JP4945672B2 - 電子機器 - Google Patents

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Description

この発明は、アンテナ装置を筐体内に組み込んだ電子機器に係り、例えば、ノート型のパーソナルコンピュータ等の表示パネル周縁部にアンテナ装置を組み込んだ電子機器に関する。
従来、アンテナ装置として、携帯電話機などの無線通信装置に組み込まれるアンテナ装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1に開示されたアンテナ装置は、折り返しモノポールアンテナとして構成された第1アンテナ素子の途中からモノポールアンテナとして構成された第2アンテナ素子を分岐させた構造を有する。さらに、第1アンテナ素子の共振周波数と第2アンテナ素子の共振周波数を独立に制御するための短絡部を第1アンテナ素子の途中に有する。そして、このアンテナ装置は、第1アンテナ素子の給電点(すなわち第2アンテナ素子の給電点)を基板側の給電点に接続し、且つ第1アンテナ素子の接地点を基板の接地領域に接続することで、基板に直接取り付けられる。
一方、ノート型パソコンのアンテナ装置は、一般に、表示パネル周縁部で筐体内に組み込まれる。例えば、上述した特許文献1に開示されたタイプのアンテナ装置をノート型パソコンに取り付ける場合、当該アンテナ装置の第1アンテナ素子の給電点に給電用の同軸ケーブルを接続する。この場合、同軸ケーブルの内部導体を給電点に接続するとともに、同軸ケーブルの外部導体をアースする。
特開2007−88975号公報
しかしながら、特許文献1記載のアンテナ装置は、給電点が当該アンテナ装置の端部にあるため、アンテナ特性のばらつきを考慮して同軸ケーブルをこの端部から離れる方向に引き出そうとすると、当該同軸ケーブルの外部導体をアースするための接点をアンテナ装置端部のさらに外側に設ける必要があり、その分、アンテナ装置の設置スペースが大きくなってしまう。
この発明の目的は、同軸ケーブルの引き回しによるアンテナ特性のばらつきを抑制しつつ小型化できるアンテナ装置を筐体内に組み込んだ電子機器を提供することにある。
本発明の電子機器は、本体側筐体と、略矩形形状の表示部を備える表示筐体と、前記本体側筐体と前記表示筐体を接続するヒンジ部と、給電部から少なくとも1つの折り曲げ部を介して折り返し部まで配線される往路と、上記折り返し部から上記往路と略平行に接地部まで配線される復路と、上記往路と上記復路を途中で短絡する短絡部と、を有し、上記給電部から上記折り返し部を経て上記接地部までの経路長が第1の共振周波数の略2分の1波長に相当し、上記給電部と上記接地部との間の距離が上記第1の共振周波数の略5分の1波長以下に設定される折り返し素子と、上記折り返し素子の上記給電部から上記折り曲げ部までの間から分岐すると共に開放端を有し、上記給電部から上記開放端までの経路長が第2の共振周波数の略4分の1波長に相当する終端開放素子と、を有し、上記給電部および折り返し部を形成した第1面と、この第1面に対して長手方向と交差する方向に隣接した第2面と、の間で折り曲げられるとともに、上記第2面と、この第2面に対して上記交差する方向に隣接しているとともに上記短絡部を形成した第3面と、の間で折り曲げられ、上記給電部を、上記長手方向一端側に片寄った位置に配置し、この給電部より上記長手方向一端側により近い位置に上記接地部を配置し、上記接地部を接続した接地領域に近い上記折り返し部の部位より上記接地領域から離れた位置に上記終端開放素子の開放端を配置し、上記表示筐体の縁部に配置された第1のアンテナ装置と、この第1のアンテナ装置の上記長手方向一端側に並んで上記縁部に配置された第2のアンテナ装置と、上記第1のアンテナ装置の上記給電部に接続されると共に、この給電部から上記接地部に向かう方向に引き出され、上記接地部に接地され、前記第2のアンテナ装置と上記表示部との間を通過し、前記ヒンジ部を通過した給電用のケーブルと、前記本体側筐体に収容され、この給電用のケーブルを介して上記アンテナ装置に接続される無線通信モジュールと、を備える。
上記発明によると、第1のアンテナ装置の長手方向に沿って給電部より端部寄りに接地部を設けたため、給電点に接続した給電用のケーブルを第1のアンテナ装置の長手方向に沿って第1のアンテナ装置から離れる方向に引き出した状態で、ケーブルが接地部の上を通るため、ケーブルを接地部に容易にアースできる。これにより、第1のアンテナ装置のサイズを変更することなく、ケーブルの接地点を第1のアンテナ装置の全長内に収めることができ、ケーブルが第1のアンテナ装置の近くを通ってアンテナ特性にばらつきを生じることも無く、第1のアンテナ装置の設置スペースを狭くでき、この第1のアンテナ装置を組み込んだ電子機器の小型化に寄与できる。見方を変えると、電子機器のサイズを変えることなく、より多くのアンテナ装置を配置することもできる。
また、上記発明は、形状を変更することなく給電部から第1のアンテナ装置の接地領域の方向にケーブルを引き出すことも可能であるため、ケーブルの引き出し方向の自由度が高い。つまり、ケーブルを給電点から第1のアンテナ装置の長手方向かつ第1のアンテナ装置から離れる方向に引き出すだけではなく、ケーブルを給電点から第1のアンテナ装置の短手方向かつアンテナから離れる方向に引き出すこともできる。
この発明の電子機器は、上記のような構成および作用を有しているので、同軸ケーブルの引き回し方によってアンテナ装置の特性にばらつきを生じることを抑制しつつ、電子機器の構成を小型化できる。
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。図1には、この発明の第1の実施の形態に係るアンテナ装置10(第1のアンテナ装置)を筐体内に組み込んだ電子機器としてノート型のパーソナルコンピュータ100(以下、単にノートPC100と称する)の概略斜視図を示してある。アンテナ装置10は、ここで説明するノートPC100に限らず無線通信機能を有する他の電子機器にも組み込まれる。
図1に示すように、ノートPC100は、大きく分類して表示部102と本体104を有する。表示部102と本体104は、2つのヒンジ部106によって開閉自在に接続されている。なお、タブレット型のノートPCの場合は、表示部102と本体104が1つのヒンジで接続される。
