JP2012129582A - 板状アンテナおよびこれを用いた無線機 - Google Patents

Abstract

【課題】無線機の筐体内部に組み込まれても性能が低下しにくい板状アンテナおよびこれを用いた無線機を提供する。
【解決手段】板状アンテナ１００は、主面１０の縁に、給電回路に電気的に接続されるための給電部１２と、グランド板に電気的に接続されるための接地部１４と、を備え、前記給電部１２を含む一辺において、前記給電部１２および前記接地部１４のいずれでもない部位１６が前記主面１０と異なる方向に延びるように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状アンテナおよびこれを用いた無線機に関する。

特許文献１は、板状アンテナを開示する。同板状アンテナは、接地部と給電部とが互いに離間して形成されている導電性の板状素子と、この板状素子に対向する接地面とが設けられた板状アンテナにおいて、板状素子に、縁部から接地部と給電部との間に延びる切欠部が形成されている。

特開平４−１５７９０８号公報

本発明は、無線機の筐体内部に組み込まれても性能が低下しにくい板状アンテナおよびこれを用いた無線機を提供することを目的とする。

本発明者らは無線機に組み込まれる板状アンテナの性能を向上すべく鋭意検討を行った。その結果、以下の知見を得た。

板状アンテナを無線機の筐体内部に組み込むと、場合によって板状アンテナの性能が低下することが判明した。具体的には、板状アンテナの共振周波数がずれたり、放射効率が低下するといった問題が生じる場合があった。その原因を検討したところ、板状アンテナ端部の近傍に配設されている溶着用の金属線が問題となっていた。

例えばガスメータに取り付けられる検針用の無線機等のように、防水型のシールされた筐体を備える無線機では、プラスチック等の熱可塑性を有する材料で構成されたケースと蓋とを溶着して防水シールを実現しうる。具体的には例えば、ケースの開口部に形成された溝に、該開口部を周回するように金属線（電熱線）が配設される。該金属線に電流を流すことで金属線が加熱される。ケースおよび蓋の少なくとも一方が溶融し、ケースと蓋とが溶着される。

無線機のケース内部には板状アンテナが配設される。一方で、グランド板はケース底部に配設される。板状アンテナとグランド板とはなるべく距離を離すのが好ましい。このため、板状アンテナはケース内部のなるべく上方、蓋の直下に位置することになる。溶着用の金属線も蓋の直下に位置する。このため、板状アンテナと金属線とが近接することになりやすい。

無線機のように高周波の電磁波を受発信する場合、板状アンテナと金属線とは、電気的には絶縁されていても、電磁波の受発信体としては結合し、一体的に動作しうる。板状アンテナの近傍に金属線が配設されると、金属線により共振周波数がずれたり、放射効率が低下しうる。

以上の知見を踏まえ、本発明者らは、板状アンテナの端部を折り曲げるなどして主面と異なる方向に延びるように形成することに想到した。板状アンテナの周波数帯域は、板状アンテナの周囲長で決まり、板状アンテナの周囲と金属線を離すことで、電磁波の受発信体として結合しにくくなる。よって、共振周波数がずれたり、放射利得が低下するといった問題が低減される。特に、板状アンテナの給電部近傍において金属線の影響が大きくなりやすいことも判明した。そこで、板状アンテナの性能低下を抑制するためには、給電部を含む一辺において、給電部および接地部のいずれでもない部位を主面と異なる方向に延びるように形成することが有効である。

すなわち本発明の板状アンテナは、主面の縁に、給電回路に電気的に接続されるための給電部と、グランド板に電気的に接続されるための接地部と、を備え、前記給電部を含む一辺において、前記給電部および前記接地部のいずれでもない部位が前記主面と異なる方向に延びるように形成されている。

かかる構成では、板状アンテナが無線機の筐体内部に組み込まれても板状アンテナの性能が低下しにくい。

また本発明の無線機は、一方が開口したケースと、前記開口を覆う蓋と、前記ケースと前記蓋とを溶着するために前記開口の縁部に配設された金属線と、前記ケースの内部に設けられた給電回路と、前記ケースの内部に設けられたグランド板と、主面の縁に、前記給電回路に電気的に接続された給電部と、前記グランド板に電気的に接続された接地部と、を備え、前記給電部を含む一辺において、前記給電部および前記接地部のいずれでもない部位が前記主面と異なる方向に延びるように形成された板状アンテナとを備える。

