JP3162786U - 平板逆ｆ式アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤレスネットワーク装置上に適応する一体成型の単一周波数アンテナであって、装置の全体堆積を縮小できる平板逆F式アンテナを提供する。【解決手段】平板逆Ｆ式アンテナは、ワイヤレスネットワーク装置上に適応する平板逆Ｆ式アンテナ５で、連接体５１、２個の放射体５２、５２’からなり、連接体５１上には少なくとも１個のフィード端５１１及び少なくとも１個の接地端５１２を設置し、２個の放射体５２、５２’の各端部はそれぞれ連接体５１の両端に垂直に連接し、相互に平行で、かつ対応した形状を呈し、しかも２個の放射体５２、５２’上にはそれぞれL型欠口５２３、５２３’を備え、これにより逆カギ状を形成し、各放射体５２、５２’の反対端部は屈折して嵌合端５２４、５２４’を形成し、嵌合端５２４、５２４’は連接体５１とおおよそ平行で、これにより嵌合端５２４、５２４’はワイヤレスネットワーク装置の基板上にスムーズ係合される。【選択図】図４

Description

本考案は平板逆F式アンテナに関し、特にワイヤレスネットワーク装置上に適応する一体成型の単一周波数アンテナ、及び該アンテナを備えるワイヤレスネットワーク装置に関する。

図１は、ワイヤレスネットワークカードなどの従来のワイヤレスネットワーク装置10の立体外観図である。

該ワイヤレスネットワーク装置10は、一般的には本体11、該本体11内部に位置する内部回路装置12、該本体11一端に位置するコネクター部13、該本体11上に位置し、しかも該コネクター部13の反対端に相対するアンテナ信号トランシーバー部14からなる。

該コネクター部13は、外付けのホスト(図示なし)に連接する。
該アンテナ信号トランシーバー部14の外殼は、非金属材質により構成し、しかもワイヤレスネットワーク装置10を、外付けのホスト上に連接すると、該アンテナ信号トランシーバー部14は、外付けのホストの外部に露出し、これによりワイヤレス信号を効果的に受信/発信することができる。

ワイヤレスネットワーク装置の従来の内部回路装置20の模式図である図２に示すように、該ワイヤレスネットワーク装置の従来の内部回路装置20は、基板21、該基板21上に位置する制御回路22、該基板21上の所定区域を覆う接地体23、該制御回路22に電気的に連接するアンテナユニット24からなる。
図２に示す従来のアンテナユニット24は、該基板21両側にそれぞれ位置する第一アンテナ241と第二アンテナ242を備える。

従来の内部回路装置20のアンテナ設計は、印刷式単極アンテナ（Printed Monopole Antenna)方式により、該基板21上に設計される。このタイプの印刷式アンテナは、その垂直方上方へとにおける高度差の制限を受け、異なる形状の該第一アンテナ241と該第二アンテナ242に設計することによってのみ、X−Y平面（水平方上方へと）上において、より優れた放射電場型とより高いゲインを得ることができるが、垂直Z方向のゲインにおいてはほとんど改善の余地はない。

しかし、今日、ワイヤレスネットワーク装置の設計トレンドは、「直立式（Verticle Stand）」設計に向っており、これにより占拠するスペースを縮小し、ワイヤレスネットワーク装置製品に、より現代的でよりハイテク感のある外観を持たせようとしている。
よって、従来の印刷式アンテナの、垂直Z方向(上方)における不良ゲインは、直立式ワイヤレスネットワーク装置のニーズを満たすことはできない。

図２に示す従来の印刷式アンテナユニット24の第一アンテナ241は、図３に示すようにX−Y平面上におけるテストで得られた放射電場型図が得られる。この図３の放射電場型図から分かるように、該第一アンテナ241の垂直方向（Vertical）上における最大ゲイン値は、わずかに−15.89dBiであり、消費者が受け入れ可能な最低ライン（一般に要求されるゲイン値は少なくとも−10dBi以上)よりはるかに低い。
すなわち、一般市場の高性能アンテナに対する要求に鑑みれば、従来の技術はさらなる改良が求められる。
本考案は、従来のアンテナの上記した欠点に鑑みてなされたものである。

実用新案登録第３１３０３３８号公報

本考案が解決しようとする課題は、一体プレス成型により形成する単板単一周波数アンテナの構造設計で、これにより該アンテナを備えるワイヤレスネットワーク装置の全体体積を縮小することができる高性能な平板逆F式アンテナ（Planar Inverted F Antenna、PIFA）を提供することである。

