設けられたアンテナ導体１４０とを備える。アンテナ導体１４０の一部はアンテナモジュール１２０側へ折り曲げられ、この折り曲げ部分からなる給電配線パターン１４４によって、給電端子１２３とアンテナ導体１４０とが接続されている。本発明によれば、個々の部品の製造が非常に簡単であり、製造コストを大幅に削減することが可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明はアンテナ装置に関し、特に、パッチ型のアンテナ装置に関する。

従来より、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＩＴＳ（Intelligent Transport System）、ＥＴＣ（Electric Toll Collection System）、ＧＰＳ（Global Positioning System）等に使用されるアンテナ装置として、パッチ型のアンテナ装置が広く知られている（特許文献１乃至３参照）。

特許文献１及び特許文献２に記載されたパッチ型のアンテナ装置は、基材に送受信回路、アンテナ導体及びグランドパターンが形成され、これらが一体化された構造を有しており、これによってアンテナ装置全体を一つの部品として取り扱うことが可能となっている。しかしながら、送受信回路やアンテナ導体等を基材に一体化させるためには、複雑な製造工程が必要となり製造コストが高くなるばかりでなく、アンテナ装置全体の高さが高くなりやすいという問題があった。アンテナ装置の高さを低くするためには、基材にキャビティを設け、キャビティ内に送受信回路等を収容すればよいが、この場合には、キャビティ部分の基材を廃棄する必要があることから、無駄な材料コストが生じるばかりでなく、製造工程がさらに複雑になるという問題があった。

一方、特許文献３には、基板上に設けられた送受信回路と、送受信回路の全体を覆うように基板に載置された基材と、基材の上面に形成されたアンテナ導体と、基材の側面に設けられた給電配線パターンとを備えたパッチ型のアンテナ装置が記載されている。特許文献３に記載されたパッチ型のアンテナ装置においては、送受信回路と基材とが一体化されておらず別部品の組み合わせにより構成されていることから、製造にそれほど複雑な工程を用いる必要がない。このため、特許文献１及び特許文献２に記載されたパッチ型のアンテナ装置に比べて、低コストを実現することができるものと考えられる。
特開２００１−３３９２３９号公報 特開２００２−１３５０４１号公報 特開２００１−２９８３２１号公報

しかしながら、特許文献３に記載されたパッチ型のアンテナ装置では、送受信回路の形状に合わせて基体の形状を加工する必要があることから、送受信回路の形状ごとに専用の基体を作製しなければならず、汎用性が低いという問題があった。これは、低コスト化を妨げる大きな要素となる。また、基体の表面にアンテナ導体や給電配線パターンを形成する必要があることから、特許文献１及び特許文献２に記載されたパッチ型のアンテナ装置に比べれば製造工程が簡単であるものの、さらなる低コスト化を実現することは困難であった。

したがって、本発明の目的は、さらなる低コスト化を実現可能なパッチ型のアンテナ装置を提供することである。

本発明によるアンテナ装置は、給電端子を有する送受信回路と、前記送受信回路を取り囲むようにマザーボード上に載置された基材と、前記基材と前記マザーボードとの間に設けられたグランドパターンと、前記送受信回路を覆って前記基材上に設けられたアンテナ導体とを備え、前記給電端子と前記アンテナ導体は、前記基材によって取り囲まれた領域に位置する給電配線によって互いに接続されていることを特徴とする。

本発明によれば、別部品である基材によって送受信回路を取り囲み、さらに、別部品であるアンテナ導体を基材上に載置することによってアンテナ装置が構成されていることから、個々の部品の製造が非常に簡単であり、製造コストを大幅に削減することが可能となる。

本発明において給電配線は、マザーボードの主面に対して垂直な方向へのバネ性を有していることが好ましい。これによれば、基材の厚みに多少の誤差があったとしても、バネ性を持った給電配線により両者を確実に接続することが可能となる。この場合、アンテナ導体の一部が送受信回路側へ折り曲げられ、この折り曲げ部分によって給電配線が構成することが好ましい。これによれば、部品点数や製造コストをさらに削減することが可能となる。

