JP4528735B2 - アンテナ装置およびそれを内蔵したヘッドホン - Google Patents

Description

本発明は、無線通信等に好適な小型のアンテナ装置と、かかるアンテナ装置を内蔵したヘッドホンとに関する。

携帯用の電子機器に使用される無線通信用のアンテナ装置としては、放射効率が良好なダイポールアンテナ構造のものが好適とされている。しかしながら、一般的にダイポールアンテナの放射導体の長手寸法は同調電波の自由空間波長の略２分の１に設定されているため、アンテナ装置全体を電子機器に内蔵させることは小型化という観点から困難であった。そこで従来、ダイポールアンテナの放射導体の上半分を電子機器の上方へヘリカル状またはポール状に突出させ、放射導体の下半分だけ電子機器に内蔵させるようにしたアンテナ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１７３４２２号公報（第３頁、図２）

前述した従来のアンテナ装置では、ダイポールアンテナの放射導体の一部を電子機器の外方へ突出させなければならないため、例えば電子機器が無線通信用のヘッドホンの場合、放射導体が意匠性や使い勝手を損なう要因となりやすかった。すなわち、ブルートゥース（登録商標）等の近距離無線通信がヘッドホンを介して行えると便利なので、アンテナ装置を組み込んだヘッドホンの需要は今後増加するものと予想されるが、ヘリカル状またはポール状の放射導体がヘッドホンの外方へ常時突出していると見栄えが悪く、また、ヘッドホンの使用者にとって突起物である放射導体が邪魔で危険な場合すらある。そこで、外方へ突出する放射導体を伸縮可能にしておくことが考えられるが、その場合、近距離無線通信を行うときだけ放射導体を伸ばさなければならないため煩雑であり、使い勝手の悪いアンテナ装置になってしまう。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、ヘッドホン等の電子機器に内蔵できて放射効率が良好な小型のアンテナ装置を提供することにある。また、本発明の第２の目的は、放射効率が良好なアンテナ装置を内蔵したヘッドホンを提供することにある。

上記第１の目的を達成するため、本発明のアンテナ装置では、アンテナ回路が設けられた回路基板と、この回路基板と略平行な平面内で互いに点対称な位置関係に配置された一対の同形状の放射導体と、前記アンテナ回路に接続されて一対の前記放射導体を保持していると共に該放射導体に給電信号を供給する一対の導体片とを備え、前記放射導体が、半周より小なる略円弧状に形成された弧状導体部と、この弧状導体部の中央部から径方向内側へ突出して前記導体片に連結された幹状導体部とを有し、前記弧状導体部の周方向の長さが同調電波の自由空間波長の２分の１以下に設定されており、かつ、前記平面内で一対の前記放射導体の前記幹状導体部どうしを連結すると共に前記弧状導体部に対して略同心な位置に配置された円環状導体を備え、この円環状導体から略直角に延出する折り曲げ片を前記導体片となすという構成にした。

このように構成されたアンテナ装置は、回路基板と略平行な平面内に一対の同形状の放射導体が互いに点対称な位置関係で配設・保持されており、導体片を介して両放射導体に給電することによってダイポールアンテナと同様に動作させることができるため、良好な放射効率が期待できる。また、各放射導体は弧状導体部の周方向の長さを同調電波の自由空間波長の２分の１以下に設定することができると共に、両弧状導体部を同一円周上で向き合うように配置させることができるため、円形状の空間に両放射導体をコンパクトに組み込むことができてスペースファクタに優れた小型のアンテナ装置が得られる。それゆえ、このアンテナ装置は無線通信用として好適であり、ヘッドホン等の電子機器に内蔵させることも容易である。しかも、このアンテナ装置は、一対の放射導体の存する平面内で幹状導体部どうしを連結すると共に弧状導体部に対して略同心な位置に配置された円環状導体を備えており、この円環状導体から略直角に延出する折り曲げ片を前記導体片となしているので、両放射導体および両導体片が円環状導体で連結されて一体品として取り扱えることができ、組立時などに作業性が大幅に向上する。

