JP2014116839A - アンテナ構造、無線通信装置およびアンテナ検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡易で安価な手段によって、アンテナ回路の欠陥を検出する。
【解決手段】 無線通信装置Ｍの筐体２０の表面に導電性材料から成る主アンテナ回路１１と補助アンテナ回路１２とを有するアンテナエレメントを設け、アンテナエレメント１０の表面を保護層３０で被覆し、保護層３０に補助アンテナ回路１２の露出部１２ａを形成する。アンテナエレメント１０と通信回路４２とを電気的に接続する信号線４１の途中にアース線５０を接続し、アース線５０に直流電流と低周波電流は導通させ、高周波電流は遮断する通電制御部材５１を設ける。補助アンテナ回路１２の露出部１２ａを接点Ｔ１として、アンテナエレメント１０のインピーダンスを測定することにより、測定値に基づいて、アンテナエレメントの欠陥の有無を検出することができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、アンテナの接点不良の有無を簡単な手法で検出できるアンテナ構造、無線通信装置およびアンテナ検査方法に関する。

近年、携帯電話装置をはじめとする無線通信装置にあっては、筺体の表面に導電性材料によって所定の回路パターンを形成し、これをアンテナ回路とするアンテナ構造が、多く採用されている。このようなアンテナ構造は、特許文献１および２に記載されている。

また、筺体の表面に導電性材料によって形成されるアンテナ回路は、露出していると、腐食により劣化したり外力により損傷を受けたりするので、このような不具合を防止するため、アンテナ回路の表面全体を保護層で被覆する構造が採用されている。

特開２００８−１１３２０８号公報 特開２００９−００４８７５号公報

無線通信装置の通信機能が正常に動作するには、アンテナ回路に、断線や接続不良などの欠陥のないことが必要である。前記従来のアンテナ構造は、アンテナ回路が保護層で被覆されており、アンテナ回路に直接触れることができないため、アンテナ回路に通電して欠陥の有無を検査することができない。

そこで従来は、図４に示すように、無線通信装置１によってアンテナ２から電波を送信させ、電波測定器３によってアンテナ４で受信した電波の電波強度を測定する通信試験が行われている。この通信試験では、電波測定器３が受信する電波強度が一定値に達しないときは、通信不良であり、無線通信装置１のアンテナ回路に欠陥が有ると判断されるように、電波測定器３の受信レベルが管理されている。また、通信試験に際し、実際に運用されている外部の無線通信システムに影響を及ぼさないようにするため、無線通信装置１および電波測定器３を、シールドボックス５などの電磁波を遮蔽する適宜手段で覆う必要がある。

このように、従来の無線通信装置は、アンテナ回路の欠陥の有無を検査するために、高価な電波測定器３と、シールドボックス５という大掛りな設備とを必要とするから、無線通信装置の製造コストが高くなるという問題がある。

本発明の目的は、簡易で安価な手段によって、アンテナ回路の欠陥を検出できるアンテナ構造、無線通信装置およびアンテナ検査方法を提供することである。

本発明は、無線通信装置の筐体の表面に設けられる導電性材料から成る主アンテナ回路、および、前記筐体の表面に設けられ、前記主アンテナ回路に直列に接続された導電性材料から成る補助アンテナ回路を有するアンテナエレメントと、
前記アンテナエレメントの表面を、前記補助アンテナ回路の一部を露出させるように被覆する、非導電性材料から成る保護層とを含むことを特徴とするアンテナ構造である。

また本発明に係るアンテナ構造は、前記補助アンテナ回路は、最長箇所の長さが、前記主アンテナ回路における最長箇所の長さの１０分の１以下であることを特徴とする。

また本発明に係るアンテナ構造は、前記アンテナエレメントを通信回路と電気的に接続するための信号線と、該信号線の途中に接続されて接地するためのアース線と、該アース線に設けられ、直流電流または予め定めた周波数以下の交流電流は導通させるが、該周波数より高い周波数の交流電流は遮断する特性を有する通電制御部材とをさらに備えることを特徴とする。

また本発明は、前記アンテナ構造のいずれか１つを備えることを特徴とする無線通信装置である。

また本発明は、無線通信装置の筐体の表面に、導電性材料から成る主アンテナ回路と、該主アンテナ回路に直列に接続された導電性材料から成る補助アンテナ回路とを有するアンテナエレメントを設け、
前記アンテナエレメントの表面を、前記補助アンテナ回路の一部を露出させるように、非導電性材料から成る保護層で被覆し、
前記補助アンテナ回路の露出する部分を通じて、前記アンテナエレメントに通電することによって、前記アンテナエレメントのインピーダンスを測定し、
得られたインピーダンス測定値に基づいて、前記アンテナエレメントにおける欠陥の有無を判定することを特徴とするアンテナ検査方法である。

