JP7221450B1 - アンテナ装置 - Google Patents

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Abstract

アンテナ装置(AS)は、少なくとも一の面が開放されている金属筐体(KK)と、前記金属筐体(KK)の内部に設けられ、前記金属筐体(KK)の前記一の面から外部に向けて表示する表示部(ED)と、前記表示部(ED)に内在する第1の透明導体板(IM)と、前記第1の透明導体板(IM)から前記外部又は内部の方向へ離隔して設けられた第2の透明導体板(TA)であって前記第2の透明導体板(TA)及び前記金属筐体(KK)間に隙間を規定する前記第2の透明導体板(TA)と、前記金属筐体(KK)及び前記第2の透明導体板(TA)間に設けられた給電部(KT)と、を含む。

Description

本開示は、アンテナ装置に関する。
特許文献1に示唆されていると推認されるアンテナ装置では、酸化インジウムスズ膜(以下、「ITO膜」という。)の上方に、帯形状のモノポール型の透明アンテナが設けられている。前記透明アンテナに電流が流れると、前記透明アンテナ及び前記ITO膜間の容量結合に起因して、前記ITO膜にも電流が流れる。
特表2011-505774号公報
しかしながら、上記したITO膜は大きい抵抗値を有することから、前記ITO膜に上記した電流が流れることによる損失が大きく、その結果、上記した透明アンテナによる放射の効率が低下するとの課題があった。
本開示の目的は、アンテナ装置の放射効率及び主偏波の指向性利得を向上させることができるアンテナ装置を提供することにある。
上記した課題を解決すべく、本開示に係るアンテナ装置は、少なくとも一の面が開放されている金属筐体と、前記金属筐体の内部に設けられ、前記金属筐体の前記一の面から外部に向けて表示する表示部と、前記表示部に内在する第1の透明導体板と、前記第1の透明導体板から前記外部又は内部の方向へ離隔して設けられた第2の透明導体板であって前記第2の透明導体板及び前記金属筐体間に隙間を規定する前記第2の透明導体板と、前記金属筐体及び前記第2の透明導体板間に設けられた給電部と、を含み、前記第2の透明導体板の面積の前記第1の透明導体板の面積に対する比が0.6以上かつ1.1以下の範囲である。
本開示に係るアンテナ装置によれば、アンテナ装置の放射効率及び主偏波の指向性利得を向上させることができる。
図1Aは、本開示に係るアンテナ装置ASの基本原理の構成を示す平面図である。図1Bは、本開示に係アンテナ装置ASの基本原理の構成を示す断面図である。 図2Aは、実施形態1のアンテナ装置ASの構成を示す平面図である。図2Bは、実施形態1のアンテナ装置ASの構成を示す断面図である。 実施形態1の変形例のアンテナ装置ASの構成を示す平面図である。 図4Aは、実施形態2のアンテナ装置ASの構成を示す平面図である。図4Bは、実施形態2のアンテナ装置ASの動作を示す平面図である。 実施形態2の周波数と放射効率との関係を示す。 実施形態2の隙間SM1、SM2の長さの比と規格化した放射効率との関係を示す。 実施形態2の透明アンテナTA及びITO膜IMの面積の比と規格した放射効率との関係を示す。 実施形態2の変形例1のアンテナ装置ASの構成を示す平面図である。 図9Aは、実施形態2の変形例2のアンテナ装置ASの構成を示す平面図である。図9Bは、実施形態2の変形例3のアンテナ装置ASの構成を示す平面図である。 図10Aは、実施形態3のアンテナ装置ASの構成を示す平面図である。図10Bは、実施形態3のアンテナ装置ASの構成を示す断面図である。 実施形態4のアンテナ装置ASの構成を示す平面図である。 実施形態5のアンテナ装置ASの構成を示す平面図である。 図13Aは、実施形態6のアンテナ装置ASの構成(その1)を示す平面図である。図13Bは、実施形態6のアンテナ装置ASの構成(その2)を示す平面図である。 実施形態7のアンテナ装置ASの構成を示す。 実施形態8のアンテナ装置ASの構成を示す。 図16Aは、実施形態9のアンテナ装置ASの構成(その1)を示す。図16Bは、実施形態9のアンテナ装置ASの構成(その2)を示す。 図17Aは、実施形態9の比較例のアンテナ装置ADの構成(その1)を示す。図17Bは、実施形態9の比較例のアンテナ装置ADの構成(その2)を示す。 実施形態10のアンテナ装置ASの構成を示す。 図19Aは、従来のアンテナ装置ADの構成を示す平面図である。図19Bは、従来のアンテナ装置ADの構成を示す断面図である。
本開示に係るアンテナ装置の実施形態について説明する。
〈基本原理〉
複数の実施形態の各々のアンテナ装置についての説明に先立ち、複数の実施形態のアンテナ装置に共通する基本原理について説明する。
〈構成〉
図1は、本開示に係るアンテナ装置ASの基本原理を示す。
アンテナ装置ASは、図1Bに示されるように、金属筐体KKと、液晶ディスプレイEDと、ITO膜IMと、アンテナ基材AKと、透明アンテナTAと、給電点KTと、を含む。
金属筐体KKは、「金属筐体」に対応し、液晶ディスプレイEDは、「表示部」に対応し、ITO膜IMは、「第1の透明導体板」に対応し、アンテナ基材AKは、「基板」に対応し、透明アンテナTAは、「第2の透明導体板」に対応し、給電点KTは、「給電部」に対応する。
金属筐体KKは、図1A、図1Bに示されるように、4つの側面及び底面を有し、より正確には、4つの側面及び底面のうち一つ以上の面を有する。金属筐体KKは、換言すれば、少なくとも一の面である平面(図示せず。)が存在せず、即ち、平面が開放されていることから、開口が規定されている。
液晶ディスプレイEDは、従来知られたと同様の構成を有し、図1Aに示されるように、金属筐体KKの内部に設けられている。液晶ディスプレイEDは、図1Bに示唆されるように、上記した、金属筐体KKの開放されている平面、即ち、開口から外部へ向けて、換言すれば、Z軸を正の方向に向けて表示する。