表示部102は、液晶パネル102aを有し、この液晶パネル102aの上端縁部(すなわち表示部の周縁部)近くに無線通信用の複数のアンテナ装置10(後に詳述する)、11a、11bを備えている。アンテナ装置10、11a、11bは、表示部102の筐体内に収容配置されている。より具体的には、本発明にかかる2つのアンテナ装置10と他の3つのアンテナ装置11a、11bを図示の順に交互に並べて、液晶パネル102aの上端縁部に沿って5つのアンテナ装置を並設した。他のアンテナ装置11a、11bとしては、例えば、Bluetooth(登録商標)用のアンテナ装置11aや無線LAN用のアンテナ装置11b(第2のアンテナ装置)がある。
本体104は、無線電波を送受信するために送信信号に応じた高周波信号を発生する給電回路として、各アンテナ装置10に対応した無線通信用モジュール112a、112bを有する。ここでは、他のアンテナ装置11a、11bに接続される無線通信用モジュールについては、図示および説明を省略する。無線通信用モジュール112a、112bは、それぞれ、ヒンジ部106を通る給電線114を介して、アンテナ装置10と接続されている。本実施の形態のアンテナ装置10は、後述するように、少なくとも第1および第2の共振周波数で動作するため、各アンテナ装置10がそれぞれ2つの無線通信用モジュール112a、112bに接続されている。給電線114は、例えば、直径1[mm]程度の同軸ケーブル114である。
図2には、上述したノートPC100の回路構成図を示してある。ここでも、他のアンテナ装置11a、11bの配線および無線モジュールについては、図示およびその説明を省略する。無線通信用モジュール112a、112bは、それぞれ、CPUバス116を介して、CPU120およびメモリ122と接続されている。この無線通信用モジュール112a、112bは、図示しないRF(Radio Frequency)部、水晶発振部、およびベースバンド処理部を有する。
図3には、上述したアンテナ装置10の外観模式図を示してある。また、図4には、このアンテナ装置10のアンテナ線12および略矩形の接地領域として機能するアンテナグランド17(以下、単に、グランド17と称する)の展開図を示してある。本実施の形態のアンテナ装置10は、図3に示すように、細長い略矩形ブロック状の樹脂により形成されたコア部材14、およびコア部材14の外面に巻装された図4に展開図を示すアンテナ線12を有する。本実施の形態のアンテナ装置10は、少なくとも第1の共振周波数および第2の共振周波数で動作する。
このアンテナ装置10は、アンテナ線12の始端となる給電点21(給電部)をその長手方向一端側に片寄った位置に備え、この給電点21に上述した同軸ケーブル114の内部導体114aを接続することにより、上述した無線通信用モジュール112a、112bに接続される。すなわち、同軸ケーブル114は、アンテナ装置10の一端にある給電点21からアンテナ装置10の長手方向に沿ってアンテナ装置10から離れる方向に引き出される。なお、同軸ケーブル114の外部導体114bは、後述するように、給電点21に隣接した接地点22付近(接地部)を介してアースされる。
コア部材14は、給電点21が形成される第1面14a、後述する第2アンテナ18の開放端18bが形成される第2面14b、後述する第1アンテナ16の短絡部16dが形成される第3面14c、および、上記給電点21から離れたアンテナ装置10の長手方向他端で、これら第1乃至第3面14a〜14cと略直交する第4面14dを有する。つまり、第3面14cは、第1面14aに対向する面であり、第2面14bは、第1面14aおよび第3面14cをつなぐように、これら第1、第3面と略直交する面である。
アンテナ線12は、コア部材14の第1面14aに形成された給電点21から延びた第1アンテナ16(折り返し素子)および第2アンテナ18(終端開放素子)を有する。グランド17は、この給電点21を介して第1および第2アンテナ16、18に接続されている。グランド17は、表示部102の筐体に導通される。
例えば、表示部102の筐体がマグネシウムを含む材料によって形成されている場合には、グランド17を筐体に対してアルミテープで貼り付ける。また、筐体がプラスティック製である場合には、液晶パネル102aの裏にある導電性のメッキ部分にグランド17をアルミテープで貼り付ける。
第1アンテナ16は、給電点21から折り返し部16bまで配線された往路16a、折り返し部16bから接地点22まで配線された復路16c、および往路16aと復路16cを途中で短絡した短絡部16dを有する。また、第1アンテナ16は、給電点21から短絡部16dまでの間の往路16aをアンテナ装置10の長手方向他端側に向けて略直角に折り曲げた折り曲げ部16fを有する。本実施の形態では、往路16aの途中に1つの折り曲げ部16fを設けたが、2つ以上の折り曲げ部を設けても良い。
第2アンテナ18は、第1アンテナ16の給電点21から折り曲げ部16fまでの間の往路16aから分岐され、この分岐位置18aから長手方向他端側に離れた開放端18bを有する。つまり、第1アンテナ16の給電点21から分岐位置18aまでの往路16aは、第2アンテナ18と共有する共有部分18cとなる。
より詳細には、第1アンテナ16の往路16aは、給電点21からコア部材14の第1面14aおよび第2面14bを介して第3面14cまでアンテナ装置10の長手方向と交差する方向に配線され、この第3面14cの折り曲げ部16fでアンテナ装置10の長手方向他端に向けて略直角に折り曲げられ、第4面14dを介して第1面14aの折り返し部16bまで配線されている。第1アンテナ16の復路16cは、折り返し部16bから往路16aに沿って略平行に延設され、第1面14a、第4面14d、第3面14c、第2面14b、および第1面14aを通って延びて、接地点22で終端されている。
一方、第2アンテナ18は、給電点21から分岐位置18aまでの共有部分18cが、コア部材14の第1面14aから第2面14bの途中まで配線され、第2面14bにある分岐位置18aからアンテナ装置10の長手方向他端に向けて開放端18bまで配線されている。
つまり、アンテナ線12は、図4に破線L1、L2、L3、L4で示す位置で、全て同じ方向に略直角に折り曲げられ、コア部材14の各面に沿って巻装される。なお、アンテナ線12は、金属を加工して別体で製造しても良いが、フレキシブル配線基板にアンテナ線12ならびにグランド17の一部をプリントして基板を折り曲げるようにしても良い。
