JP4870002B2 - アンテナ装置 - Google Patents

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本発明は、アンテナ装置に関する。
近年、移動体電話のトレンドは薄型化である。この薄型化を実現するためにアンテナに給電する基板とアンテナとが離れて配置される構造となり、接続ピン等によって直接には接続出来ないことがある。その場合、アンテナに給電する基板からアンテナへの接続は、同軸ケーブル等を使用する。さらに、アンテナと給電する基板との接続は、例えば、板金を樹脂にインサート成形したアンテナと中継基板とを接着し、その中継基板上に同軸コネクタおよび整合回路を形成していた。
図15は従来の板金を樹脂にインサート成形したアンテナ装置10を示したもので、101は板金により形成されたアンテナ電極、102は中継基板、103は同軸コネクタ、104は同軸ケーブル、105は樹脂基材である。中継基板102には同軸コネクタ103および図略の整合回路が搭載されており、この中継基板102は、アンテナ電極101に圧着固定あるいは半田付け固定されている。
また、特許文献1には、筐体の一部を通信のための放射用電極と誘電体樹脂とを有する誘電体樹脂アンテナで構成するものが記載されている。この誘電体樹脂アンテナおよび筐体の一般部は、インサート成形等による射出成形により、一体に成形する。また、放射用電極への配線は、この電極と接続された端子を露出するように設けておいて、これにより配線の接続を行う。
特開2003−158415号公報
従来は、アンテナに給電する基板からアンテナへの接続は、同軸ケーブル等を使用し、さらに、アンテナと給電する基板との接続は、例えば、板金を樹脂にインサート成形したアンテナと中継基板とを接着し、その中継基板上に同軸コネクタおよび整合回路を形成していたので、ケーブルの引き回し方によりアンテナ性能が不安定であった。
また、特許文献1は、放射用電極への配線は、この電極と接続された端子を露出するように設けておいて、これにより配線の接続を行うので、ケーブルの引き回し方によりアンテナ性能が不安定であった。
本発明の課題は、アンテナと中継基板を簡単に組み立てることができるアンテナ装置を提供することである。
以上の課題を解決するため、請求項1に記載の発明のアンテナ装置は、アンテナの給電部と接続する給電ピンおよび同軸ケーブルが接続される同軸コネクタを有しアンテナと同軸ケーブルとの接続を中継する中継基板と、アンテナと前記中継基板が接続されるアンテナの給電部と前記中継基板を嵌め込まれた際に固定する固定リブとを一体成形した樹脂アンテナと、を備え、前記給電ピンと前記同軸コネクタとは、前記中継基板の表裏面に同軸状に実装される、ことを特徴とする。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のアンテナ装置において、前記固定リブは、前記中継基板スライドして嵌め込まれた状態で固定することを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のアンテナ装置において、前記固定リブは、前記中継基板の長手向に沿って間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載のアンテナ装置において、前記中継基板には、圧入用穴が形成され、前記固定リブは、前記中継基板の前記圧入用穴に嵌め込まれた状態で前記中継基板を固定する圧入固定用リブであることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、前記樹脂アンテナの給電部は、前記中継基板の前記給電ピンの接続のために形成された凹み内に設けられていることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項1からのいずれか一項に記載のアンテナ装置において、前記樹脂アンテナは、当該樹脂アンテナに前記中継基板が固定され、さらに、その固定された中継基板に前記同軸ケーブルが接続された際に、その接続された同軸ケーブルを一定方向に固定する固定ガイドを備えることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項に記載のアンテナ装置において、前記固定ガイドは、前記同軸コネクタに接続された前記同軸ケーブルを受け入れて保持するケーブル保持溝を有していることを特徴とする。
請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、前記樹脂アンテナは、基材の断面がL字型の形状を含むことを特徴とする。
請求項9に記載の発明は、請求項1から8のいずれか一項に記載のアンテナ装置において、移動体通信端末に搭載されることを特徴とする。
請求項10に記載の発明のアンテナ装置は、アンテナの給電部と接続する給電ピンおよび同軸ケーブルが接続される同軸コネクタを有し、アンテナと同軸ケーブルとの接続を中継する中継基板と、アンテナと前記中継基板が接続されるアンテナの給電部と前記中継基板を嵌め込まれた際に固定する固定リブとを一体成形した樹脂アンテナと、を備え、前記中継基板には、圧入用穴が形成され、前記固定リブは、前記中継基板の前記圧入用穴に嵌め込まれた状態で前記中継基板を固定する圧入固定用リブであることを特徴とする。
