JP2005064946A - Antenna structure and communication apparatus provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信を行うための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。 The present invention relates to an antenna structure for performing wireless communication and a communication device including the antenna structure.
図10には無線通信機に設けられるアンテナ構造の一例が模式的な断面図により示されている(例えば特許文献1参照)。通信機の筐体30内には回路基板31が収容配置され、この回路基板31の先端側端面31aと、当該先端側端面31aに対向する通信機筐体内壁面部分との間に間隙32が設けられている。この例のアンテナ構造は、その間隙32を利用している。つまり、回路基板31よりも先端側において、筐体30を構成している前カバー30Aの内壁面に沿ってアンテナ接地面34が配置され、筐体30を構成している後カバー30Bの内壁面に沿って放射電極(アンテナ)35が配置されている。アンテナ接地面34は導体36を介して回路基板31のグランドに接続され、放射電極35は導体37を介して回路基板31に形成されている無線通信用の高周波回路(図示せず)に接続される。なお、図10中の符号38は、無線通信機に設けられているスピーカーを示している。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing an example of an antenna structure provided in a wireless communication device (see, for example, Patent Document 1). A
放射電極35はλ/4タイプの放射電極であり、当該放射電極35の共振動作に応じて回路基板31のグランドに電流が誘起されて、放射電極35だけでなく、回路基板31のグランドからも電波が放射される構成と成している。
The
しかしながら、通信機の小型化により回路基板31も小型化して、無線通信に使用される設定の共振周波数における電波の波長λの1/4に対し回路基板31の長さが短くなるにつれ、回路基板31からの電波の放射が抑制されてしまう。これにより、アンテナ利得が低下し、また、満足のいく周波数帯域幅を得ることができないという問題が生じる。
However, as the size of the communication board is reduced, the
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、通信機の小型化を妨げることなく、アンテナ利得の向上および周波数帯域幅の広帯域化が容易な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。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an antenna structure that can easily improve antenna gain and widen the frequency bandwidth without hindering miniaturization of a communication device, and an antenna structure thereof. It is to provide a communication device provided.
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、電子部品が実装される回路基板と、アンテナ動作を行う放射電極とを有し、放射電極は、その一端側が回路基板の表面又は裏面に接続されており、当該放射電極は、その回路基板との接続部を起点として回路基板から離れる方向に膨らみながら回路基板の端部を囲むループ状の経路を通って前記膨らみ方向とは反対側の基板面に間隔を介し沿うように形成され、放射電極の他端側は回路基板と間隔を介し容量を形成して配置されて開放端と成している構成であって、回路基板の表面と裏面の少なくとも一方にはグランド電極が設けられ、また、回路基板には、グランド電極と間隔を介して配設されグランドから浮いた電位を持つグランド浮き電極が設けられており、このグランド浮き電極はリアクタンス成分を持つリアクタンス付加回路を介してグランド電極に接続されており、前記放射電極の回路基板に接続する側の端部は直接的に又は間接的にグランド浮き電極に接続され当該グランド浮き電極とリアクタンス付加回路を介してグランド電極に接続されていることを特徴としている。また、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。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration as means for solving the above problems. That is, the present invention has a circuit board on which electronic components are mounted and a radiation electrode that performs an antenna operation, and the radiation electrode has one end connected to the front or back surface of the circuit board. The circuit board passes through a loop-like path surrounding the end of the circuit board while bulging in a direction away from the circuit board starting from the connection portion with the circuit board so as to follow the board surface opposite to the bulging direction with a gap. The other end side of the radiation electrode is arranged to form a capacitance with a gap between the circuit board and an open end, and a ground electrode is provided on at least one of the front and back surfaces of the circuit board. In addition, the circuit board is provided with a ground floating electrode which is disposed with a gap from the ground electrode and has a potential floating from the ground, and the ground floating electrode has a reactance component. It is connected to a ground electrode via a conductance addition circuit, and the end of the radiation electrode on the side connected to the circuit board is directly or indirectly connected to the ground floating electrode, and the ground floating electrode and the reactance addition circuit are connected to each other. It is characterized by being connected to a ground electrode via The communication device of the present invention is characterized in that an antenna structure having a configuration unique to the present invention is provided.
この発明では、放射電極は、回路基板の表面と裏面のうちの一方側の基板面から回路基板の端部の外側位置を通って回路基板の他方側の基板面に回り込むループ形状とした。このため、この発明におけるループ状の放射電極は、例えば回路基板の表裏の一方側の基板面側のみに配置されている放射電極に比べて、回路基板における放射電極の占有面積を増加することなく、放射電極の電気的な長さ(電気長)を長くすることができる。これにより、放射電極に設定の共振周波数を持たせながら、アンテナ構造の小型化を図ることができる。また、この発明のアンテナ構造を設けた通信機の小型化を図ることができる。 In the present invention, the radiation electrode has a loop shape that passes from the substrate surface on one side of the front surface and the back surface of the circuit substrate to the substrate surface on the other side of the circuit substrate through the outer position of the end portion of the circuit substrate. For this reason, the loop-shaped radiation electrode in the present invention does not increase the occupied area of the radiation electrode on the circuit board as compared with, for example, the radiation electrode arranged only on the one substrate surface side of the circuit board. The electrical length (electric length) of the radiation electrode can be increased. As a result, the antenna structure can be downsized while the radiation electrode has a set resonance frequency. Further, the communication device provided with the antenna structure of the present invention can be miniaturized.
