JP2007281581A

JP2007281581A - ダイバーシティアンテナ装置

Info

Publication number: JP2007281581A
Application number: JP2006101941A
Authority: JP
Inventors: Masami Miyazaki; 正己宮崎
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2006-04-03
Filing date: 2006-04-03
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】指向性を補完してダイバーシティ効果が高めやすく、かつ、小型化も図りやすいダイバーシティアンテナ装置を提供すること。
【解決手段】ダイバーシティアンテナ装置２は、母基板１の主面１ａに実装された小基板７と、この小基板７に設けられている高周波回路の回路部品８群を覆う板金製のカバー兼用アンテナ素子９と、母基板１の主面１ａに実装されたチップ状アンテナ素子４とを備えている。カバー兼用アンテナ素子９には、母基板１に対して略平行に配置された放射導体板１１と、この放射導体板１１から母基板１側へ延出する給電用の給電脚片１２および接地用の短絡脚片１３，１４とが設けられており、高周波回路をカバー兼用アンテナ素子９の給電脚片１２とチップ状アンテナ素子４の給電部とに接続して給電信号を供給することによって両アンテナ素子９，４を励振させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、同一基板上に配設した２個のアンテナ素子を択一的に利用可能なダイバーシティアンテナ装置に関する。

高周波回路が設けられた基板上に２個のアンテナ素子を配設し、両アンテナ素子の受信した外来電波の信号を択一的に利用可能なダイバーシティアンテナ装置は、無線ＬＡＮなどにおいて各種電子機器に内蔵される受信用アンテナ装置として好適である。この種のダイバーシティアンテナ装置の従来例としては、基板の一部にチップ状のアンテナ素子（所謂チップアンテナ）と導体パターンからなるアンテナ素子（所謂パターンアンテナ）とを並設した構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる従来例において、基板の他部には高周波回路が設けられており、この高周波回路から導出された給電ラインにチップアンテナの給電部が半田等で接続されていると共に、給電ラインに連続する所定形状の導体パターン（例えばメアンダライン）としてパターンアンテナが形成されている。これらチップアンテナとパターンアンテナは、高周波回路から給電信号を供給して励振させることにより、それぞれが特有の指向性で電波を放射する。また、チップアンテナとパターンアンテナがそれぞれ受信した外来電波の信号は、受信感度の強いほうが選択されて高周波回路の受信回路部へ入力されるようになっている。なお、通常、高周波回路の回路部品群は板金製のシールドケースで覆われて電磁的にシールドされている。
特開２００２−１１１３４４号公報（第３頁、図１）

ところで、前述した従来例のように、同一基板上にチップアンテナとパターンアンテナという２種類のアンテナ素子を配設して構成されるダイバーシティアンテナ装置は、両アンテナ素子から放射される電波の指向性を大きく異ならせることが容易でないという不具合がある。すなわち、かかる従来例におけるチップアンテナとパターンアンテナは、いずれも基板に設けられた接地導体層をグラウンドとするモノポール型のアンテナ素子であるため、基板の片面（表面）へ向かって飛来する電波の受信感度は良好であっても、基板の他面（裏面）へ向かって飛来する電波の受信感度は悪くなってしまい、それゆえダイバーシティ効果が十分とは言い難かった。

また、かかる従来例において、チップアンテナとパターンアンテナは基板上の高周波回路が設けられた領域とは別の領域に配設しなければならないため、ダイバーシティアンテナ装置全体の平面的な大きさを抑えるという小型化が図りにくいという問題もあった。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、指向性を補完してダイバーシティ効果が高めやすく、かつ、小型化も図りやすいダイバーシティアンテナ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明のダイバーシティアンテナ装置では、高周波回路が設けられた基板と、この基板の主面に搭載されて前記高周波回路の回路部品群を覆う板金製のカバー兼用アンテナ素子と、前記基板の主面に実装されたチップ状アンテナ素子とを備え、前記カバー兼用アンテナ素子には、前記基板に対して略平行に配置された放射導体板と、この放射導体板から前記基板側へ延出する給電用の給電脚片および接地用の短絡脚片とが設けられており、前記高周波回路を前記カバー兼用アンテナ素子の前記給電脚片と前記チップ状アンテナ素子の給電部とに接続して給電信号を供給することによって両アンテナ素子を励振させるようにした。

