JP2009135822A

JP2009135822A - アンテナ装置

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Publication number: JP2009135822A
Application number: JP2007311451A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yanagi; 政宏柳; Shigemi Kurashima; 茂美倉島; Yoshitsugu Yuzuba; 誉嗣柚場; Satoshi Sakurai; 聡桜井; Takashi Arita; 隆有田
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-06-18
Anticipated expiration: 2027-11-30
Also published as: US8310406B2; JP5032962B2; US20090140948A1

Abstract

【課題】本発明はグラントとエレメントとから構成されるアンテナ装置に関し、性能の劣化なく小型化できるアンテナ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明はグランド部とグランド部から突出したエレメント部とから構成されるアンテナ装置であって、エレメント部が突出するグランド部の辺に直交する方向の、グランド部の長さを、対応する波長の略１／４より小さくし、グランド部を導電部に重ねて取り付けることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はアンテナ装置に係り、特に、グランドとエレメントとから構成されるアンテナ装置に関する。

近年、コンピュータ及びその周辺装置の発達に伴い、コンピュータと周辺装置とのケーブルレス化が望まれている。

このとき、コンピュータと周辺装置との通信を行う無線通信技術として、大伝送容量の通信が可能であるＵＷＢ（Ultra-Wide Band）が注目されている。ＵＷＢは、２００２年に米国ＦＣＣ（Federal Communication Commission）により周波数帯域が３．１〜１０．６ＧＨｚでの使用が認可されている。

ＵＷＢは、パルス信号を超広帯域で通信を行う通信方式である。このため、ＵＷＢに用いられるアンテナには超広帯域で送受信が可能な構造が求められている。

少なくともＦＣＣで認可された３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域での使用を目的としたアンテナとして、平板状の地板上に円錐形状又は涙滴形状の給電体を配置した構成のアンテナが提案されている（非特許文献１）。

しかし、従来のアンテナ装置は平板状の地板上に円錐形状又は涙滴形状の給電体を配置した構成であるので、大型であり、小型化、薄型化が望まれていた。

一方、低周波数帯域の通信におけるループアンテナでは、フレキシブル基板上に導電パターンによりエレメントを形成したアンテナ装置が提案されている（特許文献１参照）。
特開２０００−１９６３２７号公報２００３年電子情報通信学会 B-1-133 FCC認可UWB周波数帯の水平面内無指向性・低VSWRアンテナ、谷口琢也・小林岳彦（東京電機大）（３月22日発表 B201教室）

電子装置の小型化に伴い、電子装置に内蔵されるアンテナ装置の小型化、及び、その取付スペースの省スペース化が求められている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、性能の劣化なく小型化できるアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、グランド部とグランド部から突出したエレメント部とから構成されるアンテナ装置であって、エレメント部が突出するグランド部の辺に直交する方向のグランド部の長さを、対応する波長の略１／４より小さくし、グランド部を導電部に重ねて取り付けることを特徴とする。さらに、本発明は、エレメント部のグランド部からの突出長が対応する波長の略１／４であることを特徴とする。

また、本発明は、グランド部及び前記エレメント部が基板上に形成される導電パターンにより形成されていることを特徴とする。さらに、本発明は、基板が可撓性を有することを特徴とする。

また、本発明は、グランド部が導電部に導電性両面テープにより貼付されることを特徴とする。さらに、本発明は、エレメント部がグランド部の端部から突出する第１のエレメント構成部と、第１のエレメント構成部の先端に接続され、グランド部の端部に対して平行に延在する第２のエレメント構成部とを有することを特徴とする。

また、本発明は、第２のエレメント構成部が第１のエレメント構成部の先端から第１のエレメント構成部の両側方向に延出していることを特徴とする。さらに、本発明は、第２のエレメント構成部が第１のエレメント構成部の先端から第１のエレメント構成部の片側方向に延出していることを特徴とする。

また、本発明のアンテナ装置は、超広帯域アンテナを構成することを特徴とする。さらに、本発明は、導電部が表示装置のベゼルであることを特徴とする。

また、本発明は、グランド部及びエレメント部が金属材料を成形することにより形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、エレメント部が突出するグランド部の辺に直交する方向のグランド部の長さを、対応する波長の略１／４より小さくし、グランド部を導電部に重ねて取り付けることにより、アンテナ装置のグランドを導電部により代用できるので、アンテナ装置自体は小型化することができる。

図１は本発明の一実施例の構成図を示す。

本実施例のアンテナ装置２０は、基板２１上に導電パターンによりグランド部２２及びエレメント部２３を形成した構成とされている。

基板２１は、プリント配線板、あるいは、フレキシブルプリント配線板などから構成されている。

グランド部２２は略矩形状に形成され、エレメント部２３はグランド部２２から突出するように構成されている。エレメント部２３が突出するグランド部２２の辺に直交する方向のグランド部２２の長さｄ１を、対応する波長λの略１／４、すなわち、略λ／４、ここでは、例えば、対応する周波数略４ＧＨｚとして、略１０ｍｍに設定されている。