本発明によれば、主アンテナ回路に対し直列に接続された補助アンテナ回路を有し、アンテナエレメントを被覆する保護層が、補助アンテナ回路の一部を露出させる部分を有するので、アンテナエレメントの一部である補助アンテナ回路に、直接触れることが可能となる。したがって、補助アンテナ回路に、テスタなどのプローブを接触させて、アンテナエレメントのインピーダンスなどの電気的特性を直接測定することが可能となる。そして、インピーダンスなどの電気的特性の測定値に基づき、アンテナエレメントの欠陥の有無を検出することが可能となる。従来は、アンテナエレメントの欠陥検出のために、電波測定器３やシールドボックス５を必要としていたのに対し、本発明によれば、安価なテスタのみで、アンテナエレメントの欠陥検出が可能となるから、無線通信装置の製造コストが増大するのを抑えられる。

また本発明によれば、補助アンテナ回路の最長箇所の長さを、主アンテナ回路における最長箇所の長さの１０分の１以下とするので、補助アンテナ回路が、主アンテナ回路のアンテナ特性に影響を及ぼさないようにすることができる。

また本発明によれば、アンテナエレメントと通信回路とを接続する信号線の途中にアース線を接続し、このアース線に、直流電流または予め定めた周波数以下の低い周波数の交流電流は導通させるが、予め定めた周波数よりも高い周波数の交流電流は遮断する特性を有する通電制御部材をさらに備えるので、補助アンテナ回路の露出部にテスタのプローブを接触させて、アンテナエレメントのインピーダンスなどの電気的特性を測定するときに、通電制御部材はアース線の抵抗として作用しないから、信号線を接地することができる。これにより、補助アンテナ回路の露出部と別途設けた接地との間のインピーダンスなどの電気的特性を測定することによって、得られた電気的特性値に基づき、アンテナエレメントの欠陥の有無を知ることができる。また、通電制御部材は、予め定めた周波数よりも高い周波数の交流電流は遮断するから、通信に用いられる高周波の電波に対しては、信号線が接地されることがなく、よって、アース線によってアンテナ特性に影響を与えないようにすることができる。

また本発明によれば、無線通信装置が前記アンテナ構造を備えるので、補助アンテナ回路の露出部にテスタのプローブを接触させて、アンテナエレメントの電気的特性を測定できるから、無線通信装置の組み立て後に、アンテナエレメントの欠陥の有無を簡単にかつ安価に検査することが可能である。

また本発明によれば、無線通信装置の筐体の表面に主アンテナ回路と補助アンテナ回路とを有するアンテナエレメントを設け、このアンテナエレメントの表面を、補助アンテナ回路の一部を露出させるように保護層で被覆し、補助アンテナ回路の露出する部分を通じアンテナエレメントのインピーダンスを測定し、測定値に基づいてアンテナエレメントにおける欠陥の有無を判定するから、安価なテスタによってインピーダンスを測定するだけで、アンテナエレメントの欠陥の有無を検出できる。

図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す断面図であり、図１（Ｂ）は、同アンテナ構造の平面図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ構造の回路構成を説明する概略図である。 本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を用いてアンテナエレメント１０のインピーダンスを測定する要領を示す概略構成図である。 従来の無線通信装置１の欠陥検査方法を説明するための概略構成図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を説明する。図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を示す断面図であり、図１（Ｂ）は、同アンテナ構造の平面図である。図２は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造の回路構成を説明する概略図である。図３は、本発明の一実施形態に係るアンテナ構造を用いてアンテナエレメント１０のインピーダンスを測定する要領を示す概略構成図である。

本実施形態のアンテナ構造は、筐体２０の表面にアンテナエレメント１０が配設される無線通信装置Ｍに適用される。適用対象とする無線通信装置Ｍの種類は、特に限定されないが、携帯電話装置、スマートフォン、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）、ノート型ＰＣ（Personal Computer）、タブレット型ＰＣ、携帯ゲーム機、携帯ナビゲーション装置などが挙げられる。

図１に示すように、本実施形態のアンテナ構造は、無線通信装置Ｍの筐体２０における外側の表面に設けられたアンテナエレメント１０と、アンテナエレメント１０の表面を被覆する保護層３０とを含んで成る。