本発明によれば、アンテナと中継基板を簡単に組み立てることができる。
以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
(実施形態1)
図1および図2は本発明を適用した移動体通信端末の一実施形態の構成として折り畳み式携帯電話機を開いた状態を示したもので、1は第1の筐体、11・12はそのケース部材、2は第2の筐体、21・22はそのケース部材、3はヒンジ部である。第1の筐体1と第2の筐体2はヒンジ部3を介して回動可能に連結されている。
第1の筐体1はケース部材11・12を合体して構成され、折り畳み状態で第2の筐体2に重なるケース部材12に受話部13及び表示部14が設けられる。
第2の筐体2はケース部材21・22を合体して構成され、折り畳み状態で第1の筐体1に重なるケース部材21に送話部23及びキー操作部24が設けられる。他方のケース部材22には、図示のように、電池蓋25が組み付けられており、26はスピーカ放音孔である。
図3はケース部材22のアンテナ取付部を示したもので、図示のように、一端部に沿って凹部によるアンテナ取付部27が形成されている。なお、ケース部材22には、電池収納用開口部28が形成されており、この電池収納用開口部28が着脱操作可能な前記電池蓋25でカバーされている。
そして、アンテナ取付部27には、断面L字型のアンテナ装置4が嵌合された状態で取り付けられる。このアンテナ装置4は、樹脂基材41にアンテナを構成する第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43を設けた樹脂アンテナ40と、この樹脂アンテナ40に組み付けられる中継基板45とから構成される。中継基板45には、樹脂アンテナ40の第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43の給電部に駆動電力を供給するために対応する同軸コネクタ47が設けられている。
また、アンテナ装置4は基板5から離れて配置されており、すなわち、アンテナ装置4と基板5との間には電池6が配置されている。従って、アンテナ装置4に設けた同軸コネクタ47は、基板5に配置された同軸コネクタ52に同軸ケーブル7を介して電気的に接続される。
図4はアンテナ装置4の樹脂アンテナ40を拡大して示したもので、樹脂アンテナ40は、断面L字形の樹脂基材41と、この樹脂基材41上に薄膜形成されたアンテナ電極、すなわち、第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43と、この第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43の給電部とから構成されている。
第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43は、同一の給電部から分岐された1本の連続した帯状の導電性部材からなり、断面L字形の樹脂基材41上の面に沿って夫々延設されている。ここで、第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43は、何れも変形モノポールアンテナ(分岐モノポールアンテナともいう)であって、例えば、銅とニッケルの合金に金メッキを施した導電性部材を用いることができる。
樹脂基材41は、ABS系樹脂等の電気的に絶縁性を有した成形自由度の高い樹脂素材からなり、平面部411とこの平面部411に略直交する外周端面412〜415とを有している。この樹脂基材41上において、図示のように、第1アンテナ素子42が樹脂基材41の外周端面412〜414に沿って設けられるとともに、第2アンテナ素子43が樹脂基材41の平面部411における外周端部に沿って設けられることで、それら先端同士の間に所定の間隙が置かれた状態で全体として略ループ状に配置されている。
なお、第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43の夫々は、送信及び受信或いは送信又は受信すべき電波の周波数に対応した互いに異なる長さに調整されているものとし、実施形態では、第1アンテナ素子42が800MHz近傍(Rx:843MHz〜870MHz、Tx:898MHz〜925MHz)の電波を、第2アンテナ素子43が2GHz近傍(Rx:2110MHz〜2130MHz、Tx:1920MHz〜1940MHz)の電波を送受信可能な長さに調整されているものとする。
以上において、成形自由度の高い樹脂素材の樹脂基材41による樹脂アンテナ40に、中継基板45を組み付けてアンテナ装置4が得られている。そして、中継基板45には、樹脂アンテナ40の給電部に同軸ケーブル7を接続可能なように同軸コネクタ47が実装されている。