このように構成されたダイバーシティアンテナ装置は、短絡脚片を有して高周波回路の回路部品群を覆う板金製のカバー兼用アンテナ素子をシールドケースとして動作させることができる。また、このカバー兼用アンテナ素子は、給電脚片に供給した給電信号に放射導体板が共振して電波を放射する逆Ｆ型アンテナ素子として動作させることもできる。つまり、高周波回路の主要部分を電磁的にシールドするために必要なシールドケースが逆Ｆ型アンテナ素子として兼用できるように設計されているため、このカバー兼用アンテナ素子とチップ状アンテナ素子（所謂チップアンテナ）とを併用してダイバーシティアンテナ装置を構成することができ、その小型化や低コスト化が図りやすくなっている。また、一般的に、同一基板上に配設された逆Ｆ型アンテナ素子とチップ状アンテナ素子は放射される電波の指向性が大きく異なり、互いの指向性が補完できるように両アンテナ素子を配設することは容易なので、ダイバーシティ効果が高めやすくなる。

上記の構成において、
基板の主面と逆側の面（裏面）に少なくとも一辺端近傍を除く領域に接地導体層が形成されており、基板の主面側でこの一辺端近傍に対応する領域に前記チップ状アンテナ素子が実装されていると、モノポール型のチップ状アンテナ素子の指向性は基板の裏面側で強くなり主面側では弱くなるが、これとは逆に逆Ｆ型のカバー兼用アンテナ素子の指向性は基板の主面側で強く裏面側では弱くなるという特性を有するため、両アンテナ素子の指向性を効果的に補完することができて好ましい。

また、上記の構成において、高周波回路が設けられてカバー兼用アンテナ素子が立設された小基板を備え、この小基板が基板（母基板）の主面に実装されていると、高周波回路およびカバー兼用アンテナ素子が一体化されたアンテナモジュールを該母基板上に容易に実装することができるため、組立性が良好で設計自由度の広いダイバーシティアンテナ装置が得られる。

本発明のダイバーシティアンテナ装置は、短絡脚片を有して高周波回路の回路部品群を覆う板金製のカバー兼用アンテナ素子をシールドケースとして動作させることができると共に、このカバー兼用アンテナ素子を、給電脚片に供給した給電信号に放射導体板が共振して電波を放射する逆Ｆ型アンテナ素子として動作させることができる。つまり、高周波回路の主要部分を電磁的にシールドするために必要なシールドケースが逆Ｆ型アンテナ素子として兼用できるように設計されているため、このカバー兼用アンテナ素子とチップ状アンテナ素子とを併用してダイバーシティアンテナ装置を構成することができ、その小型化や低コスト化が図りやすくなっている。また、同一基板上に配設された逆Ｆ型アンテナ素子とチップ状アンテナ素子とは放射される電波の指向性が大きく異なり、互いの指向性が補完できるように両アンテナ素子を配設することは容易なので、ダイバーシティ効果が高めやすくなる。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るダイバーシティアンテナ装置の外観図、図２は図１に示す母基板の裏面図、図３は図１に示すアンテナモジュールの斜視図、図４は該ダイバーシティアンテナ装置に含まれるカバー兼用アンテナ素子の放射パターンを示す特性図、図５は該ダイバーシティアンテナ装置に含まれるチップ状アンテナ素子の放射パターンを示す特性図である。なお、図４と図５は図１におけるＸ−Ｚ平面に沿う放射パターンをそれぞれ示している。

図１に示すように、母基板１の主面（表面）１ａ上には、ダイバーシティアンテナ装置２を構成するアンテナモジュール３およびチップ状アンテナ素子（所謂チップアンテナ）４と、ダイバーシティアンテナ装置２とは別の回路構成部品５とが配設されている。また、図２に示すように、母基板１の主面１ａと逆側の面（裏面１ｂ）には、一辺端近傍を除くほぼ全領域に接地導体層６が形成されている。

図３に示すように、ダイバーシティアンテナ装置２のアンテナモジュール３には、矩形状の小基板７上に実装された回路部品８群と、小基板７上に立設されて回路部品８群を覆う板金製のカバー兼用アンテナ素子９とが備えられている。小基板７の図示上面には図示せぬ配線パターンが形成されており、この配線パターンと回路部品８群とによって高周波回路の主要部分が構成されている。また、小基板７の図示下面には接地パターン７ａが形成されている。このアンテナモジュール３は、コネクタ１０を介して母基板１の主面１ａに電気的かつ機械的に接続されるようになっている。

