JP4026555B2 - アンテナ装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板等に内蔵されるアンテナ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、携帯電話機等には、例えば導体を巻回させたヘリカルアンテナが用いられている。このようなヘリカルアンテナを携帯電話機等に用いる場合、螺旋状の導体を保持する必要があるため、部品数の増加によるコストの増加、アンテナ特性のばらつきが生じ、また小型化が困難である。
【0003】
近年、このような問題を解消するため、部品実装基板の両面に設けられた導体ラインとスルーホールとを接続することにより螺旋形状を構成し、ヘリカルアンテナを形成する構造が提案されている(特許文献1、2参照。)。
また、アンテナ素子の中心軸とグラウンドの側辺が、平行に形成されることによって、整合用のキャパシタンスを必要としないアンテナ装置が提案されている(特許文献3参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開平10−84216号公報 (第4頁、第1図)
【特許文献2】
特開2002−118411号公報 (第9頁、第1図)
【特許文献3】
特開2002−204114号公報 (第5頁、第1図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、通信機器に用いられるアンテナは最終的に使用される条件によってアンテナの入力インピーダンス及びアンテナ動作周波数の調整を行う必要がある。したがって、上記従来のアンテナでは、このような使用用途ごと或いは使用条件ごとの調整を行う場合、新規に基板を作り直す必要があり、コストが増加するという問題があった。
一方、上記基板内蔵のアンテナに整合回路を用いることによって、アンテナの構造を変えることなく調整する方法もあるが、インダクタ及びキャパシタを単独又は組み合わせた整合回路用のチップを使用するため、チップを加えたことによるコストが増加する問題があった。また、整合回路中に設けたインダクタ又はキャパシタによって生ずる電力損失により、アンテナの放射利得が著しく低下するという問題があった。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので、容易にアンテナの入力インピーダンス又はアンテナ動作周波数を調整可能なアンテナ装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用した。すなわち、本発明のアンテナ装置は、プリント基板等に内蔵されるアンテナ装置であって、基板と、該基板上の一部に設けられた導体膜と、前記基板上に形成された線状の導体パターンと、前記基板上に設けられた給電端子とを有し、前記導体パターンが、前記導体膜に沿って延在し、基端部が前記導体膜に接続可能とされ先端部が開放端とされた主パターン部と、主パターン部の基端部と先端部との間に設けられた給電点と前記給電端子とを接続する給電接続パターンと、前記主パターン部の基端部と前記導体膜とを接続可能な導体膜接続パターンとで構成され、前記導体膜接続パターンが、主パターン部の基端部から異なる長さで分岐して伸びる複数の基端側分岐パターンで構成されるとともに、前記主パターン部の先端部が異なる延在方向の長さを有する複数の先端側分岐パターンで構成され、これら基端側分岐パターン及び先端側分岐パターンの途中には短絡用の分断部が設けられていることを特徴とする。
【0007】
この発明によれば、分岐パターンの短絡箇所によって、導体パターンの導体膜の接続点と給電点との距離を変更することにより、アンテナ装置の主に入力インピーダンスを容易に変更調整することができる。
【0009】
また、この発明によれば、分岐パターンの短絡箇所によって、導体パターンの開放端と給電点との距離を変更することにより、アンテナ装置の主にアンテナ動作周波数を容易に変更調整することができる。
【0010】
また、本発明に係るアンテナ装置は、前記主パターン部の前記給電点と前記先端部との間の少なくとも一部が螺旋形状であることを特徴とする。
この発明によれば、主パターン部の給電点と先端部との間の一部を巻回し螺旋形状とすることで、導体パターンの全長を短縮し、アンテナ装置を小型化することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアンテナ装置の第1の実施形態を、図1を参照しながら説明する。
本実施形態によるアンテナ装置1は、携帯電話機、Bluetooth(登録商標)、無線LAN等の無線通信システムに用いられるものであって、図1に示されるように、樹脂やセラミックス等の絶縁性材料からなる基板2と、基板2の一方の面上に設けられた帯状の導体膜であるグラウンドパターン3と、同様に基板2の一方及び他方の面上に形成された線状の銅やアルミニウム等の導体パターン4と、アンテナ装置1外に設けられた高周波回路RFに接続される給電端子5とを有している。
なお、図1において、グラウンドパターン3を明確にするため、該当部にハッチングを施している。
【0012】
