JP2005341091A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
ミアンダ形状のアンテナ装置に比較して高性能であり、小型化に適しているヘリカル形状のアンテナ装置をプレス加工と折り曲げ加工のみによって作成可能とする。
【解決手段】
折曲部、あるいは第１折曲部と第２折曲部を順次結合部で結合した形状を板状体をプレス加工により打ち抜き、折り曲げ工程で折曲部、あるいは第１折曲部と第２折曲部を打ち抜き体から９０度折り曲げることにより、各結合部と折曲部がヘリカル形状となるように構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、携帯電話等の移動体通信用無線機のアンテナに関するものであり、特に移動体通信用無線機内に設けられ、軽量化が可能であると共に送受信性能の優れたアンテナに関するものである。

移動体通信用無線機の小型軽量化に伴い、無線機内に内蔵するアンテナに対して、送受信性能の向上と共に小型軽量化の要求が高まっている。しかし、内蔵アンテナの形状は収納される無線機の形状により制限されている。また製造コストを軽減するため、アンテナはプレス加工により製造されており、プレス加工により制作が可能なミランダ形状のものが使用されていた。
板状のアンテナの従来の技術して以下の文献が存在する。
特開２００３−３２０２２号公報

図１０は筐体内に内蔵アンテナ９１を有する無線機９０と、筐体内に収納される回路基板９２の概略図であり、回路基板９２にはアンテナ９１及びアンテナ接触部９３と共にアンテナ整合回路９４と高周波回路９５等の回路が設けられている。同図から明らかなように、内蔵アンテナを設置可能な筐体内の空間容積や空間の形状は限られたものであり、アンテナの形状はその設置空間の容積あるいは形状に合わせる必要がある。製造の容易性等を考慮して内蔵アンテナとして従来はミアンダ形状のアンテナが多く使用されている。ミアンダ形状のアンテナは図１１の（ａ）あるいは（ｂ）に示すように、一本の金属線を接近させてジグザグ状に折り曲げたものであり、この種のアンテナはプレス加工等により容易に製造可能である利点がある。

しかし、無線機の小型軽量化の要求に対応して内蔵アンテナも小型化されるため、小型ではあるが性能のよいアンテナが要求されている。アンテナの形状にはミアンダ形状の他にヘリカル形状のアンテナが存在する。同じ空間容積であるミアンダ形状のアンテナとヘリカル形状のアンテナとでは、ヘリカル形状のアンテナがミアンダ形状のアンテナに比較して特性が優れている。

しかし、ヘリカルの形状は複雑でありプレス加工等により作成することができず、導線を螺旋状に加工することにより作成され、コストに対する要求が高い無線機の内蔵アンテナでは使用されることが少なかった。本発明はプレス加工により容易に加工作成可能なヘリカル形状のアンテナ装置とその製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明の第１の構成は、銅等のアンテナ素材の板状体から打ち抜き形成され、第１の端部と第２の端部を有する複数の折曲部と、前記複数の折曲部の最右端を除く各折曲部の第１の端部と前記各折曲部の右側に隣接する折曲部の第２の端部を結合する結合部からなる型抜き体において、前記複数の折曲部の各々を前記型抜き体の面から略９０度同一方向に折り曲げることによりヘリカル形状を形成するものである。

また本発明の第２の構成は、銅等のアンテナ素材の板状体から打ち抜き形成され、第１折曲部と当該第１折曲部の右に隣接する第２折曲部からなる対を１つ又は複数対有し、第１折曲部の第１の端部と第１折曲部の右に隣接する第２折曲部の第１の端部を結合する第１結合部と、第２折曲部の第４の端部と第２折曲部の右に隣接する第１折曲部の第２の端部を結合する第２結合部とからなる型抜き体において、第１折曲部を前記型抜き体の面から略９０度同一方向に折り曲げ、前記第２折曲部を前記型抜き体の面から前記第１折曲部とは逆方向に略９０度同一方向に折り曲げることによりヘリカル形状を形成するものである。

