JP6754561B2 - アンテナ構造、アンテナ回路パターン、および通信端末 - Google Patents

Description

本発明は、筐体に貼り付け可能なアンテナのアンテナ構造、アンテナ回路パターン、および当該アンテナを備える通信端末に関する。

近年、筐体に貼り付けるアンテナに関する技術が開発されている。

例えば、特許文献１には、筐体の背面側に、近距離無線通信回路と接続されたループアンテナを配置した通信端末装置が開示されている。当該通信端末装置は、近距離無線通信回路とは電気的に接続されず、ループアンテナとループが略平行に重なるように配置される結合用ループアンテナと、当該結合用ループアンテナと電気的に接続され、当該結合用ループアンテナと異なる位置に配置される拡張ループアンテナを備えている。そのため、当該無線通信端末装置では、ループアンテナだけではなく、拡張ループアンテナを介しても近距離無線通信が可能となるため、近距離無線通信の利便性が向上するとされている。

特開２０１５−６５５７５号公報（２０１５年４月９日公開）

しかしながら、上述の従来技術では、筐体に配置したループアンテナと近距離無線通信回路との接続にスプリングコネクタを用いた場合、スプリングコネクタのバネ圧によって筐体が曲がってしまうという問題がある。この問題は、コネクタ挿入タイプの接点を備えるループアンテナを用いることによって解消することができる。しかしながら、コネクタ挿入タイプの接点を備えるループアンテナを用いた場合、ループアンテナを配置するために広いスペースが必要になるという問題が発生する。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、アンテナが配置されている筐体の変形を防止し、かつ、アンテナを配置するスペースを省スペース化することができる技術を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るアンテナ構造は、開口が形成された磁性シートと、上記磁性シートの一方の面側に配置された放射素子と、上記磁性シートの法線方向から見て上記放射素子の外縁よりも内側に配置されている給電点と、上記給電点と上記放射素子とを連結する導電性経路と、を備え、上記給電点および上記導電性経路は、上記開口を介して上記磁性シートの他方の面側に配置されている。

また、上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るアンテナ回路パターンは、円環状領域内に形成されている放射素子と、上記放射素子が形成された面の法線方向から見て上記放射素子の外縁よりも内側に配置されている給電点と、上記給電点と上記放射素子とを連結する導電性経路とがフレキシブルプリント基板上に形成されている。

本発明の一態様によれば、アンテナが配置されている筐体の変形を防止し、かつ、アンテナを配置するスペースを省スペース化することができる。

本発明の実施形態１に係るアンテナ構造１の外観図である。 本発明の実施形態２に係るアンテナ構造１の外観図である。 本発明の実施形態１に係るアンテナ構造を備える通信端末の外観図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、図１を用いて詳細に説明する。図１は、実施形態１に係るアンテナ構造１の外観図であり、（ａ）は、アンテナ構造１をフェライトシート（磁性シート）２０の一方の面側から見た外観図であり、（ｂ）は、アンテナ構造１をフェライトシートの他方の面側から見た外観図であり、（ｃ）は、アンテナ構造１におけるフレキシブルプリント基板（以下、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）と称する場合もある）１０を一方の面側から見た外観図であり、（ｄ）は、アンテナ構造１におけるフェライトシート２０を一方の面側から見た外観図である。アンテナ構造１は、図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、図１の（ｃ）に示すＦＰＣ１０と、図１の（ｄ）に示すフェライトシート２０とによって構成される。

なお、本明細書では、後述するアンテナ１１、導電性経路１２、および給電点１３をＦＰＣ１０上にパターンで形成する構成について説明するが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、アンテナ１１が導電線によって構成され、導電性経路１２、および給電点１３がＦＰＣ１０上にパターンで形成されるといった構成であってもよい。換言すると、本発明には、アンテナ１１、導電性経路１２、および給電点１３の少なくとも何れかがＦＰＣ１０上にパターンで形成され、他の構成は導電線などによって構成される場合も含まれる。

