JP3942521B2 - 携帯機のアンテナ構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波信号を送信あるいは受信するアンテナを有した携帯機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の携帯機の要部を示す。
１は基板で、電子部品２が搭載され送信回路と受信回路を含む電子回路が構築されており、また、基板１の上には給電点３とグランド４とが形成されている。
【０００３】
５はアンテナであり、基板１の所定の位置に搭載される。
このアンテナ５は次のように構成されている。
絶縁体６の一方の面の略全面にはアンテナ導体７が形成されており、このアンテナ導体７の略中央に設けられたスルーホール８によって、絶縁体６の他方の面に導出されて基板接続端子９に接続されている。絶縁体６のアンテナ導体７が形成された反対側の面には、接地導体１０が形成されている。つまり、絶縁体６の前記アンテナ導体７の反対面には、基板接続端子９が形成された領域を除いた領域全体に接地導体１０が形成されている。絶縁体６の一側面側には連結接続部１１が形成されている。この連結接続部１１はスルーホール８から遠い側の側面に形成されている。
【０００４】
なお、アンテナ５の基板接続端子９は給電点３と対向するように設定され、接地導体１０はグランド端子４と対向するよう設定されている。
このように構成されたアンテナ５は、図５に示すように、基板接続端子９と給電点３とが対向するようにアンテナ５を装着し、基板接続端子９と給電点３ならびに接地導体１０とグランド４とが半田などで電気接続されている。
【０００５】
なお、この従来技術の先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−７４７１８号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来の携帯機のアンテナ構造では、基板１の上に、絶縁体６の両面にアンテナ導体７と接地導体１０とを有したアンテナ５を装着していたので、携帯機の厚さが増すという課題を有している。
【０００８】
そこで本発明は、この問題を解決したもので、薄い携帯機を実現できる携帯機のアンテナ構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の携帯機のアンテナ構造において、コイルアンテナは１２５ＫＨｚ帯の周波数の信号を受信するために、銅線を複数回巻き回して枠型に形成され、このコイルアンテナで囲まれた基板上に前記電子回路を形成し、前記アンテナは、前記基板の表面に固定された絶縁体と、この絶縁体の上面に前記基板と略平行に設けられたアンテナ導体と、このアンテナ導体と略平行に配置されるとともに前記基板の裏面に設けられる接地導体と、前記絶縁体を貫通して前記アンテナ導体と接続された第１のスルーホールと、前記絶縁体の側面に形成された給電端子とによって構成され、前記基板には、前記第１のスルーホールに対向する位置に前記接地導体と接続された導体パターンと、前記給電端子の下方に設けられた給電点と、前記導体パターンと前記接地導体との間を接続する第２のスルーホールとを設け、前記絶縁体及びアンテナ導体は四辺形状とするとともに、前記給電端子は前記第１のスルーホールから最も離れた側の側面に形成し、前記アンテナは、前記コイルアンテナの外側であるとともに、前記基板の長さ方向に沿って前記基板の略縁部に配置し、前記アンテナの前記基板への固定は、前記第１のスルーホールと前記導体パターンとを半田付けするとともに、前記給電端子と前記給電点とを半田付けしたものである。
【００１０】
これにより、薄い携帯機を実現することができる携帯機のアンテナ構造を提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の携帯機のアンテナ構造は、所定周波数の高周波信号を送信または受信するアンテナと、このアンテナが接続される送信回路または受信回路を含む電子回路が表面に配設された基板とを有する携帯機において、前記アンテナは、前記基板の表面に固定された絶縁体と、この絶縁体の上面に前記基板と略平行に設けられた導体と、この導体と略平行に配置されるとともに前記基板の裏面に設けられる接地導体とによって構成されることを特徴とする。
【００１２】
これによりアンテナは、基板の裏面に設けられた接地導体と、基板の表面に固定された絶縁体の上面に、基板と平行に設置されたアンテナ導体とで構成されるため、基板自体も絶縁体の一部となり、基板の厚さ分だけ携帯機を薄型化できる。
【００１３】
