JP5564953B2 - ANTENNA DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、アンテナ装置、およびアンテナ装置を備えた電子機器に関するものである。 The present invention relates to an antenna device and an electronic apparatus including the antenna device.
近年、車載用GPS(Global Positioning System)受信カーナビゲーション装置あるいは携帯ハンディ型のGPS受信機が安価に実用化され広く利用されてきている。また、最近では、デジタル通信および移動体通信等の技術の進歩、ならびに誘電体セラミックスまたは強誘電体材料による短縮小型化等の部品の小型化によって、GPS受信機および受信モジュールの小型化が進んでいる。さらには、腕時計型等の超小型携帯用のGPS受信機または位置検出システムも各種提案されている。
この種の民生用GPS受信機では、受信用アンテナとして、受信機とは別の筐体に収容されたパッチ型平面アンテナまたは筒状ヘリカル、あるいは受信機筐体内に内蔵されたパッチ型アンテナなどが用いられている。
この中で、腕時計の時計ケース内に、誘電体と、この誘電体の表面側に設けられた板状の放射導体と、誘電体の裏面側に設けられた板状の接地導体と、放射導体に電気的に接続された給電部材とを備えたパッチ型アンテナ装置が知られている(例えば、特許文献1)。
In recent years, in-vehicle GPS (Global Positioning System) receiving car navigation devices or portable handheld GPS receivers have been put into practical use at low cost and are widely used. In recent years, GPS receivers and receiver modules have been downsized due to advances in technologies such as digital communication and mobile communication, and miniaturization of parts such as shortening and miniaturization with dielectric ceramics or ferroelectric materials. Yes. Furthermore, various types of ultra-compact portable GPS receivers or position detection systems such as wristwatches have been proposed.
In this type of consumer GPS receiver, as a receiving antenna, a patch-type planar antenna or a cylindrical helical housed in a separate housing from the receiver, or a patch-type antenna built in the receiver housing, etc. It is used.
Among them, in a watch case, a dielectric, a plate-like radiation conductor provided on the front side of the dielectric, a plate-like ground conductor provided on the back side of the dielectric, and a radiation conductor There is known a patch type antenna device provided with a power feeding member electrically connected to the antenna (for example, Patent Document 1).
ところで、セラミックは、誘電率が高く、損失特性が良好である(つまり電気エネルギー損失の度合いである誘電正接が小さい)ことから、パッチ型アンテナ装置における誘電体として適している。しかし、その反面、衝撃に弱いため、該アンテナ装置を内蔵した電子機器を落としたり、強く振ったりしたときなどに、誘電体が近くの部品と衝接して壊れたりする場合がある。また、該電子機器の修理などの際に工具が誘電体に触れ、誘電体が壊れてしまう虞もある。 By the way, ceramic has a high dielectric constant and good loss characteristics (that is, a low dielectric loss tangent, which is a degree of electric energy loss), and therefore is suitable as a dielectric in a patch type antenna device. On the other hand, since it is vulnerable to impact, when the electronic device incorporating the antenna device is dropped or shaken strongly, the dielectric may break against a nearby component. Further, there is a possibility that the tool touches the dielectric when the electronic device is repaired, and the dielectric is broken.
本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、耐衝撃に優れたアンテナ装置と、当該アンテナ装置を備えた電子機器とを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide an antenna device excellent in impact resistance and an electronic device including the antenna device.
請求項1記載の発明は、誘電体を挟んで表側に放射導体、裏側に接地導体が設けられたアンテナ構造体と、前記誘電体に密着し、周りを取り囲む弾力性のある誘電ゴムとを備え、前記誘電ゴムは、比誘電率が1以上で且つ前記誘電体の比誘電率よりも小さいことを特徴とするアンテナ装置である。 First aspect of the present invention, comprises the front side to the radiation conductor across the dielectric, an antenna structure ground conductor on the back side is provided, in close contact with the dielectric, a dielectric rubber a resilient surround The dielectric rubber is an antenna device characterized by having a relative dielectric constant of 1 or more and smaller than a relative dielectric constant of the dielectric .