また、例えば回路基板の表裏の一方側の基板面側のみに配置されている放射電極に比べて、この発明におけるループ状の放射電極は、回路基板の一方側の基板面側から他方側の基板面側に回り込んで形成されているので、他方側の基板面側に回り込んで形成されている分、放射電極の電気体積を増加させることができる。放射電極の電気体積は、無線通信の周波数帯域幅およびアンテナ利得に関与するものであり、電気体積が大きい方が周波数帯域幅を広帯域化でき、また、アンテナ利得を向上させることができるので、この発明のようにループ状の放射電極を設けて放射電極の電気体積を大きくできることにより、アンテナ利得向上や周波数帯域の広帯域化を図ることができる。また、これにより、この発明のアンテナ構造を設けた通信機の無線通信の性能を向上させることができる。 Further, for example, in comparison with a radiation electrode arranged only on one side of the circuit board on the front and back sides of the circuit board, the loop-shaped radiation electrode in the present invention is a circuit board on the other side from the board surface side on the one side of the circuit board. Since it is formed so as to wrap around the surface side, the electric volume of the radiation electrode can be increased by the amount formed so as to wrap around the other substrate surface side. The electrical volume of the radiation electrode is related to the frequency bandwidth and antenna gain of wireless communication. The larger the electrical volume, the wider the frequency bandwidth, and the antenna gain can be improved. By providing a loop-shaped radiation electrode as in the invention and increasing the electrical volume of the radiation electrode, it is possible to improve the antenna gain and widen the frequency band. Thereby, the performance of the wireless communication of the communication device provided with the antenna structure of the present invention can be improved.
上記のような回路基板の端部を囲む連続したループ状の放射電極に代えて、回路基板の表面側に配設された第1のループ放射部と回路基板の裏面側に配設された第2のループ放射部とに分離された放射電極を設けても、当該放射電極は第2のループ放射部を有していることにより、前記同様に、回路基板における放射電極の占有面積を増加することなく、放射電極の電気長を長くすることができて、アンテナ構造の小型化を図ることができるという効果を得ることができる。また、放射電極の電気体積が増加してアンテナ利得向上および周波数帯域の広帯域化を図ることができる。さらに、この発明のアンテナ構造を設けた通信機の無線通信の性能を向上させることができる。 Instead of the continuous loop-shaped radiation electrode surrounding the end portion of the circuit board as described above, the first loop radiation portion disposed on the front surface side of the circuit board and the first loop radiation surface disposed on the back surface side of the circuit board. Even if the radiation electrode separated into the two loop radiation portions is provided, the radiation electrode has the second loop radiation portion, so that the area occupied by the radiation electrode on the circuit board is increased as described above. Therefore, the electrical length of the radiation electrode can be increased, and the antenna structure can be reduced in size. Further, the electrical volume of the radiation electrode can be increased, and the antenna gain can be improved and the frequency band can be increased. Furthermore, the wireless communication performance of the communication device provided with the antenna structure of the present invention can be improved.
この発明では、回路基板には、グランド電極が設けられると共に、グランド電極と間隔を介して配設されグランドから浮いた電位を持つグランド浮き電極が設けられ、このグランド浮き電極はリアクタンス付加回路を介してグランド電極に接続されている。放射電極の一端側は、そのグランド浮き電極に接続され当該グランド浮き電極とリアクタンス付加回路を介してグランド電極に接続されている構成とした。 In the present invention, the circuit board is provided with a ground electrode and a ground floating electrode which is disposed at a distance from the ground electrode and has a potential floating from the ground. The ground floating electrode is provided via a reactance addition circuit. Connected to the ground electrode. One end of the radiation electrode is connected to the ground floating electrode and connected to the ground electrode via the ground floating electrode and a reactance addition circuit.
この発明のアンテナ構造では、放射電極に通電している電流に基づいて回路基板のグランド電極に電流を誘起させ、放射電極から電波を放射させるだけでなく、グランド電極の誘起電流によってグランド電極(回路基板)からも電波を放射させる構成と成している。そのようにグランド電極にアンテナ機能を持たせるためには、グランド電極は、無線通信用の設定の共振周波数を持つ電波の波長λの1/4以上の長さであることが望ましい。 In the antenna structure of the present invention, not only does the current be induced in the ground electrode of the circuit board based on the current flowing through the radiation electrode and the radio wave is emitted from the radiation electrode, but also the ground electrode (circuit Substrate). In order to make the ground electrode have an antenna function in this way, it is desirable that the ground electrode has a length of ¼ or more of the wavelength λ of the radio wave having a resonance frequency set for wireless communication.
この発明では、上記のように放射電極とグランド電極との接続経路上にリアクタンス付加回路を設けたことにより、そのリアクタンス付加回路が持つリアクタンス成分によって、グランド電極自体の電気長よりも、放射電極からグランド電極側を見たときのグランド電極の電気長を長く見せることができる。このため、例えば通信機の小型化などにより回路基板が短くなってグランド電極の物理的な長さが短くなってしまっても、リアクタンス付加回路のリアクタンス成分により、放射電極から見たときのグランド電極の電気長を、例えば無線通信用の設定の共振周波数の電波の波長λの1/4以上に長く見せることが可能である。これにより、回路基板からの電波の放射が抑制されてしまう問題発生を回避しながら、つまり、アンテナ利得の低下および周波数帯域の狭帯化を防止しながら、回路基板の小型化およびこの発明のアンテナ構造を備えた通信機の小型化を図ることができる。 In the present invention, by providing the reactance addition circuit on the connection path between the radiation electrode and the ground electrode as described above, the reactance component of the reactance addition circuit causes the radiation electrode to have an electrical length rather than the electrical length of the ground electrode itself. The electrical length of the ground electrode when viewed from the ground electrode side can be shown long. For this reason, for example, even if the circuit board is shortened due to miniaturization of the communication device and the physical length of the ground electrode is shortened, the ground electrode as viewed from the radiation electrode due to the reactance component of the reactance addition circuit Can be made longer than 1/4 of the wavelength λ of the radio wave having the resonance frequency set for wireless communication, for example. Accordingly, while avoiding the problem that the emission of radio waves from the circuit board is suppressed, that is, while preventing the antenna gain from being lowered and the frequency band from being narrowed, the circuit board can be downsized and the antenna of the present invention can be used. A communication device having a structure can be reduced in size.
