JP3763764B2

JP3763764B2 - 板状逆ｆアンテナ及び無線通信装置

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Publication number: JP3763764B2
Application number: JP2001283597A
Authority: JP
Inventors: 尚子梅原; 久松中野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP2003092510A; US20030052827A1; US6774849B2; CN1405982A; CN100449954C

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯端末装置又は通信機能を有するＰＣ（Personal Computer）カードやＣＦ（Compact Flash）カードに備えられた無線通信用のアンテナに関するもので、特に、板状逆Ｆアンテナに関する。更に、この板状逆Ｆアンテナを搭載した無線通信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、携帯電話機などの無線通信装置において、機器を小型化するために、各種機能動作を行うための回路が実装されたプリント基板上にアンテナが設けられる。このようにプリント基板上に設けられたアンテナに、その占有体積が小さくなる板状逆Ｆアンテナが用いられる。この板状逆Ｆアンテナとしては、代表例として、図１７のような形状のものが用いられる。
【０００３】
図１７に示すように、表面にグランドパターン８ｈが設けられたプリント基板７上に、長手導体部１ａを有する板状逆Ｆアンテナ１が設けられる。この板状逆Ｆアンテナ１は、金属板を適切な形状に切り抜くとともに折り曲げることによって形成され、グランドパターン８ｈに接続された実装用導体部１ｃを有する接地用導体部１ｂ、及び、給電点９に接続された実装用導体部１ｅを有する給電用導体部１ｄが設けられる。このように、接地用導体部１ｂ及び給電用導体部１ｄが、プリント基板７に対して平行に配置されている長手導体部１ａに対して垂直になるように設けられることにより、逆Ｆ形状を構成している。
【０００４】
更に、このように設けられた板状逆Ｆアンテナ１とプリント基板７の間には、板状逆Ｆアンテナ１を安定させるとともに、板状逆Ｆアンテナ１とプリント基板７の間のギャップを規定するための非金属のスペーサ６が挿入される。このスペーサ６は、板状逆Ｆアンテナ１の長手導体部１ａとプリント基板７の間に挿入され、接地用導体部１ｂ及び給電用導体部１ｄより離れた位置に設置される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
多くのアンテナには、主となる偏波面があり、この偏波面と直交する偏波の利得（尚、本明細書における利得とは、単一方向への利得ではなく、あらゆる方向への平均利得について意味するものである）は落ちる。例えば、図１８のようなダイポールアンテナの場合、その指向性パターンが図１９のようになり、実線で示す垂直偏波の利得が主となり、点線で示す水平偏波の利得が小さいことがわかる。即ち、完全な線状のダイポールアンテナは理論的には水平偏波の利得を持たない。又、図２０のような無限大のグランドを持つモノポールアンテナの場合、グランドより上の部分にのみ放射パターンを有し、グランドより下への指向性パターンがない。尚、プリント基板７と平行な方向を水平とする。
【０００６】
図１７に示す板状逆Ｆアンテナ１については、図２０のモノポールアンテナに近い指向性パターンを有し、プリント基板７の設置された側と逆側への利得、及び、プリント基板７に対して平行な方向となる水平偏波の利得が小さい。そのため、図１７のような板状逆Ｆアンテナ１の場合、プリント基板７に平行な水平方向の放射が比較的弱い。よって、このような板状逆Ｆアンテナ１を搭載する無線通信機器は、その使用状態が決まっているものであれば、その使用状態に適応するような方向に利得を持つ向きとなるように、板状逆Ｆアンテナ１を設ければよい。
【０００７】
しかしながら、アンテナが無線通信機能を有するＣＦカードに設けられ、このＣＦカードがＰＤＡに挿入されて使用される場合や、アンテナが無線通信機能を有するＰＤＡに設けられ、このＰＤＡが使用される場合、ＰＤＡが、図２１に示すように、縦や横にして使用されることもあれば、又、机上においた状態で使用されることもある。尚、図２１において、１５０がＰＤＡを、１５１が基地局を示す。このようなＣＦカード又はＰＤＡに設けられるアンテナは、垂直方向及び水平方向の両方向に対して偏波を送受信することができるとともに、その指向性パターンが一定の方向に偏るものでなく、あらゆる方向に対して一定である球状となることが理想的である。
【０００８】
そこで、水平方向の偏波面を主として有するアンテナと、垂直方向の偏波面を主として有するアンテナとの２つのアンテナを設け、常に通信状態の良いアンテナを選んで使用するダイバーシティ機能を持たせることが考えられる。しかしながら、ＣＦカードのように小型化が求められる場合、そのアンテナの小型化や簡素化が求められるため、２つのアンテナを用いるダイバーシティ機能は適当ではない。
【０００９】
このような問題を鑑みて、本発明は、あらゆる方向に一定の利得を有し、その指向性に偏りの少ない板状逆Ｆアンテナ及びこの板状逆Ｆアンテナを備えた無線通信装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の板状逆Ｆアンテナは、プリント基板に対向して設けられた長手導体部と、長手導体部の側面の一つに設けられるとともに前記プリント基板に備えられたグランドパターンと電気的に接続される接地用導体部と、長手導体部の側面の一つに設けられるとともに前記プリント基板に備えられた給電点と電気的に接続される給電用導体部とを備えた板状逆Ｆアンテナにおいて、前記長手導体部が、前記プリント基板に向かって傾斜を備えるように任意の位置から折り曲げた形状とされ、前記グランドパターンが、前記長手導体部に対向した領域の一部が取り除かれた形状とされ、前記接地用導体部及び前記給電導体部によって前記プリント基板上に固定されるとともに、前記長手導体部における前記接地用導体部の設けられた位置から離れた先端部が前記プリント基板における前記グランドパターンの除かれた位置に接触することを特徴とする。
