KR20150109363A

KR20150109363A - 안테나 장치

Info

Publication number: KR20150109363A
Application number: KR1020157019503A
Authority: KR
Inventors: 신스케 유키모토; 료 사이토
Original assignee: 미쓰비시 마테리알 가부시키가이샤
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2015-10-01
Also published as: HK1209906A1; WO2014111975A1; KR101970861B1; CN104854756A; CN104854756B

Abstract

복공진화한 각 공진 주파수의 플렉시블한 조정이 가능하고, 소형화나 박형화가 가능한 안테나 장치를 제공한다. 절연성의 기판 본체 (2) 와, 기판 본체 (2) 에 각각 금속박으로 패턴 형성된 그라운드면 (GND), 제 1 엘리먼트 (3) 및 제 2 엘리먼트 (4) 를 구비하고, 제 1 엘리먼트가, 그라운드면 측에 배치한 기단에 급전점 (FP) 이 형성되어 연장되고, 도중에 유전체 안테나의 안테나 소자 (AT) 가 접속되어 있음과 함께 선단에 제 1 보조 안테나부 (6) 가 접속되고, 제 2 엘리먼트가, 제 1 엘리먼트의 기단측에 접속되어 연장되고, 도중에 수동 소자 (P2) 가 접속되어 있음과 함께 선단에 제 2 보조 안테나부 (7) 가 접속되고, 제 1 보조 안테나부와 제 2 보조 안테나부가, 가요성의 박막 도체로 형성되어 있음과 함께 되접혀서 기판 본체의 상방에 그 기판 본체와의 사이에 간격을 두고 연장되어 있다.

Description

안테나 장치{ANTENNA DEVICE}

본 발명은 복수 공진화가 가능한 안테나 장치에 관한 것이다.

종래, 통신 기기에 있어서 안테나의 공진 주파수를 복공진화하기 위해서는, 방사 전극과 유전체 블록을 구비한 안테나나, 스위치, 제어 전압원을 사용한 안테나 장치가 제안되어 있다. 예를 들어, 유전체 블록에 의한 종래 기술로는, 특허문헌 1 에서는, 방사 전극을 수지 성형체로 형성하고, 또한 유전체 블록을 접착제로 일체화함으로써 고효율을 얻는 복합 안테나가 제안되어 있다.

또, 스위치, 제어 전압원을 사용한 종래 기술로서 특허문헌 2 에서는, 제 1 방사 전극과, 제 2 방사 전극과, 제 1 방사 전극의 도중부와 제 2 방사 전극의 기 단부 사이에 개재 형성되어, 제 2 방사 전극을 제 1 방사 전극과 전기적으로 접속 또는 절단시키기 위한 스위치를 구비하는 안테나 장치가 제안되어 있다.

일본 공개특허공보 2010-81000호 일본 공개특허공보 2010-166287호

그러나, 상기 종래의 기술에 있어서도 이하의 과제가 남아 있다.

