JP6225774B2 - ANTENNA DEVICE AND ELECTRONIC DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、アンテナ装置及び電子機器に関し、特に、小型の筐体を有し、かつ、無線通信機能を備えた携帯型の電子機器に適用されるアンテナ装置に関する。 The present invention relates to an antenna device and an electronic device, and more particularly to an antenna device applied to a portable electronic device having a small casing and having a wireless communication function.
近年、スマートフォン(高機能携帯電話機)やタブレット型端末、デジタルカメラ、スポーツウォッチ(ランニングウォッチ)、登山用GPS機器等のように、各種の無線通信機能を備えた携帯型の電子機器の普及が著しい。これらの電子機器においては、例えば公衆の無線通信回線(携帯電話回線、高速データ通信回線等)への接続機能や、無線LAN(Local Area Network)やブルートゥース(Bluetooth(登録商標))等の近距離無線通信機能、GPS(Global Positioning System;全地球測位システム)衛星からの電磁波を利用した測位機能等が搭載されている。 In recent years, portable electronic devices having various wireless communication functions such as smartphones (high-performance mobile phones), tablet terminals, digital cameras, sports watches (running watches), and mountain climbing GPS devices have been widely used. . In these electronic devices, for example, a connection function to a public wireless communication line (mobile phone line, high-speed data communication line, etc.), a short distance such as a wireless LAN (Local Area Network) or Bluetooth (Bluetooth (registered trademark)). A wireless communication function, a positioning function using electromagnetic waves from a GPS (Global Positioning System) satellite, and the like are mounted.
特に、近年の健康志向の高まりや趣味の多様化により、日常的にウォーキングやランニング、サイクリング等の運動を行って健康状態を維持、増進する人々や、登山やトレッキング等により自然の中で過ごす人々が増えている。このような場面で利用されるスポーツウォッチやアウトドア用の電子機器においては、近年益々高機能化が進んでおり、小型軽量であることに加え、例えば無線LANやブルートゥース(Bluetooth(登録商標))等の近距離無線通信機能や、GPS衛星からの電磁波の受信機能等を利用した様々な機能やサービスが提供されるようになっている。例えば特許文献1には、筐体内に配置された方形状のパッチアンテナにより、GPS衛星からの電磁波を受信して時刻を修正する腕時計型端末(電波腕時計)が記載されている。
In particular, people who maintain and improve their health by performing daily activities such as walking, running, cycling, etc., and those who spend time in nature by climbing, trekking, etc. Is increasing. In recent years, sports watches and outdoor electronic devices used in such situations have become increasingly sophisticated, and in addition to being smaller and lighter, for example, wireless LAN, Bluetooth (Bluetooth (registered trademark)), etc. Various functions and services using a short-range wireless communication function, an electromagnetic wave receiving function from a GPS satellite, and the like are provided. For example,
上述した特許文献1に記載されている腕時計型端末のような携帯型の電子機器においては、小型の筐体に多くの電子部品を内蔵する必要があるため、GPSや各種の無線通信のためのアンテナとして、小型のものを適用せざるを得ないという制約がある。そのため、電磁波の送受信効率の劣化や電磁波の狭帯域化等の、無線通信機能の性能劣化を招くという問題を有していた。
In a portable electronic device such as the wristwatch type terminal described in
また、無線通信のためのアンテナとして、特許文献1に記載されているようなパッチアンテナ等を適用した場合、良好な送受信効率を実現するためには、アンテナのサイズ(面積と厚み)を考慮する必要がある。ここで、アンテナの性能を向上させるために、アンテナを大型化した場合には、アンテナ周辺の電子部品のレイアウト設計や、電子機器の筐体のサイズやデザインに影響を与える場合があるという問題を有していた。一方、筐体を小型化、薄型化しようとすると、アンテナの構造設計やアンテナの性能に制約が生じる場合があるという問題を有していた。
In addition, when a patch antenna or the like as described in
そこで、本発明の目的は、上述した問題点に鑑み、実装スペースを狭小化することができるとともに、設計上の制約を抑制しつつ、電磁波の送受信特性に優れたアンテナ装置、及び、当該アンテナ装置を備えた電子機器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-described problems, an object of the present invention is to provide an antenna device that can reduce a mounting space and that has excellent electromagnetic wave transmission / reception characteristics while suppressing design restrictions, and the antenna device. It is an object to provide an electronic device including
本発明に係る第一の態様のアンテナ装置は、
電力が供給されて特定の周波数の電磁波を送信又は受信する第1のアンテナ素子と、
前記第1のアンテナ素子と離間し、導電性を有する材料により形成されて電気的に独立して設けられて、前記電磁波を送信又は受信する第2のアンテナ素子と、
内部に密閉された空間を有する筐体と、
前記筐体に付設された、該筐体を対象物に装着するための装着帯と、
を備え、
前記第1のアンテナ素子は、前記筐体の内部に設けられ、
前記第2のアンテナ素子は、前記筐体の外部又は前記装着帯に設けられ、
前記第2のアンテナ素子はパッチタイプアンテナであり、前記第1のアンテナ素子によって生じた近傍磁界によって前記第1のアンテナ素子と磁界結合して、前記電磁波を送信又は受信し、接地用の第1の金属層と、前記第1の金属層に対向して設けられて放射パッチをなす第2の金属層と、前記第1の金属層と前記第2の金属層とに挟まれた誘電体と、を有し、
前記筐体は、少なくとも一部に導電性部材を有して構成され、
前記第1の金属層は前記筐体の前記導電性部材に電気的に接続され、
前記装着帯は、前記筐体に対する角度が可変に付設されており、
前記第1の金属層は、可撓性を有し、前記装着帯の前記筐体に対する角度の変化に追従して屈曲することを特徴とする。
本発明に係る第二の態様のアンテナ装置は、
電力が供給されて特定の周波数の電磁波を送信又は受信する第1のアンテナ素子と、
前記第1のアンテナ素子と離間し、導電性を有する材料により形成されて電気的に独立して設けられて、前記電磁波を送信又は受信する第2のアンテナ素子と、
内部に密閉された空間を有する筐体と、
前記筐体に付設された、該筐体を対象物に装着するための装着帯と、
を備え、
前記第1のアンテナ素子は、前記筐体の内部に設けられ、
前記第2のアンテナ素子は、前記筐体の外部又は前記装着帯に設けられ、
前記第2のアンテナ素子はパッチタイプアンテナであり、前記第1のアンテナ素子によって生じた近傍磁界によって前記第1のアンテナ素子と磁界結合して、前記電磁波を送信又は受信し、可撓性を有する接地用の第1の導電性薄膜と、前記第1の導電性薄膜に対向して設けられ、可撓性を有する金属薄膜からなり放射パッチをなす第2の導電性薄膜と、前記第1の導電性薄膜と前記第2の導電性薄膜とに挟まれ、所定の誘電率を有して可撓性を有する薄膜誘電体と、有し、
前記装着帯は湾曲するように変形可能であり、
前記第2のアンテナ素子は、前記装着帯の変形に追従して変形することを特徴とする。
本発明に係る第三の態様のアンテナ装置は、
電力が供給されて特定の周波数の電磁波を送信又は受信する第1のアンテナ素子と、
前記第1のアンテナ素子と離間し、導電性を有する材料により形成されて電気的に独立して設けられて、前記電磁波を送信又は受信する第2のアンテナ素子と、
内部に密閉された空間を有する筐体と、
前記筐体に付設された、該筐体を対象物に装着するための装着帯と、
を備え、
前記第1のアンテナ素子は、前記筐体の内部に設けられ、
前記第2のアンテナ素子は、前記筐体の外部又は前記装着帯に設けられ、
前記第2のアンテナ素子はパッチタイプアンテナであり、前記第1のアンテナ素子によって生じた近傍磁界によって前記第1のアンテナ素子と磁界結合して、前記電磁波を送信又は受信し、
前記装着帯は、前記筐体に対する角度が可変に付設されており、
前記第2のアンテナ素子は、可撓性を有し、前記装着帯の前記筐体に対する角度の変化に追従して屈曲することを特徴とする。
本発明に係る第四の態様のアンテナ装置は、
電力が供給されて特定の周波数の電磁波を送信又は受信する第1のアンテナ素子と、
前記第1のアンテナ素子と離間し、導電性を有する材料により形成されて電気的に独立して設けられて、前記電磁波を送信又は受信する第2のアンテナ素子と、
内部に密閉された空間を有する筐体と、
前記筐体に付設された、該筐体を対象物に装着するための装着帯と、
を備え、
前記第1のアンテナ素子は、前記筐体の内部に設けられ、
前記第2のアンテナ素子は、前記筐体の外部又は前記装着帯に設けられ、
前記第2のアンテナ素子はパッチタイプアンテナであり、前記第1のアンテナ素子によって生じた近傍磁界によって前記第1のアンテナ素子と磁界結合して、前記電磁波を送信又は受信し、
前記装着帯は湾曲するように変形可能であり、
前記第2のアンテナ素子は、可撓性を有し、前記装着帯の変形に追従して変形することを特徴とする。
The antenna device according to the first aspect of the present invention includes:
A first antenna element that is supplied with power and transmits or receives electromagnetic waves of a specific frequency;
A second antenna element that is separated from the first antenna element, is formed of a conductive material, and is electrically provided independently to transmit or receive the electromagnetic wave;
A housing having a sealed space inside,
An attachment band attached to the case for attaching the case to an object;
With
The first antenna element is provided inside the housing,
The second antenna element is provided outside the housing or in the mounting band,
The second antenna element is a patch type antenna, and is magnetically coupled to the first antenna element by a near magnetic field generated by the first antenna element to transmit or receive the electromagnetic wave , and to ground the first antenna element . A metal layer, a second metal layer provided opposite to the first metal layer to form a radiating patch, and a dielectric sandwiched between the first metal layer and the second metal layer Have
The housing is configured to have a conductive member at least in part,
The first metal layer is electrically connected to the conductive member of the housing;
The mounting band is attached with a variable angle to the housing,
The first metal layer is flexible and bends following a change in an angle of the mounting band with respect to the housing .