【００１１】
プリント基板に設けられたグランドパターンにおいて、板状逆Ｆアンテナが設置される領域の一部に相当する部分を除くことによって、このようなプリント基板に板状逆Ｆアンテナを設置したときに、その指向性パターンを調整して、利得の等方向性を高めることができる。又、前記長手導体部を、前記接地用導体部の設けられた位置から離れた先端部が前記プリント基板に接触するように、任意の位置から折り曲げた形状とするため、板状逆Ｆアンテナを安定して設置することができ、板状逆Ｆアンテナを安定させて設置するためのスペーサを除くことができる。
【００１３】
又、前記長手導体部を前記接地用導体部の設けられた位置から離れた先端部が細くなるような形状としたり、前記長手導体部の周囲の一部に切り込みを設けたり、前記長手導体部の任意の位置に切り抜かれた窓部を設けることによって、前記プリント基板を覆うキャビに対して最適な形状とすることができる。
【００１４】
前記接地用導体部の幅を、前記長手導体部における前記接地用導体部が設けられた側面の幅と、同じか又はほぼ同じとすることで、前記接地用導体部の形成過程を容易にすることができる。
【００１５】
又、前記接地用導体部及び前記給電用導体部それぞれに、前記プリント基板に実装される実装用導体部を設け、前記接地用導体部及び前記給電用導体部の少なくとも一方の実装用導体部の幅を広くすることによって、板状逆Ｆアンテナの設置安定度を高めるようにしても構わない。逆に、前記接地用導体部及び前記給電用導体部の少なくとも一方の実装用導体部の幅を狭くすることによって、板状逆Ｆアンテナの周囲における回路部品の設置面積を広くするようにしても構わない。
【００１６】
又、前記プリント基板が、前記グランドパターンと電気的に接続される第１スルーホールと、前記給電部と電気的に接続される第２スルーホールと、を備えるとき、前記接地用導体部に、前記第１スルーホールに挿入されて前記グランドパターンと電気的に接続する挿入用導体部を設けるとともに、前記給電用導体部に、前記第２スルーホールに挿入されて前記給電部と電気的に接続する挿入用導体部を設けるようにしても構わない。
【００１７】
又、前記プリント基板が、複数のグランドパターンを有するとき、前記グランドパターンそれぞれの前記長手導体部に対向した領域の一部が取り除かれた形状とされるとともに、その形状が異なるものとしても構わないし、前記グランドパターンと同様、前記長手導体部に対向した領域の一部が取り除かれた形状とされる前記プリント基板に設置されるものとしても構わない。
【００１８】
又、本発明の無線通信装置は、外部への通信信号の送信又は外部からの通信信号の受信の少なくともいずれか一方を行うアンテナを有する無線通信装置において、前記アンテナを、上述のいずれかの板状逆Ｆアンテナとすることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。
【００２０】
図１のように、板状逆Ｆアンテナ１が、グランドパターン８が表面に設けられたプリント基板７上に設けられるが、グランドパターン８は、図１７と異なり、板状逆Ｆアンテナ１が設置される領域に相当する領域１３が欠けた形状となる。よって、プリント基板７上において、領域１３は、誘電体層が現れた状態となっている。又、プリント基板７上の領域１３には、給電点９が設けられている。
【００２１】
そして、板状逆Ｆアンテナ１は、金属板を適切な形状に切り抜くとともに折り曲げることによって形成され、長手導体部１ａと、グランドパターン８に接続された実装用導体部１ｃを有する接地用導体部１ｂと、給電点９に接続された実装用導体部１ｅを有する給電用導体部１ｄとが設けられる。このように、接地用導体部１ｂ及び給電用導体部１ｄが、プリント基板７に対して平行に配置されている長手導体部１ａに対して垂直になるように設けられることにより、逆Ｆ形状を構成している。
【００２２】
このとき、接地用導体部１ｂの幅が長手導体部１ａのＡ面の幅よりも狭められるとともに、実装用導体部１ｃ，１ｅの幅がそれぞれ、接地用導体部１ｂ及び給電用導体部１ｄそれぞれの幅と同じ幅とされる。又、接地用導体部１ｂが長手導体部１ａのＡ面の端部に設けられるとともに、給電用導体部１ｄが長手導体部１ａのＢ面の接地用導体部１ｂが設けられた端部より少し離れた位置に設けられる。更に、実装用導体部１ｃ，１ｅはそれぞれ、接地用導体部１ｂ及び給電用導体部１ｄそれぞれの先端を折り曲げることによって形成される。
【００２３】
更に、このように設けられた板状逆Ｆアンテナ１とプリント基板７の間には、板状逆Ｆアンテナ１を安定させるとともに、図１７と同様、板状逆Ｆアンテナ１とプリント基板７の間のギャップを規定するための非金属のスペーサ６が挿入される。このスペーサ６は、板状逆Ｆアンテナ１の長手導体部１ａとプリント基板７の間に挿入され、接地用導体部１ｂ及び給電用導体部１ｄより離れた位置に設置される。
【００２４】
このように構成することによって、図１７の場合と異なり、長手導体部１ａの下方に相当する位置の領域１３にグランドパターンが無いので、通常の逆Ｆアンテナの指向性パターンと異なり、無指向性に近くなる。即ち、プリント基板７に対して平行な方向を水平方向としたとき、その水平方向で利得が大きく、且つ、プリント基板７の裏面側の利得が小さくなるような指向性とはならない。又、水平偏波の利得が、図１７の場合に比べて大きくなる。
【００２５】