すなわち、図4及び図5に示すように、断面L字型の樹脂基材41において、前記平面部411と直交する平面部416には、細長い中継基板45をスライドさせて組み付ける際にその両側でガイドする固定リブ441・442が三個ずつ設けられて、その一端側に中継基板45の先端部が突き当たる固定リブ443が一個だけ設けられている。図示例では、固定リブ441は、前記平面部411に沿って平面部416側に幅広となる傾斜面を有していて、固定リブ442・443は、上端に内側に突出する押え部442a・443aを有している。
そして、平面部416の固定リブ443と反対側端部には、アンテナ(第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43)の給電部が位置する凹み444が形成されている。
この凹み444に入る給電ピン46が、図5に示すように、細長い中継基板45の一端部に実装されている。そして、中継基板45には、給電ピン46と同軸状に同軸コネクタ47が実装されており、すなわち、給電ピン46と同軸コネクタ47は、中継基板45の一端部において、表裏面に同軸状に電気的接続状態で実装されている。
以上の中継基板45は、樹脂アンテナ40に対し、図5(a)に示すように、両側の固定リブ441・442及び押え部442aに沿わせてスライドさせ、奥方の固定リブ443に先端部が突き当たることで組み付けられて、図5(b)に示したように、両側の固定リブ441・442間で押え部442a・443a下に固定状態となる。このとき、アンテナ(第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43)の給電部が位置する凹み444において、給電ピン46が接続状態となる。
図6はアンテナ装置4に係る基板5の等価回路を示したもので、図示のように、基板5には、回路素子511・512からなる整合回路51と、同軸コネクタ52と、送受信回路53と、グランドGとが実装されており、このグランドGに回路素子511が接続される。アンテナ装置4の第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43には、この整合回路51により整合された電力が、同軸コネクタ52、同軸ケーブル7、同軸コネクタ47及び給電ピン46を介して給電部に供給されるようになっている。
図7は図5の中継基板45の給電ピン46に用いるスプリングコネクタ461を示したもので、いわゆるPOGOピンとも呼ばれるスプリングコネクタ461は、図示のように、本体462にピン463が組み込まれている。ピン463は、本体462に内蔵されたバネにより常時突出方向に付勢されている。
このスプリングコネクタ461は、本体462が中継基板45に固定され、樹脂アンテナ40の前記凹み444(図4(b)参照)にスプリングコネクタ461が収納状態となって、凹み444内に位置するアンテナ(第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43)の給電部に対しピン463が電気的接続状態に保たれる。
図8は図5の中継基板45の給電ピン46に用いる板バネ465を示したもので、いわゆるアースフィンガーとも呼ばれる板バネ465は、図示のように、本体466に対し先端部467が屈曲して形成されている。先端部467は、板バネ465の弾性力により常時突出方向に付勢されている。
この板バネ465は、本体466が中継基板45に固定され、樹脂アンテナ40の前記凹み444(図4(b)参照)に板バネ465が収納状態となって、凹み444内に位置するアンテナ(第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43)の給電部に対し先端部467が電気的接続状態に保たれる。
以上、携帯電話機において、実施形態のアンテナ装置4によれば、アンテナ(第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43)と中継基板45が接続されるアンテナの給電部と中継基板45をスライドして固定する固定リブ441・442・443とを一体成形した樹脂アンテナ40と、アンテナの給電部と接続する給電ピン46および同軸ケーブル7が接続される同軸コネクタ47を有しアンテナと同軸ケーブル7との接続を中継する中継基板45と、を備えるので、樹脂アンテナ40と中継基板45を半田付け無しで簡単に組み立てることができる。
(実施形態2)
図9はアンテナ装置4の実施形態2を示すもので、この実施形態2は、前述した実施形態1のアンテナ装置4において、図示のように、さらに、樹脂アンテナ40(第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43)の給電部と中継基板45の同軸コネクタ47との間に整合回路48を形成する。すなわち、樹脂アンテナ40上の中継基板45の同軸コネクタ47を設けた面において、樹脂アンテナ40を構成する第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43の給電部と同軸コネクタ47との間に整合回路48が形成されている。この整合回路48は、図示のように、ループ状パターンにより形成されている。
