JP6134915B2 - ANTENNA DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents
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Description
本開示は、アンテナ装置と、アンテナ装置を備えた電子機器とに関する。 The present disclosure relates to an antenna device and an electronic apparatus including the antenna device.
無線通信を用いて無線信号を受信し、受信した無線信号を信号処理する電子機器が普及してきている。無線信号を受信するアンテナ装置は、さまざまな形状及び配置で提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 2. Description of the Related Art Electronic devices that receive wireless signals using wireless communication and perform signal processing on the received wireless signals have become widespread. Antenna devices that receive radio signals have been proposed in various shapes and arrangements (see, for example, Patent Document 1).
電子機器のサイズが小型になればなるほど、アンテナ装置のサイズが制限される。その結果、アンテナ装置のアンテナ感度が低下する。 The smaller the size of the electronic device, the more limited the size of the antenna device. As a result, the antenna sensitivity of the antenna device decreases.
本開示のアンテナ装置は、第1のグランド部と第1のグランド部から所定の間隔を設けて配置された第2のグランド部とを形成する誘電体基板のグランド上層基板と、第3のグランド部と第3のグランド部から所定の間隔を設けて配置された第4のグランド部とを形成する誘電体基板のグランド下層基板と、第5のグランド部を形成する誘電体基板の内層基板と、を備える。そして、グランド上層基板、内層基板、下層基板の順に積層され、第1のグランド部と第3のグランド部とは、電気的に接続され、第2のグランド部と第4のグランド部とは、電気的に接続される。本開示のアンテナ装置はさらに、グランド上層基板の上に配置され、電波を送受信するチップアンテナと、第1のグランド部と第2のグランド部とを電気的に接続し、アンテナ特性を調整する調整部品と、を備える。 The antenna device according to the present disclosure includes a ground upper layer substrate of a dielectric substrate that forms a first ground portion and a second ground portion disposed at a predetermined interval from the first ground portion, and a third ground. A ground lower layer substrate of a dielectric substrate forming a fourth ground portion arranged at a predetermined distance from the first ground portion and a third ground portion; and an inner layer substrate of a dielectric substrate forming a fifth ground portion; . Then, the ground upper layer substrate, the inner layer substrate, and the lower layer substrate are laminated in this order, the first ground portion and the third ground portion are electrically connected, and the second ground portion and the fourth ground portion are Electrically connected. The antenna device of the present disclosure is further disposed on the ground upper layer substrate, and electrically adjusts the chip antenna that transmits and receives radio waves, the first ground portion, and the second ground portion, and adjusts the antenna characteristics. And parts.
本開示は、電子機器のサイズが小型であってもアンテナ装置のアンテナ感度を高利得に維持するアンテナ装置及びアンテナ装置を備えた電子機器を提供する。 The present disclosure provides an antenna device that maintains high antenna sensitivity of an antenna device even when the size of the electronic device is small, and an electronic device including the antenna device.
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.
なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
(実施の形態1)
電子機器のサイズが小型になればなるほど、アンテナ装置のサイズが制限される。その結果、アンテナ装置のアンテナ感度が低下する。
The accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the subject matter described in the claims.
(Embodiment 1)
The smaller the size of the electronic device, the more limited the size of the antenna device. As a result, the antenna sensitivity of the antenna device decreases.
さらに、アンテナ装置のグランドを他の回路のグランドと共有すると、アンテナ装置のアンテナ感度が低下する。 Furthermore, if the ground of the antenna device is shared with the ground of another circuit, the antenna sensitivity of the antenna device is reduced.
本開示は、電子機器のサイズが小型であってもアンテナ装置のアンテナ感度を高利得に維持するアンテナ装置を提供する。 The present disclosure provides an antenna device that maintains the antenna sensitivity of the antenna device at a high gain even when the size of the electronic device is small.
以下、図1〜10を用いて、実施の形態1について説明する。 Hereinafter, Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.