いずれにしても、上記構造のアンテナ装置10をノートPC100に組み込む場合、同軸ケーブル114の内部導体114aを給電点21に接続し、同軸ケーブル114を給電点21から接地点22に向かう方向に引き出す。このとき、図3に示すように、接地点22が給電点21より外側にあるため、同軸ケーブル114がアンテナ線12の接地点22の上付近を通る。つまり、本実施の形態によると、給電点21に接続した同軸ケーブル114を給電点21から接地点22に向かう方向に引き出すことで、同軸ケーブル114の外部導体114bを接地点22付近に容易に接続することができる。外部導体114bの接続は例えば半田によりなされる。
以上のように、本実施の形態によると、アンテナ線12に対する給電線114がアンテナ装置10の近くを通るように引き出されることがないため、同軸ケーブル114の引き回し方のばらつきがアンテナ装置10の特性に影響を与えることを抑制することができる。その上、本実施の形態によると、給電線114としての同軸ケーブル114の外部導体114bを接地するためのグランドをアンテナ装置10の外側に別に設ける必要がなく、アンテナ線12の接地点22付近を給電線114の接地点として利用できる。
このため、アンテナ装置10のサイズを変えることなく、アンテナ装置10の全長内に給電線114の接地点を設けることができ、その分、アンテナ装置10の設置スペースを小さくできる。例えば、本実施の形態のように、複数のアンテナ装置10、11a、11bをノートPC100の液晶パネル102aの上端周縁部に並べて配置する場合、アンテナ装置10の幅を小さくすることが有効である。
また、素子形状を変更することなく、同軸ケーブル114を給電点21から図3における下方向に引き出すこともできるため、同軸ケーブル114の引き出し方向の自由度が高い。例えば、この場合、図5に模式図を示すように、給電点21の図中真下にあるグランド17と同軸ケーブル114の外部導体114bを半田付けすればよい。
ここで、上述したアンテナ装置10の2つの共振周波数と上述した第1、第2アンテナ16、18の長さの対応関係について説明する。
第1アンテナ16の給電点21から延びた往路16a、折り返し部16b、および、折り返し部16bから接地点22まで延びた復路16cを足した経路長は、当該アンテナ装置10が動作する第1の共振周波数の略2分の1波長に相当する長さを有する。また、第1アンテナ16の給電点21と接地点22との間の距離は、第1の共振周波数の略5分の1波長以下に設定されている。
このように、第1アンテナ16を構成することにより、第1アンテナ16を折り返しモノポールアンテナとして機能させることができる。なお、給電点21と接地点22との間の距離の上限値を第1の共振周波数の略5分の1波長以下に設定することは、第1アンテナ16を第1の共振周波数で動作する折り返しモノポールアンテナとして有効に機能させる上で必要であることが経験上わかっている。
一方、第2アンテナ18の給電点21から分岐位置18aを経て開放端18bに至るまで経路長は、当該アンテナ装置10が動作する第2の共振周波数の略4分の1波長に相当する長さを有する。第2アンテナ18の経路長をこのように設定することで、第2アンテナ18を終端開放モノポールアンテナとして機能させることができる。
また、分岐位置18aから第1アンテナ16の往路16aを通って短絡部16dを経由して復路16cを介して接地点22に至る短絡経路16eの長さは、第2アンテナ18の第2の共振周波数の略2分の1波長以下になるように設定されている。言い換えると、第1アンテナ16の短絡部16dの位置を調整することで、第2アンテナ18のインピーダンスを調整することができ、インピーダンス整合が可能となる。
なお、上述した共振周波数とアンテナの経路長との対応関係は、以下に説明する他の実施の形態に係るアンテナ装置にも適用される。
図6には、この発明の第2の実施の形態に係るアンテナ装置20の外観模式図を示してある。また、図7には、このアンテナ装置20のアンテナ線23の展開図を示してある。本実施の形態のアンテナ装置20は、給電点21から延びたアンテナ線23の共有部分18cの幅(素子幅)を第2アンテナ18の開放端18bに向けて拡げて略矩形の面部分24(給電側部分素子)を設けた以外、上述した第1の実施の形態のアンテナ装置10と同じ構造を有する。よって、ここでは、第1の実施の形態と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
面部分24は、コア部材14の第1面14aおよび第2面14bを延びた共有部分18cの幅を、第2アンテナ18の開放端18bに向けて一定の幅Wで拡げるように、アンテナ線23と一体的に形成されている。給電点21は、この面部分24の幅方向一端側、すなわちアンテナ装置20の一端側に片寄った位置で面部分24に接続されている。また、本実施の形態においても、接地点22は、給電点21よりさらに一端側に片寄った位置に形成されている。
このため、本実施の形態においても、上述した第1の実施の形態と同様に、給電点21に接続した同軸ケーブル114を給電点21から接地点22に向かう方向に引き出すことができ、同軸ケーブル114の外部導体114bを接地点21に容易に接続できる。つまり、本実施の形態のアンテナ装置20においても、アンテナ特性にばらつきを生じることなく、装置の設置スペースを小さくできる。
また、素子形状を変更することなく、同軸ケーブル114を給電点21から図3における下方向にも引き出すことが可能であるため、同軸ケーブル114の引き出し方向の自由度が高い。なお、この場合は、図8に模式図を示すように、給電点21直下のグランド17と同軸ケーブル114の外部導体114bを半田付けすればよい。
ここで、面部分24を設けたことによる効果について説明する。
例えば、面部分24を持たない第1の実施の形態のアンテナ装置10は、第1の共振周波数と第2の共振周波数がある程度離れている場合、第1アンテナ16の短絡部16dを給電点21又は接地点22に近付けると、第1の共振周波数において給電点21から見たインピーダンスの誘導性が強まり、アンテナ装置10の第1の共振周波数における放射効率が低下する。つまり、この場合、ある程度離れた第1の共振周波数および第2の共振周波数のそれぞれにおいて、独立にインピーダンスを調整することが難しくなる。
