JP2013058988A - アンテナ及び電子デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】最少の部品点数で済み、電子デバイスにおける占有スペースを極小化し得、電気的・機械的接続の信頼性が高く、しかも効率の高いアンテナ及びそれを用いた電子デバイスを提供する。
【解決手段】アンテナ部分105は、同軸ケーブル1の先端から所定の長さL1をもって、外被層104及びシールド層103を除去して構成する。更に、該アンテナ部分105の周囲を誘電体ブロック3で被覆する。
【選択図】図1
【解決手段】アンテナ部分105は、同軸ケーブル1の先端から所定の長さL1をもって、外被層104及びシールド層103を除去して構成する。更に、該アンテナ部分105の周囲を誘電体ブロック3で被覆する。
【選択図】図1
Description
本発明は、アンテナ及びそれを用いた電子デバイスに関する。
近年、携帯電話機のみならず、ノート型パソコンなどでも、無線LANで代表されるように、無線通信技術がごく一般に用いられるようになってきている。無線通信に適合するノート型パソコンでは、一般に、液晶表示装置で構成されたディスプレイの周縁に無線通信用アンテナが配置されており、一方、送受信回路の一部を構成する回路部分が、キーボードに配置されている。そこで、ディスプレイの周縁に配置された無線通信用アンテナを、同軸ケーブルを用いて、キーボードに内蔵された回路部分に接続する必要がある。そのようなアンテナに適用できる従来技術文献としては、例えば、特許文献1を挙げることができる。この先行技術文献では、所定の長さの導線をL字状に折曲したL型素子の端部に、同軸ケーブルの中心導体を接続したもので、L型素子が、短辺の高さで、同軸ケーブルに対して折り返されると共に、長辺が同軸ケーブルにほぼ平行に配置される。
上述したように、この種の無線通信用アンテナは、ノート型パソコンの場合を例にとると、ディスプレイの周縁に残された狭いスペースに配置しなければならないから、そのような狭スペースに対応できなければならない。また、携帯に伴う不測の衝撃や、伴うディスプレイの開閉操作等に対して、アンテナ回路の電気的・機械的接続が長期にわたって安定的に維持されるような構造でなければならない。
ところが、特許文献1に記載されたアンテナは、L型素子と、同軸ケーブルの2つの部分で構成されているため、部品点数が増え、ノート型パソコン上における占有スペースが拡大し、L型素子と同軸ケーブルとの間のはんだ付けの煩わしさ、はんだ付け部分を有することによる電気的・機械的接続の信頼性低下等の問題を抱えており、ノート型パソコン等の高密度実装の電子デバイス等への適用において、更に、改善すべき余地がある。
本発明の課題は、最少の部品点数で済み、電子デバイスにおける占有スペースを極小化し得るアンテナ及びそれを用いた電子デバイスを提供することである。
本発明のもう一つの課題は、電気的・機械的接続の信頼性の高いアンテナ及びそれを用いた電子デバイスを提供することである。
本発明の更にもう一つの課題は、波長短縮効果によるアンテナ部分の縮小化を図りつつ、必要な特性を確保することができるアンテナ及びそれを用いた電子デバイスを提供することである。
上述した課題を解決するため、本発明に係るアンテナは、同軸ケーブルと、誘電体ブロックとを含む。前記同軸ケーブルは、中心導体の周りを、絶縁層が被覆し、前記絶縁層の周りをシールド層が被覆し、前記シールド層の周りを外被層が被覆し、先端から所定の長さをもって、前記外被層及び前記シールド層の除去されたアンテナ部分を有しており、前記誘電体ブロックは、前記アンテナ部分を覆っている。
上述したように、本発明に係るアンテナは、同軸ケーブルを含んでおり、同軸ケーブルは、先端から所定の長さをもって、外被層及びシールド層の除去されたアンテナ部分を有しているから、給電線たる同軸ケーブルの中心導体を、そのまま、アンテナ部分として利用したアンテナが実現される。このため、アンテナ導体に給電線たる同軸ケーブルを接続していた従来技術と異なって、アンテナ部分が同軸ケーブルの中心導体として一本化され、部品点数の極少化、占有スペースの最小化が達成される。また、アンテナ部分と同軸ケーブルとの間にはんだ付け部分等の接続部分が存在しないので、はんだ付け部分で両者の接続が切断される等のオープン故障を生じる余地がなくなる。しかも、アンテナ部分は、同軸ケーブルのうち、中心導体を絶縁層で被覆した構造となり、シールド層を持たないので、従来であれば問題となる中心導体とシールド層とのショート故障を生じることもない。また、面倒なはんだ付け工程が不要になるので、コスト低減にも寄与することができる。
また、本発明に係るアンテナは、誘電体ブロックを含んでおり、誘電体ブロックはアンテナ部分を覆っているから、誘電体ブロックの比誘電率の選定により、波長短縮効果によるアンテナ部分の縮小化を図りつつ、必要な特性を確保することができる。