アンテナ装置２０は、グランド２２部を表示装置のベゼルなどの導電部に重ねて両面テープなどにより貼付することにより取付部に取り付けられる。

さらに、本実施例のアンテナ装置２０は、エレメント部２３のエレメント長が対応する波長λの略１／４、すなわち、略λ／４、ここでは、例えば、対応する周波数略４ＧＨｚとして、略２０ｍｍに設定されている。なお、本実施例のアンテナ装置２０は、上記のように、エレメント部２３のエレメント長を長くして、突出量ｄ２（高さ）を小さくすることにより、小型化を図っている。

アンテナ装置２０は、基板２１に導電材によりグランドパターン２２及びエレメントパターン２３を形成し、グランドパターン２２及びエレメントパターン２３にコネクタ２４を半田付けした構成とされている。

基板２１は、例えば、幅ｗ＝略３０mm、奥行きは、例えば、ｄ＝略２０mm、厚さｔ＝略０．１mmのポリイミドなどの樹脂性の板材から構成されている。なお、基板２１は、可撓性を有するＰＥＴなどの樹脂製（誘電体）のフィルム材から構成するようにしてもよい。

グランドパターン２２は、アンテナ装置２０のグランド部であり、導電材の膜から構成され、基板２１の略全幅、奥行き方向の略半分に亘って形成されている。

エレメントパターン２３は、アンテナ装置２０のエレメント部であり、幅が略１mm以下程度の導電材の膜から構成され、基板２１のグランドパターン２２からグランドパターン２２の端辺に略直交して突出する第１のエレメント構成部２３ａ、第１のエレメント構成部２３ａの先端に接続され、グランドパターン２２の端辺に略平行に配置される第２のエレメント構成部２３ｂとを有する構成とされている。なお、グランドパターン２２、エレメントパターン２３を構成する導電材は、例えば、銅、アルミニウムなどの金属材から構成されている。

第１のエレメント構成部２３ａと第２のエレメント構成部２３ｂによりＴ字状のエレメントが形成される。エレメントパターン２３は、グランドパターン２２に電磁的に作用して、電波の送受信を行う。

なお、第２のエレメント構成部２３ｂは、グランドパターン２２の端辺から略４〜５mm程度離間した位置にグランドパターン２２の端辺に対して略平行に略２４mmに亘って形成されている。

同軸ソケットコネクタ２４は、例えば、グランドパターン２２の端辺に形成されたコネクタ取付部２５に固定される。コネクタ取付部２５は、グランドパターン２２を凹状に切り欠いた形状とされている。同軸ソケットコネクタ２４は、グランド端子２４ａがグランドパターン２２に半田付けされ、信号端子２４ｂがエレメントパターン２３の第１のエレメント構成部２３ａの一端に半田付けされる。

同軸プラグコネクタ２４には、同軸ケーブル４０のケーブル４１一端に接続された同軸ソケットコネクタ４２が装着され、ケーブル４１に接続される。同軸プラグコネクタ２４に同軸ソケットコネクタ４２を装着することにより、ケーブル４２の信号線Ｌsにエレメントパターン２３が接続され、ケーブル４２の接地線Ｌgにグランドパターン２２が接続される。

図２〜図４は本発明の一実施例のアンテナ装置の取付構造を説明するための図を示す。

本実施例のアンテナ装置の取付構造は、電子装置１０の導電部１１に形成されたアンテナ取付部１２に、アンテナ装置２０を、例えば、誘電体などからなる両面テープ３０によって固定する構造とされている。

電子装置１０の導電部１１は、例えば、筐体、回路基板、フレーム、シールド板、シールド部などである。

アンテナ装置２０は、両面テープ３０により、グランドパターン２２の部分が電子装置１０の導電部１１に重なるように貼付される。このとき、アンテナ装置２０は、グランドパターン１２１が絶縁性の樹脂材（誘電体）で被覆されており、導電部１１とグランド部２１とを電磁結合される。

なお、本実施例のアンテナ取付構造によるＶＳＷＲ及びゲインは、導電部１１がグランド部２２の代わりになることにより、グランド部２２を略λ／４より大きく、例えば、略λ／４、すなわち、略１０ｍｍ以上に設定したアンテナ装置と同等、又は、劣化が極めて小さくできる。

また、本実施例によれば、基板２１にグランドパターン２２とエレメントパターン２３とを形成したアンテナ装置２０を、電子装置１０の導電部１１に形成されたアンテナ取付部１２に、グランドパターン２２の部分が導電部１１に略重なるように取り付けることができる。これによって、アンテナ装置２０が電子装置１０の導電部１１、すなわち、電子装置１０の筐体、回路基板、フレーム、シールド板、シールド部などから突出することなく、アンテナ装置２０を電子装置２０に組み込むことができる。