また、この発明では、上記のように、リアクタンス付加回路が持つリアクタンス成分によって放射電極から見たときのグランド電極の電気長を長く見せることができるので、リアクタンス付加回路のリアクタンス成分を大きくすることによりグランド電極の電気長を容易に長くすることができて、グランド電極(回路基板)からの電波放射量を増加させることができる。ところで、回路基板からの電波放射量が増加すると、例えば人体等の移動物体が回路基板(通信機)に接近して回路基板から放射される電波がその移動物体に引き寄せられてしまった場合に、アンテナ効率が低下してしまうという問題が発生することがあるが、この発明のアンテナ構造は磁流型アンテナと見なせるものであり、移動物体が回路基板に接近しても、電波放射の元となる磁流は移動物体の悪影響を受け難いので、移動物体の接近に起因したアンテナ効率の低下を防止することができる。 Also, in the present invention, as described above, the reactance component of the reactance addition circuit can make the electrical length of the ground electrode long when viewed from the radiation electrode, so that the reactance component of the reactance addition circuit is increased. The electrical length of the ground electrode can be easily increased, and the amount of radio wave radiation from the ground electrode (circuit board) can be increased. By the way, when the amount of radio wave radiation from the circuit board increases, for example, when a moving object such as a human body approaches the circuit board (communication device) and radio waves radiated from the circuit board are attracted to the moving object, Although the problem that the antenna efficiency decreases may occur, the antenna structure of the present invention can be regarded as a magnetic current type antenna, and even if a moving object approaches the circuit board, it becomes a source of radio wave radiation. Since the magnetic current is hardly affected by the moving object, it is possible to prevent the antenna efficiency from being lowered due to the approach of the moving object.
上記のように、この発明の構成を備えることによって、グランド電極の物理的な長さを長くすることなく、リアクタンス付加回路のリアクタンス成分により、放射電極から見たときのグランド電極の電気長を長くすることができるので回路基板の小型化を図りながら、また、磁流型アンテナの性質を持っているので移動物体の接近に因るアンテナ効率の低下を防止しながら、グランド電極の電気長の増加によってアンテナ利得および周波数帯域幅を改善することが可能となる。 As described above, by providing the configuration of the present invention, the electrical length of the ground electrode as viewed from the radiation electrode is increased by the reactance component of the reactance addition circuit without increasing the physical length of the ground electrode. Increase the electrical length of the ground electrode while reducing the size of the circuit board and preventing the decrease in antenna efficiency due to the proximity of moving objects because it has the characteristics of a magnetic current antenna. As a result, the antenna gain and the frequency bandwidth can be improved.
また、この発明では、リアクタンス付加回路のリアクタンス成分の大きさを可変するだけで、放射電極とグランド電極との電気的な接続状態を可変できるため、その放射電極とグランド電極間の電気的な接続状態の可変により、放射電極と、通信機の無線通信用の高周波回路側との整合状態を容易に可変することができて、放射電極の整合が取り易くなる。これにより、アンテナ利得を向上させることができる。 In the present invention, since the electrical connection state between the radiation electrode and the ground electrode can be varied simply by changing the magnitude of the reactance component of the reactance addition circuit, the electrical connection between the radiation electrode and the ground electrode is possible. By changing the state, the matching state between the radiation electrode and the high-frequency circuit side for wireless communication of the communication device can be easily changed, and the radiation electrode can be easily matched. Thereby, the antenna gain can be improved.
さらに、回路基板に形成された回路パターンによりリアクタンス付加回路を構成したり、また、チップ部品にリアクタンス付加回路を構成することにより、回路基板の大型化を抑制しながら、そのようなリアクタンス付加回路によってグランド電極とグランド浮き電極との間を接続させることができる。 Furthermore, a reactance addition circuit is configured by a circuit pattern formed on the circuit board, and a reactance addition circuit is configured on a chip component, thereby suppressing an increase in the size of the circuit board, and by such a reactance addition circuit. The ground electrode and the ground floating electrode can be connected.