本発明は上記の構成を採用することにより以下の効果が有る。
１．銅等のアンテナ素材の板材からプレス加工と折り曲げ加工のみでヘリカル形状のアンテナ装置の作成が可能であり、効率のよいヘリカルアンテナ装置を低コストかつ安定的に作成できる。
２．プレス加工と折り曲げ加工のみであるため、アンテナの形状を収納筐体の空間にそくして自由に選択でき、かつ高精度のアンテナ装置を作成することが可能である。
３．本発明に係るアンテナ装置の型抜き材は板材からプレス加工で制作するため、終端部分も平板であり加工の自由度が高く、アンテナ装置の基板等への取り付け等他装置との接続が容易でありかつ確実なものとすることが可能である。

本発明ではアンテナ素材の金属平板から、折曲部あるいは第１折曲部と第２折曲部、およびそれら折曲部を結合する結合部を一度のプレス加工により型抜きし、折曲部あるいは第１折曲部と第２折曲部を金属平板ら９０度折り曲げ、当該折り曲げられた部位と型抜きした金属材の結合部がヘリカル形状となるものである。以下図１乃至図８を用いて本発明に係るヘリカル形状のアンテナ装置とその製法を説明する。

図１及び図２は本発明の第１の実施例に係るヘリカル形状のアンテナ装置の製造を説明するものであり、当該実施例では折曲部は「コ」の字の形状をしている。図１（ａ）は銅等のアンテナ素材で制作された平板１からプレス加工により型抜きされた型抜き材１０を示すものであり、第１の端部３−１、３−２、・・・および第２の端部４−１、４−２、・・・を有する「コ」の字の状の折曲部２−１、２−２、・・・と、折曲部２−１、２−２、・・・の第１の端部３−１、３−２、・・・と隣接する折曲部２−２、２−３、・・・の第２の端部４−２、４−３・・・を順次結合する結合部５−１、５−２、・・・、および端部７、８からなっている。

上記構成において、折曲部２−１、２−２、・・・は次に実施される折り曲げ工程で型抜き金属材１０の平面から略９０度上向き、あるいは、９０度下向きに折り曲げられるものである。結合部５−１、５−２、・・・は折り曲げ工程で折り曲げられる折曲部を順次結合しヘリカル形状とするものであり、折曲部と結合部は金属平板１から一度の型抜きプレス加工による作成が可能となる形状となっており、結合部は折曲部を迂回する経路で折曲部２−１、２−２、・・・の第１の端部３−１、３−２、・・・と、隣接する折曲部２−２、２−３、・・・の第２の端部４−２、４−３・・・とを順次結合し、全体を通して一本の信号路を形成している。

アンテナ素材の平板１から型抜きされた型抜き材１０は、次に折り曲げ工程が実施される。折り曲げ工程では、折曲部２−１、２−２、・・・は各々第１の端部３−１、３−２、・・・および第２の端部４−１、４−２、・・・を結ぶ線（図１の波線）で、型抜き材１０から略９０度上方、あるいは９０度下方に全て同一方向で折り曲げられる。図１（ｂ）には各折曲部が折り曲げられ、完成した第１実施例に係るヘリカルアンテナの立体図が示されている。

図２（ａ）は第１実施例に係るヘリカル形状のアンテナ装置の上方への投影図であり、図２（ｂ）は横方向の投影図である。型抜き材１０の各折曲部２−１、２−２、・・・が、型抜き材１０が存在する面から上方に９０度折り曲げられ、立ち上がっており、型抜き材１０の平面に対してほぼ垂直であり、かつ平行な平面に位置することが示されている。図２（ｃ）は縦方向の投影図であり、折曲部２−１、２−２、・・・と結合部５−１、５−２、・・・がヘリカル形状であることを示している。なお、端部７および８は整合部等の他装置との結合に用いるため、必要に応じて折り曲げ等の加工がなされる。上記の構成により折曲部２−１、２−２、・・・と結合部５−１、５−２、・・・はヘリカル形状をなしており、ヘリカルアンテナとして機能することになる。

