JP4287574B2 - ANTENNA DEVICE AND PORTABLE RADIO DEVICE HAVING THE SAME - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は携帯無線機やカード型無線機に用いて好適なアンテナ装置に関し、特に電気的、機構的な信頼性に優れた回転構造を有し、かつ電気的性能に優れた薄型かつ小型のアンテナ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、このようなアンテナ装置として特開2000-10681号公報に記載されたものが知られている。図10、11を参照して前記公報に記載された無線通信用PCカード装置の構成を説明する。ここで、図10はアンテナを引き出した状態、図11はアンテナを収納した状態を示す。
【0003】
図10に示すように、この無線通信用PCカード装置は、プリント基板26上に構成された無線回路部27と制御回路部28を筐体内部に配置した無線通信用PCカード本体21と、収納時には前記PCカード本体21の内部あるいは端部に収容され、引き出し時には前記PCカード本体21の外部へ突出した状態となる可動式アンテナ22とから構成されており、可動式アンテナ22は第一の放射導体23および第二の放射導体24で構成され、第一の放射導体23の一方の端部はプリント基板26上に形成された給電導体29とプリント基板26の表面に垂直に立設され、前記第一の放射導体23の他端は第二の放射導体24の端部と共に可動部25を構成し、可動部25を介して第一の放射導体23と第二の放射導体24とは接続される。引き出し時には、第二の放射導体24はプリント基板26の表面と概ね垂直になり、収納時には、第二の放射導体24は、プリント基板26の表面と概ね平行になるよう構成したものである。
【0004】
まず、可動式アンテナ22を引き出した状態の動作を説明する。可動式アンテナ22は地導体30の存在により、引き出し時にはモノポールアンテナとして機能する。可動式アンテナ22の電気長をλ/4にすることにより、給電導体29と容易にインピーダンス整合をとることができる。放射パターンは垂直偏波成分が支配的になる。
【0005】
次に、可動式アンテナ22を収納した状態の動作を説明する。収納時には所謂逆Lアンテナとして動作する。逆Lアンテナは、一般に低インピーダンス特性を示すが、地導体30の大きさが有限でることの影響、および第一の放射導体23の長さをある程度長くし、第二の放射導体24の高さをかせぐことで、給電導体29の線路インピーダンスと容易にインピーダンス整合をとることができる。放射パターンは第一の放射導体23の長さにほぼ比例した量の垂直偏波成分と第二の放射導体24から放射される水平偏波成分が得られる。
【0006】
以上の構成により、アンテナを引き出した状態ではもちろんのこと、収納状態でも垂直偏波成分をもつ無線通信用PCカード装置を得ることが可能となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の装置では収納時の整合を得るために第二の放射導体の高さをある程度かせぐ必要があり、この高さによって無線通信用PCカード装置の厚みが決まるため、パソコンに収まる部分よりアンテナ部分を厚くする必要があり、筐体の薄型化が困難で携帯性が損なわれるという課題があった。
【0008】
また、無線通信用PCカード装置をパソコンに搭載する場合、パソコンからアンテナまでの距離を近づけると、アンテナ性能の劣化とパソコンの輻射する不要ノイズによる感度劣化という課題が発生するが、前記従来の装置ではアンテナの引き出し、収納の状態を変えても、パソコンからアンテナまでの水平方向の距離は変化しないため、パソコンへの近接による影響を低減するには、アンテナ全体をパソコンから遠ざける必要があり、筐体が大きくなるという課題があった。
【0009】
さらに、前記従来の装置ではアンテナの可動範囲が限定されるため、この可動範囲を越えてアンテナを可動させようとすると、過度の過重がかかり、アンテナが破損してしまうという課題があった。
【0010】
本発明は、上記課題を解決するものであり、簡易な構成で電気的、機構的な信頼性に優れた回転構造を有し、かつ電気的性能に優れた薄型かつ小型のアンテナ装置の提供を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アンテナ素子を折り曲げ、その給電側を回転の中心軸となる回転軸部とし、前記アンテナ素子を携帯無線機の筐体に固定するための保持部と、前記アンテナ素子へ電力を伝送する給電金具とを前記回転軸部の近傍に設け、これらを前記筐体の上筐体と下筐体で挟み込み、一体化して前記筐体に固定することを特徴とする。この構成により、電気的な接触と回転機構の信頼性を確保しつつ、アンテナ素子を360度回転させることが可能となり、簡易な構成で信頼性に優れた回転構造を有する薄型のアンテナ装置が得られる。
【0012】
また、アンテナ素子を特定の角度で折り曲げ、その給電側を回転の中心軸となる回転軸部とし、前記携帯無線装置の筐体の端面との角度が前記特定の角度となるように前記回転軸部を前記筐体内部に収容したことを特徴とする。この構成により、アンテナ素子を収納した状態では筐体との一体感を保ちつつ、アンテナ素子を引き出した状態でアンテナ素子の先端が筐体から遠ざけるようにすることが可能となり、筐体がパソコン等の内部に収容され、パソコン等とアンテナとが近接しても、アンテナ素子を引き出すことにより性能劣化の軽減が可能なアンテナ装置が得られる。
【0013】