さらに、放射電極により囲まれている回路基板部分をアンテナ内部部品実装領域として当該アンテナ内部部品実装領域内に部品を実装する構成とすることにより、放射電極により囲まれている回路基板部分を有効利用することができる。また、例えば携帯型電話機(通信機)のスピーカーを構成する部品は、一般的には、携帯型電話機の筐体に取り付けられ、そのスピーカーの部品の取り付けには手間が掛かる。これに対して、放射電極に囲まれているアンテナ内部部品実装領域内にスピーカーの部品を実装する構成とすることにより、回路基板への部品の実装工程で、他の回路構成部品と同時に、スピーカーの部品を回路基板のアンテナ内部部品実装領域内に例えばはんだ付けによるリフロー自動実装することができる。これにより、携帯型電話機(通信機)の製造工程の簡略化を図ることができて、製造コストを削減することができる。 Furthermore, the circuit board part surrounded by the radiation electrode is used effectively by using the circuit board part surrounded by the radiation electrode as the antenna internal part mounting area and mounting the components in the antenna internal part mounting area. can do. In addition, for example, components constituting a speaker of a mobile phone (communication device) are generally attached to the casing of the mobile phone, and it takes time to attach the speaker component. On the other hand, the speaker component is mounted in the antenna internal component mounting area surrounded by the radiation electrode, so that the speaker can be mounted at the same time as other circuit components in the mounting process of the component on the circuit board. These components can be automatically reflow-mounted by soldering, for example, in the antenna internal component mounting region of the circuit board. Thereby, the manufacturing process of the portable telephone (communication device) can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
さらに、回路基板よりも下方に膨らみ形成されている放射電極部分(第2のループ放射部)の少なくとも一部を、迂回部を設けた形状とすることにより、その下方に膨らみ形成されている放射電極部分(第2のループ放射部)の電気長を長くすることができる。その下方に膨らみ形成されている放射電極部分(第2のループ放射部)の電気長を長くすることは放射電極から見たときのグランド電極の電気長を長くすることと等価である。このように下方へ膨らんでいる放射電極部分(第2のループ放射部)の電気長を長くすることで放射電極から見たときのグランド電極の電気長を長くすることにより、リアクタンス付加回路のリアクタンス成分を小さくすることができる。例えば、リアクタンス付加回路がチップ部品に形成されている場合には、そのチップ部品のリアクタンス付加回路のリアクタンス成分が大きくなるにつれて、そのチップ部品のリアクタンス成分のばらつきが大きくなる。これに対して、上記のように、リアクタンス付加回路のリアクタンス成分を小さくすることにより、チップ部品のリアクタンス成分のばらつきを小さくすることができて、リアクタンス成分のばらつきに因るアンテナ特性のばらつきを抑制することができる。 Further, by forming at least a part of the radiation electrode part (second loop radiation part) swelled downward from the circuit board into a shape provided with a detour part, radiation swelled downwardly is formed. The electrical length of the electrode portion (second loop radiating portion) can be increased. Increasing the electrical length of the radiation electrode portion (second loop radiation portion) that bulges downward is equivalent to increasing the electrical length of the ground electrode when viewed from the radiation electrode. The reactance of the reactance adding circuit is increased by increasing the electrical length of the ground electrode when viewed from the radiation electrode by increasing the electrical length of the radiation electrode portion (second loop radiation portion) that bulges downward in this way. Ingredients can be reduced. For example, when the reactance addition circuit is formed on a chip component, the variation of the reactance component of the chip component increases as the reactance component of the reactance addition circuit of the chip component increases. On the other hand, by reducing the reactance component of the reactance addition circuit as described above, the variation in the reactance component of the chip component can be reduced, and the variation in antenna characteristics due to the variation in the reactance component is suppressed. can do.
放射電極と回路基板が対向する領域の少なくとも一部分に誘電体を設けることにより、誘電体の波長短縮効果により放射電極の電気長をより長くすることができて、アンテナ構造のより一層の小型化を図ることができる。さらに、熱可塑性樹脂により当該樹脂よりも高い誘電率を持つ材料が付加された混合誘電体材料によって上記誘電体を構成することにより、高い誘電率を持つ材料が上記熱可塑性樹脂に付加されていない場合に比べて、誘電体の誘電率が高くなるので、放射電極の電気長をより一層長くすることができて、アンテナ構造の小型化をより促進させることができる。 By providing a dielectric in at least a part of the region where the radiation electrode and the circuit board face each other, the electrical length of the radiation electrode can be increased by the wavelength shortening effect of the dielectric, and the antenna structure can be further downsized. Can be planned. Furthermore, the dielectric material is constituted by a mixed dielectric material to which a material having a higher dielectric constant than the resin is added by a thermoplastic resin, so that a material having a high dielectric constant is not added to the thermoplastic resin. Compared to the case, since the dielectric constant of the dielectric is increased, the electrical length of the radiation electrode can be further increased, and the miniaturization of the antenna structure can be further promoted.
回路基板の放射電極形成側の端部側の放射電極トップ部分には、回路基板の放射電極形成側の端部側に設けられる赤外線放射部からの赤外線を外部に放射させるための開口部を設けることにより、回路基板の放射電極形成側の端部側を囲むように放射電極を設けても、あるいは、回路基板の放射電極形成側の端部側に第1のループ放射部と第2のループ放射部に分離された放射電極を設けても、その回路基板の放射電極形成側の端部側に設けられた赤外線放射部の赤外線をトップ側に外部放射させることが可能となる。 An opening for radiating infrared rays from the infrared radiation portion provided on the radiation electrode formation side end portion side of the circuit board to the outside is provided in the radiation electrode top portion on the radiation electrode formation side of the circuit board. Accordingly, the radiation electrode may be provided so as to surround the end portion side of the circuit board on the radiation electrode formation side, or the first loop radiation portion and the second loop may be provided on the end portion side of the circuit board on the radiation electrode formation side. Even if the radiation electrode separated from the radiation part is provided, the infrared rays of the infrared radiation part provided on the end side of the circuit board on the radiation electrode forming side can be externally radiated to the top side.
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。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
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)には図1(a)の左側から見た第1実施形態例のアンテナ構造の側面図が模式的に示され、図1(c)には図1(a)の上方側から見た第1実施形態例のアンテナ構造の平面図が模式的に示されている。 FIG. 1 (a) shows a schematic perspective view of the antenna structure of the first embodiment, and FIG. 1 (b) shows the antenna structure of the first embodiment viewed from the left side of FIG. 1 (a). FIG. 1C schematically shows a plan view of the antenna structure of the first embodiment viewed from the upper side of FIG. 1A.