よって、図２において、実線で示すように、垂直偏波に対して円状に近い指向性となるとともに、点線で示すように、水平偏波に対して円状に近い指向性となり、全体的に球状に近い指向性を示している。即ち、図１のような構成にすることで、図２に示すような指向性を示すことができ、垂直偏波及び水平偏波の両偏波での等方向性を高くすることができる。
【００２６】
＜第２の実施形態＞
本発明の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。図３は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。尚、図１と同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２７】
本実施形態では、第１の実施形態（図１）と同様の領域１３が欠けた形状のグランドパターン８ａが設けられたプリント基板７に、板状逆Ｆアンテナ１Ａが設置される。この板状逆Ｆアンテナ１Ａは、第１の実施形態における板状逆Ｆアンテナ１と同様、長手導体部１１ａと、実装用導体部１ｃを有する接地用導体部１ｂと、実装用導体部１ｅを有する給電用導体部１ｄとが設けられる。そして、長手導体部１１ａが、その接地用導体部１ｂの設けられたＡ面と逆側の先端がプリント基板７に近づくように、Ｘ１−Ｘ２で折り曲げられる。この長手導体部１１ａの先端部分とプリント基板７との間には、スペーサ６ａが設けられる。このスペーサ６ａは、図１に示すスペーサ６に比べ、その高さが低くなる。
【００２８】
この板状逆Ｆアンテナ１Ａの長手導体部１１ａは、図１に示す長手導体部１ａをＸ１−Ｘ２で折り曲げることによって形成される。よって、プリント基板７の上面から見たとき、板状逆Ｆアンテナ１Ａの大きさを決める長手導体部１１ａにより占有される面積が、図１に示す板状逆Ｆアンテナ１の大きさを決める長手導体部１ａにより占有される面積より狭くなる。又、長手導体部１１ａの先端がプリント基板７に近づくように形成されるため、板状逆Ｆアンテナ１Ａの占有体積が、図１に示す板状逆Ｆアンテナ１の占有体積より小さくなる。以上のことから、アンテナの小型化を図ることができるとともに、プリント基板７を覆うためのキャビの支柱位置などの設計の自由度が増す。
【００２９】
＜第３の実施形態＞
本発明の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。図４は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。尚、図１と同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
本実施形態では、第１の実施形態（図１）と同様の領域１３が欠けた形状のグランドパターン８が設けられたプリント基板７に、板状逆Ｆアンテナ１Ｂが設置される。この板状逆Ｆアンテナ１Ｂは、第１の実施形態における板状逆Ｆアンテナ１と同様、長手導体部２１ａと、実装用導体部１ｃを有する接地用導体部１ｂと、実装用導体部１ｅを有する給電用導体部１ｄとが設けられる。そして、長手導体部２１ａが、その接地用導体部１ｂと逆側の先端に向かって細くなるような形状とされる。この長手導体部２１ａの先端部分とプリント基板７との間には、スペーサ６ｂが設けられる。このスペーサ６ｂは、図１に示すスペーサ６に比べ、その長手導体部２１ａ及びプリント基板７との設置面積が狭くなる。
【００３１】
この板状逆Ｆアンテナ１Ｂの長手導体部２１ａは、図１に示す長手導体部１ａの給電用導体部１ｄが設けられたＢ面の逆側となるＣ面を削ることによって形成される。よって、プリント基板７の上面から見たとき、板状逆Ｆアンテナ１Ｂの大きさを決める長手導体部２１ａにより占有される面積が、図１に示す板状逆Ｆアンテナ１の大きさを決める長手導体部１ａにより占有される面積より狭くなる。そのため、板状逆Ｆアンテナ１Ｂの占有体積が、図１に示す板状逆Ｆアンテナの占有体積より小さくなる。以上のことから、アンテナの小型化を図ることができるとともに、プリント基板７を覆うためのキャビの支柱位置などの設計の自由度が増す。
【００３２】
＜第４の実施形態＞
本発明の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。図５は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。尚、図１と同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３３】
本実施形態では、第１の実施形態（図１）と同様の領域１３が欠けた形状のグランドパターン８が設けられたプリント基板７に、板状逆Ｆアンテナ１Ｃが設置される。この板状逆Ｆアンテナ１Ｃは、第１の実施形態における板状逆Ｆアンテナ１と同様、長手導体部３１ａと、実装用導体部１ｃを有する接地用導体部１ｂと、実装用導体部１ｅを有する給電用導体部１ｄとが設けられる。そして、長手導体部３１ａが、その給電用導体部１ｄが設けられたＢ面の逆側となるＣ面に切り込み１６が設けられた形状とされる。この長手導体部３１ａの先端部分とプリント基板７との間には、スペーサ６が設けられる。
【００３４】
この板状逆Ｆアンテナ１Ｃの長手導体部３１ａは、図１に示す長手導体部１ａのＣ面を削って切り込み１６を設けることによって形成される。このように切り込み１６を設ける際、プリント基板７を覆うためのキャビの支柱位置に応じた位置に設けるようにすることで、キャビの設計の自由度が増す。又、本実施形態のように、給電用導体部１ｄが設けられた面と逆側に切り込み１６を設けたとき、アンテナの共振周波数に対する影響は少ないので、長手導体部３１ａの大きさを切り込み１６の大きさに対して変化させる必要がない。
【００３５】
尚、本実施形態では、切り込み１６を長手導体部１ａのＣ面側に設けるようにして長手導体部３１ａを形成したが、Ｃ面側に設けるものと限定するわけではない。例えば、切り込みを長手導体部のＢ面側に設けるようにしたとき、長手導体部を流れる電流経路が長くなる。よって、元のアンテナの共振周波数とするために、長手導体部の大きさを小さくすることができる。