さらに、アンテナ素子を折り曲げ、その給電側を回転の中心軸となる回転軸部とし、前記アンテナ素子と携帯無線装置の回路基板とが接触する給電部に導体素子を接続し、前記導体素子の一部を前記回路基板の地導体と近接させたことを特徴とする。この構成により、アンテナ素子を収納した状態で逆Fアンテナとして機能し、アンテナ素子を引き出した状態での性能を劣化させずに、アンテナ素子を収納した状態での性能を改善できるアンテナ装置が得られる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【0015】
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態のカード型無線機の分解斜視図である。このカード型無線機は、アンテナ素子1および給電金具9を有するアンテナ装置と、上筐体6および下筐体7からなる筐体5と、前記筐体5内に収納されるプリント基板13とから構成されている。
【0016】
アンテナ素子1は、特定の箇所で特定の角度(図示は90度)に折り曲げられており、折り曲げられた給電部側が回転軸部2となり、反対側が可動部3となる。なお、可動部3の周囲はカバーで覆われている。回転軸部2の周囲に電気絶縁材料で形成した保持部4において上筐体6と下筐体7で挟み込まれ、下筐体7の底面側から下筐体7のネジ穴7Aと保持部4のネジ穴4Aを通って上筐体6の内側に達するネジ8で固定される。このとき、下筐体7における保持部4と給電金具9が収まる場所の周囲に凸部7Bを設けることで、保持部4と給電金具9の水平方向のずれを抑制する。給電金具9は給電部10において、無線回路部11と制御回路部12とが実装されたプリント基板13と電気的に接続されると共に、接触片14において回転軸部2と電気的に接続されている。プリント基板13には、無線回路部11と制御回路部12のそれぞれのアースを取るための地導体15が設けられている。
【0017】
図2は、カード型無線機の筐体を横から見た断面図である。給電金具9と保持部4のそれぞれの下筐体側を下筐体7と平行になる平面状とし、同様に、接触片14および保持部4の上筐体側も平面状かつ上筐体6と平行にする。給電金具9と保持部4のネジ8が収まる箇所の高さは下筐体6の上面から上筐体6の下面までの間隔と同じにする。上筐体6と下筐体7のどちらか一方または両方に、保持部4と給電金具9が収まる周囲に凸部を設け、保持部4と給電金具9の水平方向のずれを抑制する。保持部4と給電金具9が収まる該当箇所に凹部を設ければ、水平方向のずれを更に抑制できる。
【0018】
以上の構造により、保持部4と給電金具9を上筐体6と下筐体7で挟み込むと、給電金具9と保持部4は垂直方向で隙間なく筐体と接触し、回転軸である回転軸部2の垂直方向への位置ずれを抑制することができる。さらに、挟み込む箇所は平面状であるため、筐体との接触面積が増え、回転軸の垂直方向の位置ずれを起き難くするとともに、保持部4と給電金具9の回転を抑制することができる。また、前述のとおり水平方向の位置ずれも抑制されているため、回転軸部2の位置が固定され、回転以外の不要な動作がなくなり、可動部3のみがスムーズに回転する構造が得られる。なお、ネジ8で上筐体6と下筐体7との挟み込みを強化することにより、垂直方向と水平方向の位置ずれをさらに抑制でき、安定度を向上させることができる。
【0019】
次に、図2を用いて電気的な動作を説明する。給電金具9はバネ性をもった導電性材料で形成されており、給電金具9の給電部10をプリント基板13で押すことにより、給電金具9が弾性変形し、プリント基板13と給電金具9との導通が得られる。このとき、図2に示す矢印の方向に力が働き、給電部10が垂直方向に弾性変形するが、下筐体側の変形は下筐体7で抑制されるため、給電部10のみが変形し、プリント基板13との安定した導通を得ることができる。回転軸部2は円筒形になっており、可動部3を回転させても接触片と常に同じように接触する。接触片14は回転軸部2から上筐体6側に押し上げられる形で弾性変形するが、上筐体6で変形が抑制されるため、安定した導通が得られる。
【0020】
以上のように本発明の第1の実施の形態は、アンテナ素子1の給電部側の一部を特定の角度で折り曲げて回転の中心軸となる回転軸部2とし、筐体5に固定するための保持部4と、アンテナ素子1に接触し、アンテナ素子1へ電力を伝送する給電金具9とを回転軸部2の近くに設け、これらを上筐体6と下筐体7で挟み込み、給電金具9と保持部4と回転軸部2とを一体化して筐体5に確実に固定し、安定した電気的導通とスムーズな回転構造を得るようにしたものであり、簡易な構造により小型で信頼性に優れた回転構造が得られる。また、アンテナ装置の厚みはアンテナ素子1の回転軸部2と保持部4を挟み込む給電金具9の高さでほぼ決定されるため、アンテナ装置の薄型化が可能になる。さらに、回転軸部2が筐体5内部に収容されるため、360度自在に回転可能になる。また、360度自在に回転可能になるため、アンテナ装置への過度の荷重が減り、機械的強度が向上する。なお、アンテナ素子1を折り曲げる角度を図面上では90度としているが、この角度は90度以上180度未満であれば同じ効果が得られる。
【0021】
(第2の実施の形態)
図3は、本発明の第2の実施の形態のカード型無線機の分解斜視図である。この図において、図1と同一の構成要素または対応する構成要素には図1で使用した符号と同一の符号を付した。
【0022】
このカード型無線機は、第1の実施の形態と同様、アンテナ素子1および給電金具9を有するアンテナ装置と、上筐体6および下筐体7からなる筐体5と、前記筐体5内に収納されるプリント基板13とから構成されている。
【0023】