この第1実施形態例のアンテナ構造1は、回路基板2と、この回路基板2の片端側の端部側に設けられる放射電極3と、誘電体4とを有して構成されており、携帯型電話機に内蔵されるものである。図2にはアンテナ構造1から回路基板2を抜き出して図1(a)の下方側から見た模式的な回路基板2の平面図が示されている。
The
ところで、図3の携帯型電話機の簡略化された断面図に示されるように、携帯型電話機の通話中に天頂側を向く携帯型電話機のトップ側において、携帯型電話機の筐体6のトップ側端面部分6Tと、筐体6の内部に収容配置される回路基板7のトップ側端面7Tとの間には、例えばスピーカー部品8を配設できる程の間隙が設けられていることがある。なお、図3中における符号9は、液晶画面を示している。
By the way, as shown in the simplified cross-sectional view of the mobile phone in FIG. 3, the top side of the
この第1実施形態例では、図2に示す回路基板2のA位置が、図3に示される回路基板7のトップ側端面7Tの位置に対応しており、第1実施形態例における回路基板2は、図3の回路基板7よりも、片端側がトップ側に張り出した形状と成している。この第1実施形態例では、回路基板2の裏面には、その張り出し部分2Vおよび次に示すグランド浮き電極12の形成領域を避けてグランド電極10が設けられている。
In the first embodiment, the position A of the
また、回路基板2には、そのグランド電極10と間隔(スリット)を介してグランド浮き電極12が隣接配設されている。このグランド浮き電極12は、上記のようにグランド電極10と間隔を介して配置されており、グランドから浮いた電位を持つものである。この第1実施形態例では、それら隣接配設されているグランド電極10とグランド浮き電極12との間の間隙を跨ぐ形態でチップ部品13が設けられている。このチップ部品13には、例えばコイルとコンデンサの一方又は両方が設けられて、リアクタンス成分を持つ集中定数回路であるリアクタンス付加回路14が形成されている。グランド電極10とグランド浮き電極12は、そのリアクタンス付加回路14を介して接続されている。
In addition, a
放射電極3は導体板により構成されたλ/4タイプの放射電極であり、この放射電極3は、回路基板2のトップ側の端部側に設けられ、回路基板2のトップ側(放射電極形成側)の端部を囲むループ状と成している(例えば図1(b)参照)。すなわち、放射電極3は、その基端側の端部3aが回路基板2の表面に接続されている。この放射電極3は、その回路基板との接続部を起点として回路基板3から下方に離れる方向に膨らみながら回路基板の端部を囲むループ状の経路を通って前記膨らみ方向とは反対側の基板面(つまり、表面)に回り込んで当該表面に沿うように形成されている。この放射電極3の伸長先端側3bは、回路基板2の表面と間隔を介して配置された開放端と成している。
The radiating
上記のように、放射電極3は、回路基板2の裏面側から回路基板2のトップ側端部2Tよりも外側位置を通って回路基板2の表面側に回り込むループ状と成している。この第1実施形態例では、放射電極3は、図1(b)の鎖線Kに示されるような携帯型電話機(通信機)の筐体6のトップ側の内壁面に沿うループ形状と成している。これにより、携帯型電話機の筐体6内における設定の放射電極形成領域という限られた空間の中で、放射電極3のループ状の長さをできるだけ長くすることができる。
As described above, the
この第1実施形態例では、グランド浮き電極12は回路基板2の裏面側に形成されており、放射電極3の基端側端部3aは、そのグランド浮き電極12に対向する回路基板2の表面部分に接続され、当該放射電極3の基端側端部3aは回路基板2に形成されたスルーホール16を介してグランド浮き電極12に間接的に接続されている。すなわち、放射電極3の基端側端部3aは、グランド浮き電極12とチップ部品13のリアクタンス付加回路14を介してグランド電極10に接続されている。
In the first embodiment, the
この第1実施形態例では、放射電極3により囲まれている回路基板部分、つまり、回路基板2の張り出し部2Vがアンテナ内部部品実装領域と成している。この回路基板2のアンテナ内部部品実装領域内には携帯型電話機を構成する回路の部品や回路パターンが形成されている。例えば、回路基板2の張り出し部2Vの裏面には、図1(b)の点線に示されるようなスピーカー部品20が実装される。この第1実施形態例では、放射電極3における下方への膨らみ部分3s(図1(b)の点線で囲まれている部分)には、そのスピーカー部品20の配置を邪魔しないように部品配置用の孔部21が形成されている(例えば図1(a)、(c)参照)。なお、スピーカー部品20は、回路基板2に他の部品を実装する工程で他の部品と同時に回路基板2に例えばはんだ付けによるリフロー自動実装することができる。また、もちろん、回路基板2には、張り出し部2Vだけでなく、放射電極3の開放端側が対向している回路基板部分にも、部品や回路パターンを形成してよいものである。
In the first embodiment, the circuit board portion surrounded by the
また、この第1実施形態例のアンテナ構造1が携帯型電話機に内蔵されて携帯型電話機を構成する場合には、回路基板2には、無線通信用の高周波回路23が形成されると共に、その高周波回路23からアンテナ内部部品実装領域内に伸びる給電線路24が形成される。その給電線路24の先端部には給電手段25が接続される。この給電手段25は、給電線路24の先端部と、放射電極3の予め定められた給電部Qとを接続させるものである。
When the
このように、放射電極3が、給電手段25と給電線路24を介して無線通信用の高周波回路23に接続されている状態で、例えば、高周波回路23から送信用の信号が供給されると、その信号供給によって放射電極3には基端側端部3aから開放端3bに向かうループ状に電流が通電して放射電極3が共振し、これにより、送信用の信号が無線送信される。また、外部から信号が放射電極3に到来して放射電極3が共振して信号受信すると、放射電極3から給電手段25と給電線路24を介して受信信号が高周波回路23に供給される。
Thus, for example, when a signal for transmission is supplied from the
この第1実施形態例では、放射電極3の基端側端部3aから開放端3bに至るまでの電気長が、放射電極3が無線通信用の設定の共振周波数でもって共振することができる電気長となるように、放射電極3の大きさや形状などが設計されている。この第1実施形態例では、放射電極3の共振周波数の制御を容易にするために、放射電極3には共振周波数制御用のスリット17が形成されている。つまり、スリット17の長さや引き回し経路やスリット幅を可変することにより、放射電極3自体の大きさや外周形状を可変することなく放射電極3の電気長を可変することができるので、放射電極3の共振周波数を容易に制御することができる。これにより、予め定められた無線通信用の設定の共振周波数で精度良く放射電極3を共振させることができる。
In the first embodiment, the electrical length from the
さらに、この第1実施形態例では、放射電極3の小型化を図るために、回路基板2の表面側に配置されている放射電極部分には、回路基板2の表面との間に誘電体4が設けられ、また、回路基板2のトップ側端部2Tよりもトップ側の放射電極3のトップ部分には回路基板2のトップ側端部2Tとの間に誘電体4が設けられている。この誘電体4による波長短縮効果によって、放射電極3に設定の共振周波数で共振させることができる電気長を持たせながら、放射電極3の小型化を図ることが可能となる。
