JP2016163259A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 パターンアンテナとチップアンテナとを選択的に使用可能なアンテナ装置を提供する。
【解決手段】 基板１１上に、パターンアンテナ２１が形成されている。基板１１の角部１１ｃには、チップアンテナ２５を搭載可能なチップアンテナ搭載領域３１が設けられている使用条件に応じて、チップアンテナ２５を搭載して使用する使用形態と、チップアンテナ２５を搭載せずにパターンアンテナ２１のみをアンテナとして用いる使用形態とを一つの基板１１で選択できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板にパターンアンテナが形成されたアンテナ装置に関し、特にチップアンテナな搭載可能なアンテナ装置に関するものである。

昨今、デジタルカメラやフォトプリンタなどの小型電気機器への無線機能搭載が増えている。これら機器には、アンテナ一体型の通信モジュール（Wireless LAN, Bluetooth(登録商標)）が多く採用されており、求められる性能、モジュールの設置要件（容積の制限や周辺部品との干渉軽減）に応じて、チップアンテナ（誘電体アンテナ）やパターンアンテナが都度選択されている。

図７は従来のパターンアンテナを実装したアンテナ装置２０１の外観図である。図８は従来のチップアンテナを搭載したアンテナ装置３０１の外観図である。
図７に示すように、アンテナ装置２０１は、無線通信回路３５に対してグランドパターン２３７を挟んでパターンアンテナ２２１が基板の外周部に形成されている。パターンアンテナ２２１は、給電部２２１ｂと開放端２２１ａとの間にメアンダパターン部２２１ｃを有している。アンテナ装置２０１では、開放端２２１ａは基板の内側に設けられている。

一方、図８に示すように、アンテナ装置３０１は、無線通信回路３３５に対してグランドパターン３３７を挟んでチップアンテナ３２５が基板上に搭載されている。給電部３２１ｂとチップアンテナ３２５との間は配線３３３によって接続されている。
図８、並びに特許文献１に開示されるアンテナ装置では、チップアンテナを使うことが前提となっており、アンテナ機能を単独で発揮するパターンアンテナは形成されていない。なお、特許文献１に開示されているアンテナ装置のメアンダライン素子は、リアクタンス容量成分として機能し、給電端子に接続されておらず、単独でアンテナとしては機能しない。

特開２００３−２７３６３５号公報

ところで、従来では、上述したように、チップアンテナを搭載する基板と、パターンアンテナが搭載された基板とは共用できない構成になっている。そのため、チップアンテナを使用する場合とパターンアンテナを使用する場合とで異なる基板を準備する必要があり、準備する基板の発注・製造の管理に手間がかかると共に、不要な基板が在庫として残り、コスト高となるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パターンアンテナとチップアンテナとを選択的に使用可能なアンテナ装置を提供することにある。

上述した目的を達成するために、本発明のアンテナ装置は、基板と、前記基板上に形成されたパターンアンテナと、前記基板上に設けられ、チップアンテナを搭載可能なチップアンテナ搭載領域とを有し、前記チップアンテナ搭載領域に前記チップアンテナが搭載された場合に、前記チップアンテナの接続電極となる接続電極パターンが前記パターンアンテナの一部に設けられている。

この構成によれば、チップアンテナを搭載しない場合には、パターンアンテナのみをアンテナとして機能させる。
一方、チップアンテナ搭載領域にチップアンテナを搭載した場合には、パターンアンテナの接続電極パターンがチップアンテナに接続され、チップアンテナがアンテナとして機能する。
すなわち、この構成によれば、基板にチップアンテナを搭載する場合と、チップアンテナを搭載しないでパターンアンテナのみを使う場合と一つの装置で選択できる。そのため、これらの２つの場合で準備するアンテナ装置の発注・製造を個別に管理する必要がなく、不要な基板が在庫として残る割合を少なくでき、コストを削減できる。

好適には本発明のアンテナ装置の前記接続電極パターンは、前記パターンアンテナの開放端または前記基板上における前記開放端の近傍に形成されたパターンであり、前記パターンアンテナの前記開放端の反対側に給電部が設けられている。
この構成によれば、限られた基板上の領域において、パターンアンテナの電気長を長くできる。

好適には本発明の前記接続電極パターンは、前記基板の角部に形成されている。
この構成によれば、基板の角部にチップアンテナを搭載することができ、チップアンテナが本来備えた性能を十分に発揮させることができる。

好適には本発明の前記パターンアンテナは、開放端と反対側の端部との間に、グランドと容量を形成する部分を有する。
この構成によれば、パターンアンテナとグランドとの間に容量が形成されることで、アンテナを小型化すると共に、放射効率を高めことができる。

