JP2022072042A - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップすることなくインダクタンスの調整が可能なアンテナを提供する。【解決手段】アンテナ１は、磁性体からなる柱状体のコア１０と、延出方向に沿って所定の第１間隔で設けられた複数の穴部２１、及び、穴部２１の夫々の周囲に導体を巻き回して１つのコイルになるように形成されたコイル部を有するフレキシブル基板２０と、を備え、フレキシブル基板２０は、互いに隣接する穴部２１同士が対向するように延出方向に沿って所定の第２間隔ｂを有して並ぶ状態に折り曲げられた折り曲げ部２４を有し、複数の穴部２１に延出方向に沿ってコア１０が貫通挿入されている。【選択図】図１

Description

本発明は、通信装置に用いられるアンテナに関する。

従来、電子機器において通信装置が利用されてきた。このような通信装置には、アンテナを介して情報を重畳した電波を空中伝搬させて伝達するものがある。このようなアンテナに係る技術として、例えば下記に出典を示す特許文献１及び２に記載のものがある。

特許文献１にはプリントコイル形トランスが開示されている。このプリントコイル形トランスはコア用の複数の丸穴が形成されたフレキシブルプリント基板を折り畳み、折り畳んだ状態のフレキシブル基板の複数の丸穴に対してコアを貫通挿入して構成されている。

特許文献２には渦巻状回路を有するＦＰＣが開示されている。このＦＰＣは、直列に形成された複数の本体コイルと複数の予備コイルとを有し、所期のインダクタンスを得るために予備コイルを本体コイルから切り離すことができるように構成されている。

特開平６－３４９６５０号公報 特開平８－２６４９１９号公報

特許文献１に記載の技術は、インダクタンスの調整をすることができない。また、特許文献２に記載の技術は、予備コイルを本体コイルから切り離すことでインダクタンスの調整ができるが、予備コイルの切り離す工程が必要となりコストアップの要因となる。また、予備コイルをＦＰＣに設けておくため、ＦＰＣのサイズが大きくなり、この点にあってもコストアップの要因となる。

そこで、コストアップすることなくインダクタンスの調整が可能なアンテナが求められる。

本発明に係るアンテナの特徴構成は、磁性体からなる柱状体のコアと、延出方向に沿って所定の第１間隔で設けられた複数の穴部、及び、前記穴部の夫々の周囲に導体を巻き回して１つのコイルになるように形成されたコイル部を有するフレキシブル基板と、を備え、前記フレキシブル基板は、互いに隣接する穴部同士が対向するように前記延出方向に沿って所定の第２間隔を有して並ぶ状態に折り曲げられた折り曲げ部を有し、前記複数の穴部に前記延出方向に沿って前記コアが貫通挿入されている点にある。

このような特徴構成とすれば、例えばフレキシブル基板を折り曲げて互いに隣接する穴部同士の間隔を調整することでインダクタンスの調整が可能となる。したがって、コストアップすることなくインダクタンスの調整が可能となる。

また、前記フレキシブル基板は、幅方向に沿って見て複数のＵ字形状を形成するように波状に折り曲げられ、前記互いに隣接する前記穴部の夫々が前記Ｕ字形状における互いに対向する対向部の夫々に位置するように折り曲げられていると好適である。

このような構成とすれば、コアが貫通挿入される方向に直交するように穴部を形成することが可能となる。したがって、コアの組み付けを容易に行うことが可能となる。

また、前記所定の第２間隔は、前記折り曲げ部の曲げ半径の２倍以上であると好適である。

このような構成とすれば、フレキシブル基板の折り曲げを容易に行うことができる。したがって、例えばフレキシブル基板の長手方向に交差する面を容易に形成することが可能となる。

また、前記折り曲げ部の曲げ中心の夫々は、前記コアの軸心からの距離が互いに等しく構成されていると好適である。

このような構成とすれば、夫々の穴部の周囲に巻き回された導体によるコイル部の特性のばらつきを低減することが可能となる。したがって、特性の優れたアンテナを実現することが可能となる。

また、前記コイル部は、前記フレキシブル基板の前記延出方向の一端側から他端側へは、前記穴部の夫々の周囲に前記導体を巻き回して配線され、前記フレキシブル基板の前記延出方向の前記他端側から前記一端側へは、前記互いに隣接する穴部の間における前記導体の配線方向が、幅方向における一方側から他方側に向かう第１方向と前記他方側から前記一方側に向かう第２方向とが交互になるように引き回されていると好適である。

