JP2005252526A - Antenna system, electronic equipment using the same, and radio communication card - Google Patents
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Description
本発明はアンテナ装置に関し、特に誘電体基板上に形成された面状の放射電極を有するアンテナ装置における広帯域化および小型化に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to an antenna device, and more particularly to a technique that is effective when applied to widening and downsizing of an antenna device having a planar radiation electrode formed on a dielectric substrate.
近年、各種電子機器の小形化が進み、利用者の携帯に適した可搬型の装置、つまり携帯型電子機器が急速に普及している。また、最近では、屋内で利用する電子機器である家電機器もＬＡＮ等を経由してサーバやコンピュータネットワークに接続されており、これらは情報家電製品とも呼ばれている。 In recent years, various electronic devices have been miniaturized, and portable devices suitable for carrying by users, that is, portable electronic devices have been rapidly spread. Recently, home appliances, which are electronic devices used indoors, are also connected to a server or a computer network via a LAN or the like, and these are also called information home appliances.
このような電子機器の多くは映像・情報端末としての機能を有しており、コンピュータ・ネットワークに接続されることにより、あるいは放送を受信等することにより、情報の授受を行うネットワーククライアントとして利用される。 Many of these electronic devices have functions as video / information terminals, and are used as network clients to exchange information by being connected to a computer network or receiving broadcasts. The
ここで、従来では、サーバ装置やネットワーク環境に接続するには、ケーブル等を用いる有線方式が主流であった。この有線方式では、機器間の接続を行うためのケーブルの増加に伴い、配線の処理が面倒になる。また、携帯型電子機器ではケーブルによる接続自体が煩雑であり、携帯の利便性が損なわれるという問題が生じる。 Here, conventionally, a wired system using a cable or the like has been mainstream in order to connect to a server device or a network environment. In this wired system, wiring processing becomes troublesome as the number of cables for connecting devices increases. Further, in the portable electronic device, the connection itself by the cable is complicated, and there arises a problem that the convenience of carrying is impaired.
これに対して、無線方式は上記のような接続の煩雑さが無く、特に携帯型電子機器には適した方式である。このことから、最近では電子機器の接続手段として、無線アクセス方式の利用が一般的になっている。また、家電製品においても、機器配置の自由度が大きくなり、有線方式に比べて機器配置の変更等が容易であることから、無線アクセス方式の導入が進められている。 On the other hand, the wireless method is not suitable for the above connection and is particularly suitable for portable electronic devices. For this reason, recently, the use of a wireless access method has become common as a connection means for electronic devices. Also, in home appliances, since the degree of freedom of device arrangement becomes large and it is easier to change the device arrangement compared to the wired method, the introduction of wireless access methods is being promoted.
さて、テレビジョン受像機や映像機器等では主として映像（動画）を伝送するために、音声やデータ通信に比べて高速（広帯域）の伝送特性を有する方式を採用する必要がある。例えばＤＶＤやＨＤＴＶ等の高品位の映像を無線伝送するには数十メガビット毎秒以上のデータ伝送特性を必要とする。このための無線アクセス技術は、通信方式等のソフトウエアの他、アンテナ等のハードウエアも広帯域化に対応する必要がある。 Now, in television receivers and video equipment, in order to mainly transmit video (moving images), it is necessary to adopt a method having transmission characteristics at a higher speed (broadband) than voice and data communication. For example, wireless transmission of high-definition video such as DVD and HDTV requires data transmission characteristics of several tens of megabits per second or more. For this purpose, in addition to software such as a communication method, hardware such as an antenna needs to cope with a wide band.
アンテナに要求される電気特性としては、例えば広帯域無線伝送システムの代表であるＵＷＢ無線伝送システムでは、マイクロ波帯で数ギガヘルツ程度の周波数帯域幅の利用が想定されており、この周波数範囲で良好な電気特性を提供することが必要である。ここで、アンテナに対する広帯域特性とは、通常はアンテナの給電部における入力インピーダンスが周波数に対して広帯域であること、または周波数に依存せず定インピーダンスであることとされている。 As an electrical characteristic required for an antenna, for example, a UWB wireless transmission system, which is a representative of a broadband wireless transmission system, is expected to use a frequency bandwidth of about several gigahertz in the microwave band. It is necessary to provide electrical properties. Here, the broadband characteristic for the antenna is usually that the input impedance in the power feeding unit of the antenna is a broadband with respect to the frequency, or a constant impedance independent of the frequency.
ところで、このような広帯域特性を有するアンテナを実現する手段としては、自己相似とよばれる原理的構造に基づくものが考えられる。このアンテナの基本形は、頂角の等しい２つの無限長円錐を回転対称軸が相互に同一の直線上になるように配置した双円錐構造で、無限長バイコニカル・アンテナとよばれるものである。このアンテナの入力インピーダンスは周波数に依存せず、定インピーダンス性を有することが知られている。 By the way, as means for realizing an antenna having such a wideband characteristic, one based on a fundamental structure called self-similarity can be considered. The basic form of this antenna is a biconical structure in which two infinitely long cones having the same apex angle are arranged so that their rotational symmetry axes are on the same straight line, and is called an infinitely long biconical antenna. It is known that the input impedance of this antenna does not depend on the frequency and has a constant impedance characteristic.