好適には本発明では、前記パターンアンテナの前記接続電極パターン以外の部分の一部が、前記チップアンテナ搭載領域内に位置している。
この構成によれば、パターンアンテナの電気長を長くでき、放射効率を高めることができる。

好適には本発明の前記パターンアンテナの前記接続電極パターン以外の部分の全体が、前記チップアンテナ搭載領域外に位置している。

好適には本発明の前記パターンアンテナは、給電部側にメアンダパターン部を有し、前記メアンダパターン部と前記接続電極パターンとの間に前記基板の辺部付近に沿って延在する部分を有する。
この構成によれば、基板上の限られた領域内におけるパターンアンテナの電気長を長くできると共に、基板の辺部付近にパターンアンテナを配置でき、高い放射効率を発揮できる。

本発明によれば、パターンアンテナとチップアンテナとを選択的に使用可能なアンテナ装置を提供することができる。

図１は本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置の正面側の外観図である。 図１に示すパターンアンテナおよびチップアンテナ搭載領域付近の拡大図である。 本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置にチップアンテナを搭載した状態での正面側の外観図である。 図３に示すパターンアンテナおよびチップアンテナ付近の拡大図である。 本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置の正面側の外観図である。 図５に示すパターンアンテナおよびチップアンテナ搭載領域付近の拡大図である。 従来のパターンアンテナを実装したアンテナ装置の外観図である。 従来のチップアンテナを搭載したアンテナ装置の外観図である。

以下、本発明の実施形態に係るアンテナ装置について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置１の正面側の外観図、図２は図１に示すパターンアンテナ２１およびチップアンテナ搭載領域３１付近の拡大図である。
図３は本発明の第１実施形態に係るアンテナ装置１にチップアンテナ２５を搭載した状態での正面側の外観図、図４は図３に示すパターンアンテナ２１およびチップアンテナ２５付近の拡大図である。

図１〜図４に示すように、アンテナ装置１は、基板１１上に、パターンアンテナ２１が形成されている。
また、基板１１の角部１１ｃには、チップアンテナ搭載領域３１が設けられている。チップアンテナ搭載領域３１は、チップアンテナ２５を搭載可能な領域であり、チップアンテナ２５の大きさおよび形状に適合するように規定されている。例えば、チップアンテナ搭載領域３１には、出荷時にはチップアンテナ２５は搭載されておらず、出荷後に必要に応じてチップアンテナ２５が搭載される。

また、基板１１には、無線通信回路３５が搭載されている。また、チップアンテナ搭載領域３１と無線通信回路３５との間には、グランドパターン３７が形成されている。また、基板１１上の短辺１１ｂに沿ってチップアンテナ搭載領域３１と隣接する領域は、配線禁止領域３９が設けられている。基板１１は、例えば、エポキシ樹脂やガラス等で構成されている。
アンテナ装置１は、使用条件に応じて、チップアンテナ２５を搭載して使用する使用形態と、チップアンテナ２５を搭載せずにパターンアンテナ２１のみをアンテナとして用いる使用形態とを一つの基板１１で選択できる。

パターンアンテナ２１は、一端に開放端となる接続電極パターン２１ａと、他端に給電部２１ｂ（開放端と反対側の端部）とを有している。パターンアンテナ２１は、基板１１の周縁部付近、すなわち、長辺１１ａおよび短辺１１ｂ付近に形成されている。
パターンアンテナ２１は、接続電極パターン２１ａと給電部２１ｂとの間に、メアンダパターン部２１ｃを有している。

メアンダパターン部２１ｃは、グランドパターン３７と配線禁止領域３９との間の接続経路上に位置している。
メアンダパターン部２１ｃは、例えば、矩形波形状を有し、予め形成されたものが用いられる。

また、パターンアンテナ２１のアンテナ部の接続電極パターン２１ａ近傍の部分は、チップアンテナ搭載領域３１内に位置している。すなわち、パターンアンテナ２１は、チップアンテナ搭載領域３１の内側から接続電極パターン２１ａまで延在している。
パターンアンテナ２１の接続電極パターン２１ａと給電部（ＲＦＩＯ）２１ｂとの間に位置する容量形成部２１ｄは、グランドパターン３７との間で容量Ｃを形成する。このように容量形成部２１ｄをパターンアンテナ２１に設けることで、パターンアンテナ２１の放射効率を向上できる。