このような構成とすれば、フレキシブル基板の延出方向の一方側から他方側への導体の巻き回しによりコイルを形成するだけでなく、フレキシブル基板の延出方向の他端側から一端側への導体の巻き回しによってもコイルを形成することができる。したがって、例えばより高いインダクタンスを有するコイル部が必要な場合であっても、所期のインダクタンスを実現することが可能となる。

また、前記アンテナは、前記フレキシブル基板の前記複数の穴部の夫々に貫通挿入された状態の前記コアを、当該コアの軸心方向の両外側から支持する支持部を備えた支持部材を更に備えると好適である。

このような構成とすれば、コアが貫通購入されたフレキシブル基板を支持することが可能となると共に、複数の穴部の間隔が変化しないのでコイル部のインダクタンスを一定に維持することができる。

アンテナの斜視図である。 フレキシブル基板の展開図である。 フレキシブル基板の折り曲げ例を示す図である。 フレキシブル基板の折り曲げ例を示す図である。 その他の実施形態に係る導体の引き回し例を示す図である。 その他の実施形態に係るフレキシブル基板の折り曲げ例を示す図である。

本発明に係るアンテナは、容易にインダクタンスの調整ができるように構成される。以下、本実施形態のアンテナ１について説明する。

図１はアンテナ１の斜視図である。図２はフレキシブル基板２０の展開図である。図１に示されるように、アンテナ１は、コア１０、フレキシブル基板２０、支持部材３０を備えて構成される。

コア１０は、磁性体からなる柱状体で構成される。磁性体は特に限定されるものではないが、後述するコイル部２２を流れる電流に応じてコイル部２２に生じる磁界に起因する磁束を集磁し易い材料、具体的には例えばフェライトを用いて構成すると好適である。もちろん、フェライト以外の材料を用いて構成しても良い。柱状体とは、所定の方向に延出する棒形状を有するものであって、本実施形態では四角柱で構成される。もちろん、円柱で構成されても良いし、他の形状であっても良い。なお、本実施形態では理解を容易にするために、コア１０がＸ軸に沿って延出するものとする。

フレキシブル基板２０は、穴部２１及びコイル部２２を有する。ここで、理解を容易にするために、図１ではコイル部２２を省略している。穴部２１は延出方向に沿って所定の第１間隔で複数、設けられる。フレキシブル基板２０は、図２に示されるように、帯状に構成され、この帯状の長手方向が延出方向（Ｘ方向）に相当する。第１間隔とは、互いに隣接する２つの穴部２１の間隔であって、図２では「ａ」で示される。また、本実施形態では、フレキシブル基板２０に８個の穴部２１が設けられる。したがって、穴部２１は、帯状に形成されるフレキシブル基板２０における長手方向に沿って、互いに隣接する２つの穴部２１の間隔をａとして８個、設けられる。

コイル部２２は、穴部２１の夫々の周囲に導体２３を巻き回して１つのコイルになるように形成される。穴部２１の夫々とは、本実施形態では８個の穴部２１である。導体２３とは、フレキシブル基板２０にパターンニングされた導体である。コイル部２２は、フレキシブル基板２０の延出方向の一端側から他端側へは、穴部２１の夫々の周囲に導体２３を巻き回して配線される。図２における８個の穴部２１を、夫々穴部２１Ａ－穴部２１Ｈとすると、フレキシブル基板２０の延出方向の一方の端部に設けられる接続部４１から穴部２１Ａの周囲に導体２３が巻き回され、次に穴部２１Ｂの周囲、穴部２１Ｃの周囲、穴部２１Ｄの周囲、穴部２１Ｅの周囲、穴部２１Ｆの周囲、穴部２１Ｇの周囲、穴部２１Ｈの周囲に、順番に導体２３が巻き回される。穴部２１Ｈに巻き回された導体２３は、フレキシブル基板２０の延出方向の一方の端部に設けられる接続部４２に接続される。このように接続部４１から接続部４２までの配線が、１つのコイルになるように、すなわち連続した１本の導体２３で形成される。なお、接続部４１と接続部４２とは、フレキシブル基板２０の延出方向において互いに異なる端部に設けられていても良い。