上記課題を解決するため、本考案は下記の平板逆F式アンテナを提供する。
平板逆F式アンテナを俯瞰すると、おおよそU型構造を呈し、該U型構造の底側に位置する横方向連接体、及び該連接体両端から上方へと延伸する２個の放射体からなり、
該連接体上には、少なくとも１個のフィード端及び少なくとも１個の接地端（ground）を設置し、
該２個の放射体の各端部は、該連接体の両端にそれぞれ垂直に連接し、相互に平行で、かつ対応した形状を呈し、
該２個の放射体上には、それぞれL型欠口を備え、これにより逆カギ状を形成し、該各放射体の反対端部は、屈折して嵌合端を形成し、該嵌合端は、該連接体とおおよそ平行で、これにより該嵌合端は該ワイヤレスネットワーク装置の基板上への係合に有利である。
本考案の一実施例中では、該平板逆F式アンテナの放射体の該L型欠口は、該フィード端及び該接地端と同一方向に向かい、しかも該L型欠口が垂直に延伸する溝槽は、該放射体の該末端へと延伸し、該２個の放射体が連接する該連接体の両端辺の長さは、該フィード端と該接地端の長さより大きく、該フィード端及び該接地端は、それぞれ２組あり、しかも該フィード端は、それぞれ該２組の接地端の両側に位置する。
本考案の一実施例において、該２個の放射体が連接する該連接体の両端辺の長さはHで、該放射体の長さはL1で、該連接体の長さはL2で、該L型欠口の幅はW1で、該溝槽の幅はW2で、これらの寸法は、3 mm ＜ H＜ 5 mm、11 mm ＜ L1＜ 14 mm、10 mm ＜ L2 ＜ 15 mm、0.5 mm ＜ W1 ＜ 3 mm、0.2 mm ＜ W2 ＜ 1.5 mmである。

本考案の平板逆F式アンテナは、高性能であり、一体プレス成型により形成する単板単一周波数アンテナの構造設計で、これにより該アンテナを備えるワイヤレスネットワーク装置の全体体積を縮小することができる。

典型的なワイヤレスネットワーク装置の立体外観図である。 ワイヤレスネットワーク装置の従来の内部回路装置の模式図である。 図２に示す従来のアンテナユニットの第一アンテナのX−Y平面上におけるテストにより得られた放射電場型図である。 本考案平板逆F式アンテナ実施例の立体構造模式図である。 図４に示す本考案平板逆F式アンテナの俯瞰図である。 図４に示す本考案平板逆F式アンテナの左側視図である。 図４に示す本考案平板逆F式アンテナの前視図である。 本考案平板逆F式アンテナを備えるワイヤレスネットワーク装置実施例の立体俯瞰模式図である。 本考案平板逆F式アンテナを備えるワイヤレスネットワーク装置実施例の立体仰視模式図である。 本考案平板逆F式アンテナ左放射体を、周波数帯域範囲(2.4〜2.5GHz)に応用し、X−Y平面上でのテストにより得られた放射電場型図である。 本考案平板逆F式アンテナ右放射体を、周波数帯域範囲(2.4〜2.5GHz)に応用し、X−Y平面上でのテストにより得られた放射電場型図である。 本考案平板逆F式アンテナ左放射体のリターンロステストの図である。 本考案平板逆F式アンテナ右放射体のリターンロステストの図である。

以下に図面を参照しながら本考案を実施するための最良の形態について詳細に説明する。

本考案平の板逆F式アンテナ及び該アンテナを備えるワイヤレスネットワーク装置の主要原理について、以下に記載する。
本考案平板逆F式アンテナは、一体プレス成型により形成する立体アンテナの構造設計で、該アンテナは、ワイヤレスネットワーク装置の基板上に、迅速に組合せて結合させることができ、該ワイヤレスネットワーク装置の全体積を縮小することができる。

本考案の平板逆F式アンテナ（PIFA）の２個の放射体は、独特の逆カギ状放射体により、求められるワイヤレス通信周波数帯域、例えば2.2GHz〜2.6GHzなどの周波数帯域を提供する。
これにより、該平板逆F式アンテナの体積を縮小することができるばかりか、製造及び組み立てにおいてより便利で、またさらにコストを削減することができる。