このカード型無線機において、アンテナ素子1は特定の箇所で折り曲げられ、回転の中心軸となる回転軸部2と、この回転軸部2を中心に360度回転可能な可動部3とで構成される。また、回転軸部2と可動部3とのなす角度θを90度以上180度未満の範囲内に設定し、可動部3が上筐体6と下筐体7からなる筐体5の端面と平行するように、回転軸部3を前記筐体5の内部に収容する。このときの前記筐体5の端面から回転軸部2までの角度はθと同じになる。したがって、回転軸部2の位置はθにより変化し、θを90度とすると回転軸部2は前記筐体5の端面と直交し、θを大きくするほど前記筐体5の端面に近づく。前記筐体5の内部には無線回路部11と制御回路部12とそれぞれのアースを取るための地導体15が設けられたプリント基板13が載置されており、回転軸部2とプリント基板13は電気的に接続される。可動部3と地導体15とはインピーダンス整合が得られる一定の間隔をもって配置されている。なお、保持部4と給電金具9の形状は図1と同じであり、角度だけ変えてある。また、アンテナ素子1を筐体5に固定する手段、およびアンテナ素子1とプリント基板13とを電気的に接続する手段は図1と同様である。
【0024】
以上のように構成されたカード型無線機におけるアンテナ装置の動作について図4乃至図6を用いて説明する。
【0025】
図4は、上筐体6と下筐体7からなる筐体5を上から見た鳥瞰図であり、図5は筐体5と可動部3を横からみた断面図である。そして、図6は可動部3を収納した状態で可動部側からみた断面図である。図4〜図5中の(a)〜(d)は可動部3を回転させたときの配置状態を示し、(a)は収納状態、(b)、(d)は可動部3と筐体5とが直交した状態、(c)が可動部3と筐体5とが同じ平面にある状態を示している。説明の都合上、回転軸部2と可動部3との角度を150度としている。
【0026】
(a)の状態のとき、可動部3とプリント基板の地導体15とは平行し、かつ一定の間隔をもって配置されるため、その間隔に応じた容量成分をもち、逆Lアンテナとして機能する。(b)〜(d)の状態では、地導体15と可動部3との距離が離れるため、容量成分は減少し、モノポールアンテナとして機能する。
【0027】
(a)の状態では、筐体5の端面と可動部3とは密着状態にあり、筐体5と可動部3とが一体感をもった携帯しやすい状態にある。(b)の状態では図5に示すように、可動部3は斜めに傾き、可動部3の先端は水平方向、垂直方向ともに筐体5から遠ざかる。この距離は回転軸部2と可動部3との角度に依存する。(c)の状態では、図4、図5に示すように筐体5から可動部3の先端までの水平方向の距離は最大となるが、垂直方向の高さはゼロとなる。(d)の状態は、可動部3が(b)の状態と逆で下筐体側を向いており、可動部3の先端までの水平方向の距離と高さは(b)の状態と同じである。図4より、各状態の可動部先端の軌跡は、可動部3の根元を頂点とし、可動部3の長さを一辺とした二等辺三角形の底辺を描くことがわかる。
【0028】
次に、回転軸部2と可動部3との角度による筐体端面から可動部先端までの距離と高さの違いについて図7、図8を用いて説明する。図7、図8は可動部を90度回転させたときの状態図であり、図7がθ=90度の場合、図8がθ=150度の場合を示している。(A)は回転軸部2と平行する断面をみた断面図であり、(B)は鳥瞰図である。
【0029】
まず、θ=90度の場合を説明する。図7(A)において、筐体端面から可動部の先端までの水平方向の距離は根元までの距離と変わらず、ゼロである。筐体をパソコンに収納すると、パソコンから可動部3までの水平方向の距離はアンテナを可動させても変化せず、パソコンに近接する。また、可動部3先端までの高さは可動部3の長さと同じである。このときの回転軸部2と可動部3が収納される部分の筐体端面との角度は、図7(B)に示すとおり、90度であり、θと同じである。
【0030】
θ=150度の場合、θと同じ150度で傾き、可動部3の先端と根元で水平方向の距離が変化する。ここで、水平方向の距離をD、可動部の長さをLとすると、
D=L×cos(180°−θ)×sin(180°−θ)=L×sin(θ−90°)×sinθ
となる。この式より、水平方向の距離はθが135度のとき最大となり、150度から離れるほど筐体5に近づき、90度と180度で最小のゼロとなる。θを90度より小さくすると、可動部3が筐体側に倒れてしまい、筐体5が邪魔になって可動部が回転できなくなため、θは90度から180度の範囲内にする必要がある。一方、可動部先端の高さをHとすると、
H=L×sin(180°−θ)=L×sinθ
までの範囲となり、90度で最大となり角度が大きくなるほど小さくなる。
【0031】
以上の構造により、筐体5をパソコンに搭載する場合、水平方向でアンテナ素子の先端をパソコンから離すことができ、パソコンによるアンテナ特性の劣化を低減することができる。さらに、パソコンが放射するノイズをアンテナ素子が受信し難くなり、感度劣化を低減することができる。
【0032】
以上のように本発明の第2の実施の形態は、アンテナ素子1を給電部9の近傍で90度以上180度未満の特定の角度で折り曲げ、これを回転の中心軸となる回転軸部2とし、この回転軸部2を筐体5内部に特定の角度をもって収容することにより、アンテナ素子1が収納された状態では筐体5との一体感を保ちつつ、アンテナ素子1を引き出した状態ではアンテナ素子1の先端を筐体5から遠ざけるようにしたものであり、筐体5をパソコンに搭載した場合において、アンテナ素子1を引き出すだけでアンテナ素子1の先端をパソコンから遠ざけることができるようになり、無線機本体または筐体を大きくすることなく、パソコンの影響によるアンテナ特性の劣化と無線回路の感度劣化を低減できる小型のアンテナ装置が得られる。なお、パソコンによる影響のみに限定して説明したが、携帯電話などの人体に近接する携帯端末においても、人体からの距離をかせぐことが可能となり、障害物とアンテナとの距離が必要なすべての無線機器に応用可能であることは明かである。また、アンテナ素子1を筐体5に固定する手段、およびアンテナ素子1とプリント基板13とを電気的に接続する手段は、図示した保持部4および給電金具9に限らず、他の手段を採用しても良い。