かかる構成では、板状アンテナが無線機の筐体内部に組み込まれても板状アンテナの性能が低下しにくい。

上記無線機は、前記金属線が前記部位の下端部を通る前記主面と平行な平面上あるいは該平面よりも前記開口の外側方向に配設されていてもよい。

かかる構成では、板状アンテナが無線機の筐体内部に組み込まれても板状アンテナの性能がさらに低下しにくい。

本発明の板状アンテナおよびこれを用いた無線機によれば、アンテナが無線機の筐体内部に組み込まれても性能が低下しにくいという効果を奏する。

図１は、第１実施形態の実施例にかかる板状アンテナの概略構成の一例を示す斜視図である。 図２は、第２実施形態の実施例にかかる板状アンテナの概略構成の一例を示す図であって、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）において矢印ｂ方向から見た側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）において矢印ｃ方向から見た側面図、図２（ｄ）は図２（ａ）において矢印ｄ方向から見た側面図である。 図３は、第２実施形態の実施例にかかる無線機に組み込まれる板状アンテナと給電回路とグランド板とを備えたアセンブリの概略構成の一例を示す斜視図である。 図４は、第２実施形態の実施例にかかる無線機の概略構成の一例を示す分解図である。 図５は、第２実施形態の実施例にかかる無線機を側方から見た場合の溶着用の金属線とアンテナとの位置関係を示す図であって、図５（ａ）は給電部側から見た図、図５（ｂ）は図５（ａ）において矢印ｂ方向から見た図である。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の実施例にかかる板状アンテナの概略構成の一例を示す斜視図である。

図１に例示するように、第１実施形態の板状アンテナは、主面１０の縁に、給電回路に電気的に接続されるための給電部１２と、グランド板に電気的に接続されるための接地部１４と、を備え、給電部１２を含む一辺において、給電部１２および接地部１４のいずれでもない部位１６が主面１０と異なる方向に延びるように形成されている。かかる構成では、板状アンテナが無線機の筐体内部に組み込まれても板状アンテナの性能が低下しにくい。

なお、符号は本実施形態とその実施例との対応関係をあくまで例示するために付したに過ぎず、本実施形態の板状アンテナの構成が図１に限定されるものではない。以下、他の実施形態においても同様である。

以下の説明では、板状アンテナに対して給電回路およびグランド板が設けられる側を下側とし、上下などの方向を特定して記述するが、向きはあくまで説明の便宜のためであり、適宜に回転させることで方向の呼称は任意に置換されうることは言うまでもない。

図１に示す実施例では、主面１０に多数の切れ込みが形成されているが、これは共振周波数を所定の値に調整するためのものに過ぎず、切れ込みは必須の構成ではない（他の実施形態でも同様）。

図１に示す実施例において、部位１６は主面と直角な方向に延びるように形成されているが、主面と異なる方向であれば、部位１６が延びる方向は特に限定されない（他の実施形態でも同様）。なお、部位１６が延びる方向はグランド板に向かう方向であることが好ましく、グランド板に垂直かつグランド板に向かう方向であることがさらに好ましい。

主面と直角な方向に延びるように形成される部位が、さらに別に設けられていてもよい。主面の全周に亘って端部が主面と直角な方向に延びるように形成されてもよい。

図１に示す実施例では、給電部１２を含む一辺に接地部１４も設けられているが、接地部１４は該一辺と異なる部位に設けられていてもよい（他の実施形態でも同様）。

図１に示す実施例では、主面１０の形状は各辺が直線からなる多角形となっているが、主面１０が部分的に曲線部分を有していてもよい（他の実施形態でも同様）。

図１に示す実施例では、金属板の一部を折り曲げることで給電部１２と接地部１４と主面１０とが形成されているが、給電部１２と接地部１４とは他の部材で形成されていてもよい（他の実施形態でも同様）。例えば、給電部１２および接地部１４の少なくともいずれか一方あるいは両方が主面１０と同一平面にある主面の端部であって、該端部に給電回路あるいはグランド板に接続された導線が半田付けされていてもよい。

部位１６を主面１０と異なる方向に延びるように形成する方法は、特に限定されない（他の実施形態でも同様）。例えば、金属板の端部を折り曲げることで、主面１０と、主面１０と異なる方向に延びる部位１６とを形成してもよい。かかる構成は、製造工程の簡素化の観点から好ましい。あるいは、金属板の絞り加工や鋳造などによって部位１６を主面１０と異なる方向に延びるように形成してもよい。

第１実施形態の板状アンテナを構成する材料は特に限定されない（他の実施形態でも同様）。該材料としては、例えば、銅、スズメッキをした銅、鉄が好適に採用されうる。板状アンテナ１００は、複数の部品を組み合わせて構成してもよいが、一枚の金属板を加工することで得られる単一の部材として構成されるのが好ましい（他の実施形態でも同様）。

（第２実施形態）
［板状アンテナ］
図２は、第２実施形態の実施例にかかる板状アンテナの概略構成の一例を示す図であって、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）において矢印ｂ方向から見た側面図、図２（ｃ）は図２（ａ）において矢印ｃ方向から見た側面図、図２（ｄ）は図２（ａ）において矢印ｄ方向から見た側面図である。