上記の構成において、両導体片とは別の導体片が円環状導体から略直角に延出して回路基板に固定されていると、両放射導体を回路基板上に安定した姿勢で保持できるため好ましい。

また、上記の構成において、両放射導体の幹状導体部から円環状導体の径方向内側へ突出する分岐導体を備えていれば、これら分岐導体によってインピーダンスを調整することができるため設計が容易になる。この場合において、分岐導体の先端部が幅広に形成されていると、円環状導体の径方向内側へ分岐導体を大きく突出させる必要がなくなるため、円環状導体の径方向内側にアンテナ装置以外の部材を無理なく配置させることができて好ましい。

また、上記の構成において、アンテナ回路が近距離無線通信用の送受信回路であれば、近距離無線通信で一般的に使用される同調電波の周波数帯域が２．４ＧＨｚ（自由空間波長が１２５ｍｍ）程度であることから、各放射導体の弧状導体部の周方向の長さを６ｃｍ程度に設定することができる。それゆえ、近距離無線通信用のヘッドホンにアンテナ装置を無理なく内蔵させることができる。

また、上記第２の目的を達成するため、本発明のヘッドホンでは、アンテナ回路が近距離無線通信用の送受信回路であるアンテナ装置と、この送受信回路で受信した音声信号を再生するスピーカとを内蔵し、このスピーカの背面側の空間に該アンテナ装置を組み込む構成とした。

このように構成されたヘッドホンは、近距離無線通信で一般的に使用される同調電波の周波数帯域が２．４ＧＨｚ程度であることから、各放射導体の弧状導体部の周方向の長さを６ｃｍ程度に設定することができ、かつ、円環状導体の径方向内側にスピーカの磁気回路部を配置させることもできるため、スピーカの背面側の空間にアンテナ装置を無理なく内蔵させることができる。それゆえ、このヘッドホンはアンテナ装置によって意匠性や使い勝手が損なわれる虞がなく、ヘッドホン全体を特に大型化する必要もない。

本発明のアンテナ装置は、回路基板と略平行な平面内に一対の同形状の放射導体が互いに点対称な位置関係で配設・保持されており、導体片を介して両放射導体に給電することによってダイポールアンテナと同様に動作させることができるため、良好な放射効率が期待できる。また、各放射導体は弧状導体部の周方向の長さを同調電波の自由空間波長の２分の１以下に設定することができると共に、両弧状導体部を同一円周上で向き合うように配置させることができるため、円形状の空間に両放射導体をコンパクトに組み込むことができてスペースファクタに優れた小型のアンテナ装置が得られる。それゆえ、このアンテナ装置は無線通信用として好適であり、ヘッドホン等の電子機器に内蔵させることも容易である。しかも、このアンテナ装置は、一対の放射導体の存する平面内で幹状導体部どうしを連結すると共に弧状導体部に対して略同心な位置に配置された円環状導体を備えており、この円環状導体から略直角に延出する折り曲げ片を前記導体片となしているので、両放射導体および両導体片が円環状導体で連結されて一体品として取り扱えることができ、組立時などに作業性が大幅に向上する。

また、本発明のヘッドホンは、近距離無線通信で一般的に使用される同調電波の周波数帯域が２．４ＧＨｚ程度であることから、各放射導体の弧状導体部の周方向の長さを６ｃｍ程度に設定することができ、かつ、円環状導体の径方向内側にスピーカの磁気回路部を配置させることもできるため、スピーカの背面側の空間にアンテナ装置を無理なく内蔵させることができる。それゆえ、このヘッドホンはアンテナ装置によって意匠性や使い勝手が損なわれる虞がなく、ヘッドホン全体を特に大型化する必要もない。

発明の実施の形態を図面を参照して説明すると、図１は本発明の実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図、図２は該アンテナ装置を組み込んだヘッドホンの内部構造を示す平面図、図３は図２のIII−III線に沿う断面図である。

これらの図に示すアンテナ装置は、ブルートゥース（登録商標）と称呼される近距離無線通信用のヘッドホン１の内部でスピーカ２の背面側の空間に組み込まれたものである。このアンテナ装置は、回路部品群を含むアンテナ回路（送受信回路）４が設けられた回路基板３と、回路基板３上に立設された板金製のアンテナ素子５とによって主に構成されている。