また、アンテナ装置２０のグランドを電子装置１０の導電部１１で代用できるので、グランドパターン２２を小さくできる。グランドパターン２２の形成部分を電子装置１０への取付部として用いることができ、よって、アンテナ装置２０を小型化できる。さらに、エレメントパターン２３の部分は、導電部１１から外方に突出するので、導電部１１からの突出を小さくできるとともに、アンテナとしての性能を劣化させることを防止できる。

よって、アンテナの性能を劣化させることなく、アンテナ装置２０を電子装置１０に省スペースで取り付けることができる。

なお、本実施例では、グランド部２２の長さを略λ／４とした例について説明したが、導電部１１がグランド部２２を代用しているので、λ／４より小さくなるように形成しても略λ／４、すなわち、略２０ｍｍ以上に設定したアンテナ装置と同等、又は、劣化が極めて小さくできることは言うまでもない。

なお、本実施例では、電子装置１０のアンテナ取付部１２は、導電部１１の端辺を凹状に切り欠いた構成とされているが、導電部１１の端辺は、凹状に成形しなくてもよい。

図５は本発明の他の実施例の要部の構成図を示す。

本実施例は、電子装置１０の導電部１１の端辺にアンテナ装置２０のグランドパターン２２が形成された部分を両面テープ３０により固定した構成とされている。このため、アンテナ装置２０のエレメントパターン２１のみが電子装置１０の導電部１１の端辺から外方に突出した構成とされる。よって、導電部１１からの突出を小さくできるとともに、アンテナとしての性能を劣化させることを防止できる。

図６は本発明の適用例の斜視図を示す。

本適用例は、ノート型パソコン５０にアンテナ装置２０を実装したものである。

ノート型パソコン５０は、本体５１にキーボード５２及びポインティングデバイス５３が内蔵された構成とされており、本体５１にはディスプレイ５４が回転自在に取付られた構成とされている。

ディスプレイ５１は、ベゼルが導電材から構成されており、このベゼルにアンテナ取付部１２を形成し、アンテナ取付部１２にアンテナ装置２０を取り付けた構成とされている。なお、アンテナ取付部１２は、電波が受信し易いように、ディスプレイ５１の上端に設けられている。

アンテナ装置２０を接続するための同軸ケーブル４０は、ディスプレイ５１の背面と通って本体５１に導入される。

図７は本発明の他の適用例の斜視図を示す。

本適用例は、携帯端末６０にアンテナ装置２０を実装したものである。

携帯端末６０は、通信モジュール、入力装置、処理ユニットなどを内蔵する本体６１と、ディスプレイ６２をケース６３に収納した構成とされている。ケース６３は、本体６１及びディスプレイ６２を、ディスプレイ６２が本体６１に対して回動自在となるように収納する。

ケース６３の背面側はカバー６４、６５によってカバーされる。これによって、本体６１及びディスプレイ６２がケース６３内部に収納される。

カバー６５には、電池６６を収納する収納部６７が設けられている。電池６６はカバー６５の収納部６７に収納されて、電池カバー６８によってカバーされる。

アンテナ装置２０は、カバー６４の裏面側に形成されたシールド用導電膜６４ａを切り欠いて形成されたアンテナ取付部６４ｂに貼付される。アンテナ取付部６４ｂは、アンテナ取付部１１と同じ形状であり、図１に取付構造と同じようにアンテナ取付部６４ｂに取付られる。

なお、携帯端末としては、携帯電話のほか、ＰＤＡなど他の携帯端末に適用することも可能である。

また、本実施例のアンテナ装置２０は、エレメントパターン２３をＴ字状に成形した例について説明したが、エレメントパターン２３は、Ｌ字状に成形しても同様の特性のアンテナを実現できる。

図８はアンテナ装置２０の変形例の構成図を示す。

本変形例のアンテナ装置７０は、基板７１に導電材によりグランドパターン７２及びエレメントパターン７３を形成し、グランドパターン７２及びエレメントパターン７３に同軸ケーブル４０を半田付けした構成とされている。

基板７１は、例えば、幅ｗ＝略１５mm、奥行きｄ＝略１０mm、厚さｔ＝略０．１mmのポリイミドなどの樹脂性の板材から構成されている。なお、基板７１は、可撓性を有するＰＥＴなどの樹脂製（誘電体）のフィルム材から構成するようにしてもよい。

