JP2008258942A - アンテナ装置及びアンテナ機能付き構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】通信感度を確保しつつ、家具等の構造体のデザイン性を損なうことなく、空間利用を効率化することのできるアンテナ装置及びアンテナ機能付き構造体を提供する。
【解決手段】このアンテナ装置には、シート状のアンテナと、アンテナと通信機器とを接続するコネクタと、アンテナを一体的に保持する構造体本体とが備えられている。構造体本体は、家具、車両、当該車両の各部品の少なくとも１つである。
【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナ装置及びアンテナ機能付き構造体に関する。

従来、金属板にスロットを形成してアンテナとして機能せしめるスロット型アンテナが知られている。例えば、特許文献１には、スロット型のボウタイアンテナにおいて、無給電素子を付加することにより比較的広帯域な特性が得られることが記載されている。このようなアンテナは、例えば特許文献２に記載されるように、プリンタ等の電子機器に内蔵されることで、機器同士の無線通信を可能としている。
特開２００３−７８３４５号公報 特開２００２−１０３７３４号公報

ところで、近年においては、ＰＣや携帯電話等の通信機器による通信が様々な場所で利用されている。このため、例えば特許文献２のように電子機器と一体化したアンテナではなく、種々の場所に設置された別体のアンテナと通信機器とを接続することで、その通信感度を確保することが考えられている。この別体のアンテナを予め卓上等に設置しておけば、ユーザが個人的にアンテナを所持していなくとも、通信機器とアンテナとを接続することができ、所望の場所で通信感度を確保することができる。しかしながら、別体のアンテナを卓上等に設置していると、このアンテナが場所をとって邪魔となったり、デザイン全体の統一感を阻害し、見栄えが悪くなってしまったり、といった問題がある。

本発明の課題は、通信感度を確保しつつ、家具等の構造体のデザイン性を損なうことなく、空間利用を効率化することのできるアンテナ装置及びアンテナ機能付き構造体を提供することである。

請求項１記載の発明に係るアンテナ装置は、
シート状のアンテナと、
前記アンテナと通信機器とを接続するコネクタと、
前記アンテナを一体的に保持する構造体本体とを備え、
前記構造体本体は、家具、車両、当該車両の各部品の少なくとも１つであることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１記載のアンテナ装置において、
前記アンテナと前記コネクタとを結ぶケーブルを備えることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のアンテナ装置において、
前記構造体本体は、金属部を有し、当該金属部が前記アンテナを形成していることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載のアンテナ装置において、
前記アンテナは、貼付自在であって、前記構造体本体の表面に貼付されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
複数の前記アンテナが前記構造体本体により保持されていることを特徴としている。

請求項６記載の発明に係るアンテナ機能付き構造体は、
シート状のアンテナと、
前記アンテナと通信機器とを接続するコネクタと、
前記アンテナを一体的に保持する構造体本体とを備え、
前記構造体本体は、家具、車両、当該車両の各部品の少なくとも１つであることを特徴としている。

請求項７記載の発明は、請求項６記載のアンテナ機能付き構造体において、
前記アンテナと前記コネクタとを結ぶケーブルを備えることを特徴としている。

請求項８記載の発明は、請求項６又は７記載のアンテナ機能付き構造体において、
前記構造体本体は、金属部を有し、当該金属部が前記アンテナを形成していることを特徴としている。

請求項９記載の発明は、請求項６又は７記載のアンテナ機能付き構造体において、
前記アンテナは、貼付自在であって、前記構造体本体の表面に貼付されていることを特徴としている。

請求項１０記載の発明は、請求項６〜９のいずれか一項に記載のアンテナ機能付き構造体において、
複数の前記アンテナが前記構造体本体により保持されていることを特徴としている。

本発明によれば、家具や車両、当該車両の各部品少なくとも１つにより、アンテナが保持されているので、通信感度が確保されることになる。そして、前述したように家具や車両、当該車両の各部品少なくとも１つが、シート状のアンテナを一体的に保持しているので、アンテナが出っ張ってデザイン性が損なわれることを防止することができる。また、アンテナによる出っ張りがないので、例えば卓上等に別体のアンテナを設置した場合と比較しても空間利用が効率的となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るアンテナ装置（アンテナ機能付き構造体）１の外観図を表す斜視図である。

このアンテナ装置１には、２つのアンテナ２、３と、アンテナ２，３とＰＣや携帯電話等の通信機器とを接続するコネクタ４と、アンテナ２，３とコネクタ４とを結ぶケーブル５と、ケーブル５を巻き取る巻き取り部６と、これらアンテナ２，３、コネクタ４、ケーブル５及び巻き取り部６を保持する構造体本体としての机７とが設けられている。