アンテナ素子５は、湾曲したＥ字形状に形成されて互いに点対称な位置関係に配置された同形状の第１放射導体６および第２放射導体７と、両放射導体６，７を径方向内側で連結している円環状導体８と、先端が幅広に形成されて円環状導体８の径方向内側に突出しているインピーダンス調整用の一対の分岐導体９，１０と、円環状導体８から回路基板３側へ延出して固定された３片の導体片１１，１２，１３とによって構成されている。図示の如く、両放射導体６，７と円環状導体８と両分岐導体９，１０は全て回路基板３と略平行な平面内に配置されている。

第１放射導体６は、半周より小なる略円弧状に形成された弧状導体部６ａと、この弧状導体部６ａの中央部から径方向内側へ突出して円環状導体８に連結された幹状導体部６ｂとからなり、幹状導体部６ｂの近傍に位置する導体片１１がアンテナ回路（送受信回路）４の給電回路部に接続されている。同様に、第２放射導体７は、半周より小なる略円弧状に形成された弧状導体部７ａと、この弧状導体部７ａの中央部から径方向内側へ突出して円環状導体８に連結された幹状導体部７ｂとからなり、幹状導体部７ｂの近傍に位置する導体片１２がアンテナ回路４の接地回路部に接続されている。これら第１および第２放射導体６，７は、弧状導体部６ａ，７ａどうしが同一円周上で向き合うように配置され、かつ、幹状導体部６ｂ，７ｂどうしが所定の間隔を存して一直線状に配置されている。円環状導体８は弧状導体部６ａ，７ａに対して略同心な位置に配置されており、この円環状導体８から回路基板３側へ略直角に延出する３片の折り曲げ片が導体片１１，１２，１３となっている。これら導体片１１〜１３は円環状導体８の等間隔な３箇所から垂下されているため、円環状導体８および両放射導体６，７は回路基板３上に安定的に支持されている。なお、前記近距離無線通信で使用される同調電波の周波数帯域が２．４ＧＨｚ（自由空間波長が１２５ｍｍ）であることから、各放射導体６，７の弧状導体部６ａ，７ａの周方向の長さは約６ｃｍに設定されている。また、導体片１３は導体片１２と同様にアンテナ回路４の接地回路部に接続されている。

ヘッドホン１は樹脂ケース１４の内部に上述したアンテナ装置やスピーカ２等を組み込んで防塵カバー１５で蓋閉した構成になっており、スピーカ２の磁気回路部２ａの底部が円環状導体８の径方向内側の空間に挿入されている。このスピーカ２は、ボイスコイルに通電することによってコーン紙等の振動板を振動させるという公知のものであり、アンテナ回路（送受信回路）４で受信した音声信号がスピーカ２で再生され、その再生音が振動板の前方（図３の左方）へ放出されるようになっている。

このように本実施形態例に係るアンテナ装置は、回路基板３と略平行な平面内に同形状の第１および第２放射導体６，７が互いに点対称な位置関係で配設・保持されており、導体片１１，１２を介して両放射導体６，７に給電することによってダイポールアンテナと同様に動作させることができるため、放射効率が良好で近距離無線通信用として好適である。また、各放射導体６，７は弧状導体部６ａ，７ａの周方向の長さを同調電波の自由空間波長の２分の１以下に設定することができると共に、両弧状導体部６ａ，７ａを同一円周上で向き合うように配置させることができるため、円形状の空間に両放射導体６，７をコンパクトに組み込むことができてスペースファクタに優れた小型のアンテナ装置となっている。しかも、両放射導体６，７の幹状導体部６ｂ，７ｂどうしの間にスピーカ２の磁気回路部２ａの底部を配置させることができるため、このアンテナ装置はヘッドホン１の内部でスピーカ２の背面側の空間に容易に組み込むことができる。