The antenna device of the second aspect according to the present invention is:
A first antenna element that is supplied with power and transmits or receives electromagnetic waves of a specific frequency;
A second antenna element that is separated from the first antenna element, is formed of a conductive material, and is electrically provided independently to transmit or receive the electromagnetic wave;
A housing having a sealed space inside,
An attachment band attached to the case for attaching the case to an object;
With
The first antenna element is provided inside the housing,
The second antenna element is provided outside the housing or in the mounting band,
The second antenna element is a patch type antenna, and is magnetically coupled to the first antenna element by a near magnetic field generated by the first antenna element to transmit or receive the electromagnetic wave, and has flexibility. A first conductive thin film for grounding, a second conductive thin film provided opposite to the first conductive thin film and made of a flexible metal thin film to form a radiating patch, and the first conductive thin film A thin film dielectric sandwiched between a conductive thin film and the second conductive thin film, having a predetermined dielectric constant and having flexibility;
The wearing band is deformable to be curved;
The second antenna element is deformed following the deformation of the wearing band.
The antenna device of the third aspect according to the present invention is:
A first antenna element that is supplied with power and transmits or receives electromagnetic waves of a specific frequency;
A second antenna element that is separated from the first antenna element, is formed of a conductive material, and is electrically provided independently to transmit or receive the electromagnetic wave;
A housing having a sealed space inside,
An attachment band attached to the case for attaching the case to an object;
With
The first antenna element is provided inside the housing,
The second antenna element is provided outside the housing or in the mounting band,
The second antenna element is a patch type antenna, and is coupled to the first antenna element by a near magnetic field generated by the first antenna element to transmit or receive the electromagnetic wave,
The mounting band is attached with a variable angle to the housing,
The second antenna element is flexible and bends following a change in an angle of the mounting band with respect to the housing.
An antenna device according to a fourth aspect of the present invention is
A first antenna element that is supplied with power and transmits or receives electromagnetic waves of a specific frequency;
A second antenna element that is separated from the first antenna element, is formed of a conductive material, and is electrically provided independently to transmit or receive the electromagnetic wave;
A housing having a sealed space inside,
An attachment band attached to the case for attaching the case to an object;
With
The first antenna element is provided inside the housing,
The second antenna element is provided outside the housing or in the mounting band,
The second antenna element is a patch type antenna, and is coupled to the first antenna element by a near magnetic field generated by the first antenna element to transmit or receive the electromagnetic wave,
The wearing band is deformable to be curved;
The second antenna element is flexible and deforms following the deformation of the mounting band.
本発明に係る電子機器は、
外部の機器との通信を制御する通信制御機能を有する電子機器本体部と、
上記第一の態様乃至第四の態様のいずれかのアンテナ装置と、
を備え、
前記第1のアンテナ素子に前記電子機器本体部から前記電力が供給されていることを特徴とする。
The electronic device according to the present invention is
An electronic device main body having a communication control function for controlling communication with an external device;
The antenna device according to any one of the first to fourth aspects ;
With
The power is supplied to the first antenna element from the electronic device main body.
本発明によれば、各種の無線通信やGPS等に適用されるアンテナ装置において、実装スペースを狭小化することができるとともに、設計上の制約を抑制しつつ、優れた電磁波の送受信特性を実現することができる。 According to the present invention, in an antenna device applied to various types of wireless communication, GPS, and the like, it is possible to reduce the mounting space and realize excellent electromagnetic wave transmission / reception characteristics while suppressing design restrictions. be able to.
以下、本発明に係るアンテナ装置及び電子機器について、実施形態を示して詳しく説明する。
<第1の実施形態>
図1は、本発明に係るアンテナ装置を適用した電子機器の第1の実施形態を示す概略構成図である。ここで、図1(a)は、本実施形態に係る電子機器の外観構成の一例を示す斜視図であり、図1(b)は、本実施形態に係る電子機器の要部の拡大断面図であり、図1(c)は、本実施形態に係る電子機器に適用される外部アンテナの概略構成を示す図である。なお、外部アンテナ122は、後述する図2に示すように、例えばベルト部120に設けられるものであるが、図1においては、図示を明瞭にするために、ベルト部120等を省略して外部アンテナ122のみを示し、外部アンテナ122に便宜的にハッチングを施して示した。
Hereinafter, an antenna device and an electronic apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an electronic apparatus to which an antenna device according to the present invention is applied. Here, FIG. 1A is a perspective view illustrating an example of an external configuration of the electronic device according to the present embodiment, and FIG. 1B is an enlarged cross-sectional view of a main part of the electronic device according to the present embodiment. FIG. 1C is a diagram illustrating a schematic configuration of an external antenna applied to the electronic apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 2 to be described later, the