具体的な形態として、誘電体ブロックは、長さ方向に向かう孔を有しており、アンテナ部分は孔の内部に挿入されている。別の形態として、誘電体ブロックは、少なくとも複数の分割片に分割され、分割片のそれぞれは互いに結合されていてもよい。分割の形態として、誘電体ブロックは、中心導体及び絶縁層の長さ方向に沿って分割されていてもよいし、中心導体及び絶縁層の長さ方向と交差する方向に沿って分割されていてもよい。この場合、分割片の全てが、同一の比誘電率を持つ必要はなく、分割片の少なくとも一つは、他の分割片とは比誘電率が異なっていてもよい。
アンテナ部分は、誘電体ブロックの中心線上に配置されていてもよいし、中心線から外れた位置に配置されていてもよい。アンテナ部分及び誘電体ブロックは、基本的には直線状であるが、先端部が部分的に曲がっていてもよい。
更に、本発明に係るアンテナは、補強部材を含むことができる。補強部材は、同軸ケーブルに嵌めこまれ、一端面が誘電体ブロックの端面に押し付けられる。この構成によれば、誘電体ブロックとの境界において、同軸ケーブルが損傷、破断等を受けるのを回避することができる。
本発明は、更に、上述したアンテナとともに、通信部を含む電子デバイスを開示する。そのような電子デバイスの代表例は、ノート型パソコンである。
以上述べたように、本発明によれば、次のような効果を得ることができる。
(a)最少の部品点数で済み、電子デバイスにおける占有スペースを極小化し得るアンテナ及びそれを用いた電子デバイスを提供することができる。
(b)電気的・機械的接続の信頼性の高いアンテナ及びそれを用いた電子デバイスを提供することができる。
(c)波長短縮効果によるアンテナ部分の縮小化を図りつつ、必要な特性を確保することができるアンテナ及びそれを用いた電子デバイスを提供することができる。
(a)最少の部品点数で済み、電子デバイスにおける占有スペースを極小化し得るアンテナ及びそれを用いた電子デバイスを提供することができる。
(b)電気的・機械的接続の信頼性の高いアンテナ及びそれを用いた電子デバイスを提供することができる。
(c)波長短縮効果によるアンテナ部分の縮小化を図りつつ、必要な特性を確保することができるアンテナ及びそれを用いた電子デバイスを提供することができる。
本発明の他の目的、構成及び利点については、添付図面を参照し、更に詳しく説明する。添付図面は、単に、例示に過ぎない。
まず、図1を参照すると、本発明に係るアンテナは、同軸ケーブル1と、誘電体ブロック3とを含む。同軸ケーブル1は、周知のように、中心導体101の周りを、絶縁層102が被覆し、絶縁層102の周りをシールド層103が被覆し、シールド層103の周りを外被層104が被覆している。
中心導体101は、一般には、Cu線によって構成され、絶縁層102は、例えば、ポリエチレン等によって構成され、シールド層103は網組み銅線によって構成される。外被層104は、例えば、ビニル等によって構成されている。シールド層103の内径、中心導体101の直径及び絶縁層102の比誘電率εr1は、同軸ケーブル1の特性インピーダンスが、例えば50Ωとなるように定められる。
上述した一般的な同軸ケーブル1において、その先端から所定の長さをもって、前記外被層104及びシールド層103の除去されたアンテナ部分105を有している。
そして、誘電体ブロック3は、アンテナ部分105を覆っている。誘電体ブロック3とアンテナ部分105との関係について、アンテナ部分105は、誘電体ブロック3の中心線上に配置されていてもよいし、中心線から外れた位置に配置されていてもよい。また、誘電体ブロック3は、先端側では、中心導体101の先端が、誘電体ブロック3の内部で終わるようにしてもよいし、後端側では、同軸ケーブル1の外被層104を部分的に覆うようにしてもよい。更に、その形状は、図示の断面四角形状に限らず、他の多角形状であってもよいし、断面円形状又は断面楕円形状等であってもよい。要するに、誘電体ブロック3は任意の外形、断面形状を採ることができる。
誘電体ブロック3は、比誘電率εr2が、絶縁層102の比誘電率εr1よりも高い誘電体材料によって構成する。そのような材料であれば、有機誘電体材料であってもよいし、無機誘電体材料であってもよいし、更には、有機誘電体材料と無機誘電体材料とを混合した複合誘電体材料であってもよい。具体的な形態として、誘電体ブロック3は、長さ方向に向かう直線状の孔を有しており、アンテナ部分105は、孔の内部に挿入されている。アンテナ部分105は、接着剤等によって、孔の内周面に接着固定することが好ましい。接着剤の有する比誘電率による影響を軽減するため、接着箇所は、例えば、導入口等に限ることが好ましい。
本発明に係るアンテナは、例えば、無線LANに適合する通信機能を有する電子デバイスに用いられる。そのような例として、図4及び図5は、キーボード701及びディスプレイ702を備えるノート型パソコン7への適用を図示している。