本発明において基材は、少なくとも給電配線が設けられる領域において貫通した枠状体であることが好ましく、送受信回路の実質的に全周囲を取り囲むように設けられていることがより好ましい。

本発明においてアンテナ導体は、パッチアンテナのアンテナ導体を構成していることが好ましい。これによれば、円偏波を励振することができるので、ＧＰＳ等への適用が好適となる。

本発明において送受信回路は、マザーボード上に実装されたアンテナモジュールによって構成することができ、この場合、少なくとも給電配線が設けられる領域に切り欠きを有するシールドケースを備えても構わない。これによれば、送受信回路とアンテナとの干渉が効果的に防止されることから、ノイズを低減することが可能となる。一方、本発明において送受信回路は、マザーボードに組み込まれていても構わない。この場合、グランドパターンは、送受信回路を取り囲むように設けられていることが好ましい。

さらに、本発明において基材は、係止部を有する固定部材によってマザーボードに機械的に固定されていても構わない。これによれば、経年劣化による接着強度の低下等が生じないことから、アンテナ装置の信頼性を高めることが可能となる。また、組み立て時の作業効率も向上する。

このように、本発明においては、安価に製造することができる基材によって送受信回路を取り囲み、さらに、別部品であるアンテナ導体を基材上に載置することによってアンテナ装置を構成していることから、個々の部品の製造が非常に簡単であり、製造コストを大幅に削減することが可能となる。しかも、バネ性のある給電配線によってアンテナ導体と給電端子とを接続すれば、基材の厚みに多少の誤差があったとしても、両者を確実に接続することが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施の形態によるアンテナ装置を分解して示す略分解斜視図である。

図１に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１００は、マザーボード１１０と、送受信回路を含むアンテナモジュール１２０と、アンテナモジュール１２０を取り囲むための枠状の基材１３０と、基材１３０上に載置されるアンテナ導体１４０とによって構成される。

マザーボード１１０上には、アンテナモジュール１２０との接続を行うための複数の電極パターン１１１と、グランド電極パターン（図示せず）を除く電極パターン１１１と絶縁して、少なくとも基材１３０が載置される領域に設けられたグランドパターン１１２とが形成されている。基材１３０が載置される領域に設けられたグランドパターン１１２の形状としては、図１に示すように電極パターン１１１が設けられている領域の四方を完全に取り囲んでいる場合のみならず、図２（ａ）に示すように基材１３０が載置される領域の一部に切り欠き１１２ａが設けられている場合や、図２（ｂ）に示すように基材１３０が載置される領域のグランドパターン１１２がコの字状であり、三方を取り囲んでいる場合、さらには、図２（ｃ）に示すように基材１３０が載置される領域において２つのグランドパターン１１２ｂ，１１２ｃが電極パターン１１１を挟むように設けられ、二方を取り囲んでいる場合をも含む。但し、アンテナ特性を考慮すれば、図１に示すように、電極パターン１１１の四方を完全に取り囲むようにグランドパターン１１２を設けることが好ましい。

アンテナモジュール１２０は、上述の通り送受信回路を含むモジュールであり、マザーボード１１０とは別部品である。アンテナモジュール１２０は、モジュール基板１２１とその上に搭載された各種電子部品１２２及び給電端子１２３とを備えており、これら電子部品１２２によって送受信回路が構成される。つまり、アンテナ導体を除く実質的に全てのアンテナ機能がアンテナモジュール１２０によって実現されている。また、図１には示されていないが、モジュール基板１２１の裏面には、マザーボード１１０上の電極パターン１１１と接続するための複数の電極が形成されている。