以上のように構成されたアンテナ装置および電波受信機器によれば次のような効果を得ることができる。
本発明によれば、アンテナ構造体における少なくとも誘電体の側面周りを弾力性のある誘電ゴムが取り囲んでいるので、落とした場合などに誘電ゴムによって衝撃が吸収されたり、緩衝されたりするので、アンテナ構造体における誘電体の破損を防止することができるばかりでなく、誘電体の側面周りを誘電ゴムで取り囲む構成を採用しているので、誘電体のみの場合と比較して、環状の誘電ゴムを加えた分、アンテナ構造体の形状が実質的に大きくなり、受信感度の大幅な向上を図ることができる。
また、誘電ゴムを誘電体に密着して設けたものでは、アンテナ構造体の形状が実質的に大きくなるので、アンテナ利得が向上し、周波数帯域が増大することになる。
また、誘電ゴムの比誘電率が1以上で且つアンテナ構造体の誘電体の比誘電率よりも小さくしたものでは、入力インピーダンスへの影響がアンテナ構造体における誘電体よりも小さいので、入力インピーダンスの調整が容易となる。特に、アンテナ構造体における誘電体の比誘電率に対して誘電ゴムの比誘電率を十分小さく(例えば1/10程度と)したものでは、入力インピーダンスに対する影響がほとんどなくなるため、後から誘電ゴムを取り付けても入力インピーダンスを再度調整する必要がなくなる。
また、誘電ゴムを放射導体の表面から突出させたものでは、アンテナ構造体の側面側からの衝撃のみならず、アンテナ構造体の表面側からの衝撃にも耐えうるものとなる。
また、誘電ゴムを、アンテナ構造体が装着される回路基板に固定したものでは、誘電ゴムのアンテナ構造体からの離脱を確実に防止することができる。
According to the antenna device and the radio wave receiving device configured as described above, the following effects can be obtained.
According to the present invention, since the elastic dielectric rubber surrounds at least the periphery of the dielectric in the antenna structure, the impact is absorbed or buffered by the dielectric rubber when dropped, etc. In addition to preventing damage to the dielectric in the structure, it employs a configuration in which the dielectric is surrounded by a dielectric rubber around the side surface of the dielectric. As a result, the shape of the antenna structure is substantially increased, and the reception sensitivity can be significantly improved.
Further, when the dielectric rubber is provided in close contact with the dielectric, the shape of the antenna structure is substantially increased, so that the antenna gain is improved and the frequency band is increased.
In addition, in the case where the dielectric constant of the dielectric rubber is 1 or more and smaller than the dielectric constant of the dielectric of the antenna structure, the influence on the input impedance is smaller than that of the dielectric in the antenna structure. Adjustment is easy. In particular, when the relative dielectric constant of the dielectric rubber is sufficiently small (for example, about 1/10) relative to the dielectric constant of the dielectric in the antenna structure, the influence on the input impedance is almost eliminated. Even if it is installed, it is not necessary to adjust the input impedance again.
Further, when the dielectric rubber is projected from the surface of the radiation conductor, it can withstand not only the impact from the side of the antenna structure but also the impact from the surface of the antenna structure.