図4及び図5を参照すると、本発明に係るアンテナ5は、ディスプレイ702の周辺に残された狭いスペース703に配置される。同軸ケーブル1は、ディスプレイ702の周辺を縁取る枠体704に沿って導かれ、枠体704の外側に配置された接地導体705に、外被層104の上から接着テープ706等で固定される。そして、外被層104を剥いで露出させたシールド層103を、接地導体705にはんだ付け707等の手段によって固定する。
ここで、本発明に係るアンテナは、同軸ケーブル1を含んでおり、同軸ケーブル1は、先端から所定の長さL1をもって、外被層104及びシールド層103の除去されたアンテナ部分105を有しているから、給電線たる同軸ケーブル1の中心導体101をそのまま利用したアンテナが実現される。このため、例えば、L型素子に、給電線たる同軸ケーブル1を接続していた従来技術と異なって、アンテナ部分105が、同軸ケーブル1の中心導体101として一本化され、部品点数の極少化、電子デバイスへの実装時における占有スペース703の最小化が達成される。
また、シールド層103を電子デバイスの接地導体705にはんだ付けする場合を除いて、アンテナ部分105と同軸ケーブル1との間にはんだ付け部分等の接続部分が存在しないので、はんだ付け部分で両者の接続が切断される等のオープン故障を生じる余地がなくなる。
しかも、アンテナ部分105は、中心導体101を絶縁層102で被覆した構造となり、シールド層103を持たないので、従来であれば問題となる中心導体101とシールド層103とのショート故障を生じることもない。また、面倒なはんだ付け工程が不要になるので、コスト低減にも寄与することができる。
さらに、本発明に係るアンテナは、誘電体ブロック3を含んでおり、誘電体ブロック3はアンテナ部分105を覆っているから、誘電体ブロック3の比誘電率εr2の選定により、波長短縮効果によるアンテナ部分105の縮小化を図りつつ、必要な特性を確保することができる。アンテナ部分105は、同軸ケーブル1の絶縁層102によって覆われているので、その比誘電率εr1による波長短縮効果を生じるが、同軸ケーブル1の絶縁層102の比誘電率εr1は、同軸ケーブル・メーカによって特定されており、ユーザが任意に選定できるものではない。本発明では、同軸ケーブル1とは別に、アンテナ部分105を覆う誘電体ブロック3を有するから、誘電体ブロック3の比誘電率εr2を選定し、波長短縮効果を上げることができる。波長短縮の観点からは、誘電体ブロック3の比誘電率εr2は、同軸ケーブル1の絶縁層102の比誘電率εr1よりも高くしてある。
図6は、本発明に係るアンテナと、従来のアンテナとについての放射効率特性を示す図で、横軸に周波数(GHz)を採り、縦軸に効率(dB)を採ってある。特性E1は、特許文献1に記載されたアンテナを用いた場合の効率特性、特性E2は特許文献1に記載された構成において、L型素子をミアンダ構成とした場合の効率特性、特性E3は本発明に係るアンテナの効率特性をそれぞれ示している。受信効率も同様である。
図を参照すると、無線LANの周波数帯域2.4〜2.5GHzにおいて、本発明に係るアンテナは、従来アンテナと比較して、優れた効率特性を示している。L型素子をミアンダ構成としたものとの対比では、長さがほぼ同じでありながら、高い効率特性が得られる。
次に、図7〜図12を参照して、本発明に係るアンテナの他の形態を説明する。まず、図7を参照すると、アンテナ部分105及び誘電体ブロック3は、先端部が曲がっている。
このような構造であると、図8に図示するように、ノート型パソコン7等への適用において、アンテナ部分105の先端と、接地導体705との間のギャップG2が小さくなるので、波長短縮効果が更に顕著に表れる。
次に、図9を参照すると、誘電体ブロック3は、複数個n(=2)の分割片301,302に分割されている。図9の実施の形態では、誘電体ブロック3は、中心導体101及び絶縁層102の長さ方向に沿って分割されている。分割片301,302は、同一の比誘電率を持つ必要はない。例えば、図9に示すように、分割線が上下方向を向くように配置した場合には、接地導体705に近い側の分割片301の比誘電率εr21を、分割片302の比誘電率εr22よりも高くすることにより、波長短縮効果を促進することができる。
或いは、図10に示すように、分割線が水平方向を向くように配置した場合には、接地導体705に近い下側の分割片301の比誘電率εr21を、上側の分割片302の比誘電率εr22よりも高くすることにより、波長短縮効果を促進することができる。
分割の他の形態として、図11に図示するように、誘電体ブロック3は、中心導体101及び絶縁層102の長さ方向と交差する方向に沿って、複数個nの分割片31〜3nに分割されていてもよい。個数nは任意数であり、実施の形態は、個数n=6の場合をしめしている。上記構成によれば、曲げやくすなること、また、分割片31〜36について、比誘電率の異なる組合せの自由度が高くなること等の利点が得られる。例えば、先端側に位置する分割片31〜33は、比誘電率の高いものを用い、アンテナ部分105の基部に近い分割片34〜36は、比誘電率が相対的に低いものを用いる。これにより、アンテナ効率の向上、帯域拡大等の効果が得られる。