【0033】
(第3の実施の形態)
図9は、本発明の第3の実施の形態のカード型無線機の構成を示す図である。この図において、図3と同一の構成要素または対応する構成要素には図3で使用した符号と同一の符号を付した。説明の重複を避け、簡潔にするため、違いのみを説明する。図9において、導体素子16は給電部10と電気的に接続されているL字状の第一導体素子17と、その開放端が地導体15と特定の間隔をもって平行するように配置された第二導体素子18とで構成されている。アンテナ素子1の電気長を概ね使用波長の1/4とする。
【0034】
以上のように構成されたアンテナ装置の動作について説明する。まず、収納状態を説明する。導体素子16が無い場合は、従来装置で前述した逆Lアンテナとして機能している。第二導体素子18を地導体15に近づけ、かつ第二導体素子18を十分長くすると、第二導体素子18は地導体15と容量結合するようになり、第二導体素子18の電位は高周波的に地導体15の電位と同電位に近づく。このとき、アンテナ素子1は第二導体素子18を高周波的に地導体15へショートした状態となり、逆Fアンテナとして機能する。逆Fアンテナは逆Lアンテナに比べ、インピーダンスが高いため、無線回路部11とのインピーダンス整合が容易になり、ミスマッチロスの低減によってアンテナ性能が改善される。ここで、第二導体素子18と地導体15との結合量は、第二導体素子18と地導体15との間隔と、第二導体素子18の長さとで決定される。第二導体素子18と地導体15との間隔を広げると、容量結合は急激に弱まり、逆Fアンテナとして機能しない。地導体15と第二導体素子18とを近接させた状態でその間隔を一定にし、第二導体素子18の長さを短くすると、結合量が徐々に弱まり、逆Fアンテナから徐々に逆Lアンテナの動作状態へ遷移する。このとき、アンテナのインピーダンスも徐々に低くなるので、インピーダンス調整が可能である。また、第一導体素子17はスタブとして機能しているので、第一導体素子17の長さによりインピーダンスの調整が可能である。
【0035】
次にアンテナ素子1を引き出した状態を説明する。アンテナ素子1を引き出すと、可動部3と地導体15は平行しないため、前述のとおりモノポールアンテナとして機能する。導体素子16を追加することにより、モノポールアンテナのインピーダンスが僅かに変化するが、第一導体素子17および第二導体素子18の長さを最適化することにより、収納状態と引き出し状態の各状態で容易に無線回路部11との整合をとることが可能となる。したがって、導体素子16を追加してもモノポールアンテナの動作に変化はなく、引き出し状態でのアンテナ性能の劣化は見られない。
【0036】
以上の構造により、一方を地導体15と平行するように配置し、地導体15と容量結合させ、他方を給電部10に接続した導体素子16を追加すれば、引き出し状態のアンテナ性能を劣化させることなく、収納状態のアンテナ性能を改善することが可能となる。なお、導体素子16の形状をコの字状としているが、特に限定されず、第二導体素子18と地導体15との間隔、第二導体素子18の長さ、および第一導体素子17の長さを最適化すれば、形状は任意に設定可能である。また、アンテナ素子1を折り曲げる角度を図面上では90度としているが、この角度は90度以上180度未満であれば同じ効果が得られる。
【0037】
以上のように、本発明の第3の実施の形態によれば、アンテナ素子1とプリント基板13とが接触する給電部10に導体素子16を追加し、この導体素子16の一部を地導体15に平行して近接させるようにすることにより、アンテナ素子1を引き出した状態での性能を劣化させずに、アンテナ素子1を収納した状態での性能を改善できるという効果が得られる。また、既存のアンテナ装置の構成に導体素子を追加するという簡易な構成で性能を改善できるという効果が得られる。
【0038】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、アンテナ素子を折り曲げることで回転の中心軸となる回転軸部とし、前記アンテナ素子を携帯無線機の筐体に固定するための保持部と、前記アンテナ素子へ電力を伝送する給電金具とを前記回転軸部の近傍に設け、これらを前記筐体の上筐体と下筐体で挟み込み、一体化して前記筐体に固定することにより、電気的な接触と回転機構の信頼性を確保しつつ、アンテナ素子を360度回転させることが可能となり、簡易な構成で信頼性に優れた回転構造を有する薄型のアンテナ装置が得られる。
【0039】
また、アンテナ素子を特定の角度で折り曲げることで回転の中心軸となる回転軸部とし、携帯無線装置の筐体の端面との角度が前記特定の角度となるように前記回転軸部を前記筐体内部に収容したことにより、アンテナ素子を収納した状態では筐体との一体感を保ちつつ、アンテナ素子を引き出した状態でアンテナ素子の先端が筐体から遠ざけるようにすることが可能となり、筐体がパソコン等の内部に収容され、パソコン等とアンテナが近接しても、アンテナを引き出すことにより性能劣化の軽減が可能なアンテナ装置が得られる。
【0040】
