JP2011142431A - アンテナ及びアンテナ装置、並びにこれらを搭載した通信機器 - Google Patents
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【解決手段】 磁性体または誘電体からなる棒状の磁心部材と、前記磁心部材の長手方向側面の少なくとも一部を覆いかつ実装基板に固着するための複数の脚部を有するカバー部材と、前記脚部に形成された給電用端子と、前記給電用端子に電気的に接続された巻線部を備え、前記カバー部材は前記脚部の間に凹部が形成され、前記巻線部は前記磁心部材を前記カバー部材ごと巻いていることを特徴とするアンテナ。
【選択図】 図1
Description
また、求められるアンテナ特性とコストの関係からコア材をフェライト材料やセラミック材料とし、そのコア材の周囲に導体を螺旋状に巻いたヘリカルアンテナを採用することが手段の一つとして有る。その場合には、金属部品や実装基板のGND面に流れる逆位相のイメージ電流の影響を十分に低減しようとすると例えば図14のようにブリッジ状のフェライトコアを用いるか、もしくは実装基板とは離した場所に副基板などを設けてその副基板にフェライトコアを設置する構造などが考えられる。
しかしながら、フェライトコアをブリッジ形状に加工する場合には、フェライト材料自体の機械的強度が低いために、凹部の段差を大きくすることができない。成形や焼成、加工する際に割れが発生する可能性もあるし、実装基板に設置した後でもそのアンテナ装置を落とした場合にその衝撃でフェライトコアが破損する可能性がある。
また、コアを実装基板とは離した場所に設置した副基板に配置する場合には基板同士の固定が難しくコストが大きくなるとともに、アンテナへの給電ラインが長くなり、その給電ラインの形成が困難になるだけでなく、前記のアンテナ装置を落とした場合も含めた電気的な接続を維持することが必須となり、そのための2次的な部材設置や特殊な設計が別途必要になるなど簡易な方法で行うことが難しい。
さらに本発明は実装基板とのアイソレーション確保によって利得の低下を防いだアンテナ装置及びこれを用いた通信機器の提供を目的とする。
また、放射電極を実装基板のアンテナの設置面とは反対の面側に配置し、かつアンテナと放射電極を実装基板面の垂直方向に少なくとも一部で重なるようにしたアンテナ装置とすることもできる。
巻線の一端を接続用端子、実装基板のビア電極を介してこの裏面の放射電極に接続すれば、さらに広帯域、高利得のアンテナを得ることができる。
図1(a)の構成は本発明の一態様であるキーレスエントリーシステム用のアンテナである。図1(b)はそのアンテナに用いる基体(カバー部材)の斜視図である。図1において、アンテナ1a(以下、単にアンテナと言う。)は、誘電体からなるブリッジ状の基体(カバー部材)10aと、基体10aが実装基板と固定させる脚部11a、12aの一方の端部に設けられた給電用端子13aと、他方の脚部12aに設けられた実装基板に形成される放射電極との接続端子14aと、脚部11a、12aの間に設けられる凹部15aと、基体10aに螺旋状に巻回された導電線16aと、基体10aの脚部11aと脚部12aの上部を繋ぐ継続部17aの内部に配置されたフェライトコア18aから構成されている。このフェライト磁性体コアの代わりに誘電体のセラミック材料を用いることもできる。
基体10aは樹脂成形により一体的に成形されている。樹脂は日本住友化学社製のLCP−E4008誘電体材料を用いた。寸法は高さが10mm、長さが45mm、厚さが5mmとした。給電用端子13aと接続端子14aは厚さ0.7mmの導電材(りん青銅C5191あるいはSUS304材)を打ち抜いたものを使用し、かつ、両端子は同じものを使用している。同じ端子形状とすることでコストを安価にしている。両端子は基体10aの片側の表面から実装基板との接触面を介して反対側の表面に設置されている。側面からみれば略コの字状の形をしていて、樹脂モールド成形により基体10aと離れないように固定されている。機体の両面での端子両端の総和が小さいと反射抵抗が小さくなり、アンテナ特性が低下する。給電用端子13aと接続端子14aの両端子は、基体10aの片側での端部と他方の片側での端部での面積が異なることが好ましい。また、両端子の面積が大きい方が基体10aに対して同じ側になるように配置されることが好ましい。実装基板にこのアンテナ1aを設置した際、各端子の小さい側の端部を実装基板のグランド電極や回路部側に向けることで静電容量が小さくなり、広帯域化かつ利得を向上させることができる。基板10aの脚部11a、12aの底部が実装基板との接触面となる。この実装基板との接触面が大きいと、基体10aと実装基板の固定が確実に行える。ただし、この面積はアンテナ1aの配置できるスペースや必要となるアンテナ特性を得るためのフェライトコアの大きさなどにより適宜決定される。基体は磁心部材の少なくとも側面全面を実質的に覆う形状が好ましい。
フェライトコア18aは直方体形状であり、長軸方向の側面すべてを基体10aにより覆われている。フェライトコア18aは基体10aの脚部側から継続部17aの内部へ挿入されている。基体10aのフェライトコア18aを配置する孔部は、挿入口とフェライトコア18aの端部よりも口径が小さい底部が形成されている。フェライトコア18aはこの底部にフェライトコア18の端部が接触することで位置決めされる。