机７には、脚７１と、脚７１により支持された天板７２と、天板７２の下面に固定された棚７３とが設けられている。棚７３は金属製であり、その前面表面にアンテナ２，３が貼付されている。

図２はアンテナ２，３の概略構成を表す正面図である。アンテナ２，３には、図２に示すように、平板状の支持基板２１が備えられている。支持基板２１には、例えば、テフロン（登録商標）、ガラスエポキシ、ＦＲ−４、シリコン等、従来より用いられている絶縁性のものを適宜用いることができる。ここで、支持基板２１の一面に備えられているものは実線で示し、支持基板２１の他面に備えられているものは破線で示す。

図３に示すように、支持基板２１の一面（以下、「第１面」という。）には、平面視半円状の第１放射板２２が備えられている。第１放射板２２は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、白金等の導電性の材料により薄膜状に形成されている。第１放射板２２の縁部は、弧状に形成された円弧部と、円の直径からなる直線部と、から形成されている。第１放射板２２の円弧頂点は給電点２３となっており、給電点２３には、第１放射板２２の直線部と略直交する方向に延在されている伝送線路２４が接続されている。また、第１放射板２２は、伝送線路２４の中心線に対して線対称の形状となっている。この伝送線路２４には、ケーブル５が接続されている。

図４に示すように、支持基板２１の他面（以下、「第２面」という。）には、平面視略台形状の第２放射板２５が備えられている。第２放射板２５は、第１放射板２２と同様に導電性の材料により薄膜状に形成されている。第２放射板２５は、第１放射板２２の円弧頂点にその上辺（上底）を対向させ、かつ、第１放射板２２の直線部と第２放射板２５の上辺及び下辺とが略平行になるように配置されている。第２放射板２５も、伝送線路２４の中心線に対して線対称の形状となっている。また、第１放射板２２と第２放射板２５とは、支持基板２１において幅ｇの間隙を設けるように備えられている。

第２放射板２５の下辺中心部には、平面視矩形状のインピーダンス整合部２６が備えられている。インピーダンス整合部２６は第２放射板２５と同様の材料により形成されたものである。アンテナのインピーダンス特性によってインピーダンス整合部２６の寸法は適宜変更可能であるが、本実施形態においてはインピーダンス整合部２６の横幅と伝送線路２４（マイクロストリップ線路のストリップ導体）の幅を調整することによってアンテナ２，３のインピーダンスを調整できるようになっている。また、インピーダンス整合部２６は、支持基板２１の縁部で伝送線路２４と接続されている。

支持基板２１の第１放射板２２を備えた面（すなわち、第１面）には、第１放射板２２を被覆する誘電体２７が第１面全体に貼着されている。誘電体２７は、伝送線路２４の中心線に対して線対称の形状を有するように形成されている。誘電体２７には、例えば、テフロン（登録商標）、ガラスエポキシ、ＦＲ−４等を適宜用いることができる。
そして、第１放射板２２と第２放射板２５の一方の表面には、貼付自在となるようにシール材が塗布されていて、このシール材によりアンテナ２，３が机７に貼付されることになる。

アンテナ２，３のそれぞれに接続されたケーブル５は、巻き取り部６内で連結されてコネクタ４に接続されている。この連結部には切替部が設けられており、この切替部によって、アンテナ２，３のうち通信感度の高いアンテナに切り替えられるようになっている。切替部により切り替えられたアンテナ２，３がコネクタ４に電気的に接続されることになる。

ここで、コネクタ４とケーブル５の構造には、同軸構造、マイクロストリップ路線構造、コプレーナ導波路構造などを適応することが可能である。

次に、本実施形態に係るアンテナ装置１による作用について説明する。
まず、ユーザは自身の通信機器とコネクタ４とを接続し、通信機器とアンテナ２，３とを導通させる。
アンテナ２，３によって電波が送信される場合、まず、通信機器からコネクタ４を介してケーブル５内に所定の振幅及び位相で電流が流れる。すると、図３及び図４に矢印で示すように、ケーブル５から伝送線路２４を介して第１放射板２２及び第２放射板２５に電流が流れ、アンテナ２，３から電波が出力される。