（ＦＰＣ１０）
ＦＰＣ１０には、図１の（ｃ）に示すように、アンテナ（放射素子）１１、導電性経路１２、および給電点１３が回路パターン（アンテナ回路パターン）で形成されている。

アンテナ１１は、ＦＰＣ１０上の円環状領域内に形成されている。換言するとアンテナ１１は、ループアンテナである。

導電性経路１２は、アンテナ１１と給電点１３とを連結する導電性の経路である。ＦＰＣ１０では、導電性経路１２がミアンダ状に形成されている。より具体的には、ＦＰＣ１０において領域１４が切り取られることにより、ミアンダ状の導電性経路１２が形成される。

給電点１３は、アンテナ１１に給電する給電点であり、アンテナ１１を用いて無線通信するための無線通信回路（不図示）に接続される。給電点１３は、アンテナ構造１において、後述するフェライトシート２０の法線方向から見て、アンテナ１１の外縁よりも内側に配置されている。

なお、以下において、給電点１３が、アンテナ構造１において後述するフェライトシート２０の法線方向から見てアンテナ１１の外縁よりも内側に配置されていることを、「給電点１３がアンテナ１１の内側に配置されている」と表現する場合もある。また、給電点１３が、アンテナ構造１において後述するフェライトシート２０の法線方向から見てアンテナ１１の外縁よりも外側に配置されていることを、「アンテナ１１の外側に配置されている」と表現する場合もある。

また、アンテナ１１、導電性経路１２、および給電点１３がＦＰＣ１０上に回路パターンで形成されている場合、給電点１３は、アンテナ１１が形成された面の法線方向から見てアンテナ１１の外縁よりも内側に配置されているともいえる。

（フェライトシート２０）
フェライトシート２０は、高透磁率のシートであり、フェライトシート２０には、図１の（ｄ）に示すように、開口２１が形成されている。開口２１が形成される位置は特に限定されないが、アンテナ１１と重ならない位置であり、アンテナ１１に近い位置に形成される構成が好ましい。

また、開口２１の形状および大きさは特に限定されないが、ミアンダ状の導電性経路１２の少なくとも一部が、フェライトシート２０のアンテナ１１が配置されている面とは異なる面に配置されるように、形成される構成が好ましい。

（アンテナ構造１）
アンテナ構造１では、図１の（ａ）に示すように、フェライトシート２０の一方の面側に、ＦＰＣ１０上に形成されているアンテナ１１が配置されている。また、アンテナ構造１では、図１の（ｂ）に示すように、フェライトシート２０の他方の面側に、給電点１３および導電性経路１２が配置されている。

このように、アンテナ構造１では、給電点１３を無線通信回路におけるコネクタに挿入することで接続できるため、スプリングコネクタを用いてアンテナ１１と無線通信回路とを接続する必要がない。そのため、アンテナ構造１を筐体に配置した場合、スプリングコネクタのバネ圧による当該筐体の変形を防止することができる。

また、アンテナ構造１では、アンテナ１１の内側に給電点が配置されている。そのため、アンテナ１１の外側に給電点を配置した場合に比べて、アンテナ構造１を配置するスペースを省スペース化することができる。

また、アンテナ構造１では、アンテナ１１、導電性経路１２、および給電点１３はＦＰＣ１０上に形成されている。アンテナ構造１では、上述したようにアンテナ１１の内側に給電点１３が配置されているため、ＦＰＣ１０の大きさを小さくすることが可能であり、アンテナ１１の外側に給電点を配置した場合に比べてコストダウンすることができる。

また、アンテナ構造１では、導電性経路１２がミアンダ状に形成されている。そのため、アンテナ構造１では、給電点１３をアンテナ１１から引き延ばすことができるので、導電性経路１２の断線を防止し、かつ、容易に無線通信回路に接続することができる。