Further, in the first embodiment, in order to reduce the size of the
なお、誘電体4の構成材料は誘電体であれば特に限定されるものではないが、誘電体4の構成材料の例を以下に述べる。例えば、誘電体4と放射電極3をインサート成形やアウトサート成形などの成形技術により一体成形する場合には、誘電体4は、熱可塑性樹脂により構成される。また、熱可塑性樹脂により誘電体4を構成する場合に、例えば誘電体4が高温(例えば280℃以上の高温)に晒されることが想定される場合(例えば放射電極3および誘電体4の一体成形体を半田を利用して回路基板2に取り付ける場合には、放射電極3および誘電体4の一体成形体を回路基板2に取り付けるべく、上記一体成形体を搭載した回路基板2を半田の融点以上の高温のリフロー炉内に通すような場合)には、その高温でも誘電体4が変形しないというような高温に対する耐熱性を持つ熱可塑性樹脂(例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)や、LCP(液晶ポリマー)など)により誘電体4を構成する。さらに、誘電体4の誘電率を高めることにより、誘電体4による波長短縮効果が強くなることから、例えば熱可塑性樹脂に当該樹脂よりも高い誘電率を持つ材料(例えばフィラー(例えば酸化チタンやアルミナなど))を付加させた混合誘電体材料により誘電体4を構成してもよい。
The constituent material of the dielectric 4 is not particularly limited as long as it is a dielectric, but examples of the constituent material of the dielectric 4 will be described below. For example, when the dielectric 4 and the
この第1実施形態例では、放射電極3の基端側端部3aはグランド浮き電極12とリアクタンス付加回路14を介してグランド電極10に接続される構成とした。この構成により、アンテナ構造1の無線通信用の周波数帯域の広帯域化を図ることができるという効果と、アンテナ利得を向上させることができるという効果を得ることができる。このことは、本発明者の実験によって確認されている。その実験では、次に示すような寸法を持つ第1実施形態例のアンテナ構造1を用いた。つまり、アンテナ構造1の放射電極3の幅W(図4(a)参照)は40mmであり、放射電極3の開放端3bから放射電極3のトップ側端面までの長さLaは20mmである。また、回路基板2の表面と当該回路基板2の表面に対向している放射電極部分との間の間隔H(図4(b)参照)は3.0mmであり、回路基板2よりも下方に膨らんでいる放射電極3の膨らみ量Dは3.5mmである。また、回路基板2に形成されているグランド電極10のトップ側端部からボトム側端部までの長さLgは90mmである。
In the first embodiment, the base end side end 3 a of the
さらに、実験で用いたアンテナ構造1におけるグランド浮き電極12とグランド電極10を接続しているチップ部品13のリアクタンス付加回路14の集中定数は5.6nHである。
Further, the lumped constant of the
また、第1実施形態例のアンテナ構造1と比較するためのアンテナ構造を用意した。この比較例のアンテナ構造では、グランド浮き電極12およびチップ部品13が設けられておらず、放射電極3の基端側端部3aは直接的にグランド電極10に接続されている。それ以外の構成および寸法は上記第1実施形態例のアンテナ構造1と同様である。
An antenna structure for comparison with the
上記のような寸法を持つ第1実施形態例のアンテナ構造1と、比較例のアンテナ構造とのそれぞれについて、リターンロスおよびアンテナ利得を求めた。その結果が図4(c)、(d)に示されている。図4(c)はリターンロスに関するものであり、図4(d)はアンテナ利得に関するものであり、図4(c)、(d)の何れにおいても、実線Aが第1実施形態例のアンテナ構造1に関するものであり、鎖線aが比較例のアンテナ構造に関するものである。
Return loss and antenna gain were determined for each of the
これら実験結果にも示されているように、第1実施形態例の構成(つまり、放射電極3をグランド浮き電極12とリアクタンス付加回路14を介してグランド電極10に接続させる構成)を備えた方が、比較例(つまり、放射電極3を直接的にグランド電極10に接続させる構成)よりも、無線通信用の設定の周波数帯域(900MHz帯)におけるリターンロスおよびアンテナ利得が向上して周波数帯域が広帯域化できている。
As also shown in these experimental results, the one having the configuration of the first embodiment (that is, the configuration in which the
なお、この第1実施形態例では、グランド浮き電極12は、チップ部品13のリアクタンス付加回路14を介してグランド電極10に接続していたが、例えば、図5(a)に示されるように、チップ部品13に代えて、例えば回路基板2の張り出し部2Vに、グランド浮き電極12とグランド電極10間を接続するリアクタンス成分を持つ回路パターン26をリアクタンス付加回路14として設け、この回路パターン26を介してグランド浮き電極12とグランド電極10を接続させてもよい。また、図5(b)に示されるように、グランド浮き電極12とグランド電極10との間を、チップ部品13のリアクタンス付加回路14と、回路パターン26から成るリアクタンス付加回路14との両方で接続する構成としてもよい。
In the first embodiment, the
さらに、この第1実施形態例では、回路基板2の例えば図2に示す左右両側にそれぞれグランド浮き電極12が設けられており、それらグランド浮き電極12は両方共に、同じ構成のリアクタンス付加回路14(チップ部品13又は回路パターン26)によってグランド電極10に接続されていたが、例えば、それら左右の一方側のグランド浮き電極12は、回路パターン26から成るリアクタンス付加回路14を介してグランド電極10に接続され、他方側のグランド浮き電極12は、チップ部品13のリアクタンス付加回路14を介してグランド電極10に接続されるというように、左右のグランド浮き電極12がそれぞれ異なる構成のリアクタンス付加回路14によってグランド電極10に接続される構成としてもよい。
Further, in the first embodiment,
さらに、例えば放射電極3に対する大きさの規制が緩くて放射電極3に誘電体4を設けなくとも放射電極3の大きさの許容範囲内で設定の共振周波数を放射電極3に持たせることができる場合には、例えば、放射電極3に誘電体4を設けなくともよい。
Furthermore, for example, the size restriction on the
以下に、第2実施形態例を説明する。なお、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。 The second embodiment will be described below. In the description of the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the duplicate description of the common portions is omitted.