なお、ここでアンテナ導体と接地導体との距離は、アンテナゲインに影響する。一般に、アンテナ導体と接地導体との距離が大きいほうがアンテナゲインは大きくなる。つまり本発明では、基板の裏面に接地導体が設けられ、基板の表面に固定された絶縁体の上面にアンテナ導体が設けられるので、基板の厚さ分だけ携帯機を薄くしてもアンテナゲインは小さくならない。
【００１４】
また、前記絶縁体及びアンテナ導体を、四辺形状とするとともに、基板の長さ方向に沿って前記基板の略縁部に設けた場合には、携帯機に曲げ応力が加わっても、長さ方向にアンテナを構成する絶縁体が配置されているので、前記絶縁体が補強部材となって携帯機の剛性を向上させることができる。従って、携帯機の厚みを薄くしても、落下等による破損等は少なくなる。
【００１５】
また、アンテナが基板縁部に配置され、送信回路または受信回路等を構成する基板上の電子部品から離れるため、電子部品(発振器等)が出すノイズを受信することがなく受信感度が向上する。
【００１６】
また、前記基板には、その軸方向が前記基板に対して垂直となるように配置されるとともに、受信回路に接続されるコイルアンテナが装着され、このコイルアンテナの外側に前記アンテナを配置した場合には、アンテナはコイルアンテナの外側に配置されるので、アンテナの大きさ(四辺形状の面積)がコイルアンテナに制約されることがないので、送受信性能を向上させることができる。
【００１７】
また、アンテナ導体と接地導体との接続を、スルーホールとした場合には、アンテナのインピーダンス整合が取り易くなり、反射損失を低減することができる。
【００１８】
さらに、アンテナ導体と接地導体との接続はスルーホールとしているので、アンテナ導体のパターン形状やアンテナの必要特性に応じて適宜その位置を容易に変更することができ、幅広い仕様に対応できる。
【００１９】
以下、本発明のアンテナ構造を実施の形態に基づいて説明する。
（実施の形態１）
近年、自動車や家などの解錠に関して、電子キーが用いられるようになってきた。このような電子キーを含む携帯機には、その携帯性が要求され、小型あるいは薄型が要求されるようになってきた。本発明においては、このような要求に応じて、薄型の携帯機を実現できるアンテナ構造を提供するものである。
【００２０】
図１〜図４は本発明の実施の形態における携帯機のアンテナ構造を示す。
図２は前記携帯機の拡大上面図を示し、図１は図２のアンテナ部分のＡ−Ａ’断面図である。図３は前記携帯機の下面図である。
【００２１】
平面形状が四角形状をなした基板２１の上には、電子部品２２がクリーム半田等によって装着され、高周波信号を送信あるいは受信する高周波回路とが構成されている。この高周波回路は、３００ＭＨｚ帯の第１の高周波信号を送信するＲＦ送信回路２３と、前記第１の高周波信号を受信するＲＦ受信回路２４と、１２５ＫＨｚ帯の第２の高周波信号を受信するＬＦ受信回路２５とを有している。
【００２２】
ＲＦ送信回路２３とＲＦ受信回路２４の送信用・受信用となるアンテナ２６は、四辺形状で前記基板２１の略縁部にこの基板２１の長さ方向に沿って設けられている。
【００２３】
アンテナ２６は、図４に示すように四辺形状の絶縁体２７にアンテナ導体２８などを設けて構成されており、これを前記基板２１に実装して高性能の３００ＭＨｚ帯のアンテナ構造を達成している。絶縁体２７は従来のアンテナと同じ材料を用いた。
【００２４】
基板２１の一部とアンテナ２６とで構成されるアンテナ構造は、次のように構成されている。
図１と図４に示すように、アンテナ２６は絶縁体２７と、これに形成されたアンテナ導体２８と、スルーホール３２と、給電端子３１とによって構成されている。アンテナ導体２８は絶縁体２７の上面２７ａに形成されている。本実施の形態においてアンテナ導体２８は、上面２７ａの全体に設けられている。
【００２５】
基板２１の裏側２１ａには接地導体２９が形成されている。この接地導体２９は、アンテナ導体２８と略平行となるように設けられるとともに、アンテナ導体２８の下方全体にわたって設けられている。
【００２６】
なお、このような構成において、これらが有効なアンテナとして働くためには、アンテナ導体２８と接地導体２９とを回路的に接続することが必要である。そこで、これらを接続する接続体３０は、絶縁体２７を貫通してアンテナ導体２８と接続して設けられたスルーホール３２と、このスルーホール３２のビア３２ａと対向する位置に形成されるとともに基板２１の表面２１ｂ上に設けられた導体パターン３３と、この導体パターン３３と接地導体２９とを接続するように基板２１を貫通して設けられたスルーホール３４とで構成されている。
【００２７】
そして、第１のスルーホール３２のビア３２ａ内にはんだ３６を流し込むことによって、絶縁体２７と基板２１とが固定されるとともに、アンテナ導体２８と接地導体２９とが電気的に接続されている。
【００２８】