ここで、フレキシブル基板２０の一方の面（例えば表面）に導体２３を巻き回した場合、交差する部分が発生する。係る場合、導体２３同士の短絡を防止するために、交差する部分にあっては、フレキシブル基板２０の一方の面とは反対側の他方の面（例えば裏面）にも導体２３を巻き回すと良い。図２では一方の面に設けられた導体２３を実線で示し、他方の面に設けられた導体２３を破線で示している。また、夫々の穴部２１の周囲に巻き回された導体２３は、図１に示されるようにフレキシブル基板２０が折り曲げられた状態で、全て同一方向に巻き回した状態となるように構成される。図２には、理解を容易にするために、接続部４１から接続部４２に向かって導体２３を巻き回した際の方向に沿って矢印を付している。

以上のようにコイル部２２を形成することで、例えばアンテナ１が接続されるデバイスとコイル部２２とを容易に接続することが可能となる。また、接続するための部品（コネクタ等）や工数が不要となるので、低コストで実現することが可能となる。

フレキシブル基板２０は、互いに隣接する穴部２１同士が対向するように延出方向に沿って所定の第２間隔を有して並ぶ状態に折り曲げられた折り曲げ部２４を有し、複数の穴部２１に延出方向に沿ってコア１０が貫通挿入されている。互いに隣接する穴部２１同士とは、複数の穴部２１のうち、フレキシブル基板２０の長手方向に沿って隣り合う２つの穴部２１である。例えば、穴部２１Ａにあっては穴部２１Ｂが相当し、穴部２１Ｂにあっては穴部２１Ａ及び穴部２１Ｃが相当する。同様に、穴部２１Ｃにあっては穴部２１Ｂ及び穴部２１Ｄが相当し、穴部２１Ｄにあっては穴部２１Ｃ及び穴部２１Ｅが相当し、穴部２１Ｅにあっては穴部２１Ｄ及び穴部２１Ｆが相当し、穴部２１Ｆにあっては穴部２１Ｅ及び穴部２１Ｇが相当し、穴部２１Ｇにあっては穴部２１Ｆ及び穴部２１Ｈが相当し、穴部２１Ｈにあっては穴部２１Ｇが相当する。このように互いに隣り合う穴部２１同士は、図１に示されるＸ方向に沿って所定の間隔ｂを有して並ぶように折り曲げられる。このように折り曲げられた部分が折り曲げ部２４に相当する。このように折り曲げられたフレキシブル基板２０の複数の穴部２１は、延出方向に沿って一列に整列する。図１に示されるように、このような一列に整列した穴部２１に、コア１０が貫通挿入される。

特に本実施形態では、フレキシブル基板２０は、幅方向に沿って見て複数のＵ字形状を形成するように波状に折り曲げられ、互いに隣接する穴部２１の夫々がＵ字形状における互いに対向する対向部２５の夫々に位置するように折り曲げられている。「幅方向に沿って見る」とは、フレキシブル基板２０において複数の穴部２１が並ぶ方向に直交する方向であって、具体的には図１におけるＺ方向が相当する。なお、図３には、Ｚ方向から見たフレキシブル基板２０が示される。「複数のＵ字形状を形成する」とは、フレキシブル基板２０の延出方向及び幅方向の双方に直交する方向（Ｙ方向）に沿って立設する部分を有し、延出方向（Ｘ方向）に沿って、第２間隔ｂ毎に、開口部分Ｏと閉口部分Ｃとが交互に並ぶように形成されることを意味する。「Ｕ字形状における互いに対向する対向部２５」とは、フレキシブル基板２０においてＹ方向に沿って設けられる部分である。したがって、フレキシブル基板２０は、Ｚ方向に沿って見たときに、Ｙ方向に沿って立設する部分を有し、Ｘ方向に沿って、第２間隔ｂ毎に、開口部分Ｏと閉口部分Ｃとが交互に並ぶように折り曲げられ、且つ、互いに隣接する穴部２１の夫々がフレキシブル基板２０においてＸ方向に垂直に設けられる部分に位置するように折り曲げられる（ＹＺ平面上に位置するように折り曲げられる）。

ここで、図３に示されるように、所定の第２間隔ｂは、折り曲げ部２４の曲げ半径Ｒの２倍以上であると好適である。これにより、曲げ半径Ｒの２倍よりも互いに対向するＵ字形状における対向部２５の間隔を広くすることができるので、フレキシブル基板２０の折り曲げ加工を容易に行うことが可能となる。なお、図３では、Ｕ字形状の底部における２つの折り曲げ部２４で挟まれた部分を平坦に示しているが、Ｕ字形状の底部が円弧状になるように形成しても良い。