しかし、実際の使用においては、必然的に有限大の外観形状を有することになる。このため、前述の原理的なアンテナ構造を基に、これに適当な変形を施し、形状に適当な近似を加えることによって実用になるアンテナを構成することとなる。この代表例としては、バイコニカルアンテナ、ディスコーンアンテナ等を挙げることができる。 However, in actual use, it will inevitably have a finite external shape. For this reason, based on the above-described principle antenna structure, an appropriate practical modification is applied to the antenna structure, and an appropriate antenna is added to form a practical antenna. Typical examples include a biconical antenna and a discone antenna.
これらのアンテナは、外観はアンテナ給電部を含む回転軸について軸対称の立体構造を有している。そして、有限大の寸法であるため、利用可能な周波数には下限が存在し、下限周波数より高い周波数で所望のアンテナ特性が得られる。また、アンテナ寸法はこの下限周波数の波長の三分の一程度である。一例として、マイクロ波帯のＵＷＢシステムで使用する３ギガヘルツから１１ギガヘルツの周波数に対して、上記のアンテナ寸法は３０ミリメートル角程度の立体形状となる。 These antennas have a three-dimensional structure that is axially symmetric with respect to the rotation axis including the antenna feeding portion. And since it is a finite size, there is a lower limit to the available frequency, and desired antenna characteristics can be obtained at a frequency higher than the lower limit frequency. The antenna size is about one third of the wavelength of this lower limit frequency. As an example, the antenna size has a three-dimensional shape of about 30 mm square with respect to a frequency of 3 GHz to 11 GHz used in a microwave UWB system.
これらのアンテナに対して、平板構造を有する広帯域のアンテナ装置が提案されている。この例として、以下に示す非特許文献１、２、３に掲載のディスクモノポールアンテナを挙げることができる。このディスクモノポールアンテナ１２３は、図３７に示すように、円板形状のアンテナ素子である放射電極１３２が、誘電体からなる基体１３０に形成された導体平板である接地電極１３１上に、モノポール同様に立設されたものである。このアンテナ１２３は、前述のＵＷＢ無線伝送システム等で要求される広帯域な周波数特性を有することが知られている。
For these antennas, a broadband antenna apparatus having a flat plate structure has been proposed. Examples of this include disk monopole antennas described in
また、放射電極１３２の大きさは、前述の軸対称な立体形状のアンテナと同様、利用可能な下限周波数の波長の２、３割程度の寸法となる。例えば、マイクロ波帯のＵＷＢ無線伝送システムの場合では、放射電極は直径２０ミリメートル程度の円板となる。
携帯用の電子機器で無線アクセス技術を利用する場合、使用するアンテナは機器筐体に内蔵するか、または無線通信機能を有するＰＣＭＣＩＡ型などの無線通信カードに搭載されたものを拡張スロットに挿入することになる。 When using wireless access technology in a portable electronic device, the antenna to be used is built into the device casing or a device mounted on a wireless communication card such as a PCMCIA type having a wireless communication function is inserted into an expansion slot It will be.
現在における電子機器の小形化は著しく、例えば携帯型電子機器で要求される機器寸法は手帳やノート程度の大きさで、鞄などに容易に収納可能な外観形状のものが想定されている。そこで、無線通信に必要なアンテナ装置においても、このような電子機器の筐体に内蔵可能で、できる限り筐体の形状に適合したものが必要となる。また、厚さの薄い無線通信カードの筐体に内蔵可能な形状のものが必要となる。 At present, electronic devices are remarkably miniaturized. For example, the device size required for portable electronic devices is about the size of a notebook or notebook, and is assumed to have an external shape that can be easily stored in a bag or the like. Therefore, an antenna device necessary for wireless communication can be incorporated in the casing of such an electronic device and must be adapted to the shape of the casing as much as possible. Moreover, the thing of the shape which can be incorporated in the housing | casing of a thin wireless communication card is needed.
このことから、アンテナ装置に対する技術的要求としては、外観が電子機器や無線通信カードの筐体に内蔵可能な形状を有することおよび寸法が小形であることである。ただし、この場合においても所望の使用周波数範囲において実用上十分な電気特性を有することが必要である。 For this reason, the technical requirements for the antenna device are that the external appearance has a shape that can be built in a housing of an electronic device or a wireless communication card, and that the size is small. However, even in this case, it is necessary to have practically sufficient electrical characteristics in a desired operating frequency range.
さて、従来の技術で作製された広帯域特性を有するアンテナ装置を実際の電子機器や無線通信カードに搭載する場合について考察する。 Consideration will now be given to the case where an antenna device having a wideband characteristic manufactured by a conventional technique is mounted on an actual electronic device or a wireless communication card.