図１に示すように、アンテナ導体２８と基板２１上の導体パターン３３との接続は、スルーホール３２を介して行われる。従って、アンテナのインピーダンス整合は取り易くなり、反射損失を低減させることができる。さらに、アンテナ導体２８と接地導体２９との接続をスルーホールとしているので、アンテナ導体２８のパターン形状やアンテナの必要特性に応じて適宜その位置を容易に変更することができ、幅広い仕様に容易に対応できる。
【００２９】
基板２１に設けられた３５は、ＲＦ送信回路２３の出力が接続されるとともにＲＦ受信回路２４の入力が接続された給電点である。この給電点３５は基板２１の表面２１ｂに設けられ、第１のスルーホール３２とは離れた側の絶縁体２７の側面２７ｂに形成された給電端子３１の下方に形成されている。
【００３０】
そして、この給電点３５と給電端子３１とを半田などで接続し、アンテナとＲＦ送信回路２３やＲＦ受信回路２４とを電気的に接続している。
前記ＬＦ受信回路２５の入力に接続されるＬＦ受信用のコイルアンテナ４１は、１２５ＫＨｚ帯周波数を受信するので、非常に大きなインダクタンス値が必要となる。従って、直径０．０３ｍｍのポリウレタン皮膜銅線を枠型（ロの字型）に幾十にも巻いた空芯状のコイルアンテナとしている。このコイルアンテナ４１は図２に示すように、ＲＦ送信回路２３とＲＦ受信回路２４およびＬＦ受信回路２５を取り巻くように基板２１の上面に配置されており、絶縁体２７は、コイルアンテナ４１の外側に配置されている。
【００３１】
さらに詳しくは、本実施の形態においては、図２に示されるように、絶縁体２７は、基板２１の一方の縁部４０から１ｍｍの位置に搭載している。さらに、コイルアンテナ４１は、その軸方向が基板２１に対して垂直となる方向に装着され、その一辺は絶縁体２７に近接（約１ｍｍ）させ、それ以外の辺も基板２１の縁部から約１ｍｍの距離となるように配置されている。そしてこのコイルアンテナ４１の内部にＲＦ送信回路２３やＲＦ受信回路２４や、ＬＦ受信回路２５が形成されている。
【００３２】
このようなアンテナ構成によって、３００ＭＨｚ帯のアンテナは、基板２１の裏面に設けられた接地導体２９と、基板２１の表面に固定された絶縁体２７の上面に、基板２１と平行に設置されたアンテナ導体２８とで構成されるため、基板２１自体も等化的に絶縁体２７の一部となっている。従って、基板２１の厚さ分だけ携帯機を薄型化することが可能となる。
【００３３】
なお、アンテナ導体２８と接地導体２９との距離が大きいほうがアンテナゲインは大きくなるので、基板２１の裏面２１ａに接地導体２９を設け、一方基板２１の表面２１ｂに固定された絶縁体２７の上面２７ａにアンテナ導体２８を設けてやれば、基板２１の厚さ分だけ携帯機を薄くしてもアンテナゲインは小さくならない。
【００３４】
また、アンテナ２６が基板２１の縁部近くに設けられているので、絶縁体２１が補強部材となって携帯機の剛性を向上させることができる。従って、携帯機の厚みを薄くしても、落下等による破損等は少なくなる。
【００３５】
さらに、アンテナ２６が基板２１の縁部に配置され、ＲＦ送信回路２３やＲＦ受信回路２４、さらにはＬＦ受信回路２５から離れるため、これらの送信回路や受信回路に用いられる発振器等によるノイズの影響をうけることを少なくすることができ、アンテナの受信感度を向上させることができる。
【００３６】
さらにまた、アンテナ２６はコイルアンテナ４１の外側に配置されることとなり、アンテナ２６の大きさはコイルアンテナ４１に制約されることがないので、充分な大きさとすることができ、送受信におけるアンテナ感度を向上させることができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、３００ＭＨｚの周波数の高周波信号を送信または受信するアンテナと、このアンテナが接続される送信回路または受信回路を含む電子回路が表面に配設された基板と、前記基板にその軸方向が前記基板に対して垂直となるように配置されるとともに、前記受信回路に接続される空芯状のコイルアンテナとを有する携帯機において、前記コイルアンテナは１２５ＫＨｚ帯の周波数の信号を受信するために、銅線を複数回巻き回して枠型に形成され、このコイルアンテナで囲まれた基板上に前記電子回路を形成し、前記アンテナは、前記基板の表面に固定された絶縁体と、この絶縁体の上面に前記基板と略平行に設けられたアンテナ導体と、このアンテナ導体と略平行に配置されるとともに前記基板の裏面に設けられる接地導体と、前記絶縁体を貫通して前記アンテナ導体と接続された第１のスルーホールと、前記絶縁体の側面に形成された給電端子とによって構成され、前記基板には、前記第１のスルーホールに対向する位置に前記接地導体と接続された導体パターンと、前記給電端子の下方に設けられた給電点と、前記導体パターンと前記接地導体との間を接続する第２のスルーホールとを設け、前記絶縁体及びアンテナ導体は四辺形状とするとともに、前記給電端子は前記第１のスルーホールから最も離れた側の側面に形成し、前記アンテナは、前記コイルアンテナの外側であるとともに、前記基板の長さ方向に沿って前記基板の略縁部に配置し、前記アンテナの前記基板への固定は、前記第１のスルーホールと前記導体パターンとを半田付けするとともに、前記給電端子と前記給電点とを半田付けしたものである。
