JP2008288931A - Antenna system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信装置に用いられる微小ループアンテナを含むアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device including a minute loop antenna used in a wireless communication device.
例えば、無線通信を用いてデータの送受信を行う携帯型の無線通信装置は、例えば携帯性を向上させるため、なるべく小型にされることが望まれる場合があり、それに合わせて、送信用アンテナとして、例えば非特許文献1に示されているような微小ループアンテナを用いている。微小ループアンテナは、ループアンテナの全長を送信波長の1/10以下程度にまで小さくしたものであり、微小ダイポールアンテナよりも雑音電界に強いという特徴を有している。
For example, a portable wireless communication device that transmits and receives data using wireless communication may be desired to be as small as possible in order to improve portability, for example. For example, a micro loop antenna as shown in Non-Patent
ところで、微小ループアンテナのアンテナ利得は、微小ループアンテナのループ面積に依存しており、微小ループアアンテナを高利得化するには、ループ面積を拡大するのが一般的である。その一方で、例えば携帯型の無線通信装置においては、携帯のしやすさや外観デザイン性の問題などにより、小型化、薄型化の要請が強くあり、アンテナ装置にループ面積が広い微小ループアンテナを用いることが困難な場合があった。 By the way, the antenna gain of the minute loop antenna depends on the loop area of the minute loop antenna, and in order to increase the gain of the minute loop antenna, the loop area is generally enlarged. On the other hand, for example, in a portable wireless communication device, there is a strong demand for downsizing and thinning due to ease of portability and appearance design, and a minute loop antenna having a wide loop area is used for the antenna device. It was sometimes difficult.
ここで、特許文献1には、微小ループアンテナを筐体接合面の凹凸部に収納し挟持して筐体を組み立てることにより、簡単に製造可能にしたアンテナ装置が示されている。このアンテナ装置では、筐体に高誘電率の材質を用いることにより、アンテナ利得を向上させている。しかしながら、特許文献1には、微小ループアンテナのループ面積を拡大可能な方法は示されていない。また、この構造では、筐体の嵌合を外すことができるように構成されており、例えば筐体の嵌合に防水性能や密閉性能が要求される場合には、接合面にシール等を施す工程が必要となる。
本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、微小ループアンテナのループ面積を拡大して高いアンテナ利得を得ることができ、容易に製造可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an antenna device that can obtain a high antenna gain by expanding the loop area of a minute loop antenna and can be easily manufactured. .
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、微小ループアンテナと、前記微小ループアンテナが接続された回路基板と、前記微量ループアンテナ及び前記回路基板を収容する樹脂製のケースとを備え、前記ケースは、互いに組み合わされて接合され、そのケースを構成する少なくとも2つ以上のケース部材と、前記複数のケース部材の互いの接合面にケース内面から当接するように又は前記複数のケース部材の互いの面に沿って当該ケースに埋め込まれた金属導体とを有し、この金属導体に外部から電圧が印加されることによって該金属導体が発熱し、前記ケース部材の接合面同士が溶着されてそのケース部材同士が互いに接合されることにより、前記微小ループアンテナ及び前記回路基板を内部に収容しているアンテナ装置において、前記金属導体は前記回路基板に接続されており、前記ケース部材の接合後は、前記微小ループアンテナとして当該金属導体を用いるものである。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記微小ループアンテナとしての金属導体は、リレーを介して前記回路基板に接続されているものである。 According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the metal conductor as the minute loop antenna is connected to the circuit board through a relay.
請求項1の発明によれば、ケース部材同士を接合する際に利用する金属導体を微小ループアンテナとして利用するので、微小ループアンテナのループ面積をケース内部に収納可能なものよりも広くすることができ、アンテナ利得を向上させることができる。また、金属導体が微小ループアンテナを兼ねているので、部品点数が少なくなり、製造コストが低くなる。さらにまた、金属導体に電圧を印加してケース部材同士を溶着するので、アンテナ装置を容易に製造することができ、また、防水性や密閉性を高くすることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the metal conductor used when joining the case members is used as the minute loop antenna, the loop area of the minute loop antenna can be made wider than that which can be accommodated in the case. The antenna gain can be improved. Further, since the metal conductor also serves as a minute loop antenna, the number of parts is reduced and the manufacturing cost is reduced. Furthermore, since the case members are welded together by applying a voltage to the metal conductor, the antenna device can be easily manufactured, and the waterproof property and the sealing property can be enhanced.