この第2実施形態例では、図6(a)の模式的な斜視図および図6(b)の模式的な側面図に示されるように、放射電極3は、回路基板2の表面側に配置した第1のループ放射部27と、回路基板2の裏面側に配置した第2のループ放射部28とに分離されている。この第2実施形態例のアンテナ構造1では、放射電極3以外の構成は第1実施形態例と同様である。
In the second embodiment, as shown in the schematic perspective view of FIG. 6A and the schematic side view of FIG. 6B, the
放射電極3の第2のループ放射部28の基端側端部28a(3a)は、回路基板2の表面に接続され回路基板2に形成されたスルーホール16を介して回路基板裏面側のグランド浮き電極12に接続されている。第2のループ放射部28は、基端側端部28aから回路基板2の端面に沿って下方側に伸長形成した後にトップ側に向けて伸長形成され当該伸長先端部28bは回路基板2のトップ側(放射電極形成側)の端部2Tの裏面部分に接続されている。換言すれば、第2のループ放射部28は、その一端側28bが回路基板2のトップ側端部2Tの裏面部分に接続され当該接続部を起点として回路基板裏面から下方に離れる方向に膨らんだ後に回路基板2に接続してグランド浮き電極12に接続されている。
The base end
放射電極3の第1のループ放射部27は、その一端側27aが回路基板2のトップ側端部2Tの表面部分に接続されて、第2のループ放射部28のトップ側端部28bと回路基板2を介して接続されている。第1のループ放射部27は、その第2のループ放射部28との接続部分から立ち上がって回路基板2の表面に間隔を介し沿うように伸長形成され当該伸長先端部27b(3b)は開放端と成している。
The first
上記のような第1のループ放射部27と第2のループ放射部28から成る放射電極3が設けられている場合においても、放射電極3は、第1実施形態例と同様に給電線路24と給電手段25を介して高周波回路23が給電部Qに接続される。この第2実施形態例では、放射電極3から外部に信号を無線送信していたり、外部からの信号を放射電極3が受信していて放射電極3が共振しているときには、放射電極3には、第1実施形態例と同様に、第2のループ放射部28の基端側端部28a(3a)から当該第2のループ放射部28のトップ側端部28bと第1のループ放射部27のトップ側端部27aを通って第1のループ放射部27の開放端27b(3b)に至るループ状の経路で電流が通電する。
Even in the case where the
この第2実施形態例では、放射電極3の第2のループ放射部28の基端側端部28a(3a)がグランド浮き電極12に接続され当該グランド浮き電極12は第1実施形態例と同様にリアクタンス付加回路14を介してグランド電極10に接続されている構成としたので、第1実施形態例と同様に周波数帯域の広帯域化と、アンテナ効率向上との効果を得ることができる。
In the second embodiment, the
また、前記第1実施形態例に示した放射電極3は、例えば1枚の導体板をループ状に加工して作製され、その加工は面倒である。これに対して、この第2実施形態例では、放射電極3を第1のループ放射部27と第2のループ放射部28に分離したので、導体板をループ状に加工しなくて済むこととなり、放射電極3の製造を容易にすることができる。また、例えば、放射電極3の第1のループ放射部27と第2のループ放射部28とのうちの一方側のみに設計変更があるような場合には、その設計変更があった方だけを設計変更して、設計変更が無かった方はそのまま採用することができることとなり、設計変更に起因した部品の無駄を軽減することができる。
In addition, the
以下に、第3実施形態例を説明する。この第3実施形態例は通信機に関するものである。この第3実施形態例の通信機は携帯型電話機であり、当該携帯型電話機には第1と第2の実施形態例に示したアンテナ構造1のうちの一方側が設けられている。そのアンテナ構造1以外の携帯型電話機の構成には様々な構成があり、ここでは、何れの構成をも採用してよく、その説明は省略する。また、アンテナ構造1の説明も前述したので、その説明は省略する。
The third embodiment will be described below. The third embodiment relates to a communication device. The communication device of the third embodiment is a mobile phone, and the mobile phone is provided with one side of the
なお、この発明は第1〜第3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〜第3の各実施形態例では、回路基板2のアンテナ内部部品実装領域内にはスピーカー部品20が実装される例を示したが、そのスピーカー部品20に加えて、又は、スピーカー部品20に代えて、他の部品を回路基板2のアンテナ内部部品実装領域内に実装してもよい。
In addition, this invention is not limited to the form of each 1st-3rd embodiment, Various embodiments can be taken. For example, in each of the first to third embodiments, an example in which the
例えば、図7(a)の簡略化された側面図に示されるように、回路基板2のアンテナ内部部品実装領域内に赤外線放射部29を実装してもよい。この赤外線放射部29は、例えば携帯型電話機間や、テレビ等の電子機器と携帯型電話機との間で、赤外線通信を行うための赤外線を出力するものである。この赤外線放射部29から出力される赤外線を例えば携帯型電話機の側面側から外部に放射する構成としてもよいが、その赤外線を携帯型電話機のトップ側から外部に放射したいという要望があることがある。このような場合には、例えば、第1実施形態例のアンテナ構造1においては、図7(b)のモデル図に示されるように放射電極3のトップ部分に、赤外線放射部29の赤外線を外部に放射させるための開口部18を設けてもよい。また、第2実施形態例のアンテナ構造1においても同様に、図7(c)のモデル図に示されるように、放射電極3のトップ部分に、赤外線放射部29の赤外線を外部に放射させるための開口部18を設けてもよい。