これに対し、第2の実施の形態のアンテナ装置20は、アンテナ線23が、共有部分18cの幅を拡げた面部分24を有するため、第1の共振周波数において給電点21から見たインピーダンスに容量性が付加され、短絡部16dを給電点21又は接地点22に近付けたときの誘導性を打ち消すことができる。このため、第2の実施の形態のアンテナ装置20によると、第1の共振周波数と第2の共振周波数がある程度離れていても、それぞれ独立にインピーダンスを調整することが容易となる。
また、本実施の形態のように幅広の面部分24を設けることで、面部分24を持たない場合と比較して、第2の共振周波数より高い周波数帯における周波数特性を広帯域化することができる。この点については、後に、モーメント法によるシュミレーション結果を示して説明する。
なお、面部分24には、このアンテナ装置20を上述した第1および第2の共振周波数とは異なる第3および第4の共振周波数で動作させるように、以下の条件を与えてある。つまり、面部分24の図中下端縁および右端縁に沿って、給電点21から、分岐位置18aを通らずに、図中右下角部を経由して、分岐点25に至る経路長は、当該アンテナ装置20が動作する第3の共振周波数の略4分の1波長に相当する長さに設定されている。分岐点25は、上述した分岐位置18aから幅Wだけ開放端18bに向けて離れた点を指す。また、面部分24は、グランド17との間の距離が第3の共振周波数の20分の1波長以下に設定されている。さらに、面部分24の長手方向に沿った幅Wは、第4の共振周波数の略4分の1波長に相当する長さに設定されている。
図9には、図3のアンテナ装置10のアンテナ線12の引き回し方を工夫した、この発明の第3の実施の形態に係るアンテナ装置30の外観模式図を示してある。また、図10には、このアンテナ装置30のアンテナ線32の展開図を示してある。このアンテナ装置30は、アンテナ線32の引き回し方を変えた以外、上述した第1の実施の形態のアンテナ装置10と同じ構造を有するため、同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
すなわち、アンテナ線32のうち第1アンテナ34は、コア部材14の第4面14dを通らずに第2面14bを通って配線されている。展開図を見ると、第1アンテナ34は、第2アンテナ18の開放端18bを囲むように複数回折り曲げられて配線されている。なお、本実施の形態においても、第1アンテナ34の給電点21はアンテナ装置30の一端側に片寄った位置に配置されており、接地点22はさらに一端側に近い位置に配置されている。
このため、本実施の形態においても、上述した第1の実施の形態と同様に、給電点21に接続した同軸ケーブル114をアンテナ装置30の一端から離れる方向に引き出すことができ、同軸ケーブル114の外部導体114bを接地点21に容易に接続できる。つまり、本実施の形態のアンテナ装置30においても、同軸ケーブルの引き回しによるアンテナ特性にばらつきを抑制し、装置の設置スペースを小さくできる。
ここで、図9とともに図10の展開図を併せ参照して第1アンテナ34の配線形状についてより詳細に説明する。第1アンテナ34の往路34aは、コア部材14の第1面14aにある給電点21からアンテナ装置30の長手方向と交差する方向に配線されて、第2面14bにある分岐位置18aを越えて第3面14cにある折り曲げ部16fにおいて第2アンテナ18の分岐方向と同じ長手方向他端側に折り曲げられ、第2アンテナ18の開放端18bよりも長手方向他端側で第3面14cから上記交差する方向と逆方向に第2面14bに向けて折り返され、第2面14bを越えて第1面14aまで延びたところで開放端18bを囲むように再び長手方向一端側に折り返されている。そして、折り返し部34bを介して往路34aにつながった第1アンテナ34の復路34cは、往路34aの外側で往路34aに沿って複数回折り曲げられて往路34aと略平行に接地部22まで配線されている。なお、往路34aと復路34cは、コア部材14の第3面において、短絡部34dで短絡されている。
このように第1アンテナ34を配線した場合、図10に破線L1、L2で示す2位置(2辺)で、アンテナ線32を同じ方向に略直角に折り曲げるだけで、図9に示すようにコア部材14に巻装できる。つまり、本実施の形態によると、図4で説明したアンテナ線12のように4箇所で折り曲げる必要がなく、アンテナ線32の折り曲げ回数を2回にでき、その分、製造工数を少なくでき、アンテナ装置30の製造コストを低減できる。
或いは、アンテナ線32をコア部材14の第1面14aおよび第2面14bにだけ設けるレイアウトを採用しても良く、この場合、例えば、破線L1の位置(1辺)でアンテナ線32を1回折り曲げるだけでアンテナ装置30を構成することもでき、製造工数をより少なくでき、アンテナ装置30の製造コストをより低減できる。つまり、この場合、アンテナ線32のうち第1アンテナ34の短絡部34bおよび第2アンテナ18の開放端18bがコア部材14の第2面14bに配置されることになる。
また、本実施の形態によると、図4のアンテナ線12と比較して、第1アンテナ34を複数回折り曲げてコンパクトに配線した分、アンテナ装置30の長手方向に沿ったアンテナ線32の長さを短くでき、アンテナ線32の縦横のバランスを良くできる。このため、アンテナ線32の製造金型を容易に作成でき、1枚の基板から多数のアンテナ線32を抜き易くなり、その分、製造コストを低減できる。
なお、アンテナ線32は、金属箔を加工して作成する他、図10に示すように、フレキシブル配線基板にアンテナ線32ならびにグランド17の一部を印刷して製造しても良い。後者の場合、多数のアンテナ線32を印刷したフレキシブル印刷基板を略矩形に切り出して上述した2位置(2辺)L1、L2で同じ方向に折り曲げるだけでコア部材14に容易に巻装でき、アンテナ装置30の製造にかかる作業性を向上させることができ、材料歩留まりをも高めることができ、製造コストをより低減できる。
図11には、図9のアンテナ装置30のアンテナ線32に共有部分18cを幅広にした面部分36を追加した、この発明の第4の実施の形態に係るアンテナ装置40の外観模式図を示してある。また、図12には、このアンテナ装置40のアンテナ線42の展開図を示してある。このアンテナ装置40は、面部分36を追加した以外、上述した第3の実施の形態のアンテナ装置30と同じ構造を有するため、同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