前述した広帯域のアンテナ装置を無線通信カードに搭載しようとしても、バイコニカルアンテナやディスコーンアンテナでも、あるいはディスクモノポールアンテナであっても、アンテナ高さが高いことから、電子機器に内蔵する場合、電子回路が配置されたプリント配線板の実装面からの部品高が嵩むという問題が生じる。また、無線通信カードに搭載するには、厚みに制約のあるカード筐体に収めることが困難である。 Even if you try to mount the above-mentioned broadband antenna device on a wireless communication card, even if it is a biconical antenna, a discone antenna, or a disc monopole antenna, the antenna height is high, so when it is built in an electronic device, There arises a problem that the height of components from the mounting surface of the printed wiring board on which the electronic circuit is arranged increases. Further, in order to be mounted on a wireless communication card, it is difficult to fit in a card housing having a thickness limitation.
前述のように、アンテナ装置における放射電極の寸法は使用可能な周波数範囲の下限周波数の波長に応じて決まり、アンテナ装置の使用周波数範囲を広げることは使用可能な下限周波数を下げることであることから、広帯域化を図るために放射電極の寸法を延ばすとアンテナ高さはますます高くなってしまう。 As described above, the size of the radiation electrode in the antenna device is determined according to the wavelength of the lower limit frequency of the usable frequency range, and widening the usable frequency range of the antenna device is lowering the usable lower limit frequency. If the dimensions of the radiation electrode are extended in order to increase the bandwidth, the antenna height becomes higher.
ここで、例えばディスクモノポールアンテナの放射電極を接地電極と同一の平面上に形成するように、放射電極と接地電極とを相互に共通した平面上に配置するアンテナ構成が考えられる。このようにすれば、例えば直径２０ｍｍの放射電極を接地電極と共平面にすれば上下方向長が２０ｍｍ抑制されるように、アンテナ装置において広帯域な周波数特性を維持しつつ小型化を図ることが可能になる。 Here, for example, an antenna configuration in which the radiation electrode and the ground electrode are arranged on a common plane so that the radiation electrode of the disk monopole antenna is formed on the same plane as the ground electrode is conceivable. In this way, for example, if a radiation electrode having a diameter of 20 mm is coplanar with the ground electrode, the antenna device can be downsized while maintaining a wide frequency characteristic so that the vertical length is suppressed by 20 mm. become.
しかしながら、広帯域化るために放射電極の寸法を延ばすと、今度はアンテナ装置の投影面積が大きくなってアンテナ装置の実装面積が拡大してしまう。 However, if the size of the radiation electrode is increased in order to increase the bandwidth, the projected area of the antenna device is increased and the mounting area of the antenna device is increased.
そこで、本発明は、面状の放射電極を有するアンテナ装置において、広帯域化を図りつつ装置の小型化および実装面積の狭小化を達成することのできる技術を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a technique capable of achieving downsizing of a device and a reduction in mounting area while achieving a wide band in an antenna device having a planar radiation electrode.
上記課題を解決するため、本発明に係るアンテナ装置は、面状の接地電極と、立体形状に形成され、所定周波数の信号が供給されて前記接地電極との間に生じる電界で電波を放射する面状の放射電極と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above-described problem, an antenna device according to the present invention radiates a radio wave by an electric field generated between a planar ground electrode and a three-dimensional shape, and a signal having a predetermined frequency is supplied to the ground electrode. And a planar radiation electrode.
本発明の好ましい形態において、前記放射電極は、１または複数の屈折部および１または複数の湾曲部の少なくとも何れかを設けて立体的に形成され、かつ当該放射電極内で短絡していない形状であることを特徴とする。 In a preferred embodiment of the present invention, the radiation electrode is formed in a three-dimensional manner by providing at least one of one or more refracting portions and one or more curved portions, and is not short-circuited in the radiation electrode. It is characterized by being.
本発明のさらに好ましい形態において、前記放射電極は、円、楕円または長円を立体的に形成した形状であることを特徴とする。 In a further preferred aspect of the present invention, the radiation electrode has a shape in which a circle, an ellipse or an ellipse is three-dimensionally formed.
本発明のさらに好ましい形態において、前記放射電極に供給される信号の給電部は、前記放射電極における前記接地電極との最近接部に位置することを特徴とする。 In a further preferred aspect of the present invention, the power feeding part for the signal supplied to the radiation electrode is located at the closest part of the radiation electrode to the ground electrode.
本発明のさらに好ましい形態において、前記放射電極は、前記接地電極の少なくとも一部と共通した平坦面を含む形状であることを特徴とする。 In a further preferred aspect of the present invention, the radiation electrode has a shape including a flat surface common to at least a part of the ground electrode.
本発明のさらに好ましい形態において、前記放射電極は、前記接地電極と共通した平坦面を有しない形状であることを特徴とする。 In a further preferred aspect of the present invention, the radiation electrode has a shape that does not have a flat surface common to the ground electrode.
本発明のさらに好ましい形態において、前記接地電極における放射電極側端部辺は直線状に形成されていることを特徴とする。 In a further preferred aspect of the present invention, the radiation electrode side end side of the ground electrode is formed in a straight line.
本発明のさらに好ましい形態において、前記接地電極および前記放射電極は基体に形成されていることを特徴とする。 In a further preferred aspect of the present invention, the ground electrode and the radiation electrode are formed on a substrate.
また、上記課題を解決するため、本発明に係る電子機器は、前述のアンテナ装置が内蔵されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, an electronic apparatus according to the present invention includes the above-described antenna device.