ITO膜IMは、図1Bに示されるように、液晶ディスプレイEDに内在する。従来知られたと同様に、ITO膜IMにより、液晶ディスプレイEDの表示機能が確保される。
アンテナ基材AKは、図1Bに示されるように、金属筐体KKに設けられ、かつ、透明アンテナTAが成膜されている。
透明アンテナTAは、図1Aに示されるように、ITO膜IMから、上記した外部の方向(Z軸の正の方向)へ離隔して設けられている。透明アンテナTA及び金属筐体KK間に、図1Aに示されるように、隙間SMが規定されている。透明アンテナTAは、高い可視光透過率を有し、かつ導電性を備える材料から構成され、例えば、微細配線のメタルメッシュ、ITO膜、グラフェン等から構成される。
隙間SMは、「隙間」に対応する。
給電点KTは、隙間SMをスロットアンテナのスロットとして機能させるべく、金属筐体KK及び透明アンテナTA間に設けられており、透明アンテナTAに高周波電流(図示せず。)を給電する。
〈動作〉
透明アンテナTAは、非透明な導体(例えば、銅、アルミニウム)の抵抗値に比して高い抵抗値を有する。従って、給電点KTから供給される高周波電流は、透明アンテナTAの縁部FB(図1A、図1Bに図示。)に集中的に流れる。透明アンテナTAの縁部FBに高周波電流が流れると、透明アンテナTAの縁部FBと金属筐体KKとの間に電界(図示せず。)が生じる。前記生じた電界により、図1Aに示されるように、隙間SMに磁流JRが生じると認められる。アンテナ装置ASは、前記生じた磁流JRが放射源となり、隙間SMをスロットとするスロットアンテナとして動作する。
〈効果〉
図19は、従来のアンテナ装置ADの構成を示す。
本開示に係るアンテナ装置AS及び従来のアンテナ装置ADでは、ITO膜IMは、高い可視光透過率が要求されることから、10Ω/sq.以上という高いシート抵抗値を有する。
従来のアンテナ装置ADでは、図19に示されるように、給電点KTから供給される高周波電流DRが、透明アンテナTAに流れる。透明アンテナTA及びITO膜IM間の容量結合に起因して、ITO膜IMに電流DRが流れる。その結果、ITO膜IMで大きい損失が発生する。前記損失の発生により、従来のアンテナ装置ADの放射効率が低下する。
基本原理のアンテナ装置ASでは、従来のアンテナ装置ADと相違し、図1に示されるように、透明アンテナTA及び金属筐体KK間に隙間SMが規定される。隙間SMの存在に起因する、透明アンテナTA及び金属筐体KK間の容量結合により、電流が金属筐体KKに流れる。その結果として、透明アンテナTA及びITO膜IM間の容量結合により電流DRがITO膜IMに流れるとの事態を抑制する。
基本原理のアンテナ装置ASでは、上記に加えて、隙間SMに流れる磁流JRを放射源とする。これにより、基本原理のアンテナ装置ASは、隙間SMをスロットとするスロットアンテナとして機能する。
実施形態1.
〈実施形態1〉
実施形態1のアンテナ装置について説明する。
〈実施形態1の構成〉
図2は、実施形態1のアンテナ装置ASの構成を示す。
実施形態1のアンテナ装置ASは、図2に示されるように、金属筐体KKと、液晶ディスプレイEDと、ITO膜IMと、アンテナ基材AK(図2に図示無し。但し、図1Bに図示。)と、透明アンテナTAと、給電点KTと、を含む。
実施形態1のアンテナ装置ASの構成は、基本的に、基本原理のアンテナ装置AS(図1に図示。)の構成と同様である。
実施形態1のアンテナ装置ASは、他方で、基本原理のアンテナ装置ASとは、以下の点で、実質的に、または形式的に相違する。
透明アンテナTAは、例えば、図2Aに示されるように、概ね矩形状である。より詳しくは、透明アンテナTAの四辺は、理論上、凹凸状であり、即ち、波状であることが許容されるものの、実際には、金属筐体KKの側面である四面(2つのXZ面、及び2つのYZ面)に沿っており、換言すれば、金属筐体KKの四面と平行であることが望ましい。
ITO膜IM及び金属筐体KK間に、図2Bに示されるように、第1の隙間SM1が規定されている。
透明アンテナTA及び金属筐体KK間に、図2Bに示されるように、第2の隙間SM2が規定されている。
第2の隙間SM2は、「隙間」に対応する。
〈実施形態1の動作〉
給電点KTは、透明アンテナTAに高周波電流を供給する。透明アンテナTAでは、高周波数電流は、透明アンテナTAの縁部FB(図1A、図1Bに図示。)に集中的に流れる。透明アンテナTAの縁部FBに高周波電流が流れることにより、透明アンテナTAの縁部FB及び金属筐体KK間である第2の隙間SM2に電界(図示せず。)が生じる。前記生じた電界により、第2の隙間SM2に沿って磁流JRが生じると認められる。アンテナ装置ASは、磁流JRを放射源とし、即ち、第2の隙間SM2をスロットとするスロットアンテナとして動作する。
〈実施形態1の効果〉
上述したように、実施形態1のアンテナ装置ASでは、基本原理のアンテナ装置ASでの隙間SM(図1A図示。)に相当する第2の隙間SM2(図2Bに図示。)を有する。これにより、実施形態1のアンテナ装置ASは、基本原理のアンテナ装置ASと同様に、放射効率を従来のアンテナ装置AD(図19に図示。)に比して向上させることができる。
〈変形例〉
図3は、実施形態1の変形例のアンテナ装置ASの構成を示す。
変形例のアンテナ装置ASでは、図3に示されるように、透明アンテナTA及び金属筐体KK間の第2の隙間SM2(図2Bに図示。図1Aに図示の4つの隙間SMに相当。)のうち、第2の隙間SM2(1)、SM2(2)の長さが、他の第2の隙間SM2(3)、SM2(4)の長さより長い。
変形例のアンテナ装置ASでは、実施形態1のアンテナ装置ASと同様に、従来のアンテナ装置AD(図19に図示。)における、ITO膜IMに流れる電流DRを抑制しつつ、他方で、第2の隙間SM2(1)、SM2(2)の長さが、たとえ、他の第2の隙間SM2(3)、(4)より長くても、変形例のアンテナ装置ASの放射効率を、実施形態1のアンテナ装置ASの放射効率ほどでないものの、従来のアンテナ装置ADに比して向上させることができる。
実施形態2.