アンテナエレメント１０は、筐体２０にその厚み方向に貫通して設けられる通電可能な通電部２１と、通電部２１に通電可能に接続される接続導体２２とを介して、通信回路が実装される基板４０と、電気的に接続される。なお接続導体２２は、導線のほか、通電部２１および基板４０上の接点の双方に弾性的に当接するばね材によって製作することができる。

アンテナエレメント１０は、無線通信に用いられる主アンテナ回路１１と、主アンテナ回路１１に直列に接続される補助アンテナ回路１２とを有している。補助アンテナ回路１２が、主アンテナ回路１１のアンテナ特性に影響を及ぼさないようにするため、図１（Ｂ）に示すごとく、補助アンテナ回路１２の最長箇所の長さＬ２は、主アンテナ回路１１の最長箇所の長さＬ１の１０分の１以下に設定される。ここで、主アンテナ回路１１の最長箇所の長さＬ１、および、補助アンテナ回路１２の最長箇所の長さＬ２は、それぞれ、主アンテナ回路１１および補助アンテナ回路１２の実効長に相当している。アンテナエレメント１０は、筐体２０の表面に、導電性材料を用いて、印刷、塗布、めっきなどの公知の手法によって形成することができる。あるいは、金属板を所定の形状に打ち抜いて製作したものを、筐体２０の表面に貼り付けて、アンテナエレメント１０とすることも可能である。

アンテナエレメント１０の表面を被覆する保護層３０は、合成樹脂やセラミックなどの非導電性材料を用いて、塗布、蒸着などの公知の手法によって形成される。本実施形態のアンテナエレメント１０は、保護層３０で被覆された補助アンテナ回路１２の一部が露出する露出部１２ａを有している。補助アンテナ回路１２の露出部１２ａは、保護層３０に、たとえば透孔部３１を形成することによって設けることができる。透孔部３１を形成するには、補助アンテナ回路１２の上に柱状のマスク部材を配置した状態で、アンテナエレメント１０の表面に保護層３０を形成したのち、前記マスク部材を取り去る方法や、アンテナエレメント１０の表面全体に保護層３０を形成したのち、補助アンテナ回路１２を露出させたい部分の保護層３０を除去する方法などが考えられる。なお、透孔部３１の大きさは、後述するテスタなどの測定装置や試験装置などのプローブを接触させることが可能な大きさであればよい。

本実施形態のアンテナ構造は、次のような回路構成を有する。図２に示すように、アンテナエレメント１０は、基板４０に実装される通信回路４２と、信号線４１によって、電気的に接続される。そして、信号線４１の途中に、接地部Ｇ１と接続するアース線５０が接続され、このアース線５０に、直流電流または予め定めた周波数以下の交流電流は導通させるが、該周波数より高い周波数の交流電流は遮断する特性を有する通電制御部材５１が設けられる。ここで接地部Ｇ１は、実際に大地とするほか、無線通信装置Ｍの内部に設けられる金属板などの導体を利用することが可能である。また、補助アンテナ回路１２には、透孔部３１に対応する箇所に、たとえば平板状の面積の大きい部分１３を設けた。これにより、補助アンテナ回路１２の露出部１２ａに、後述するテスタなどのプローブを、確実に接触させることが可能となる。

信号線４１は、図１に示す接続導体２２がこれに相当する場合のほか、基板４０に設けられる回路の一部を含む場合もある。アース線５０に設けられる通電制御部材５１は、予め定める周波数よりも高い周波数の交流電流に対しては、抵抗として作用することによって、アース線５０から接地部Ｇ１への通電を遮断し、直流電流や予め定める周波数以下の周波数の交流電流に対しては、抵抗として作用せず、アース線５０から接地部Ｇ１への通電を可能にする特性を持つものである。したがって、前記の予め定める周波数を、無線通信に用いる電波の周波数帯域、具体的には７００ＭＨｚ〜４ＧＨｚの周波数帯域の電波によって主アンテナ回路１１に生じる交流電流の周波数よりも充分小さい周波数に設定しておけば、通電制御部材５１は、インピーダンスなどを測定するために用いられる直流電流や低周波数の交流電流に対しては導電性を示して、アース線５０から接地部Ｇ１への通電を可能にする。他方、無線通信用の高周波数の電波によって主アンテナ回路１１に生じる高い周波数の交流電流に対しては、通電制御部材５１は、アース線５０から接地部Ｇ１への通電を遮断する抵抗として機能し、主アンテナ回路１１のアンテナ特性にアース線５０が影響を及ぼすのを阻止するものである。このような特性を持つ通電制御部材５１は、たとえば、チョークコイルによって実現される。