【００３６】
＜第５の実施形態＞
本発明の第５の実施形態について、図面を参照して説明する。図６は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。尚、図１と同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３７】
本実施形態では、第１の実施形態（図１）と同様の領域１３が欠けた形状のグランドパターン８が設けられたプリント基板７に、板状逆Ｆアンテナ１Ｄが設置される。この板状逆Ｆアンテナ１Ｄは、第１の実施形態における板状逆Ｆアンテナ１と同様、長手導体部４１ａと、実装用導体部１ｃを有する接地用導体部１ｂと、実装用導体部１ｅを有する給電用導体部１ｄとが設けられる。そして、長手導体部４１ａが、その接地用導体部１ｂ及び給電用導体部１ｄが設けられた位置から離れた位置に窓１７が設けられた形状とされる。この長手導体部４１ａの先端部分とプリント基板７との間には、スペーサ６ｃが設けられる。このスペーサ６ｃは、図１に示すスペーサ６に比べ、その長手導体部４１ａ及びプリント基板７との設置面積が狭くなる。
【００３８】
この板状逆Ｆアンテナ１Ｄの長手導体部４１ａは、図１に示す長手導体部１ａを切り抜いて窓１７を設けることによって形成される。このように窓１７を設ける際、プリント基板７を覆うためのキャビの支柱位置に応じた位置に設けるようにすることで、キャビの設計の自由度が増す。又、本実施形態のように、接地用導体部１ｂ及び給電用導体部１ｄが設けられた位置から離れた位置に窓１７を設けたとき、アンテナの共振周波数に対する影響は少ないので、長手導体部４１ａの大きさを切り込み１７の大きさに対して変化させる必要がない。
【００３９】
尚、本実施形態では、窓１７を接地用導体部１ｂ及び給電用導体部１ｄが設けられた位置から離れた位置に設けるようにして長手導体部４１ａを形成したが、このような位置に設けるものと限定するわけではない。例えば、窓１７を接地用導体部１ｂ及び給電用導体部１ｄに近い位置に設けるようにしたとき、長手導体部を流れる電流経路が長くなる。よって、元のアンテナの共振周波数とするために、長手導体部の大きさを小さくすることができる。
【００４０】
＜第６の実施形態＞
本発明の第６の実施形態について、図面を参照して説明する。図７は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。尚、図１と同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
本実施形態では、第１の実施形態（図１）と同様の領域１３が欠けた形状のグランドパターン８が設けられたプリント基板７に、板状逆Ｆアンテナ１Ｅが設置される。この板状逆Ｆアンテナ１Ｅは、第１の実施形態における板状逆Ｆアンテナ１と同様、長手導体部１ａと、実装用導体部１１ｃを有する接地用導体部１１ｂと、実装用導体部１ｅを有する給電用導体部１ｄとが設けられる。そして、接地用導体部１１ｂ及び実装用導体部１１ｃそれぞれの幅が、長手導体部１ａのＡ面の幅と同じ幅となる形状とされる。更に、長手導体部１ａの先端部分とプリント基板７との間には、スペーサ６が設けられる。
【００４２】
この板状逆Ｆアンテナ１Ｅの接地用導体部１１ｂ及び実装用導体部１１ｃを形成する際、図１に示す板状逆Ｆアンテナ１の接地用導体部１ｂ及び実装用導体部１ｃを形成するように、金属板を長手導体部１ａと異なる幅に切り抜く必要がない。即ち、長手導体部１ａのＡ面の幅と同じ幅で切り抜かれた金属板を折り曲げることによって、接地用導体部１１ｂ及び実装用導体部１１ｃが形成される。よって、接地用導体部１１ｂ及び実装用導体部１１ｃの形成課程が容易になる。又、実装用導体部１１ｃの幅が広くなるために安定性が増し、長手導体部１ａの長さが短い場合などではスペーサ６が不要となる。
【００４３】
＜第７の実施形態＞
本発明の第７の実施形態について、図面を参照して説明する。図８は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。尚、図１と同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４４】
本実施形態では、第１の実施形態（図１）と同様の領域１３が欠けた形状のグランドパターン８が設けられたプリント基板７に、板状逆Ｆアンテナ１Ｆが設置される。この板状逆Ｆアンテナ１Ｆは、第１の実施形態における板状逆Ｆアンテナ１と同様、長手導体部１ａと、実装用導体部２１ｃを有する接地用導体部２１ｂと、実装用導体部１１ｅを有する給電用導体部１１ｄとが設けられる。そして、接地用導体部２１ｂ及び実装用導体部２１ｃは、実装用導体部２１ｃの幅が、接地用導体部２１ｂの幅より広くなる形状とされる。又、給電用導体部１１ｄ及び実装用導体部１１ｅは、実装用導体部１１ｅの幅が、給電用導体部１１ｄの幅より広くなる形状とされる。更に、長手導体部１ａの先端部分とプリント基板７との間には、スペーサ６が設けられる。
【００４５】
この板状逆Ｆアンテナ１Ｆの実装用導体部２１ｃ，１１ｅを形成する際、それぞれの幅が接地用導体部２１ｂ及び給電用導体部１１ｄの幅より広くなるように、金属板を切り抜くとともに折り曲げられて形成される。よって、接地用導体部２１ｂ及び給電用導体部１１ｄそれぞれの幅が狭い場合でも、実装用導体部２１ｃ，１１ｅの幅が広くなるために安定性が増し、長手導体部１ａの長さが短い場合などではスペーサ６が不要となる。尚、本実施形態では、実装用導体部２１ｃ，１１ｅの幅がともに広いものとしたが、どちらか一方のみ、その幅が広いものとしても構わない。
【００４６】
＜第８の実施形態＞
本発明の第８の実施形態について、図面を参照して説明する。図９は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。尚、図１と同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００４７】