導体パターン4は、全体としてグラウンドパターン3に沿って延在し、基端部11がグラウンドパターン3に接続可能とされ先端部12が開放端とされた主パターン部13と、主パターン部13の基端部11と先端部12との間に設けられた給電点P1と給電端子5とを接続する給電接続パターン14と、主パターン部13の基端部11とグラウンドパターン3とを接続可能な導体膜接続パターン15とによって構成されている。
主パターン部13は、先端部12と給電点P1との間に螺旋部16を有している。
【0013】
螺旋部16は、グラウンドパターン3に沿って形成され、基板2の貫通孔に半田等の導体が埋め込まれたスルーホール21A、21B、21C、21D、21E、及び21Fと、基板2の一方の面上に形成された直線状の導体ライン22A、及び22Bと、基板2の他方の面上に形成された直線状の導体ライン22C、22D、及び22Eとによって構成されている。
スルーホール21A、21C、及び21Eは、グラウンドパターン3に沿って等間隔に配列されている。また、スルーホール21B、21D、及び21Fは、スルーホール21A、21C、及び21Eよりもグラウンドパターン3から離間した位置でグラウンドパターンに沿って等間隔に配列されている。
また、上記導体ラインと上記スルーホールとは、グラウンドパターン3に沿った方向に軸線を有する螺旋形状となるように接続されている。
【0014】
導体膜接続パターン15は、グラウンドパターン3に接続される点P2と給電点P1との距離が異なる2本の基端側分岐パターン(分岐パターン)25を有している。
基端側分岐パターン25は、給電点P1からの距離が短尺のほうから順に分岐導体ライン26及び27によって構成されており、短絡用の基端側分断部28によって、分岐導体ライン26及び27が、それぞれ分割ライン26A及び26Bと27A及び27Bとに分割されている。
また、アンテナ装置1の入力インピーダンスが、給電端子5におけるインピーダンスと整合が取れるように、例えば分割ライン26Aと26Bとが、半田29によって電気的に接続される。
【0015】
次に、本実施形態のアンテナ装置1における電波の送受信について説明する。
【0016】
上記の構成からなるアンテナ装置1において、高周波回路から給電端子5に伝達されたアンテナ動作周波数を有する高周波信号は、主パターン部13より電波として送信される。また、アンテナ動作周波数と一致した周波数を有する電波は、主パターン部13において受信され、給電端子5から高周波信号として高周波回路RFに伝達される。
このとき、アンテナ装置1の入力インピーダンスと、給電端子5におけるインピーダンスとの整合が取れるように分割ライン26Aと26Bとが半田29によって電気的に接続されることによって、電力ロスが低減された状態で電波の送受信が行われる。
【0017】
給電端子5におけるインピーダンスが異なる場合には、アンテナ装置1の入力インピーダンスを、例えば、分割ライン27Aと27Bとを電気的に接続することによって、アンテナ装置1の入力インピーダンスを調整し、給電端子5におけるインピーダンスと整合が取れるようにする。
【0018】
上記の構成によれば、基端側分岐パターン25において、短絡する箇所を変更することによって、導体パターン4におけるグラウンドパターン3の接続点P2と給電点P1との距離を調整し、アンテナ装置1の主に入力インピーダンスを設定できる。したがって、アンテナ装置1の設計を変更することなく、給電端子5におけるインピーダンスとの整合を取ることが容易となる。よって、多様なモジュールにアンテナ装置1を適用し、アンテナ装置の開発期間の短縮、及びコストの削減ができる。
また、給電端子5の外部に整合回路を設ける必要がないため、整合回路による放射利得の低下が抑制されると共に効率的に電波が送受信される。
【0019】
次に、第2の実施形態について、図2を参照しながら説明する。
なお、ここで説明する実施形態はその基本的構成が上述した第1の実施形態と同様であり、上述の第1の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図2においては、図1と同一構成要素に同一符号をし、この説明を省略する。
【0020】
第2の実施形態と第1の実施形態との異なる点は、第1の実施形態では主パターン部13の基端部11が分岐された構成であるのに対して、第2の実施形態におけるアンテナ装置30では主パターン部31の基端部32が分岐されておらず、主パターン部31の先端部33が給電点P1からの延在方向の距離が異なる先端側分岐パターン(分岐パターン)34を有している。
また、主パターン部31の基端部32とグラウンドパターン3とを電気的に接続する導体膜接続パターン35が設けられている。
導体膜接続パターン35によって、アンテナ装置30の入力インピーダンスと、給電端子5におけるインピーダンスの整合が取られている。
【0021】
先端側分岐パターン34は、給電点P1からの延在方向の距離が短尺のほうから順に分岐導体ライン36、37及び38によって構成されており、短絡用の先端側分断部39によって、分岐導体ライン36、37及び38が、それぞれ分割ライン36A及び36Bと、37A及び37Bと、38A及び38Bとに分割されている。
また、アンテナ装置30における所望のアンテナ動作周波数となるように、例えば分割ライン36Aと36Bとが、短絡用の半田40によって電気的に接続される。