それぞれ本考案平板逆F式アンテナ実施例の立体構造図、俯瞰図、左側視図、前視図である図４、５、６、７に示すように、本考案の平板逆F式アンテナ5は、導電性を備える金属薄板（銅、鉄、アルミニウム、スズ、ニッケル、銀、クロム、金或いはその合金等）をプレス一体成型プロセスにより湾曲させて形成する単板弾片式立体パーツである。
よって、屈折、湾曲部以外は、ほとんど相同の厚みを備える。

図４に示すように、本考案実施例において、該平板逆F式アンテナ5は、導電性を備える金属薄片を、一体プレス成型して構成する単一パーツで、それを俯瞰すると、おおよそU型構造を呈し、しかも連接体51、及び左、右放射体52、52’からなる。

俯瞰図である図５に示すように、該連接体51は、該U型構造の底側に位置する左右横方向に延伸する細長い形状の連接体51で、しかもその両末端513、513’は、それぞれ垂直に上方へと屈折し、該左、右放射体52、52’を延伸する。
しかも、前視図である図７に示すように、該連接体51上には、少なくとも１個のフィード端511及び少なくとも１個の接地端（ground）512を設置する。

本実施例において、フィード端511及び接地端512は、プレス方式により、該連接体51において連続プレスし垂直に下方へと延伸させ、しかも所定距離を隔てた２組のフィード端511及び２組の接地端512である。
しかも、該２組の接地端512は、連接体51の比較的中央区に位置し、或いは該フィード端511は、それぞれ該２組の接地端512の左右両側に位置する。

すなわち、該連接体51上には、機械プレスの方式により、間隔を開けて排列する４組の金属接点を形成する。
つまり、上記した２個のフィード端511及び２個の接地端512の内の、該連接体51の中央に比較的近い２組の金属接点が、該接地端512で、該連接体51の両末端513、513’に近い金属接点が、それぞれ該２個のフィード端511である。

図４に示すように、該左、右放射体52、52’の各端部521、521’は、それぞれ垂直に該連接体51の両末端513、513’に連接し、しかも相互に平行で、これにより本考案の平板逆F式アンテナ5は、U型構造を呈する。
該左、右放射体52、52’上には、それぞれL型欠口523、523’を備え、これにより逆カギ状を形成する。

また、各左、右放射体52、52’の反対端部522、522’は、相対して屈折し、嵌合端524、524’を形成する。
該嵌合端524、524’は、それぞれ該連接体51とおおよそ平行で、これにより該嵌合端524、524’は、ワイヤレスネットワーク装置6との嵌合に有利である(図８、９参照)。
該左、右放射体52、52’上のL型欠口523、523’は、該フィード端511及び該接地端512と、同一の垂直方向へと延伸する。

しかも、２個の溝槽5231、5231’は、それぞれ連接する該L型欠口523、523’の延伸方向と相互に垂直で、すなわち該２個の溝槽5231、5231’は、それぞれ該左、右放射体52、52’の該端部522、522’へと水平方向に延伸する。
該左、右放射体52、52’の両末端513、513’の長さHは、該フィード端511と該接地端512の長さh（すなわち、H＞h）より大きい。

上記から明らかなように、左、右放射体52、52’が連接する該連接体51の両末端513、513’の辺の長さがHで、該左、右放射体52、52’の長さがL1で、該連接体51の長さがL2で、該L型欠口523、523’の幅がW1で、該溝槽5231、5231’の幅がW2である時、本考案平板逆F式アンテナ5の寸法(サイズ)の比率は、以下の範囲となる。
3 mm ＜ H ＜ 5 mm、11 mm ＜ L1 ＜ 14 mm、10 mm ＜ L2 ＜ 15 mm、0.5 mm ＜ W1 ＜ 3 mm、0.2 mm ＜ W2 ＜ 1.5 mm。
本考案の実施例において、該平板逆F式アンテナ5の操作周波数帯域は、おおよそ2.2GHz〜2.6GHzの間である。
本考案の一実施例中では、該平板逆F式アンテナ5（PIFA）の操作周波数帯域は、おおよそ2.4〜2.5GHz（2.4〜2.5 GHz帯域幅は、通常はIEEE 802.11b／gが規範するワイヤレス通信周波数帯域に適用される）であることが好ましい。

本考案の平板逆F式アンテナを備えるワイヤレスネットワーク装置実施例の立体俯瞰図、及び仰視図である図８、９に示すように、本実施例において、該平板逆F式アンテナ5は、ワイヤレスネットワーク装置6に組み合わされる。
該ワイヤレスネットワーク装置6は誘電材料により構成し、複数の開孔611を備える基板61、制御回路62、接地部63（GND）、USBコネクター64からなる。
該接地部63は、接地（GND）の機能を提供し、しかも平板逆F式アンテナ5を設置する区域を幅広くカバーする。