さらに、アンテナ素子を折り曲げることで回転の中心軸となる回転軸部とし、前記アンテナ素子と携帯無線装置の回路基板とが接触する給電部に導体素子を接続し、前記導体素子の一部を前記回路基板の地導体と近接させたことにより、アンテナ素子を収納した状態で逆Fアンテナとして機能し、アンテナを引き出した状態での性能を劣化させずに、アンテナ素子を収納した状態での性能を改善できるアンテナ装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態のカード型無線機の分解斜視図、
【図2】本発明の第1の実施の形態のカード型無線機の断面図、
【図3】本発明の第2の実施の形態のカード型無線機の分解斜視図、
【図4】本発明の第2の実施の形態におけるアンテナの軌跡を示した透視鳥瞰図、
【図5】本発明の第2の実施の形態におけるアンテナの軌跡を示した側面断面図、
【図6】本発明の第2の実施の形態におけるアンテナの軌跡を示した可動部側からみた側面断面図、
【図7】本発明の第2の実施の形態でθ=90度とした場合の状態図、
【図8】本発明の第2の実施の形態でθ=150度とした場合の状態図、
【図9】本発明の第3の実施の形態のカード型無線機の構成を示す図、
【図10】従来の装置においてアンテナを引き出した状態を示す図、
【図11】従来の装置においてアンテナを収納した状態を示す図である。
【符号の説明】
1 アンテナ素子
2 回転軸部
3 可動部
4 保持部
5 筐体
6 上筐体
7 下筐体
8 ネジ
9 制御部
10 給電部
11 無線回路部
12 制御回路部
13 プリント基板
14 接触片
15 地導体
16 導体素子
17 第一導体素子
18 第二導体素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an antenna device suitable for use in a portable radio device or a card-type radio device, and in particular, a thin and small antenna having a rotating structure with excellent electrical and mechanical reliability and excellent electrical performance. It relates to the device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an antenna device described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-10681 is known as such an antenna device. The configuration of the wireless communication PC card device described in the publication will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 10 shows a state where the antenna is pulled out, and FIG. 11 shows a state where the antenna is stored.
[0003]
As shown in FIG. 10, this wireless communication PC card device includes a wireless communication PC card
[0004]
First, the operation when the
[0005]
Next, the operation in a state where the
[0006]
With the above configuration, it is possible to obtain a wireless communication PC card device having a vertically polarized wave component in the retracted state as well as in the state where the antenna is pulled out.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional apparatus, it is necessary to increase the height of the second radiation conductor to some extent in order to obtain matching at the time of storage, and the thickness of the PC card device for wireless communication is determined by this height. It is necessary to make the antenna portion thicker, and there is a problem that it is difficult to reduce the thickness of the housing and portability is impaired.
[0008]