〈実施形態2〉
実施形態2のアンテナ装置について説明する。
〈実施形態2の構成〉
図4は、実施形態2のアンテナ装置ASの構成を示す。
実施形態2のアンテナ装置ASの構成は、図4に示されるように、基本的には、実施形態1のアンテナ装置ASの構成(図2に図示。)と同様である。例えば、実施形態2の透明アンテナTAは、実施形態1の透明アンテナTAと同様に、実質的に矩形であり、即ち、長方形である。
実施形態2のアンテナ装置ASでは、透明アンテナTA及びITO膜IMが矩形であることを前提として、実施形態1のアンテナ装置ASと相違して、透明アンテナTA及びITO膜IM間の関係が規定されている。
説明の便宜上、以下を定義する。
(1)第1の隙間SM1の寸法(長さ)を変数aとする。
(2)第2の隙間SM2の寸法(長さ)を変数bとする。
(3)規格化周波数f0の波長をλとする。
ベゼル(金属筐体KKのうち、液晶ディスプレイEDの周辺を囲む枠の部分)の狭小化の観点から、ITO膜IMの形状は、金属筐体KKの開口(実施形態1で説明。)の形状と同一であることが望ましい。
図4Bに示されるように、給電点KT(実線で図示。)が、第2の隙間SM2(2)に設けられた場合、第2の隙間SM2(4)に沿って流れる第1の磁流JR1、及び第2の隙間SM2(2)に沿って流れる第2の磁流JR(いずれも実線で図示。)が放射源となり、その結果、Y軸と平行な向きの偏波(図示せず。)が、主偏波として放射される。
上記とは対照的に、給電点KT(点線で図示。)が、第2の隙間SM2(3)に設けられた場合、第2の隙間SM2(1)に沿って流れる第3の磁流JR3、及び第2の隙間SM2(3)に沿って流れる第4の磁流JR4(いずれも点線で図示。)が放射源となり、その結果、X軸と平行な向きの偏波(図示せず。)が、主偏波として放射される。
透明アンテナTAを金属筐体KKの開口と同様の矩形にすることにより、第1の磁流JR1の向き及び第2の磁流JR2の向きを同一(X軸方向)に揃えることができ、同様に、第3の磁流JR3の向き及び第4の磁流JR4の向きを同一(Y軸方向)に揃えることができる。これにより、主偏波の指向性利得を向上させることができる。
図5は、実施形態2の周波数と放射効率との関係を示す。凡例は、寸法bを周波数f0の波長で規格化したものである。また、寸法aは、0.017λに固定している。
図6は、実施形態2の隙間SM1、SM2の長さの比と規格化した放射効率との関係を示す。
図7は、実施形態2の透明アンテナTA及びITO膜IMの面積の比と規格した放射効率との関係を示す。
図5~図7では、放射効率は、不整合損を含まない。
図6、図7では、規格化した放射効率とは、放射効率を各周波数の最大値で規格化したものである。
実施形態2のアンテナ装置ASでは、図5に示されるように、寸法bが0.002λ~0.167λの範囲では、b寸法が0.017λでa=b、即ち、第1の隙間SM1の長さと第2の隙間SM2の長さとが実質的に等しいと認められるとき、放射効率が最大となる。換言すれば、実施形態2のアンテナ装置ASの放射効率を最大にする条件は、第1の隙間SM1の長さと第2の隙間SM2の長さとを実質的に等しくすることである。
実施形態2のアンテナ装置ASでは、規格化した放射効率は、図6に示されるように、a=b、即ち、第1の隙間SM1の長さと第2の隙間SM2の長さとが実質的に等しいと認められるとき、最大となる。
実施形態2のアンテナ装置ASでは、規格した放射効率は、図7に示されるように、透明アンテナTAの面積とITO膜IMの面積とが実質的に等しいと認められるとき、最大となる。
上記した「実質的に等しい」とは、例えば、放射効率が半減するまでであり、即ち、3dBだけ低減するまでの範囲を意味し、例えば、面積の比が約0.6以上の範囲である。
図5~図7から、実施形態2のアンテナ装置ASの放射効率を最大にする条件は、透明アンテナTAの形状及び大きさをITO膜IMの形状及び大きさと実質的に等しくすることであるといえる。
〈実施形態2の効果〉
上述したように、実施形態2のアンテナ装置ASでは、透明アンテナTAの形状及び大きさの両者をITO膜IMの形状及び大きさの両者と実質的に等しくすることにより、実施形態2のアンテナ装置ASの放射効率を、実施形態1のアンテナ装置ASの放射効率に比してより向上させることができる。
実施形態2のアンテナ装置ASでは、透明アンテナTAの形状のみを金属筐体KKの開口の形状と実質的に等しくすることにより、第1の磁流JR1の向きと第2の磁流JR2の向きを同一に揃えることができ、または、第3の磁流JR3の向きと第4の磁流JR4の向きを同一に揃えることができ、その結果、主偏波の指向性利得を、実施形態1の主偏波の指向性の利得に比して向上させることができる。
〈変形例〉
図8は、実施形態2の変形例1のアンテナ装置ASの構成を示す。
図9は、実施形態2の変形例2及び変形例3のアンテナ装置ASの構成を示す。
変形例1のアンテナ装置ASは、図8に示されるように、透明アンテナTA及びITO膜IMは、形状が円形であり、相似であるものの、大きさが等しくない。
変形例2のアンテナ装置ASでは、図9Aに示されるように、透明アンテナTA及びITO膜IMは、形状が台形であり、概ね相似であるものの、大きさが等しくない。
変形例3のアンテナ装置ASでは、図9Bに示されるように、透明アンテナTA及びITO膜IMは、形状が楕円形であり、概ね相似であるものの、大きさが等しくない。
上述した変形例1~変形例3のアンテナ装置ASであっても、実施形態2のアンテナ装置ASほどではないものの、放射効率を、従来のアンテナ装置AD(図19に図示。)に比して向上させることができる。
変形例1~3の透明アンテナTA及びITO膜IMは、より望ましくは、実施形態2と同様に、大きさが実質的に等しいことである。これにより、大きさが等しくない場合に比して、放射効率をより向上させることができる。
実施形態3.