図1は、実施の形態1にかかる電子機器の斜視図である。本実施の形態の電子機器のサイズは、例えば13インチである。図1に示すように、電子機器100は、フロントパネル101と図示しないバックカバーで構成される外装ケースの内部に、LCD(Liquid Crystal Display)パネル102が収容されている。本実施の形態のアンテナ装置103は、外装ケースの内部でLCDパネル102の下部に収容されている。
FIG. 1 is a perspective view of the electronic apparatus according to the first embodiment. The size of the electronic device of this embodiment is, for example, 13 inches. As shown in FIG. 1, an
図2は、実施の形態1にかかる電子機器のブロック図である。電子機器100は、LCDパネル102と、アンテナ装置103と、電源回路104と、無線通信回路105と、駆動回路106を備える。
FIG. 2 is a block diagram of the electronic apparatus according to the first embodiment. The
アンテナ装置103は、例えば無線通信規格の1つであるブルートゥース(Bluetooth(登録商標))で規定された無線信号を受信する。
The
電源回路104は、LCDパネル102、アンテナ装置103、無線通信回路105と駆動回路106に電源電圧を供給する。
The
無線通信回路105は、アンテナ装置103で受信した無線信号に対して所定の信号処理を行う。
The
駆動回路106は、LCDパネル102を駆動し、映像信号をLCDパネル102に表示する。
The drive circuit 106 drives the
図3は、実施の形態1にかかるアンテナ装置の構成を示す斜視図である。図3に示すように、アンテナ装置103は、6層の誘電体基板200が積層された多層基板であり、隣り合う2つの誘電体基板200の間は誘電体300で埋め尽くされている。ここで、多層基板の各層を上から、第1層、第2層、・・・、第6層と定義する。第1層、第2層、第5層、第6層はそれぞれ2つの誘電体基板200で1つの層を形成している。第1層の誘電体基板200上に、電波を送受信するチップアンテナ220が配置されている。さらに、第1層の誘電体基板200上に、調整部品230、231が配置されている。
FIG. 3 is a perspective view of the configuration of the antenna device according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the
図4は、実施の形態1にかかるアンテナ装置の模式図である。図4は、アンテナ装置103の構造を詳細に説明するために、図3のアンテナ装置103から誘電体300を取り除いている。図4に示すように、アンテナ装置103の多層基板は、誘電体基板201、202、203、204で構成されるグランド上層基板260、誘電体基板209、210で構成される内層基板261、誘電体基板205、206、207、208で構成されるグランド下層基板262で構成される。
FIG. 4 is a schematic diagram of the antenna device according to the first embodiment. In FIG. 4, the dielectric 300 is removed from the
誘電体基板201には、非グランド部201aと第1のグランド部201bが形成されている。
The
誘電体基板202には、第2のグランド部202bが形成されている。
A
誘電体基板203には、非グランド部203aと第1のグランド部203bが形成されている。
The
誘電体基板204には、第2のグランド部204bが形成されている。
A
誘電体基板205には、非グランド部205aと第3のグランド部205bが形成されている。
The
誘電体基板206には、第4のグランド部206bが形成されている。
A
誘電体基板207には、非グランド部207aと第3のグランド部207bが形成されている。
The
誘電体基板208には、第4のグランド部208bが形成されている。
On the
誘電体基板209には、非グランド部209aと第5のグランド部209bが形成されている。
The
誘電体基板210には、非グランド部210aと第5のグランド部210bが形成されている。
The
チップアンテナ220は、非グランド部201aの上に配置されている。
The
非グランド部201a、203a、209a、210a、205a、207aは、水平面の位置、すなわち図4のxy位置、が同じになるように、それぞれ形成されている。
The
調整部品230、231はそれぞれ、第1のグランド部201bと第2のグランド部202bを接続している。調整部品230、231は、コイル、コンデンサ、抵抗、ビーズなどで構成される。調整部品230、231の構成部品は、アンテナ装置103の所望周波数およびアンテナ特性に応じて選択される。
The
第1のグランド部201b、203b、第3のグランド部205b、207bは、ビア(VIA)241、242を介して電気的に接続されている。
The
第2のグランド部202b、204b、第4のグランド部206b、208bは、ビア243、244を介して電気的に接続されている。
The
第5のグランド部209bには、ビア241、242、243、244をそれぞれ貫通させるために、4つのスルーホール251が形成されている。
In the
グランド上層基板260とグランド下層基板262は、チップアンテナ220のグランドに用いられ、内層基板261は、アンテナ装置103以外の回路である無線通信回路105等のグランドに用いられる。このように構成することで、アンテナ装置103のグランドと他の回路のグランドを共有せず、分離することができる。
The ground
次に、アンテナ装置103のアンテナ特性の調整について説明する。図5は、実施の形態1にかかるアンテナ装置の上面図である。
Next, adjustment of antenna characteristics of the