【００３８】
これにより、アンテナは、基板の裏面に設けられた接地導体と、基板の表面に固定された絶縁体の上面に、基板と平行に設置されたアンテナ導体とで構成されるため、基板自体も絶縁体の一部となっている。従って、基板の厚さ分だけ携帯機を薄型化することが可能となる。
【００３９】
なお、ここでアンテナ導体と接地導体との距離は、アンテナゲインに影響する。一般に、アンテナ導体と接地導体との距離が大きいほうがアンテナゲインは大きくなる。つまり本発明では、基板の裏面に接地導体が設けられ、基板の表面に固定された絶縁体の上面にアンテナ導体が設けられるので、基板の厚さ分だけ携帯機を薄くしてもアンテナゲインは小さくならない。
また、携帯機に曲げ応力が加わっても、長さ方向にアンテナを構成する絶縁体が配置されているので、前記絶縁体が補強部材となって携帯機の剛性を向上させることができる。従って、携帯機の厚みを薄くしても、落下等による破損等は少なくなる。
さらに、アンテナが基板縁部に配置され、送信回路または受信回路等を構成する基板上の電子部品から離れるため、電子部品（発振器等）が出すノイズを受信することがなく受信感度が向上する。
さらにまた、前記基板には、その軸方向が前記基板に対して垂直となるように配置されるとともに、受信回路に接続されるコイルアンテナが装着され、このコイルアンテナの外側に前記アンテナを配置した場合には、アンテナはコイルアンテナの外側に配置されるので、アンテナの大きさ（四辺形状の面積）がコイルアンテナに制約されることがないので、送受信性能を向上させることができる。
さらに加えて、アンテナ導体と接地導体との接続を、スルーホールとしているので、アンテナのインピーダンス整合が取り易くなり、反射損失を低減することができる。
その上さらに、アンテナ導体と接地導体との接続はスルーホールとしているので、アンテナ導体のパターン形状やアンテナの必要特性に応じて適宜その位置を容易に変更することができ、幅広い仕様に対応できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の携帯機のアンテナ構造の実施の形態における要部拡大断面図
【図２】同実施の形態の図１の上面図
【図３】同実施の形態の図１の下面図
【図４】同実施の形態の実装前の状態を示す分解図
【図５】従来の携帯機のアンテナ構造の断面図
【符号の説明】
２１ 基板
２６ アンテナ
２７ 絶縁体
２８ アンテナ導体
２９ 接地導体

Claims (1)

1. ３００ＭＨｚ帯の周波数の高周波信号を送信または受信するアンテナと、このアンテナが接続される送信回路または受信回路を含む電子回路が表面に配設された基板と、前記基板にその軸方向が前記基板に対して垂直となるように配置されるとともに、前記受信回路に接続される空芯状のコイルアンテナとを有する携帯機において、
   前記コイルアンテナは１２５ＫＨｚ帯の周波数の信号を受信するために、銅線を複数回巻き回して枠型に形成され、
   このコイルアンテナで囲まれた基板上に前記電子回路を形成し、
   前記アンテナは、
   前記基板の表面に固定された絶縁体と、
   この絶縁体の上面に前記基板と略平行に設けられたアンテナ導体と、
   このアンテナ導体と略平行に配置されるとともに前記基板の裏面に設けられる接地導体と、
   前記絶縁体を貫通して前記アンテナ導体と接続された第１のスルーホールと、
   前記絶縁体の側面に形成された給電端子とによって構成され、
   前記基板には、
   前記第１のスルーホールに対向する位置に前記接地導体と接続された導体パターンと、
   前記給電端子の下方に設けられた給電点と、
   前記導体パターンと前記接地導体との間を接続する第２のスルーホールとを設け、
   前記絶縁体及びアンテナ導体は四辺形状とするとともに、前記給電端子は前記第１のスルーホールから最も離れた側の側面に形成し、
   前記アンテナは、前記コイルアンテナの外側であるとともに、前記基板の長さ方向に沿って前記基板の略縁部に配置し、
   前記アンテナの前記基板への固定は、前記第１のスルーホールと前記導体パターンとを半田付けするとともに、前記給電端子と前記給電点とを半田付けした携帯機のアンテナ構造。

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