本実施形態では、第１の実施形態（図１）と同様の領域１３が欠けた形状のグランドパターン８が設けられたプリント基板７に、板状逆Ｆアンテナ１Ｇが設置される。この板状逆Ｆアンテナ１Ｇは、第１の実施形態における板状逆Ｆアンテナ１と同様、長手導体部１ａと、実装用導体部３１ｃを有する接地用導体部３１ｂと、実装用導体部２１ｅを有する給電用導体部２１ｄとが設けられる。そして、接地用導体部３１ｂ及び実装用導体部３１ｃは、実装用導体部３１ｃの幅が、接地用導体部３１ｂの幅より狭くなる形状とされる。又、給電用導体部２１ｄ及び実装用導体部２１ｅは、実装用導体部２１ｅの幅が、給電用導体部２１ｄの幅より狭くなる形状とされる。更に、長手導体部１ａの先端部分とプリント基板７との間には、スペーサ６が設けられる。
【００４８】
この板状逆Ｆアンテナ１Ｇの実装用導体部３１ｃ，２１ｅを形成する際、それぞれの幅が接地用導体部３１ｂ及び給電用導体部２１ｄの幅より狭くなるように、金属板を切り抜くとともに折り曲げられて形成される。よって、接地用導体部３１ｂ及び給電用導体部２１ｄそれぞれの幅が広い場合でも、実装用導体部３１ｃ，２１ｅの幅が狭くなるために、板状逆Ｆアンテナ１Ｇを設置したとき、プリント基板７への設置面積が狭くなるため、他部品を設置するための領域が広くなり、部品を設置するための設計の自由度が増す。尚、本実施形態では、実装用導体部３１ｃ，２１ｅの幅がともに狭いものとしたが、どちらか一方のみ、その幅が狭いものとしても構わない。
【００４９】
尚、第１〜第８の実施形態において、板状逆Ｆアンテナを安定して設置するためにスペーサが設けられるようにしているが、板状逆Ｆアンテナのみで安定しているならば、必ずしも、スペーサを設ける必要がない。
【００５０】
＜第９の実施形態＞
本発明の第９の実施形態について、図面を参照して説明する。図１０は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。尚、図３と同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５１】
本実施形態では、第２の実施形態（図３）と同様の領域１３が欠けた形状のグランドパターン８が設けられたプリント基板７に、板状逆Ｆアンテナ１Ｈが設置される。この板状逆Ｆアンテナ１Ｈは、第２の実施形態における板状逆Ｆアンテナ１Ａと同様、長手導体部５１ａと、実装用導体部１ｃを有する接地用導体部１ｂと、実装用導体部１ｅを有する給電用導体部１ｄとが設けられる。そして、長手導体部５１ａが、その接地用導体部１ｂの設けられたＡ面と逆側の先端１ｆがプリント基板７に接するように、Ｘ１−Ｘ２で折り曲げられる。
【００５２】
この板状逆Ｆアンテナ１Ｈの長手導体部５１ａは、図３に示す長手導体部１１ａと同様、図１に示す長手導体部１ａをＸ１−Ｘ２で折り曲げることによって形成される。よって、プリント基板７の上面から見たとき、板状逆Ｆアンテナ１Ｈの大きさを決める長手導体部５１ａにより占有される面積が、図１に示す板状逆Ｆアンテナ１の大きさを決める長手導体部１ａにより占有される面積より狭くなる。
【００５３】
又、長手導体部５１ａの先端１ｆがプリント基板７に接するように形成されるため、板状逆Ｆアンテナ１Ｈの占有体積が、図１に示す板状逆Ｆアンテナ１の占有体積より小さくなるとともに、先端１ｆで支えることができるためにスペーサが不要となる。以上のことから、アンテナの小型化を図ることができるとともに、プリント基板７を覆うためのキャビの支柱位置などの設計の自由度が増す。
【００５４】
＜第１０の実施形態＞
本発明の第１０の実施形態について、図面を参照して説明する。図１１は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。尚、図１と同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５５】
本実施形態では、第１の実施形態（図１）と同様の領域１３が欠けた形状のグランドパターン８が設けられたプリント基板７に、板状逆Ｆアンテナ１Ｉが設置される。この板状逆Ｆアンテナ１Ｉは、第１の実施形態における板状逆Ｆアンテナ１と同様、長手導体部６１ａと、実装用導体部１１ｃを有する接地用導体部１１ｂと、実装用導体部２１ｅを有する給電用導体部２１ｄとが設けられる。
【００５６】
そして、長手導体部６１ａが、第３の実施形態の長手導体部２１ａ（図４）と同様、先端１ｆに向かって細くなるようにされ、又、第４の実施形態の長手導体部３１ａ（図５）と同様、給電用導体部１ｄが設けられたＢ面の逆側に切り込み１６が設けられ、更に、第９の実施形態の長手導体部５１ａ（図１０）と同様、先端１ｆがプリント基板７に接するようにＸ１−Ｘ２で折り曲げられる。又、第６の実施形態（図７）と同様、接地用導体部１１ｂ及び実装用導体部１１ｃそれぞれの幅は、長手導体部６１ａの最も広い幅と同じ幅とされるとともに、第８の実施形態（図９）と同様、実装用導体部２１ｅの幅が、給電用導体部２１ｄの幅より狭くなるように形成される。
【００５７】
尚、本実施形態では、第３、第４、第６、第８、及び第９の実施形態それぞれにおける板状逆Ｆアンテナの持つ特徴を組み合わせて形成された板状逆Ｆアンテナとしたが、第２〜第９の実施形態それぞれにおける板状逆Ｆアンテナの特徴のいずれかを組み合わせた別の板状逆Ｆアンテナとしても構わない。このようにすることで、板状逆Ｆアンテナが設置されるプリント基板を覆うキャビの形状に対して最適なものとすることができる。
【００５８】
＜第１１の実施形態＞
本発明の第１１の実施形態について、図面を参照して説明する。図１２は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。尚、図１１と同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００５９】