In addition, when the dielectric rubber is fixed to the circuit board on which the antenna structure is mounted, the dielectric rubber can be reliably prevented from being detached from the antenna structure.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明に係るアンテナ装置1は、図1に示すように、板状の放射導体11と、誘電体12と、板状の接地導体13と、誘電ゴム14とから構成されるアンテナ構造体10を備えるとともに、このアンテナ構造体10を装着するための回路基板15を備えている。そして、アンテナ構造体10のほぼ中央には給電点16を備えている。
As shown in FIG. 1, the antenna device 1 according to the present invention includes an
このアンテナ装置1の放射導体11、誘電体12及び接地導体13は、特に限定はされないが方形又は矩形を成している。そして、このアンテナ装置1は、誘電体12が表裏から放射導体11と接地導体13とで挟み込まれた構造となっている。
また、このアンテナ装置1の誘電ゴム14は図2に示すように環状で無端となっている。すなわち、中央に上下に貫通する方形又は矩形の孔14aを有するとともに、外形も方形又は矩形で無端となっている。そして、このアンテナ装置1では、誘電ゴム14が上記誘電体12に外嵌された構造となっている。なお、このアンテナ装置1では誘電ゴム14を環状で無端としたが、誘電ゴム14を環状ではあるが誘電体12の周方向の1箇所又は数カ所で切断した構造としてもよい。
また、回路基板15の本体はガラスエポキシ樹脂などによって形成されている。この回路基板15には基板配線(図示せず)が形成されている。そして、この回路基板15にはアンテナ構造体10の他に受信回路又は発信回路等が装着される。
The
The
The main body of the
ここで、放射導体11および接地導体13は所定の厚さの銀箔、金属板又は金属膜等で構成されている。また、誘電体12は所定の厚さのセラミックを多数積層して構成されている。
Here, the
また、誘電ゴム14は、誘電物質入りのゴム材から環状に形成されている。この環状の誘電ゴム14は、アンテナ構造体10の誘電体12の側面に密着して設けられている。この場合、誘電ゴム14の比誘電率は1よりも大きく、且つ、誘電体12の比誘電率よりも小さい値とされていることが好ましい。この比誘電率の調整は、誘電物質又はゴム材の選定、誘電物質の量の調整によって行うことができる。なお、誘電ゴム14のゴム材としては、誘電正接の小さい材料を使用することが好ましい。
この環状の誘電ゴム14は、この実施の形態の場合、ベース材料にゴム(EPDM)を使用しており、比誘電率を任意に設定するために、このゴム内に、高誘電性セラミック粉末を適宜に選択された配合量で配合して形成されている。
The
In this embodiment, the annular
特に、誘電ゴム14の比誘電率について説明すれば、誘電ゴム14の比誘電率は誘電体12の比誘電率に対して十分小さく(例えば1/10程度と)することが好ましい。具体的には、腕時計に組み込む場合、誘電体12の比誘電率は10から30程度であるので、誘電ゴム14の比誘電率は1から3程度とすることが好ましい。その理由は次の通りである。
すなわち、誘電体12の比誘電率と誘電ゴム14の比誘電率とで差がない場合、誘電ゴム14を含めた状態で入力インピーダンスの調整を行う必要がある。この点、誘電体12の比誘電率に対して誘電ゴム14の比誘電率を十分小さく(例えば1/10程度と)すれば、入力インピーダンスに対する影響が小さくなるため、誘電ゴム14を取り付けても入力インピーダンスを再度調整する必要がなくなる。
In particular, the relative dielectric constant of the
That is, when there is no difference between the relative permittivity of the dielectric 12 and the relative permittivity of the
次に、本発明に係るアンテナ装置1における誘電ゴム14の取付け方法の一例を図2に基づいて説明する。
図2には、回路基板15に装着されたアンテナ構造体10と、取付け前の誘電ゴム14が示されている。誘電ゴム14は環状で無端に形成されている。この誘電ゴム14の下面には両面テープ17が一方の粘着面を介して貼り付けられている。
このような状態から、誘電ゴム14の孔14aを押し拡げるようにして、アンテナ構造体10の誘電体12に外嵌させ、両面テープ17の他方の粘着面を介して、誘電ゴム14を接地導体13に貼り付ける。このようにすれば、誘電ゴム14を簡単にアンテナ構造体10に装着できる。
Next, an example of a method for attaching the
FIG. 2 shows the
From such a state, the
なお、誘電ゴム14は弾性を有するため、両面テープ16を用いなくても、誘電ゴム14自体の弾性力を利用してアンテナ構造体10に装着できるが、誘電ゴム14のアンテナ構造体10からの離脱を確実に防止するためには、やはり、両面テープ17や接着剤によって接地導体14や、接地導体14が小さい場合には回路基板15に接着しておくことが好ましい。
Since the
