JP3960191B2

JP3960191B2 - アンテナ及びそれを備えた電気機器

Info

Publication number: JP3960191B2
Application number: JP2002301002A
Authority: JP
Inventors: 守彦池ヶ谷; 剛博杉山; 尚史楯
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2007-08-15
Anticipated expiration: 2022-10-15
Also published as: JP2004140470A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ及びそれを備えた電気機器に関し、特に、アンテナ搭載面上に給電線路の引回しをせずに済み、ノート型パーソナルコンピュータ（以下、「ノート型パソコン」という。）等の液晶表示器（ＬＣＤ）等の筐体の薄型化、更には電気機器自体の薄型化を図ることができるアンテナ及びそれを備えた電気機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯端末装置（携帯電話機、ＰＨＳ(Personal Handyphone System)電話機、モバイルコンピュータ等）や家電製品等の電気機器をネットワーク化することが提案されており、そのために電気機器に無線通信機能を持たせ、ＬＡＮ（ロ一カル・エリア・ネットワーク）によるワイヤレス化が考えられている。無線ＬＡＮにすることで、電気機器相互間や端末装置との間を数十メートルの範囲にわたり、無線により接続することが可能になる。このため、ユーザーにとっては、ケーブル等による有線接続の煩わしさが解消され、通信可能範囲内の任意の場所からＬＡＮを利用することが可能になる。
【０００３】
このような無線ＬＡＮ機能を備えた従来の電気機器の１つとして、モノポールアンテナを備えたノート型パソコンがある。このノート型パソコンは、キーボードを有する本体部と、この本体部と同一サイズを有して本体部に蝶着されると共に内側にＬＣＤが配置された蓋部とを主体に構成されている。モノポールアンテナは、外部に露出する状態にして本体部の側面に取り付けられている。蓋部は、例えば、ＬＣＤを固定する金属製等のＬＣＤ筐体を内蔵し、このＬＣＤ筐体を覆うようにして樹脂製のカバーが装着された構成となっている。
【０００４】
このようなノート型パソコンにおいて無線通信（無線ＬＡＮ）を行う場合、蓋部を本体部から開いてＬＣＤが見やすい角度になるように位置決めし、更に、電波が飛び易くなるようにモノポールアンテナを垂直方向に立て、このような準備が終了した後に通信を開始する。また、携帯して移動する際には、蓋部を本体部に閉じ、モノポールアンテナを折りたたむようにして収納する。しかし、このようなノート型パソコンを移動しようとした場合、折りたたんだモノポールアンテナが本体部の側面に突起物として存在するため、そのまま持って携帯する際には他の何かに引っ掛かり易い、鞄やケースに収納しようとするとモノポールアンテナが邪魔になる、モノポールアンテナを引っ掛けたりした時にはモノポールアンテナの破損を招く等の問題がある。
【０００５】
上記の問題を解決するため、無線通信機能及びモノポールアンテナを一体化した無線カードを構築し、この無線カードを着脱するためのスロットを本体部に設け、必要に応じて無線カードを本体部に着脱できるようにしたノート型パソコンがある。しかし、このような構成では、ノート型パソコンと無線カードとが別体であるため、携行時等には本体部から無線カードを抜き取り、また、使用時（通信時）には無線カードを本体部に装着するという作業が必要になり、煩わしく、利便性に欠ける等の問題のほか、無線カードを紛失する恐れもある。
【０００６】
この問題を解決するものとして、スロットアンテナを内蔵させたノート型パソコンが開示されている（例えば特許文献１参照）。このノート型パソコンは、ＬＣＤを内蔵した蓋部内の所定の位置にスロットアンテナが配置されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−７８９３１号公報（段落【００１２】、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のアンテナによると、スロットアンテナを内蔵させた場合、その給電点がスロットアンテナの全体の形状の中央部に位置するため、給電線路に厚みのある同軸ケーブル等を用いたとき、その厚みがアンテナの厚みを大きくする原因になっている。アンテナの厚みが大きくなると電気機器のＬＣＤ筐体等の厚みを大きくしてしまい、ノート型パソコン等の電気機器の小型化や軽量化に制約が生じる。