In addition, when a PC card device for wireless communication is mounted on a personal computer, if the distance from the personal computer to the antenna is shortened, the problem of antenna performance degradation and sensitivity degradation due to unnecessary noise radiated from the personal computer occurs. Since the horizontal distance from the PC to the antenna does not change even if the antenna is pulled out and stored, the entire antenna must be kept away from the PC to reduce the effects of proximity to the PC. There was a problem of growing up.
[0009]
Furthermore, since the movable range of the antenna is limited in the conventional apparatus, there is a problem that if the antenna is moved beyond the movable range, excessive weight is applied and the antenna is damaged.
[0010]
The present invention solves the above-mentioned problems, and provides a thin and small antenna device having a rotating structure with a simple structure and excellent electrical and mechanical reliability and excellent electrical performance. Objective.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, the antenna element is bent, and the power feeding side is a rotating shaft part serving as a central axis of rotation, and a holding part for fixing the antenna element to a casing of a portable wireless device, and electric power is transmitted to the antenna element A power supply fitting to be provided is provided in the vicinity of the rotating shaft portion, and these are sandwiched between an upper housing and a lower housing of the housing, and are integrally fixed to the housing. With this configuration, the antenna element can be rotated 360 degrees while ensuring electrical contact and the reliability of the rotation mechanism, and a thin antenna device having a rotation structure with a simple configuration and excellent reliability can be obtained. It is done.
[0012]
Further, the antenna element is bent at a specific angle, and the power supply side is a rotation shaft portion serving as a central axis of rotation, and the rotation shaft is set so that the angle with the end surface of the casing of the portable wireless device is the specific angle. The portion is accommodated in the housing. With this configuration, it is possible to keep the tip of the antenna element away from the casing when the antenna element is pulled out while maintaining a sense of unity with the casing when the antenna element is stored. Thus, even when a personal computer or the like and the antenna are close to each other, an antenna device can be obtained in which performance degradation can be reduced by pulling out the antenna element.