図２に例示するように、第２実施形態の板状アンテナは、主面１０の縁に、給電回路に電気的に接続されるための給電部１２と、グランド板に電気的に接続されるための接地部１４と、を備え、給電部１２を含む一辺において、給電部１２および接地部１４のいずれでもない部位１６が主面１０と異なる方向に延びるように形成されている。

図２に例示するように、第２実施形態の板状アンテナはさらに、給電部１２の反対側の一辺に、基板と接続して主面１０を基板と平行に保持するための固定部１８を備え、該反対側の一辺において固定部１８でない部位１９が主面１０と異なる方向に延びるように形成されていてもよい。

部位１９を主面１０と異なる方向に延びるように形成する方法は、特に限定されない（他の実施形態でも同様）。例えば、金属板の端部を折り曲げることで、主面１０と、主面１０と異なる方向に延びる部位１９とを形成してもよい。かかる構成は、製造工程の簡素化の観点から好ましい。あるいは、金属板の絞り加工や鋳造などによって部位１９を主面１０と異なる方向に延びるように形成してもよい。

［アセンブリ］
図３は、第２実施形態の実施例にかかる無線機に組み込まれる板状アンテナと給電回路とグランド板とを備えたアセンブリの概略構成の一例を示す斜視図である。

図３に示す実施例において、給電部１２は、基板１５の上に形成された給電回路２０に接続されている。接地部１４は、基板１５上のグランドパターン、またはグランド板へ接続されている。また、基板１５の下方に配設されたグランド板２１も同様のグランドパターンへ接続されている。固定部１８は、基板１５に固定されているが、基板１５の上に形成された回路に電気的には接続されていない。基板１５には、例えば、無線機が取り付けられるガスメータ等から計測結果等の情報を読み出すための回路や、板状アンテナ１１０から該情報を送信するための発信器、これらの回路等を制御する制御器等が設けられている。

［無線機］
図４は、第２実施形態の実施例にかかる無線機の概略構成の一例を示す分解図である。

図２乃至図４に例示するように、第２実施形態の無線機は、一方が開口したケース２４と、開口を覆う蓋２６と、ケース２４と蓋２６とを溶着するために開口の縁部に配設された金属線２２と、ケース２４の内部に設けられた給電回路２０と、ケース２４の内部に設けられたグランド板２１と、主面１０の縁に、給電回路２０と電気的に接続された給電部１２と、グランド板２１に電気的に接続された接地部１４とを備え、給電部１２を含む一辺において、給電部１２および接地部１４のいずれでもない部位１６が主面１０と異なる方向に延びるように形成された板状アンテナ１１０とを備える。

かかる構成では、板状アンテナが無線機の筐体内部に組み込まれても板状アンテナの性能が低下しにくい。

図２乃至図４に示す実施例では、ケース２４の内部に基板１５が設けられ、給電回路２０は基板１５上に設けられ、接地部１４は基板１５上のグランドパターンに電気的に接続され、グランド板２１は基板１５の下に配置されると共に、給電部１２の近傍のグランドパターンに電気的に接続されている。すなわち、接地部１４は、グランド板２１に物理的に接続されていてもよいし、基板１５上に形成されたグランドパターン等を介して間接的に接続されていてもよい。

給電回路２０は、板状アンテナ１１０に電力を供給し、板状アンテナ１１０とグランド板２１から、電磁波を放射させる。グランド板２１の形状や、グランド板２１を構成する材料は特に限定されない。該材料としては、例えば、銅、鉄、およびメッキした銅、鉄等が好適に採用されうる。グランド板２１と板状アンテナ１１０の主面１０とは互いに平行に配置されるのが好ましい。さらに、基板１５もグランド板２１とおよび板状アンテナ１１０の主面１０と平行に配置されるのが好ましい。

金属線２２は、例えば、回路として閉じられずに、２つの端子（図示せず）を有していてもよい。かかる構成では、該２つの端子の間に電圧を印加して電流を流し、金属線２２の電気抵抗によって生じる熱でケース２４と蓋２６とを容易に溶着することができる。金属線２２の材料としては、例えば、鉄やステンレスが好適に採用されうる。

ケース２４および蓋２６の材料は、金属線２２を用いて熱により溶着できる材料であればどのようなものでもよい。ケース２４および蓋２６の材料はそれぞれ異なっていても良い。ケース２４および蓋２６の材料としては、例えば、プラスチック等の熱可塑性を有する材料、具体的にはＡＢＳ樹脂やＰＢＴ樹脂が好適に採用されうる。