さらに、上記課題を解決するため、本発明に係る無線通信カードは、電子機器の拡張スロットに着脱可能に挿入されて前記電子機器に無線通信機能を付与する無線通信カードであって、前述したアンテナ装置を備えるとともに前記拡張スロットに挿入された状態で前記アンテナ装置が当該拡張スロットの外部に位置するように配置されたことを特徴とする。 Furthermore, in order to solve the above-described problem, a wireless communication card according to the present invention is a wireless communication card that is detachably inserted into an expansion slot of an electronic device and imparts a wireless communication function to the electronic device, and includes the antenna described above. The antenna device is disposed so as to be located outside the expansion slot while being inserted into the expansion slot.
本発明によれば以下の効果を奏することができる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
すなわち、本発明によれば、面状の放射電極を立体形状に形成しているので、上下方向の寸法および投影面積が抑制されることから、広帯域な周波数特性を維持しつつ装置の小型化および実装面積の狭小化を図ることが可能になる。 That is, according to the present invention, since the planar radiation electrode is formed in a three-dimensional shape, the vertical dimension and the projected area are suppressed, so that the apparatus can be downsized while maintaining a wide frequency characteristic. It is possible to reduce the mounting area.
これにより、アンテナ装置を実装効率よく無線通信カードの筐体やプリント配線板上に搭載することができる。 Thereby, the antenna device can be mounted on the housing of the wireless communication card or the printed wiring board with high mounting efficiency.
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described more specifically with reference to the drawings. Here, in the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the same members, and duplicate descriptions are omitted. In addition, since description here is the best form by which this invention is implemented, this invention is not limited to the said form.
図１は本発明のアンテナ装置が搭載された無線通信カードとこの無線通信カードが挿入される拡張スロットを備えたパーソナルコンピュータとを示す斜視図、図２は図１の無線通信カードについて一部を破断して示す斜視図、図３は図２の無線通信カードに搭載された本発明の一実施の形態であるアンテナ装置を示す斜視図、図４〜図１２は図２の無線通信カードに搭載された本発明の実施の形態における変形例としてのアンテナ装置の要部を示す斜視図、図１３は図１２のアンテナ装置の側面図、図１４〜図２７は図２の無線通信カードに搭載された本発明の実施の形態における変形例としてのアンテナ装置の要部を示す斜視図、図２８および図２９は比較例であるアンテナ装置を示す斜視図、図３０〜図３６は図３〜図１２および図１４〜図２９のアンテナ装置におけるＶＳＷＲ−周波数特性を比較例とともに示すグラフである。 FIG. 1 is a perspective view showing a wireless communication card on which the antenna device of the present invention is mounted and a personal computer having an expansion slot into which the wireless communication card is inserted, and FIG. 2 is a part of the wireless communication card of FIG. FIG. 3 is a perspective view showing the antenna device according to an embodiment of the present invention mounted on the wireless communication card of FIG. 2, and FIGS. 4 to 12 are mounted on the wireless communication card of FIG. FIG. 13 is a side view of the antenna device of FIG. 12 and FIGS. 14 to 27 are mounted on the wireless communication card of FIG. The perspective view which shows the principal part of the antenna apparatus as a modification in embodiment of this invention, FIG. 28 and FIG. 29 are perspective views which show the antenna apparatus which is a comparative example, FIGS. 30-36 is FIGS. And FIG. Is a graph showing together with comparative examples VSWR- frequency characteristic of the antenna device of FIG. 29.
図１に示すように、電子機器の一種である携帯型のパーソナルコンピュータ１１は、種々の電子部品（図示せず）が格納されるとともにキーボード１２ａなどの入力部を備えた本体部１２と、液晶パネルからなる表示部１３とからなる。本体部１２の側面には、無線通信用のＰＣカード（無線通信カード）２１が着脱可能に挿入されるＰＣカードスロット（拡張スロット）１４が設けられている。なお、本発明において、電子機器とは広く情報の授受を行うことができる機器を指すものであって、このようなパーソナルコンピュータに限定されるものではない。
As shown in FIG. 1, a portable
パーソナルコンピュータ１１に無線通信機能を付与するＰＣカード２１は、図２に示すように、種々の電子部品（図示せず）が実装されるとともに先端部には動作状態等を示すＬＥＤ２２および信号の受発信手段であるアンテナ装置２３が搭載された実装基板２４を備えている。
As shown in FIG. 2, the