[0013]
Further, the antenna element is bent, and the power feeding side is set as a rotation shaft portion serving as a central axis of rotation, and a conductor element is connected to a power feeding portion where the antenna element and the circuit board of the portable wireless device are in contact with each other. The portion is made close to the ground conductor of the circuit board. With this configuration, an antenna device that functions as an inverted-F antenna in a state in which the antenna element is accommodated and can improve the performance in the state in which the antenna element is accommodated without degrading the performance in the state in which the antenna element is pulled out can be obtained. .
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view of a card type wireless device according to a first embodiment of the present invention. This card-type radio includes an antenna device having an antenna element 1 and a power supply fitting 9, a casing 5 including an
[0016]
The antenna element 1 is bent at a specific position at a specific angle (90 degrees in the drawing), and the bent feeding portion side becomes the
[0017]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the casing of the card-type wireless device viewed from the side. The lower housing side of each of the power supply fitting 9 and the holding
[0018]
With the above structure, when the holding
[0019]
Next, the electrical operation will be described with reference to FIG. The power supply fitting 9 is formed of a conductive material having a spring property. When the
[0020]
As described above, in the first embodiment of the present invention, a part of the antenna element 1 on the power feeding unit side is bent at a specific angle to form the
[0021]
(Second Embodiment)
FIG. 3 is an exploded perspective view of the card-type wireless device according to the second embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals as those used in FIG. 1 are assigned to the same or corresponding elements as those in FIG.
[0022]
As in the first embodiment, this card-type radio includes an antenna device having an antenna element 1 and a power supply fitting 9, a case 5 including an
[0023]
In this card type wireless device, the antenna element 1 is bent at a specific location, and is composed of a
[0024]
The operation of the antenna device in the card-type radio configured as described above will be described with reference to FIGS.
[0025]
FIG. 4 is a bird's-eye view of the housing 5 including the
[0026]
In the state (a), since the movable part 3 and the ground conductor 15 of the printed circuit board are parallel and arranged at a constant interval, it has a capacitive component corresponding to the interval and functions as an inverted L antenna. In the states (b) to (d), since the distance between the ground conductor 15 and the movable portion 3 is increased, the capacitance component is reduced and functions as a monopole antenna.
[0027]
In the state (a), the end surface of the housing 5 and the movable portion 3 are in close contact with each other, and the housing 5 and the movable portion 3 are in a state of being easy to carry with a sense of unity. In the state of (b), as shown in FIG. 5, the movable part 3 tilts obliquely, and the tip of the movable part 3 moves away from the housing 5 in both the horizontal direction and the vertical direction. This distance depends on the angle between the
[0028]
Next, the difference in the distance and height from the housing end surface to the distal end of the movable part depending on the angle between the
[0029]
First, the case where θ = 90 degrees will be described. In FIG. 7A, the horizontal distance from the end surface of the housing to the tip of the movable part is zero, which is the same as the distance to the base. When the casing is housed in a personal computer, the horizontal distance from the personal computer to the movable portion 3 does not change even when the antenna is moved, and is close to the personal computer. Further, the height to the tip of the movable part 3 is the same as the length of the movable part 3. At this time, the angle between the
[0030]
When θ = 150 degrees, the inclination is 150 degrees, which is the same as θ, and the horizontal distance changes between the tip and the base of the movable part 3. Here, when the horizontal distance is D and the length of the movable part is L,
D = L × cos (180 ° −θ) × sin (180 ° −θ) = L × sin (θ−90 °) × sinθ
It becomes. From this equation, the distance in the horizontal direction is the maximum when θ is 135 degrees, the distance from 150 degrees is closer to the housing 5, and the minimum is 90 degrees and 180 degrees. If θ is smaller than 90 degrees, the movable part 3 falls to the housing side, and the housing 5 becomes an obstacle and the movable part cannot be rotated. Therefore, θ needs to be in the range of 90 degrees to 180 degrees. is there. On the other hand, when the height of the tip of the movable part is H,
H = L × sin (180 ° −θ) = L × sin θ
The range is up to 90 degrees, the maximum is 90 degrees, and the smaller the angle, the smaller.
[0031]
With the above structure, when the housing 5 is mounted on a personal computer, the tip of the antenna element can be separated from the personal computer in the horizontal direction, and deterioration of antenna characteristics due to the personal computer can be reduced. Furthermore, it becomes difficult for the antenna element to receive the noise radiated by the personal computer, and the sensitivity deterioration can be reduced.