基材１３０は、アンテナモジュール１２０を取り囲むための枠状体であり、後述するように、その底面１３１がマザーボード１１０上のグランドパターン１１２上に位置するように搭載される。基材１３０もマザーボード１１０及びアンテナモジュール１２０とは別部品である。特に限定されるものではないが、基材１３０の外形及び枠の内径形状はほぼ正方形であることが好ましい。基材１３０はアンテナモジュール１２０を取り囲む部材であることから、その内径はアンテナモジュール１２０の外形よりも大きく設定する必要がある。但し、内径が大きすぎると、マザーボード１１０上における占有面積が不必要に大きくなってしまうことから、アンテナモジュール１２０の外形よりもやや大きい程度に設定することが好ましい。

基材１３０は誘電体又は磁性体によって構成され、その材料としては要求されるアンテナ特性に基づいて定めれば良く、例えば、樹脂材料、セラミック材料又はこれらのハイブリッド材料を用いることができる。樹脂材料としては、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。

熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリフェニレンエーテル（オキサイド）樹脂、ビスマレイミドトリアジン（シアネートエステル）樹脂、フマレート樹脂、ポリブタジエン樹脂、ポリビニルベンジルエーテル化合物樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、液晶ポリマー、芳香族ポリエステル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンサルファイド樹脂、ポリエーテルテーテルケトン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、グラフト樹脂等が挙げられる。この中でも、特にフェノール樹脂、エポキシ樹脂、低誘電率エポキシ樹脂、ポリビタジエン樹脂、ＢＴレジン、ビニルベンジル樹脂、液晶ポリマー等がベースレジンとして好ましい。これらの樹脂は単独で使用しても良いし、２種類以上を混合して用いても良い。２種類以上を混合して用いる場合は混合比は任意である。

また、ハイブリッド材を構成する場合の無機材料としては、チタン−バリウム−ネオジム系セラミックス、チタン−バリウム−スズ系セラミックス、鉛−カルシウム系セラミックス、二酸化チタン系セラミックス、チタン酸バリウム系セラミックス、チタン酸鉛系セラミックス、チタン酸ストロンチウム系セラミックス、チタン酸カルシウムセラミックス、チタン酸ビスマス系セラミックス、チタン酸マグネシウム系セラミックス、ＣａＷＯ_４系セラミックス、Ｂａ（Ｍｇ，Ｎｂ）Ｏ_３セラミックス、Ｂａ（Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ_３系セラミックス、Ｂａ（Ｃｏ，Ｍｇ，Ｎｂ）０３系セラミックス、Ｂａ（Ｃｏ，Ｍｇ，Ｔａ）Ｏ_３系セラミックス等が挙げられる。これら無機材料を用いてハイブリッド材を構成すれば、比較的高い誘電率を得ることができる。なお、二酸化チタン系セラミックスとは、二酸化チタンのみを含有するもののほか、他の少量の添加物を含有するものも含み、二酸化チタンの結晶構造が保持されているものを言う。また、他のセラミックスも同様である。特に、二酸化チタン系セラミックスはルチル構造を有するものが好ましい。一方、誘電率をあまり高くせずに、高いＱを得るためには、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタン酸カリウムウィスカ、チタン酸カルシウムウィスカチタン酸バリウムウィスカ、酸化亜鉛ウィスカ、ガラスチョップ、ガラスビーズ、カーボン繊維、酸化マグネシウム（タルク）等を用いればよい。これらは単独で用いても良いし、２種類以上を混合して用いても良い。２種類以上を混合して用いる場合、その混合比は任意である。

また、無機材料に磁性体を用いる場合は、フェライトとしてはＭｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系、Ｍｎ−Ｚｎ系などが挙げられ、中でもＭｎ−Ｍｇ−Ｚｎ系又はＮｉ−Ｚｎ系のフェライトを用いることが好ましい。強磁性金属としては、カーボニル鉄、鉄−シリコン系合金、鉄−アルミ−珪素系合金（商標名：センダスト）、鉄−ニッケル系合金（商標名：パーマロイ）、アモルファス系（鉄系、コバルト系）などが好ましい。また、使用する金属としては金、銀、銅、アルミニウムなど誘電率の良好な金属の中から好適なものを用いればよい。これらの中でも特に銅が好ましい。