〈実施形態3〉
実施形態3のアンテナ装置について説明する。
〈実施形態3の構成〉
図10は、実施形態3のアンテナ装置ASの構成を示す。
実施形態3のアンテナ装置ASの構成は、図10A、図10Bに示されるように、基本的には、実施形態1のアンテナ装置ASの構成(図2に図示。)と同様である。
実施形態3のアンテナ装置ASは、他方で、実施形態1のアンテナ装置ASと相違し、図10A、図10Bに示されるように、調整用透明導体板CTDを更に含む。実施形態3のアンテナ装置ASでは、図10A、図10Bに示されるように、調整用透明導体板CTD及び金属筐体KK間に給電点KTが設けられている。見方を変えると、調整用透明導体板CTDは、給電点KT及び透明アンテナTA間に設けられている。
調整用透明導体板CTDは、「調整用透明導体板」に対応する。
調整用透明導体板CTDは、例えば、図10Bに示されるように、透明アンテナTAから金属筐体KKの開口(実施形態1で説明。)に向けた方向(Z軸の正の方向)に離隔した位置に設けられてもよい。上記とは対照的に、調整用透明導体板CTDは、透明アンテナTAからITO膜IMに向けた方向(Z軸の負の方向)に離隔した位置(図示せず。)に設けられてもよい。
調整用透明導体板CTDは、透明アンテナTAと同様に、例えば、微細配線のメタルメッシュや、ITO膜、グラフェン等で構成される。調整用透明導体板CTDは、また、例えば、帯形状でもよく、また、より広帯域化を確保するための三角形状でもよい。
調整用透明導体板CTDは、図10Bに示されるように、アンテナ基材AKにおける透明アンテナTAが成膜されている面(上面)と対向する面(底面)に成膜されている。調整用透明導体板CTDは、上記したように、アンテナ基材AKに成膜されることに代えて、例えば、アンテナ基材AKとは別個の基材(図示せず。)に成膜されてもよい。調整用透明導体板CTDは、Y軸方向の長さが動作周波数の四分の一の波長、または高次モードの定在波の波長であり、かつ、先端(給電点KTに接続されていない端)が開放されている。
〈実施形態3の動作〉
調整用透明導体板CTDは、上述した構成を有することにより、例えば、四分の一波長のオープンスタブとして動作する。調整用透明導体板CTDに流れる高周波電流は、給電点KTの付近で最大であり、かつ、上記した先端の付近で最小である定在波分布となる。前者について換言すれば、高周波電流は、第2の隙間SM2の付近で最大となることから、上述した基本原理における、高周波電流が透明アンテナTAの縁部FB(図1A、図1Bに図示。)で最大となることと等価である。その結果、実施形態3のアンテナ装置ASは、基本原理のアンテナ装置AS(図1A、図1Bに図示。)と同様に、スロットアンテナとして動作する。
〈実施形態3の効果〉
上述したように、実施形態3のアンテナ装置ASでは、調整用透明導体板CTDが、給電点KT及び透明アンテナTA間に設けられている。これにより、調整用透明導体板CTD自体の長さ及び幅、並びに調整用透明導体板CTD及び透明アンテナTA間の間隔を変えることにより、例えば、給電点KTから透明アンテナTAを見るときの入力インピーダンスを調整することができる。従って、給電点KT及び透明アンテナTA間での不整合損を低減することができ、不整合損の低減により、調整用透明導体板CTDが設けられていないことに比して、放射効率を向上させることができる。
実施形態4.
〈実施形態4〉
実施形態4のアンテナ装置について説明する。
〈実施形態4の構成〉
図11は、実施形態4のアンテナ装置ASの構成を示す。
実施形態4のアンテナ装置ASの構成は、図11に示されるように、基本的には、実施形態1のアンテナ装置AS(図2に図示。)の構成と同様である。
実施形態4のアンテナ装置ASでは、図11に示されるように、実施形態1のアンテナ装置ASと相違して、透明アンテナTA及び金属筐体KK間に2つの給電点、即ち、第1の給電点KT1及び第2の給電点KT2が設けられている。
実施形態4のアンテナ装置ASでは、また、第1の給電点KT1及び透明アンテナTAを相互に接続する第1の給電線KS1(例えば、1GHz用)、及び第2の給電点KT2及び透明アンテナTAを相互に接続する第2の給電線KS2が設けられている。
実施形態4のアンテナ装置ASでは、更に、第1の給電点KT1及び第2の給電点KT2間に、減結合回路GKが設けられている。
〈実施形態4の動作〉
仮に、第1の給電点KT1及び第2の給電点KT2が近接しており、しかも、減結合回路GKが無いとすると、例えば、第1の給電点KT1から供給される高周波電流が透明アンテナTAを介して第2の給電点KT2へ流れ込む。同様に、第2の給電点KT2から供給される高周波電流が透明アンテナTAを介して第1の給電点KT1へ流れ込む。前記したような、第1の給電点KT1から第2の給電点KT2への高周波電流の流れ込み(結合)、及び、第2の給電点KT2から第1の給電点KT1への高周波電流の流れ込み(結合)により、アンテナ装置ASの放射効率が低下する。
実施形態4のアンテナ装置ASでは、減結合回路GKは、上記した流れ込み、即ち、結合を抑制する。減結合回路GKは、具体的には、例えば、第1の給電点KT1から透明アンテナTAを経て第2の給電点KT2へ至る正相の高周波電流に、逆相の高周波電流を重畳することにより相殺する。減結合回路GKは、同様に、第2の給電点KT2から透明アンテナTAを経て第1の給電点KT1へ至る正相の高周波電流に、逆相の高周波電流を重畳することにより相殺する。これにより、実施形態4のアンテナ装置ASの放射効率を、減結合回路GKが無い場合に比して向上させることができる。
〈実施形態4の効果〉
上述したように、実施形態4のアンテナ装置ASでは、減結合回路GKが、上記した結合に起因する損失の発生を抑制する。これにより、実施形態4のアンテナ装置ASの放射効率を、減結合回路GKが無い場合に比して向上させることができる。
実施形態4のアンテナ装置ASは、第1の給電点KT1から供給される高周波電流の周波数と、第2の給電点KT2から供給される高周波電流の周波数を同一にしたダイバーシティアンテナシステム(図示せず。)に採用することができる。
実施形態4のアンテナ装置ASは、また、第1の給電点KT1から供給される高周波電流の周波数と、第2の給電点KT2から供給される高周波電流の周波数とが相互に相違するマルチバンドアンテナシステムに採用することができる。
〈変形例〉
実施形態4の変形例のアンテナ装置ASでは、上述した2つの給電点KT1、KT2及び1つの減結合回路GKを用いることに代えて、例えば、3つ以上の給電点KT及び2つ以上の減結合回路GKを用いてもよい。
実施形態5.