実装基板２４の電子部品が実装された位置は、例えばＳＵＳなど金属製のシールドカバー２５ａ，２５ｂで両面が覆われてシールドされている。また、アンテナ装置２３が配置されている先端部は、電波の送受信を妨げない例えばＰＢＴ（ポリブチレン−テレフタレート）など樹脂製カバー２６で覆われ、ＰＣカード２１がＰＣカードスロット１４に挿入された状態でＰＣカードスロット１４から突出して外部に位置するエクステンデッド部を構成している。さらに、エクステンデッド部の対向側には、ＰＣカードスロット１４に挿入されたときにＰＣカード２１がパーソナルコンピュータ１１と電気的に接続されるための接続用コネクタ部２７が設けられている。そして、実装基板２４にＬＥＤ２２、アンテナ装置２３および接続用コネクタ部２７が実装された状態でシールドカバー２５ａ，２５ｂおよび樹脂製カバー２６が固着され、一体的にＰＣカード２１が形成されている。
The position where the electronic component is mounted on the mounting
図３に示すように、アンテナ装置２３は、高周波用誘電体材料、例えばポリエチレン、フッ素樹脂やガラス等を素材とする樹脂材料やフェライト等の磁性材料、あるいはアルミナ等のセラミックス材料、あるいはそれらの複合物で構成された電気的絶縁性を有する矩形板状の基体３０を有している。基体３０には平坦な主面３０ａが形成されており、この主面３０ａ上には面状の接地電極３１が形成されている。さらに、基体３０の主面３０ａ上には、同じく面状のアンテナ素子である放射電極３２が形成されている。
As shown in FIG. 3, the
本実施の形態において、接地電極３１は矩形形状を有しており、放射電極３２側の端部に位置する辺つまり放射電極側端部辺３１ａは直線状に形成されている。
In the present embodiment, the
また、放射電極３２は長円（相互に平行な２辺を有する円）を立体的にした形状を有して接地電極３１と近接して形成されており、その長径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向にレイアウトされている。また、接地電極３１に対向する側は、接地電極３１との最近接部を含んだ弧状の形状を有している。
Further, the
そして、図示する場合の立体形状では、放射電極３２は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して垂直に立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂと、第２のアンテナ素子部３２ｂから直角に屈折して第１のアンテナ素子部３２ａと対向する第３のアンテナ素子部３２ｃとからなる。また、第１のアンテナ素子部３２ａと第２のアンテナ素子部３２ｂとで形成される屈折部Ｌ１、および第２のアンテナ素子部３２ｂと第３のアンテナ素子部３２ｃとで形成される屈折部Ｌ２は何れも放射電極側端部辺３１ａと平行になっている。なお、具体的な寸法では、長径に沿った方向で、第１のアンテナ素子部３２ａは１４ｍｍ、第２のアンテナ素子部３２ｂは３ｍｍ、第３のアンテナ素子部３２ｃは４ｍｍ、短径は７ｍｍとなっている。但し、本発明はこれらの寸法に限定されるものではないことはもちろんである。
In the three-dimensional shape shown in the figure, the
したがって、図３の二点鎖線で示すように平面形状を採用した場合に比べて、放射電極３２の長さが第２のアンテナ素子部３２ｂと第３のアンテナ素子部３２ｃの長さだけ短くなってアンテナ装置２３の投影面積が小さくなり、実装面積の狭小化が図れる。また、高さ方向には第２のアンテナ素子部３２ｂの立ち上がり寸法だけしか高くならないので、同時に装置の小型化も達成されている。
Therefore, the length of the
なお、接地電極３１は主面３０ａのみに形成されている必要はなく、主面３０ａの反対側に位置する裏面にまで形成されていてもよい。
The
接地電極３１と放射電極３２との最近接部には給電部３３が設けられており、例えば給電線路として同軸ケーブルが用いられた場合には、内部導体が放射電極３２と接続されて放射電極３２に所定周波数の信号が供給されるとともに、外部導体が接地電極３１と接続されて接地電位が供給される。これにより、放射電極３２は接地電極３１との間に生じる電界で電波を放射する。
A
但し、給電線路には同軸ケーブル以外、例えば平行線路、導波管、ストリップ線路などを適用することができる。また、給電部は接地電極３１と放射電極３２との最近接部以外に設けてもよい。さらに、給電線路にストリップ線路などを適用した場合には、接地電極３１の給電部と放射電極３２の給電部とは異なっていてもよく、放射電極３２に複数の給電部を設けてもよい。
However, other than the coaxial cable, for example, a parallel line, a waveguide, a strip line, or the like can be applied to the feed line. Further, the power feeding unit may be provided at a portion other than the closest portion between the
なお、基体３０の形状は矩形板状に限定されるものではなく、例えば立方体など様々な形状とすることができる。
The shape of the
また、接地電極３１および放射電極３２の形状についても図３に示す形状に限定されるものではなく、曲げた部分が放射電極３２における他の部分に接触していない限り、つまり放射電極３２内で短絡していない限り、他の種々の形状とすることができる。
Also, the shapes of the
すなわち、例えば放射電極３２については、このように、長径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向にレイアウトされた長円を立体形状とする他、短径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となり直線状の部分が放射電極側端部辺３１ａと近接したレイアウトの長円を立体形状としたもの、長径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向の楕円を立体形状としたもの、短径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向の楕円を立体形状としたもの、円形を立体形状としたもの、矩形を立体形状としたものなど、面状である限り、種々の形状が考えられる。
That is, for example, with respect to the
また、放射電極３２の立体形状には、長径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向にレイアウトされた長円を長径方向に短くなるようにする場合には、図３に示す以外にも、例えば図４〜図１２に示すものが考えられる。
In addition, the solid shape of the
つまり、図４は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂとからなる構成の放射電極３２である。
That is, FIG. 4 includes a first
図５は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち下がった第２のアンテナ素子部３２ｂとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 5 shows a configuration comprising a first
図６は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、第１のアンテナ素子部３２ａから湾曲して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 6 shows radiation having a configuration including a first
図７は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂと、第２のアンテナ素子部３２ｂからさらに接地電極３１と反対方向に屈折した第３のアンテナ素子部３２ｃとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 7 shows a first
