JP2017135671A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のアンテナを備える電子機器内部の省スペース化。【解決手段】第１のアンテナと第２のアンテナとを備えた電子機器であって、前記第１のアンテナは、第１の放射素子と、前記第１の放射素子に電磁界結合で非接触に給電する給電素子と、前記給電素子に接触する第１の伝送線路とを有し、前記第２のアンテナは、第２の放射素子と、前記第２の放射素子に接触する第２の伝送線路とを有し、前記第１のアンテナの基本モードの共振周波数は、前記第２のアンテナの基本モードの共振周波数よりも高い、電子機器。【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器に関する。

従来、放射素子に同軸ケーブルを介して給電する接触給電構造を備えた電子機器が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

米国特許第８１０６８３６号明細書

しかしながら、従来技術では、放射素子と同軸ケーブルとをネジ止め等により接触させる必要があるので、給電構造が大型化しやすい。そのため、複数のアンテナを電子機器に設ける場合、給電構造を各アンテナについて備える必要があるので、電子機器内部の省スペース化が難しい。

そこで、本発明は、複数のアンテナを備える電子機器内部の省スペース化を目的とする。

上記目的を達成するため、一つの案では、
第１のアンテナと第２のアンテナとを備えた電子機器であって、
前記第１のアンテナは、第１の放射素子と、前記第１の放射素子に電磁界結合で非接触に給電する給電素子と、前記給電素子に接触する第１の伝送線路とを有し、
前記第２のアンテナは、第２の放射素子と、前記第２の放射素子に接触する第２の伝送線路とを有し、
前記第１のアンテナの基本モードの共振周波数は、前記第２のアンテナの基本モードの共振周波数よりも高い、電子機器が提供される。

本案によれば、前記第１の放射素子と前記給電素子との電磁界結合により、前記給電素子は前記第１の放射素子に電磁界結合で非接触に給電できるので、前記第１のアンテナの給電構造の小型化ができる。よって、前記第２のアンテナへの給電が接触給電であっても、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを備えた電子機器内部の省スペース化が可能となる。

また、アンテナの長さは共振周波数が高いほど短くしやすいので、前記第１のアンテナの基本モードの共振周波数が前記第２のアンテナの基本モードの共振周波数よりも高いことにより、前記第１のアンテナの小型化が可能である。したがって、前記第１のアンテナが放射素子だけでなく給電素子を有しても、前記第１のアンテナと前記第２のアンテナとを備えた電子機器内部の省スペース化が可能となる。

なお、アンテナが最も低い共振周波数で共振するモードを、そのアンテナの基本モードという。

したがって、本案によれば、複数のアンテナを備えた電子機器内部の省スペース化が可能となる。

本発明の一実施形態に係る電子機器の一例を模式的に示す平面図である。 図１に示された電子機器の第１の断面の一例を模式的に示す断面図である。 図１に示された電子機器の第２の断面の一例を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る電子機器２の一例を模式的に示す平面図である。電子機器２は、アンテナを備えた電子機器の一例である。

アンテナを備えた電子機器とは、例えば、据え置き型のテレビやパソコン等の表示機器自体、表示機器に搭載される装置、移動体自体、又は移動体に搭載される装置である。移動体の具体例として、携帯可能な携帯端末装置、自動車等の車両、ロボットなどが挙げられる。携帯端末装置の具体例として、携帯電話、スマートフォン、コンピュータ、ゲーム機、テレビ、音楽や映像のプレーヤー、ウェアラブルデバイスなどが挙げられる。ウェアラブルデバイスの具体的な形態として、リストウォッチ型、ペンダント型、メガネ型などが挙げられる。

図１は、電子機器２の背面部である裏蓋４（図２参照）を取り除いた状態を例示する。図２は、電子機器２の第１の断面の一例を模式的に示す断面図である。裏蓋４は、絶縁性の部品であり、外形フレーム３に取り付けられる。図２は、図１に示された一点鎖線９Ａにおける断面（Ｚ軸に平行な断面）を例示する。図３は、電子機器２の第２の断面の一例を模式的に示す断面図である。図３は、図１に示された一点鎖線９Ｂにおける断面（Ｚ軸に平行な断面）を例示する。

電子機器２は、画像を表示可能なタッチパネル５と、タッチパネル５及び裏蓋４が固定される外形フレーム３とを備える。タッチパネル５は、タッチ式の入力部とパネル型の表示部とを含んで構成された表示パネルの一例である。外形フレーム３は、タッチパネル５の外周縁部を覆った状態でタッチパネル５を支える部品である。外形フレーム３は、電子機器２の外周側面の外形の少なくとも一部を形成する筐体フレームである。