導電線16aは、線サイズ0.3×0.1mmのものを用い、巻線数を7ターンとした。フェライトコア18は巻きまわした導電線16aの中心に配置されている。また、導電線16aの一端は給電用端子13aに接続され、他端は接続端子14aに接続されている。なお、各端子と導電線16aは、各端子の上部に形成された接続部で接続されている。接続部と導電線は、半田付け、ロウ付け、カシメ、溶接、圧着などにより電気的に接続される。接続部は基体10aの上部に凸状に飛び出しており、導電線16aと接続した後に折り曲げることもできる。
実装基板20aにはグランド電極21aが導電ペーストによる印刷法で形成されている。メッキ、半田メッキなどで形成してもよい。また、導電線16aに給電するために、給電ライン22aがプリント配線により形成され、その一端は給電用端子11aに設置されている。
図3(a)は図2を上部から見た図であり、図3(b)は実装基板の裏面を示す図である。実装基板の裏面には表面と同様にグランド電極23aが形成され、かつ表面のアンテナ1aの裏側には放射電極24aが形成されている。放射電極24aは一端が実装基板に形成されたビア孔を介してアンテナ1aの接続端子14aに接続されている。放射電極24aの他端は開放端となっている。
給電ラインから給電されることでアンテナ1aと放射電極22aでλ/4の共振が起こり、アンテナ装置として使用できる。
図6(a)は図5のアンテナ1bを側面から見た図であり、図6(b)は図6(a)を下側から見た図である。
この基体10cの内部にフェライトコア18cを設置し、その周囲に巻線を巻く。基体10cのフェライトコアを入れる内面の深さはフェライトコア18cよりも深いことが好ましい。巻線の張力がフェライトコアに応力を与えることが無いのでフェライトコアの破損を抑えることができ、かつ基体10aはフェライトコアの周囲を固定し、凹部15cと段差26cで巻線を巻く場所が位置決めされるので巻線を巻きやすいと同時に量産での個々の特性が安定する。また、フェライトコアが外力に対して破損しずらくなる。巻線後に樹脂を流し込んでフェライトコア、巻線、基体を一体化してもよい。
また、図10は基体10eの継続部17eがフェライトコアの配置される場所に対して底面側だけ形成されたものである。他の構成は図9と同様であるので説明を省略する。
10:基体(カバー部材)
11、12:脚部
13:給電用端子
14:接続端子
15:凹部
16:導電線(巻線部)
17:継続部
18:コア
20:実装基板
21、23:グランド電極
22:給電ライン
24:放射電極
25:溝
26:段差
27:蓋
Claims (14)
- 磁性体または誘電体からなる棒状の磁心部材と、前記磁心部材の長手方向側面の少なくとも一部を覆いかつ実装基板に固着するための複数の脚部を有するカバー部材と、前記脚部に形成された給電用端子と、前記給電用端子に電気的に接続された巻線部を備え、
前記カバー部材は前記脚部の間に凹部が形成され、
前記巻線部は前記磁心部材を前記カバー部材ごと巻いていることを特徴とするアンテナ。 - 請求項1に記載のアンテナであって、前記カバー部材は、巻きまわした前記巻線部の張力が前記磁心部材に外力を与えないように、前記磁心部材の周囲を覆っている形状であることを特徴とするアンテナ。
- 請求項1または請求項2に記載のアンテナであって、前記磁心部材は前記巻線部の中心に配置されることを特徴とするアンテナ。
- 請求項1乃至請求項3に記載のアンテナであって、前記巻線部は、他端が前記脚部に形成された接続用端子を介して実装基板上の放射電極に接続されていることを特徴とするアンテナ。
- 請求項4に記載のアンテナであって、前記給電用端子または前記接続端子は、前記脚部の片側の面から底面部側を介して他方の面へ連続する導体により形成され、かつ、両側での導体の面積が異なることを特徴とするアンテナ。
- 請求項1乃至請求項5に記載のアンテナであって、前記カバー部材は給電用端子部材を一体的に金型成形した一体成形品とすることを特徴とするアンテナ。
- 請求項1乃至請求項6に記載のアンテナであって、前記カバー部材は、前記磁心部材の側面側の部分に巻線の位置決めのための切り欠き部が形成されていることを特徴とするアンテナ。
- 請求項1乃至請求項7に記載のアンテナであって、前記アンテナは、前記凹部の反対側に平面部を持つことを特徴とするアンテナ。
- 請求項1乃至請求項8に記載のアンテナであって、前記巻線部の外周側に配置される第2のカバー部材を備えることを特徴とするアンテナ。
- 請求項1乃至請求項9に記載のアンテナであって、前記給電用端子と前記接続端子の巻線部との接続部は、前記カバー部材の同じ側面に形成されていることを特徴とするアンテナ。
- 請求項1乃至請求項10に記載のアンテナであって、前記磁心部材は、フェライト材料からなることを特徴とするアンテナ。
- 磁性体または誘電体からなる棒状の磁心部材と、前記磁心部材の長手方向側面の少なくとも一部を覆いかつ給電用端子が配置されたカバー部材と、前記給電用端子に電気的に接続された巻線部を備え、
前記巻線部は前記磁心部材を前記カバー部材ごと巻いていることを特徴とするアンテナ。 - 請求項1〜12の何れかに記載のアンテナを用いたことを特徴とするアンテナ装置。
- 請求項13に記載のアンテナ装置を搭載したことを特徴とする通信機器。
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