図３及び図４は本発明の第２の実施例に係るヘリカル形状のアンテナ装置とその製造工程を示すものであり、第１実施例と同様に、各折曲部は「コ」の字の形状をしている。図３（ａ）は銅等のアンテナ素材により制作された金属の平板１からプレス加工により型抜きした型抜き材２０を示すものであり、第１の端部１３−１、１３−２、・・・、第２の端部１４−１、１４−２、・・・を有する「コ」の字状の第１折曲部１２−１、１２−２・・・と、第１折曲部の右に隣接し、第１の端部２３−１、２３−２、・・・、第２の端部２４−１、２４−２、・・・を有する「コ」の字状の第２折曲部２２−１、２２−２、・・・と、第１折曲部１２−１、１２−２、・・・の第１の端部１３−１、１３−２、・・・と当該第１折曲部の右に隣接する第２折曲部２２−１、２２−２、・・・の第３の端部２３−１、２３−２、・・・を結合する第１結合部１５−１、１５−２、・・・と、第２折曲部２２−１、２３−２、・・・の第４の端部２４−１、２４−２、・・・と当該第２折曲部の右に隣接する第１折曲部１２−２、・・・の第２の端部１４−２、・・・を結合する第２結合部１６−１、１６−２、・・・、および端部７、８とからなっている。

上記型抜き材は、次に実施される折り曲げ工程において、第１折曲部１２−１、１２−２、・・・は型抜き材２０の平面から略９０度下向き、又は９０度上向きに折り曲げられ、第２折曲部２２−１、２２−２、・・・は第１折曲部と逆の向きに略９０度折り曲げられる。第１結合部１５−１、１５−２、・・・と第２結合部１６−１、１６−２、・・・は折り曲げ工程で折り曲げられる第１折曲部及び第２折曲部を順次結合しヘリカル形状とするものである。第１折曲部、第２折曲部、第１及び第２結合部はアンテナ材の平板１から一度の型抜きプレス加工により作成が可能な形状となっており、第１及び第２結合部は第２折曲部及び折曲部を迂回する経路でそれらを順次結合し、全体を通して一本の信号路を形成している。図３（ｂ）には第１及び第２の各折曲部が折り曲げられ、完成した第２実施例に係るヘリカルアンテナの立体図が示されている。

アンテナ素材の平板１から型抜きされた型抜き材２０には、折り曲げ工程が実行される。折り曲げ工程では、第１折曲部１２−１、１２−２、・・・が各々第１の端部１３−１、１３−２、・・・と第２の端部１４−１、１４−２、・・・を結ぶ線で、型抜き材２０から９０度上方、又は下方に略９０度で全て同一方向に折り曲げられる。また、第２折曲部２２−１、２２−２、・・・は各々第３の端部２３−１、２３−２、・・・と第４の端部２４−１、２４−２、・・・を結ぶ線で、第１折曲部とは逆方向略９０度で全て同一方向に折り曲げられる。

図４（ａ）は型抜き材２０の各第１折曲部１２−１、１２−２、・・・が型抜き材２０の面から略９０度上方に折り曲げられ立ち上がっており、各第２折曲部２２−１、２２−２、・・・が型抜き材２０の面から略９０度下方に折り曲げられ下がっている状態の上方投影図を示すものである。図４（ｂ）は横投影図であり、各第１折曲部１２−１、１２−２、・・・が型抜き材２０の平面に対してほぼ垂直であり、かつ平行な平面に位置し、第２折曲部２２−１、２２−２が型抜き材２０の平面に対してほぼ垂直であり、各第２折曲部とは逆方向に位置することが示されている。また、図４（ｃ）は縦方向の投影図であり、第１折曲部１２−１、１２−２、・・・、第１結合部１５−１、１５−２、・・・、第２折曲部２２−１、２２−２、・・・、及び第２結合部１６−１、１６−２、・・・がヘリカル形状となっていることを示している。なお、端部６および７は必要に応じて折り曲げ等の加工がなされる。上記の構成により第１折曲部、第２折曲部、第１及び第２部結合位はヘリカル形状を形成しており、ヘリカルアンテナとして機能することになる。