電子機器２は、例えば、基板１３と、第１の電子回路１０と、第２の電子回路４０と、第１のアンテナ２５と、第２のアンテナ４５とを備える。第１のアンテナ２５は、第１の伝送線路１１を有し、第２のアンテナ４５は、第２の伝送線路４１を有する。

基板１３は、外形フレーム３に収容された基板の一例であり、誘電体を主成分とする部品である。基板１３は、プリント基板でもよいし、フレキシブル基板でもよい。基板１３は、第１の基板表面と、第１の基板表面とは反対側の第２の基板表面とを有する。例えば、第１の基板表面には、第１の電子回路１０が実装され、第２の基板表面には、グランド１４が形成されている。グランド１４は、例えば、基板１３に形成されたグランドパターンである。第１のグランド外縁１４ａは、グランド１４の直線的な外縁の一例であり、例えば、Ｙ軸に平行な方向に延伸する。第２のグランド外縁１４ｂは、グランド１４の直線的な外縁の一例であり、例えば、Ｘ軸に平行な方向に延伸する。図示の場合、第１のグランド外縁１４ａと第２のグランド外縁１４ｂとは直交しているが、必ずしも直交していなくてもよい。

第１の電子回路１０は、基板１３に実装された電子回路の一例である。第１の電子回路１０は、例えば、第１のアンテナ２５を介して信号を受信する受信機能と、第１のアンテナ２５を介して信号を送信する送信機能との少なくとも一方の機能を含む集積回路である。第１の電子回路１０は、例えば、ＩＣチップによって実現される。

第２の電子回路４０は、基板１３に実装された電子回路の一例である。第２の電子回路４０は、例えば、第２のアンテナ４５を介して信号を受信する受信機能と、第２のアンテナ４５を介して信号を送信する送信機能との少なくとも一方の機能を含む集積回路である。第２の電子回路４０は、例えば、ＩＣチップによって実現される。

第１の伝送線路１１は、第１の電子回路１０に接続された、グランド１４を利用する伝送線路の一例である。第２の伝送線路４１は、第２の電子回路４０に接続された、グランド１４を利用する伝送線路の一例である。第１の伝送線路１１及び第２の伝送線路４１の具体例として、同軸ケーブル、マイクロストリップライン、ストリップライン、グランドプレーン付きコプレーナウェーブガイド（信号線の形成される導体面とは反対側の表面にグランドプレーンが配置されたコプレーナウェーブガイド）、コプレーナストリップラインなどが挙げられる。図２には、基板１３に形成された第１の伝送線路１１が例示されている。図３には、基板１３に形成された第２の伝送線路４１が例示されている。

電子機器２は、電子機器２外部との無線通信機能を実現するための第１のアンテナ２５及び第２のアンテナ４５を備える。第１のアンテナ２５及び第２のアンテナ４５は、例えば、ブルートゥース（登録商標）等の無線通信規格、ＩＥＥＥ８０２．１１ａｃ等の無線ＬＡＮ（Local Area Network）規格に対応する。第１のアンテナ２５は、第１の伝送線路１１に接続されたアンテナの一例である。第２のアンテナ４５は、第２の伝送線路４１に接続されたアンテナの一例である。

第１のアンテナ２５は、第１の伝送線路１１の終端１２に接続された給電素子２１と、給電素子２１と電磁界結合する第１の放射素子２２と、給電素子２１に終端１２で接触する第１の伝送線路１１とを有する。終端１２は、グランド１４をグランド基準とする給電点である。

給電素子２１は、基板１３に配置されてもよいし、基板１３以外の箇所に配置されてもよい。給電素子２１が基板１３に配置されている場合、給電素子２１は、例えば、基板１３の第１の基板表面に形成された導体パターンである。

給電素子２１は、グランド１４から離れる方向に延伸し、グランド１４をグランド基準とする給電点（終端１２）に接続される第１の共振器の一例である。給電素子２１は、第１の放射素子２２に対して非接触で高周波的に結合して給電可能な線状導体である。図面には、グランド１４の第１のグランド外縁１４ａに対して直角且つＸ軸に平行な方向に延在する直線状導体と、Ｙ軸に平行な第１のグランド外縁１４ａに並走して延在する直線状導体とによって、Ｌ字状に形成された給電素子２１が例示されている。図示の場合、給電素子２１は、終端１２を起点に端部２１ａからＸ軸方向に延伸してからＹ軸方向に曲折部２１ｃで折れ曲がり、Ｙ軸方向に先端部２１ｂまで延伸する。先端部２１ｂは、他の導体が接続されていない開放端である。図面には、Ｌ字状の給電素子２１が例示されているが、給電素子２１の形状は、直線状、メアンダ状、ループ状などの他の形状でもよい。