For example, as shown in the simplified side view of FIG. 7A, the
また、第1〜第3の各実施形態例では、回路基板2には張り出し部2Vが設けられていたが、その張り出し部2Vは設けなくともよい。さらに、第1や第3の各実施形態例では、放射電極3の基端側端部3aは回路基板2のトップ側(放射電極形成側)の端部2Tよりも内側に接続されていたが、例えば回路基板2に張り出し部2Vが設けられておらず回路基板2のトップ側端部2Tと通信機の筐体6のトップ部分との間に広い間隙が形成されている場合には、図8の簡略化された側面図に示されるように、放射電極3の基端側端部3aは回路基板2のトップ側端部2Tに接続してもよい。
In each of the first to third embodiments, the
さらに、第1〜第3の各実施形態例では、放射電極3の基端側端部3a(第2のループ放射部28の基端側端部28a)はスルーホール16を介してグランド浮き電極12に間接的に接続されていたが、例えば、放射電極3の基端側端部3a(第2のループ放射部28の基端側端部28a)は直接的にグランド浮き電極12に接続させてもよい。
Further, in each of the first to third embodiments, the base end
さらに、第1〜第3の各実施形態例では、回路基板2の張り出し部2Vにはグランド電極10が形成されていなかったが、その張り出し部2Vにはグランド電極10を形成してもよい。
Further, in each of the first to third embodiments, the
さらに、リアクタンス付加回路14を回路パターン26により構成する例を示し、その回路パターン26は、回路基板2の張り出し部2Vに形成されていたが、例えば、張り出し部2V以外の回路基板2部分において、グランド浮き電極12の形成領域に加えて、そのグランド浮き電極12の形成領域に連接する部分に、グランド電極10が形成されていない非グランド領域を形成し、その非グランド領域に回路パターン26(リアクタンス付加回路14)を形成してもよい。
Furthermore, an example in which the
さらに、図9のモデル図に示されるように、回路基板2よりも下方に膨らみ形成されている放射電極部分3Sの少なくとも一部分が迂回部22を有する形状(図9の例ではミアンダ状)と成していてもよい。なお、図9の例では、その迂回部22を有する形状はミアンダ状であり、迂回部が複数設けられていたが、例えば、迂回部22を1つだけ有する形状であってもよく、迂回部を有する形状は、図9の例に限定されるものではない。
Furthermore, as shown in the model diagram of FIG. 9, at least a part of the
上記のように回路基板2よりも下方に膨らみ形成されている放射電極部分3Sの少なくとも一部分が迂回部を有する形状とすることにより、迂回部を設けた分、その放射電極部分3Sの電気長を長くすることができる。このことは、放射電極3側から見たグランド電極10の電気長を長くすることと等価になるので、放射電極部分3Sの電気長が長くなった分、放射電極3側から見たグランド電極10の電気長を長くできて、リアクタンス付加回路14のリアクタンス成分を小さくすることができる。例えば、リアクタンス付加回路14がチップ部品13に形成されている場合には、リアクタンス成分が大きくなるにつれて、チップ部品13のリアクタンス付加回路14のリアクタンス成分のばらつきが大きくなってしまうが、上記のように、リアクタンス付加回路14のリアクタンス成分を小さくすることによって、リアクタンス付加回路14のリアクタンス成分のばらつきを小さく抑制することができて、アンテナ構造1の性能のばらつきを抑制することができる。これにより、アンテナ構造1の信頼性を向上させることができる。
As described above, at least a part of the
さらに、第1と第2の各実施形態例では、放射電極3を高周波回路23側に接続する手法として、給電手段25を直接的に放射電極3に接続させる直接給電方式を採用したが、放射電極3を高周波回路11側と容量を介して接続させる容量給電方式を採用してもよい。
Further, in each of the first and second embodiments, a direct power feeding method in which the power feeding means 25 is directly connected to the
さらに、第1と第2の各実施形態例では、放射電極3には共振周波数制御用のスリット17が形成されていたが、スリット17を設けなくとも放射電極3に設定の共振周波数を容易に持たせることができる場合には、スリット17は省略してもよい。
Further, in each of the first and second embodiments, the
さらに、第3実施形態例では、第1や第2の実施形態例のアンテナ構造1が内蔵された通信機として携帯型電話機の例を挙げたが、この発明のアンテナ構造は、携帯型電話機以外の通信機にも組み込むことができて、前述したと同様の効果を得ることができる。
Furthermore, in the third embodiment, an example of a mobile phone has been given as an example of a communication device incorporating the
1 アンテナ構造
2 回路基板
3 放射電極
4 誘電体
10 グランド電極
12 グランド浮き電極
13 チップ部品
14 リアクタンス付加回路
18 開口部
26 回路パターン
27 第1のループ放射部
28 第2のループ放射部
29 赤外線放射部
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