図10はアンテナ装置4の整合回路48のパターンの等価回路を示したもので、図示のように、アンテナ装置4には、整合回路48のパターン電極による回路素子481が実装されており、この回路素子481がグランドGに接続される。第1アンテナ素子42及び第2アンテナ素子43には、基板5の送受信回路53、同軸コネクタ52、同軸ケーブル7、アンテナ装置4の同軸コネクタ47及び給電ピン46を経て整合回路48により整合された電力が給電部を介して供給される。
以上のように、アンテナの給電部と接続する給電ピン46および同軸ケーブル7が接続される同軸コネクタ47を有しアンテナと同軸ケーブル7との接続を中継する中継基板45に整合回路48が実装されるので、前述した実施形態1のような、基板5上に形成していた整合回路51(図6参照)が不要となり、部品点数が削減される。また、樹脂アンテナ40と整合回路48が実装された中継基板45とを半田付け無しで簡単に組み立てることができる。
(実施形態3)
図11および図12はアンテナ装置4の実施形態3を示すもので、成形自由度の高い樹脂アンテナの特徴を生かし、同軸ケーブル7を一定方向に固定するための、固定ガイド446を同時に成形する。
すなわち、樹脂アンテナ40の樹脂基材41の固定リブ441・442・443及び押え部442a・443aを設けた面において、固定リブ443と反対側の固定リブ442を含んで突出する固定ガイド446が一体成形されている。この固定ガイド446は、図示のように、同軸コネクタ47に接続された同軸ケーブル7の端部を受け入れて保持するケーブル保持溝447を有している。このケーブル保持溝447は、同軸コネクタ47に接続状態で同軸ケーブル7の端部を受け入れ方向以外は規制して一定方向に保持することで固定する。
以上のように、樹脂基材41の固定ガイド446により、同軸コネクタ47に接続状態の同軸ケーブル7の端部を固定するので、同軸ケーブル7の引き回しに起因するアンテナ特性のバラツキを低減することができる。
しかも、成形自由度の高い樹脂アンテナ40の特長を生かし、同軸ケーブル7の固定ガイド446を同時に成形するので、接続された同軸ケーブル7を一定方向に固定することができる。よって、アンテナ特性への影響を低減することができる。
(実施形態4)
図13はアンテナ装置の実施形態4を示すもので、樹脂アンテナ40に中継基板45を嵌め込み式に組み込む方式を示したものである。
すなわち、中継基板45は、樹脂アンテナ40に対し、図13(a)に示すように、上方から片側の固定リブ441の傾斜面に沿わせて、反対側の固定リブ442及び押え部442a下に一側部を嵌め込むとともに、奥方の固定リブ443及び押え部443a下に先端部を嵌め込むことで組み付けられて、図13(b)に示したように、両側の固定リブ441・442間で押え部442a・443a下に固定状態となる。
(実施形態5)
図14はアンテナ装置の実施形態5を示すもので、樹脂アンテナ40に中継基板45を圧入式に組み込む方式を示したものである。
すなわち、図14(a)に示すように、中継基板45には、二個の圧入用穴451を形成して、樹脂アンテナ40には、平面部416に、片側のみの固定リブ441と、二個の圧入固定用リブ449を形成しておく。
従って、中継基板45は、樹脂アンテナ40に対し、図14(a)に示すように、上方から片側の固定リブ441の傾斜面に沿わせて降ろしていき、図14(b)に示したように、圧入用穴451に圧入固定用リブ449を圧入することで組み付けられて、二個の圧入固定用リブ449に固定状態となる。
なお、以上の実施形態においては、携帯電話機に適用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、PDAやその他の携帯端末機など、移動体通信端末に適用しても良い。
また、実施形態では、樹脂基材を断面L字型の形状としたが、これに限らず、例えば、断面コ字型や矩形箱型等の他の形状を用いることとしても良い。
さらに、実施形態では、アンテナ装置と基板との間に電池が配置される構造としたが、これに限らず、要は、アンテナ装置と基板とが離れて配置される構造であれば良い。
また、樹脂基材の形状およびアンテナパターン等も任意であり、その他、固定リブの数や形状、給電ピンの具体的な細部構造、整合回路等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
本発明を適用した移動体通信端末の一実施形態の構成を示すもので、折り畳み式携帯電話機を開いた状態の正面側から見た斜視図である。 図1の折り畳み式携帯電話機を背面側から見た斜視図である。 図1の折り畳み式携帯電話機において、アンテナ装置が内蔵される筐体の一方のケース部材を内側から示した分解斜視図である。 図3のアンテナ装置の樹脂アンテナを拡大して示したもので、アンテナ電極側から見た斜視図(a)と、給電部側から見た斜視図(b)である。 図4の樹脂アンテナに中継基板を組み込む際を示した斜視図(a)と、組み込み状態を示した斜視図(b)である。 図3のアンテナ装置に係る基板の等価回路図である。 図5の中継基板の給電ピンに用いるスプリングコネクタを示した側面図である。 図5の中継基板の給電ピンに用いる板バネを示した側面図である。 アンテナ装置の実施形態2を示すもので、同軸コネクタおよび整合回路パターン側から見た斜視図である。 