즉, 특허문헌 1 에 기재된 유전체 블록에 의한 기술에서는, 방사 전극을 여진하는 유전체 블록을 사용하고 있어, 기기마다 유전체 블록, 방사 전극 패턴 등의 설계가 필요해지고, 그 설계 조건에 따라 안테나 성능이 열화되거나 불안정 요소가 증가하는 문제가 있다. 또, 방사 전극이 수지 성형체의 표면에 형성되어 있기 때문에, 수지 성형체 상에 방사 전극 패턴을 설계할 필요가 있어, 실장하는 통신 기기나 그 용도에 따라 안테나 설계, 금형 설계가 필요해져, 대폭적인 비용의 증대를 초래해 버린다. 또한, 유전체 블록과 수지 성형체를 접착제로 일체화하기 때문에, 접착제의 Q 값 이외에도 접착 조건 (접착제의 두께, 접착 면적 등) 에 따라 안테나 성능이 열화되거나 불안정 요소가 증가하는 문제가 있다. 또, 특허문헌 2 에 기재된 스위치, 제어 전압원을 사용한 안테나 장치의 경우, 스위치로 공진 주파수의 전환을 실시하기 때문에, 제어 전압원의 구성이나 리액턴스 회로 등이 필요하여, 안테나 구성이 기기마다 복잡화되고, 설계의 자유도가 없으며, 용이한 안테나 조정이 곤란하다는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 복공진화한 각 공진 주파수의 플렉시블한 조정이 가능하고, 용도나 각 기기에 따른 안테나 성능을 저렴하고 또한 용이하게 확보할 수 있음과 함께 소형화나 박형화가 가능한 안테나 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 구성을 채용하였다. 즉, 제 1 발명의 안테나 장치는, 절연성의 기판 본체와, 그 기판 본체에 각각 금속박으로 패턴 형성된 그라운드면, 제 1 엘리먼트 및 제 2 엘리먼트를 구비하고, 상기 제 1 엘리먼트가, 상기 그라운드면 측에 배치한 기단에 급전점이 형성되어 연장되고, 도중에 유전체 안테나의 안테나 소자가 접속되어 있음과 함께 선단에 제 1 보조 안테나부가 접속되고, 상기 제 2 엘리먼트가, 상기 제 1 엘리먼트의 기단측에 접속되어 연장되고, 도중에 수동 소자가 접속되어 있음과 함께 선단에 제 2 보조 안테나부가 접속되고, 상기 제 1 보조 안테나부와 상기 제 2 보조 안테나부가, 가요성의 박막 도체로 형성되어 있음과 함께 되접혀서 상기 기판 본체의 상방에 그 기판 본체와의 사이에 간격을 두고 연장되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 안테나 장치에서는, 제 1 보조 안테나부와 제 2 보조 안테나부가, 가요성의 박막 도체로 형성되어 있음과 함께 되접혀서 기판 본체의 상방에 그 기판 본체와의 사이에 간격을 두고 연장되어 있으므로, 제 1, 제 2 보조 안테나부와 기판 본체 상의 그라운드면, 원하는 공진 주파수로 자기 공진하지 않는 로딩 소자의 안테나 소자 및 각 엘리먼트와의 사이에서 발생하는 부유 용량을 효과적으로 이용함으로써 복공진화시킬 수 있다. 또, 제 1 보조 안테나부와 제 2 보조 안테나부가, 가요성의 박막 도체로 형성되어 있음과 함께 되접혀서 있으므로, 제 1, 제 2 보조 안테나부와 기판 본체의 간격을 적절히 변경 가능하여, 설치 지점의 간극이 변화된 경우나 제 1, 제 2 보조 안테나부를 만곡시켜 배치시켜야 하는 경우라도, 실장하는 케이싱의 배치 조건에 플렉시블하게 대응할 수 있다. 특히, 제 1, 제 2 보조 안테나부에는 안테나 소자나 수동 소자를 실장하지 않고, 이들을 기판 본체측에만 실장함으로써, 제 1, 제 2 보조 안테나부의 가요성을 충분히 확보할 수 있다. 또, 안테나 소자 및 각 수동 소자의 선택에 의해, 각 공진 주파수나 임피던스를 플렉시블하게 조정 가능하여, 용도나 기기, 설계 조건에 따른 2 공진화가 가능한 안테나 장치를 얻을 수 있다. 또한 제 1, 제 2 보조 안테나부와 기판 본체의 평면 내의 각 엘리먼트와의 연장 형상으로 설계가 가능하여, 종래의 유전체 블록이나 수지 성형체 등을 사용하는 경우에 비해 박형화가 가능함과 함께, 유전체 안테나인 안테나 소자의 선택에 의해 소형화 및 고성능화가 가능해진다. 또, 금형, 설계 변경 등에 의한 비용이 필요하지 않아 저비용을 실현할 수 있다.

제 2 발명의 안테나 장치는, 제 1 발명에 있어서, 상기 제 1 보조 안테나부와 상기 제 2 보조 안테나부가, 절연성 필름에 금속박으로 패턴 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이 안테나 장치에서는, 제 1 보조 안테나부와 제 2 보조 안테나부가 절연성 필름에 금속박으로 패턴 형성되어 있으므로, 높은 가요성을 얻을 수 있음과 함께, 절연성 필름의 재료로서 높은 유전율의 것을 적절히 선택함으로써, 제 1, 제 2 보조 안테나부의 패턴 단축 효과가 얻어짐과 함께, 원하는 주파수대가 낮은 경우나 추가적인 소형화가 요망되고 있는 경우에도 대응 가능해진다. 또한, 범용의 플렉시블 프린트 기판을 이용할 수 있어, 비용의 저감을 도모하는 것이 가능하다.