このアンテナ装置40は、上述した第3の実施の形態に係るアンテナ装置30と同様に、第1アンテナ34を複数回折り曲げて配線したため、アンテナ線42を長手方向に沿った2位置L1、L2(或いは1箇所)で同じ方向に折り曲げるだけで構成できる。また、このアンテナ装置40は、アンテナ線42に面部分36を設けたため、第1の共振周波数と第2の共振周波数がある程度離れていても、それぞれ独立にインピーダンスを調整することが容易となる。さらに、面部分36を設けたことで、第2の共振周波数より高い周波数帯近傍の周波数特性を広帯域化することもできる。
以下、図13および図14のグラフを参照して、このアンテナ装置40の共振特性について、図9で説明した第3の実施の形態のアンテナ装置30と比較して説明する。なお、図13および図14には、図9および図11に示したアンテナ装置30、40を用いて、0.8[GHz]以下から7.5[GHz]にわたる帯域で、給電点21における電圧定在波比(VSWR)をモーメント法によるシュミレーションにより求めた結果を示してある。特に、図13には、上記のVSWRの低域側(0.8〜2.6[GHz])の周波数特性を示し、図14には、高域側(4.5〜7.5[GHz])の周波数特性を示してある。図13において、左側の曲線が第1アンテナ34の第1の共振周波数に対応し、右側の曲線が第2アンテナ18の第2の共振周波数に対応する。なお、このシュミレーションでは、図15に示すサイズ(100[mm]×150[mm])の矩形のグランド17にアンテナ装置30、40の接地点を接続したことを条件とした。
これによると、図9のアンテナ装置30において第1の共振周波数(0.9[GHz]付近)と第2の共振周波数(1.7[GHz]付近)が得られているのに対し、図11のアンテナ装置40において第1の共振周波数(0.9[GHz]付近)と第2の共振周波数(1.8[GHz]付近)が得られていることに加え、高周波帯域(5[GHz]〜6[GHz])における比較的広い周波数帯域でVSWR<4となりインピーダンス整合がとれているのが分かる。つまり、アンテナ線42に面部分36を追加することで、上記高周波帯域における広帯域化を実現できることがわかる。
以下、上述したアンテナ装置の厚さを薄くした変形例について図16および図17を参照して説明する。
図16には、図9で説明した第3の実施の形態に係るアンテナ装置30の変形例を示してある。このアンテナ装置30’は、コア部材14の第1面14aに第2アンテナ18の分岐位置18aおよび開放端18bを配置し、コア部材14の第2面14bの幅を狭くしたことを特徴としている。つまり、このアンテナ装置30’のようにアンテナ線32’をレイアウトすることで、アンテナ装置30’の厚さを薄くすることができる。
また、図17には、図11で説明した第4の実施の形態に係るアンテナ装置40の変形例を示してある。このアンテナ装置40’も、コア部材14の第1面14aに第2アンテナ18の分岐位置18aおよび開放端18bを配置し、コア部材14の第2面14bの幅を狭くしたことを特徴としている。つまり、このアンテナ装置40’のようにアンテナ線42’をレイアウトすることで、アンテナ装置40’の厚さを薄くすることができる。
なお、上述したアンテナ装置30’、40’も、第1乃至第4の実施の形態と同様に、給電点21の外側に接地点22を有するため、給電点21に接続した同軸ケーブル114をアンテナ装置から離れる方向に引き出したとき、同軸ケーブル114の外部導体114bを接地点22に容易に接続でき、同軸ケーブルの引き回しによるアンテナ特性にばらつきを抑制し、装置の設置スペースを小さくできる。
次に、この発明の第5の実施の形態に係るアンテナ装置50について図18を参照して説明する。このアンテナ装置50は、給電点21の近くに無給電素子52を追加した以外、上述した第3の実施の形態のアンテナ装置30と略同じ構造を有する。よって、このアンテナ装置30と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
無給電素子52は、一端がコア部材14の第1面14aにある接地点54に接続されて他端56が開放され、接地点54から開放端56に向かう全長にわたってコア部材14の第1面14aに形成されている。より詳細には、無給電素子52は、給電点21の近くに配置した接地点54から共有部分18cに沿って第1面14aの短手方向に延び、第1面14a内で略直角に折り曲げられた後、第1面14aの長手方向に沿ってアンテナ装置50の他端に向けて延びている。そして、その開放端56は、第1アンテナ34の折り返し部34bの手前で終端している。このように、無給電素子52を給電点21の近くに配置することで電流結合させることができ、上述した第3の実施の形態と同様の効果を奏することができるとともに、独立して制御できる共振を増やすことができる。
図19には、この発明の第6の実施の形態に係るアンテナ装置60の外観模式図を示してある。このアンテナ装置60は、面部分36の近くに無給電素子62を追加した以外、上述した第4の実施の形態のアンテナ装置40と略同じ構造を有する。よって、このアンテナ装置40と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
無給電素子62は、一端がコア部材14の第1面14aにある接地点64に接続されて他端66が開放され、接地点64から開放端66に向かう全長にわたってコア部材14の第1面14aに形成されている。より詳細には、無給電素子62は、面部分36の近くに配置した接地点64から面部分36に沿って第1面14aの短手方向に延び、第1面14a内で略直角に折り曲げられた後、第1面14aの長手方向に沿ってアンテナ装置60の他端に向けて延びている。そして、その開放端66は、第1アンテナ34の折り返し部34bの手前で終端している。このように、無給電素子62を給電点21の近くに配置することで電流結合させることができ、上述した第4の実施の形態と同様の効果を奏することができるとともに、独立して制御できる共振を増やすことができる。
なお、上述したアンテナ装置50、60も、第1乃至第4の実施の形態と同様に、給電点21の外側に接地点22を有するため、給電点21に接続した同軸ケーブル114をアンテナ装置から離れる方向に引き出したとき、同軸ケーブル114の外部導体114bを接地点22に容易に接続でき、同軸ケーブルの引き回しによるアンテナ特性にばらつきを抑制し、装置の設置スペースを小さくできる。
図20には、図18で説明した第5の実施の形態のアンテナ装置50の共振特性と、図19で説明した第6の実施の形態のアンテナ装置60の共振特性と、を比較して示してある。なお、ここでは、無給電素子52、62を追加したことによる共振特性の変化について主に説明するため、5[GHz]付近の高周波帯域における共振特性については説明を省略する。