〈実施形態5〉
実施形態5のアンテナ装置について説明する。
〈実施形態5の構成〉
図12は、実施形態5のアンテナ装置ASの構成を示す。
実施形態5のアンテナ装置ASの構成は、図12に示されるように、基本的には、実施形態1のアンテナ装置AS(図2に図示。)の構成と同様である。
実施形態5のアンテナ装置ASは、図12に示されるように、実施形態1のアンテナ装置ASと相違し、2つの給電点KT、即ち、第1の給電点KT1及び第2の給電点KT2を更に含む。
第1の給電点KT1及び第2の給電点KT2は、図12に示されるように、透明アンテナTA及び金属筐体KK間に、かつ、第1の給電点KT1から透明アンテナTAへ流れる高周波電流(図示せず。)と、第2の給電点KT2から透明アンテナTAへ流れる高周波電流(図示せず。)が、相互間で直交するように配置されている。具体的には、第1の給電点KT1は、図12に示されるように、第2の隙間SM2(2)に配置されており、他方で、第2の給電点KT2は、第2の隙間SM2(3)に配置されている。
第1の給電点KT1は、上記した配置に代えて、第2の隙間SM2(4)に配置されてもよく、また、第2の給電点KT2は、上記した配置に代えて、第2の隙間SM2(1)に配置されてもよい。
〈実施形態5の動作〉
実施形態5のアンテナ装置ASでは、第1の給電点KT1から供給される高周波電流(図示せず。)は、透明アンテナTA上でY軸方向に流れ、その結果、放射源となる磁流JR(図示せず。)は、X軸方向に流れる。
他方で、第2の給電点KT2から供給される高周波電流(図示せず。)は、透明アンテナTA上でX軸方向に流れ、その結果、放射源となる磁流JR(図示せず。)は、Y軸方向に流れる。
〈実施形態5の効果〉
上述したように、実施形態5のアンテナ装置ASでは、第1の給電点KT1及び第2の給電点KT2は、透明アンテナTA上で、第1の給電点KT1から供給される高周波電流が流れる向きと、第2の給電点KT2から供給される高周波電流が流れる向きとが直交するような位置に配置されている。これにより、上記した2つの高周波電流が、結合(実施形態4で説明。)することを抑制することができる。
実施形態5のアンテナ装置ASでは、上記の効果に加えて、実施形態4のアンテナ装置ASと相違し、第1の給電点KT1から供給される高周波電流が流れる向きと、第2の給電点KT2から供給される高周波電流が流れる向きが直交するため、結合による損失が最小になる。また、減結合回路が不要であるため、減結合回路による損失も発生しない。そのため、実施形態4のアンテナ装置ASに比して、損失を低減することができ、その結果、放射効率を向上させることができる。
実施形態5のアンテナ装置ASでは、上述したように、2つの高周波電流が相互に直交することから、2つの高周波電流→2つの磁流JR(図示せず。)→2つの偏波(図示せず。)という順序で生成される2つの偏波も相互に直交する。従って、実施形態5のアンテナ装置ASは、偏波が相互に直交するダイバーシティアンテナシステムに採用可能である。
実施形態6.
〈実施形態6〉
実施形態6のアンテナ装置について説明する。
〈実施形態6の構成〉
図13は、実施形態6のアンテナ装置ASの構成を示す。
実施形態6のアンテナ装置ASの構成は、図13に示されるように、基本的には、実施形態1のアンテナ装置ASの構成(図2に図示。)と同様である。
実施形態6のアンテナ装置ASでは、実施形態1のアンテナ装置ASと相違し、図13に示されるように、少なくとも一つの高周波短絡点KTTを更に含む。高周波短絡点KTTは、透明アンテナTA及び金属筐体KK間に配置されている。
高周波短絡点KTTは、「短絡部」に対応する。
〈実施形態6の動作及び効果〉
〈1つの高周波短絡点の場合〉
高周波短絡点KTTは、図13Aに示されるように、透明アンテナTAと金属筐体KKとを高周波帯で短絡し、具体的には、容量結合及び金属線による導通により短絡する。透明アンテナTAと金属筐体KKとが高周波帯で短絡することにより、透明アンテナTA上に流れる電流(図示せず。)の分布が、変化する。これにより、実施形態6の給電点KTから透明アンテナTA側を見たインピーダンスが、変化する。換言すれば、高周波短絡点KTTを配置する位置を調整することにより、実施形態6の給電点KTから透明アンテナTA側を見たインピーダンスを調整することが可能となる。
〈2つの高周波短絡点の場合〉
第1の高周波短絡点KTT1及び第2の高周波短絡点KTT2は、図13Bに示されるように、それぞれの位置で、透明アンテナTAと金属筐体KKとを高周波帯で短絡する。
前記短絡により、図13Aを参照して上述したと同様に、透明アンテナTA上に流れる電流(図示せず。)の分布が、変化する。その結果、実施形態6の給電点KTから透明アンテナTA側を見たインピーダンスが、変化する。
上記した短絡により、上記したアンテナ装置ASのインピーダンスを変化させると共に、図13Bに示されるように、励振スロットRSは、第1の高周波短絡点KTT1から給電点KTを跨いで第2の高周波短絡点KTT2までであると定義される。
励振スロットRSに磁流が流れ、励振スロットRSの長さに応じてアンテナ装置の動作周波数が規定される。
図13Bに示されるように、2つの高周波短絡点KTT、即ち、第1の高周波短絡点KTT1及び第2の高周波短絡点KTT2を有することにより、図13Aに図示の1つの高周波短絡点KTTのみを有することと同様に、実施形態6のアンテナ装置ASのインピーダンスを調整することができ、他方で、図13Aに図示の1つの高周波短絡点KTTのみを有することとは相違し、高周波短絡点KTT1、KTT2の位置を変えて、励振スロットRSの長さを変えることで、アンテナ装置ASの動作周波数を調整可能になる。
実施形態7.