また、図2は、本実施形態に係る電子機器の他の例を示す概略構成図である。ここで、図2(a)は、本実施形態に係る電子機器の他の例の外観構成を示す斜視図であり、図2(b)は、図2(a)に示した電子機器をベルト部側から見た側面を示す図であり、図2(c)は、図2(b)に示した電子機器におけるIIC−IIC線(本明細書においては図2中に示したローマ数字の「2」に対応する記号として便宜的に「II」を用いる。)に沿った断面構造を示す概略図である。なお、図2においても、図示を明瞭にするために、外部アンテナ122に便宜的にハッチングを施して示した。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating another example of the electronic apparatus according to the present embodiment. Here, FIG. 2A is a perspective view showing an external configuration of another example of the electronic device according to the present embodiment, and FIG. 2B is a diagram illustrating the electronic device shown in FIG. FIG. 2C is a diagram illustrating a side surface viewed from the side of the section. FIG. 2C is a diagram illustrating the IIC-IIC line in the electronic apparatus illustrated in FIG. For convenience, “II” is used as a symbol corresponding to “2”.) FIG. In FIG. 2, the
また、図3は、本実施形態に係る電子機器のさらに他の例を示す概略構成図である。ここで、図3(a)は、本実施形態に係る電子機器のさらに他の例の外観構成を示す斜視図であり、図3(b)は、図3(a)に示した電子機器をベルト部側から見た側面を示す図であり、図3(c)は、図3(b)に示した電子機器におけるIIIB部(本明細書においては図2中に示したローマ数字の「3」に対応する記号として便宜的に「III」を用いる。)に沿った断面構造を示す概略図である。なお、図3においても、図示を明瞭にするために、外部アンテナ122に便宜的にハッチングを施して示した。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram illustrating still another example of the electronic apparatus according to the present embodiment. Here, FIG. 3A is a perspective view illustrating an external configuration of still another example of the electronic apparatus according to the present embodiment, and FIG. 3B illustrates the electronic apparatus illustrated in FIG. FIG. 3C is a diagram showing a side surface seen from the belt side, and FIG. 3C is a IIIB part (in this specification, the Roman numeral “3” shown in FIG. 2) in the electronic device shown in FIG. 3 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure along “III” for convenience. In FIG. 3, the
第1の実施形態に係る電子機器の一例(電子機器100A)は、例えば図1(a)に示すように、矩形状の平面形状を有する一対の面(図面上面及び下面)が対向して配置された平板状(又は、タブレット形状)の筐体111を有している。筐体111の一面側(図面上面側)には、例えば表示部112が設けられ、電子機器100Aの動作や機能に応じた種々の情報が表示される。また、筐体111の一面側や側面には、例えば操作スイッチやタッチパネル等の入力操作部(図示を省略)が設けられ、ユーザにより電子機器100Aの動作や機能、表示部112に表示される情報を操作、設定する際に使用される。また、筐体111は、内部に密閉された空間を有し、例えば図1(b)に示すように、電磁波の放射器となるアンテナ素子(以下、便宜的に「本体アンテナ」と記す;第1のアンテナ素子)113や絶縁性の回路基板114等が設けられている。本体アンテナ113は、回路基板114上に、通信回路(図示を省略)とともに搭載された構成を有している。また、本体アンテナ113に対向する筐体111の外部(図1(a)手前側又は図1(b)左側の側面の外方)には、いずれの金属部品や導電性部材とも接触しておらず、電気的に独立した、外部から電力が供給されない無給電素子であるアンテナ素子(以下、便宜的に「外部アンテナ」と記す;第2のアンテナ素子)122が設けられている。
An example of an electronic device (electronic device 100A) according to the first embodiment is arranged such that a pair of surfaces (upper surface and lower surface in the drawing) having a rectangular planar shape face each other as shown in FIG. 1A, for example. A flat plate-shaped (or tablet-shaped) casing 111 is provided. For example, a
電子機器100Aの筐体111は、少なくとも筐体111の内部に設けられた本体アンテナ113と対向し、かつ、外部アンテナ122が設けられる側の側面部分及びその近傍が、樹脂材料等の絶縁性部材(具体的には、磁界を遮蔽しない部材)により形成されている。
The casing 111 of the electronic device 100A is opposed to at least the
筐体111に内蔵される本体アンテナ113及び通信回路は、例えば無線LANやブルートゥース(Bluetooth(登録商標))等の近距離無線通信技術を用いて、電子機器100Aと外部の通信機器(パーソナルコンピュータやスマートフォン、ネットワーク機器等)との間で各種データを送受信する機能や、GPS衛星からの電磁波を受信して、電子機器100Aを携帯するユーザの現在位置を測定する機能等を実現する。通信回路は、所望の通信機能を実現するために、本体アンテナ113に電力を供給し、当該本体アンテナ113を介して、所定の周波数の電磁波を送受信する。ここで、本体アンテナ113は、送受信する電磁波やその通信方式等に応じて、直線偏波用や円偏波用の各種のアンテナ素子が適用される。また、電子機器100Aにより実現される通信機能に応じて、回路基板114上には1乃至複数のアンテナ素子が搭載される。なお、図1(a)においては、本体アンテナ113として、小型かつ薄型の筐体111であっても内蔵が可能なチップアンテナを適用した場合の構成を示す。
The
外部アンテナ122は、例えば図1(a)(b)に示すように、パッチタイプアンテナ(又はマイクロストリップアンテナ)が適用され、筐体111に内蔵された本体アンテナ113に対向する、筐体111の外方の所定の位置に設けられている。ここで、外部アンテナ122の設置方法は、特に限定するもではないが、例えば筐体111の表面に直接取り付けられているものであってもよいし、筐体111の一部分を延在させて、その表面に取り付けるものであってもよいし、外部アンテナ122の一部が筐体111に埋め込まれているものであってもよい。外部アンテナ122を筐体111に埋め込んだ構成においては、電子機器100Aの落下時や衝突時等の衝撃を和らげることができる。
As the
外部アンテナ122は、具体的には、例えば図1(c)に示すように、接地用の金属板(以下、「GND板」と記す;第1の金属層)122c上に、セラミックス系の誘電率εの高い材料からなる誘電体122bと、金属板からなる放射パッチ(第2の金属層)122aとが順次積層された構成を有している。ここで、外部アンテナ122を用いて、GPSの電磁波を受信する場合には、誘電体122bが比誘電率ε=50〜100程度で厚み2〜6mmを有した小形のパッチタイプアンテナを適用することができる。
Specifically, for example, as shown in FIG. 1C, the
このような電気的に独立した無給電素子である外部アンテナ122は、筐体111に内蔵された本体アンテナ113及びその周辺から放射される特定の周波数の電磁波に対して共振する磁界結合型の放射器として機能する。また、外部アンテナ122に適用されるパッチタイプアンテナは、放射パッチ122aの上方(図1(c)の上方)側の特定方向に強い電磁波(偏波)を放射する特性を有している。すなわち、本実施形態に係る電子機器100Aに適用されるアンテナ装置においては、本体アンテナ113によって生じた近傍磁界を、パッチタイプアンテナからなる外部アンテナ122と磁界結合させ、可逆定理から強制的に外部アンテナ122を励振し、目的に応じた特定の方向に放射される偏波を発生させることができる。したがって、本実施形態のアンテナ装置によれば、外部アンテナ122(特に、伝送線路である放射パッチ122aや誘電体122bの誘電率ε)を適切に設計し、本体アンテナ113に対向する適切な位置に設置することにより、円偏波に対応したアンテナ装置や、指向性制御が可能なアンテナ装置を実現することができる。
The
なお、本実施形態に係る電子機器100Aにおいては、図1(a)に示したように、筐体111が平板状(又は、タブレット形状)の外観形状を有し、その外方の所定の位置に、外部アンテナ122を設けた構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明に係る電子機器は、例えば図2、図3に示すように、筐体111を有する機器本体110にベルト部120が付設された腕時計型(又はリストバンド型)の電子機器100B、100Bにおいて、筐体111の外方であって、本体アンテナ113に対向する所定の位置に外部アンテナ122を設けた構成を有するものであってもよい。
In the electronic device 100A according to the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the casing 111 has a flat (or tablet-like) external shape, and a predetermined position on the outside thereof. Although the configuration in which the
具体的には、図2に示す電子機器100Bは、上述した実施形態(図1(a)、(b))に示した電子機器100Aと同等の筐体111を有する機器本体110と、機器本体110を手首等の人体(対象物)に装着するためのベルト部(装着帯)120と、を備えた腕時計型の形状を有している。
Specifically, an