図20に破線で示した曲線は、アンテナ装置50を用いて、0.8[GHz]以下から2.6[GHz]にわたる帯域で、給電点21における電圧定在波比(VSWR)をモーメント法によるシュミレーションにより求めた結果を示している。また、図20に実線で示した曲線は、アンテナ装置60を用いて、0.8[GHz]以下から2.6[GHz]にわたる帯域で、給電点21における電圧定在波比(VSWR)をモーメント法によるシュミレーションにより求めた結果を示している。
これによると、いずれのアンテナ装置50、60においても、第2の共振周波数近傍における共振特性を維持したまま、新たな共振周波数が付加されているのが分かる。具体的には、アンテナ装置50では、2.2[GHz]付近に新たな共振周波数が付加されており、アンテナ装置60では、2.5[GHz]付近に新たな共振周波数が付加されている。つまり、上述したように、無給電素子52、62を追加することで、多共振化を図ることができ、第2の共振周波数付近の共振帯域を広げることができる。
以下、上述した第5、第6の実施の形態のアンテナ装置50、60の変形例について、図21乃至図31を参照して説明する。なお、以下の説明では、第5、第6の実施の形態のアンテナ装置50、60と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
図21に示す変形例は、第2アンテナ18の分岐位置18a、および開放端18bをコア部材14の第1面14aに配置した以外、上述した第5の実施の形態のアンテナ装置50と略同じ構造を有する。このように、アンテナ線32をレイアウトすることにより、上述したアンテナ装置50の効果に加え、アンテナ装置50’の厚さを薄くできる。
図22に示す変形例は、コア部材14の第1面14aで無給電素子52と第1アンテナ34が短手方向に重なるようにアンテナ線32を配線した以外、上述した第5の実施の形態のアンテナ装置50と略同じ構造を有する。このように、アンテナ線32をレイアウトすることにより、上述したアンテナ装置50の効果に加え、アンテナ装置50’の長手方向に沿った長さを短くできる。
図23に示す変形例は、無給電素子52を接地点54からコア部材14の第1面14aから第2面14bまで延ばしたところで略直角に折り曲げて、無給電素子52の開放端56に向かう部分を第2面14bで第2アンテナ18の部分に並設した配線構造を有する。これ以外の構造は、図22の変形例と略同じ構造を有する。このように、アンテナ線32をレイアウトしても、アンテナ装置50’の幅を短くできる。
図24に示す変形例は、面部分36、および第2アンテナ18の開放端18bをコア部材14の第1面14aに配置した以外、上述した第6の実施の形態のアンテナ装置60と略同じ構造を有する。このように、アンテナ線42をレイアウトすることにより、上述したアンテナ装置60の効果に加え、アンテナ装置60’の厚さを薄くできる。
図25に示す変形例は、コア部材14の第1面14aで無給電素子62と第1アンテナ34が短手方向に重なるようにアンテナ線42を配線した以外、上述した第6の実施の形態のアンテナ装置60と略同じ構造を有する。このように、アンテナ線42をレイアウトすることにより、上述したアンテナ装置60の効果に加え、アンテナ装置60’の長手方向に沿った長さを短くできる。
図26に示す変形例は、無給電素子62を接地点64からコア部材14の第1面14aから第2面14bまで延ばしたところで略直角に折り曲げて、その開放端66に向かう部分を第2面14bで第2アンテナ18の部分に並設した配線構造を有する。これ以外の構造は、図25の変形例と略同じ構造を有する。このように、アンテナ線42をレイアウトしても、アンテナ装置60’の幅を短くできる。
図27に示す変形例は、第2アンテナ18’の分岐位置18aをコア部材14の第1面14aに配置してその開放端18bを第2面14bに配置するように、第2アンテナ18’を複数回折り曲げた配線構造を有する。これ以外の構造は、アンテナ装置50と略同じ構造を有する。このようにアンテナ線32を配線しても、アンテナ装置50と同様の効果を奏することができる。
図28に示す変形例は、分岐位置18aから開放端18bに向かう第2アンテナ18’の部分をメアンダ状に形成した構造を有する以外、上述したアンテナ装置50と略同じ構造を有する。このように第2アンテナ18’の部分をメアンダ状に形成することで、第2アンテナ18’を狭いスペースに配線でき、第2の共振周波数を下げることができる。
図29に示す変形例は、第2アンテナ18の分岐位置18aを超えて第1アンテナ34の往路34aの途中まで面積を拡げた面部分36’を有する以外、上述したアンテナ装置60と略同じ構造を有する。図30には、このアンテナ装置60’のアンテナ線12の展開図を示してある。このように、面部分36’の面積を拡げることにより、第1の共振周波数の帯域をより広げることができる。
図31に示す変形例は、第2アンテナ18’の分岐位置18aおよび面部分36をコア部材14の第1面14aに配置して第2アンテナ18’の開放端18bを第2面14bに配置するように、第2アンテナ18’を複数回折り曲げた配線構造を有する。これ以外の構造は、アンテナ装置60と略同じ構造を有する。このようにアンテナ線42を配線しても、アンテナ装置60と同様の効果を奏することができる。
図32に示す変形例は、面部分36から開放端18bに向かう第2アンテナ18’の部分をメアンダ状に形成した構造を有する以外、上述したアンテナ装置60と略同じ構造を有する。このように第2アンテナ18’の部分をメアンダ状に形成することで、第2アンテナ18’を狭いスペースに配線でき、第2の共振周波数を下げることができる。
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。
例えば、上述した実施の形態では、コア部材14にアンテナ線を巻設した場合について説明したが、これに限らず、コア部材14は発明に必須の構成ではない。
以下に、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] 第1の共振周波数および第2の共振周波数で動作するアンテナ装置であって、