一方、基材１３０の厚さｔ及び幅ｗについては、要求されるアンテナ特性に応じて定めればよい。

アンテナ導体１４０は、基材１３０の表面１３２上に載置される導電性部材である。アンテナ導体１４０も、マザーボード１１０、アンテナモジュール１２０及び基材１３０とは別部品である。本実施形態においては、アンテナ導体１４０の主面の形状は略正方形であるが、対向する２つの頂点部分１４１，１４２が面取りされており、これによって円偏波を励振可能に構成されている。例えば、ＧＰＳでは衛星から送信される電波は右旋円偏波であることから、本実施形態によるアンテナ装置１００をＧＰＳに用いる場合、アンテナ導体１４０についても右旋円偏波を励振可能に構成することが好ましい。また、アンテナ導体１４０には切り込み１４３が設けられており、この切り込み１４３に沿って折り曲げられた部分は、板バネ状の給電配線パターン１４４として用いられる。理想的には、アンテナ導体１４０の中心部分のインピーダンスはゼロとなり、周縁部のインピーダンスは無限大となることから、要求されるインピーダンスに基づいて切り込み１４３を設ける位置を設定すればよく、例えばインピーダンスを５０Ωとするためには、図１に示すように切り込み１４３の位置を中央近傍とすればよい。

アンテナ導体の材料としては、導電性を持った材料であれば特に限定されないが、給電配線パターン１４４に十分なバネ性を持たせるためには、りんせい銅を用いることが好ましい。アンテナ導体１４０は、打ち抜き加工、ルーター加工、エッチング加工等により作製することが可能である。

このように、本実施形態によるアンテナ装置１００は、それぞれ別部品であるマザーボード１１０、アンテナモジュール１２０、基材１３０及びアンテナ導体１４０によって構成され、これらを組み立てることによって完成する。

図３は、本実施形態によるアンテナ装置１００を組み立てた状態を示す略平面図であり、図４（ａ）は図３に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図、図４（ｂ）は図３に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。

図３及び図４（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態によるアンテナ装置１００が組み立てられた状態においては、マザーボード１１０に設けられたグランドパターン１１２上に枠状の基材１３０の底面１３１が位置し、基材１３０の枠内にアンテナモジュール１２０が挿入されることによって、マザーボード１１０に設けられた電極パターン１１１とアンテナモジュール１２０に設けられた図示しない電極とが半田等によって電気的及び機械的に接続される。さらに、基材１３０の表面１３２にはアンテナ導体１４０が載置され、給電配線パターン１４４と給電端子１２３とが接触した状態とされる。

マザーボード１１０上への基材１３０の固定は、接着剤、熱硬化性樹脂、両面テープ等によって行うことができ、同様に、基材１３０上へのアンテナ導体１４０の固定についても、接着剤、熱硬化性樹脂、両面テープ等によって行うことができる。但し、これら接着剤等は、グランドパターン１１２とアンテナ導体１４０との間に介在することになるため、その誘電率がアンテナ特性に少なからず影響を与える。したがって、接着剤等の選択においてはこれを考慮することが好ましく、また、アンテナ装置１００の設計においても接着剤等の影響によるアンテナ特性の変化を考慮することが好ましい。

本実施形態によるアンテナ装置１００を組み立てる順序としては、マザーボード１１０上にアンテナモジュール１２０をリフロー等により面実装する一方で、別途、基材１３０の表面１３２にアンテナ導体１４０を固定し、その後、アンテナモジュール１２０を取り囲むように、アンテナ導体１４０が固定された基材１３０をマザーボード１１０上に固定することが好ましい。このとき、アンテナ導体１４０に設けられた給電配線パターン１４４がアンテナモジュール１２０に設けられた給電端子１２３に接するよう位置決めする必要がある。これにより、別部品であったマザーボード１１０、アンテナモジュール１２０、基材１３０及びアンテナ導体１４０が一体化され、アンテナ装置１００が完成する。

