JP2014217050A - Ｇｐｓアンテナ、マザーボード及び無線通信装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、無線通信装置の体積を効果的に小さくすることができるＧＰＳアンテナ、当該ＧＰＳアンテナを備えるマザーボード並びに前記ＧＰＳアンテナ及び前記マザーボードを備える無線通信装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）アンテナは、フィードイン部と、接地部と、フィードイン部及び接地部に接続されている共振素子と、を備える。ＧＰＳアンテナは、マザーボードのプリント回路基板の表面の銅箔をエッチングすることにより形成され、共振素子は、放射体と、放射体によって囲むことで形成された第一間隙及び第二間隙と、を備え、第一間隙及び前記第二間隙は、共振素子の電気特性の長さを増加させるために用いられ、第一間隙は開口を有し、第二間隙は閉鎖している構造を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、アンテナに関し、特にグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）アンテナ及び当該ＧＰＳアンテナを備えるマザーボード並びに無線通信装置に関するものである。
現在、無線通信装置に用いられるＧＰＳアンテナは、セラミックアンテナ、フラットアンテナ又は平面逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）を主とする。中でも、セラミックアンテナは、その製造工程が一般的な金属アンテナより複雑であるため、コストがかかる。また、フラットアンテナ及び平面逆Ｆアンテナは、面積が大きく、回路基板において有効放射エリアを占有するため、回路基板の有効利用空間を大幅に低減させる。従って、このような各種のアンテナは、近年益々軽くて薄くなっているスマートフォン及びタブレットパソコン等の新世代の無線通信装置に適さない。
本発明は、上記の問題点を考慮してなされたものであり、無線通信装置の体積を効果的に小さくすることができるＧＰＳアンテナ、当該ＧＰＳアンテナを備えるマザーボード並びに前記ＧＰＳアンテナ及び前記マザーボードを備える無線通信装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係るグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）アンテナは、フィードイン部と、接地部と、前記フィードイン部及び前記接地部に接続されている共振素子と、を備える。前記ＧＰＳアンテナは、マザーボードのプリント回路基板の表面の銅箔をエッチングすることにより形成され、前記共振素子は、放射体と、前記放射体によって囲むことで形成された第一間隙及び第二間隙と、を備え、前記第一間隙及び前記第二間隙は、前記共振素子の電気特性の長さを増加させるために用いられ、前記第一間隙は開口を有し、前記第二間隙は閉鎖している構造を有する。
上記の目的を達成するために、本発明に係るマザーボードは、プリント回路基板、及び、フィードイン部と、接地部と、前記フィードイン部及び前記接地部に接続されている共振素子とを含むＧＰＳアンテナ、を備える。前記ＧＰＳアンテナは、マザーボードのプリント回路基板の表面の銅箔をエッチングすることにより形成され、前記共振素子は、放射体と、前記放射体によって囲むことで形成された第一間隙及び第二間隙と、を備え、前記第一間隙及び前記第二間隙は、前記共振素子の電気特性の長さを増加させるために用いられ、前記第一間隙は開口を有し、前記第二間隙は閉鎖している構造を有する。
上記の目的を達成するために、本発明に係る無線通信装置は、プリント回路基板を含むマザーボード、及び、フィードイン部と、接地部と、前記フィードイン部及び前記接地部に接続されている共振素子と、を含むＧＰＳアンテナ、を備える。前記ＧＰＳアンテナは、マザーボードのプリント回路基板の表面の銅箔をエッチングすることにより形成され、前記共振素子は、放射体と、前記放射体によって囲むことで形成された第一間隙及び第二間隙と、を備え、前記第一間隙及び前記第二間隙は、前記共振素子の電気特性の長さを増加させるために用いられ、前記第一間隙は開口を有し、前記第二間隙は閉鎖している構造を有する。