[0032]
As described above, in the second embodiment of the present invention, the antenna element 1 is bent at a specific angle of 90 degrees or more and less than 180 degrees in the vicinity of the power feeding section 9, and this is the
[0033]
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of a card-type wireless device according to the third embodiment of the present invention. In this figure, the same reference numerals as those used in FIG. 3 are assigned to the same or corresponding elements as those in FIG. Only the differences are described to avoid duplication of explanation and be concise. In FIG. 9, the conductor element 16 is an L-shaped first conductor element 17 electrically connected to the
[0034]
The operation of the antenna device configured as described above will be described. First, the storage state will be described. When there is no conductor element 16, it functions as the inverted L antenna described above in the conventional apparatus. When the second conductor element 18 is brought close to the ground conductor 15 and the second conductor element 18 is sufficiently long, the second conductor element 18 is capacitively coupled to the ground conductor 15, and the potential of the second conductor element 18 is high-frequency. Approaches the same potential as that of the ground conductor 15. At this time, the antenna element 1 is in a state where the second conductor element 18 is short-circuited to the ground conductor 15 in terms of high frequency, and functions as an inverted F antenna. Since the inverted F antenna has a higher impedance than the inverted L antenna, impedance matching with the
[0035]
Next, a state where the antenna element 1 is pulled out will be described. When the antenna element 1 is pulled out, the movable portion 3 and the ground conductor 15 are not parallel to each other, and thus function as a monopole antenna as described above. By adding the conductor element 16, the impedance of the monopole antenna changes slightly, but by optimizing the length of the first conductor element 17 and the second conductor element 18, each state of the retracted state and the drawn state Thus, matching with the
[0036]
With the above structure, if one conductor element 16 is arranged parallel to the ground conductor 15, capacitively coupled to the ground conductor 15, and the other conductor conductor 16 connected to the
[0037]
As described above, according to the third embodiment of the present invention, the conductor element 16 is added to the
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the antenna element is bent so as to be a rotation shaft portion serving as a central axis of rotation, and the holding portion for fixing the antenna element to the casing of the portable wireless device, and the antenna element A power supply fitting for transmitting electric power to the rotary shaft is provided in the vicinity of the rotary shaft portion, sandwiched between the upper and lower casings of the casing, and integrally fixed to the casing, thereby making electrical contact. As a result, the antenna element can be rotated 360 degrees while ensuring the reliability of the rotation mechanism, and a thin antenna device having a rotation structure with a simple structure and excellent reliability can be obtained.
[0039]
In addition, the antenna element is bent at a specific angle to form a rotation shaft that serves as a central axis of rotation, and the rotation shaft is configured so that the angle with the end surface of the case of the portable wireless device is the specific angle. By accommodating the antenna element inside the body, it is possible to keep the tip of the antenna element away from the casing while the antenna element is pulled out while maintaining a sense of unity with the casing when the antenna element is stored. Even when the body is housed in a personal computer or the like and the antenna is close to the personal computer or the like, an antenna device can be obtained in which performance degradation can be reduced by pulling out the antenna.
[0040]
Further, the antenna element is bent to form a rotation shaft portion serving as a central axis of rotation, and a conductor element is connected to a feeding portion where the antenna element and the circuit board of the portable wireless device are in contact, and a part of the conductor element is By making it close to the ground conductor of the circuit board, it functions as an inverted F antenna when the antenna element is stored, and the performance when the antenna element is stored without degrading the performance when the antenna is pulled out. An antenna device that can be improved is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a card type wireless device according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a cross-sectional view of the card type wireless device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 3 is an exploded perspective view of a card type wireless device according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a perspective bird's-eye view showing the locus of the antenna in the second embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a side sectional view showing a locus of an antenna in the second embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a side cross-sectional view seen from the movable part side, showing the locus of the antenna in the second embodiment of the present invention;
FIG. 7 is a state diagram when θ = 90 degrees in the second embodiment of the present invention;
FIG. 8 is a state diagram when θ = 150 degrees in the second embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a card type wireless device according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a diagram showing a state where an antenna is pulled out in a conventional device;
FIG. 11 is a diagram showing a state in which an antenna is housed in a conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
10 Power supply unit
11 Radio circuit section
12 Control circuit
13 Printed circuit board
14 Contact strip
15 Ground conductor
16 Conductor element
17 First conductor element
18 Second conductor element
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