図5に示すように、第1のグランド部201bの長手方向の長さを長さLとする。すなわち、長さLは、非グランド部201aと第1のグランド部201bの境界位置にある給電点250から、誘電体基板201の反対側の縁端部201cまでの長さである。
As shown in FIG. 5, the length in the longitudinal direction of the
アンテナ装置103のアンテナ特性の調整は、調整部品230、231の部品構成と、長さLの調整で行う。
Adjustment of the antenna characteristics of the
ここで、第2のグランド部202bの長さL2は、λ/4≦L2≦λ/16であることが望ましい。
Here, the length L2 of the
次に、長さLの調整について、図6〜8を用いて説明する。アンテナ装置103が受信する信号の波長をλとする。長さLがλ/2とλ/4の場合の、アンテナ装置103のアンテナ特性を測定した。図6、7は、長さLがλ/2の場合の、アンテナ特性を示す図であり、図8、9は、長さLがλ/4の場合の、アンテナ特性を示す図である。図6、8はアンテナ装置103の垂直偏波のアンテナ特性を示すグラフであり、図7、9は、アンテナ装置103の水平偏波のアンテナ特性を示すグラフである。図6〜図9において、アンテナ装置103の周波数は、2400MHz〜2480MHzの間を10MHz間隔で9種類の周波数である。図6〜9において、縦軸および横軸は、放射角におけるエネルギーの強さである利得(dBd)を示している。
Next, the adjustment of the length L will be described with reference to FIGS. Let λ be the wavelength of a signal received by the
アンテナ装置103の垂直偏波のアンテナ特性は、図6、8で大きな変化はない。しかし、アンテナ装置103の水平偏波のアンテナ特性は、図7、9で大きな変化がある。アンテナ装置103の正面において、図7の長さLがλ/2の場合の利得よりも、図9の長さLがλ/4の場合の利得が高い。従って、長さLをλ/4とすることで、アンテナ特性が改善している。
The antenna characteristics of the vertically polarized wave of the
次に、電子機器100の送信電圧を測定した。図10は、本実施の形態の電子機器100の送信電圧と従来の電子機器の送信電圧を示すグラフである。図10において、周波数が、2450MHzの場合を示している。周波数が2400MHz〜2480MHzの間であれば、周波数が2450MHzの結果と概ね同じ結果になる。図10において、結果1001は、本実施の形態の電子機器100の送信電圧を示し、結果1002は、従来の電子機器の送信電圧を示している。図10において、電子機器の正面に対して、結果1002の送信電圧と比較して結果1001の送信電圧は改善している。また可逆性を持つことから、電子機器100の受信感度も改善する。
Next, the transmission voltage of the
以上のように、本開示のアンテナ装置は、第1のグランド部と第1のグランド部から所定の間隔を設けて配置された第2のグランド部とを形成する誘電体基板のグランド上層基板と、第3のグランド部と第3のグランド部から所定の間隔を設けて配置された第4のグランド部とを形成する誘電体基板のグランド下層基板と、第5のグランド部を形成する誘電体基板の内層基板と、を備える。そして、グランド上層基板、内層基板、下層基板の順に積層され、第1のグランド部と第3のグランド部とは、電気的に接続され、第2のグランド部と第4のグランド部とは、電気的に接続される。本開示のアンテナ装置はさらに、グランド上層基板の上に配置され、電波を送受信するチップアンテナと、第1のグランド部と第2のグランド部とを電気的に接続し、アンテナ特性を調整する調整部品と、を備える。 As described above, the antenna device according to the present disclosure includes a ground upper layer substrate of a dielectric substrate that forms a first ground portion and a second ground portion disposed at a predetermined interval from the first ground portion. A ground lower layer substrate of a dielectric substrate forming a third ground portion and a fourth ground portion arranged at a predetermined interval from the third ground portion, and a dielectric forming a fifth ground portion An inner layer substrate of the substrate. Then, the ground upper layer substrate, the inner layer substrate, and the lower layer substrate are laminated in this order, the first ground portion and the third ground portion are electrically connected, and the second ground portion and the fourth ground portion are Electrically connected. The antenna device of the present disclosure is further disposed on the ground upper layer substrate, and electrically adjusts the chip antenna that transmits and receives radio waves, the first ground portion, and the second ground portion, and adjusts the antenna characteristics. And parts.