次に、カバー兼用アンテナ素子９の構成について詳細に説明する。このカバー兼用アンテナ素子９は、回路部品８群を覆う矩形状の放射導体板１１と、放射導体板１１の周縁から小基板７側へ延出する給電脚片１２と短絡脚片１３，１４および保持脚片１５〜１７と、これら各脚片１２〜１７を除く位置で放射導体板１１の周縁（四辺）から小基板７側へ延出する側板１８〜２１とによって構成されている。給電脚片１２は前記配線パターンに接続され、短絡脚片１３，１４は接地パターン７ａに接続されるが、保持脚片１５〜１７は電気的にオープンな状態で小基板７に固定されるようになっている。また、放射導体板１１内には周縁から離隔した複数箇所にスリット状の開口部１１ａが穿設されている。放射導体板１１の長辺に沿う折り曲げ片として形成された側板１８，１９内にも同様にスリット状の開口部１８ａ，１９ａが穿設されている。このようにカバー兼用アンテナ素子９に開口部１１ａや開口部１８ａ，１９ａが穿設されていると、リフロー工程でカバー兼用アンテナ素子９に覆われた小基板７上の領域に熱が伝わりやすくなるため、小基板７上に搭載した回路部品８群のリフロー半田とカバー兼用アンテナ素子９のリフロー半田とが一括して行えて、作業効率が向上する。また、放射導体板１１の一方の短辺に沿う折り曲げ片として形成された側板２０は給電脚片１２や短絡脚片１３，１４と連続しており、放射導体板１１の他方の短辺に沿う折り曲げ片として形成された側板２１は保持脚片１５〜１７と連続している。ここで、開口部１１ａ，１８ａ，１９ａの幅寸法（スリット幅）は１ミリメートル以下に設定されており、各側板１８〜２１の先端と小基板７との対向間隔も１ミリメートル以下に設定されている。こうすることで、カバー兼用アンテナ素子９に覆われた空間内へ外部から半田ごて等を差し込むことが困難になるため、高周波回路の主要部分が不法改造される危険性が少なくなる。

カバー兼用アンテナ素子９の給電脚片１２の先端部は高周波回路の給電端子部（前記配線パターンの一部）に半田接続されており、所定の給電信号が給電脚片１２を介して放射導体板１１へ供給されるようになっている。短絡脚片１３，１４は小基板７のスルーホールを介して接地パターン７ａに半田接続されている。保持脚片１５〜１７はいずれも小基板７の図示上面に形成されている電気的に孤立したランドに半田接続されており、これらのランドと接地パターン７ａとの間に静電容量が装荷されるようになっている。つまり、このカバー兼用アンテナ素子９は、放射導体板１１が小基板７に対し略平行に配置されて逆Ｆ型のアンテナ素子として動作すると共に、各脚片１２〜１７が小基板７に半田付けされているため安定した姿勢で小基板７上に取り付けられている。なお、給電時に電界領域となる側に静電容量が装荷されるため、このカバー兼用アンテナ素子９は小型化が促進しやすい。また、このカバー兼用アンテナ素子９は長手方向両端の向きを逆転させても外観が相違しない対称形状となるように設計されているため、小基板７上へ組み付ける際にカバー兼用アンテナ素子９の向きを慎重に確認する必要がなくて組立作業性が良好である。

ダイバーシティアンテナ２のチップ状アンテナ素子４は母基板１の主面１ａの一辺端近傍に実装されており、この主面１ａ側の一辺端近傍領域は裏面１ｂ側で接地導体層６が形成されていない一辺端近傍領域と対応している。主面１ａ上に実装されたチップ状アンテナ素子４の給電部は小基板７上の前記給電端子部から導出される給電ライン２２と接続されており、所定の給電信号がチップ状アンテナ素子４へ供給されるようになっている。