また、折り曲げ部２４の夫々は、コア１０の軸心からの距離が互いに等しく構成されると好適である。コア１０の軸心からの距離とは、複数の穴部２１の夫々に亘って貫通挿入されたコア１０の軸心からの距離である。この時、コア１０の軸心よりもＹ方向一方側の折り曲げ部２４の曲げ半径を一定にし、コア１０の軸心よりもＹ方向他方側の折り曲げ部２４の曲げ半径を一定にすることで、フレキシブル基板２０の延出方向（Ｘ方向）を中心に、Ｙ方向の一方側に設けられる折り曲げ部２４の曲げ中心の夫々を仮想的に結んだ線と、Ｙ方向の他方側に設けられる折り曲げ部２４の曲げ中心の夫々を仮想的に結んだ線と、コア１０の軸心とが互いに平行に設けられる。なお、この時、フレキシブル基板２０の延出方向（Ｘ方向）を中心に、Ｙ方向の一方側に設けられる折り曲げ部２４の曲げ中心の夫々を仮想的に結んだ線とコア１０の軸心との距離と、Ｙ方向の他方側に設けられる折り曲げ部２４の曲げ中心の夫々を仮想的に結んだ線とコア１０の軸心との距離とは、互いに等しく構成しても良いし、互いに異なるように構成しても良い。

ここで、図４に示されるように、フレキシブル基板２０は互いに隣り合う２つの穴部２１の間隔を図３で示したものと変更して構成することが可能である。すなわち、図４に示されるように、Ｙ方向に沿って互いに対向する開口部分Ｏと閉口部分Ｃとの間隔を図３の間隔よりも長くし、Ｘ方向に沿った開口部分Ｏ及び閉口部分Ｃの長さ（第２間隔ｂ）を図３の開口部分Ｏ及び閉口部分Ｃの長さよりも短くして構成することが可能である。これにより、コイル部２２が形成するコイルのインダクタンスを図３よりも図４の方が高くすることが可能となる。このような図３及び図４に係るフレキシブル基板２０は共通化できるので、１種類のフレキシブル基板２０を用いて折り曲げて互いに隣接する穴部同士の間隔を変更するだけで、互いにインダクタンスが異なるアンテナ１を構成することが可能となる。

図１に戻り、フレキシブル基板２０の複数の穴部２１の夫々に貫通挿入された状態のコア１０は、支持部材３０により支持される。支持部材３０には、フレキシブル基板２０の折り曲げ形状に沿った凹凸を形成しておくと好適である。これにより折り曲げられたフレキシブル基板２０の形状を維持し易くできるので、複数の穴部２１の間隔が変化せずコイル部２２のインダクタンスを一定に維持することができる。また、支持部材３０は、コア１０の軸心方向の両外側から支持する支持部３１を備える。本実施形態では、フレキシブル基板２０の複数の穴部２１の夫々に貫通挿入された状態のコア１０の一方側の端部を支持部３１のうちの一方である第１支持部３１Ａに挿入し、続いて、コア１０の他方側の端部を支持部３１のうちの他方である第２支持部３１Ｂで支持する。この時、第２支持部３１Ｂをスナップフィット形状で構成することで、容易に第２支持部３１Ｂがコア１０を係止することが可能となる。このような支持部材３０は例えば樹脂材料を用いて構成することが可能である。

〔その他の実施形態〕
上記実施形態では、図２において、コイル部２２は、導体２３が接続部４１から穴部２１Ｈに巻き回され、穴部２１Ｈと接続部４２と間が直線状に配線される（パターンニングされる）ように示した。コイル部２２は、フレキシブル基板２０の延出方向の他端側から一端側へは、互いに隣接する穴部２１の間における導体２３の配線方向が、幅方向における一方側から他方側に向かう第１方向と他方側から一方側に向かう第２方向とが交互になるように引き回して構成しても良い。すなわち、図５に示されるように接続部４１から穴部２１Ａ－穴部２１Ｈは、図２と同様に導体２３を巻き回してコイル部２２を形成し、穴部２１Ｈと接続部４２との間は、まず、穴部２１Ｈと穴部２１Ｇとの間はフレキシブル基板２０におけるＺ方向の一方側から他方側に向かって配線し、穴部２１Ｇと穴部２１Ｆとの間はフレキシブル基板２０におけるＺ方向の他方側から一方側に向かって配線すると良い。同様に、穴部２１Ｆと穴部２１Ｅとの間はフレキシブル基板２０におけるＺ方向の一方側から他方側に向かって配線し、穴部２１Ｅと穴部２１Ｄとの間はフレキシブル基板２０におけるＺ方向の他方側から一方側に向かって配線し、穴部２１Ｄと穴部２１Ｃとの間はフレキシブル基板２０におけるＺ方向の一方側から他方側に向かって配線し、穴部２１Ｃと穴部２１Ｂとの間はフレキシブル基板２０におけるＺ方向の他方側から一方側に向かって配線し、穴部２１Ｂと穴部２１Ａとの間はフレキシブル基板２０におけるＺ方向の一方側から他方側に向かって配線し、接続部４２に接続すると良い。これにより、コイル部２２の巻き回し数が増えるので、インダクタンスを増大することが可能となる。更には、穴部２１Ｈと接続部４２との間は、接続部４１と穴部２１Ｈとの引き回しと同様に、穴部２１の夫々の周囲を複数回、巻き回して配線することも可能である。