〈実施形態7〉
実施形態7のアンテナ装置について説明する。
〈実施形態7の構成〉
図14は、実施形態7のアンテナ装置ASの構成を示す。
実施形態7のアンテナ装置ASの構成は、図14に示されるように、基本的には、実施形態1のアンテナ装置ASの構(図2に図示。)と同様である。
実施形態7のアンテナ装置ASでは、実施形態1のアンテナ装置ASと相違し、図14に示されるように、2つの給電点KT及び2つの高周波短絡点KTT、即ち、第1の給電点KT1及び第2の給電点KT2、並びに、第1の高周波短絡点KTT1及び第2の高周波短絡点KTT2を含む。
第1の高周波短絡点KTT1は、「第1の短絡部」に対応し、第2の高周波短絡点KTT2は、「第2の短絡部」に対応する。
第1の高周波短絡点KTT1及び第2の高周波短絡点KTT2により、第2の隙間SM2は、2つのスロット、即ち、第1の励振スロットRS1及び第2の励振スロットRS2に分割され、換言すれば、第1の励振スロットRS1及び第2の励振スロットRS2が形成される。
第1の励振スロットRS1内に、第1の給電点KT1が配置されており、他方で、第2の励振スロットRS2内に、第2の給電点KT2が配置されている。
換言すれば、第1の励振スロットRS1は、端点に、第1の高周波短絡点KTT1及び第2の高周波短絡点KTT2が存在し、内点に、第1の給電点KT1が存在する。同様に、第2の励振スロットRS2は、端点に、第1の高周波短絡点KTT1及び第2の高周波短絡点KTT2が存在し、内点に、第2の給電点KT2が存在する。
第1の給電点KT1が供給する高周波電流(図示せず。)は、例えば、周波数F1を有する。他方で、第2の給電点KT2が供給する高周波電流(図示せず。)は、例えば、周波数F1より高い周波数F2を有する。
図14に示されるように、第1の励振スロットRS1が第2の励振スロットRS2より長い。これにより、第1の励振スロットRS1は、相対的に低い周波数帯、例えば、上記した周波数F1で動作することに適しており、他方で、第2の励振スロットRS2は、相対的に高い周波数帯、例えば、上記した周波数F2で動作することに適している。
上記した第1の給電点KT1及び第2の給電点KT2の両者を配置することに代えて、例えば、第1の給電点KT1のみを配置するものの、第2の給電点KT2を配置せず、かつ、電磁結合等により、第1の給電点KT1から第2の励振スロットRS2へ給電するようにしてもよい。
〈実施形態7の動作及び効果〉
第1の励振スロットRS1は、第1の給電点KT1により励振されることによって、周波数F1で動作し、他方で、第2の励振スロットRS2は、第2の給電点KT2により励振されることによって、周波数F2で動作する。これにより、第1の励振スロットRS1から構成される一のスロットアンテナを周波数F1で動作させることができ、同様に、第2の励振スロットRS2から構成される他のスロットアンテナを周波数F2で動作させることができる。従って、実施形態7のアンテナ装置ASは、複数の相違する周波数で動作するマルチバンドアンテナシステムに採用可能である。
上記の効果に加えて、第2の隙間SM2を第1の励振スロットRS1及び第2の励振スロットRS2に分割することから、換言すれば、第1の励振スロットRS1及び第2の励振スロットRS2のいずれか一つのみにより第2の隙間SM2を占有されることが無いことから、上記したマルチバンドアンテナシステムを省スペース化することが可能となる。
実施形態8.
〈実施形態8〉
実施形態8のアンテナ装置について説明する。
〈実施形態8の構成〉
図15は、実施形態8のアンテナ装置ASの構成を示す。
実施形態8のアンテナ装置ASの構成は、基本的には、図15に示されるように、実施形態1のアンテナ装置ASの構成と同様である。
実施形態8のアンテナ装置ASでは、実施形態1のアンテナ装置ASと相違し、図15に示されるように、フレキシブルプリント回路基板FPK、並びに、2つの高周波短絡点KTT、即ち、第1の高周波短絡点KTT1及び第2の高周波短絡点KTT2を含む。
フレキシブルプリント回路基板FPKは、「接続部」に対応する。
フレキシブルプリント回路基板FPKは、ITO膜IMと金属筐体KKとを導通させる。
第1の高周波短絡点KTT1及び第2の高周波短絡点KTT2は、透明アンテナTA及び金属筐体KK間を短絡する。
第1の高周波短絡点KTT1、第2の高周波短絡点KTT2、及び給電点KTは、金属筐体KKの外部からフレキシブルプリント回路基板FPKを平面視(XY平面視)した場合、フレキシブルプリント回路基板FPKの位置と重複しない位置に設けられている。
〈実施形態8の動作及び効果〉
仮に、磁流JR(図1に図示。)が流れる第2の隙間SM2(図1の隙間SMに相当。)が、フレキシブルプリント回路基板FPKの上方(Z軸について、金属筐体KKの外部に向かう方向)に、かつ透明アンテナTA及び金属筐体KK間に存在すると、第2の隙間SM2に流れる磁流JRによりフレキシブルプリント回路基板FPKに電流(図示せず。)が励起される。これにより、ITO膜IMにも電流が流れ、その結果、放射効率が悪化することになる。
実施形態8のアンテナ装置ASでは、上述したように、XY平面視で、第1の高周波短絡点KTT1、第2の高周波短絡点KTT2、及び給電点KTが、フレキシブルプリント回路基板FPKと重複しない位置に設けられている。これにより、フレキシブルプリント回路基板FPKの上記した上方に、第2の隙間SM2、換言すれば、励振スロットRSが存在しないことになる。従って、ITO膜IMに電流が流れることによる損失を回避することができ、その結果、放射効率を向上させることができる。
実施形態9.