図４に示す実施例において、ケース２４は、底面３０と、底面３０の周縁部から立ち上がってケース２４の内部空間を囲む高さの等しい連続した壁面３１とを備え、壁面３１が開口３２を形成している。開口３２は底面３０と平行な平面をなす。蓋２６は、底面３０と平行で開口３２と略同一形状の平面をなし、平面の周縁部が開口３２の周縁部と当接するように形成されている。壁面３１の端部には、金属線２２を収容するための溝２３が形成されている。

図４に示す実施例において、無線機２００は電源としての電池２８も備えている。電池２８としては、例えば、乾電池、蓄電池やリチウム電池が採用されうる。

無線機２００は、以下の方法で製造されうる。

ケース２４の底面と平行にグランド板２１が位置するように、板状アンテナ１１０と給電回路２０とグランド板２１とを備えたアセンブリが、ケース２４の底部へ配置される。給電回路に電池２８が接続され、電池２８がケース２４の内部に収納される。ケース２４の開口３２を構成する壁面３１の端部に形成された溝２３に、金属線２２が嵌め込まれ、開口３２および溝２３を覆うように蓋２６が配設される。金属線２２に電流を流すことで金属線２２が加熱され、ケース２４と蓋２６とが溶着される。かかる方法により、ケース２４と蓋２６とで囲まれた空間が防水にシールされ、無線機２００が完成する。無線機２００は、ガスメータに取り付けられる検針用の無線機等のように、防水型のシールされた筐体を備えた無線機として好適に利用されうる。

図５は、第２実施形態の実施例にかかる無線機を側方から見た場合の溶着用の金属線とアンテナとの位置関係を示す図であって、図５（ａ）は給電部側から見た図、図５（ｂ）は図５（ａ）において矢印ｂ方向から見た図である。

図５に例示されるように、無線機２００において、金属線２２が部位１６の下端部を通る主面１０と平行な平面２５の上あるいは平面２５よりもケース２４の開口の外側方向（図５において上側）に配設されているのが好ましい。

かかる構成によれば、板状アンテナ１１０と金属線２２とが、電磁波の受発信体としてさらに結合しにくくなる。

部位１６の端部と金属線２２との距離は、主面１０の端部と金属線２２との距離よりも遠くなっているのが好ましい。また、部位１９の端部と金属線２２との距離は、主面１０の端部と金属線２２との距離よりも遠くなっているのが好ましい。

かかる構成によれば、板状アンテナ１１０と金属線２２とが、電磁波の受発信体としてさらに結合しにくくなる。

図５に例示されるように、無線機２００において、金属線２２は、主面１０がなす平面２７と、部位１６の下端部を通る主面１０と平行な平面２５との間、あるいはいずれか一方の平面の上に配設されているのが好ましい。

かかる構成によれば、板状アンテナ１１０と金属線２２とが、電磁波の受発信体としてさらに結合しにくくなると共に、主面１０とグランド板２１との距離を最大限確保することができる。

無線機２００が備える板状アンテナ１１０は第１実施形態の板状アンテナ１００であってもよい。本実施形態においても、第１実施形態と同様の変形例が適用可能である。

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

本発明の板状アンテナは、板状アンテナが無線機の筐体内部に組み込まれてもアンテナ性能の低下を防止できるため、通信用のアンテナとして多岐用途において有用である。

１０ 主面
１２ 給電部
１４ 接地部
１５ 基板
１６ 部位
１８ 固定部
１９ 部位
２０ 給電回路
２１ グランド板
２２ 金属線
２３ 溝
２４ ケース
２５ 平面
２６ 蓋
２７ 平面
２８ 電池
３０ 底面
３１ 壁面
３２ 開口
１００ 板状アンテナ
１１０ 板状アンテナ
２００ 無線機

Claims (3)

1. 主面の縁に、給電回路に電気的に接続されるための給電部と、グランド板に電気的に接続されるための接地部と、を備え、
   前記給電部を含む一辺において、前記給電部および前記接地部のいずれでもない部位が前記主面と異なる方向に延びるように形成されている、板状アンテナ。
2. 一方が開口したケースと、
   前記開口を覆う蓋と、
   前記ケースと前記蓋とを溶着するために前記開口の縁部に配設された金属線と、
   前記ケースの内部に設けられた給電回路と、
   前記ケースの内部に設けられたグランド板と、
   主面の縁に、前記給電回路に電気的に接続された給電部と、前記グランド板に電気的に接続された接地部と、を備え、前記給電部を含む一辺において、前記給電部および前記接地部のいずれでもない部位が前記主面と異なる方向に延びるように形成された板状アンテナとを備える、
   無線機。
3. 前記金属線が前記部位の下端部を通る前記主面と平行な平面上あるいは該平面よりも前記開口の外側方向に配設されている、請求項２に記載の無線機。

Images