JP2005064792A - アンテナ基板支持台、アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナの高機能化を可能にし、工程数およびコストを低減するとともにアンテナの小型化を図ることができるアンテナ基板支持台およびアンテナを提供すること。
【解決手段】このアンテナ基板支持台は、放射エレメント(24)の形成された放射基板(22)を接地導体(25)の形成された接地基板(23)に対して離間して装着するためのアンテナ基板支持台(1)であって、内側面に放射基板(22)の三辺が挿入または係合される案内溝(5a...5c)の形成されたコ字状の枠体(2a...2c)と、枠体(2a...2c)の底面に突設された接地基板(23)の係止孔に挿入される突起部(3a・3b)とを具備する。
【選択図】図４

Description

本発明は、例えば逆Ｆ型アンテナなど放射エレメントが形成された放射基板を接地導体が形成された接地基板に対向配置するアンテナ基板支持台および当該アンテナ基板支持台により放射基板を接地基板に対向配置してなるアンテナに関する。

近年、携帯電話機などの無線装置は小型化・高機能化が進んでおり、無線装置の筐体内に設けるアンテナも小型化が図られている。一方で、人工衛星により位置を測定するＧＰＳや道路料金の収受を行うＥＴＣシステム（Electronic Toll Collection System）など、通信目的以外の無線装置が一般に普及しつつある。そして、これらを組み合わせた複合的な無線装置も登場している。このような無線装置に用いられるアンテナとしては、小型化を図るために、誘電体基板上にアンテナ線を面状に形成したアンテナが広く用いられ、例えば、逆Ｆ型アンテナが一般に知られている。
逆Ｆ型アンテナは、Ｌ型アンテナの放射エレメントの一部を接地したもので、小型化を図るために放射エレメントを誘電体基板などの主面に形成して接地導体と対向配置させたものである。図５は、逆Ｆ型アンテナの基本的構成を示す図である。

図５に示すように、逆Ｆ型アンテナ３１は、銅や銀などの面状導体からなる接地導体３５を形成した接地基板３３の平行平面上に、同じく銅や銀などの面状導体からなる放射エレメント３４を形成した放射基板３２を対向配置し、放射エレメント３４の端部に導体材料からなる給電部材３６および短絡部材３７の一端がそれぞれ接続されている。給電部材３６および短絡部材３７の他端は、接地導体３５に絶縁して形成された給電端子３８およびその近傍の接地導体３５にそれぞれ接続されている。

この逆Ｆ型アンテナ３１では、放射エレメント３４の形状および大きさ、放射エレメント３４と接地導体３５との距離、放射エレメント３４に給電する給電部材３６の接続位置および短絡部材３７の接続位置などが、アンテナ特性に影響を与えるパラメータとなっている。したがって、アンテナを安定して動作させるためには、放射基板３２は、接地基板３３と所定の距離だけ離間して平行に固定する必要がある。
このような逆Ｆ型アンテナ３１において、放射基板３２を接地基板３３と所定の距離だけ離間して固定する方法としては、放射基板３２と接地基板３３との間に絶縁材料からなるアンテナ基板支持台としてのスペーサ３９を挟み込んで、ねじ４０などにより固定することが知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、従来の逆Ｆ型アンテナにおけるスペーサ３９は、図５に示すように、放射基板３２と接地基板３３との間に配置されるため、放射基板３２の接地導体３５と対向する側の面に放射エレメントを形成する場合には、スペーサ３９の固定位置と放射エレメントの配置位置とを離す必要があった。したがって、放射基板の両面に放射エレメントを形成すると放射基板の大きさが大きくなり、アンテナの小型化と高機能化を両立することが困難であった。

また、従来の逆Ｆ型アンテナにおけるスペーサ３９は、放射基板３２・接地基板３３に形成された孔を介してスペーサ３９の端面に形成されたねじ孔にねじ４０をねじ込むことにより固定していたため、アンテナを組み立てる際に多くの工程数を要していた。このことは、アンテナ組立ての工程数およびコストがかさむ原因となる。さらに、ネジ４０によるアンテナへの干渉を防ぐためにも、放射基板３２や接地基板３３におけるねじ４０の配置を設計上考慮する必要があり、アンテナの小型化を図る場合に限界があった。
特開平９−２５２２１４号公報