上記第１及び第２実施例では、型抜き材１０あるいは２０から折り曲げられる折曲部の形状は「コ」の字の形状であったが、「コ」の字の形状に限られるものではなく、収納スペースに合わせて半円形あるいは三角形等の形状を採り得る。図５及び図６に第２実施例の第１及び第２折曲部を半円状とした第３の実施例が示されている。図５の（ａ）は型抜き材を、（ｂ）は立体図を示す。図６の（ａ）乃至（ｃ）は三方向の投影図である。

図７及び図８に第２実施例の第１及び第２折曲部を三角状とした第４の実施例が示されている。図７の（ａ）は型抜き材を、（ｂ）は立体図を示す。図８の（ａ）乃至（ｃ）は三方向の投影図である。第３実施例及び第４実施例は第２実施例と同様、第１及び第２折曲部を有し、それら折曲部を型抜き板の上方向と下方向に折り曲げる構成であるが、第１実施例に示されるような、すべての折曲部を型抜き板に対して同じ方向に折り曲げる構成のヘリカル形状のアンテナ装置に適用し、第１実施例の折曲部を半円形あるいは三角形等の形状とすることも可能である。また、第２乃至第４実施例では、第１折曲部と第２折曲部を型抜き体内で同一方向としている例が示されている。しかし、第１折曲部と第２折曲部を同一方向とせず、両折曲部を右向きと左向きとする形状、例えば、第２実施例において、第１折曲部を「コ」の字状とし、第２折曲部を逆向きの「コ」の字状としことも可能である。

図１２に図１１（ｂ）に示されるミアンダ形状のアンテナと、同図のアンテナと同じ矩形面積を持つ本願発明に係るヘリカル形状のアンテナのＶＳＷＲが示されている。ＶＳＷＲ２の場合、本発明のアンテナの周波数帯域は約１５０ＭＨｚであるのに対して、ミアンダアンテナの周波数帯域は約１００ＭＨｚであり、ＶＳＷＲ３の場合、本発明のアンテナの周波数帯域は約３００ＭＨｚであるのに対して、ミアンダアンテナの周波数帯域は約２５０ＭＨｚである。上記特性から、ＶＳＷＲ特性において本発明はミアンダアンテナより周波数特性が良いことが理解できる。

本発明の各実施例に係るヘリカル形状のアンテナ装置の製造は、搬送されるアンテナ素材の平板に型抜き工程と折り曲げ工程という一連の簡単な工程で構成されている。そのため、連続作成が可能であり、製造コストの低減が計れ、制作されたアンテナの特性のばらつきを少なくすることができる。また、本件発明のヘリカル形状のアンテナ装置は型抜き工程と折り曲げ工程で作成されるため、同じ型抜き工程と折り曲げ工程により作成可能なミアンダ形状のアンテナと同時に作成することが可能であり、ヘリカル形状のアンテナ部分とミアンダ形状のアンテナ部分を組み合わせたアンテナ装置も容易に制作することできる。

なお、型抜き工程において、アンテナ素材の平板から型抜き材を型抜きする際、型抜き材を平板から完全な形状で打ち抜かず、搬送および折り曲げ工程を考慮した形状とし、アンテナ装置を完成させる最終工程等、所望の工程で不要部分を除去する方法も可能である。図９に第２実施例の型抜き体を順送により連続形成する例が示されている。本件発明に係るヘリカル形状のアンテナを移動体通信用無線機内に設置する際の位置出し、あるいは安定した固定を得るため、本件に係るヘリカル形状のアンテナを無線機内の設置空間の形状に合わせてモールド成形することも可能である。