〈実施形態9〉
実施形態9のアンテナ装置について説明する。
〈実施形態9の構成〉
図16は、実施形態9のアンテナ装置ASの構成を示す。
図17は、実施形態9の比較例のアンテナ装置ADの構成を示す。
実施形態9のアンテナ装置ASの構成は、図17に示されるように、基本的には、実施形態1のアンテナ装置ASの構成(図2に図示。)と同様である。
実施形態9のアンテナ装置ASでは、実施形態1のアンテナ装置ASと相違し、透明アンテナTAが金属ベゼルKBとの関係で規定されている。前記規定により、実施形態9のアンテナ装置ASは、透明アンテナTA及びITO膜IMの形状及び大きさが相互に同一ある実施形態2のアンテナ装置ASの例外であると位置付けられる。
透明アンテナTAは、図1Bを参照して上述したように、アンテナ基材AKに成膜されており、換言すれば、アンテナ基材AKに支持されている。
実施形態9のアンテナ装置ASでは、金属筐体KKに、図16Aに示されるように、第1の金属ベゼルKB1が設けられており、または、図16Bに示されるように、第1の金属ベゼルKB1及び第2の金属ベゼルKB2が設けられている。
上記したと同様に、比較例のアンテナ装置ADでも、金属筐体KKに、図17Aに示されるように、第1の金属ベゼルKB1が設けられており、または、図17Bに示されるように、第1の金属ベゼルKB1及び第2の金属ベゼルKB2が設けられている。
第1の金属ベゼルKB1(図16A、図17Aに図示。)及び第2の金属ベゼルKB2(図16B、図17Bに図示。)は、透明アンテナTAから前記外部の方向に離隔した位置に設けられている。
上記した実施形態9のアンテナ装置ASの構成、及び、上記した比較例のアンテナ装置ADの構成のいずれであっても、図16及び図17に示されるように、金属筐体KKの開口から平面視して、即ち、XY平面視で、金属筐体KKの開口が、ITO膜IMより狭小になっている。
実施形態9のアンテナ装置ASでは、比較例のアンテナ装置ADと相違し、上記した外部から透明アンテナTAを平面視し、透明アンテナTAの少なくとも一部が、第1の金属ベゼルKB1(図16A)が規定する開口、及び第2の金属ベゼルKB2(図16B)が規定する開口のいずれの外に位置していない。換言すれば、XY平面視で、透明アンテナTAの全てが、第1の金属ベゼルKB1(図16A)が規定する開口内に存在し、また、第2の金属ベゼルKB2(図16B)が規定する開口内に存在する。
〈比較例の場合〉
比較例のアンテナ装置ADでは、図17A、図17Bに示されるように、XY平面視で、透明アンテナTA及びITO膜IMの形状及び大きさが相互に同一である。電波の放射源となる磁流JRは、図17Aに示されるように、透明アンテナTAの縁部FB(図1A、図1Bに図示。縁部FBの近傍を含む。以下同様。)及び第1の金属ベゼルKB1間で発生し、また、図17Bに示されるように、透明アンテナTAの縁部FB及び第2の金属ベゼルKB2間に発生する。
上記した磁流JRを放射源とする前記電波は、金属筐体KKの開口へ向けて進行しようとするものの、前記電波の一部は、上記した進行を、図17Aから明らかであるように、第1の金属ベゼルKB1により妨害され、また、図17Bから明らかであるように、第2の金属ベゼルKB2により妨害される。
〈実施形態9の場合〉
実施形態9のアンテナ装置ASでは、透明アンテナTA及びITO膜IMの形状が相互に同一であるものの、大きさが相互に相違する。より詳しくは、透明アンテナTAは、図16Aに示されるように、XY平面視で、第1の金属ベゼルKB1の開口より小さい。同様に、透明アンテナTAは、図16Bに示されるように、XY平面視で、金属ベゼルKB2の開口より小さい。これにより、磁流JRを放射源とする前記電波は、金属筐体KKの開口に向けて進行しようとし、かつ、前記電波の一部は、前記した進行を、図16Aに示されるように、第1の金属ベゼルKB1によって妨害されず、同様に、図16Bに示されるように、第2の金属ベゼルKB2によって妨害されない。その結果、上述した比較例に比して、放射効率を向上させることができる。
実施形態10.