本実施形態では、第１０の実施形態（図１１）と同様の領域１３が欠けた形状のグランドパターン８が設けられたプリント基板７に、板状逆Ｆアンテナ１Ｊが設置される。この板状逆Ｆアンテナ１Ｊは、長手導体部６１ａと、挿入用導体部４１ｃを有する接地用導体部４１ｂと、挿入用導体部３１ｅを有する給電用導体部３１ｄとが設けられる。尚、プリント基板７には、グランドパターンと電気的に接続するためのスルーホール２０ａと、給電部と電気的に接続するためのスルーホール２０ｂとが設けられる。
【００６０】
そして、接地用導体部４１ｂの幅が長手導体部６１ａの最も広い幅と同じ幅とされるとともに、挿入用導体部４１ｃがスルーホール２０ａに挿入されるように、接地用導体部４１ｂより突出した形状とされる。又、挿入用導体部３１ｅは、スルーホール２０ｂに挿入されるように、給電用導体部３１ｄより突出した形状とされる。このように、挿入用導体部４１ｃ及び挿入用導体部３１ｅをそれぞれ、スルーホール２０ａ，２０ｂに挿入することによって、板状逆Ｆアンテナ１Ｊをプリント基板７上に安定して設置することができる。
【００６１】
尚、本実施形態では、第３、第４、第６、及び第９の実施形態それぞれにおける板状逆Ｆアンテナの持つ特徴を組み合わせて形成された板状逆Ｆアンテナとしたが、第１〜第６及び第９の実施形態それぞれにおける板状逆Ｆアンテナの特徴のいずれか、又は、これらの特徴のいずれかを組み合わせた別の板状逆Ｆアンテナとしても構わない。このようにすることで、板状逆Ｆアンテナが設置されるプリント基板を覆うキャビの形状に対して最適なものとすることができる。
【００６２】
又、上述の第１〜第１１の実施形態において、プリント基板７の表面及び裏面のそれぞれに、グランドパターン８ａ，８ｂが設けられる場合、図１３（ａ）のように、板状逆Ｆアンテナ１,１Ａ〜１Ｊが設けられる位置に相当する領域１３ａ，１３ｂのパターンが取り除かれる。このようなグランドパターン８ａ，８ｂにおいて、領域１３ａ，１３ｂの形状を同等のものとする必要がなく、その形状を異なるものとして指向性パターンを調節することができる。このとき、板状逆Ｆアンテナ１の接地用導体部１ｂにおける実装用導体部１ｃがグランドパターン８ａに接続されるように領域１３ａの形状を設定しても構わないし、実装用導体部１ｃがスルーホールを介してグランドパターン８ｂに接続されるように領域１３ｂの形状を設定しても構わない。
【００６３】
更に、プリント基板７が４層であり、その表面、第１層と第２層の間、第２層と第３層の間、第３層と第４層の間のそれぞれに、グランドパターン８ｃ〜８ｆが設けられる場合、図１３（ｂ）のように、板状逆Ｆアンテナ１が設けられる位置に相当する領域１３ｃ〜１３ｆのパターンが取り除かれる。このようなグランドパターン８ｃ〜８ｆにおいて、図１３（ａ）の場合と同様、領域１３ｃ〜１３ｆの形状を同等のものとする必要がなく、その形状を異なるものとして指向性パターンを調節することができる。このとき、板状逆Ｆアンテナ１の接地用導体部１ｂにおける実装用導体部１ｃがグランドパターン８ｃ〜８ｆのいずれかに電気的に接続されるように、領域１３ｃ〜１３ｆの形状を設定する。
【００６４】
尚、複数層で構成されるプリント基板として、４層のものを例に挙げたが、４層に限るものではない。又、このような複数層で構成されるプリント基板の裏面にグランドパターンを備えるとき、図１３（ａ）のように、プリント基板の表裏それぞれにグランドパターンを備えるときと同様、プリント基板の表面及び各層の間に備えられたグランドパターンと類似した形状とする。
【００６５】
又、第１〜第１１の実施形態において、プリント基板に設けられたグランドパターンを、板状逆Ｆアンテナの長手導体部の下方に位置する部分を除いた形状としているが、長手導体部に応じた領域全てに対応する部分でなく、その一部を除いた形状でも構わない。尚、第９の実施形態のように、長手導体部の先端部分がプリント基板と接触する場合は、グランドパターンの形状を、必ず、長手導体部の先端部分が接触する部分を除いた形状とする必要がある。
【００６６】
＜第１２の実施形態＞
本発明の第１２の実施形態について、図面を参照して説明する。図１４は、本実施形態の板状逆Ｆアンテナの外観斜視図である。尚、図１と同一部分については、同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６７】
本実施形態では、第１の実施形態（図１）と同様の形状の板状逆Ｆアンテナ１を使用する。この板状逆Ｆアンテナ１が、板状逆Ｆアンテナ１の長手導体部１ａの下方に相当する位置の領域１４が切り取られたプリント基板７ａの表面上に設置される。又、このプリント基板７ａの表面全面にグランドパターン８ｇが設けられている。よって、グランドパターン８ｇに板状逆Ｆアンテナ１の接地用導体部１ｂにおける実装用導体部１ｃが実装されて電気的に接続される。更に、プリント基板７ａが領域１４が切り取られた形状となるため、スペーサ６が不要となる。
【００６８】
このように、プリント基板７ａにおいて、板状逆Ｆアンテナ１の長手導体部１ａの下方に相当する位置の領域１４が切り取られているため、第１の実施形態と同様、図１７の場合と異なり、その指向性の偏りを低減させて、垂直偏波及び水平偏波の両偏波での等方向性を高くすることができる。
【００６９】
尚、本実施形態において、プリント基板７ａの表面にグランドパターン８ｇが設けられているものを例としているが、第１〜第１１の実施形態と同様、表面及び裏面をグランドパターンを設けられるプリント基板としても構わないし、各層の間にグランドパターンが設けられるような複数層のプリント基板としても構わない。このとき、それぞれのグランドパターンの形状は異なるものとして、指向性パターンを調節するようにしても構わない。
【００７０】