ベルト部120は、ウレタン樹脂等の絶縁性材料からなる帯状部材121を有し、例えば図2(a)〜(c)に示すように、機器本体110の他面側(図面下面側)であって、かつ、筐体111の対向する一対の側面(図2(c)の左右両側の側面)近傍に、それぞれ取り付けられている。帯状部材121には、筐体111に内蔵された本体アンテナ113に対向し、かつ、本体アンテナ113と近接する領域に、図1(c)に示した外部アンテナ122が設けられている。ここで、外部アンテナ122は、例えば帯状部材121の表面に直接取り付けられているものであってもよいし、外部アンテナ122の一部又は全部が帯状部材121に埋め込まれているものであってもよい。外部アンテナ122を帯状部材121に埋め込んだ構成においては、電子機器100Bの落下時や衝突時等での外部アンテナ122に対する衝撃を和らげることができる。
The
また、図3に示す電子機器100Cは、図2に示した電子機器100Bと同様に、腕時計型の形状を有し、特に、機器本体110の装着面(人体への密着面)が、手首等の人体に装着する際の密着感や装着感を向上させるために湾曲した形状を有している。具体的には、機器本体110は、表示部112や回路基板114等が設けられた筐体111の主要部111aから対向する2方向(図3(c)の左右両方向)に、それぞれ装着される人体に沿って延在する延長部111bを有している。この延長部111bの端部には、機器本体110を人体に装着するためのベルト部120が取り付けられている。
The
筐体111の延長部111bには、例えば図3(a)〜(c)に示すように、電磁波の放射器となる本体アンテナ113が設けられている。この本体アンテナ113は、主要部111aに設けられた回路基板114に搭載された通信回路(図示を省略)に電気的に接続されている。そして、筐体111の延長部111bに内蔵された本体アンテナ113に対向し、かつ、近接する領域に、図1(c)に示した外部アンテナ122が設けられている。ここで、外部アンテナ122は、例えば延長部111bの表面に直接取り付けられているものであってもよいし、外部アンテナ122の一部又は全部が延長部111bに埋め込まれているものであってもよい。外部アンテナ122を筐体111の延長部111bに埋め込んだ構成においては、電子機器100Cの落下時や衝突時等での外部アンテナ122に対する衝撃を和らげることができる。
For example, as shown in FIGS. 3A to 3C, the extension 111b of the casing 111 is provided with a
上述したように、本実施形態に係るアンテナ装置は、図1〜図3に示すように、機器本体110の筐体111の内部に設けられた本体アンテナ113に対向し、かつ、近接する領域であって、筐体111又は帯状部材121の外方や表面に、電気的に独立した(無給電素子である)外部アンテナ122が設けられた構成を有している。ここで、外部アンテナ122は、筐体111の内部に設けられた本体アンテナ113により送受信される電磁波の周波数で共振する所定の形状や寸法を有し、所定の位置に配置されている。
As described above, the antenna device according to the present embodiment is in a region facing and close to the
このような構成を有するアンテナ装置によれば、本体アンテナ113と磁界結合するパッチタイプアンテナからなる外部アンテナ122を、本体アンテナ113が内蔵された筐体111の外方に設けた簡易な構成により、外部アンテナ122の上面側の半球の特定方向の偏波に対する送受信特性(アンテナ特性)を改善することができ、GPS等の衛星から送信される電磁波を良好に受信することができる。したがって、筐体111に内蔵される本体アンテナ113として、小型や薄型のアンテナを適用することができるので、本体アンテナ113周辺の電子部品のレイアウト設計や、筐体111や機器本体110のデザインに与える影響を抑制することができ、筐体111や機器本体110を小型化しつつ、電磁波の送受信特性に優れたアンテナ装置を実現することができる。
According to the antenna device having such a configuration, the
(作用効果の検証)
次に、本実施形態における効果(電磁波の送受信特性の改善効果)について、シミュレーション実験の結果を示して具体的に説明する。ここでは、本実施形態に係るアンテナ装置における外部アンテナ122の有無と電磁波の送受信特性(アンテナ特性)との関係について説明する。
(Verification of effects)
Next, the effect in this embodiment (the effect of improving the transmission / reception characteristics of electromagnetic waves) will be specifically described by showing the results of a simulation experiment. Here, the relationship between the presence / absence of the
図4は、本実施形態に係るアンテナ装置における外部アンテナの有無と電磁波の放射効率との関係を示すシミュレーション結果である。ここで、図4(a)は、電子機器を人体に装着していない場合(自由空間)のシミュレーション結果であり、図4(b)は、電子機器を人体に装着した場合(疑似腕あり)のシミュレーション結果である。また、図5は、本実施形態に係るアンテナ装置における右旋偏波利得のシミュレーション結果である。ここで、図5(a)は、電子機器を人体に装着していない場合(自由空間)のシミュレーション結果であり、図5(b)は、電子機器を人体に装着した場合(疑似腕あり)のシミュレーション結果である。 FIG. 4 is a simulation result showing a relationship between the presence / absence of an external antenna and the radiation efficiency of electromagnetic waves in the antenna device according to the present embodiment. Here, FIG. 4A is a simulation result when the electronic device is not worn on the human body (free space), and FIG. 4B is a case where the electronic device is worn on the human body (with a pseudo arm). This is a simulation result. FIG. 5 is a simulation result of right-handed polarization gain in the antenna device according to this embodiment. Here, FIG. 5A is a simulation result when the electronic device is not worn on the human body (free space), and FIG. 5B is a case where the electronic device is worn on the human body (with a pseudo arm). This is a simulation result.
一般に、無線通信機能を搭載した電子機器を人体に装着した状態や、携帯した状態で使用する場合、導電体である人体は伝送線路として機能したり、雑音源となったりすることがある。そこで、本実施形態においては、アンテナ装置を搭載した電子機器を、人体に装着していない場合(人体の影響を受けない非装着の状態;自由空間)と、人体に装着した場合(人体の影響を受ける装着状態;疑似腕あり)とについて、電磁波の放射効率、及び、右旋偏波利得を導出する各シミュレーション実験を行った。ここでは、本体アンテナ113により送受信される電磁波として、GPSに適用される1.57542GHzの周波数を有する電磁波(右旋偏波)を用い、外部アンテナ122の有無と電磁波の放射効率との関係、及び、外部アンテナ122の有無と右旋偏波利得との関係を検証した。また、電子機器を人体に装着した状態においては、人体と同等の誘電率を有する疑似腕に装着した状態(疑似腕あり)における電磁波の放射効率及び右旋偏波利得を検証した。また、電子機器を人体に装着していない状態においては、疑似腕を用いず、自由空間での電磁波の放射効率及び右旋偏波利得を検証した。なお、図4(a)、(b)において、SF1、SC1は、本実施形態に係る外部アンテナ122が設けられていない場合の電磁波の放射効率の変化特性であり、SF2、SC2は、外部アンテナ122が設けられている場合の電磁波の放射効率の変化特性である。また、SF3、SC3は、外部アンテナ122が設けられている場合の電磁波の放射効率の変化特性SF2、SC2について、GPSに適用される1.57542GHzの周波数で放射効率が最大になるように調整処理(チューニング)を行った後の変化特性である。また、図5(a)、(b)において、「液晶面上」とは、電子機器の筐体111の上面(又は表示部112)を天頂方向に向けてユーザが上方から表示部112を見ている状態を意味する。また、「起立姿勢」とは、例えばユーザが電子機器を左手首に装着して立っている(若しくは歩いている)状態であって、時計の文字盤を想定した場合に9時方向が天頂方向に向いた状態を意味する。また、「ランニング」とは、ユーザがランニングをしている状態であって、時計の文字盤を想定した場合に6時方向が天頂方向を向いた状態を意味する。
In general, when an electronic device equipped with a wireless communication function is used while worn on the human body or carried around, the human body, which is a conductor, may function as a transmission line or become a noise source. Therefore, in the present embodiment, when the electronic device equipped with the antenna device is not worn on the human body (non-wearing state not affected by the human body; free space), and when it is worn on the human body (effect of the human body) Each of the simulation experiments was conducted to derive the radiation efficiency of electromagnetic waves and the right-handed polarization gain. Here, an electromagnetic wave having a frequency of 1.57542 GHz applied to GPS (right-handed polarized wave) is used as an electromagnetic wave transmitted and received by the