図５は、本実施形態によるアンテナ装置１００の電流分布を模式的に示す図である。図５に示すように、アンテナ装置１００が組み立てられると、基材１３０の誘電率と空気の誘電率の合成誘電率によってアンテナの共振周波数が決定され、その電流分布Ａはアンテナ導体１４０の中心部において最大となる。このように、本実施形態によるアンテナ装置１００が組み立てられると、パッチ型のアンテナ装置として機能することになる。但し、アンテナの共振周波数が基材１３０の誘電率と空気の誘電率の合成誘電率によってが決定されることから、実質的に空気が介在しない特許文献１乃至３のアンテナ装置と同じ特性を得るためには、基材１３０の材料として、より誘電率の高い材料を用いる必要がある。

図６乃至図９は、基材１３０の材料として熱可塑性樹脂を用いた場合における基材１３０の製造方法の一例を示す工程図であり、図６（ａ）〜図９（ａ）は断面図、図６（ｂ）〜図９（ｂ）はこれらに対応する斜視図である。

まず、図６（ａ），（ｂ）に示すように、上金型１５０及び下金型１６０を用意し、これらを組み合わせる。上金型１５０には、基材１３０の材料である熱可塑性樹脂が供給される注入口１５１が設けられており、上金型１５０と下金型１６０を組み合わせると、注入口１５１につながる複数の空間１５２が形成される。各空間１５２の形状は、基材１３０と同じ形状を有している。

次に、図７（ａ），（ｂ）に示すように、加熱により液状化した熱可塑性樹脂を注入口１５１より注入し、各空間１５２にこれを充填させる。そして、熱可塑性樹脂の温度を低下させることにより硬化させた後、図８（ａ），（ｂ）に示すように上金型１５０と下金型１６０とを分離し、複数の基材１３０を取り出す。このとき、これら複数の基材１３０は、注入口１５１と空間１５２とを結ぶ連結部分１７０の熱可塑性樹脂によって互いに連結された状態となっている。

そして、図９（ａ），（ｂ）に示すように、注入口１５１と空間１５２とを結ぶ連結部分１７０の熱可塑性樹脂を切断して個々の基材１３０に分離し、必要であればバリ等を研磨により除去することによって、基材１３０が完成する。

以上は、基材１３０の材料として熱可塑性樹脂を用いた場合の製造方法の一例であるが、基材１３０の材料として他の材料を用いる場合には、その材料に合った方法で作製すればよい。例えば、基材１３０の材料としてセラミック材料を用いる場合には、セラミックの粉体を金型に供給し、圧力を加えて成形した後、焼成することにより作製すればよいし、基材１３０の材料として熱硬化性樹脂材料を用いる場合には、材料である樹脂を金型に供給した後、熱を加えることによってこれを硬化させて成型すればよい。

このように、基材１３０は単なる成型によって作製することができ、その表面に配線パターン等を形成したり、積層したりする必要がないことから、極めて安価に作製することが可能である。

そして、本実施形態においては、このようにして作製した安価な基材１３０によってアンテナモジュール１２０を取り囲み、さらに、別部品であるアンテナ導体１４０を基材１３０上に載置することによってアンテナ装置１００が構成される。このように、本実施形態によるアンテナ装置１００では、個々の部品の製造が非常に簡単であることから、製造コストを大幅に削減することが可能となる。しかも、マザーボード１１０の主面に対して垂直な方向へのバネ性を持った給電配線パターン１４４によって、アンテナ導体１４０と給電端子１２３とが接続されるよう構成されていることから、基材１３０の厚みｔに多少の誤差があったとしても、両者を確実に接続することが可能となる。