【0022】
上記の構成によれば、先端側分岐パターン34において、短絡する箇所を変更することによって、給電点P1と開放端との距離を調整し、アンテナ装置30の主にアンテナ動作周波数を設定できる。したがって、アンテナ装置30の設計を変更することなく、所望のアンテナ動作周波数を有するアンテナ装置30とすることが容易となる。よって、多様なモジュールにアンテナ装置30を適用できる。
また、アンテナ装置30の入力インピーダンスと、給電端子5におけるインピーダンスとの整合が取れているため、給電端子5の外部に整合回路を設ける必要がないと共に効率的に電波が送受信される。
【0023】
次に、第3の実施形態について、図3を参照しながら説明する。
なお、ここで説明する実施形態はその基本的構成が上述した第1の実施形態と同様であり、上述の第1の実施形態又は第2の実施形態に別の要素を付加したものである。したがって、図3においては、図1、及び図2と同一構成要素に同一符号をし、この説明を省略する。
【0024】
第3の実施形態のアンテナ装置50は、第1の実施形態の基端側分岐パターン25と第2の実施形態の先端側分岐パターン34との両方を備えたものであり、両実施形態の効果を有するものである。
【0025】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記第1及び第3の実施形態では、基端側分岐パターン25が2分岐であり、また上記第2及び第3の先端側分岐パターン34が3分岐であったが、これに限らず、例えば4分岐等、それ以上の分岐としてもよい。このようにすることによって、アンテナ装置の入力インピーダンス又はアンテナ動作周波数を調整する際、設定間隔をより細かくすることが可能となる。
【0026】
更に、上記実施形態では、螺旋形状を有するヘリカルアンテナであったが、これに限らず、例えば、逆Fアンテナ等の線状アンテナであってもよい。また、上記第2の実施形態では、逆Lアンテナなどの線状アンテナであってもよい。
また、上記実施形態では、半田付けによって分岐部パターンを短絡したが、これに限らず、例えば、ジャンパーチップによって短絡してもよく、分断部に短絡箇所を切り替えるためのスイッチを設け、そのスイッチによって短絡箇所を切り替え可能としてもよい。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のアンテナ装置によれば、導体膜接続パターンに分岐パターンを設け、分岐パターンの短絡箇所を適宜変更することによって、アンテナ装置の入力インピーダンスを調整することが容易となる。
また、主パターン部の先端部に分岐パターンを設け、分岐パターンの短絡箇所を適宜変更することによって、アンテナ装置の主にアンテナ動作周波数を調整することが容易となる。
したがって、入力インピーダンス又はアンテナ動作周波数を1つのアンテナ装置で複数の任意の値に変更調整することによって、多様なモジュールに適用することができると共に、部材コストの低減が可能で且つ高精度なアンテナ特性を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる第1の実施形態におけるアンテナ装置を示す斜視図である。
【図2】 本発明にかかる第2の実施形態におけるアンテナ装置を示す斜視図である。
【図3】 本発明にかかる第3の実施形態におけるアンテナ装置を示す斜視図である。
【符号の説明】
1、30、50 アンテナ装置
2 基板
3 グラウンドパターン(導体膜)
4 導体パターン
5 給電端子
11、32 基端部
12、33 先端部
13、31 主パターン部
14 給電接続パターン
15、35 導体膜接続パターン
16 螺旋部
25 基端側分岐パターン(分岐パターン)
28 基端側分断部(分断部)
34 先端側分岐パターン(分岐パターン)
39 先端側分断部(分断部)
P1 給電点

Claims (2)

  1. プリント基板等に内蔵されるアンテナ装置であって、
    基板と、該基板上の一部に設けられた導体膜と、前記基板上に形成された線状の導体パターンと、前記基板上に設けられた給電端子とを有し、
    前記導体パターンが、前記導体膜に沿って延在し、基端部が前記導体膜に接続可能とされ先端部が開放端とされた主パターン部と、主パターン部の基端部と先端部との間に設けられた給電点と前記給電端子とを接続する給電接続パターンと、前記主パターン部の基端部と前記導体膜とを接続可能な導体膜接続パターンとで構成され、
    前記導体膜接続パターンが、主パターン部の基端部から異なる長さで分岐して伸びる複数の基端側分岐パターンで構成されるとともに、前記主パターン部の先端部が異なる延在方向の長さを有する複数の先端側分岐パターンで構成され、これら基端側分岐パターン及び先端側分岐パターンの途中には短絡用の分断部が設けられていることを特徴とするアンテナ装置。
  2. 請求項1に記載のアンテナ装置において、
    前記主パターン部の前記給電点と前記先端との間の少なくとも一部が螺旋形状であることを特徴とするアンテナ装置。
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