제 3 발명의 안테나 장치는, 제 1 또는 제 2 발명에 있어서, 상기 제 1 보조 안테나부와 상기 제 2 보조 안테나부의 개방단이, 서로 역방향을 향해 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이 안테나 장치에서는, 제 1 보조 안테나부와 제 2 보조 안테나부의 개방단이 서로 역방향을 향해 배치되어 있으므로, 서로의 임피던스가 높은 부분끼리 역방향이 되어 결합을 억제할 수 있음과 함께, 서로의 사이에 발생하는 부유 용량을 효과적으로 이용할 수 있다.

제 4 발명의 안테나 장치는, 제 1 내지 제 3 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 보조 안테나부의 개방단이, 상기 안테나 소자의 개방단에 대하여 역방향을 향해 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이 안테나 장치에서는, 제 1 보조 안테나부의 개방단이, 안테나 소자의 개방단에 대하여 역방향을 향해 배치되어 있으므로, 서로의 임피던스가 높은 부분끼리 역방향이 되어 결합을 억제할 수 있음과 함께, 서로의 사이에 발생하는 부유 용량을 효과적으로 이용할 수 있다.

제 5 발명의 안테나 장치는, 제 1 내지 제 4 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 제 1 보조 안테나부 및 상기 제 2 보조 안테나부와 상기 기판 본체 사이에, 스페이서가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이 안테나 장치에서는, 제 1 보조 안테나부 및 제 2 보조 안테나부와 기판 본체 사이에 스페이서가 설치되어 있으므로, 소정 두께로 설정한 스페이서에 의해 제 1, 제 2 보조 안테나부와 기판 본체의 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 또, 스페이서의 재료를 고유전체 재료로 함으로써, 제 1, 제 2 보조 안테나부의 패턴 단축 효과가 얻어진다. 또한, 고무 등의 탄성 재료를 채용함으로써, 충격 흡수 효과도 얻는 것이 가능하다.

제 6 발명의 안테나 장치는, 제 1 내지 제 5 중 어느 하나의 발명에 있어서, 상기 기판 본체에 금속박으로 패턴 형성되어 있음과 함께 상기 제 1 엘리먼트의 기단으로부터 연장되고 선단이 상기 급전점으로부터 이간된 위치에서 상기 그라운드면에 접속된 제 3 엘리먼트를 구비하고, 상기 제 1 엘리먼트가, 상기 그라운드면 측에 배치한 기단에 급전점이 형성되어 있음과 함께 상기 그라운드면으로부터 이간되는 방향으로 연장되는 제 1 연장부와, 그 제 1 연장부의 선단으로부터 상기 그라운드면을 따른 방향으로 연장되는 제 2 연장부를 갖고, 상기 제 2 엘리먼트가, 상기 제 1 엘리먼트의 기단으로부터 상기 제 1 연장부로부터 이간되는 방향으로 연장되 제 3 연장부와, 그 제 3 연장부의 선단으로부터 상기 제 1 연장부를 따라 상기 그라운드면으로부터 이간되는 방향으로 연장되는 제 4 연장부를 갖고, 상기 제 1 보조 안테나부가, 상기 제 2 연장부의 선단으로부터 상기 기판 본체의 상방을 향해 연장되는 제 5 연장부와, 그 제 5 연장부의 선단으로부터 상기 제 2 연장부를 따라 연장되는 제 6 연장부를 갖고, 상기 제 2 보조 안테나부가, 상기 제 4 연장부의 선단으로부터 상기 기판 본체의 상방을 향해 연장되는 제 7 연장부와, 그 제 7 연장부의 선단으로부터 상기 제 6 연장부를 따라 연장되는 제 8 연장부를 갖고, 상기 제 2 연장부가, 상기 그라운드면과의 사이의 부유 용량을 발생할 수 있게 상기 그라운드면에 대하여 간격을 두고 연장되어 있음과 함께 도중에 상기 안테나 소자가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 이 안테나 장치에서는, 상기 각 연장부의 배치에 의해, 제 1 연장부와 제 4 연장부 사이의 부유 용량과, 제 1 보조 안테나부 (주로 제 6 연장부) 와 제 7 연장부 사이의 부유 용량과, 제 1 보조 안테나부 (주로 제 6 연장부) 와 제 8 연장부 사이의 부유 용량과, 제 1 보조 안테나부 (주로 제 6 연장부) 와 안테나 소자 사이의 부유 용량과, 제 1 보조 안테나부 (주로, 제 6 연장부) 와 그라운드면 사이의 부유 용량과, 안테나 소자와 그라운드면 사이의 부유 용량과, 제 7 연장부와 그라운드면 사이의 부유 용량과, 제 8 연장부와 그라운드면 사이의 부유 용량을 발생시킬 수 있다.