また、アンテナ構造１では、導電性経路１２がミアンダ状にＦＰＣ１０上に形成されており、フェライトシート２０の開口２１はアンテナ１１と重ならない位置に形成されているため、アンテナ１１および導電性経路１２が重なることなく取り付け可能である。そのため、アンテナ１１および導電性経路１２が重なることによる浮遊容量が発生せず、アンテナ１１を用いた通信の重要な要素である共振周波数への影響を抑制することができる。また、アンテナ構造１では、この構成により厚みを薄くすることができる。

また、アンテナ構造１では、給電点１３、導電性経路１２の少なくとも一部、および無線通信回路が、フェライトシート２０に対してアンテナ１１とは反対側の面に配置されている。そのため、アンテナ構造１では、アンテナ１１は、給電点１３、導電性経路１２、および無線通信回路による影響を抑えることができるので、アンテナの性能が損なわれることを防止することができる。

〔実施形態２〕
以下、本発明の実施形態２について、図２を用いて詳細に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図２は、実施形態２に係るアンテナ構造１ａの外観図であり、（ａ）は、アンテナ構造１ａを一方の面側から見た外観図であり、（ｂ）は、アンテナ構造１ａを他方の面側から見た外観図であり、（ｃ）は、アンテナ構造１ａにおけるＦＰＣ１０ａを一方の面側から見た外観図であり、（ｄ）は、アンテナ構造１ａにおけるフェライトシート２０を一方の面側から見た外観図である。アンテナ構造１ａは、図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、図２の（ｃ）に示すＦＰＣ１０ａと、図２の（ｄ）に示すフェライトシート２０とによって構成される。

（ＦＰＣ１０ａ）
ＦＰＣ１０ａには、図２の（ｃ）に示すように、アンテナ１１ａ、導電性経路１２ａ、および給電点１３ａが形成されている。

アンテナ１１ａは、上述したアンテナ１１と同様、ＦＰＣ１０ａ上に円環状領域内に形成されているループアンテナである。

導電性経路１２ａは、領域１４ａが切り取られることによってループ状に形成される。また、導電性経路１２ａは、上述した導電性経路１２よりも長くなっている。

給電点１３ａは、アンテナ１１ａに給電する給電点であり、上述した給電点１３と同様、アンテナ１１ａの内側に配置されている。

（アンテナ構造１ａ）
アンテナ構造１ａでは、図２の（ａ）に示すように、上述したアンテナ構造１と同様、フェライトシート２０の一方の面側に、ＦＰＣ１０ａ上に形成されているアンテナ１１ａが配置されている。また、アンテナ構造１ａでは、図２の（ｂ）に示すように、フェライトシート２０の他方の面側に、給電点１３ａが配置されている。そして、アンテナ１１ａと給電点１３ａとは、開口２１を介して、実施形態１における導電性経路１２より長い導電性経路１２ａによって連結されている。

このように、アンテナ構造１ａでは、実施形態１に係るアンテナ構造１に比べて、導電性経路１２ａが長くなっている。そのため、アンテナ構造１ａでは、給電点１３ａを無線通信回路に接続するために引き延ばしたときに、導電性経路１２ａの断線をより効果的に防止することができる。

また、アンテナ構造１ａでは、導電性経路１２ａがループ状に形成されている。この場合であっても、上述したアンテナ構造１と同様、アンテナ１１ａおよび導電性経路１２ａが重なることなく取り付けることが可能である。

〔実施形態３〕
アンテナ構造１を備えた通信端末１００について、図３を用いて説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

図３は、実施形態１に係るアンテナ構造１を備える通信端末１００の外観図であり、（ａ）は、通信端末１００の表示面と反対側（以下、「背面側」と称する場合もある）から見た外観図であり、（ｂ）は、筐体１１０を内側から見た外観図である。

通信端末１００は、例えばスマートフォン、タブレット端末のように、表示部を備え、他の機器と通信する機能を有する端末である。なお、通信端末１００は、これに限定されず、表示部を備えていない通信端末であってもよい。

図３の（ａ）に示すように、アンテナ構造１は、通信端末１００において背面側に配置されている筐体１１０に取り付けられている。より具体的には、アンテナ構造１は、背面側から見た領域Ａに対応する位置であって、筐体１１０の内側の面に配置されている。このように、通信端末１００では、背面側の筐体１１０にアンテナ構造１が配置されているので、背面側をリーダライタにかざすことにより、無線通信を行うことができる。