グランドパターン７２は、アンテナ装置７０のグランド部であり、導電膜から構成され、基板７１の略全幅、奥行き方向の略半分に亘って形成されている。エレメントパターン７３は、アンテナ装置７０のエレメント部であり、幅が略１mm以下程度の導電材の膜から構成され、基板７１のグランドパターン７２からグランドパターン７２の端辺に略直交して突出する第１のエレメント構成部７３ａ、第１のエレメント構成部７３ａの先端に一端が接続され、グランドパターン７２の端辺に略平行に配置される第２のエレメント構成部７３ｂとを有する構成とされている。なお、グランドパターン７２、エレメントパターン７３を構成する導電材は、例えば、銅、アルミニウムなどの金属材から構成されている。

第２のエレメント構成部７３ｂは、一端が第１のエレメント構成部７３ａの先端に接続され、他端が開放されており、Ｌ字状のエレメントを形成している。Ｌ字状のエレメントパターン７３は、グランドパターン７２に電磁的に作用して、電波の送受信を可能とする。

なお、第２のエレメント構成部７３ｂは、グランドパターン７２の端辺から略４〜５mm程度離間した位置にグランドパターン７２の端辺に対して略平行に略１２mmに亘って形成されている。

グランドパターン７２には、同軸ケーブル４０の接地線Ｌgが直接半田付けされ、エレメントパターン７３には同軸ケーブル４０の信号線Ｌsが直接半田付けされている。なお、図１と同様に同軸コネクタによって、接続するようにしてもよい。

アンテナ装置７０は、両面テープ８０により、グランドパターン７２の部分が電子装置１０の導電部１１に重なるように貼付される。

なお、上記実施例及び変形例では、エレメントパターンをＴ字状、Ｌ字状とした例について説明したが、エレメントパターンの形状は上記の形状に限定されるものではない。本発明は、グランドパターンが電子装置１０の導電部１１に重ねて取り付ける構造であればよく、エレメントパターンの形状は如何なる形状であってもよい。

さらに、グランド部２２及び／又はエレメント部２３は、金属材料を成形することによって構成してもよい。例えば、グランド部２２及びエレメント部２３を、金属板を打ち抜き加工することにより成形する構造であってもよい。また、グランド部２２を基板に導電パターンで形成し、エレメント部２３を、金属線材を半田付けや溶接などにより接続したり、折曲することにより構成するようにしてもよい。このような構造によれば、生産性を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形例が考えられることは言うまでもない。

本発明の一実施例の構成図である。本発明の一実施例のアンテナ装置の取付構造を説明するための図である。本発明の一実施例のアンテナ装置の取付構造を説明するための図である。本発明の一実施例のアンテナ装置の取付構造を説明するための図である。本発明の他の実施例の要部の構成図である。本発明の適用例の構成図である。本発明の他の適用例の構成図である。アンテナ装置２０の変形例の構成図である。

符号の説明

１０電子装置、１１導電部、１２アンテナ取付部
２０アンテナ装置、２１基板、２２グランドパターン、２３エレメントパターン
２４同軸ソケットコネクタ
３０両面テープ
４０同軸ケーブル、４１ケーブル、４２同軸プラグコネクタ
５０ノート型パソコン、５１本体、５２キーボード
５３ポインティングデバイス、５４ディスプレイ
６０携帯端末装置、６１装置本体、６２ディスプレイ、６３ケース
６４カバー

Claims

グランド部と該グランド部から突出したエレメント部とから構成されるアンテナ装置であって、
前記エレメント部が突出する前記グランド部の辺に直交する方向の前記グランド部の長さを、対応する波長の略１／４より小さくし、
前記グランド部を導電部に重ねて取り付けるアンテナ装置。
前記エレメント部の前記グランド部からの突出量は、対応する波長の略１／４である請求項１記載のアンテナ装置。
前記グランド部及び前記エレメント部は、基板上に形成される導電パターンにより形成されている請求項１又は２記載のアンテナ装置。
前記基板は、可撓性を有する請求項３記載のアンテナ装置。
前記グランド部は、前記導電部に導電性両面テープにより貼付される請求項１乃至３のいずれか一項記載のアンテナ装置。
前記エレメント部は、前記グランド部の端部から突出する第１のエレメント構成部と、
前記第１のエレメント構成部の先端に接続され、前記グランド部の端部に対して平行に延在する第２のエレメント構成部とを有する請求項１乃至５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
前記第２のエレメント構成部は、前記第１のエレメント構成部の先端から前記第１のエレメント構成部の両側方向に延出している請求項６記載のアンテナ装置。
前記第２のエレメント構成部は、前記第１のエレメント構成部の先端から前記第１のエレメント構成部の片側方向に延出している請求項６記載のアンテナ装置。
超広帯域アンテナを構成する請求項１乃至８のいずれか一項記載のアンテナ装置。
前記導電部は、表示装置のベゼルである請求項１乃至９のいずれか一項記載のアンテナ装置。
前記グランド部及び前記エレメント部は、金属材料を成形することにより形成されている請求項１乃至１０のいずれか一項記載のアンテナ装置。