JP7483639B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、例えば、基板に設けたエレメントに同軸ケーブルを接続したアンテナ装置に関する。

従来、基板に設けた導体パターン（エレメント）に同軸ケーブルを介して給電するアンテナ装置がある。例えば、特許文献１のアンテナ装置は、基板に設けた孔を有する。このアンテナ装置を組み立てる場合、基板の裏面側から同軸ケーブルを孔に挿通し、基板の表面に設けたエレメントに同軸ケーブルを接続する。

また、特許文献１のアンテナ装置は、基板の裏面と同軸ケーブルの間に弾性体を有する。この弾性体は、基板表面のエレメントと同軸ケーブルの間隔を保ち、アンテナ特性の劣化を抑制する。

特開平１１－２３４０２７号公報

しかし、特許文献１のアンテナ装置は、基板の表面側で、同軸ケーブルがエレメントに部分的に重なる部分を有する。この重なる部分は、アンテナ特性に影響を与える。この重なる部分は、エレメントに対する同軸ケーブルの接続状態によってバラつきを生じる。例えば、この重なる部分の長さやエレメントに対する相対位置に個体差を生じると、アンテナ特性にバラつきを生じる。また、アンテナ装置の外部から振動などが与えられた場合、同軸ケーブルがエレメントに対して相対的に動くと、重なる部分が基板のエレメントに対して相対的に動いて、アンテナ特性が変化してしまう。

本発明が解決しようとする課題は、アンテナ特性を安定させることができるアンテナ装置を提供することである。

実施形態のアンテナ装置は、エレメントを有する基板と、エレメントの給電部に接続するコネクタを端部に備えた同軸ケーブルと、コネクタ及び同軸ケーブルを挿通可能な大きさを有し給電部に隣接して基板に設けた挿通孔と、を有する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るアンテナ装置を示す概略図である。 図２は、図１のアンテナ装置をデータ処理装置に取り付けた状態を示す概略図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係るアンテナ装置を示す概略図である。 図４は、本発明の第３の実施形態に係るアンテナ装置を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、第１の実施形態に係るアンテナ装置１０は、エレメント２を有する基板４、及び先端にコネクタ５を備えた同軸ケーブル６（電線）を有する。基板４は、エレメント２の給電部１に設けたコネクタ３（図２参照）を有する。

基板４は、例えばガラスエポキシ樹脂などの誘電体により形成することができる。基板４は、略長方形であり、その一方の長辺に、給電部１に隣接して、矩形の突出部分４１を一体に備える。突出部分４１は、基板４の長手方向の略中央で一方の長辺から短手方向の外方（図示下方）に突出している。基板４の形状は、図示の形状に限らず、いかなる形状であってもよい。

基板４は、突出部分４１に、基板４を貫通した略円形の挿通孔８（保持部）を有する。挿通孔８は、コネクタ５及び同軸ケーブル６を挿通可能な大きさを有する。挿通孔８は、コネクタ５及び同軸ケーブル６を挿通可能であればよく、その形状や大きさは任意に変更可能である。挿通孔８は、コネクタ５及び同軸ケーブル６を挿通可能な最小の大きさにすることが望ましい。

また、挿通孔８は、必ずしも突出部分４１に設ける必要はなく、給電部１に対してエレメント２と反対側に隣接した位置であれば、基板４の他の部分に設けてもよい。この場合、例えば、基板４の短手方向の幅を大きくして一方の長辺の近くに挿通孔８を設けてもよい。或いは、基板４とは別体に基板４に固定した保持部材（ここでは図示せず）を設けて、この保持部材に挿通孔８を設けてもよい。保持部材を設ける例については後で説明する。

基板４は、一方の表面にダイポールアンテナのエレメント２を有する。本実施形態では、エレメント２は、ミアンダ状に形成した。エレメント２は、例えば、基板４の表面に設けた銅箔をエッチングすることにより形成することができる。エレメント２の形状は、図示の形状に限らず、いかなる形状であってもよい。エレメント２は、ダイポールアンテナに限らず、例えばモノポールアンテナなどであってもよい。エレメント２は、基板４の両面に設けてもよい。本実施形態では、エレメント２をダイポールアンテナにしたため、エレメント２の給電部１は、基板４の長手方向の略中央にある。

基板４は、基板４の長手方向の略中央に、エレメント２を給電部１に接続する所定長さの線状の接続部分２１を有する。接続部分２１は、エレメント２の略中央位置から給電部１に向けて基板４の短手方向の一方（第１の方向；図示下方）に延びている。給電部１は、突出部分４１の挿通孔８に隣接して、基板４の長手方向の略中央にある。エレメント２の接続部分２１は、給電部１に対して挿通孔８の反対側にある。このため、給電部１と挿通孔８の間には、エレメント２や接続部分２１が存在しない。