また、本実施形態例に係るアンテナ装置は、両放射導体６，７と円環状導体８と両分岐導体９，１０と導体片１１〜１３とが互いに連結されて一体品として取り扱うことができるため、組立作業性が良好である。しかも、この円環状導体８の等間隔な３箇所から略直角に導体片１１〜１３が延設されて回路基板３に固定されているため、両放射導体６，７を回路基板３上に安定した姿勢で保持することができて機械的強度が確保されている。

また、本実施形態例に係るアンテナ装置には、両放射導体６，７の幹状導体部６ｂ，７ｂから円環状導体８の径方向内側へ分岐導体９，１０が突設されており、これら分岐導体９，１０によってインピーダンスを調整することができるため、アンテナ素子５の設計が容易である。しかも、各分岐導体９，１０の先端部が幅広に形成されているため、円環状導体８の径方向内側へ分岐導体９，１０を大きく突出させる必要がなく、よって円環状導体８の径方向内側にスピーカ２の磁気回路部２ａを無理なく配置させることができる。

また、本実施形態例に係る近距離無線通信用のヘッドホン１では、同調電波の周波数帯域が２．４ＧＨｚであることから各放射導体６，７の弧状導体部６ａ，７ａの周方向の長さを約６ｃｍに設定することができ、かつ、円環状導体８の径方向内側にスピーカ２の磁気回路部２ａを配置させることもできるため、スピーカ２の背面側の空間にアンテナ装置を無理なく内蔵させることができる。それゆえ、このヘッドホン１は、アンテナ装置によって意匠性や使い勝手が損なわれる虞がなく、ヘッドホン全体を特に大型化する必要もない。

なお、上述した実施形態例では、ヘッドホンに内蔵されたアンテナ装置について説明したが、ヘッドホン以外の電子機器にアンテナ装置を内蔵させる場合にも本発明を適用できることは言うまでもない。

本発明の実施形態例に係るアンテナ装置の斜視図である。 該アンテナ装置を組み込んだヘッドホンの内部構造を示す平面図である。 図２のIII−III線に沿う断面図である。

符号の説明

１ ヘッドホン
２ スピーカ
２ａ 磁気回路部
３ 回路基板
４ アンテナ回路（送受信回路）
５ アンテナ素子
６，７ 放射導体
６ａ，７ａ 弧状導体部
６ｂ，７ｂ 幹状導体部
８ 円環状導体
９，１０ 分岐導体
１１，１２，１３ 導体片
１４ 樹脂ケース

Claims (6)

1. アンテナ回路が設けられた回路基板と、この回路基板と略平行な平面内で互いに点対称な位置関係に配置された一対の同形状の放射導体と、前記アンテナ回路に接続されて一対の前記放射導体を保持していると共に該放射導体に給電信号を供給する一対の導体片とを備え、
   前記放射導体が、半周より小なる略円弧状に形成された弧状導体部と、この弧状導体部の中央部から径方向内側へ突出して前記導体片に連結された幹状導体部とを有し、前記弧状導体部の周方向の長さが同調電波の自由空間波長の２分の１以下に設定されており、かつ、前記平面内で一対の前記放射導体の前記幹状導体部どうしを連結すると共に前記弧状導体部に対して略同心な位置に配置された円環状導体を備え、この円環状導体から略直角に延出する折り曲げ片を前記導体片となしたことを特徴とするアンテナ装置。
2. 請求項１の記載において、前記導体片とは別の導体片が前記円環状導体から略直角に延出して前記回路基板に固定されていることを特徴とするアンテナ装置。
3. 請求項１または２の記載において、前記幹状導体部から前記円環状導体の径方向内側へ突出する分岐導体を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
4. 請求項３の記載において、前記分岐導体の先端部が幅広に形成されていることを特徴とするアンテナ装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項の記載において、前記アンテナ回路が近距離無線通信用の送受信回路であることを特徴とするアンテナ装置。
6. 請求項５に記載のアンテナ装置と、前記送受信回路で受信した音声信号を再生するスピーカとを内蔵し、このスピーカの背面側の空間に該アンテナ装置を組み込んだことを特徴とするヘッドホン。

Images