このように本実施形態例に係るダイバーシティアンテナ装置２は、短絡脚片１３，１４を有して高周波回路の回路部品８群を覆う板金製のカバー兼用アンテナ素子９をシールドケースとして動作させることができると共に、このカバー兼用アンテナ素子９を、給電脚片１２に供給した給電信号に放射導体板１１が共振して電波を放射する逆Ｆ型アンテナ素子として動作させることができる。つまり、高周波回路の主要部分を電磁的にシールドするために必要なシールドケースが逆Ｆ型アンテナ素子として兼用できるように設計されているため、このカバー兼用アンテナ素子９とチップ状アンテナ素子４とを併用してダイバーシティアンテナ装置２を構成することができ、その小型化や低コスト化が図りやすくなっている。

また、このダイバーシティアンテナ装置２では、母基板１の裏面１ｂの一辺端近傍を除くほぼ全領域に接地導体層６が形成されており、かつ、主面１ａ側で該一辺端近傍と対応する領域にチップ状アンテナ素子４が実装されているため、図５に示すように、モノポール型のチップ状アンテナ素子４の指向性が母基板１の裏面１ｂ側で強く主面１ａ側で弱くなっている。これに対して、図４に示すように、逆Ｆ型のカバー兼用アンテナ素子９の指向性は母基板１の主面１ａ側で強く裏面１ｂ側で弱くなっている。したがって、両アンテナ素子４，９の指向性を効果的に補完することができ、ダイバーシティ効果が大幅に高まっている。

なお、本実施形態例のように、高周波回路が設けられた小基板７上にカバー兼用アンテナ素子９を立設し、この小基板７を母基板１上に実装するという構成にしてあると、高周波回路およびカバー兼用アンテナ素子９が一体化されたアンテナモジュール３を母基板１上に容易に実装することができるため、組立性が良好で設計自由度の広いダイバーシティアンテナ装置２が得られる。ただし、小基板７を省略して、母基板１の主面１ａに高周波回路を直接設けてカバー兼用アンテナ素子９を直接立設するという構成にしてもよい。

また、一般的に、同一基板上に配設された逆Ｆ型アンテナ素子とチップ状アンテナ素子は放射される電波の指向性が大きく異なり、互いの指向性が補完できるように両アンテナ素子を配設することは容易なので、カバー兼用アンテナ素子９とチップ状アンテナ素子４を上記実施形態例とは異なる位置関係で母基板１上に配設してダイバーシティ効果を高めることもできる。

本発明の実施形態例に係るダイバーシティアンテナ装置の外観図である。図１に示す母基板の裏面図である。図１に示すアンテナモジュールの斜視図である。該ダイバーシティアンテナ装置に含まれるカバー兼用アンテナ素子の放射パターンを示す特性図である。該ダイバーシティアンテナ装置に含まれるチップ状アンテナ素子の放射パターンを示す特性図である。

符号の説明

１母基板（基板）
１ａ主面
１ｂ裏面
２ダイバーシティアンテナ装置
３アンテナモジュール
４チップ状アンテナ素子
６接地導体層
７小基板
８回路部品
９カバー兼用アンテナ素子
１１放射導体板
１２給電脚片
１３，１４短絡脚片
２２給電ライン

Claims

高周波回路が設けられた基板と、この基板の主面に搭載されて前記高周波回路の回路部品群を覆う板金製のカバー兼用アンテナ素子と、前記基板の主面に実装されたチップ状アンテナ素子とを備え、前記カバー兼用アンテナ素子には、前記基板に対して略平行に配置された放射導体板と、この放射導体板から前記基板側へ延出する給電用の給電脚片および接地用の短絡脚片とが設けられており、前記高周波回路を前記カバー兼用アンテナ素子の前記給電脚片と前記チップ状アンテナ素子の給電部とに接続して給電信号を供給することによって両アンテナ素子を励振させるようにしたことを特徴とするダイバーシティアンテナ装置。
請求項１の記載において、前記基板の主面と逆側の面に少なくとも一辺端近傍を除く領域に接地導体層が形成されており、前記基板の主面側でこの一辺端近傍に対応する領域に前記チップ状アンテナ素子が実装されていることを特徴とするダイバーシティアンテナ装置。
請求項１または２の記載において、前記高周波回路が設けられて前記カバー兼用アンテナ素子が立設された小基板を備え、この小基板が前記基板の主面に実装されていることを特徴とするダイバーシティアンテナ装置。