〈実施形態10〉
実施形態10のアンテナ装置について説明する。
〈実施形態10の構成〉
図18は、実施形態10のアンテナ装置ASの構成を示す。
実施形態10のアンテナ装置ASの構成は、基本的には、図18に示されるように、基本的には、実施形態1のアンテナ装置ASの構成(図2に図示。)と同様である。
実施形態10のアンテナ装置ASでは、実施形態1のアンテナ装置ASと相違し、図18に示されるように金属筐体KKは、4つの側面及び1つの底面に代えて、1つの底面のみを有する。
上記した1つの底面、即ち、金属筐体KKのうち、透明アンテナTAの縁部FB(図1A、図1Bに図示。縁部FBの近傍を含む。以下同様。)は、金属であるものの、他の部分は、金属でなくてもよい。
第2の隙間SM2(図1A、図1Bの隙間SMに相当。)が透明アンテナTAの縁部FBと金属筐体KKの「側面」のうちの透明アンテナTAの縁部FBに最も近接する部分との間に規定される実施形態1と相違し、図18から明らかであるように、透明アンテナTAの縁部FB及び金属筐体KKの「底面」のうちの透明アンテナTAの縁部FBに最も近接する部分との間に規定される。
実施形態10における第2の隙間SM2の長さcは、実施形態2における第2の隙間SM2の長さb(図4Aに図示。)に対応する。
〈実施形態10の動作と効果〉
実施形態10の第2の隙間SM2に、磁流JRが流れる。前記磁流JRは、実施形態1の第2の隙間SM2に流れる磁流JRと同様に、電波の放射源となる。これにより、実施形態1と同様に、放射効率を向上させることができる。
〈実施形態1~実施形態10に共通する変形例〉
透明アンテナTA及び給電点KT間の給電線KS(例えば、図11に図示の給電線KS2に相当。)には、可撓性の観点から、例えば、フレキシブルプリント回路基板(例えば、図15に図示のフレキシブルプリント回路基板FPKと同様。)を使用してもよい。フレキシブルプリント回路基板を透明アンテナTAに導通させることに、例えば、異方性導電膜による圧着(ACF圧着)を用いてもよい。
本開示の要旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態同士を組み合わせてもよく、また、各実施形態中の構成要素を適宜、削除し、変更し、または、他の構成要素を追加してもよい。
本開示に係るアンテナ装置は、透明アンテナによる放射の効率が低下することを抑制することに利用可能である。
a 変数、AD アンテナ装置、AK アンテナ基材、AS アンテナ装置、b 変数、CTD 調整用透明導体板、DR 電流、ED 液晶ディスプレイ、F1 動作周波数、F2 動作周波数、FB 縁部、FPK フレキシブルプリント回路基板、GK 減結合回路、IM ITO膜、JR1 第1の磁流、JR2 第2の磁流、JR3 第3の磁流、JR4 第4の磁流、KB1 第1の金属ベゼル、KB2 第2の金属ベゼル、KK 金属筐体、KS 給電線、KS1 第1の給電線、KS2 第2の給電線、KT1 第1の給電点、KT2 第2の給電点、KTT1 第1の高周波短絡点、KTT2 第2の高周波短絡点、RS 励振スロット、RS1 第1の励振スロット、RS2 第2の励振スロット、SM 隙間、SM1 第1の隙間、SM2 第2の隙間、TA 透明アンテナ。

Claims (13)

  1. 少なくとも一の面が開放されている金属筐体と、
    前記金属筐体の内部に設けられ、前記金属筐体の前記一の面から外部に向けて表示する表示部と、
    前記表示部に内在する第1の透明導体板と、
    前記第1の透明導体板から前記外部又は内部の方向へ離隔して設けられた第2の透明導体板であって前記第2の透明導体板及び前記金属筐体間に隙間を規定する前記第2の透明導体板と、
    前記金属筐体及び前記第2の透明導体板間に設けられた給電部と、
    を含み、
    前記第2の透明導体板の面積の前記第1の透明導体板の面積に対する比が0.6以上かつ1.1以下の範囲であるアンテナ装置。
  2. 前記第1の透明導体板及び前記第2の透明導体板は、相互に同一な形状を有する、
    請求項1に記載のアンテナ装置。
  3. 前記第1の透明導体板及び前記第2の透明導体板は、相互に同一な寸法を有する、
    請求項2に記載のアンテナ装置。
  4. 前記相互に同一な形状は、台形、長方形、楕円形、及び円形のいずれかである、
    請求項2に記載のアンテナ装置。
  5. 前記給電部及び前記第2の透明導体板間に設けられた、前記第2の透明導体板のインピーダンスを調整するための調整用透明導体板を更に含む、
    請求項1に記載のアンテナ装置。
  6. 前記金属筐体及び前記第2の透明導体板間に設けられた第2の給電部と、
    前記給電部である第1の給電部及び前記第2の給電部間に設けられた減結合部とを更に含む、
    請求項1に記載のアンテナ装置。
  7. 前記金属筐体及び前記第2の透明導体板間に設けられた第2の給電部を更に含み、
    前記給電部である第1の給電部から供給される第1の電流と、前記第2の給電部から供給される第2の電流とが相互に直交して流れる、
    請求項1に記載のアンテナ装置。
  8. 前記金属筐体及び前記第2の透明導体板間に設けられた少なくとも一つの短絡部を含む、
    請求項1に記載のアンテナ装置。
  9. 前記金属筐体及び前記第2の透明導体板間に設けられた第2の給電部と、
    前記金属筐体及び前記第2の透明導体板間に設けられた第1の短絡部及び第2の短絡部と、
    を更に含み、
    前記隙間から分割された第1のスロット及び第2のスロットであって、端点に前記第1の短絡部及び前記第2の短絡部が存在し、かつ内点に前記給電部である第1の給電部が存在する前記第1のスロットの長さ、並びに、端点に前記第1の短絡部及び前記第2の短絡部が存在し、かつ内点に前記第2の給電部が存在する前記第2のスロットの長さが、相互に相違する
    請求項8に記載のアンテナ装置。
  10. 前記金属筐体及び前記第1の透明導体板を相互に接続する接続部を更に含み、
    前記外部から前記接続部を平面視して、前記少なくとも一つの短絡部が、前記少なくとも一つの短絡部と前記給電部の位置が前記接続部の位置と重複しないように設けられている、
    請求項8に記載のアンテナ装置。
  11. 前記第2の透明導体板から前記外部の方向に離隔した位置に設けられた金属ベゼルを更に含み、
    前記外部から前記第2の透明導体板を平面視し、前記第2の透明導体板の少なくとも一部が、前記金属ベゼルが規定する開口の外に位置しない、
    請求項1に記載のアンテナ装置。
  12. 前記第2の透明導体板及び前記給電部を相互に接続するためのフレキシブルプリント回路基板であって前記第2の透明導体板に圧着されている前記フレキシブルプリント回路基板
    を更に含む、
    請求項1に記載のアンテナ装置。
  13. 前記金属筐体は、側面及び底面のうちの少なくとも一つの面から構成されている、
    請求項1に記載のアンテナ装置。
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