図８は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、第１のアンテナ素子部３２ａから湾曲して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂと、第２のアンテナ素子部３２ｂからさらに接地電極３１と反対方向に湾曲した第３のアンテナ素子部３２ｃとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 8 shows a first
図９は、接地電極３１の形成された平面に対して垂直に立ち上がった第１のアンテナ素子部３２ａと、第１のアンテナ素子部３２ａから接地電極３１と反対方向に屈折した第２のアンテナ素子部３２ｂとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 9 shows a first
図１０は、接地電極３１の形成された平面に対して垂直に立ち上がった第１のアンテナ素子部３２ａと、第１のアンテナ素子部３２ａから接地電極３１と反対方向に屈折した第２のアンテナ素子部３２ｂと、第２のアンテナ素子部３２ｂから立ち下がった第３のアンテナ素子部３２ｃとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 10 shows a first
図１１は、接地電極３１の形成された平面に対して垂直に立ち上がった第１のアンテナ素子部３２ａと、第１のアンテナ素子部３２ａから接地電極３１と反対方向に連続的に屈折して断面矩形波形状をなす第２、第３、第４、第５、第６、第７のアンテナ素子部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅ，３２ｆ，３２ｇとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 11 shows a cross section of the first
そして、図１２は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、第１のアンテナ素子部３２ａから接地電極３１と反対方向に連続的に屈折して断面鋸波形状（図１３参照）をなす第２、第３、第４、第５のアンテナ素子部３２ｂ，３２ｃ，３２ｄ，３２ｅとからなる構成の放射電極３２である。
12 shows a first
なお、このように、屈折部ではなく、図６および図８に示すように湾曲部を形成することにより立体形状としてもよい。また、屈折部や湾曲部は１カ所でもよいし、複数箇所でもよい。さらに、屈折部と湾曲部とを併用して立体形状としてもよい。そして、接地電極３１と共通した平坦面を有する形状でもよく（図３〜図８、図１１、図１２）、接地電極３１とは共通した平坦面を有しない形状でもよい（図９、図１０）。 In addition, it is good also as a three-dimensional shape by forming a curved part as shown in FIG. 6 and FIG. 8 instead of a refracting part. Further, the refracting portion and the bending portion may be one place or a plurality of places. Furthermore, it is good also as a three-dimensional shape by using a refractive part and a curved part together. The shape may have a flat surface common to the ground electrode 31 (FIGS. 3 to 8, 11, and 12), or the shape may not have a flat surface common to the ground electrode 31 (FIGS. 9 and 10). ).
また、放射電極３２の立体形状として、短径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向にレイアウトされた楕円を長径方向に短くなるようにする場合には、例えば図１４〜図２４に示すものが考えられる。
Further, as a three-dimensional shape of the
つまり、図１４は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の一方側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂとからなる構成の放射電極３２である。
That is, FIG. 14 shows a first
図１５は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の両側が第１のアンテナ素子部３２ａからそれぞれ屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂおよび第３のアンテナ素子部３２ｃとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 15 shows a first
図１６は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の一方側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂと、他方側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち下がった第３のアンテナ素子部３２ｃとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 16 shows a first
図１７は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の一方側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂと、さらに第２のアンテナ素子部３２ｂから屈折して第１のアンテナ素子部３２ａと対向する第３のアンテナ素子部３２ｃとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 17 shows a first
図１８は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の一方側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂと、さらに第２のアンテナ素子部３２ｂから屈折して第１のアンテナ素子部３２ａと反対側に位置する第３のアンテナ素子部３２ｃとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 18 shows a first
図１９は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の両側が第１のアンテナ素子部３２ａからそれぞれ屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂおよび第３のアンテナ素子部３２ｃと、さらに第２のアンテナ素子部３２ｂおよび第３のアンテナ素子部３２ｃから屈折して第１のアンテナ素子部３２ａと対向する第４のアンテナ素子部３２ｄおよび第５のアンテナ素子部３２ｅとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 19 shows a first
図２０は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の一方側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂと、長径方向の他方側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち下がった第３のアンテナ素子部３２ｃと、第２のアンテナ素子部３２ｂおよび第３のアンテナ素子部３２ｃから屈折して第１のアンテナ素子部３２ａと対向する第４のアンテナ素子部３２ｄおよび第５のアンテナ素子部３２ｅとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 20 shows a first