このように、複数の基板を対向配置してなるアンテナにおける従来のアンテナ基板支持台およびアンテナでは、アンテナの小型化と高機能化の両立が難しいという問題がある。また、従来のアンテナ基板支持台およびアンテナでは、アンテナ組立てのための工程およびコストが大きくなるという問題がある。さらに、従来のアンテナ基板支持台およびアンテナでは、アンテナの小型化を図る場合に限界があるという問題がある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、アンテナの高機能化を可能にし、工程数およびコストを低減するとともにアンテナのさらなる小型化を図ることができるアンテナ基板支持台およびアンテナを提供することを目的としている。

上記した目的を達成するために、この発明のアンテナ基板支持台は、放射エレメントの形成された放射基板を接地導体の形成された接地基板に対して離間して装着するためのアンテナ基板支持台であって、内側面に放射基板の三辺が挿入または係合される案内溝の形成されたコ字状の枠体と、枠体の底面に突設された接地基板の係止孔に挿入される突起部とを具備している。

また、この発明のアンテナは、放射エレメントの形成された放射基板と、接地導体が形成されるとともに係止孔が形成された接地基板と、内側面に放射基板の三辺が挿入または係合される案内溝の形成されたコ字状の枠体と枠体の底面に突設された接地基板の係止孔に挿入される突起部とからなるアンテナ基板支持台とを具備している。

本発明では、内側面に放射基板の三辺が挿入または係合される案内溝の形成されたコ字状の枠体と、枠体の底面に突設された接地基板の係止孔に挿入される突起部とを備えるので、アンテナの高機能化を可能にし、工程数およびコストを低減するとともにアンテナのさらなる小型化を図ることができる。

本発明によれば、アンテナの高機能化を可能にし、工程数およびコストを低減するとともにアンテナのさらなる小型化を図ることができる。

以下、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ基板支持台を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係る第１の実施形態のアンテナ基板支持台の構成を示す斜視図、図２は、この実施形態のアンテナ基板支持台の展開図である。

図１に示すように、このアンテナ基板支持台１は、絶縁材料からなり四角柱状に形成された保持部材２ａ・２ｂ・２ｃからなる枠体と、同じく絶縁材料からなり枠体の底面に突設された脚部材３ａ、３ｂとから構成されている。保持部材２ａ…２ｃは、それぞれ一体的に形成されて枠体をなし、アンテナの放射エレメントを形成した放射基板などの縁部を保持する作用をする。また、脚部材３ａ・３ｂは、接地導体を形成した基板（接地基板）などに配設された係止孔に嵌め込まれることで接地基板と固定され、放射基板と接地基板とを固定する作用をする。絶縁材料としては、ポリカーボネイト（ＰＣ）やポリオキシメチレン（ＰＯＭ）など、高周波特性のよい絶縁材料を用いることができ、一般的な射出成型などの手法により一体的に成型される。なお、この絶縁材料は弾性を有することが望ましい。

枠体の内側に対応する保持部材２ａ…２ｃの側面には、案内溝５ａ…５ｃがそれぞれ形成されている。保持部材２ａの一方の端部には、直方体状に形成され絶縁材料からなる脚固定部４ａが一体的に形成されており、他方の端部には、保持部材２ｂの一方の端部が、保持部材２ａおよび２ｂが直角をなすように一体的に形成されている。保持部材２ｂの他方の端部には、保持部材２ｃの一方の端部が、保持部材２ｂおよび２ｃが直角をなすように一体的に形成されている。そして、全体として保持部材２ａ…２ｃは、一体となってコ字状に形成されている。保持部材２ｂおよび保持部材２ｃの接合点の底面には、直方体状に形成された絶縁材料からなる脚固定部４ｂ（図示せず）が一体的に形成されている。脚固定部４ａおよび４ｂの底面には、脚部材３ａおよび３ｂがそれぞれ一体的に形成されている。

保持部材２ａ…２ｃは、四角柱の形状には限られず、少なくとも一つ以上の水平面を底面として有する柱状の形状であればよい。また、脚固定部４ａ・４ｂも、少なくとも一つ以上の水平面を底面として有していれば直方体の形状でなくてもよい。この水平面により、保持部材２ａ…２ｃおよび脚固定部４ａ・４ｂは、放射基板と接地基板とを平行に離間した状態を保つ作用をする。

コ字状に形成された保持部材２ａ…２ｃの内側の面に形成される案内溝５ａ…５ｃは、固定する放射基板の厚さに適合するように形成され、連続した案内溝５ａ…５ｃを構成している。保持部材２ａに形成された案内溝５ａの端部側には、基板留め６が形成されている。基板留め６は、案内溝５ａの内壁に突起状に形成される。

案内溝５ａ…５ｃは、放射基板の縁部を挟み込んで放射基板を保持する作用をする。また、基板留め６は、案内溝５ａ…５ｃに挟み込んだ放射基板が容易に抜け落ちないように留めるストッパーの作用をする。