これによれば、電子機器を人体に装着していない状態(自由空間)における電磁波の放射効率は、図4(a)に示すように、本実施形態に係る外部アンテナ122が設けられていない場合には、GPSに適用される1.57542GHzの周波数で−7.4dBの放射効率を示した。これに対して(図中、放射効率の変化特性SF1)、外部アンテナ122が設けられている場合には、−4.6dBの高い放射効率を示した(図中、放射効率の変化特性SF3)。すなわち、本実施形態に係る外部アンテナ122を設けることにより、放射効率が2.8dB程度、大幅に改善することが判明した。
According to this, as shown in FIG. 4A, the radiation efficiency of the electromagnetic wave in a state where the electronic device is not worn on the human body (free space) is provided when the
また、電子機器を人体に装着した状態(疑似腕あり)における電磁波の放射効率は、図4(b)に示すように、本実施形態に係る外部アンテナ122が設けられていない場合には、GPSに適用される1.57542GHzの周波数で−11.4dBの放射効率を示した。これに対して(図中、放射効率の変化特性SC1)、外部アンテナ122が設けられている場合には、−6.7dBの高い放射効率を示した(図中、放射効率の変化特性SC3)。すなわち、本実施形態に係る外部アンテナ122を設けることにより、放射効率が4.7dB程度、大幅に改善することが判明した。
In addition, as shown in FIG. 4B, the radiation efficiency of the electromagnetic wave when the electronic device is mounted on the human body (with a pseudo arm) is GPS when the
ここで、図4(b)に示したように、電子機器を疑似腕に装着した状態で特に改善効果が大きい結果が得られたのは、本実施形態における外部アンテナ122としてパッチタイプアンテナを適用したことにより、電磁波の指向特性が片半球方向に強く放射することによるものと考えられる。
Here, as shown in FIG. 4B, the result that the effect of improvement was particularly large in the state where the electronic device is mounted on the pseudo arm is that the patch type antenna is applied as the
また、電子機器を人体に装着していない状態(自由空間)における右旋偏波利得は、図5(a)に示すように、「液晶面上」、「起立姿勢」、「ランニング」のいずれの状態においても、本実施形態に係る外部アンテナ122が設けられていない場合に比較して、外部アンテナ122が設けられている場合の方が概ね1.0〜2.0dB程度、高い数値を示した。
Further, as shown in FIG. 5A, the right-handed polarization gain when the electronic device is not worn on the human body (free space) is any of “on the liquid crystal surface”, “standing posture”, and “running”. Even in this state, the case where the
また、電子機器を人体に装着した状態(疑似腕あり)における右旋偏波利得は、図5(b)に示すように、「液晶面上」、「起立姿勢」、「ランニング」のいずれの状態においても、本実施形態に係る外部アンテナ122が設けられていない場合に比較して、外部アンテナ122が設けられている場合の方が概ね3.0dB程度、高い数値を示した。すなわち、本実施形態に係る外部アンテナ122を設けることにより、電子機器の実際の使用状態を想定した特性の検証においても右旋偏波特性が大幅に改善することが判明した。
Further, the right-handed polarization gain when the electronic device is worn on the human body (with a pseudo arm) is any of “on the liquid crystal surface”, “standing posture”, and “running” as shown in FIG. Even in the state, compared with the case where the
これらのシミュレーション実験の結果によれば、本体アンテナ113と磁界結合する外部アンテナ122として、電磁波の放射方向が半球側に偏っているパッチタイプアンテナを適用することにより、人体に装着したときに生じる損失を抑制することができるので、電磁波の送受信特性を大幅に改善することができる。また、外部アンテナ122としてパッチタイプアンテナを適用することにより、回転偏波を受信することができるので、GPS等の衛星からの電磁波を良好に受信することができる。
According to the results of these simulation experiments, the loss caused when the antenna is worn on the human body by applying a patch type antenna in which the radiation direction of the electromagnetic wave is biased toward the hemisphere as the
<第2の実施形態>
次に、本発明に係る電子機器の第2の実施形態について説明する。
上述した第1の実施形態においては、平板状(又は、タブレット形状)の筐体111を有する電子機器100Aや、腕時計型の形状を有する電子機器100B、100Cにおいて、筐体111の外方の所定の位置に、外部アンテナ122を固定的に設置(筐体111やベルト部120の表面に直接取り付け、又は、埋め込みした)構成を示した。第2の実施形態においては、第1の実施形態に示した外部アンテナ122が、筐体111やベルト部120に対して着脱可能なように構成されている。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the electronic apparatus according to the invention will be described.
In the first embodiment described above, in the electronic device 100A having the flat plate-shaped (or tablet-shaped) case 111 and the
図6は、本発明に係るアンテナ装置を適用した電子機器の第2の実施形態を示す概略構成図である。ここで、図6(a)、(c)は、本実施形態に係る電子機器の外観構成を示す斜視図であり、図6(b)は、本実施形態に係る電子機器の断面構造を示す概略図である。なお、図6(a)、(c)においては、図示を明瞭にするために、外部アンテナ122に便宜的にハッチングを施して示した。また、上述した第1の実施形態と同等の構成については同一の符号を付して説明を簡略化する。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of an electronic apparatus to which the antenna device according to the present invention is applied. Here, FIGS. 6A and 6C are perspective views showing an external configuration of the electronic apparatus according to the present embodiment, and FIG. 6B shows a cross-sectional structure of the electronic apparatus according to the present embodiment. FIG. 6A and 6C, the
第2の実施形態に係る電子機器の一例(電子機器100B、100C)は、例えば図6(a)〜(c)に示すように、上述した第1の実施形態と同等の構成において、筐体111に内蔵された本体アンテナ113に対向し、かつ、近接する領域の、筐体111やベルト部120の表面に着脱可能なように、外部アンテナ122が取り付けられた構成を有している。ここで、外部アンテナ122の取り付け位置は、例えば電磁波の送受信特性が最適となる領域を予め設定して、当該領域に外部アンテナ122を着脱可能に取り付けるものであってもよいし、電子機器100B、100C周辺の電波の送受信環境に応じて、例えばユーザが任意に取り付け位置を変更することにより送受信特性を調整することができるようにしたものであってもよい。外部アンテナ122の取り付け構造は、具体的には、取り付け位置が予め設定されている場合には、例えば筐体111やベルト部120に予め設けられた取り付けベースに対して、アタッチメント等の取り付け部材を介して外部アンテナ122を所定の位置に着脱可能に取り付ける構成を適用することができる。また、取り付け位置を任意に変更、調整する場合には、例えば筐体111やベルト部120の外形に沿わせてスライドさせる取り付け部材や、着脱可能なテープ部材や粘着部材を介して外部アンテナ122を任意の位置に取り付ける構成を適用することができる。
An example of an electronic device (
このような構成を有するアンテナ装置によれば、ユーザは、電子機器周辺の電磁波の送受信環境や電子機器の使用用途に応じて、外部アンテナ122の着脱を使い分けることができる。すなわち、電子機器において無線通信やGPS測位等の電磁波の送受信を必要とする機能を使用する場合には、外部アンテナ122を筐体111やベルト部120の所定の位置(本体アンテナ113に対向し、かつ、近接する位置)に取り付ける、又は、近付ける、さらには、取り付け位置を調整することにより、電磁波の送受信特性を改善した状態で電磁波の送受信を良好に行うことができる。また、電子機器が複数の無線通信機能を備え、筐体111に各通信方式に対応した複数の本体アンテナ113を内蔵している場合には、各通信方式に対応した外部アンテナを、筐体111やベルト部120の所定の位置に複数取り付け、又は、付け替えることにより、各通信方式における電磁波の送受信特性を改善した状態で電磁波の送受信を良好に行うことができる。一方、電子機器において電磁波の送受信を必要とする機能を使用していない場合には、外部アンテナ122を所定の位置から取り外し、又は、遠ざけることにより、電子機器表面の凹凸をなくしたり、電子機器を軽量化したりして、使用時の利便性や快適性を向上させることができる。
According to the antenna device having such a configuration, the user can properly attach and detach the
<第3の実施形態>
次に、本発明に係る電子機器の第3の実施形態について説明する。
上述した第1及び第2の実施形態においては、外部アンテナ122として、電子機器100A〜100Cを構成する、いずれの金属部品や導電性部材とも接触しておらず、電気的に独立した状態で、筐体111やベルト部120に取り付けられた構成を示した。第3の実施形態においては、第1の実施形態に示した外部アンテナ122のGND板122cが、筐体111裏面の金属製の部材(例えば裏蓋)に電気的に接続された構成を有している。
<Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the electronic apparatus according to the invention will be described.