本発明のＧＰＳアンテナは、プリント回路基板の表面の銅箔を直接にエッチングすることにより形成されるので、プリント回路基板を製造する際、ＧＰＳアンテナも同時に製造することができるため、ＧＰＳアンテナを単独で製造することに起因するコストアップを避けることができる。また、ＧＰＳアンテナが無線通信装置のマザーボードのプリント回路基板の上面に直接に形成されているため、前記無線通信装置の体積を効果的に小さくすることができる。また、本発明のＧＰＳアンテナの第一間隙及び第二間隙は、ＧＰＳアンテナの電気特性の長さを増加させて、前記無線通信装置のサイズをさらに縮小させることができる。
本発明の実施形態に係るマザーボードの構造を示す図である。 本発明の実施形態に係るＧＰＳアンテナのリターンロスを示す図である。
図１に示すように、本発明の実施形態に係るマザーボード１００は、携帯電話機、携帯情報端末又はタブレットパソコン等の無線通信装置に使用され、プリント回路基板（ＰＣＢ）１０及びＧＰＳアンテナ２０を備える。ＧＰＳアンテナ２０は、プリント回路基板１０の表面の銅箔をエッチングすることによって形成される。
ＧＰＳアンテナ２０は、共振素子２１、接地部２４及びフィードイン部２５を備える。共振素子２１は、接地部２４及びフィードイン部２５に接続されて、接地部２４を介して接地されると共に、フィードイン部２５を介してマザーボード１００の信号フィードイン端子（図示しない）に電気的に接続されて、マザーボード１００に無線信号を提供する。また、共振素子２１は、放射体（図示しない）及び前記放射体により形成された第一間隙間２２及び第二間隙２３を備える。第一間隙２２の一端には、開口が設けられており、第二間隙２３は、閉鎖している。より詳細には、前記放射体は、第一放射部２１１、第二放射部２１３及び第三放射部２１５を備える。第一放射部２１１は、矩形の筐体である。第二放射部２１３及び第三放射部２１５は、それぞれ第一放射部２１１の１つの長辺の対向する両端から同じ方向に向かって、互いに対して平行に延在している。即ち、第二放射部２１３及び第三放射部２１５は、第一放射部２１１の同一側に位置する。第一放射部２１１、第二放射部２１３及び第三放射部２１５は、共同で第一間隙２２を形成する。第二間隙２３は、第一放射部２１１により囲まれて形成される。
本実施形態において、第二放射部２１３及び第三放射部２１５は、それぞれ細長い帯状体である。第二放射部２１３は、第三放射部２１５より長い。第三放射部２１５の末端と第二放射部２１３との間には、第一間隙２２の開口が形成されている。
接地部２４及びフィードイン部２５は、それぞれ第三放射部２１５の一方側の側辺から、第二放射部２１３から離れる方向に向かって、且つ第三放射部２１５に対して垂直に延在する。接地部２４は、第三放射部２１５の末端に位置する。フィードイン部２５は、接地部２４に対して平行であり、且つ第三放射部２１５の中間点に位置する。
本発明は、第一間隙２２及び第二間隙２３の形状及びサイズを調節することによって、ＧＰＳアンテナ２０の共振周波数を調節して、ＧＰＳアンテナ２０を１５７５ＭＨｚの周波数下で動作させることができる。ＧＰＳアンテナ２０が動作する時、無線信号のエネルギーは、第一間隙２２及び第二間隙２３の周りで強められ、共振素子２１の電磁場エネルギーの分布状況は改善される。これにより、さらに優れた電磁放射効果が得られ、アンテナの帯域幅が広くなる。また、第一間隙２２及び第二間隙２３が存在するため、前記放射体の電気特性の長さを増加させて、前記放射体の占有面積をさらに縮小させることができる。
図２は、ＧＰＳアンテナ２０のシミュレーションソフトにより測定されたリターンロス（ＲＬ）を示している。表１は、ＧＰＳアンテナ２０が１５７５ＭＨｚの周波数の近くで動作する場合の利得パーセンテージを示している。図２及び表１に示すように、本発明のＧＰＳアンテナ２０が１５７５ＭＨｚの周波数下で動作する時、Ｓ１１値は約−２２ｄＢであり、利得パーセンテージは４２．６％であるので、無線信号の伝送要求を完全に満たしている。