具体的には、第１放射板２２側にプラスの電荷が流入し、第２放射板２５に側にマイナスの電荷が流入するとき、支持基板２１における第１放射板２２が配置されている面においては、通信機器から出力された電流は、ケーブル５、インピーダンス整合部２６を介して伝送線路２４に流れ、伝送線路２４から第１放射板２２に流れ、さらに第１放射板２２の円弧に沿って半円上端まで流れる。このとき、支持基板２１における第２放射板２５が配置されている面においては、電流は第２放射板２５の台形側辺下端から側辺に沿って側辺上端に向かって流れ、側辺上端から上辺中心部に向かって流れた後、上辺中心部から下辺中心部に向かって流れ、インピーダンス整合部２６、ケーブル５を介して、通信機器に流入する。

同様に、第１放射板２２側にマイナスの電荷が流入し、第２放射板２５側にプラスの電荷が流入するとき、支持基板２１における第２放射板２５が配置されている面においては、通信機器から出力された電流は、ケーブル５、インピーダンス整合部２６を介して第２放射板２５の下辺中心部から上辺中心部に向かって流れ、さらに上辺中心部から両側辺上端に向かって流れ、側辺上端から側辺に沿って側辺下端に向かって流れる。このとき、第１放射板２２が配置されている面においては、電流は第１放射板２２における半円上端から円弧に沿って第１放射板２２の円弧中心部まで流れ、円弧中心部から伝送線路２４に流れ、ケーブル５を通して通信機器に流入する。

アンテナ装置１により電波が受信される場合、第１放射板２２又は第２放射板２５が電波を受信すると、第１放射板２２では円弧部又は直線部から円弧辺に沿って円弧頂点に、第２放射板２５では両側辺に沿って上辺中心部に定在波電流が分布し、所定の振幅及び位相で電流が流れる。すると、第１放射板２２からは、その円弧頂点から伝送線路２４に電流が流れてケーブル５を介して通信機器まで伝送される。また、第２放射板２５からは、両側辺から両辺中心部まで電流が流れると、電流は上辺中心部からインピーダンス整合部２６に向かって流れる。そして、電流はインピーダンス整合部２６を経由して、ケーブル５を介して通信機器に伝送される。

以上のように、本実施形態のアンテナ装置１によれば、机７により、アンテナ２，３が保持されているので、通信感度が確保されることになる。そして、前述したように机７が、シート状のアンテナ２，３を一体的に保持しているので、アンテナが出っ張ってデザイン性が損なわれることを防止することができる。また、アンテナによる出っ張りがないので、別体のアンテナを卓上に設置した場合と比較しても空間利用が効率的となる。

また、アンテナ２，３が、貼付自在であるので机７上の通信感度の高い位置へ場所を変えて貼付することもできる。
そして、複数のアンテナ２，３が机７により保持されているので、複数のアンテナ２，３から通信感度の高いアンテナを選択することができ、結果としてより高い通信感度を確保することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限らず適宜変更可能であるのは勿論である。
例えば、本実施形態では、アンテナ２，３として半円台形タイプのアンテナを例示して説明したが、板状ボルケーノスモークタイプのアンテナでもよい。

図５は板状ボルケーノスモークタイプのアンテナの概略構成を表す斜視図であり、図６は板状ボルケーノスモークタイプのアンテナの概略構成の正面図である。この図５に示すように、板状ボルケーノスモークタイプのアンテナ８には、平板状の支持基板８１が備えられている。支持基板８１には、例えば、テフロン（登録商標）、ガラスエポキシ、ＦＲ−４、シリコン等、従来より用いられている絶縁性のものを適宜用いることができる。

支持基板８１の一面には平面状の第１放射板８２が備えられている。第１放射板８２は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、白金等の導電性の材料により薄膜状に形成されている。第１放射板８２の平面視形状は支持基板８１の中央に向けて凸状となっており、その頂点部は給電点８３となっている。また、電磁波の送受信効率の観点から、第１放射板８２の外縁部分は弧状に形成するのが好ましい。図６に示すように本実施形態においては、第１放射板８２は半長径ｒｚ１、半短径ｒｘ１（ｒｚ１＞ｒｘ１）の楕円曲線に沿った形状とする。第１放射板８２の外縁部分であって楕円曲線に沿った形状の端部同士を結ぶ部分は楕円曲線の短軸に該当し、支持基板８１の端縁と略平行となっている。ここで、第１放射板８２の半短径ｒｘ１と略平行となる方向をＸ軸方向とする。また、第１放射板８２の半長径ｒｚ１と略平行となる方向をＺ軸方向とする。また、支持基板８１の厚み方向をＹ軸方向とする。