給電部から少なくとも1つの折り曲げ部を介して折り返し部まで配線される往路と、上記折り返し部から上記往路と略平行に接地部まで配線される復路と、上記往路と上記復路を途中で短絡する短絡部と、を有し、上記給電部から上記折り返し部を経て上記接地部までの経路長が上記第1の共振周波数の略2分の1波長に相当し、上記給電部と上記接地部との間の距離が上記第1の共振周波数の略5分の1波長以下に設定される折り返し素子と、
上記折り返し素子の上記給電部から上記折り曲げ部までの間から分岐すると共に開放端を有し、上記給電部から分岐位置を経て上記開放端までの経路長が上記第2の共振周波数の略4分の1波長に相当する終端開放素子と、を有し、
上記給電部を、長手方向一端側に片寄った位置に配置し、この給電部より上記長手方向一端側により近い位置に上記接地部を配置することを特徴とするアンテナ装置。
[2] 上記短絡部は、上記給電部から上記短絡部を経て上記接地部に至る経路長が上記第2の共振周波数の略2分の1波長に相当する位置に設けられることを特徴とする[1]に記載のアンテナ装置。
[3] 上記折り返し素子の上記給電部から上記分岐位置までの素子幅を、上記終端開放素子の上記開放端に向けて拡げて構成する給電側部分素子をさらに有することを特徴とする[1]又は[2]に記載のアンテナ装置。
[4] 第3の共振周波数で動作し、
上記給電部から、上記給電側部分素子の縁に沿って、上記終端開放素子と上記給電側部分素子との分岐点に至るまでの経路長が、上記第3の共振周波数の略4分の1波長に相当することを特徴とする[3]記載のアンテナ装置。
[5] 上記給電側部分素子は、接地領域との間隔が上記第3の共振周波数の20分の1波長以下であることを特徴とする[4]に記載のアンテナ装置。
[6] 第4の共振周波数で動作し、
上記給電側部分素子の長手方向の幅が、上記第4の共振周波数の略4分の1波長に相当することを特徴とする[3]乃至[5]のいずれかに記載のアンテナ装置。
[7] 上記折り返し素子は、上記給電点から上記アンテナ装置の長手方向と交差する方向に配線され、上記折り曲げ部において上記終端開放素子の分岐方向と同じ上記長手方向他端側に折り曲げられ、上記終端開放素子の上記開放端よりも上記長手方向他端側で上記交差する方向と逆方向に折り返され、上記折り返し部を介して上記往路につながった上記復路は、上記往路に沿って折り曲げられて上記往路と略平行に上記接地部まで配線されていることを特徴とする[1]乃至[6]のいずれかに記載のアンテナ装置。
[8] 上記折り返し素子および終端開放素子はフレキシブル配線基板に形成されており、このフレキシブル配線基板が上記長手方向に延びた少なくとも1辺で折り曲げられてなることを特徴とする[7]に記載のアンテナ装置。
[9] 一端を接地して上記給電部又は上記給電側部分素子に近接して配置した無給電素子をさらに有することを特徴とする[3]乃至[6]のいずれかに記載のアンテナ装置。
[10] 一端を接地して上記給電部に近接して配置した無給電素子をさらに有することを特徴とする[1]、[2]、[7]、[8]のいずれかに記載のアンテナ装置。
[11] 上記給電部に接続されると共に、この給電部から上記接地部に向かう方向に引き出された給電用のケーブルを、上記接地部を介して接地することを特徴とする[1]乃至[10]のいずれかに記載のアンテナ装置。
[12] 略矩形形状の表示部を備える表示筐体と、
給電部から少なくとも1つの折り曲げ部を介して折り返し部まで配線される往路と、上記折り返し部から上記往路と略平行に接地部まで配線される復路と、上記往路と上記復路を途中で短絡する短絡部と、を有し、上記給電部から上記折り返し部を経て上記接地部までの経路長が第1の共振周波数の略2分の1波長に相当し、上記給電部と上記接地部との間の距離が上記第1の共振周波数の略5分の1波長以下に設定される折り返し素子と、上記折り返し素子の上記給電部から上記折り曲げ部までの間から分岐すると共に開放端を有し、上記給電部から上記開放端までの経路長が第2の共振周波数の略4分の1波長に相当する終端開放素子と、を有し、上記給電部を、長手方向一端側に片寄った位置に配置し、この給電部より上記長手方向一端側により近い位置に上記接地部を配置し、上記表示筐体の縁部に沿って並べて配置する少なくとも1つのアンテナ装置と、
このアンテナ装置の上記給電部に接続されると共に、この給電部から上記接地部に向かう方向に引き出され、上記接地部に接地される給電用のケーブルと、
この給電用のケーブルを介して上記アンテナ装置に接続される無線通信モジュールと、
を備える電子機器。
図1は、この発明の実施の形態に係るアンテナ装置を組み込んだノートPCを示す外観模式図。 図2は、図1のノートPCの回路構成図。 図3は、この発明の第1の実施の形態に係るアンテナ装置を示す外観模式図。 図4は、図3のアンテナ装置のアンテナ線の展開図。 図5は、同軸ケーブルの引き出し方向を変えた変形例を示す図。 図6は、この発明の第2の実施の形態に係るアンテナ装置を示す外観模式図。 図7は、図6のアンテナ装置のアンテナ線の展開図。 図8は、同軸ケーブルの引き出し方向を変えた変形例を示す図。 図9は、この発明の第3の実施の形態に係るアンテナ装置を示す外観模式図。 図10は、図7のアンテナ装置のアンテナ線の展開図。 図11は、この発明の第4の実施の形態に係るアンテナ装置を示す外観模式図。 図12は、図9のアンテナ装置のアンテナ線の展開図。 図13は、低帯域側のVSWRの周波数特性のシュミレーション結果を図7のアンテナ装置と図11のアンテナ装置で比較して示すグラフ。 図14は、高帯域側のVSWRの周波数特性のシュミレーション結果を図7のアンテナ装置と図11のアンテナ装置で比較して示すグラフ。 図15は、図13、14のシュミレーションの条件としてのグランドのサイズを示す図。 図16は、図9のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図17は、図11のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図18は、この発明の第5の実施の形態に係るアンテナ装置を示す外観模式図。 図19は、この発明の第6の実施の形態に係るアンテナ装置を示す外観模式図。 図20は、低帯域側のVSWRの周波数特性のシュミレーション結果を図18のアンテナ装置と図19のアンテナ装置で比較して示すグラフ。 