【０００９】
すなわち、従来の電気機器によると、アンテナを筐体に内蔵し、しかも性能を確保するためには、それなりの設置スペースを筐体内に確保する必要があり、在来の筐体仕様に変更が生じるなどして、製品の製造コストの高騰や開発期間の長期化などを招くことになる。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、給電ケーブルを含む全体の厚みが電気機器等の実装スペースに影響を与えることのないアンテナを提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、アンテナを内蔵しながら薄型化を図った電気機器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、一端側から他端側に延在する導体平板と、前記導体平板に設けられた第１のスリットにより前記一端側に形成された放射素子部と、前記導体平板に設けられた第２のスリットにより前記放射素子部から前記他端側に延在するように形成された給電線路と、前記導体平板の残部により形成されたグランド部と、前記給電線路の前記他端側と前記グランド部の前記他端側に接続された給電同軸ケーブルとを備え、前記給電線路のインピーダンスを前記給電同軸ケーブルのインピーダンスに整合すべく前記グランド部の外縁の一部が前記給電線路に沿って切除されていることを特徴とするアンテナを提供する。
【００１３】
この構成によれば、導体平板に第１および第２のスリットを形成することにより、放射素子部、給電線路およびグランド部が形成され、全体が導体平板の厚み程度の薄厚のアンテナとなる。これにより、電気機器等に内蔵させた場合でも、筐体仕様に変更を生じることもないので、実装スペースに影響を与えることがない。
【００１４】
本発明は、上記の目的を達成するため、面状表示部の背面に前記アンテナを有する電気機器において、前記面状表示部は、周辺に金属からなる枠体を有し、前記放射素子部は、前記枠体の前記面状表示部背面側の面、かつ前記面状表示部の一方の縁から露出する位置に設けられ、給電線路の前記他端側は、前記枠体の前記面状表示部背面側の面、かつ前記面状表示部の他方の縁から露出する位置に設けられることを特徴とする電気機器を提供する。
【００１５】
この構成によれば、放射素子部を面状表示部の一方の縁から露出する位置に設けることにより、所望のアンテナ性能を発揮することができる。給電点を面状表示部の他方の縁から露出する位置に設けることにより、ケーブルを給電点に接続しても面状表示部を支持する筐体部の厚みを増すことなく、電気機器の小型化が可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の形態に係るアンテナを示す。このアンテナ１０は、一端側から他端側に延在する、例えば、厚みが０．２ｍｍの銅、真鍮等の金属板による導体平板１に対し、その短辺方向の略１／３（図１の左側から約１／３）の位置に上端からＴ字形部分が形成されるように、第１のスリット２と逆Ｕ字形の第２のスリット３が形成されている。アンテナ１０の各部のサイズは、適用する電気機器（例えば、ノート型パソコン）の筐体等に使用されている各種の材料の誘電率やＬＣＤ等に使用されている導体部品の影響を加味して、使用周波数に同調し、かつ良好な励振特性が得れるように決定される。
【００１７】
第２のスリット３は、その下端が導体平板１の下縁に近接する位置に及ぶ様に形成される。スリット２及び３は、プレスやエッチング等の加工を施すことにより形成することができる。第２のスリット３によって囲まれる垂直突片は５０Ωのインピーダンスを有する給電線路４（ストリップ導体）となり、第１のスリット２によって導体平板１の一端側（上側）に形成された水平突片（一部は給電線路４に連結）が放射素子部５となる。導体平板１の一部（図示の右下部分）は切除され、これにより給電線路４のインピーダンスの調整が図られ、アンテナ１０及び同軸ケーブル６とのインピーダンスの整合性を保つことができる。
【００１８】
第２のスリット３を介して給電線路４の両側の導体平板１がグランド部７となることにより、このグランド部７と給電線路４とによって所謂コプレーナ（coplanar）線路（共平面導波路）が形成される。この給電線路４は導体平板１の厚みと同じであり、同軸ケーブルのように厚みを有せず、アンテナ１０上には給電線路４の端部に同軸ケーブルが介在するのみであり、ＬＣＤ等の背面に設置しても全体として厚みを持たないため、電気機器、例えば、ノート型パソコンの内部に搭載した場合でも、筐体の厚みを増やさずに給電を行うことが可能になる。給電線路４の下端（先端）には同軸ケーブル６の心線６ａがハンダ付け等により接続され、その外部導体６ｂは給電線路４の下端（先端）の近傍のグランド部７にハンダ付け等により接続される。