該制御回路62は、基板61上に設置し、回路、若干のICパーツと若干の電子パーツを備え、802.11a、802.11b、802.11g、802.11n或いは/及びウルトラワイドバンド（UWB）等通信プロトコルに符合するワイヤレスネットワーク伝送機能を提供することができる。
ここでいう制御回路62は、従来の技術によるものを使用しており、しかも本考案の技術特徴ではないため、ここではその詳細な構成について記載しない。

該平板逆F式アンテナ5は、該ワイヤレスネットワーク装置6の該基板61上に設置する。
該左、右放射体52、52’が屈折して構成する該嵌合端524、524’と該L型欠口523、523’は、それぞれ該基板61上に係合し、それぞれ該基板61周縁の相互に対応する両側の凹槽612、612’及び両側の定位端613、613’と相互に係合する。
しかも、該左、右放射体52、52’の表面は、該基板61の表面におおよそ垂直で、これにより垂直振動の該平板逆F式アンテナ5（PIFA）を形成する。

上記と同時に、該２組の接地端512は、該基板61上の該開孔611を貫通し、さらに溶接の方式により該基板61の接地部63（ground）に電気的に連接する。
また、該２組のフィード端511も、該基板61上所設置の開孔611を貫通し、同様に溶接の方式により、該基板61の制御回路62に電気的に連接する。
これにより、該左、右放射体52、52’と該基板61全体は、電気回路を構成し、こうして振動周波数を発生する。

該ワイヤレスネットワーク装置6の該USB(Universal Serial Bus)コネクター64は、該基板61上の該制御回路62と電気的に連接する。
該USBの伝送規格は、USB2.0、USB3.0の内のいずれかである。

該ワイヤレスネットワーク装置6は、ブルートゥース装置（図示なし）を含み、該制御回路62と電気的に連接することができ、これによりブルートゥース（Bluetooth）伝送の機能を達成することができる。
ブルートゥース技術は、従来の技術で、しかもワイヤレス通信技術に広く応用されているため、ここでは詳述しない。

本考案の該ワイヤレスネットワーク装置6と該平板逆F式アンテナ5との組合せ方式は、製造に便利で迅速化も図れ、しかも該ワイヤレスネットワーク装置6該基板61上への組合せの利便性も高く、さらにワイヤレスネットワーク装置6全体の体積を縮小することができる。

図１０は、本考案該平板逆F式アンテナ5の左放射体52を、周波数帯域範囲2.4GHz、2.45GHz、及び2.5GHzに応用し、X−Y平面上でのテストにより得られた放射電場型図で、図１１は、本考案の平板逆F式アンテナ5の右放射体52’を、周波数帯域範囲2.4GHz、2.45GHz、及び2.5GHzに応用し、X−Y平面上でのテストにより得られた放射電場型図である。

以下の[表一]は、本考案平板逆F式アンテナ（PIFA）5該左、右放射体52、52’のX−Y平面上でのテストにより得られた、応用周波数帯域範囲（2.4GHz、2.45GHz、及び2.5GHz）の水平、垂直、及び全体周波数(dBi)最大値及び平均値テスト数値を[表一]に示す。

[表一]

図１０の放射電場型図、及び上記の[表一]により明らかなように、該左放射体52を周波数帯域範囲(2.4GHz)に応用する時、その全体最大のゲイン値は、3.76dBiに達し、しかも平均ゲイン値は−3.61dBiに達する。
図１１の放射電場型図、及び上記の[表一]により明らかなように、該右放射体52’を周波数帯域範囲(2.4GHz)に応用する時、その全体最大のゲイン値は、0.89dBiに達し、しかも平均ゲイン値は、−5.93dBiに達する。

さらに、図１０、１１、及び上記の[表一]により明らかなように、本考案の平板逆F式アンテナ（PIFA）5の該左、右放射体52、52’のX−Y平面上におけるテストにより得られたゲイン効果は、図３に示す従来の技術におけるテストで得られたゲイン値よりはるかに高い。

本考案の平板逆F式アンテナ5の該左、右放射体52、52’ゲイン値は、放射電場型図上において、おおよそ円形に近い形状を呈する。
これは、さまざまな角度及び方向すべてに平均しており、死角がないことを示しており、よってより良い通信品質を提供することができる。