尚、上記実施形態においては、アンテナ導体１４０がアンテナモジュール１２０に形成された送受信回路を直接覆っているが、上面図である図１０（ａ）及びそのＣ−Ｃ線に沿った断面図である図１０（ｂ）に示すように、アンテナモジュール１２０に金属のシールドケース１２４を設け、これによって送受信回路を覆っても構わない。この場合には、給電端子１２３に相当する部分においてシールドケース１２４に切り欠き１２５を設けておく必要がある。このようなシールドケース１２４を設ければ、送受信回路とアンテナとの干渉が効果的に防止されることから、ノイズを低減することが可能となる。但し、シールドケース１２４には接地電位が与えられることから、アンテナ特性としてはこれが無い方が良好となる。

次に、本発明の好ましい他の実施の形態について説明する。

図１１は、本発明の好ましい他の実施の形態によるアンテナ装置を分解して示す略分解斜視図であり、図１２は図１１に示すＤ−Ｄ線に沿った略断面図である。

図１１に示すように、本実施形態によるアンテナ装置２００は、送受信回路２２０が形成されたマザーボード２１０と、送受信回路２２０を取り囲むための枠状の基材２３０と、基材２３０上に設けられるアンテナ導体２４０とによって構成される。つまり、本実施形態によるアンテナ装置２００は、上述したアンテナ装置１００とは異なり、送受信回路２２０がマザーボード２１０内に組み込まれている。図１１及び図１２に示すように、送受信回路２２０の周囲にはグランドパターン２１２が形成されており、マザーボード２１０の内部及び裏面には、スルーホール２１３を介してグランドパターン２１２に接続されたグランドパターン２１４が設けられている。マザーボード２１０の内部や裏面にグランドパターン２１４を設けることは必須でないが、これを設けることによりアンテナ特性を向上させることができる。基材２３０及びアンテナ導体２４０については、上述した基材１３０及びアンテナ導体１４０と同じ構成のものを用いることができる。

このように、本実施形態によるアンテナ装置２００は、別部品であるマザーボード２１０、基材２３０及びアンテナ導体２４０によって構成され、これらを組み立てらることによって完成する。組み立てる方法としては、アンテナモジュールの実装が省略される以外は上記アンテナ装置１００と同様であり、接着剤、熱硬化性樹脂、両面テープ等を用いて基材２３０の表面２３２にアンテナ導体２４０を固定した後、基材２３０の底面２３１がグランドパターン２１２に位置するよう、接着剤、熱硬化性樹脂、両面テープ等を用いて基材２３０をマザーボード２１０上に固定すればよい。このとき、アンテナ導体２４０に設けられた給電配線パターン２４４が送受信回路２２０に含まれる給電端子２２３に接するよう位置決めする必要がある。これにより、別部品であったマザーボード２１０、基材２３０及びアンテナ導体２４０が一体化され、アンテナ装置２００が完成する。

このように、マザーボード２１０内に送受信回路２２０が組み込まれている場合においても本発明の適用が可能である。

本発明は、以上説明した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記各実施形態では、マザーボード１１０（２１０）への基材１３０（２３０）の固定に接着剤、熱硬化性樹脂、両面テープ等を用いているが、図１３に示すように、マザーボード１１０に固定治具１８０を設け、基材１３０の端部を固定治具１８０の係止部１８１とマザーボード１１０との間に挟み込むことによって機械的に固定しても構わない。当然ながら、この方法は図１１に示すマザーボード２１０への基材２３０の固定にも適用することが可能である。この方法によれば、部品点数としては増加するものの、経年劣化による接着強度の低下等が生じないことから、アンテナ装置の信頼性を高めることが可能となる。また、組み立て時の作業効率も向上する。