【００１９】
図１のような構成により、給電線路４がアンテナ１０を縦断する如くに配置され、給電点が給電線路４の端部に位置し、給電点がアンテナ１０の周辺部になるため、同軸ケーブル６等の厚みのある給電線路を接続してもＬＣＤ等の部品の実装スペースを取ってしまうことがない。したがって、給電点や給電線路が電気機器の実装スペースに影響を与えることが少ないため、ＬＣＤ等の部品の厚みを大きくすることがないため、電気機器の筐体が厚くならず、電気機器の薄型化が可能になる。
【００２０】
図２は、本発明の実施の形態に係る電気機器２０の外観を示す。この電気機器２０は、上記構成によるアンテナ１０をノート型パソコン等の電気機器２０に装着したものであり、各種の電子部品が実装されたプリント基板等を内蔵している本体部１１と、この本体部１１の一辺に蝶着された蓋部１２と、この蓋部１２内に配設されるＬＣＤ（液晶表示器）１３とを主体に構成されている。本体部１１の上面にはキーボード１４が設けられている。蓋部１２は、本体部１１に蝶着されると共にＬＣＤ１３を内蔵保持するＬＣＤ筐体１２ａ、このＬＣＤ筐体１２ａに装着されるカバーとしてのＬＣＤフレーム部１２ｂを備えている。
【００２１】
図３は、図２の蓋部１２におけるアンテナ１０の配置及び給電の様子を示し、図４は、アンテナ１０の貼着部位を示す。ＬＣＤ筐体１２ａの内面には、ＬＣＤ１３の縦方向に合わせてアンテナ１０が配設され、絶縁テープ１５ａ，１５ｂ（例えば、セロハンテープや両面テープのような接着材付きテープ）により貼着されている。本体部１１又は蓋部１２には送受信回路（図示せず）が内蔵されており、この送受信回路にアンテナ１０の一端に接続された同軸ケーブル６の他端が接続されている。アンテナ１０自体が薄く、これを貼着する絶縁テープ１５ａ，１５ｂも薄いため、アンテナ１０の内蔵によって蓋部１２全体の厚みは変わることがない。このようにアンテナ１０が貼着されたＬＣＤ筐体１２ａの内面にはＬＣＤ１３が配設され、更に、ＬＣＤ筐体１２ａにはＬＣＤフレーム部１２ｂが取り付けられる。
【００２２】
図１に示すアンテナ１０において、同軸ケーブル６の一端をアンテナ１０を内蔵する電気機器に別途設けられた給電回路又は中継回路に接続し、給電線路としての機能を持たせることで、小型且つ薄型で、更に設置自由度の広いアンテナを実現できる。また、給電線路に同軸ケーブル６を使用しているため、製品内部に配置された他の機器類に対して邪魔にならない様にして本体内部を自由に引き回すことができる。
【００２３】
図５は、本発明の他の実施の形態を示す。図５においては、図１及び図４に示したと同一物又は同一機能を有するものには同一引用数字を用いたので、重複する説明は省略する。図５のアンテナ３０が図１のアンテナ１０と異なるところは、逆Ｌ字形の給電線路３１を用いた構成にある。給電線路３１は、そのＬ字形のコーナ部が連結部３１ａによってグランド部７に連結されている。そして、給電線路３１の短辺部（図の水平部）はＵ字形の第１のスリット３２によって形成され、長辺部（図の垂直部）は図１の実施の形態と同様に第２のスリット３により形成されている。第１のスリット３２によって導体平板１の一端側（上側）に形成された水平突片（一部は給電線路３１に連結）が放射素子部５となり、他の部分が５０Ωの給電線路になる。アンテナ３０の素材のほか、適用する電気機器２０の筐体等に使用されている各種の材料の誘電率やＬＣＤ等に使用されている導体部品の影響を加味して、使用周波数に同調し、かつ良好な励振特性が得れるように決定することは、アンテナ１０の場合と同じである。
【００２４】
同軸ケーブル６は、その心線６ａがアンテナ３０の長辺部の下端にハンダ付け等により接続され、その外部導体６ｂはグランド部７に接続される。そして、このような形状のアンテナ３０の使用形態及び作用効果は、上記したアンテナ１０の場合と変わらない。例えば、ＬＣＤに装着する場合、図１のアンテナ１０と同様に、図３及び図４に示したように絶縁テープ１５ａ，１５ｂによって蓋部１２に貼着される。
【００２５】
以上説明したように、本実施の形態のアンテナ１０及び３０によれば、携帯端末装置や家庭内での無線ネットワーク用家電機器において、製品の製造コストの高騰や開発期間の長期化などの原因となる製品筐体や各種部品の設置位置などの仕様を大きく変更することなく、筐体内の隙間程度のスペースにでも内蔵ができ、低コストで高性能のアンテナを得ることができる。そして、携帯端末装置や無線ネットワーク用家電機器の移動などの際、従来必要であった外付けアンテナの取り外し、再設置、再調整、そしてケーブルの引き回し等が不要になる。また、予期せぬトラブルでのアンテナ故障など、従来、使用者に強いていた作業等が解消され、更に、高特性を確保できることから、製品内の部品配置における選択の自由度が増し、設計がし易くなる。更に、蓋部等の厚みを大きくすることなくアンテナを内蔵した電気機器２０を構成することができる。