請求項2の発明によれば、金属導体が発熱される際には、リレーをオフにし、金属導体と回路基板とが互いに接続されていない状態にすることができるので、金属導体への電圧印加時に、回路基板に対し電気的な又は熱的な影響が及ぶことをより確実に防止することができる。
According to the invention of
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図1及び図2は、本実施形態に係る微小ループアンテナを用いたアンテナ装置1の基本的な構成を示す。アンテナ装置1は、回路基板2と、回路基板2と略同平面に環状を成すように配された微小ループアンテナ3と、回路基板2と微小ループアンテナ3とを収容する樹脂製のケース10などで構成されている。回路基板2上には、微小ループアンテナ3に給電する給電回路部4と、微小ループアンテナ3により送信する無線信号を発生させる主回路部5と、主回路部5の駆動電源を与える電源6などが設けられている。電源6は、例えば充電池又はアンテナ装置1から取り外して交換可能な乾電池である。電源6から主回路部5には、例えばスイッチ6aを介して電源が供給され、それにより、アンテナ装置1が駆動されるように構成されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 and 2 show a basic configuration of an
図2に示すように、本実施形態において、ケース10は、回路基板2を収納可能な開口を有する2つのケース部材11,12により構成されている。ケース10は、ケース部材11,12の開口同士を合わせて互いに接合されて、回路基板2を内部に収容可能な直方体形状の箱型を成すように構成されている。2つのケース部材11,12が互いに接合された状態で、そのケース10には、微小ループアンテナ3及び回路基板2が、外部に露出しないように収容されている。
As shown in FIG. 2, in the present embodiment, the
本実施形態においては、微小ループアンテナ3は、例えば導電性発熱線である金属導体3aと、金属導体3aと給電回路部4とを接続する回路接続線3bと、給電回路部4上の回路とで構成されている。金属導体3aは、ケース部材11,12の互いの接合面に沿って配設されている。金属導体3aは、ケース部材11,12が接合された状態で、そのケース10の内部に埋入されている。図に示すように、ケース10に埋入された金属導体3aの給電回路部4の近傍となる一部は途切れており、金属導体3aの各端部近傍に、2つの回路接続線3bが配線されている。金属導体3aは、この回路接続線3bを介して給電回路部4に接続されている。給電回路部4には、所定の静電容量のキャパシタ7が設けられており、このキャパシタ7と、金属導体3a及び回路接続線3bとで閉回路となるループが構成されている。微小ループアンテナ3の大部分は金属導体3aで構成されており、このループに主回路部5から給電されることにより、微小ループアンテナ3がアンテナとして機能する。この微小ループアンテナ3のループは、給電回路部4にて、回路基板2上に設けられたグランドパターン4aに接続され、微小ループアンテナ3の接地がなされている。
In the present embodiment, the
無線通信の周波数をf0とすると、主回路部5からは周波数f0の信号が出力され、微小ループアンテナ3は、ループ1周の全長が送信波長λ0の1/10になるように設計されており、周波数f0(=2π/λ0)でアンテナ利得の低下が小さくなるようにインピーダンス調整されている。具体的には、キャパシタ7の静電容量を適宜選択することにより、微小ループアンテナ3の共振周波数を調整可能にしている。
If the frequency of wireless communication is f0, a signal of frequency f0 is output from the
ここで、本実施形態において、ケース部材11,12の接合は、微小ループアンテナ3の金属導体3aを用いて、いわゆるフラットフュージョン(内面溶着)と呼ばれる公知の接合技術により行うことができるように構成されている。以下に、図3(a)、(b)を参照して、ケース部材11,12の接合手順について説明する。
Here, in the present embodiment, the
図3(a)に示すように、ケース部材11,12の互いの接合面には、それぞれ、予め、金属導体3aが埋設可能な溝部11aと、溝部11aに嵌合可能に突設された突起部12aが形成されている。ケース部材11,12の接合時には、先ず、ケース部材11の溝部11aに金属導体3aを埋設し、回路基板2もケース部材11の内部に配置する。次に、ケース部材11に、溝部11aに突起部12aが嵌るようにケース部材12を被せる。このとき、微小ループアンテナ3の金属導体3aは、図3(b)に示すように、ケース部材11,12の表面側に、金属導体3aの端部となる通電線3cが露出するように配され、金属導体3aの通電線3cが露出する部位の内側に、上記の回路接続線3bが接続されて配線される。そして、ケース部材11,12の外部に露出された通電線3cに外部の電圧印加装置20により所定の電圧を印加し、金属導体3aに電流を流して発熱させながら、図3(a)に矢印で示すように、ケース部材11,12を互いに向け加圧する。これにより、金属導体3aが発熱してケース部材11,12の接合面が溶融してケース部材11,12同士が押しつけられ、ケース部材11,12の接合面の金属導体3aが設けられている部位が全周にわたって隙間なく溶着され、ケース部材11とケース部材12とが接合される。溶着が終了した後、通電線3cは、例えばケース10の表面で切り落とされ、図1に示すように、アンテナ装置1が組み立てられる。