第１の放射素子２２は、例えば、給電素子２１から離れて配置され、給電素子２１が共振することにより放射導体として機能する第２の共振器の一例である。第１の放射素子２２は、例えば、給電素子２１と電磁界結合することにより給電されて放射導体として機能する。

第１の放射素子２２は、裏蓋４に配置されてもよいし、裏蓋４以外の箇所（例えば、基板１３、外形フレーム３、タッチパネル５など）に配置されてもよい。

第１の放射素子２２は、複数あってもよい。例えば、外形フレーム３と裏蓋４にそれぞれ設けられた第１の放射素子２２は、一つの給電素子２１との電磁界結合によって、非接触で給電されることが可能である。

第１の放射素子２２は、第１のグランド外縁１４ａに沿うようにＹ軸方向に延伸する導体部分２３を有する。導体部分２３は、グランド外縁１４ａから離れて位置する。第１の放射素子２２がグランド外縁１４ａに沿った導体部分２３を有することによって、例えば、第１のアンテナ２５の指向性を容易に調整することが可能となる。

給電素子２１と第１の放射素子２２は、例えば、互いに電磁界結合可能な距離で離れて配置されている。第１の放射素子２２は、給電素子２１から給電を受ける給電部３６を有している。第１の放射素子２２は、給電部３６で給電素子２１を介して電磁界結合によって非接触で給電される。このように給電されることによって、第１の放射素子２２は、第１のアンテナ２５の放射導体として機能する。

図示のように、第１の放射素子２２が２点間（一方の端部２２ａと他方の端部２２ｂとの間）を結ぶ線状導体である場合、半波長ダイポールアンテナと同様の共振電流（定在波状に分布する電流）が第１の放射素子２２上に形成される。すなわち、第１の放射素子２２は、所定の周波数の半波長で共振するダイポールアンテナとして機能（以下、ダイポールモードという）する。

また、図示しないが、第１の放射素子２２は線状導体で四角形を形成するようなループ状導体であってもよい。第１の放射素子２２がループ状導体である場合、ループアンテナと同様の共振電流（定在波状に分布する電流）が第１の放射素子２２上に形成される。すなわち、第１の放射素子２２は、所定の周波数の１波長で共振するループアンテナとして機能（以下、ループモードという）する。

また、図示しないが、第１の放射素子２２は、終端１２のグランド基準に接続される線状導体であってもよい。終端１２のグランド基準とは、例えば、グランド１４などである。例えば、第１の放射素子２２の端部２２ｂが、グランド１４の外縁（例えば、第１のグランド外縁１４ａ）に接続される。第１の放射素子２２は、一端が終端１２のグランド基準に接続され、他端が開放端である線状導体である場合、λ／４モノポールアンテナと同様の共振電流（定在波状に分布する電流）が第１の放射素子２２上に形成される。すなわち、第１の放射素子２２は、所定の周波数の４分の１波長で共振するモノポールアンテナとして機能（以下、モノポールモードという）する。

また、第１の放射素子２２は、電子機器２に固有の構成部品における金属部であってもよい。又は、第１の放射素子２２は、電子機器２に固有の構成部品における樹脂部に設けられていてもよい。電子機器２に固有の構成部品とは、例えば、外形フレーム３、タッチパネル５、バッテリ６、スピーカ８などである。

例えば、第１の放射素子２２が外形フレーム３における金属部である場合、第１のアンテナ２５は、外形フレーム３の金属部を、給電素子２１と電磁界結合する第１の放射素子２２として利用する。外形フレーム３は、電子機器２に構成される部品であり、電子機器２に固有の構成部品の一例である。外形フレーム３の金属部は、外形フレーム３の一部でもよいし、外形フレーム３の全体でもよい。外形フレーム３の金属部は、給電素子２１と電磁界結合することにより給電素子２１から給電されて放射導体として機能する。このように、外形フレーム３の金属部と、給電素子２１との電磁界結合によって、給電素子２１は外形フレーム３の金属部に電磁界結合で非接触に給電できる。したがって、外形フレーム３の金属部と給電素子２１とをネジ止め等により接触させる必要がなくなるので、給電構造の小型化ができる。よって、第２のアンテナ４５への給電が接触給電であっても、第１のアンテナ２５と第２のアンテナ４５とを備えた電子機器２内部の省スペース化が可能となる。

もしくは、第１の放射素子２２が外形フレーム３における樹脂部に設けられる場合、外形フレーム３の樹脂部に設けられた第１の放射素子２２と、給電素子２１との電磁界結合によって、給電素子２１は第１の放射素子２２に電磁界結合で非接触に給電できる。外形フレーム３の樹脂部は、外形フレーム３の一部でもよいし、外形フレーム３の全体でもよい。したがって、外形フレーム３の樹脂部に設けられた第１の放射素子２２と、給電素子２１とをネジ止め等により接触させる必要がなくなるので、給電構造の小型化ができる。よって、第２のアンテナ４５への給電が接触給電であっても、第１のアンテナ２５と第２のアンテナ４５とを備えた電子機器２内部の省スペース化が可能となる。