続いて、本発明に係るアンテナ装置1に使用される誘電ゴム14の変形例を図3に基づいて説明する。この図3には、アンテナ装置における誘電体ラバーの変形例を側方から見た場合の断面図が示されている。
図3(A)の誘電ゴム14は、側面から見た場合、中央に頂部が来るよう円弧状に上面が盛り上がった形で、その頂部が放射導体11の表面よりも突出した構造となっている。
また、図3(B)の誘電ゴム14は、側面から見た場合、上方に向けて狭窄するよう上面に傾斜が付けられ、その頂部が放射導体11の表面よりも突出した構造となっている。
また、図3(C)の誘電ゴム14は、側面から見た場合、上方に向けて狭窄するよう側面にテーパが付けられ、上面(頂部)が放射導体11の表面よりも突出した構造となっている。
これら誘電ゴム14の変形例によれば、誘電ゴム14の頂部が放射導体11の表面よりも突出した構造となっているので、アンテナ構造体10の側面側からの衝撃のみならず、アンテナ構造体10の表面側からの衝撃にも耐えうるものとなる。
Next, a modification of the
When viewed from the side, the
In addition, the
In addition, when viewed from the side, the
According to these modifications of the
次に、本発明に係るアンテナ装置1の回路基板15への実装例を図4及び図5に基づいて説明する。図4には、本発明に係るアンテナ装置の実装例を示す平面図、図5には、図4のアンテナ装置を側面から見た場合の断面図が示されている。
回路基板15の表面には、アンテナ構造体10の接地導体13がほぼ一面に亘って設けられている。そして、この接地導体13には、両面テープ17aを介して、表面に放射導体11が設けられた誘電体12が貼り付けられている。
また、回路基板15の表面には、誘電体12の側面周りを取り囲むよう誘電ゴム14が設けられている。この誘電ゴム14は環状で無端に形成されている。そして、この誘電ゴム14は、両面テープ17bを介して、接地導体13に貼り付けられている。
また、回路基板15の裏面には、接地配線18aと信号用配線18b等が形成されている。接地配線18aは、回路基板15のスルーホール15aの導体(図示せず)を介して、接地導体13に電気的に接続されている。一方、信号用配線18bは接地導体13には電気的に接続されていない。
また、回路基板15の裏面には、信号用配線18bに接続されて受信IC(又は発信IC)19等が設けられている。そして、信号用配線18bは、回路基板15、誘電体12を貫く給電ピン16aを介して放射導体11に電気的に接続されている。
Next, an example of mounting the antenna device 1 according to the present invention on the
The
A
On the back surface of the
In addition, a receiving IC (or transmitting IC) 19 or the like is provided on the back surface of the
以上に説明した本発明に係るアンテナ装置1によれば、次のような効果が得られる。
第1に、アンテナ構造体10における少なくとも誘電体12の側面周りを弾力性のある誘電ゴム14が取り囲んでいるので、落とした場合などに誘電ゴム14によって衝撃が吸収される、あるいは緩衝されるので、アンテナ構造体10における誘電体14の破損が防止される。
第2に、環状の誘電ゴム14を誘電体12の側面に密着して設けているので、誘電体12のみの場合と比較して、環状の誘電ゴム14を加えた分、アンテナ構造体10の形状が実質的に大きくなるので、アンテナ利得が向上し、周波数帯域が増大する。この結果、受信感度の大幅な向上を図ることができる。
第3に、誘電ゴム14を、アンテナ構造体10の接地導体13に固定したので、誘電ゴム14のアンテナ構造体10からの離脱を確実に防止することができる。
According to the antenna device 1 according to the present invention described above, the following effects can be obtained.
First, since the
Second, since the
Third, since the
次に、本発明に係る電子機器を図6に基づいて説明する。この図6には、ディジタルカメラの斜視図が示されている。
このディジタルカメラ100にはアンテナ装置1が内蔵されている。そして、このディジタルカメラ100は、アンテナ装置1によって、例えば撮影した画像データ等の送受信、又はGPS(Global Positioning System)電波の受信を行えるよう構成されている。
このディジタルカメラ100においては、特に限定はされないが、アンテナ装置1はディジタルカメラのカメラ本体100Aの上面に設けられている。このアンテナ装置1におけるアンテナ構造体10は全体として矩形状に構成され、アンテナ構造体10の誘電体12の側面周りを誘電ゴム14が取り囲むようにして設けられている。そして、アンテナ装置1は、非導電性の保護カバー20によって覆われている。
この場合のアンテナ装置1の構成は、実施形態として既に述べたものと同じであるので、その詳細な説明は省略する。
Next, an electronic apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a perspective view of the digital camera.