図２１は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の両側が第１のアンテナ素子部３２ａからそれぞれ屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂおよび第３のアンテナ素子部３２ｃと、第２のアンテナ素子部３２ｂから屈折して第１のアンテナ素子部３２ａと対向する第４のアンテナ素子部３２ｄと、第３のアンテナ素子部３２ｃから屈折して第１のアンテナ素子部３２ａの反対側に位置する第５のアンテナ素子部３２ｅとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 21 shows a first
図２２は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の両側が第１のアンテナ素子部３２ａからそれぞれ屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂおよび第３のアンテナ素子部３２ｃと、第２のアンテナ素子部３２ｂおよび第３のアンテナ素子部３２ｃからそれぞれ屈折して第１のアンテナ素子部３２ａと反対側に位置する第４のアンテナ素子部３２ｄおよび第５のアンテナ素子部３２ｅとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 22 shows a first
図２３は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の一方側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂと、長径方向の他方側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち下がった第３のアンテナ素子部３２ｃと、第２のアンテナ素子部３２ｂおよび第３のアンテナ素子部３２ｃからそれぞれ屈折して第１のアンテナ素子部３２ａと反対側に位置する第４のアンテナ素子部３２ｄおよび第５のアンテナ素子部３２ｅとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 23 shows a first
図２４は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の一方側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂと、長径方向の他方側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち下がった第３のアンテナ素子部３２ｃと、第２のアンテナ素子部３２ｂから屈折して第１のアンテナ素子部３２ａと対向する第４のアンテナ素子部３２ｄと、第３のアンテナ素子部３２ｃから屈折して第１のアンテナ素子部３２ａの反対側に位置する第５のアンテナ素子部３２ｅとからなる構成の放射電極３２である。
FIG. 24 shows a first
さらに、放射電極３２の立体形状として、短径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向にレイアウトされた楕円を短径方向に短くなるようにする場合には、例えば図２５に示すように、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向に沿った屈折部を形成して第１のアンテナ素子部３２ａから立ち上がった第２のアンテナ素子部３２ｂとから構成されるようにする。
Further, as a three-dimensional shape of the
さらに、放射電極３２の立体形状には、短径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向にレイアウトされた長円を長径および短径の２方向に短くなるようにしてもよく、この場合には、例えば図２６および図２７に示すものが考えられる。
Further, in the three-dimensional shape of the
つまり、図２６は、接地電極３１と共通した平面上に位置する第１のアンテナ素子部３２ａと、長径方向の両側が第１のアンテナ素子部３２ａからそれぞれ屈折して立ち下がった第２のアンテナ素子部３２ｂおよび第３のアンテナ素子部３２ｃと、短径方向における接地電極３１と反対側が第１のアンテナ素子部３２ａから屈折して立ち下がった第４のアンテナ素子部３２ｄとからなる構成の放射電極３２である。
That is, FIG. 26 shows the first
また、図２７は、接地電極３１の形成された平面に対して垂直に立ち上がった第１のアンテナ素子部３２ａと、第１のアンテナ素子部３２ａから接地電極３１と反対方向に屈折した第２のアンテナ素子部３２ｂと、長径方向の両側が第２のアンテナ素子部３２ｂからそれぞれ屈折して立ち下がった第３のアンテナ素子部３２ｃおよび第４のアンテナ素子部３２ｄと、短径方向における接地電極３１と反対側が第２のアンテナ素子部３２ｂから屈折して立ち下がった第５のアンテナ素子部３２ｅとからなる構成の放射電極３２である。
Further, FIG. 27 shows a first
なお、本実施の形態においては、接地電極３１および放射電極３２は基体３０上に形成されているが、必ずしも基体３０上に形成されている必要はなく、例えば保持部材にされるようにしたり、所定の部材上に載置するようにしてもよい。また、放射電極３２の立体形状についても、それ自体に強度を持たせて所定形状が保持されるようにしてもよく、基体３０を放射電極３２の立体的な形状に合わせて形成することにより基体３０に保持されるようにしてもよい。さらに、接地電極３１および放射電極３２は基体３０の表面のみならず、内層に形成されていてもよい。
In the present embodiment, the
ここで、接地電極３１および放射電極３２は、銅や銀、アルミニウムなどの金属導体層をパターニングして形成されている。具体的には、たとえば銀等の金属ペーストをパターン印刷して焼き付ける方法、金属パターン層をメッキで形成する方法、薄い金属膜をエッチングによりパターニングする方法などにより形成されている。
Here, the
次に、このような構成のアンテナ装置における電気特性について説明する。ここでは、図２８に示すように、長径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向にレイアウトされた長円の放射電極３２、および図２９に示すように、短径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向の楕円の放射電極３２と対比しつつ説明する。
Next, electrical characteristics in the antenna device having such a configuration will be described. Here, as shown in FIG. 28, an
図３０〜図３６の入力インピーダンス特性を示すグラフにおいて、各線に付した符号は当該番号の図面に示す形状におけるアンテナ装置のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ／Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ：電圧定在波比）−周波数特性をそれぞれ示している。 In the graphs showing the input impedance characteristics shown in FIGS. 30 to 36, the reference numerals given to the respective lines indicate the VSWR (Voltage / Standing Wave Ratio) -frequency characteristics of the antenna device in the shape shown in the figure of the number. Show.