In the first and second embodiments described above, the
図7は、本発明に係るアンテナ装置を適用した電子機器の第3の実施形態を示す概略構成図である。ここで、図7(a)は、本実施形態に係る電子機器の外観構成を示す斜視図であり、図7(b)は、本実施形態に係る電子機器の要部を示す拡大断面図である。なお、図7(a)においては、図示を明瞭にするために、外部アンテナ122に便宜的にハッチングを施して示した。また、上述した第1の実施形態と同等の構成については同一の符号を付して説明を簡略化する。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating a third embodiment of an electronic apparatus to which the antenna device according to the invention is applied. Here, FIG. 7A is a perspective view illustrating an external configuration of the electronic device according to the present embodiment, and FIG. 7B is an enlarged cross-sectional view illustrating a main part of the electronic device according to the present embodiment. is there. In FIG. 7A, the
第3の実施形態に係る電子機器の一例(電子機器100B)は、例えば図7(a)、(b)に示すように、上述した第1の実施形態と同等の構成において、筐体111やベルト部120の所定の位置に取り付けられた外部アンテナ122のGND板122cが、筐体111裏面側(図面下面側)にまで延在し、筐体111内部の空間を閉止する金属製の裏蓋(導電性部材)115に電気的に接続された構成を有している。ここで、裏蓋115は、筐体111内部の空間を閉止するとともに、筐体111に内蔵される回路基板114や本体アンテナ113、通信回路における接地電位点や、電磁シールドや静電シールドの接地電位点として使用されている。
An example of an electronic device (
このような構成を有するアンテナ装置によれば、外部アンテナ122のGND板122cが筐体111の裏蓋115に接続されて基準電位が安定するので、電磁波の送受信特性を安定化させて、より改善することができ、電磁波の送受信を良好に行うことができる。
According to the antenna device having such a configuration, the GND plate 122c of the
なお、本実施形態に係るアンテナ装置を、図7に示したように、腕時計型の形状を有する電子機器100Bに適用し、ベルト部120の所定の位置に外部アンテナ122を取り付けた場合、一般に、ベルト部120が筐体111に対して移動又は回動する(すなわち、筐体111とベルト部120との角度が変わる)ように構成されている。そこで、外部アンテナ122のGND板122cとして、例えばバネ材等の可撓性(フレキシブル性)や屈曲性を有する導電性の部材を適用することにより、ベルト部120の移動や回動(角度の変化)に応じてGND板122cも屈曲するようにしてもよい。また、この場合、GND板122cの一端側が裏蓋115に接続固定されているため、ベルト部120の移動に伴って、外部アンテナ122の取り付け位置が変化する場合がある。その場合には、外部アンテナ122がベルト部120上で適宜スライドするような機構を設けてもよい。
When the antenna device according to the present embodiment is applied to the
また、ベルト部120が移動や回動した場合であっても、外部アンテナ122が取り付けられている領域まではベルト部120に変形が生じない構造となっている場合には、GND板122cは外部アンテナが取り付けられている所定の位置から裏蓋115まで一定の角度を有して延在するように形成されているものであってもよい。この場合には、ベルト部120の外部アンテナ122が取り付けられている所定の位置から先(図面下方)の部分が人体(腕等)に合わせて湾曲可能な構成を有している。さらに、この場合、電子機器100B周辺の温度変化による外部アンテナ122への応力の発生を抑制するため、GND板122cが接続される筐体111やベルト部120の部材と、GND板122cの部材との熱膨張係数を合わせるようにしてもよい。
Further, even when the
さらに、筐体111が、上記の裏蓋115以外の部分も金属製である場合には、外部アンテナ122のGND板122cを、筐体111の裏蓋115に接続する本実施形態の構成に限定されるものではなく、裏蓋115以外の筐体111を構成する金属部分や導電性部材に接続する形態であってもよい。ここで、筐体111と外部アンテナ122のGND板122cとの接続形態について、どの形態が現実的で好ましい形態であるかは、筐体111とベルト部120との接続構造や、筐体111やベルト部120と外部アンテナ122との取り付け構造等、種々の要因に依存する。特に、GND板122cを筐体111の裏蓋115以外の金属部分に接続する場合には、少なくとも筐体111に内蔵された本体アンテナ113から放射される電磁波を遮蔽しない部分に、GND板122cを形成する必要がある。このような観点に基づくと、図7に示した腕時計型の形状を有する電子機器100Bにおいては、外部アンテナ122のGND板122cを筐体111の金属製の裏蓋115に接続する形態が、GND板122cへの負荷も少なく、より現実的な形態と考えられる。
Furthermore, when the casing 111 is made of a metal other than the back cover 115, the configuration is limited to the configuration of this embodiment in which the GND plate 122 c of the
<第4の実施形態>
次に、本発明に係る電子機器の第4の実施形態について説明する。
上述した第1乃至第3の実施形態においては、パッチタイプアンテナからなる外部アンテナ122を、電子機器100A〜100Cの筐体111やベルト部120の表面に取り付けた構成や、一部を埋め込んだ構成を示した。第4の実施形態においては、外部アンテナ122として薄膜積層構造を有するアンテナ素子を用い、湾曲するベルト部120の帯状部材121内部や表面に設けた構成を有している。
<Fourth Embodiment>
Next, a fourth embodiment of the electronic apparatus according to the invention will be described.
In the first to third embodiments described above, a configuration in which the
図8は、本発明に係るアンテナ装置を適用した電子機器の第4の実施形態を示す概略構成図である。ここで、図8(a)は、本実施形態に係る電子機器の外観構成を示す斜視図であり、図8(b)は、本実施形態に係る電子機器の要部を示す拡大断面図であり、図8(c)は、図8(b)に示したVIIIC部(本明細書においては図8中に示したローマ数字の「8」に対応する記号として便宜的に「VIII」を用いる。)の拡大断面図である。断面構造を示す概略図である。なお、図8(a)においては、図示を明瞭にするために、外部アンテナ122に便宜的にハッチングを施して示した。また、上述した第1の実施形態と同等の構成については同一の符号を付して説明を簡略化する。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating a fourth embodiment of an electronic apparatus to which the antenna device according to the invention is applied. Here, FIG. 8A is a perspective view illustrating an external configuration of the electronic device according to the present embodiment, and FIG. 8B is an enlarged cross-sectional view illustrating a main part of the electronic device according to the present embodiment. Yes, FIG. 8 (c) uses “VIII” as a symbol corresponding to the Roman numeral “8” shown in FIG. 8 for the sake of convenience in FIG. 8 (b). .) Is an enlarged cross-sectional view. It is the schematic which shows a cross-section. In FIG. 8A, the
第4の実施形態に係る電子機器の一例(電子機器100B)は、例えば図8(a)、(b)に示すように、上述した第1の実施形態と同等の構成において、ベルト部120の所定の位置に取り付けられる外部アンテナ122が、薄膜化(又は薄型化)されて、ベルト部120の帯状部材121の内部に埋め込まれた構成を有している。ここで、外部アンテナ122は、具体的には、例えば図8(c)に示すように、接地用の導電性薄膜からなるGND板122c上に、誘電率εの高い材料からなる薄膜誘電体(誘電体シート)122dと、金属薄膜からなる放射パッチ122aとが順次積層された構成を有している。このような薄膜積層構造を有する外部アンテナ122は、高い可撓性(フレキシブル性)や屈曲性を有している。そして、外部アンテナ122は、例えば帯状部材121の所定の領域に設けられた凹状の収納部(図示を省略)に収納された状態で、例えば帯状部材121と同等の素材のカバー部材により閉止することにより、帯状部材121の内部に埋め込まれる。あるいは、外部アンテナ122は、ベルト部120の所定の領域の表面に取り付けられる。
An example of an electronic device (
このような薄膜積層構造を有する外部アンテナ122においては、上述した第1乃至第3の実施形態に示したパッチタイプアンテナ(図1(c)参照)に適用されるセラミックス系の誘電体122bに比較して、薄膜誘電体122dの誘電率が高くないため、平面視した場合の外形寸法を大きくせざるを得ない。一方、薄膜誘電体122dは、セラミックス系の誘電体122bに比較して、極めて薄く形成することができる。具体的には、上述した各実施形態に示した外部アンテナ122においては、2〜6mm程度の厚みを有する誘電体122bを適用しているが、本実施形態においては、例えば1mm以下の厚みの高誘電体ナノシートを適用することができる。これにより、本実施形態においては、薄膜誘電体122dを積層した外部アンテナ122を、帯状部材121の内部に埋め込んだ場合であっても、また、帯状部材121の表面に取り付けた場合であっても、帯状部材121の湾曲や変形に対応して外部アンテナ122を良好に湾曲や変形させることができる。したがって、外部アンテナ122の配置について、設計自由度を高めることができるとともに、筐体111や機器本体110を小型化しつつ、電磁波の送受信特性に優れたアンテナ装置を実現することができる。また、外部アンテナ122を帯状部材121の内部に埋め込んだ場合には、外部アンテナ122によるベルト部120や電子機器100B全体のデザイン等への影響を抑制することができる。一方、外部アンテナ122をベルト部120の表面に取り付けた場合には、外部アンテナ122の形状等を適宜設定することにより、外部アンテナ122を電子機器100Bの装飾やデザインの一部として組み込むことができ、商品価値を高めることができる。
The
なお、本実施形態に係るアンテナ装置は、上述した第2及び第3の実施形態に示した構成に適用するものであってもよい。すなわち、本実施形態に係る薄膜積層構造を有する外部アンテナ122を、ベルト部120に対して着脱可能に設けるものであってもよい。また、本実施形態に係る薄膜積層構造を有する外部アンテナ122のGND板122cを延在させて、筐体111の裏蓋115に電気的に接続するものであってもよい。
Note that the antenna device according to this embodiment may be applied to the configurations shown in the second and third embodiments described above. That is, the
なお、上述した各実施形態においては、本発明の適用対象として腕時計型の電子機器を示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、小型の筐体を有し、かつ、無線通信機能を備えた電子機器において、本体アンテナに近接して、電気的に独立した外部アンテナを設けたアンテナ装置を適用する際に、電子機器を装着した人体(ユーザ)の影響を受けて、十分な電磁波の送受信特性が得られない場合に、本発明を良好に適用することができる。 In each of the above-described embodiments, a wristwatch-type electronic device is shown and described as an application target of the present invention, but the present invention is not limited to this. That is, in an electronic device having a small casing and having a wireless communication function, when applying an antenna device provided with an electrically independent external antenna in the vicinity of the main body antenna, the electronic device is The present invention can be applied satisfactorily when sufficient electromagnetic wave transmission / reception characteristics cannot be obtained due to the influence of the human body (user) wearing the apparatus.