この構成により、電子機器のサイズが小型であってもアンテナ装置のアンテナ感度が高利得を維持できるアンテナ装置を提供できる。 With this configuration, it is possible to provide an antenna device in which the antenna sensitivity of the antenna device can maintain a high gain even when the size of the electronic device is small.
なお、本実施の形態では、アンテナ装置103は6層の誘電体基板200が積層された多層基板であるとして説明したが、これに限定されない。また、アンテナ装置103のグランド上層基板260、内層基板261、グランド下層基板262はそれぞれ2層の誘電体基板で構成されるとしたが、これに限定されない。それぞれ少なくとも1層の誘電体基板で構成されていればよい。
In the present embodiment, the
なお、本実施の形態では、ビアは4つであるとして説明したがこれに限定されない。 In the present embodiment, the number of vias is four, but the present invention is not limited to this.
本開示は、無線信号を受信し、受信した無線信号を信号処理する電子機器に適用可能である。具体的には、携帯型のテレビジョン放送受信装置、携帯電話機、スマートフォン、シートモニターなどに適用可能である。 The present disclosure is applicable to an electronic device that receives a radio signal and performs signal processing on the received radio signal. Specifically, the present invention can be applied to portable television broadcast receivers, mobile phones, smartphones, seat monitors, and the like.
100 電子機器
101 フロントパネル
102 LCDパネル
103 アンテナ装置
104 電源回路
105 無線通信回路
106 駆動回路
200、201、202、203、204、205、206、207、208、209、210 誘電体基板
グランド部
201b、203b 第1のグランド部
202b、204b 第2のグランド部
205b、207b 第3のグランド部
206b、208b 第4のグランド部
209b、210b 第5のグランド部
201a、203a、205a、207a、209a、210a 非グランド部
220 チップアンテナ
230、231 調整部品
241、242、243、244 ビア
251 スルーホール
260 グランド上層基板
261 内層基板
262 グランド下層基板
1001、1002 結果
DESCRIPTION OF
Claims (3)
第3のグランド部と前記第3のグランド部から所定の間隔を設けて配置された第4のグランド部とを形成する誘電体基板のグランド下層基板と、
第5のグランド部を形成する誘電体基板の内層基板と、
前記グランド上層基板、前記内層基板、前記下層基板の順に積層され、
前記第1のグランド部と前記第3のグランド部とは、電気的に接続され、
前記第2のグランド部と前記第4のグランド部とは、電気的に接続され、
前記グランド上層基板の上に配置され、電波を送受信するチップアンテナと、
前記第1のグランド部と前記第2のグランド部とを電気的に接続し、アンテナ特性を調整する調整部品と、を備える
アンテナ装置。 An upper ground substrate of a dielectric substrate forming a first ground portion and a second ground portion disposed at a predetermined interval from the first ground portion;
A ground lower layer substrate of a dielectric substrate forming a third ground portion and a fourth ground portion disposed at a predetermined interval from the third ground portion;
An inner substrate of a dielectric substrate forming a fifth ground portion;
The ground upper layer substrate, the inner layer substrate, the lower layer substrate are stacked in this order,
The first ground part and the third ground part are electrically connected,
The second ground part and the fourth ground part are electrically connected,
A chip antenna disposed on the ground upper layer substrate for transmitting and receiving radio waves;
An antenna device comprising: an adjustment component that electrically connects the first ground portion and the second ground portion and adjusts antenna characteristics.
前記無線信号に所定の信号処理を施す無線通信回路と、を備える
電子機器。 The antenna device according to claim 1, which transmits and receives a radio signal;
An electronic device comprising: a wireless communication circuit that performs predetermined signal processing on the wireless signal.
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