給電点８３には、伝送線路８４の一端部がＺ軸方向に沿って電気的に接続されている。電気的接続の方法に制限はないが、本実施形態においては第１放射板８２および伝送線路８４は支持基板８１の一面に配置されているため、第１放射板８２の外縁部分に連続する薄膜状の伝送線路８４を形成するだけで電気的に接続されるようになっている。

支持基板８１の他面には、伝送線路８４と対向しかつＹ軸方向において第１放射板８２と重ならない位置に平面状の第２放射板８５が備えられている。第２放射板８５は、第１放射板８２と同様に導電性の材料により薄膜状に形成されている。図６に示すように、第２放射板８５の外縁部分の第１放射板８２側には、Ｘ軸方向に沿って上辺部８６が備えられている。第２放射板８５の外縁部分であって上辺部８６の両端には、Ｚ軸方向に略平行な側辺部８７がそれぞれ備えられている。また、第２放射板８５の外縁部分には、側辺部８７の他端同士を結ぶ下辺部８８が支持基板８１の端縁上に位置するように備えられている。ここで、図面においては、支持基板８１の一面に備えられているものを実線で、支持基板８１の他面に備えられているものを破線で示すこととする。

上辺部８６には、Ｙ軸方向において伝送線路８４と重なる位置に切り欠き８９が形成されている。切り欠き８９の平面視形状に特に制限は無く、直線、曲線またはこれらの組み合わせとしてもよいが、伝送線路８４からの給電効率の観点から第１放射板８２に向けて拡開する形状が好ましい。本実施形態の切り欠き８９は直線で形成されており、二等辺三角形を形成するようになっている。

そして、伝送線路８４の他端および下辺部８８の中心にケーブル５が接続されることになる。
また、第１放射板８２と第２放射板８５の一方の表面には、貼付自在となるようにシール材が塗布されていて、このシール材によりアンテナ８が机７に貼付されることになる。

なお、上述した半円台形タイプのアンテナ２，３、板状ボルケーノスモークタイプのアンテナ８は、いずれもシールタイプのアンテナであったが、スロットタイプのアンテナを適用することも可能である。

ここで、スロットタイプのアンテナを適用する場合、金属製である棚７３を本発明に係る金属部としてアンテナとすることができる。図７は、スロットタイプのアンテナの概略構成を表す斜視図である。この図７に示すように、スロットタイプのアンテナ９には、平板状の金属層９１が備えられている。金属層９１は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、白金等の導電性の材料により形成されている。金属層９１の形状や厚みに特に制限はなく、従来より装置に備えられている金属板等を金属層９１として用いることとしてもよいために、本実施形態では棚７３により金属層９１を形成する。

金属層９１には、平面視半円形状の第１スロット９２と、平面視台形状の第２スロット９２と、第１スロット９２の円弧部頂点と第２スロット９２の上辺中心とを連結するスロット状の給電部９３と、が設けられている。第１スロット９２の直線部と第２スロット９２の下辺とは、略平行になるように形成されている。このようなスロットが設けられた金属層９１はエッチング等により成形することとしてもよく、又は導電ペイントによるパターン印刷等によって成形することとしてもよい。

第１スロット９２の平面視形状は半円形に限られず、給電部９３が連結される辺の両端の角部が弧状に形成されていればよい。

第２スロット９２の平面視形状は、第１スロット９２の形状と異なるものが適用可能である。第２スロット９２の形状に特に制限は無いが、第２スロット９２の給電部９３が連結される辺部とその端に連続する側辺の長さ寸法Ｌ２が第１スロット９２の給電部９３が連結される辺部とその端に連続する側辺の長さ寸法Ｌ１と異なる形状が好ましい。

金属層９１の上面には、伝送線路９４が給電部９３と対向するように配置されている。伝送線路９４の他端にはケーブル５が接続されており、これによりアンテナ９がケーブル５を介してコネクタ４に接続されることになる。

このように、スロットタイプのアンテナを適用する場合、構造体本体に備わる金属部をアンテナにすることができるので、装置全体としての部品点数を削減できる。

また、本実施形態では、コネクタ４が机７の棚７３の側面に固定された場合を例示して説明したが、コネクタ４が棚７３に対して着脱自在であても構わない。着脱自在であれば、巻き取り部６からケーブル５を伸ばすことでコネクタ４を天板７２上に載置することも可能である。これにより、より通信機器との接続工程が容易となり、利便性を向上させることになる。