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲を含むものである。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It includes the invention described in the claim, and its equivalent range.
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
(付記)
[1]
電力が供給されて特定の周波数の電磁波を送信又は受信する第1のアンテナ素子と、
前記第1のアンテナ素子と離間し、導電性を有する材料により形成されて電気的に独立して設けられて、前記電磁波を送信又は受信する第2のアンテナ素子と、
内部に密閉された空間を有する筐体と、
前記筐体に付設された、該筐体を対象物に装着するための装着帯と、
を備え、
前記第1のアンテナ素子は、前記筐体の内部に設けられ、
前記第2のアンテナ素子は、前記筐体の外部又は前記装着帯に設けられ、
前記第2のアンテナ素子はパッチタイプアンテナであり、前記第1のアンテナ素子によって生じた近傍磁界によって前記第1のアンテナ素子と磁界結合して、前記電磁波を送信又は受信することを特徴とするアンテナ装置。
(Appendix)
[1]
A first antenna element that is supplied with power and transmits or receives electromagnetic waves of a specific frequency;
A second antenna element that is separated from the first antenna element, is formed of a conductive material, and is electrically provided independently to transmit or receive the electromagnetic wave;
A housing having a sealed space inside,
An attachment band attached to the case for attaching the case to an object;
With
The first antenna element is provided inside the housing,
The second antenna element is provided outside the housing or in the mounting band,
The second antenna element is a patch type antenna, and the electromagnetic wave is transmitted or received by being magnetically coupled to the first antenna element by a near magnetic field generated by the first antenna element. apparatus.
[2]
前記筐体の、前記第1のアンテナ素子に対向する領域の部材が、絶縁性を有する材料により形成されていることを特徴とする[1]に記載のアンテナ装置。
[2]
[1] The antenna device according to [1], wherein a member in a region of the casing facing the first antenna element is formed of an insulating material.
[3]
前記筐体又は前記装着部材の、前記第2のアンテナ素子に接している領域の部材が、絶縁性を有する部材により形成され、
前記第2のアンテナ素子は、前記特定の周波数で共振する形状及び寸法を有していることを特徴とする[2]に記載のアンテナ装置。
[3]
The member of the region in contact with the second antenna element of the housing or the mounting member is formed of an insulating member,
The antenna device according to [2], wherein the second antenna element has a shape and dimensions that resonate at the specific frequency.
[4]
前記第2のアンテナ素子は、前記筐体の外部又は前記装着部材に対して、着脱可能に設けられていることを特徴とする[2]又は[3]に記載のアンテナ装置。
[4]
The antenna device according to [2] or [3], wherein the second antenna element is detachably provided to the outside of the housing or the mounting member.
[5]
前記第2のアンテナ素子は、接地用の第1の金属層と、前記第1の金属層に対向して設けられて放射パッチをなす第2の金属層と、前記第1の金属層と前記第2の金属層とに挟まれた誘電体と、を有し、
前記筐体は、少なくとも一部に導電性部材を有して構成され、
前記第1の金属層は前記筐体の前記導電性部材に電気的に接続されていることを特徴とする[1]乃至[4]のいずれかに記載のアンテナ装置。
[5]
The second antenna element includes a first metal layer for grounding, a second metal layer provided opposite to the first metal layer to form a radiating patch, the first metal layer, A dielectric sandwiched between second metal layers,
The housing is configured to have a conductive member at least in part,
The antenna device according to any one of [1] to [4], wherein the first metal layer is electrically connected to the conductive member of the casing.
[6]
前記装着帯は、前記筐体に対する角度が可変に付設されており、
前記第1の金属層は、可撓性を有し、前記装着帯の前記筐体に対する角度の変化に追従して屈曲することを特徴とする[5]に記載のアンテナ装置。
[6]
The mounting band is attached with a variable angle to the housing,
The antenna device according to [5], wherein the first metal layer has flexibility and bends following a change in an angle of the mounting band with respect to the housing.
[7]
前記第2のアンテナ素子は、可撓性を有する接地用の第1の導電性薄膜と、前記第1の導電性薄膜に対向して設けられ、可撓性を有する金属薄膜からなり放射パッチをなす第2の導電性薄膜と、前記第1の金属層と前記第2の金属層とに挟まれ、所定の誘電率を有して可撓性を有する薄膜誘電体と、有し、
前記装着帯は湾曲するように変形可能であり、
前記第2のアンテナ素子は、前記装着帯の変形に追従して変形することを特徴とする[1]乃至[4]のいずれかに記載のアンテナ装置。
[7]
The second antenna element is provided with a flexible grounded first conductive thin film and a first metal thin film having a flexibility, and a radiating patch is provided to face the first conductive thin film. A second conductive thin film formed; and a thin film dielectric sandwiched between the first metal layer and the second metal layer, having a predetermined dielectric constant and having flexibility,
The wearing band is deformable to be curved;
The antenna device according to any one of [1] to [4], wherein the second antenna element is deformed following the deformation of the mounting band.
[8]
前記筐体は、少なくとも一部に導電性部材を有して構成され、
前記第1の導電性薄膜は前記筐体の前記導電性部材に電気的に接続されていることを特徴とする[7]に記載のアンテナ装置。
[8]
The housing is configured to have a conductive member at least in part,
The antenna device according to [7], wherein the first conductive thin film is electrically connected to the conductive member of the casing.
[9]
外部の機器との通信を制御する通信制御機能を有する電子機器本体部と、
前記[1]乃至[8]のいずれかに記載のアンテナ装置と、
を備え、
前記第1のアンテナ素子に前記電子機器本体部から前記電力が供給されていることを特徴とする電子機器。
[9]
An electronic device main body having a communication control function for controlling communication with an external device;
The antenna device according to any one of [1] to [8];
With
The electronic device, wherein the power is supplied from the electronic device main body to the first antenna element.