また、上記各実施形態では、送受信回路を完全に取り囲む枠状の基材１３０（２３０）を用いているが、本発明において基材が完全な枠状であることは必須でなく、図１４（ａ）に示すように一部に切り欠き１３０ａが設けられている場合や、図１４（ｂ）に示すように基材１３０（２３０）がコの字状であり、三方から送受信回路を取り囲むように構成されている場合、さらには、図１４（ｃ）に示すように２つの基材１３０ｂ，１３０ｃを用い、これらに挟まれた領域１３０ｄに送受信回路を配置することによって二方からこれを取り囲むように構成されている場合も本発明の範囲に含まれる。このような構成は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、グランドパターン１１２の外周の一部に切り欠き１１２ａが設けられている場合、グランドパターン１１２の外周がコの字状である場合、外周のグランドパターンが２つのグランドパターン１１２ｂ，１１２ｃにより構成されている場合において、基材の形状をこれに対応させればよい。

したがって、本発明において基材が「送受信回路を取り囲む」とは、図１４（ａ）〜（ｃ）のような形状を有する基材によって取り囲まれる場合をも含む。但し、アンテナ特性を考慮すれば、上記各実施形態によるアンテナ装置１００，２００のように、送受信回路の四方を完全に取り囲むグランドパターンと、送受信回路の四方を完全に取り囲む基材を用いることが最も好ましい。尚、グランドパターンの形状と基材の底面の形状とが一致していることは必須でない。

さらに、送受信回路を構成する電子部品の高さが低い場合には、上面図である図１５（ａ）及びそのＥ−Ｅ線に沿った断面図である図１５（ｂ）に示すように、基材１３０（２３０）の一部に送受信回路を覆う庇部１３０ｅを設けても構わない。この場合、庇部１３０ｅを設ける領域としては、給電端子及び給電配線パターンに対応する部分以外の部分とする必要がある。

また、上記各実施形態においては、アンテナ導体１４０（２４０）に切り込み１４３（２４３）を設け、この部分を送受信回路側へ折り曲げることによってバネ性のある給電配線パターン１４４（２４４）を構成しているが、本発明においてアンテナ導体１４０（２４０）の一部を給電配線パターン１４４（２４４）として利用することは必須でなく、マザーボード１１０（２１０）の主面に対して垂直な方向へのバネ性を持った給電配線部材をアンテナ導体１４０（２４０）又は給電端子１２３（２２３）に別途付加し、これによってアンテナ導体１４０（２４０）と給電端子１２３（２２３）とを接続しても構わない。但し、部品点数や製造コストを考慮すれば、上記各実施形態によるアンテナ装置１００，２００のように、アンテナ導体１４０（２４０）の一部を送受信回路側へ折り曲げることによって、給電配線パターン１４４（２４４）を構成することが好ましい。

また、上記各実施形態においては、円偏波を送受信可能なパッチ型のアンテナ装置を例に説明したが、適用するシステムに応じて適切な偏波を送受信可能なアンテナ導体を用いればよい。

以上説明したように、本発明においては、安価に製造することができる基材によって送受信回路を取り囲み、さらに、別部品であるアンテナ導体を基材上に載置することによってアンテナ装置を構成していることから、個々の部品の製造が非常に簡単であり、製造コストを大幅に削減することが可能となる。しかも、バネ性のある給電配線によってアンテナ導体と給電端子とを接続していることから、基材の厚みに多少の誤差があったとしても、両者を確実に接続することが可能となる。