図１２、１３は、本考案平板逆F式アンテナ（PIFA）5の左、右放射体52、52’のリターンロスをテストし得られた図形である。
図１２より明らかなように、本考案平板逆F式アンテナ5の左放射体52の、2.4GHz〜2.5GHzまでの間の周波数帯におけるリターンロスは、おおよそ−15.495dBi〜−17.029dBi の間である。
図１３より明らかなように、右放射体52’の、2.4GHz〜2.5GHzまでの間の周波数帯におけるリターンロスは、おおよそ−16.250dBi〜?19.266dBiまでの間である。

上記のように、該左、右放射体52、52’のリターンロス値は共に−10dBより小さく、一般市場の高性能ワイヤレス伝送アンテナに対する設計要求より十分に高い。
すなわち、本考案の平板逆F式アンテナ5の該左、右２個の放射体52、52’は、より良好で安定した単一周波数ワイヤレス信号の通信品質と伝送効率を提供することができ、コストを引き下げることができる。

上記の本考案名称と内容は、本考案技術内容の説明に用いたのみで、本考案を限定するものではない。本考案の精神に基づく等価応用或いは部品（構造）の転換、置換、数量の増減はすべて、本考案の保護範囲に含むものとする。

本考案は実用新案の要件である新規性を備え、従来の同類製品に比べ十分な進歩を有し、実用性が高く、社会のニーズに合致しており、産業上の利用価値は非常に大きい。

10 ワイヤレスネットワーク装置
11 本体
12 内部回路装置
13 コネクター部
14 アンテナ信号トランシーバー部
20 従来の内部回路装置
21 基板
22 制御回路
23 接地体
24 アンテナユニット
241 第一アンテナ
242 第二アンテナ
5 平板逆F式アンテナ
51 連接体
511 フィード端
512 接地端
513、513’ 末端
52 左放射体
52’ 右放射体
521、521’ 端部
522、522’ 端部
523、523’ L型欠口
5231、5231’ 溝槽
524、524’ 嵌合端
6 ワイヤレスネットワーク装置
61 基板
611 開孔
612、612’ 凹槽
613、613’ 定位端
62 制御回路
63 接地部
64 USBコネクター

Claims (4)

1. 平板逆F式アンテナは、連接体、２個の放射体からなり、
   該連接体上には、少なくとも１個のフィード端、及び少なくとも１個の接地端を設置し、
   該２個の放射体の各端部は、該連接体に垂直に連接し、相互に平行で、かつ対応した形状を呈し、
   該２個の放射体上には共に、L型欠口を備え、これにより逆カギ状を形成し、該各放射体の反対端部は、屈折して嵌合端を形成し、該嵌合端は、該連接体と平行であることを特徴とする平板逆F式アンテナ。
2. 前記平板逆F式アンテナは、導電性を備える金属薄片を、一体プレス成型して構成する単一立体パーツで、
   しかも、該２個の放射体の両端辺の長さは、該フィード端と該接地端の長さより大きく、
   さらに、該フィード端及び該接地端は、それぞれ２組あり、しかも該フィード端は、それぞれ該２組の接地端の両側に位置したことを特徴とする請求項１に記載の平板逆F式アンテナ。
3. 前記放射体が屈折して構成する該嵌合端と該L型欠口は、それぞれワイヤレスネットワーク装置の基板上に係合し、それぞれ該基板周縁の凹槽及び定位端と相互に係合し、しかも該放射体の表面は、該基板の表面に垂直で、
   該接地端は、該基板の接地部に電気的に連接し、該フィード端は、該基板の制御回路に電気的に連接し、
   該平板逆F式アンテナの操作周波数帯域は、2.4GHz〜2.5GHzの間であることを特徴とする請求項１に記載の平板逆F式アンテナ。
4. 前記放射体の該L型欠口は、該フィード端及び該接地端と同一方向に向かい、しかも該L型欠口が垂直に延伸する溝槽は、該放射体の該嵌合端を備える該端部方向へと延伸し、
   しかも、該２個の放射体が連接する該連接体の両端辺の長さはHで、該放射体の長さはL1で、該連接体の長さはL2で、該L型欠口の幅はW1で、該溝槽の幅はW2で、その寸法が、
   3 mm ＜ H＜ 5 mm、
   11 mm ＜ L1 ＜ 14 mm、
   10 mm ＜ L2 ＜ 15 mm、
   0.5 mm ＜ W1＜ 3 mm、
   0.2 mm ＜ W2 ＜ 1.5 mmであることを特徴とする請求項１に記載の平板逆F式アンテナ。

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