100A、100B、100C 電子機器
110 機器本体
111 筐体
111a 主要部
111b 延長部
112 表示部
113 本体アンテナ
114 回路基板
115 裏蓋
120 ベルト部
121 帯状部材
122 外部アンテナ
122a 放射パッチ
122b 誘電体
122c GND板
122d 薄膜誘電体
100A, 100B,
Claims (9)
前記第1のアンテナ素子と離間し、導電性を有する材料により形成されて電気的に独立して設けられて、前記電磁波を送信又は受信する第2のアンテナ素子と、
内部に密閉された空間を有する筐体と、
前記筐体に付設された、該筐体を対象物に装着するための装着帯と、
を備え、
前記第1のアンテナ素子は、前記筐体の内部に設けられ、
前記第2のアンテナ素子は、前記筐体の外部又は前記装着帯に設けられ、
前記第2のアンテナ素子はパッチタイプアンテナであり、前記第1のアンテナ素子によって生じた近傍磁界によって前記第1のアンテナ素子と磁界結合して、前記電磁波を送信又は受信し、接地用の第1の金属層と、前記第1の金属層に対向して設けられて放射パッチをなす第2の金属層と、前記第1の金属層と前記第2の金属層とに挟まれた誘電体と、を有し、
前記筐体は、少なくとも一部に導電性部材を有して構成され、
前記第1の金属層は前記筐体の前記導電性部材に電気的に接続され、
前記装着帯は、前記筐体に対する角度が可変に付設されており、
前記第1の金属層は、可撓性を有し、前記装着帯の前記筐体に対する角度の変化に追従して屈曲することを特徴とするアンテナ装置。 A first antenna element that is supplied with power and transmits or receives electromagnetic waves of a specific frequency;
A second antenna element that is separated from the first antenna element, is formed of a conductive material, and is electrically provided independently to transmit or receive the electromagnetic wave;
A housing having a sealed space inside,
An attachment band attached to the case for attaching the case to an object;
With
The first antenna element is provided inside the housing,
The second antenna element is provided outside the housing or in the mounting band,
The second antenna element is a patch type antenna, and is magnetically coupled to the first antenna element by a near magnetic field generated by the first antenna element to transmit or receive the electromagnetic wave , and to ground the first antenna element . A metal layer, a second metal layer provided opposite to the first metal layer to form a radiating patch, and a dielectric sandwiched between the first metal layer and the second metal layer Have
The housing is configured to have a conductive member at least in part,
The first metal layer is electrically connected to the conductive member of the housing;
The mounting band is attached with a variable angle to the housing,
The antenna device according to claim 1, wherein the first metal layer is flexible and bends following a change in an angle of the mounting band with respect to the housing .
前記第2のアンテナ素子は、前記特定の周波数で共振する形状及び寸法を有していることを特徴とする請求項2に記載のアンテナ装置。 The member of the region in contact with the second antenna element of the housing or the mounting band is formed of an insulating member,
The antenna apparatus according to claim 2, wherein the second antenna element has a shape and a size that resonate at the specific frequency.
前記第1のアンテナ素子と離間し、導電性を有する材料により形成されて電気的に独立して設けられて、前記電磁波を送信又は受信する第2のアンテナ素子と、
内部に密閉された空間を有する筐体と、
前記筐体に付設された、該筐体を対象物に装着するための装着帯と、
を備え、
前記第1のアンテナ素子は、前記筐体の内部に設けられ、
前記第2のアンテナ素子は、前記筐体の外部又は前記装着帯に設けられ、
前記第2のアンテナ素子はパッチタイプアンテナであり、前記第1のアンテナ素子によって生じた近傍磁界によって前記第1のアンテナ素子と磁界結合して、前記電磁波を送信又は受信し、可撓性を有する接地用の第1の導電性薄膜と、前記第1の導電性薄膜に対向して設けられ、可撓性を有する金属薄膜からなり放射パッチをなす第2の導電性薄膜と、前記第1の導電性薄膜と前記第2の導電性薄膜とに挟まれ、所定の誘電率を有して可撓性を有する薄膜誘電体と、有し、
前記装着帯は湾曲するように変形可能であり、
前記第2のアンテナ素子は、前記装着帯の変形に追従して変形することを特徴とするアンテナ装置。 A first antenna element that is supplied with power and transmits or receives electromagnetic waves of a specific frequency;
A second antenna element that is separated from the first antenna element, is formed of a conductive material, and is electrically provided independently to transmit or receive the electromagnetic wave;
A housing having a sealed space inside,
An attachment band attached to the case for attaching the case to an object;
With
The first antenna element is provided inside the housing,
The second antenna element is provided outside the housing or in the mounting band,
The second antenna element is a patch type antenna, and is magnetically coupled to the first antenna element by a near magnetic field generated by the first antenna element to transmit or receive the electromagnetic wave, and has flexibility. A first conductive thin film for grounding, a second conductive thin film provided opposite to the first conductive thin film and made of a flexible metal thin film to form a radiating patch, and the first conductive thin film A thin film dielectric sandwiched between a conductive thin film and the second conductive thin film , having a predetermined dielectric constant and having flexibility;
The wearing band is deformable to be curved;
It said second antenna element, wherein the to luer antenna device from being deformed following the deformation of the harness.
前記第1の導電性薄膜は前記筐体の前記導電性部材に電気的に接続されていることを特徴とする請求項5に記載のアンテナ装置。 The housing is configured to have a conductive member at least in part,
The antenna device according to claim 5 , wherein the first conductive thin film is electrically connected to the conductive member of the casing.
前記第1のアンテナ素子と離間し、導電性を有する材料により形成されて電気的に独立して設けられて、前記電磁波を送信又は受信する第2のアンテナ素子と、A second antenna element that is separated from the first antenna element, is formed of a conductive material, and is electrically provided independently to transmit or receive the electromagnetic wave;
内部に密閉された空間を有する筐体と、A housing having a sealed space inside,
前記筐体に付設された、該筐体を対象物に装着するための装着帯と、An attachment band attached to the case for attaching the case to an object;
を備え、With
前記第1のアンテナ素子は、前記筐体の内部に設けられ、The first antenna element is provided inside the housing,
前記第2のアンテナ素子は、前記筐体の外部又は前記装着帯に設けられ、The second antenna element is provided outside the housing or in the mounting band,
前記第2のアンテナ素子はパッチタイプアンテナであり、前記第1のアンテナ素子によって生じた近傍磁界によって前記第1のアンテナ素子と磁界結合して、前記電磁波を送信又は受信し、The second antenna element is a patch type antenna, and is coupled to the first antenna element by a near magnetic field generated by the first antenna element to transmit or receive the electromagnetic wave,
前記装着帯は、前記筐体に対する角度が可変に付設されており、The mounting band is attached with a variable angle to the housing,
前記第2のアンテナ素子は、可撓性を有し、前記装着帯の前記筐体に対する角度の変化に追従して屈曲することを特徴とするアンテナ装置。The antenna device, wherein the second antenna element is flexible and bends following a change in an angle of the mounting band with respect to the housing.
前記第1のアンテナ素子と離間し、導電性を有する材料により形成されて電気的に独立して設けられて、前記電磁波を送信又は受信する第2のアンテナ素子と、A second antenna element that is separated from the first antenna element, is formed of a conductive material, and is electrically provided independently to transmit or receive the electromagnetic wave;
内部に密閉された空間を有する筐体と、A housing having a sealed space inside,
前記筐体に付設された、該筐体を対象物に装着するための装着帯と、An attachment band attached to the case for attaching the case to an object;
を備え、With
前記第1のアンテナ素子は、前記筐体の内部に設けられ、The first antenna element is provided inside the housing,
前記第2のアンテナ素子は、前記筐体の外部又は前記装着帯に設けられ、The second antenna element is provided outside the housing or in the mounting band,
前記第2のアンテナ素子はパッチタイプアンテナであり、前記第1のアンテナ素子によって生じた近傍磁界によって前記第1のアンテナ素子と磁界結合して、前記電磁波を送信又は受信し、The second antenna element is a patch type antenna, and is coupled to the first antenna element by a near magnetic field generated by the first antenna element to transmit or receive the electromagnetic wave,
前記装着帯は湾曲するように変形可能であり、The wearing band is deformable to be curved;
前記第2のアンテナ素子は、可撓性を有し、前記装着帯の変形に追従して変形することを特徴とする記載のアンテナ装置。The antenna apparatus according to claim 1, wherein the second antenna element has flexibility and deforms following the deformation of the wearing band.
前記請求項1乃至8のいずれかに記載のアンテナ装置と、
を備え、
前記第1のアンテナ素子に前記電子機器本体部から前記電力が供給されていることを特徴とする電子機器。 An electronic device main body having a communication control function for controlling communication with an external device;
The antenna device according to any one of claims 1 to 8,
With
The electronic device, wherein the power is supplied from the electronic device main body to the first antenna element.
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