本発明の好ましい実施の形態によるアンテナ装置１００を分解して示す略分解斜視図である。 グランドパターン１１２の他の形状を示す略平面図であり、（ａ）はグランドパターン１１２の外周の一部に切り欠き１１２ａが設けられている例、（ｂ）はグランドパターン１１２の外周がコの字状である例、（ｃ）は外周のグランドパターンが２つのグランドパターン１１２ｂ，１１２ｃにより構成されている例をそれぞれ示している。 アンテナ装置１００を組み立てた状態を示す略平面図である。 アンテナ装置１００を組み立てた状態を示す略断面図であり、（ａ）は図３に示すＡ−Ａ線に沿った略断面図、図４（ｂ）は図３に示すＢ−Ｂ線に沿った略断面図である。 アンテナ装置１００の電流分布を模式的に示す図である。 基材１３０の製造工程の一部（金型の準備）を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。 基材１３０の製造工程の一部（樹脂の注入）を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。 基材１３０の製造工程の一部（金型の分離）を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。 基材１３０の製造工程の一部（連結部分１７０の除去）を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は斜視図である。 シールドケース１２４を設けたアンテナモジュール１２０を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本発明の好ましい他の実施の形態によるアンテナ装置２００を分解して示す略分解斜視図である。 図１１に示すＤ−Ｄ線に沿った略断面図である。 固定治具１８０により基材１３０が固定された例によるアンテナ装置を示す略断面図である。 基材１３０の他の形状を示す略平面図であり、（ａ）は基材１３０（２３０）の一部に切り欠き１３０ａが設けられている例、（ｂ）は基材１３０（２３０）がコの字状である例、（ｃ）は２つの基材１３０ｂ，１３０ｃにより構成されている例をそれぞれ示している。 基材１３０のさらに他の形状を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＥ−Ｅ線に沿った断面図である。

符号の説明

１００，２００ アンテナ装置
１１０，２１０ マザーボード
１１１ 電極パターン
１１２，１１２ｂ，１１２ｃ，２１２，２１４ グランドパターン
１１２ａ，１３０ａ，１２５ 切り欠き
１２０ アンテナモジュール
１２１ モジュール基板
１２２ 電子部品
１２３，２２３ 給電端子
１２４ シールドケース
１３０，１３０ｂ，１３０ｃ，２３０ 基材
１３０ｄ 基材に挟まれた領域
１３０ｅ 庇部
１３１，２３１ 底面
１３２，２３２ 表面
１４０，２４０ アンテナ導体
１４１，１４２ 頂点部分
１４３，２４３ 切り込み
１４４，２４４ 給電配線パターン
１５０ 上金型
１５１ 注入口
１５２ 空間
１６０ 下金型
１７０ 連結部分
１８０ 固定治具
１８１ 係止部
２１３ スルーホール
２２０ 送受信回路
Ａ 電流分布
ｔ 基材の厚み
ｗ 基材の幅

Claims (11)

1. 給電端子を有する送受信回路と、前記送受信回路を取り囲むようにマザーボード上に載置された基材と、前記基材と前記マザーボードとの間に設けられたグランドパターンと、前記送受信回路を覆って前記基材上に設けられたアンテナ導体とを備え、前記給電端子と前記アンテナ導体は、前記基材によって取り囲まれた領域に位置する給電配線によって互いに接続されていることを特徴とするアンテナ装置。
2. 前記給電配線は、前記マザーボードの主面に対して垂直な方向へのバネ性を有していることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記アンテナ導体の一部が前記送受信回路側へ折り曲げられ、この折り曲げ部分によって前記給電配線が構成されていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記基材は、少なくとも前記給電配線が設けられる領域において貫通した枠状体であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
5. 前記基材は、前記送受信回路の実質的に全周囲を取り囲むように設けられていることを特徴とする請求項４に記載のアンテナ装置。
6. 前記アンテナ導体は、パッチアンテナのアンテナ導体を構成していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
7. 前記送受信回路は、前記マザーボード上に実装されたアンテナモジュールによって構成されていることを特徴とする１乃至６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
8. 前記アンテナモジュールには、少なくとも前記給電配線が設けられる領域に切り欠きを有するシールドケースが備えられていることを特徴とする請求項７に記載のアンテナ装置。
9. 前記送受信回路が前記マザーボードに組み込まれていることを特徴とする１乃至６のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
10. 前記グランドパターンは、前記送受信回路を取り囲むように設けられていることを特徴とする請求項９に記載のアンテナ装置。
11. 前記基材が、係止部を有する固定部材によって前記マザーボードに機械的に固定されていることを特徴とする１乃至１０のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
    

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