Figure 2014217050
上記の実施形態から分かるように、本発明のＧＰＳアンテナ２０は、プリント回路基板１０の表面の銅箔を直接にエッチングすることにより形成されるので、プリント回路基板１０を製造する際、ＧＰＳアンテナ２０も同時に製造することができるため、ＧＰＳアンテナ２０を単独で製造することに起因するコストアップを避けることができる。また、ＧＰＳアンテナ２０が無線通信装置のマザーボードのプリント回路基板１０の上面に直接に形成されているため、前記無線通信装置の体積を効果的に小さくすることができる。また、本発明のＧＰＳアンテナ２０の第一間隙２２及び第二間隙２３は、ＧＰＳアンテナ２０の電気特性の長さを増加させて、前記無線通信装置のサイズをさらに縮小させることができる。
１０ プリント回路基板
２０ ＧＰＳアンテナ
２１ 共振素子
２２ 第一間隙
２３ 第二間隙
２４ 接地部
２５ フィードイン部
１００ マザーボード
２１１ 第一放射部
２１３ 第二放射部
２１５ 第三放射部

Claims (6)

  1. フィードイン部と、接地部と、前記フィードイン部及び前記接地部に接続されている共振素子と、を備えるＧＰＳアンテナであって、
    前記ＧＰＳアンテナは、マザーボードのプリント回路基板の表面の銅箔をエッチングすることにより形成され、前記共振素子は、放射体と、前記放射体によって囲むことで形成された第一間隙及び第二間隙と、を備え、前記第一間隙及び前記第二間隙は、前記共振素子の電気特性の長さを増加させるために用いられ、前記第一間隙は開口を有し、前記第二間隙は閉鎖している構造を有することを特徴とするＧＰＳアンテナ。
  2. 前記放射体は、第一放射部、第二放射部及び第三放射部を備え、前記第一放射部は、閉鎖している筐体であり、前記第二放射部及び前記第三放射部は、それぞれ前記第一放射部から、同じ方向に向かって互いに対して平行に延在してなり、
    前記第一放射部、前記第二放射部及び前記第三放射部は、共同で前記第一間隙を形成し、第二間隙は、前記第一放射部により囲まれて形成されることを特徴とする請求項１に記載のＧＰＳアンテナ。
  3. 前記第二放射部及び前記第三放射部は、それぞれ細長い帯状体であり、且つ前記第一放射部の同側に位置することを特徴とする請求項２に記載のＧＰＳアンテナ。
  4. 前記接地部及び前記フィードイン部は、それぞれ前記第三放射部の一方側の側辺から、前記第二放射部から離れる方向に向かって、前記第三放射部に対して垂直に延在し、前記接地部は、前記第三放射部の末端に位置し、前記フィードイン部は前記接地部に対して平行であり且つ前記第三放射部の中間点に位置することを特徴とする請求項３に記載のＧＰＳアンテナ。
  5. プリント回路基板、及び、
    フィードイン部と、接地部と、前記フィードイン部及び前記接地部に接続されている共振素子と、を含むＧＰＳアンテナを備えるマザーボードであって、
    前記ＧＰＳアンテナは、前記マザーボードの前記プリント回路基板の表面の銅箔をエッチングすることにより形成され、前記共振素子は、放射体と、前記放射体によって囲むことで形成された第一間隙及び第二間隙と、を備え、前記第一間隙及び前記第二間隙は、前記共振素子の電気特性の長さを増加させるために用いられ、前記第一間隙は開口を有し、前記第二間隙は閉鎖している構造を有することを特徴とするマザーボード。
  6. プリント回路基板を含むマザーボード、及び、
    フィードイン部と、接地部と、前記フィードイン部及び前記接地部に接続されている共振素子と、を含むＧＰＳアンテナ、
    を備える無線通信装置であって、
    前記ＧＰＳアンテナは、前記マザーボードの前記プリント回路基板の表面の銅箔をエッチングすることにより形成され、前記共振素子は、放射体と、前記放射体によって囲むことで形成された第一間隙及び第二間隙と、を備え、前記第一間隙及び前記第二間隙は、前記共振素子の電気特性の長さを増加させるために用いられ、前記第一間隙は開口を有し、前記第二間隙は閉鎖している構造を有することを特徴とする無線通信装置。
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