ここで、平面に展開した場合における放射電極３２の形状は、図３〜図１２および図２８で同等とし、図１４〜図２７および図２９で同等としている。また、これらの図面では、特性インピーダンスが５０オームである回路に対するアンテナ入力インピーダンス特性を示している。なお、図示する特性は一例であり、種々の条件差に起因する電気特性の変動が生ずることがある。
Here, the shape of the
図３０〜図３６から分かるように、何れの入力インピーダンス特性においても、図示する周波数範囲における低い方の周波数でＶＳＷＲ特性が急峻に変化し、特性インピーダンス５０オームに対するアンテナ装置のインピーダンス整合がとれなくなっている。したがって、この帯域の周波数がアンテナ装置の使用可能な下限周波数と考えられ、ＶＳＷＲが約３以下となる周波数を使用周波数帯域とする。 As can be seen from FIGS. 30 to 36, in any of the input impedance characteristics, the VSWR characteristic changes sharply at the lower frequency in the illustrated frequency range, and the impedance matching of the antenna device with respect to the characteristic impedance of 50 ohms cannot be achieved. Yes. Therefore, the frequency of this band is considered as the lower limit frequency at which the antenna apparatus can be used, and the frequency where the VSWR is about 3 or less is set as the use frequency band.
ここで、図３０〜図３２において、符号２８で示す図２８の形状をしたアンテナ装置では、下限周波数は約２．１ギガヘルツ程度である。これに対して、本発明のように長径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向にレイアウトされた長円を立体形状とした放射電極３２を有するアンテナ装置については、使用下限周波数は２．２〜３．２ギガヘルツ程度と、若干の変動はあるものの、図２８に示す形状のアンテナ装置に近い広帯域特性を有していることが分かる。
Here, in FIGS. 30 to 32, in the antenna device having the shape of FIG. 28 denoted by
また、図３３〜図３６において、符号２９で示す図２９の形状をしたアンテナ装置では、下限周波数は約２．７ギガヘルツ程度である。これに対して、本発明のように短径が放射電極側端部辺３１ａに対して垂直となる方向にレイアウトされた楕円を立体形状とした放射電極３２を有するアンテナ装置については、使用下限周波数は２．７〜３．０ギガヘルツ程度と、図２９に示す形状のアンテナ装置と同等か極めてこれに近い広帯域特性を有していることが分かる。
33 to 36, the lower limit frequency is about 2.7 GHz in the antenna device having the shape of FIG. 29 denoted by
そして、このように面状の放射電極３２を立体形状に形成しているので、アンテナ装置２３の上下方向の寸法および投影面積が抑制されることから、広帯域な周波数特性を維持しつつ装置の小型化および実装面積の狭小化を図ることが可能になる。これにより、アンテナ装置２３を実装効率よくＰＣカード２１の筐体に収納することができる。
Since the
以上の説明においては、本発明のアンテナ装置を無線通信カードであるＰＣカードに搭載した場合について説明したが、例えばパーソナルコンピュータなどの電子機器に直接搭載する場合にも適用できる。そして、この場合には、アンテナ装置を実装効率よく電子機器のプリント配線板上に搭載することができる。 In the above description, the antenna device of the present invention is mounted on a PC card, which is a wireless communication card. However, the present invention can also be applied to a case where the antenna device is directly mounted on an electronic device such as a personal computer. In this case, the antenna device can be efficiently mounted on the printed wiring board of the electronic device.
１１ パーソナルコンピュータ（電子機器）
１２ 本体部
１２ａ キーボード
１３ 表示部
１４ ＰＣカードスロット（拡張スロット）
２１ ＰＣカード（無線通信カード）
２２ ＬＥＤ
２３ アンテナ装置
２４ 実装基板
２５ａ，２５ｂ シールドカバー
２６ 樹脂製カバー
２７ 接続用コネクタ部
３０ 基体
３０ａ 主面
３１ 接地電極
３１ａ 放射電極側端部辺
３２ 放射電極
３２ａ 第１のアンテナ素子部
３２ｂ 第２のアンテナ素子部
３２ｃ 第３のアンテナ素子部
３２ｄ 第４のアンテナ素子部
３２ｅ 第５のアンテナ素子部
３２ｆ 第６のアンテナ素子部
３２ｇ 第７のアンテナ素子部
３３ 給電部
１２３ ディスクモノポールアンテナ（アンテナ装置）
１３０ 基体
１３１ 接地電極
１３２ 放射電極
11 Personal computer (electronic equipment)
12
21 PC card (wireless communication card)
22 LED
23
130
Claims (10)
立体形状に形成され、所定周波数の信号が供給されて前記接地電極との間に生じる電界で電波を放射する面状の放射電極と、
を有することを特徴とするアンテナ装置。 A planar ground electrode;
A planar radiation electrode that is formed in a three-dimensional shape and emits radio waves with an electric field generated between the ground electrode and a signal having a predetermined frequency supplied thereto;
An antenna device comprising:
請求項１〜８の何れか一項に記載のアンテナ装置を備えるとともに前記拡張スロットに挿入された状態で前記アンテナ装置が当該拡張スロットの外部に位置するように配置されたことを特徴とする無線通信カード。
A wireless communication card that is detachably inserted into an expansion slot of an electronic device and imparts a wireless communication function to the electronic device,
A radio comprising the antenna device according to claim 1 and being arranged so that the antenna device is located outside the expansion slot in a state of being inserted into the expansion slot. Communication card.
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