パターンアンテナ２１は、メアンダパターン部２１ｃの給電部２１ｂと反対側から基板１１の長辺１１ａと平行に基板１１の短辺１１ｂまで延在する部分２１ｅと、短辺１１ｂ付近で短辺１１ｂに沿ってチップアンテナ搭載領域３１に向けて延在する部分２１ｆと、短辺１１ｂからグランドパターン３７に向けて容量形成部２１ｄまで延在する部分２１ｇと、長辺１１ａ付近で長辺１１ａに沿ってチップアンテナ搭載領域３１に向けて延在する部分２１ｈと、チップアンテナ搭載領域３１の内側で接続電極パターン２１ａまで延在する部分２１iとを有する。
このように、基板１１の縁部である長辺１１ａおよび短辺１１ｂ付近に、パターンアンテナ２１を形成することで、放射効率を高めることができる。

アンテナ装置１において、パターンアンテナ２１は、それ単独で十分なアンテナ特性を発揮するように設計されている。
パターンアンテナ２１は、基板１１の表面全体をメッキ処理した後にエッチングにより配線を形成して得られる。

アンテナ装置１では、上述したように、グランドパターン３７との間で容量Ｃを形成する容量形成部２１ｄを設け、且つ、パターンアンテナ２１をチップアンテナ搭載領域３１の内側から接続電極パターン２１ａまで延在させたことで、基板１１上の許容範囲内において、パターンアンテナ２１の面積を広くし、放射効率を高めることができる。

チップアンテナ搭載領域３１は、基板１１上の角部１１ｃに設けられている。このようにチップアンテナ搭載領域３１を基板１１の角部１１ｃに設けたことで、図３および図４に示すように、チップアンテナ２５を搭載した際に、高い放射効率を実現できる。チップアンテナ２５は、例えば、誘電体や磁性体から基板に放射導体を帯状に巻装して所定の周波数に同調させるように構成されている。

チップアンテナ搭載領域３１には、パターンアンテナ２１の開放端となる接続電極パターン２１ａが位置している。接続電極パターン２１ａは、チップアンテナ２５の搭載時に、チップアンテナ２５の第１の接続電極と電気的に接続される。
また、チップアンテナ搭載領域３１には、チップアンテナ２５の搭載時に、チップアンテナ２５の第２の接続電極と電気的に接続される接続電極パターン５１が形成されている。接続電極パターン５１は、接続電極パターン３１ａの近傍に形成されている。

アンテナ装置１では、図１および図２に示すように、チップアンテナ搭載領域３１とグランドパターン３７との間にパターンアンテナ２１を形成して、チップアンテナ搭載領域３１を無線通信回路３５から離している。そのため、チップアンテナ搭載領域３１にチップアンテナ２５を搭載したときのチップアンテナ２５の性能保証ができる。

以下、アンテナ装置１の使用状態を説明する。
［チップアンテナ２５を実装しない場合］
アンテナ装置１は、チップアンテナ２５を実装しない場合には、図１および図２に示す状態で、パターンアンテナ２１の接続電極パターン２１ａを開放端として使用する。
そして、給電部２１ｂに給電信号ＲＦが供給され、パターンアンテナ２１が所定の周波数帯域で共振する。パターンアンテナ２１は、例えば、２４００〜２５００ＭＨｚの周波数帯域で同調するように設計されている。
チップアンテナ２５を実装しない場合でのアンテナ装置１の放射効率は、例えば−２．４ｄＢである。

［チップアンテナ２５を実装する場合］
アンテナ装置１は、チップアンテナ２５を実装する場合には、図３および図４に示すように、チップアンテナ搭載領域３１にチップアンテナ２５を固定する。このとき、チップアンテナ２５の第１の接続電極が接続電極パターン２１ａに電気的に接続され、第２の接続電極が接続電極パターン５１に電気的に接続される。

そして、給電部２１ｂに給電信号ＲＦが供給され、これらがパターンアンテナ２１の接続電極パターン２１ａを介してチップアンテナ２５の第１の接続電極に供給され、チップアンテナ２５が所定の周波数帯域で共振する。チップアンテナ２５は、例えば、２４００〜２５００ＭＨｚの周波数帯域で同調するように設計されている。このとき、チップアンテナ２５の他に、パターンアンテナ２１もアンテナとしての機能を発揮している。
チップアンテナ２５を実装する場合でのアンテナ装置１の放射効率は、例えば−２．８ｄＢ
である。

以上説明したように、アンテナ装置１では、チップアンテナ２５を搭載する場合と、チップアンテナ２５を搭載しないでパターンアンテナ２１のみを使う場合とを選択できる。そのため、これらの２つの場合で準備する基板の発注・製造を個別に管理する必要がなく、不要な基板が在庫として残る割合を少なくでき、コストを削減できる。

また、アンテナ装置１では、図１〜図４に示すように、チップアンテナ搭載領域３１を基板１１の端部に形成してると共に、チップアンテナ搭載領域３１をチップアンテナ２５から離したため、チップアンテナ搭載領域３１にチップアンテナ２５を搭載したときのチップアンテナ２５の性能を保証できる。