次に、図２を参照してこのアンテナ基板支持台１について詳細に説明する。保持部材２ａ…２ｃは、全体としてコ字状に形成され、長方形の放射基板の連続する三辺に沿わせるように形成されている。このコ字状の形状により、保持部材２ａ…２ｃは、放射基板に形成された放射エレメントを干渉することがなくなり、アンテナ特性を安定させることができる。
また、この保持部材２ａ…２ｃは、放射基板の縁部を挟み込んで固定するので、放射基板に形成された放射エレメントに対する干渉を最小限に抑えることができる。

保持部材２ａと２ｂおよび２ｂと２ｃがそれぞれなす角度や、保持部材２ａ…２ｃの各々の長さは、固定対象となる放射基板の形状および各辺の長さに応じて決定される。この実施形態では長方形の基板を固定するため、保持部材２ａおよび２ｃの長さが放射基板の短辺の長さ、保持部材２ｂの長さが放射基板の長辺の長さと対応している。

保持部材２ａの端部および保持部材２ｂ・２ｃの接合点の底面には、脚部材３ａ・３ｂを固定するための脚固定部４ａおよび４ｂが直方体状に形成されている。そして、脚固定部４ａ・４ｂの底面（案内溝５ａ…５ｃが形成された面と反対側の面）には、脚部材３ａ・３ｂが突設されている。脚固定部４ａ・４ｂは、それぞれ脚部材３ａ・３ｂが固定されるのに十分な大きさに形成されている。

また、図２に示すように、保持部材２ａおよび２ｃは、保持部材２ｂを介して平行に形成され、保持部材２ｃは保持部材２ａよりも長さが短く形成されている。保持部材２ｃの長さが保持部材２ａの長さよりも短く形成されたことにより、放射基板の一辺（長辺）の一隅に接続される給電部材等の接続領域を確保することができる。脚固定部４ａおよび４ｂは、コの字状に形成された保持部材２ａ…２ｃにおいて対角線上に配置されている。この配置により、最小限の脚部材にて安定した基板保持を実現する。

案内溝５ａ…５ｃは、保持部材２ａ…２ｃおよび脚部材３ａ・３ｂが形成された側の脚固定部４ａ・４ｂの水平面（底面）と平行平面上に形成されている。これにより、保持される放射基板は、接地基板と平行平面上に固定されることになる。
基板留め６は、保持部材２ａの底面と対向する側の案内溝５ａの内壁面に形成されている。また、脚固定部４ａ・４ｂは、コ字上に形成された保持部材２ａ…２ｃの内側に収まるように形成されている。

このように、この実施形態に係るアンテナ基板支持台１によれば、絶縁材料からなり、放射基板の縁部に沿って形成され、該縁部を挟み込んで保持する保持部材２ａ…２ｃにより構成される枠体を備えるので、アンテナ基板支持台１が放射基板に形成された放射エレメントに与える影響を最小限にすることができる。また、このアンテナ基板支持台１は、放射基板の縁部を保持するので、放射基板の縁部の際まで放射エレメントが形成されていても干渉を最小限にすることができ、放射基板自体の大きさを必要最小限にすることができる。また、放射基板の縁部を保持するので、放射基板の両方の主面に放射エレメントを形成することができ、アンテナの高機能化と小型化の両立を図ることができる。さらに、放射基板の縁部を保持するので、放射基板に孔等を設ける必要がなく、アンテナ組立ての工程数を削減することができるとともに、製造コストを低減することができる。

また、このアンテナ基板支持台１によれば、放射基板の連続する三辺を保持する保持部材２ａ…２ｃのうち互いに対向する保持部材２ａおよび２ｃが、それぞれ異なる長さとなるように形成したので、放射基板に接続する給電部材等の接続領域を確保するとともに、保持部材２ｃによる給電部材等への干渉を低減することができる。
さらに、このアンテナ基板支持台１によれば、基板留め６を備えるので、接着剤等を用いなくても放射基板を保持部材２ａ…２ｃからなる枠体に固定することができる。

続いて、図３を参照して、この実施形態のアンテナ基板支持台における脚部材３ａ・３ｂおよび基板留め６について詳細に説明する。図３は、この実施形態のアンテナ基板支持台における脚部３ａを拡大した拡大図である。なお、脚部材３ｂは脚部材３ａと同一の形状であるので、重複する説明は省略し脚部材３ａについて説明する。