基板４は、給電部１に接続したコネクタ３を備える。基板４は、コネクタ３を給電部１に重ねて固定している。コネクタ３は、エレメント２の略中央から導出した接続部分２１のエレメント２から離間した端部に設けた給電部１に重なる。このため、コネクタ３に接続する同軸ケーブル６のコネクタ５は、エレメント２に重ならない。

同軸ケーブル６は、図示しない線状の内部導体と、内部導体の周囲に設けた図示しない筒状の外部導体を有する。同軸ケーブル６側のコネクタ５は、金属製であり、基板４側のコネクタ３に対して着脱可能に接続する。コネクタ３、５の接続方向は、基板４と略直交する方向であり、同軸ケーブル６の軸と略直交する方向である。コネクタ５及びコネクタ３は、一般に、同軸ケーブル６の内部導体を接続する内部電極と同軸ケーブル６の外部導体を接続する外部電極を同心状に備える。このため、コネクタ３、５は、接続した状態で、基板４と直交する軸を中心に相対的に回動可能な構造を有する。

同軸ケーブル６のコネクタ５を基板４のコネクタ３に接続した状態で、コネクタ５がコネクタ３に対して相対的に回動すると、金属製のコネクタ５のエレメント２に対する相対位置が変化する。また、コネクタ５がコネクタ３に対して相対的に回動すると、同軸ケーブル６が基板４に対して動いて、エレメント２に対する同軸ケーブル６の相対位置が変化する。

コネクタ５のエレメント２に対する相対位置が変化したり、同軸ケーブル６のエレメント２に対する相対位置が変化したりすると、アンテナ装置１０のアンテナ特性（利得、指向性、周波数帯域など）が変化する。つまり、単に、同軸ケーブル６のコネクタ５を基板４のコネクタ３に接続した状態では、アンテナ装置１０のアンテナ特性が安定しない。

このため、本実施形態では、コネクタ５及び同軸ケーブル６を基板の裏面側から挿通孔８に通して、基板４の表面側で基板４側のコネクタ３に同軸ケーブル６側のコネクタ５を接続するようにした。本実施形態では、挿通孔８を給電部１に対して接続部分２１の反対側に隣接配置したため、挿通孔８を通った同軸ケーブル６の基板４に対する配線方向をエレメント２に重ならない方向に制御することができる。

以上のように、本実施形態によると、基板４に接続した同軸ケーブル６がエレメント２に重ならない位置に挿通孔８を設けたため、同軸ケーブル６が基板４に対して動いた場合であっても、アンテナ特性が変化し難い。また、本実施形態によると、同軸ケーブル６のコネクタ５がエレメント２に重ならないため、コネクタ５がコネクタ３に対して回動しても、アンテナ特性が変化し難い。さらに、本実施形態によると、基板４の挿通孔８を、コネクタ５及び同軸ケーブル６を挿通可能な最小の孔にしたため、同軸ケーブル６の挿通孔８内での可動範囲を小さくすることができ、コネクタ５をコネクタ３に対して回動し難くすることができる。よって、本実施形態のアンテナ装置１０によると、アンテナ特性を安定させることができる。

図２に示すように、上述したアンテナ装置１０は、例えば商品販売データ処理装置１００など（以下、単に、データ処理装置１００と称する）に取り付けて使用することができる。

データ処理装置１００は、装置の外殻をなす筐体１０１を有する。図２では、データ処理装置１００の背面側の筐体１０１の一部を図示している。データ処理装置１００は、背面側の筐体１０１の内側に、板金フレーム１０２を有する。アンテナ装置１０は、板金フレーム１０２の上端より上方に離間した位置にある。データ処理装置１００は、アンテナ装置１０を所定位置に所定角度で取り付けるためのモールド部材１０３を有する。モールド部材１０３は、金属ではなく、密度が小さい発泡スチロールなどにより形成することが望ましい。

データ処理装置１００は、アンテナ装置１０にパワーを与えるモジュール１１０を有する。モジュール１１０は、上述した同軸ケーブル６を介して、アンテナ装置１０に接続する。モジュール１１０は、アンテナ装置１０に給電して信号を送り、アンテナ装置１０から信号を受ける。アンテナ装置１０を接続する場合、モジュール１１０から導出した同軸ケーブル６の先端のコネクタ５を基板４の挿通孔８に通してコネクタ３に接続する。

次に、図３を参照して、第２の実施形態に係るアンテナ装置２０について説明する。このアンテナ装置２０は、エレメント２２の形状、給電部２３の位置、挿通孔２４の位置が第１の実施形態のアンテナ装置１０と異なる。

アンテナ装置２０は、長方形の基板２５の一方の表面にモノポールアンテナのエレメント２２を有する。基板２５は、基板２５の長手方向に沿ったエレメント２２の一端（図示左端）に給電部２３を備える。基板２５は、給電部２３に接続したコネクタ（図示省略）を有する。また、基板２５は、給電部２３に対してエレメント２２の反対側に、給電部２３に隣接して挿通孔２４を備える。挿通孔２４は、コネクタ５及び同軸ケーブル６を挿通可能な最小の孔である。