電子機器２に固有の構成部品が、外形フレーム３、タッチパネル５、バッテリ６又はスピーカ８の場合も、外形フレーム３の上述の場合と同様に電磁界結合での非接触給電を行うことで、電子機器２内部の省スペース化が可能となる。

一方、第２のアンテナ４５は、第２の伝送線路４１の終端４４に接続された第２の放射素子４２と、第２の放射素子４２に終端４４で接触する第２の伝送線路４１とを有する。終端４４は、グランド１４をグランド基準とする給電点である。

第２の放射素子４２は、基板１３に配置されてもよいし、基板１３以外の箇所に配置されてもよい。例えば、第２の放射素子４２は、外形フレーム３の金属部でもよい。第２の放射素子４２が基板１３に配置されている場合、第２の放射素子４２は、例えば、基板１３の第１の基板表面に形成された導体パターンである。

第２の放射素子４２は、グランド１４から離れる方向に延伸し、グランド１４をグランド基準とする給電点（終端４４）に接続される第３の共振器の一例である。図面には、グランド１４の第２のグランド外縁１４ｂに対して直角且つＹ軸に平行な方向に延在する直線状導体と、Ｘ軸に平行な第２のグランド外縁１４ｂに並走して延在する直線状導体とによって、Ｌ字状に形成された第２の放射素子４２が例示されている。図面には、Ｌ字状の第２の放射素子４２が例示されているが、第２の放射素子４２の形状は、直線状、メアンダ状、ループ状などの他の形状でもよい。

このように、本実施形態によれば、第１の放射素子２２と給電素子２１との電磁界結合により、給電素子２１は第１の放射素子２２に電磁界結合で非接触に給電できるので、第１のアンテナ２５の給電構造の小型化ができる。よって、第２のアンテナ４５への給電が接触給電であっても、第１のアンテナ２５と第２のアンテナ４５とを備えた電子機器２内部の省スペース化が可能となる。

また、アンテナの長さは共振周波数が高いほど短くしやすいので、第１のアンテナ２５の基本モードの共振周波数が第２のアンテナ４５の基本モードの共振周波数よりも高いことにより、第１のアンテナ２５の小型化が可能である。したがって、第１のアンテナ２５が放射素子だけでなく給電素子を有しても、第１のアンテナ２５と第２のアンテナ４５とを備えた電子機器２内部の省スペース化が可能となる。

また、接触給電の第２のアンテナ４５は、グランド１４を利用して動作するモノポールアンテナなので、第２の放射素子４２の電流分布を変化させることが容易ではない。これに対し、非接触給電の第１のアンテナ２５は、電子機器２に固有の構成部品における金属部の近傍に配置されている。当該金属部の電流分布を変化させることは、第２の放射素子４２の電流分布を変化させることよりも容易である。したがって、当該金属部の電流分布を変化させることにより、当該金属部に近接する第１のアンテナ２５（特に、第１の放射素子２２と給電素子２１の少なくとも一方）の電流分布を容易に変化させることができる。第１のアンテナ２５の電流分布を容易に変化させることができるので、第１のアンテナ２５の指向性を容易に変化させることができる。

以上、電子機器を実施形態により説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。

例えば、電磁界結合で非接触に給電する箇所を複数設けることで、第１のアンテナ２５のマルチバンド化やワイドバンド化が可能となる。

２ 電子機器
３ 外形フレーム
４ 裏蓋
５ タッチパネル
６ バッテリ
８ スピーカ
９Ａ，９Ｂ 一点鎖線
１０ 第１の電子回路
１１ 第１の伝送線路
１２ 終端
１３ 基板
１４ グランド
２１ 給電素子
２２ 第１の放射素子
２５ 第１のアンテナ
４０ 第２の電子回路
４１ 第２の伝送線路
４２ 第２の放射素子
４４ 終端
４５ 第２のアンテナ

Claims (1)

1. 第１のアンテナと第２のアンテナとを備えた電子機器であって、
   前記第１のアンテナは、第１の放射素子と、前記第１の放射素子に電磁界結合で非接触に給電する給電素子と、前記給電素子に接触する第１の伝送線路とを有し、
   前記第２のアンテナは、第２の放射素子と、前記第２の放射素子に接触する第２の伝送線路とを有し、
   前記第１のアンテナの基本モードの共振周波数は、前記第２のアンテナの基本モードの共振周波数よりも高い、電子機器。

Images