図３に示すように、絶縁材料からなる脚部材３ａは、円柱状に形成されている。そして、脚部材３ａの一方の端部は、脚固定部４ａの底面と一体的に成型されている。また、脚部材３ａの他方の端部は、その端面の放射状方向に向けて爪１１が形成されるとともに、該端面には十文字の切り込み部１２が形成されている。

脚部材３ａが、固定先である接地基板に設けられ脚部材３ａ本体の直径に適合させた係止孔に挿入されると、爪１１が切り込み部１２方向にかしめられる。そして、爪１１が該接地基板の孔を通過すると、脚部材３ａは、接地基板に嵌め込まれて固定される。なお、この実施形態における脚部材３ａは円柱状に形成されているが、これに限定されるものではない。すなわち、接地基板を貫通するのに十分な長さの柱状に形成され、一方の端面に爪１１および切り込み部１２が形成されていれば、同一の効果を得ることができる。

案内溝５ａの端部に形成される基板留め６は、弾性を有する絶縁材料からなり、案内溝５ａにおける保持部材２ａの表面側の内壁面に一体的に形成され、半球状の凸部をなしている。放射基板の縁部が案内溝５ａの端部方向から挿入されると、基板留め６は、その弾性により押し潰されるように変形して放射基板を押圧する。放射基板がそのまま挿入されて案内溝５ｂにまで達すると、基板留め６は、その弾性により元の形状に戻り、放射基板のストッパーの役割をする。したがって基板留め６は、放射基板を案内溝５ａ…５ｃに完全に挿入した状態で放射基板の縁部に引っ掛かるような位置に形成される。

このように、この実施形態に係るアンテナ基板支持台１によれば、脚部材３ａ・３ｂの端部に爪１１、端面に切り込み部１２が形成されるので、ねじなどを用いることなく、また特別な工具を必要とすることもなく、容易に接地基板に固定することができる。このことにより、アンテナの組み立て工程数の削減やコスト低減を実現することができる。
また、この実施形態に係るアンテナ基板支持台１によれば、基板留め６を備えるので、放射基板が抜け落ちたり移動してアンテナ特性が不安定になることを防止することができる。

続いて、図４を参照して本発明の第２の実施形態に係るアンテナについて詳細に説明する。図４は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナの構成を示す図である。この実施形態に係るアンテナは、本発明の第１の実施形態のアンテナ基板支持台１を備えるものであるので、第１の実施形態に係るアンテナ基板支持台１に係る説明と重複する説明は省略する。

図４に示すように、このアンテナ２１は、主面に放射エレメント２４を形成した誘電体材料からなる放射基板２２と、この放射基板２２を案内溝５ａ…５ｃに挿入した本発明の第１の実施形態に係るアンテナ基板支持台１と、主面に接地導体２５が形成され該接地導体形成面にアンテナ基板支持台１が固定された誘電体材料からなる接地基板２３と具備している。

放射基板２２の表面には、銀や銅などの高周波特性のよい面状導体からなる放射エレメント２４が形成され、放射エレメント２４の一端は、放射基板２２の縁部に接するように形成されている。そして、放射エレメント２４には、当該縁部において、短冊状の銅薄板などからなる給電部材２６および短絡部材２７の一方の端部がそれぞれ半田付けなどにより電気的に接続されている。なお、給電部材２６および短絡部材２７は、銀や銅などの面状導体に限定されるものではなく、弾性を有し高周波特性のよい導体材料であれば同様の効果を得ることができる。また、放射基板２２および接地基板２３としては、例えばセラミックなどの高周波特性の優れた誘電体材料を用いることができる。

アンテナ基板支持台１は、接地基板２３に配設された孔（図示せず）に脚部材３ａ・３ｂを嵌め込み、爪１１が接地基板２３に引っ掛かるようにして固定されている。

給電部材２６および短絡部材２７の他方の端部は、放射基板２２から接地基板２３に向けて略垂下し、接地基板２３に形成され接地導体２５と絶縁された給電端子２８およびその近傍の接地導体２５と面接触することで電気的に接続されている。ここで、給電部材２６および短絡部材２７は、放射基板２２および接地基板２３の間隔よりもやや長く形成されている。

基板留め６は、案内溝５ａの上端に形成され、放射基板２２の縁部に引っ掛かるようにして放射基板２２を固定している。一方、給電部材２６および短絡部材２７は弾性を有するので、放射基板２２を装着したアンテナ基板支持台１を接地基板２３に固定すると、放射基板２２は、接地基板２３との対向面と逆向きの応力を受けることになる。そのため、基板留め６が案内溝５ａの上端側にしか形成されていなくても、放射基板２２を固定することができる。