The digital camera 100 has a built-in antenna device 1. The digital camera 100 is configured such that the antenna device 1 can transmit / receive captured image data or the like, or receive GPS (Global Positioning System) radio waves.
The digital camera 100 is not particularly limited, but the antenna device 1 is provided on the upper surface of the camera body 100A of the digital camera. The
Since the configuration of the antenna device 1 in this case is the same as that already described in the embodiment, detailed description thereof is omitted.
また、本発明に係る他の電子機器を図7に基づいて説明する。この図7には、腕時計を側方から見た場合の断面図が示されている。
この腕時計200にはアンテナ装置1が内蔵されている。そして、この腕時計は、アンテナ装置1によって、例えば時刻合わせのための標準電波、又はGPS(Global Positioning System)電波の受信を行えるよう構成されている。
この腕時計においては、特に限定はされないが、アンテナ装置1は時計本体200A内の文字板21の下側に設けられている。
すなわち、アンテナ構造体10の中央には貫通孔10aが形成され、この貫通孔10aを通して時計モジュール22からの分針軸23a及び時針軸23bが上方まで延びている。そして、分針軸23a及び時針軸23bにおけるアンテナ構造体10の上面から突出する部分には分針24a及び時針24bが取り付けられている。
また、このアンテナ構造体10は、貫通孔10aの内面に形成された導電体10bによって放射導体11と接地導体13とが短絡された構造を有している。そして、このアンテナ構造体10にあっては、アンテナ構造体10の中心から離れた位置にて給電ピン16aによる給電がなされている。また、このアンテナ構造体10には、アンテナ構造体10の誘電体12の側面周りを取り囲むように誘電ゴム14が設けられている。この誘電ゴム14は回路基板15に両面テープ(図示せず)で接着されている。
この場合のアンテナ装置1の構成は、実施形態として既に述べたものと同じであるので、その詳細な説明は省略する。
Another electronic apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a cross-sectional view of the wristwatch when viewed from the side.
The wristwatch 200 incorporates the antenna device 1. The wristwatch is configured such that the antenna device 1 can receive, for example, standard radio waves for time adjustment or GPS (Global Positioning System) radio waves.
In this wristwatch, although not particularly limited, the antenna device 1 is provided below the dial 21 in the watch body 200A.
That is, a through
The
Since the configuration of the antenna device 1 in this case is the same as that already described in the embodiment, detailed description thereof is omitted.
以上、この発明の実施形態を説明したが、本発明は、かかる実施形態および変形例に限定されるものではなく、種々の変形が可能であることはいうまでもない。
たとえば、上記実施形態の場合、誘電ゴム14は、誘電体12の側面に密着しているが、誘電体12のほかに、放射導体11の側面または接地導体13の側面にも密着していても良い。
また、例えば、上記実施形態では、電子機器としてディジタルカメラや腕時計を挙げたが、それ以外の携帯電話、GPS専用受信機などの他の電波受信機器にも適用できる。さらに、電波を受信する場合に限られず、電波を送信する場合にも適用できる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to this embodiment and modification, Various deformation | transformation are possible.
For example, in the above embodiment, the
For example, in the above-described embodiment, a digital camera or a wristwatch is used as the electronic device. However, the present invention can also be applied to other radio wave receiving devices such as a mobile phone and a GPS dedicated receiver. Furthermore, the present invention is not limited to receiving radio waves, but can be applied to transmitting radio waves.
1 アンテナ装置
10 アンテナ構造体
11 放射導体
12 誘電体
13 接地導体
14 誘電ゴム
15 回路基板
16 給電点
100 ディジタルカメラ
200 腕時計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記誘電体に密着し、周りを取り囲む弾力性のある誘電ゴムとを備え、
前記誘電ゴムは、比誘電率が1以上で且つ前記誘電体の比誘電率よりも小さいことを特徴とするアンテナ装置。 An antenna structure having a radiation conductor on the front side and a ground conductor on the back side across a dielectric;
A dielectric rubber that is in close contact with the dielectric and surrounds the periphery ,
The antenna device , wherein the dielectric rubber has a relative dielectric constant of 1 or more and is smaller than a relative dielectric constant of the dielectric .
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