又、本実施形態において、板状逆Ｆアンテナとして、第１の実施形態と同様の形状の板状逆Ｆアンテナ１を用いたが、第２〜第１１の実施形態それぞれで用いられた板状逆Ｆアンテナ１Ａ〜１Ｊとしても構わない。尚、このとき、スペーサが用いられているものについては、スペーサは不要となる。
【００７１】
又、本実施形態において、プリント基板を、板状逆Ｆアンテナの長手導体部の下方に位置する部分を除いた形状としているが、長手導体部に応じた領域全てに対応する部分でなく、その一部を除いた形状でも構わない。尚、第９の実施形態のような板状逆Ｆアンテナが設置される場合は、その長手導体部の先端部分がプリント基板と接触するように折り曲げられているため、プリント基板の形状を、必ず、長手導体部の先端部分が接触する部分を除いた形状とする必要がある。
【００７２】
＜本発明のアンテナを備えた無線通信装置の一例＞
第１〜第１２の実施形態のような構成のアンテナが設けられた無線通信装置について、以下に説明する。図１５は、本実施例の無線通信装置の内部構成を示すブロック図である。
【００７３】
図１５に示す無線通信装置は、外部より音声や映像やデータが入力される入力部１００と、入力部１００に入力されたデータを符号化する符号化回路１０１と、符号化回路１０１で符号化されたデータを変調する変調回路１０２と、変調回路１０２で変調された信号を増幅して安定した送信信号とする送信回路１０３と、信号の送受信を行うアンテナ１０４と、アンテナ１０４で受信された受信信号を増幅するとともに所定の周波数域の信号を通過させる受信回路１０５と、受信回路１０５で増幅された受信信号の検波を行って復調する復調回路１０６と、復調回路１０６より与えられる信号を復号化する復号化回路１０７と、復号化回路１０７で復号化された音声や映像やデータなどを出力する出力部１０８とを有する。
【００７４】
このような無線通信装置によると、まず、マイクやカメラやキーなどのような入力部１００によって入力される音声や映像やデータが、符号化回路１０１で符号化される。次に、この符号化されたデータが、変調回路１０２において、所定の周波数の搬送波で変調されると、この変調された信号が送信回路１０３で増幅される。そして、第１〜第１２の実施形態で説明した板状逆Ｆアンテナで構成されたアンテナ１０４より、送信信号として放射される。
【００７５】
又、アンテナ１０４より受信信号が入射されると、まず、受信回路１０５で増幅されるとともに、この受信回路１０５に設けられるフィルタ回路などによって、所定の周波数域の信号が通過されて、復調回路１０６に送出される。次に、復調回路１０６では、受信回路１０５より与えられる信号を検波することによって復調を行い、このように復調された信号が復号化回路１０７で復号化される。そして、復号化回路１０７で復号化されることによって得た音声や映像やデータが、スピーカやディスプレイなどの出力部１０８に出力される。
【００７６】
この無線通信装置において、第１〜第１２の実施形態のような板状逆Ｆアンテナがアンテナ１０４として使用されるとき、このアンテナ１０４が設置されるプリント基板上には、符号化回路１０１、変調回路１０２、送信回路１０３、受信回路１０５、復調回路１０６、復号化回路１０７が、回路パターンとして形成される。
【００７７】
又、本例における無線通信装置が、無線通信機能を有するＰＤＡでも構わないし、図１６のように、ＰＤＡ１１０に挿入されて使用されるとともに無線通信機能を有するＣＦカード１１１でも構わない。図１６のように、ＣＦカード１１１のアンテナ内蔵部１１２に板状逆Ｆアンテナ１１３が設けられるとき、ＣＦカードは、挿入するＰＤＡの操作性と外観が重視される。そのため、板状逆Ｆアンテナ１１３が設置されるプリント基板を覆うキャビの形状に最適となる上述の各実施形態で説明したような特徴を有する板状逆Ｆアンテナが選択されて設置される。
【００７８】
【発明の効果】
本発明によると、板状逆Ｆアンテナが設置されるプリント基板において、板状逆Ｆアンテナの下方に位置する部分のグランドパターンが取り除かれているので、アンテナの指向性パターンが垂直・水平の両偏波での等方向性を高めることができる。よって、このようにプリント基板に設置された板状逆Ｆアンテナを無線通信装置に用いたとき、ダイバーシティを使うことなく１つのアンテナでの信号の送受信が可能となるため、アンテナシステム及び無線通信装置の小型化及び簡略化を図ることができる。
【００７９】
又、板状逆Ｆアンテナの長手導体部の形状を折り曲げたり、先端を細くすることで、板状逆Ｆアンテナの占有体積を小さくすることができ、アンテナの小型化を図ることができるとともに、プリント基板を覆うキャビの設計の自由度が増す。又、板状逆Ｆアンテナの長手導体部に切り込みや窓部を設けることによって、プリント基板を覆うキャビの設計の自由度が増す。更に、板状逆Ｆアンテナの長手導体部の先端部がプリント基板に接触するようにすることで、板状逆Ｆアンテナの設置安定度が増すので、板状逆Ｆアンテナとプリント基板の間に挿入してアンテナの安定化を図るスペーサが不要となる。
【００８０】
又、板状逆Ｆアンテナの接地用導体部の幅を、長手導体部に設けられた側面の幅と、同じか又はほぼ同じとすることで、接地用導体部の形成過程を容易にすることができる。又、板状逆Ｆアンテナの接地用又は給電用導体部の少なくとも一方の実装用導体部の幅を広くしたり、スルーホールに挿入する挿入用導体部を設けることで、板状逆Ｆアンテナの設置安定度を高めることができる。又、板状逆Ｆアンテナの接地用又は給電用導体部の少なくとも一方の実装用導体部の幅を狭くすることで、板状逆Ｆアンテナの周囲における回路部品の設置面積を広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図２】図１の板状逆Ｆアンテナの指向性パターン。