As shown in FIG. 3 (a), a
なお、溶着の際、金属導体3aは、ケース部材11,12の樹脂を溶融させる程度まで発熱するが、金属導体3aと給電回路部4とは回路接続線3bを介して離れており、この熱による悪影響は回路基板2に生じない。また、キャパシタ7が回路基板2上に設けられ、溶着時の電流は金属導体3aと通電線3cにより構成される閉回路のみを流れることから、回路基板2条の回路等への電気的な悪影響も生じない。溶着は、電源6を取り外した状態又はスイッチ6aをオフにした状態で行えばよい。
At the time of welding, the
このように、本実施形態においては、ケース部材11,12の接合に用いる金属導体3aを微小ループアンテナ3として用いるので、微小ループアンテナ3をケース10の外表面近傍に配し、ケース10内部に収納可能なものと比較してループ面積を広くすることができ、アンテナ利得を向上させることができるようになる。また、ケース10の接合面での防水性や密閉性が高いアンテナ装置1を容易に組み立てることができる。そしてまた、微小ループアンテナと接合に用いる金属導体3aとを別に設けた場合と比較して部品点数を少なくすることができるので、アンテナ装置1の製造コストを低くすることができる。
Thus, in this embodiment, since the
また、上述の様なフラットフュージョンによる接合方法を用いてアンテナ装置を組み立てるとき、微小ループアンテナと接合に用いる金属導体3aとを別々の部品にし、微小ループアンテナの外側を金属導体3aが取り囲む構成にした場合には、アンテナ素子と金属導体3aとの相互結合が発生して、アンテナ利得が低下する可能性がある。しかしながら、本実施形態においては、微小ループアンテナ3と接合に用いる金属導体3aとを共通化しているため、相互結合が発生することがない。従って、微小ループアンテナ3のアンテナ利得を高め、それと同時に、アンテナ装置1の防水性や密閉性を高くすることができる。
Further, when the antenna device is assembled by using the flat fusion joining method as described above, the minute loop antenna and the
次に、上記実施形態の一変形例に係るアンテナ装置について説明する。図4(a)、(b)は、本変形例に係るアンテナ装置を示す。このアンテナ装置31は、上述のアンテナ装置1の回路接続線3bと給電回路部4との間に、スイッチ6aに連動するリレー33aを設けたものである。
Next, an antenna device according to a modification of the above embodiment will be described. 4A and 4B show an antenna device according to this modification. The
リレー33aは、スイッチ6aがオンで電源6から主回路部5に電源供給されているときには、図4(a)に示すように、微小ループアンテナ3のループを構成するように回路接続線3bと給電回路部4とを接続し、スイッチ6aがオフであるときには、回路接続線3bと給電回路部4とを切断する。このアンテナ装置31の組立時において、ケース部材11,12を接合時には、図4(b)に示すように、スイッチ6aがオフとされ、これによりリレー33aが回路接続線3bと給電回路部4とを切断された状態で、電圧印加装置20により電圧印加が行われる。
When the
このように、このアンテナ装置31においては、微小ループアンテナ3の金属導体3aと回路基板2とが互いに接続されていない状態にして、金属導体3aに電流を流して発熱させることができるので、回路基板2側の給電回路部4や主回路部5などに電気的な又は熱的な影響が及ぶことをより確実に防止することができる。なお、リレー33aは、スイッチ6aに連動するものに限られず、例えば電源6としての電池がセットされ主回路部5が駆動可能になるのに合わせて微小ループアンテナ3のループを構成するように動作するように設けられていてもよい。
Thus, in this
なお、本発明は上記実施形態の構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で適宜に種々の変形が可能である。例えば、ケースは、3つ以上のケース部材が互いに組み合わされて構成されるものであってもよい。また、微小ループアンテナは、ケースに埋入されていなくても、ケース部材の互いの接合面にケース内面から当接するように配置されていてもよい。このような場合ででも、同様に、ケース部材の接合時に用いる金属導体を微小ループアンテナとして用いて、アンテナ利得が高く、防水性、密閉性が高く、製造コストが安いアンテナ装置を製造することができる。 