図21は、図18のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図22は、図18のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図23は、図18のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図24は、図19のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図25は、図19のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図26は、図19のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図27は、図18のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図28は、図18のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図29は、図19のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図30は、図29のアンテナ線の展開図。 図31は、図19のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。 図32は、図19のアンテナ装置の変形例を示す外観模式図。
10、20、30、40、50、60…アンテナ装置、12、23、32、42…アンテナ線、14…コア部材、14a…第1面、14b…第2面、14c…第3面、14d…第4面、16、34…第1アンテナ、18…第2アンテナ、21…給電点、22、54、64…接地点、24、36…面部分、52、62…無給電素子、114…同軸ケーブル、114a…内部導体、114b…外部導体。

Claims (10)

  1. 本体側筐体と、
    略矩形形状の表示部を備える表示筐体と、
    前記本体側筐体と前記表示筐体を接続するヒンジ部と、
    給電部から少なくとも1つの折り曲げ部を介して折り返し部まで配線される往路と、上記折り返し部から上記往路と略平行に接地部まで配線される復路と、上記往路と上記復路を途中で短絡する短絡部と、を有し、上記給電部から上記折り返し部を経て上記接地部までの経路長が第1の共振周波数の略2分の1波長に相当し、上記給電部と上記接地部との間の距離が上記第1の共振周波数の略5分の1波長以下に設定される折り返し素子と、上記折り返し素子の上記給電部から上記折り曲げ部までの間から分岐すると共に開放端を有し、上記給電部から上記開放端までの経路長が第2の共振周波数の略4分の1波長に相当する終端開放素子と、を有し、上記給電部および折り返し部を形成した第1面と、この第1面に対して長手方向と交差する方向に隣接した第2面と、の間で折り曲げられるとともに、上記第2面と、この第2面に対して上記交差する方向に隣接しているとともに上記短絡部を形成した第3面と、の間で折り曲げられ、上記給電部を、上記長手方向一端側に片寄った位置に配置し、この給電部より上記長手方向一端側により近い位置に上記接地部を配置し、上記接地部を接続した接地領域に近い上記折り返し部の部位より上記接地領域から離れた位置に上記終端開放素子の開放端を配置し、上記表示筐体の縁部に配置された第1のアンテナ装置と、
    この第1のアンテナ装置の上記長手方向一端側に並んで上記縁部に配置された第2のアンテナ装置と、
    上記第1のアンテナ装置の上記給電部に接続されると共に、この給電部から上記接地部に向かう方向に引き出され、上記接地部に接地され、前記第2のアンテナ装置と上記表示部との間を通過し、前記ヒンジ部を通過した給電用のケーブルと、
    前記本体側筐体に収容され、この給電用のケーブルを介して上記アンテナ装置に接続される無線通信モジュールと、
    を備える電子機器。
  2. 前記第1のアンテナ装置の上記短絡部は、上記給電部から上記短絡部を経て上記接地部に至る経路長が上記第2の共振周波数の略2分の1波長に相当する位置に設けられることを特徴とする請求項1に記載の電子機器。
  3. 前記第1のアンテナ装置は、上記折り返し素子の上記給電部から上記分岐位置までの素子幅を、上記終端開放素子の上記開放端に向けて拡げて構成する給電側部分素子をさらに有することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子機器。
  4. 前記第1のアンテナ装置は、第3の共振周波数で動作し、
    上記給電部から、上記給電側部分素子の縁に沿って、上記終端開放素子と上記給電側部分素子との分岐点に至るまでの経路長が、上記第3の共振周波数の略4分の1波長に相当することを特徴とする請求項3記載の電子機器。
  5. 前記第1のアンテナ装置の上記給電側部分素子は、上記接地領域との間隔が上記第3の共振周波数の20分の1波長以下であることを特徴とする請求項4に記載の電子機器。
  6. 前記第1のアンテナ装置は、第4の共振周波数で動作し、
    上記給電側部分素子の長手方向の幅が、上記第4の共振周波数の略4分の1波長に相当することを特徴とする請求項3乃至5のいずれか1項に記載の電子機器。
  7. 前記第1のアンテナ装置の上記折り返し素子は、上記給電部から上記第1のアンテナ装置の長手方向と交差する方向に配線され、上記折り曲げ部において上記終端開放素子の分岐方向と同じ上記長手方向他端側に折り曲げられ、上記終端開放素子の上記開放端よりも上記長手方向他端側で上記交差する方向と逆方向に折り返され、上記折り返し部を介して上記往路につながった上記復路は、上記往路に沿って折り曲げられて上記往路と略平行に上記接地部まで配線されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の電子機器。
  8. 前記第1のアンテナ装置の上記折り返し素子および終端開放素子はフレキシブル配線基板に形成されており、このフレキシブル配線基板が上記長手方向に延びた2辺で折り曲げられてなることを特徴とする請求項7に記載の電子機器。
  9. 前記第1のアンテナ装置は、一端を接地して上記給電部又は上記給電側部分素子に近接して配置した無給電素子をさらに有することを特徴とする請求項3乃至請求項6のいずれか1項に記載の電子機器。
  10. 前記第1のアンテナ装置は、一端を接地して上記給電部に近接して配置した無給電素子をさらに有することを特徴とする請求項1、2、7、8のいずれか1項に記載の電子機器。
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