上記実施形態では、フレキシブル基板２０は、幅方向に沿って見て複数のＵ字形状を形成するように波状に折り曲げられ、互いに隣接する穴部２１の夫々がＵ字形状における互いに対向する対向部２５の夫々に位置するように折り曲げられているとして説明したが、フレキシブル基板２０は、図６に示されるように幅方向に沿って見て三角形状を形成するように波状に折り曲げて構成することも可能である。係る場合でも、フレキシブル基板２０の延出方向に沿って並ぶように穴部２１を形成することで、コア１０を貫通挿入させることが可能である。

上記実施形態では、第２間隔は、折り曲げ部２４の曲げ半径の２倍以上であると好適であるとして説明したが、第２間隔は折り曲げ部２４の曲げ半径の２倍未満であっても良い。

上記実施形態では、折り曲げ部２４の曲げ中心の夫々は、コア１０の軸心からの距離が互いに等しく構成されているとして説明したが、折り曲げ部２４の曲げ中心の夫々は、コア１０の軸心からの距離が互いに等しくなくても良い。

上記実施形態では、フレキシブル基板２０の複数の穴部２１の夫々に貫通挿入された状態のコア１０が、支持部材３０の支持部３１によりコア１０の軸心方向の両外側から支持されているとして説明したが、コア１０は支持部３１以外の構成で支持することも可能である。また、アンテナ１は支持部材３０を備えずに構成することも可能である。

本発明は、通信装置に用いられるアンテナに用いることが可能である。

１：アンテナ
１０：コア
２０：フレキシブル基板
２１：穴部
２２：コイル部
２３：導体
２４：折り曲げ部
２５：対向部
３０：支持部材
３１：支持部

Claims (6)

1. 磁性体からなる柱状体のコアと、
   延出方向に沿って所定の第１間隔で設けられた複数の穴部、及び、前記穴部の夫々の周囲に導体を巻き回して１つのコイルになるように形成されたコイル部を有するフレキシブル基板と、を備え、
   前記フレキシブル基板は、互いに隣接する穴部同士が対向するように前記延出方向に沿って所定の第２間隔を有して並ぶ状態に折り曲げられた折り曲げ部を有し、前記複数の穴部に前記延出方向に沿って前記コアが貫通挿入されているアンテナ。
2. 前記フレキシブル基板は、幅方向に沿って見て複数のＵ字形状を形成するように波状に折り曲げられ、前記互いに隣接する前記穴部の夫々が前記Ｕ字形状における互いに対向する対向部の夫々に位置するように折り曲げられている請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記所定の第２間隔は、前記折り曲げ部の曲げ半径の２倍以上である請求項１又は２に記載のアンテナ。
4. 前記折り曲げ部の曲げ中心の夫々は、前記コアの軸心からの距離が互いに等しく構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のアンテナ。
5. 前記コイル部は、前記フレキシブル基板の前記延出方向の一端側から他端側へは、前記穴部の夫々の周囲に前記導体を巻き回して配線され、
   前記フレキシブル基板の前記延出方向の前記他端側から前記一端側へは、前記互いに隣接する穴部の間における前記導体の配線方向が、幅方向における一方側から他方側に向かう第１方向と前記他方側から前記一方側に向かう第２方向とが交互になるように引き回されている請求項１から４のいずれか一項に記載のアンテナ。
6. 前記フレキシブル基板の前記複数の穴部の夫々に貫通挿入された状態の前記コアを、当該コアの軸心方向の両外側から支持する支持部を備えた支持部材を更に備える請求項１から５のいずれか一項に記載のアンテナ。

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