図9のアンテナ装置の整合回路のパターンの等価回路図である。 アンテナ装置の実施形態3を示すもので、同軸コネクタおよびケーブル固定ガイド側から見た斜視図である。 図11から同軸ケーブルを分解して示した斜視図である。 アンテナ装置の実施形態4を示すもので、樹脂アンテナに中継基板を嵌め込み式に組み込む際を示した斜視図(a)と、組み込み状態を示した斜視図(b)である。 アンテナ装置の実施形態5を示すもので、樹脂アンテナに中継基板を圧入式に組み込む際を示した斜視図(a)と、組み込み状態を示した斜視図(b)である。 従来の板金を樹脂にインサート成形したアンテナ装置を示すもので、その板金から見た斜視図(a)と、その反対側から見た斜視図(b)と、同軸ケーブルを接続した状態の斜視図(c)である。
符号の説明
1 第1の筐体
10 アンテナ装置
101 板金
102 中継基板
103 同軸コネクタ
104 同軸ケーブル
105 樹脂基材
11 ケース部材
12 ケース部材
13 受話部
14 表示部
2 第2の筐体
21 ケース部材
22 ケース部材
23 送話部
24 キー操作部
25 電池蓋
26 スピーカ放音孔
27 アンテナ取付部
28 電池収納用開口部
3 ヒンジ部
4 アンテナ装置
40 樹脂アンテナ
41 樹脂基材
411 平面部
412 外周端面
413 外周端面
414 外周端面
415 外周端面
416 平面部
42 第1アンテナ素子
43 第2アンテナ素子
441 固定リブ
442 固定リブ
442a 押え部
443 固定リブ
443a 押え部
444 凹み
446 固定ガイド
447 ケーブル保持溝
449 圧入固定用リブ
45 中継基板
451 圧入用穴
46 給電ピン
461 スプリングコネクタ
462 本体
463 ピン
465 板バネ
466 本体
467 先端部
47 同軸コネクタ
48 整合回路
481 回路素子
5 基板
51 整合回路
511 回路素子
512 回路素子
52 同軸コネクタ
53 送受信回路
6 電池
7 同軸ケーブル

Claims (10)

  1. アンテナの給電部と接続する給電ピンおよび同軸ケーブルが接続される同軸コネクタを有しアンテナと同軸ケーブルとの接続を中継する中継基板と、
    アンテナと前記中継基板が接続されるアンテナの給電部と前記中継基板を嵌め込まれた際に固定する固定リブとを一体成形した樹脂アンテナと
    備え
    前記給電ピンと前記同軸コネクタとは、
    前記中継基板の表裏面に同軸状に実装される、
    とを特徴とするアンテナ装置。
  2. 前記固定リブは、前記中継基板スライドして嵌め込まれた状態で固定することを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  3. 前記固定リブは、前記中継基板の長手方向に沿って間隔をあけて複数設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のアンテナ装置。
  4. 前記中継基板には、圧入用穴が形成され、
    前記固定リブは、前記中継基板の前記圧入用穴に嵌め込まれた状態で前記中継基板を固定する圧入固定用リブであることを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  5. 前記樹脂アンテナの給電部は、前記中継基板の前記給電ピンの接続のために形成された凹み内に設けられていることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  6. 前記樹脂アンテナは、当該樹脂アンテナに前記中継基板が固定され、さらに、その固定された中継基板に前記同軸ケーブルが接続された際に、その接続された同軸ケーブルを一定方向に固定する固定ガイドを備えることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  7. 前記固定ガイドは、前記同軸コネクタに接続された前記同軸ケーブルを受け入れて保持するケーブル保持溝を有していることを特徴とする請求項6に記載のアンテナ装置。
  8. 前記樹脂アンテナは、基材の断面がL字型の形状を含むことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  9. 移動体通信端末に搭載されることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
  10. アンテナの給電部と接続する給電ピンおよび同軸ケーブルが接続される同軸コネクタを有し、アンテナと同軸ケーブルとの接続を中継する中継基板と、
    アンテナと前記中継基板が接続されるアンテナの給電部と前記中継基板を嵌め込まれた際に固定する固定リブとを一体成形した樹脂アンテナと、
    を備え、
    前記中継基板には、圧入用穴が形成され、
    前記固定リブは、前記中継基板の前記圧入用穴に嵌め込まれた状態で前記中継基板を固定する圧入固定用リブであることを特徴とするアンテナ装置。
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