また、本実施形態では、構造体本体として机７を例示して説明したが、これ以外の家具であっても構わない。机７以外の家具としては例えば椅子、本棚、パーティション、ベッド、キャビネット等の大型家具だけでなく、電気スタンドやディスプレイ等の家電、ブックエンドや筆立て等の小型家具などが挙げられる。また、構造体本体としては、家具以外にも、例えば自転車、自動車、電車、バイク等の車両自体や、当該車両の部品等が挙げられる。車両の部品としては、自動車、電車の内装設備（椅子、フレーム等）や、外装設備（パンタグラフ等）、バイク、自転車のフレームやかご、ホイール等が挙げられる。

いずれの構造体本体においても、上述シールタイプのアンテナ２，３，８である場合には構造体本体の表面に貼付することが可能である。一方、スロットタイプのアンテナ９である場合には構造体本体における金属部により当該アンテナ９を形成することができる。

例えば、構造体本体が自動車の車両自体である場合には、アンテナを車両自体の何れかの位置（一定の通信感度を確保することのできる位置）に一体的に保持させることになる。ここで、乗車者が所有する通信機器がアンテナに接続可能となるように、コネクタは車内の何れかの内装設備に設置されていることが好ましい。内装設備としては、例えば図８に示すダッシュボード５１、図９に示すドア５５、図１０に示す座席５８、コンソールボックス５９等が挙げられる。

ダッシュボード５１におけるコネクタの設置箇所としては、図８に示すようにセンターパネル５２や、グローブボックス５３の一側方部分５４等が挙げられる。ドア５５におけるコネクタの設置箇所としては、図９に示すようにドア５５の前方内側面５６や、上方内側面５６等が挙げられる。座席５８におけるコネクタの設置箇所としては、図１０に示すようにヘッドレストやバックレストの背面６１，６２等が挙げられる。コンソールボックス５９におけるコネクタの設置箇所としては当該コンソールボックス５９の上面６３や、背面６４等が挙げられる。

本実施形態に係るアンテナ装置の概略構成を示す斜視図である。 図１のアンテナ装置に備わるアンテナの概略構成を表す正面図である。 図２のアンテナ装置の第１放射板を表す正面図である。 図２のアンテナ装置の第２放射板を表す正面図である。 図２のアンテナの変形例としての板状ボルケーノスモークタイプのアンテナの概略構成を表す斜視図である。 図５の板状ボルケーノスモークタイプのアンテナの概略構成の正面図である。 図２のアンテナの変形例としてのスロットタイプのアンテナの概略構成を表す斜視図である。 本実施形態に係るコネクタの設置例としてのダッシュボードを示す斜視図である。 本実施形態に係るコネクタの設置例としての扉を示す正面図である。 本実施形態に係るコネクタの設置例としての座席やコンソールボックスを示す斜視図である。

符号の説明

１ アンテナ装置（アンテナ機能付き構造体）
２，３ アンテナ
４ コネクタ
５ ケーブル
６ 巻き取り部
７ 机（構造体本体）

Claims (10)

1. シート状のアンテナと、
   前記アンテナと通信機器とを接続するコネクタと、
   前記アンテナを一体的に保持する構造体本体とを備え、
   前記構造体本体は、家具、車両、当該車両の各部品の少なくとも１つであることを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１記載のアンテナ装置において、
   前記アンテナと前記コネクタとを結ぶケーブルを備えることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１又は２記載のアンテナ装置において、
   前記構造体本体は、金属部を有し、当該金属部が前記アンテナを形成していることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項１又は２記載のアンテナ装置において、
   前記アンテナは、貼付自在であって、前記構造体本体の表面に貼付されていることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、
   複数の前記アンテナが前記構造体本体により保持されていることを特徴とするアンテナ装置。
6. シート状のアンテナと、
   前記アンテナと通信機器とを接続するコネクタと、
   前記アンテナを一体的に保持する構造体本体とを備え、
   前記構造体本体は、家具、車両、当該車両の各部品の少なくとも１つであることを特徴とするアンテナ機能付き構造体。
7. 請求項６記載のアンテナ機能付き構造体において、
   前記アンテナと前記コネクタとを結ぶケーブルを備えることを特徴とするアンテナ機能付き構造体。
8. 請求項６又は７記載のアンテナ機能付き構造体において、
   前記構造体本体は、金属部を有し、当該金属部が前記アンテナを形成していることを特徴とするアンテナ機能付き構造体。
9. 請求項６又は７記載のアンテナ機能付き構造体において、
   前記アンテナは、貼付自在であって、前記構造体本体の表面に貼付されていることを特徴とするアンテナ機能付き構造体。
10. 請求項６〜９のいずれか一項に記載のアンテナ機能付き構造体において、
    複数の前記アンテナが前記構造体本体により保持されていることを特徴とするアンテナ機能付き構造体。

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