このように、この実施形態のアンテナ２１によれば、アンテナ基板支持台１の案内溝５ａ…５ｃが放射基板２２の縁部を挟み込むように保持することで接地基板２３と固定するので、放射基板２２における放射エレメント２４の形成の自由度が大きくなるとともに、放射基板２２の大きさを必要最小限とすることができる。
また、この実施形態のアンテナ２１によれば、アンテナ基板支持台１の底面に設けられた脚部材３ａ・３ｂを接地基板２３に配設された係止孔に嵌め込むことで放射基板２２を接地基板２３に固定し、給電部材２６および短絡部材２７の端部を給電端子２８および接地導体２５と面接触させたので、放射基板をアンテナ基板支持台の案内溝に挿入して該アンテナ支持台を接地基板に嵌め込むだけでアンテナを完成させることができる。すなわち、アンテナ組立ての際に工具類を必要とせず、アンテナ組立ての工程数を削減することができるとともに、コストを抑えることができる。
さらに、このアンテナ２１によれば、互いに対向する保持部材２ａおよび２ｃのうち、保持部材２ｃの長さを対向する保持部材２ａよりも短く形成したので、給電部材等の接続領域を容易に確保することができ、様々な給電形態を有するアンテナを容易に実現することができる。

なお、本発明は上記実施形態のみに限定されるものではない。本発明の第１および第２の実施形態では、放射基板を長方形とした逆Ｆ型アンテナを想定して説明したが、これに限られるものではない。すなわち、放射エレメントなどが形成された基板と、接地導体などが形成された基板とを対向配置させて各々の基板を線材などにより接続する形態のアンテナであれば、どのような形状の放射基板でも、どのような方式のアンテナでも適用することができる。

本発明に係る第１の実施形態のアンテナ基板支持台の構成を示す斜視図である。 この実施形態のアンテナ基板支持台の展開図である。 この実施形態のアンテナ基板支持台における脚部を拡大した拡大図である。 本発明に係る第２の実施形態のアンテナの構成を示す図である 従来技術に係る逆Ｆ型アンテナの基本的構成を示す図である。

符号の説明

１…アンテナ基板支持台、２ａ・２ｂ・２ｃ…保持部材、３ａ・３ｂ…脚部材、４ａ・４ｂ…脚固定部、５ａ・５ｂ・５ｃ…案内溝、６…基板留め、１１…爪、１２…切り込み部、２１…アンテナ、２２…放射基板、２３…接地基板、２４…放射エレメント、２５…接地導体、２６…給電部材、２７…短絡部材、２８…給電端子、３１…アンテナ、３２…放射基板、３３…接地基板、３４…放射エレメント、３５…接地導体、３６…給電部材、３７…短絡部材、３８…給電端子、３９…スペーサ、４０…ねじ。

Claims (8)

1. 放射エレメントの形成された放射基板を接地導体の形成された接地基板に対して離間して装着するためのアンテナ基板支持台であって、
   内側面に前記放射基板の三辺が挿入または係合される案内溝の形成されたコ字状の枠体と、
   前記枠体の底面に突設された前記接地基板の係止孔に挿入される突起部と
   を具備することを特徴とするアンテナ基板支持台。
2. 前記コ字状の枠体の内側面に形成された案内溝の端部側の内壁には、突起状の基板留めが形成されていることを特徴とする請求項１記載のアンテナ基板支持台。
3. 前記放射基板は矩形基板からなり、
   前記枠体は、前記放射基板の一辺および該一辺側の一隅を除く連続した三辺に沿うように形成されること
   を特徴とする請求項１または２記載のアンテナ基板支持台。
4. 前記放射基板の一辺側の一隅は、給電点および接地点が形成された部位に近接する一隅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基板支持台。
5. 前記突起部は、端部外周面が爪状に形成されるとともにその端面には溝が形成された脚部材からなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンテナ基板支持台。
6. 放射エレメントの形成された放射基板と、
   接地導体が形成されるとともに係止孔が形成された接地基板と、
   内側面に前記放射基板の三辺が挿入または係合される案内溝の形成されたコ字状の枠体と前記枠体の底面に突設された前記接地基板の前記係止孔に挿入される突起部とからなるアンテナ基板支持台と
   を具備することを特徴とするアンテナ。
7. 前記放射基板は矩形基板からなり、
   前記枠体は、前記放射基板の一辺および該一辺側の一隅を除く連続した三辺に沿うように形成されること
   を特徴とする請求項６記載のアンテナ。
8. 前記突起部は、端部外周面が爪状に形成されるとともにその端面には溝が形成された脚部材からなることを特徴とする請求項６または７記載のアンテナ。

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