同軸ケーブル６を基板２５のエレメント２２に接続する場合、基板２５の裏面側から挿通孔２４に同軸ケーブル６のコネクタ５を通し、基板２５の図示しないコネクタに接続する。このように、基板２５に固設した挿通孔２４を通して同軸ケーブル６を配線した後、コネクタ５を接続することにより、同軸ケーブル６の基板２５に対する引き出し方向を制御することができる。

以上のように、本実施形態においても、基板２５のエレメント２２に接続した同軸ケーブル６がエレメント２２に重ならないように配線することができる。また、本実施形態によると、基板２５のコネクタに接続した状態の同軸ケーブル６のコネクタ５の回動を抑制することができる。よって、本実施形態のアンテナ装置２０は、第１の実施形態と同様に、アンテナ特性を安定させることができる。

次に、図４を参照して、第３の実施形態に係るアンテナ装置３０について説明する。このアンテナ装置３０は、挿通孔８の代わりにゲート３２を有する以外、上述した第１の実施形態のアンテナ装置１０と略同じ構造を有する。よって、ここでは、第１の実施形態と異なる構成について説明し、第１の実施形態のアンテナ装置１０と同様に機能する構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

アンテナ装置３０は、エレメント２を設けた基板４の表面から突出したゲート３２を有する。ゲート３２は、基板４の短手方向に沿ってエレメント２の給電部１に隣接した位置にある。ゲート３２は、基板４と一体に設けてもよく、基板４と別体に設けてもよい。ゲート３２は、同軸ケーブル６を保持する保持部材として機能する。

ゲート３２は、同軸ケーブル６のコネクタ５及び同軸ケーブル６を挿通可能な挿通孔３４を有する。挿通孔３４は、基板４の表面に沿って基板４の短手方向に延びた孔である。挿通孔３４は、コネクタ５及び同軸ケーブル６を挿通可能であればいかなる形状であってもよい。

本実施形態においても、上述した第１及び第２の実施形態と同様に、基板４の給電部１に設けたコネクタ（図示省略）に同軸ケーブル６のコネクタ５を接続した状態で、同軸ケーブル６の基板４に対する引き出し方向を制御することができる。つまり、同軸ケーブル６がエレメント２に重ならないように配線することができ、コネクタ５が回動し難くすることができる。よって、本実施形態においても、アンテナ装置３０のアンテナ特性を安定させることができる。

また、本実施形態によると、同軸ケーブル６を基板４に設けた挿通孔８に通す必要がなく、基板４の表面と略平行な方向に同軸ケーブル６を引き出すことができる。このため、本実施形態によると、同軸ケーブル６をコネクタ５の近くの部分で湾曲させる必要がなく、同軸ケーブル６にかかるストレスを小さくすることができる。これにより、コネクタ３、５の接続箇所に不所望な応力が加わる可能性がほとんど無くなり、コネクタ３、５の接続箇所に抉り力が作用する不具合を防止することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上述した実施形態では、基板のエレメントに同軸ケーブルを接続したアンテナ装置について説明したが、エレメントに対する給電及び信号の送受信が可能であれば、いかなる電線を接続した場合でも本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態では、同軸ケーブルのコネクタ及び同軸ケーブルを挿通する挿通孔として、全周が閉じた孔について説明したが、一部を切り欠いたＣ字状の孔やフック状の孔でもよい。

１、２３…給電部、２、２２…エレメント、３…基板側のコネクタ、４、２５…基板、５…同軸ケーブル側のコネクタ、６…同軸ケーブル、８、２４…挿通孔、１０、２０、３０…アンテナ装置、２１…接続部分、４１…突出部分、１００…データ処理装置、１１０…モジュール。

Claims (5)

1. エレメントを有する基板と、
   前記エレメントの給電部に接続するコネクタを端部に備えた同軸ケーブルと、
   前記コネクタ及び前記同軸ケーブルを挿通可能な大きさを有し前記給電部に隣接して前記基板に設けた挿通孔と、
   を有するアンテナ装置。
2. エレメントを有する基板と、
   前記エレメントの給電部に接続するコネクタを端部に備え、前記エレメントに重ならない第１の方向に引き出された電線と、
   前記基板に沿って前記給電部から前記第１の方向に離れた位置で前記電線を前記基板に保持する保持部と、
   を有するアンテナ装置。
3. 前記保持部は、前記コネクタ及び前記電線を挿通可能な大きさを有し前記給電部に隣接して前記基板に設けた挿通孔を有する、
   請求項２のアンテナ装置。
4. 前記挿通孔は、前記基板を貫通した孔である、
   請求項１又は請求項３のアンテナ装置。
5. 前記挿通孔は、前記基板に固設した該基板とは別の保持部材に設けた孔である、
   請求項１又は請求項３のアンテナ装置。