第１実施例に係るヘリカル形状のアンテナの型抜き材（ａ）と立体図（ｂ） 第１実施例に係るヘリカル形状のアンテナの三方投影図 第２実施例に係るヘリカル形状のアンテナの型抜き材（ａ）と立体図（ｂ） 第２実施例に係るヘリカル形状のアンテナの三方投影図 第３実施例に係るヘリカル形状のアンテナの型抜き材（ａ）と立体図（ｂ） 第３実施例に係るヘリカル形状のアンテナの三方投影図 第４実施例に係るヘリカル形状のアンテナの型抜き材（ａ）と立体図（ｂ） 第４実施例に係るヘリカル形状のアンテナの三方投影図 順送による型抜き材の制作例を示す図 無線機の筐体内の内蔵アンテナを示す図 ミアンダ形状のアンテナの例を示す図 ミアンダアンテナとヘリカルアンテナの特性図

符号の説明

１、アンテナ素材の平板１
１０、 ２０ 型抜き材
２−１、２−２、折曲部
３−１、３−２、１３−１、１３−２、第１の端部
４−１、４−２、１４−１、１４−２、第２の端部
５−１、５−２、結合部
７、８、端部
１２−１、１２−２、第１折曲部
２２−１、２２−２、第２折曲部
１５−１、１５−２、第１結合部
１６−２、１６−２、第２結合部
２３−１、２３−２、第３の端部
２４−１、２４−２、第４の端部

Claims (6)

1. アンテナ素材の板状体から打ち抜き形成され、第１の端部と第２の端部を有する複数の折曲部と、前記複数の折曲部の最右端を除く各折曲部の第１の端部と前記各折曲部の右側に位置する折曲部の第２の端部を接続する結合部からなる型抜き体であって、前記複数の折曲部の各々を前記型抜き体の面から略９０度で同一方向に折り曲げられたアンテナ装置。
2. アンテナ素材の板状体から打ち抜き形成され、第１の端部と第２の端部を有する第１折曲部と、第１折曲部の右に位置し第３の端部と第４の端部を有する第２折曲部とからなる対を１つ又は複数対有し、第１折曲部の第１の端部と第１折曲部の右に位置する第２折曲部の第３の端部を結合する第１結部と、第２折曲部の第４の端部と第２折曲部の右側に位置する第１折曲部の第２の端部を接続する第２結合部からなる型抜き体であって、前記第１折曲部を前記型抜き体の面から略９０度で同一方向に折り曲げ、前記第２折曲部を前記型抜き体の面から前記第１折曲部とは逆方向に略９０度で同一方向に折り曲げられたアンテナ装置。
3. 請求項１あるいは２記載のアンテナ装置であって、折曲部が「コ」の字状、半円状あるいは三角形状であるアンテナ装置。
4. アンテナ素材の板状体から第１の端部と第２の端部を有する複数の折曲部と、前記複数の折曲部の最右端を除く各折曲部の第１の端部と各折曲部の右側に隣接する折曲部の第２の端部を接続する結合部からなる型抜き体を打ち抜く工程と、前記型抜き体の前記複数の折曲部の各々を前記型抜き体の面から略９０度同一方向に折り曲げる折り曲げ工程とからなるアンテナ装置の製造方法。
5. アンテナ素材の板状体から、第１の端部と第２の端部を有する第１折曲部と、第１折曲部の右に位置し第３の端部と第４の端部を有する第２折曲部とからなる対を１つ又は複数対有し、第１折曲部の第１の端部と第１折曲部の右に位置する第２折曲部の第３の端部を結合する第１結部と、第２折曲部の第４の端部と第２折曲部の右側に位置する第１折曲部の第２の端部を接続する第２結合部からなる型抜き体を打ち抜く工程と、前記型抜き体の前記第２折曲部を前記型抜き体の面から略９０度で同一方向に折り曲げ、前記第２折曲部を前記第１折曲部とは逆方向に略９０度で同一方向に折り曲げる折り曲げ工程とからなるアンテナ装置の製造方法。
6. 請求項４あるいは５記載のアンテナ装置の製造方法であって、折曲部が「コ」の字状、半円状あるいは三角形状であるアンテナ装置の製造方法。

Images