また、通信端末１００では、図３の（ｂ）に示すように、筐体１１０にアンテナ構造１を貼り付けた後、導電性経路１２がミアンダ状のため、給電点１３を引き延ばして無線通信回路に接続することができる。そして、給電点１３を無線通信回路に接続後、アンテナ構造１が内側になるよう、通信端末１００を筐体１１０で蓋をするように閉じる。上述したように、導電性経路１２はミアンダ状のため、導電性経路１２はアンテナ１１と重ならずに、筐体１１０を通信端末１００に組み込むことができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係るアンテナ構造（１、１ａ）は、開口（２１）が形成された磁性シート（フェライトシート２０）と、上記磁性シートの一方の面側に配置された放射素子（アンテナ１１、アンテナ１１ａ）と、上記磁性シートの他方の面側に配置され、上記磁性シートの法線方向から見て上記放射素子の外縁よりも内側に配置されている給電点（１３、１３ａ）と、上記開口を介して、上記給電点と上記放射素子とを連結する導電性経路（１２、１２ａ）と、を備えている。

上記の構成によれば、当該アンテナ構造を用いて通信を行う無線通信回路に、スプリングコネクタを用いずに給電点を接続することができる。そのため、当該アンテナ構造は、スプリングコネクタのバネ圧によって、当該アンテナ構造のアンテナを配置した筐体の変形を防止することができる。

また、当該アンテナ構造では、給電点は、放射素子の内側配置されている。そのため、当該アンテナ構造は、給電点が外側に配置されている構造に比べて、配置されるスペースを省スペース化することができる。

なお、本発明の一態様に係るアンテナ構造において、上記態様１における上記放射素子は、フレキシブルプリント基板（１０、１０ａ）上に形成されていてもよい。

上記の構成によれば、フレキシブルプリント基板に形成された放射素子の内側に給電点が配置されるので、フレキシブル基板の大きさを小さくすることが可能であり、コストダウンすることができる。

本発明の態様２に係るアンテナ構造において、上記態様１における上記放射素子は、上記フレキシブルプリント基板上の円環状領域内に形成されていてもよい。

上記の構成によれば、当該アンテナ構造は、近距離無線通信を行うループアンテナに用いることができる。

なお、本発明の一態様に係るアンテナ構造において、上記態様の何れかにおける上記導電性経路は、ミアンダ状またはループ状に形成されていてもよい。

上記の構成によれば、放射素子から給電点を引き延ばすことができるので、当該アンテナ構造は、導電性経路の断線を防ぐことができ、かつ、容易に無線通信回路に接続することができる。

本発明の態様３に係るアンテナ構造において、上記態様１または２における上記導電性経路の少なくとも一部は、上記他方の面側に配置されていてもよい。

上記の構成によれば、給電点、導電性経路の少なくとも一部、および無線通信回路が、磁性シートに対して放射素子とは反対側の面に配置されている。そのため、放射素子は、給電点、導電性経路、および無線通信回路による影響を抑えることができるので、アンテナの性能が損なわれるのを防止することができる。

本発明の態様４に係るアンテナ回路パターンは、円環状領域内に形成されている放射素子（アンテナ１１、アンテナ１１ａ）と、上記放射素子が形成された面の法線方向から見て上記放射素子の外縁よりも内側に配置されている給電点（１３、１３ａ）と、上記給電点と上記放射素子とを連結する導電性経路（１２、１２ａ）とがフレキシブルプリント基板（１０、１０ａ）上に形成されている。

上記の構成によれば、当該アンテナ回路パターンを形成したフレキシブルプリント基板は、スプリングコネクタを用いずに給電点を接続することができる。そのため、当該アンテナ回路パターンは、スプリングコネクタのバネ圧によって、フレキシブルプリント基板を配置した筐体の変形を防止することができる。