また、アンテナ装置１によれば、パターンアンテナ２１は、基板１１の周縁部付近、すなわち、長辺１１ａおよび短辺１１ｂ付近に形成されているので、高い放射効率を得ることができる。
すなわち、アンテナ装置１では、パターンアンテナ２１の給電部２１ｂ側にメアンダパターン部２１ｃを有し、メアンダパターン部２１ｃと接続電極パターン２１ａとの間の基板１１の長辺１１ａおよび短辺１１ｂに沿って延在する部分を有する。これにより、基板１１上の限られた領域内におけるパターンアンテナ２１の電気長を長くできると共に、基板１１の辺部付近にパターンアンテナ２１を配置でき、高い放射効率を発揮できる。

また、アンテナ装置１では、上述したように、グランドパターン３７との間で容量Ｃを形成する容量形成部２１ｄを設け、且つ、パターンアンテナ２１をチップアンテナ搭載領域３１の内側から接続電極パターン２１ａまで延在させたことで、基板１１上の許容範囲内において、パターンアンテナ２１の面積を広くし、放射効率を高めることができる。

［第２実施形態］
図５は本発明の第２実施形態に係るアンテナ装置１０１の正面側の外観図、図６は図５に示すパターンアンテナ１２１およびチップアンテナ搭載領域１３１付近の拡大図である。
図５および図６に示すように、アンテナ装置１０１では、パターンアンテナ１２１の接続電極パターン１２１ａ以外の部分の全体が、チップアンテナ搭載領域１３１の外部に位置している。
アンテナ装置１０１によっても、第１実施形態と効果と同様の効果が得られる。ただし、チップアンテナ２５を実装しない状態での放射効率は、例えば−２．６ｄＢとなり、第１実施形態のアンテナ装置１に比べて多少低い。

本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。

上述した実施形態では、パターンアンテナ２１の開放端に接続電極パターン２１ａを設けた場合を例示したが、開放端ではなく、開放端付近に接続電極パターン２１ａを設けてもよい。

また、上述したパターンアンテナ２１およびチップアンテナ搭載領域３１の形状および基板１１上の位置は一例であり、要求される特性等との関係で適宜変更可能である。

また、上述した実施形態では、パターンアンテナ２１とチップアンテナ搭載領域３１とを基板１１の同一面に形成した場合を例示したが、パターンアンテナ２１とチップアンテナ搭載領域３１とを基板１１の異なる面に形成してもよい。この場合には、パターンアンテナ２１に接続電極パターン２１ａが基板１１の両面に位置するためのコンタクトホールを形成する。

本発明は、パターンアンテナおよびチップアンテナを使用する可能性があるアンテナ装置に適用可能である。

１， １０１，２０１，３０１…アンテナ装置
１１…基板
１１ａ…長辺
１１ｂ…短辺
２１…パターンアンテナ
２１ａ…接続電極パターン
２１ｂ…給電部
２１ｃ…メアンダパターン部
２１ｄ…容量形成部
２５…チップアンテナ
３１…チップアンテナ搭載領域
３５…無線通信回路
３７…グランドパターン
５１…接続電極パターン

Claims (7)

1. 基板と、
   前記基板上に形成されたパターンアンテナと、
   前記基板上に設けられ、チップアンテナを搭載可能なチップアンテナ搭載領域と
   を有し、
   前記チップアンテナ搭載領域に前記チップアンテナが搭載された場合に、前記チップアンテナの接続電極となる接続電極パターンが前記パターンアンテナの一部に設けられている
   アンテナ装置。
2. 前記接続電極パターンは、前記パターンアンテナの開放端または前記基板上における前記開放端の近傍に形成されたパターンであり、
   前記パターンアンテナの前記開放端の反対側に給電部が設けられている
   請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記接続電極パターンは、前記基板の角部に形成されている
   請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
4. 前記パターンアンテナは、開放端と反対側の端部との間に、グランドと容量を形成する部分を有する
   請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置。
5. 前記パターンアンテナの前記接続電極パターン以外の部分の一部が、前記チップアンテナ搭載領域内に位置している
   請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置。
6. 前記パターンアンテナの前記接続電極パターン以外の部分の全体が、前記チップアンテナ搭載領域外に位置している
   請求項１〜４のいずれかに記載のアンテナ装置。
7. 前記パターンアンテナは、給電部側にメアンダパターン部を有し、前記メアンダパターン部と前記接続電極パターンとの間に前記基板の辺部付近に沿って延在する部分を有する
   請求項１〜６のいずれかに記載のアンテナ装置。
   
   

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