In addition, this invention is not limited to the structure of the said embodiment, A various deformation | transformation is possible suitably in the range which does not change the meaning of invention. For example, the case may be configured by combining three or more case members with each other. Moreover, even if the micro loop antenna is not embedded in the case, the micro loop antenna may be disposed so as to come into contact with the joint surfaces of the case members from the inner surface of the case. Even in such a case, similarly, it is possible to manufacture an antenna device having a high antenna gain, a high waterproof property, a high sealing property, and a low manufacturing cost by using a metal conductor used when joining the case member as a minute loop antenna. it can.
1,31 アンテナ装置
2 回路基板
3 微小ループアンテナ
3a 金属導体
10 ケース
11,12 ケース部材
33a リレー
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記ケースは、
互いに組み合わされて接合され、そのケースを構成する少なくとも2つ以上のケース部材と、前記複数のケース部材の互いの接合面にケース内面から当接するように又は前記複数のケース部材の互いの面に沿って当該ケースに埋め込まれた金属導体とを有し、
この金属導体に外部から電圧が印加されることによって該金属導体が発熱し、前記ケース部材の接合面同士が溶着されてそのケース部材同士が互いに接合されることにより、前記微小ループアンテナ及び前記回路基板を内部に収容しているアンテナ装置において、
前記金属導体は前記回路基板に接続されており、前記ケース部材の接合後は、前記微小ループアンテナとして当該金属導体を用いることを特徴とするアンテナ装置。 A micro loop antenna, a circuit board to which the micro loop antenna is connected, and a resin case that houses the micro loop antenna and the circuit board,
The case is
At least two or more case members that are joined in combination with each other and constitute the case, and the mutual joining surfaces of the plurality of case members abut on each other from the inner surface of the case or on the mutual surfaces of the plurality of case members A metal conductor embedded in the case along the
When a voltage is applied to the metal conductor from the outside, the metal conductor generates heat, the joining surfaces of the case members are welded together, and the case members are joined to each other, whereby the minute loop antenna and the circuit In the antenna device that houses the board,
The antenna device, wherein the metal conductor is connected to the circuit board, and the metal conductor is used as the minute loop antenna after the case member is joined.
The antenna device according to claim 1, wherein the metal conductor as the minute loop antenna is connected to the circuit board via a relay.
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US20120062428A1 (en) * | 2009-05-28 | 2012-03-15 | Panasonic Corporation | Portable radio |
JP2012129582A (en) * | 2010-12-13 | 2012-07-05 | Panasonic Corp | Plate like antenna and wireless equipment using the same |
US9601831B2 (en) | 2010-11-25 | 2017-03-21 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Radio device |
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