【００２６】
そして、本実施の形態の電気機器２０によれば、アンテナ１０，３０は薄型であるので、ノート型パソコンの筐体に設けた場合でも、蓋部１２や本体部１１の内部の設置スペースに負担をかけることがないため、電気機器２０の小型化、薄型化、及び軽量化を図ることができる。そして、金属筐体をグランドとして利用できるため、アンテナ特性を劣化させることがない。さらに、モノポールアンテナのように棒状に伸びる部分がないため、電気機器２０の移動に際して邪魔になるものがなく、使い勝手が向上する。
【００２７】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明のアンテナによれば、導体平板に第１および第２のスリットを形成して放射素子部、給電線路およびグランド部を形成する構成により軽量及び薄厚化したので、電気機器等に内蔵させた場合でも、筐体仕様に変更を生じることもないので、実装スペースに影響を与えることがない。
【００２８】
また、本発明の電気機器によれば、放射素子部を所定の部材の一方の縁から露出する位置に設けることにより、所望のアンテナ性能を発揮することができ、給電点を所定の部材の他方の縁から露出する位置に設けることにより、所定の部材を支持する筐体部の厚みを増すことなく、電気機器の小型軽量化が可能になる。また、設計の自由度の向上、開発期間の短縮化、及び電気機器の低コスト化が可能になる。さらに、外部にアンテナが露出しないため、移動等において障害を発生することがなく、電気機器の使い勝手を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るアンテナの平面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る電気機器の外観を示す分解斜視図である。
【図３】図２の蓋部の詳細を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る電気機器におけるアンテナの絶縁テープの貼着位置を示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施の形態に係るアンテナの平面図である。
【符号の説明】
１導体平板
２第１のスリット
３第２のスリット
４給電線路（ストリップ導体）
５放射素子部
６同軸ケーブル
６ａ心線
６ｂ外部導体
７グランド部
１０，３０アンテナ
１１本体部
１２蓋部
１２ａＬＣＤ筐体
１２ｂＬＣＤフレーム部
１３ＬＣＤ（液晶表示器）
１４キーボード
１５ａ，１５ｂ絶縁テープ
２０電気機器
３１給電線路
３１ａ連結部
３２第１のスリット

Claims

一端側から他端側に延在する導体平板と、
前記導体平板に設けられた第１のスリットにより前記一端側に形成された放射素子部と、
前記導体平板に設けられた第２のスリットにより前記放射素子部から前記他端側に延在するように形成された給電線路と、
前記導体平板の残部により形成されたグランド部と、
前記給電線路の前記他端側と前記グランド部の前記他端側に接続された給電同軸ケーブルとを備え、
前記給電線路のインピーダンスを前記給電同軸ケーブルのインピーダンスに整合すべく前記グランド部の外縁の一部が前記給電線路に沿って切除されていることを特徴とするアンテナ。
前記放射素子部は、全体がＬ字形を成すことを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
前記給電線路は、コプレーナ線路であることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
前記給電線路は、インピーダンスがほぼ５０Ωであることを特徴とする請求項１記載のアンテナ。
面状表示部の背面に請求項１のアンテナを有する電気機器であって、
前記面状表示部は、周辺に金属からなる枠体を有し、前記放射素子部は、前記枠体の前記面状表示部背面側の面、かつ前記面状表示部の一方の縁から露出する位置に設けられ、給電線路の前記他端側は、前記枠体の前記面状表示部背面側の面、かつ前記面状表示部の他方の縁から露出する位置に設けられることを特徴とする電気機器。
前記面状表示部は、ＬＣＤであることを特徴とする請求項５記載の電気機器。
前記アンテナは、前記枠体との間に位置する絶縁テープによって固定されていることを特徴とする請求項５または６記載の電気機器。