更に、本発明に係るアンテナは、図12に図示するように、補強部材9を含むことができる。補強部材9は、同軸ケーブル1に嵌めこまれ、一端面が誘電体ブロック3の端面に押し付けられる。この構成によれば、誘電体ブロック3との境界において、同軸ケーブル1の急激な曲がりを回避し、曲げによって、同軸ケーブル1が損傷、破断等を受けるのを回避することができる。補強部材9は、例えば、ゴム又はプラスチック等によって構成することができる。
以上、好ましい実施例を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種種の変形態様を採り得ることは自明である。
1 同軸ケーブル
3 誘電体ブロック
101 中心導体
102 絶縁層
103 シールド層
104 外被層
105 アンテナ部分
3 誘電体ブロック
101 中心導体
102 絶縁層
103 シールド層
104 外被層
105 アンテナ部分
Claims (14)
- 同軸ケーブルと、誘電体ブロックとを含むアンテナであって、
前記同軸ケーブルは、中心導体の周りを、絶縁層が被覆し、前記絶縁層の周りをシールド層が被覆し、前記シールド層の周りを外被層が被覆し、先端から所定の長さをもって、前記外被層及び前記シールド層の除去されたアンテナ部分を有しており、
前記誘電体ブロックは、前記アンテナ部分を覆っている、
アンテナ。 - 請求項1に記載されたアンテナであって、前記誘電体ブロックは、比誘電率が、前記絶縁層の比誘電率よりも高い、アンテナ。
- 請求項1又は2に記載されたアンテナであって、前記誘電体ブロックは、長さ方向に向かう孔を有しており、前記アンテナ部分は前記孔の内部に挿入されている、アンテナ。
- 請求項1又は2に記載されたアンテナであって、前記誘電体ブロックは、少なくとも複数の分割片に分割され、前記分割片のそれぞれは互いに結合されている、アンテナ。
- 請求項4に記載されたアンテナであって、前記誘電体ブロックは、前記中心導体及び前記絶縁層の長さ方向に沿って分割されている、アンテナ。
- 請求項4に記載されたアンテナであって、前記誘電体ブロックは、前記中心導体及び前記絶縁層の長さ方向と交差する方向に沿って分割されている、アンテナ。
- 請求項4乃至6の何れかに記載されたアンテナであって、前記分割片の少なくとも一つは、他の分割片とは比誘電率が異なる、アンテナ。
- 請求項1乃至7の何れかに記載されたアンテナであって、補強部材を含み、前記補強部材は、前記同軸ケーブルに嵌めこまれ、一端面が前記誘電体ブロックの端面に押し付けられている、アンテナ。
- 請求項1乃至8の何れかに記載されたアンテナであって、前記アンテナ部分は、前記誘電体ブロックの中心線上に配置されている、アンテナ。
- 請求項1乃至8の何れかに記載されたアンテナであって、前記アンテナ部分は、前記誘電体ブロックの中心線から外れた位置に配置されている、アンテナ。
- 請求項1乃至10の何れかに記載されたアンテナであって、前記アンテナ部分及び前記誘電体ブロックは、直線状である、アンテナ。
- 請求項1乃至10の何れかに記載されたアンテナであって、前記アンテナ部分及び前記誘電体ブロックは、先端部が曲がっている、アンテナ。
- アンテナと、通信部とを含む電子デバイスであって、
前記アンテナは、請求項1乃至12の何れかに記載されたものであり、前記通信部に接続されている、
通信装置。 - 請求項13に記載された電子デバイスであって、ノート型パソコンである、電子デバイス。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011197273A JP2013058988A (ja) | 2011-09-09 | 2011-09-09 | アンテナ及び電子デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011197273A JP2013058988A (ja) | 2011-09-09 | 2011-09-09 | アンテナ及び電子デバイス |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013058988A true JP2013058988A (ja) | 2013-03-28 |
Family
ID=48134454
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011197273A Withdrawn JP2013058988A (ja) | 2011-09-09 | 2011-09-09 | アンテナ及び電子デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2013058988A (ja) |
-
2011
- 2011-09-09 JP JP2011197273A patent/JP2013058988A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20141202 |