【図３】本発明の第２の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図４】本発明の第３の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図５】本発明の第４の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図６】本発明の第５の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図７】本発明の第６の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図８】本発明の第７の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図９】本発明の第８の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図１０】本発明の第９の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図１１】本発明の第１０の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図１２】本発明の第１１の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図１３】プリント基板に複数のグランドパターンが設けられたときの各グランドパターンの形状を表す図。
【図１４】本発明の第１２の実施形態の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図１５】本発明の板状逆Ｆアンテナを設けた無線通信装置の内部構成を示すブロック図。
【図１６】本発明の板状逆Ｆアンテナを設けたＣＦカードを示す図。
【図１７】従来の板状逆Ｆアンテナの設置状態を示す外観斜視図。
【図１８】ダイポールアンテナを示す図。
【図１９】図１８のダイポールアンテナの指向性パターン。
【図２０】モノポールアンテナを示す図。
【図２１】送受信動作を行うＰＤＡの様子を示す図。
【符号の説明】
１，１Ａ〜１Ｊ板状逆Ｆアンテナ
６，６ａ〜６ｃスペーサ
７，７ａプリント基板
８，８ａ〜８ｈグランドパターン
９給電点

Claims

プリント基板に対向して設けられた長手導体部と、長手導体部の側面の一つに設けられるとともに前記プリント基板に備えられたグランドパターンと電気的に接続される接地用導体部と、長手導体部の側面の一つに設けられるとともに前記プリント基板に備えられた給電点と電気的に接続される給電用導体部とを備えた板状逆Ｆアンテナにおいて、
前記長手導体部が、前記プリント基板に向かって傾斜を備えるように任意の位置から折り曲げた形状とされ、
前記グランドパターンが、前記長手導体部に対向した領域の一部が取り除かれた形状とされ、
前記接地用導体部及び前記給電導体部によって前記プリント基板上に固定されるとともに、
前記長手導体部における前記接地用導体部の設けられた位置から離れた先端部が前記プリント基板における前記グランドパターンの除かれた位置に接触することを特徴とする板状逆Ｆアンテナ。
前記長手導体部が、前記接地用導体部の設けられた位置から離れた先端部が細くなるような形状とされることを特徴とする請求項１に記載の板状逆Ｆアンテナ。
前記長手導体部の周囲の一部に切り込みが設けられたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の板状逆Ｆアンテナ。
前記長手導体部の任意の位置に、切り抜かれた窓部が設けられたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の板状逆Ｆアンテナ。
前記接地用導体部の幅が、前記長手導体部における前記接地用導体部が設けられた側面の幅と、同じか又はほぼ同じであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の板状逆Ｆアンテナ。
前記接地用導体部及び前記給電用導体部それぞれが、前記プリント基板に実装される実装用導体部を備え、
前記接地用導体部及び前記給電用導体部の少なくとも一方の実装用導体部の幅が広くなっていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の板状逆Ｆアンテナ。
前記接地用導体部及び前記給電用導体部それぞれが、前記プリント基板に実装される実装用導体部を備え、
前記接地用導体部及び前記給電用導体部の少なくとも一方の実装用導体部の幅が狭くなっていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の板状逆Ｆアンテナ。
前記プリント基板が、前記グランドパターンと電気的に接続される第１スルーホールと、前記給電部と電気的に接続される第２スルーホールと、を備え、
前記接地用導体部が、前記第１スルーホールに挿入されて前記グランドパターンと電気的に接続する挿入用導体部を備えるとともに、
前記給電用導体部が、前記第２スルーホールに挿入されて前記給電部と電気的に接続する挿入用導体部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の板状逆Ｆアンテナ。
前記プリント基板が、複数のグランドパターンを有するとき、前記グランドパターンそれぞれの前記長手導体部に対向した領域の一部が取り除かれた形状とされるとともに、その形状が異なることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれかに記載の板状逆Ｆアンテナ。
前記グランドパターンと同様、前記長手導体部に対向した領域の一部が取り除かれた形状とされる前記プリント基板に設置されることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれかに記載の板状逆Ｆアンテナ。
外部への通信信号の送信又は外部からの通信信号の受信の少なくともいずれか一方を行うアンテナを有する無線通信装置において、
前記アンテナを、請求項１〜請求項１０のいずれかに記載の板状逆Ｆアンテナとすることを特徴とする無線通信装置。