前述のごとく構成される本実施形態のアンテナ構造は、図３に示すように、補助アンテナ回路１２の露出部１２ａを一方の接点Ｔ１とし、この接点Ｔ１と、第２の接地部Ｇ２に接続する第２のアース線６０に設けた接点Ｔ２とにテスタなどの測定器Ｓのプローブを接触させ、接点Ｔ１，Ｔ２間のインピーダンスを測定することによって、アンテナエレメント１０に接続不良や断線などの欠陥が有るか無いかを判定することができる。なお、第２の接地部Ｇ２は、接地部Ｇ１と共通でも異なっていてもよい。また第２の接点Ｔ２は、たとえば携帯電話装置やスマートフォンの場合、イヤホンの接続端子やＵＳＢ（Universal Serial Bus）接続端子など、第２の接地部Ｇ２と接続される外部接続端子を利用することが可能である。

２つの接点Ｔ１，Ｔ２間のインピーダンスは、アンテナエレメント１０が正常なとき、アンテナエレメント１０の回路が接地部Ｇ１に接続されるため、ほぼ「０」となる。これに対し、主アンテナ回路１１の途中に断線や接続不良箇所があるときは、アンテナエレメント１０への通電が不可となるため、接点Ｔ１，Ｔ２間のインピーダンスは「高」となる。

このように、本実施形態によれば、シールドボックスなどの設備を用いずに、安価な測定器Ｓでインピーダンスを測定するだけで、アンテナエレメント１０の欠陥の有無を知ることができる。よって、無線通信装置Ｍの検査コストを下げて、製造コストの増大を抑えることができる。しかも測定によって得られる測定値は、「０」か「高」かの２種類だけであり、数値を厳密に読み取る必要がないので、測定器Ｓの設定が簡単であり、検査作業も非常に容易であるから、多数の無線通信装置の検査作業を、短時間で処理することが可能である。

また、アンテナエレメント１０を筐体２０の外側の表面に設け、補助アンテナ回路１２の露出部１２ａが、筐体２０の外側に臨むようにすることによって、無線通信装置Ｍが製造され、販売されたあとでも、必要に応じ、アンテナ機能が正常であるかどうかを確認することができる。

(その他の実施形態)
前記実施形態では、アンテナエレメント１０を筐体２０の外側の表面に設けているが、アンテナエレメント１０を筐体２０の内側の表面に設けることも可能である。

Ｍ 無線通信装置
１０ アンテナエレメント
１１ 主アンテナ回路
１２ 補助アンテナ回路
１２ａ 露出部
２０ 筐体
３０ 保護層
３１ 透孔部
４０ 基板
４１ 信号線
４２ 通信回路
５０ アース縁
５１ 通電制御部材

Claims (5)

1. 無線通信装置の筐体の表面に設けられた導電性材料から成る主アンテナ回路、および、前記筐体の表面に設けられ、前記主アンテナ回路に直列に接続された導電性材料から成る補助アンテナ回路を有するアンテナエレメントと、
   前記アンテナエレメントの表面を、前記補助アンテナ回路の一部を露出させるように被覆する、非導電性材料から成る保護層とを含むことを特徴とするアンテナ構造。
2. 前記補助アンテナ回路は、最長箇所の長さが、前記主アンテナ回路における最長箇所の長さの１０分の１以下であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ構造。
3. 前記アンテナエレメントを通信回路と電気的に接続するための信号線と、該信号線の途中に接続されて接地するためのアース線と、該アース線に設けられ、直流電流または予め定めた周波数以下の交流電流は導通させるが、該周波数より高い周波数の交流電流は遮断する特性を有する通電制御部材とをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ構造。
4. 請求項１〜３のいずれか１つに記載のアンテナ構造を備えることを特徴とする無線通信装置。
5. 無線通信装置の筐体の表面に、導電性材料から成る主アンテナ回路と、該主アンテナ回路に直列に接続された導電性材料から成る補助アンテナ回路とを有するアンテナエレメントを設け、
   前記アンテナエレメントの表面を、前記補助アンテナ回路の一部を露出させるように、非導電性材料から成る保護層で被覆し、
   前記補助アンテナ回路の露出する部分を通じて、前記アンテナエレメントに通電することによって、前記アンテナエレメントのインピーダンスを測定し、
   得られたインピーダンス測定値に基づいて、前記アンテナエレメントにおける欠陥の有無を判定することを特徴とするアンテナ検査方法。

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