また、当該アンテナ回路パターンでは、給電点は、放射素子の内側配置されている。そのため、当該アンテナ回路パターンは、給電点が外側に配置されている構造に比べて、配置されるスペースを省スペース化することができる。

また、当該アンテナ回路パターンでは、フレキシブル基板の大きさを小さくすることが可能であり、コストダウンすることができる。

本発明の態様５に係る通信端末（１００）は、上記態様１〜３の何れかにおけるアンテナ構造を備えている。

上記の構成によれば、上記態様１〜５の何れかのアンテナ構造と同様の効果を奏する通信端末を実現できる。

本発明の態様６に係る通信端末（１００）は、上記態様４におけるアンテナ回路パターンを備えている。

上記の構成によれば、上記態様６におけるアンテナ回路パターンと同様の効果を奏する通信端末を実現できる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１、１ａ アンテナ構造
１０、１０ａ ＦＰＣ（フレキシブルプリント基板）
１１、１１ａ アンテナ（放射素子）
１２、１２ａ 導電性経路
１３、１３ａ 給電点
１４、１４ａ 領域
２０ フェライトシート（磁性シート）
２１ 開口
１００ 通信端末
１１０ 筐体

Claims (8)

1. 開口が形成された磁性シートと、
   上記磁性シートの一方の面側に配置された放射素子と、
   上記磁性シートの他方の面側に配置され、上記磁性シートの法線方向から見て上記放射素子の外縁よりも内側に配置されている給電点と、
   上記開口を介して、上記給電点と上記放射素子とを連結する導電性経路と、を備え、
   上記導電性経路は、フレキシブルプリント基板上に形成されており、
   上記導電性経路の形状は、当該導電性経路および上記放射素子が接続されている接続部と上記給電点との間の直線距離よりも長い形状であり、
   上記導電性経路は、ミアンダ状に形成されていることを特徴とするアンテナ構造。
2. 開口が形成された磁性シートと、
   上記磁性シートの一方の面側に配置された放射素子と、
   上記磁性シートの他方の面側に配置され、上記磁性シートの法線方向から見て上記放射素子の外縁よりも内側に配置されている給電点と、
   上記開口を介して、上記給電点と上記放射素子とを連結する導電性経路と、を備え、
   上記導電性経路は、フレキシブルプリント基板上に形成されており、
   上記導電性経路の形状は、当該導電性経路および上記放射素子が接続されている接続部と上記給電点との間の直線距離よりも長い形状であり、
   上記導電性経路は、ループ状に形成されていることを特徴とするアンテナ構造。
3. 上記放射素子は、フレキシブルプリント基板上の円環状領域内に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のアンテナ構造。
4. 上記導電性経路の少なくとも一部は、上記他方の面側に配置されている、ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のアンテナ構造。
5. 円環状領域内に形成されている放射素子と、
   上記放射素子が形成された面の法線方向から見て上記放射素子の外縁よりも内側に配置されている給電点と、
   上記給電点と上記放射素子とを連結する導電性経路とがフレキシブルプリント基板上に形成されており、
   上記導電性経路の形状は、当該導電性経路および上記放射素子が接続されている接続部と上記給電点との間の直線距離よりも長い形状であり、
   上記導電性経路は、ミアンダ状に形成されていることを特徴とするアンテナ回路パターン。
6. 円環状領域内に形成されている放射素子と、
   上記放射素子が形成された面の法線方向から見て上記放射素子の外縁よりも内側に配置されている給電点と、
   上記給電点と上記放射素子とを連結する導電性経路とがフレキシブルプリント基板上に形成されており、
   上記導電性経路の形状は、当該導電性経路および上記放射素子が接続されている接続部と上記給電点との間の直線距離よりも長い形状であり、
   上記導電性経路は、ループ状に形成されていることを特徴とするアンテナ回路パターン。
7. 請求項１から４の何れか１項に記載のアンテナ構造を備える通信端末。
8. 請求項５または６に記載のアンテナ回路パターンを備える通信端末。
   

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