본 발명에 의하면 이하의 효과를 발휘한다. 즉, 본 발명의 안테나 장치에 의하면, 제 1 보조 안테나부와 제 2 보조 안테나부가, 가요성의 박막 도체로 형성되어 있음과 함께 되접혀서 각 엘리먼트, 안테나 소자 및 수동 소자가 형성된 기판 본체의 상방에 그 기판 본체와의 사이에 간격을 두고 연장되어 있으므로, 각 공진 주파수를 플렉시블하게 조정 가능하고, 설계 조건에 따른 2 공진화가 가능함과 함께 소형화 및 고성능화가 가능해진다. 따라서, 본 발명의 안테나 장치는, 다양한 용도나 기기에 대응한 복공진화가 용이하게 가능해짐과 함께, 스페이스 절약화와 배선 및 설치 자유도의 향상을 도모할 수 있다.

도 1 은, 본 발명에 관련된 안테나 장치의 일 실시형태에 있어서, 제 1 및 제 2 보조 안테나부를 전개시킨 상태 (a) 와 되접은 상태 (b) 를 나타내는 주요부의 평면도이다.
도 2 는, 본 실시형태에 있어서, 안테나 장치를 나타내는 주요부의 측면도이다.
도 3 은, 본 실시형태에 있어서, 안테나 소자를 나타내는 사시도 (a), 평면도 (b), 정면도 (c) 및 저면도 (d) 이다.
도 4 는, 본 실시형태에 있어서, 안테나 장치에서 발생하는 부유 용량을 나타내는 배선도이다.
도 5 는, 본 발명에 관련된 안테나 장치의 실시예에 있어서, 2 공진화에 있어서의 VSWR 특성 (전압 정재파 비) 을 나타내는 그래프이다.
도 6 은, 본 발명에 관련된 안테나 장치의 실시예에 있어서, 900 ㎒ 대의 방사 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 7 은, 본 발명에 관련된 안테나 장치의 실시예에 있어서, 1800 ㎒ 대의 방사 패턴을 나타내는 그래프이다.
도 8 은, 본 발명에 관련된 안테나 장치의 실시예에 있어서, 만곡 배치하여 스페이서의 두께를 6 ㎜ 로 한 경우 (a) 와, 만곡 배치하여 스페이서의 두께를 3 ㎜ 로 한 경우 (b) 와, 수직 배치하여 스페이서의 두께를 6 ㎜ 로 한 경우 (c) 의 안테나 장치를 나타내는 주요부의 측면도이다.
도 9 는, 본 발명에 관련된 안테나 장치의 실시예에 있어서, 만곡 배치하여 스페이서의 두께를 6 ㎜ 로 한 경우와, 만곡 배치하여 스페이서의 두께를 3 ㎜ 로 한 경우와, 수직 배치하여 스페이서의 두께를 6 ㎜ 로 한 경우의 제 1 및 제 2 공진 주파수를 나타내는 그래프이다.
도 10 은, 본 실시형태의 다른예에 있어서, 안테나 장치를 나타내는 케이싱을 파단했을 때의 주요부의 측면도이다.

이하, 본 발명에 관련된 안테나 장치의 일 실시형태를, 도 1 내지 도 5 를 참조하면서 설명한다.

본 실시형태에 있어서의 안테나 장치 (1) 는, 도 1 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 절연성의 기판 본체 (2) 와, 그 기판 본체 (2) 에 각각 동박 등의 금속박으로 패턴 형성된 그라운드면 (GND), 제 1 엘리먼트 (3), 제 2 엘리먼트 (4) 및 제 3 엘리먼트 (5) 를 구비하고 있다. 또한, 그라운드면 (GND) 에는, RF 회로 부품 등의 실장 영역이 형성된다.

상기 제 1 엘리먼트 (3) 는, 그라운드면 (GND) 측에 배치한 기단에 급전점 (FP) 이 형성되어 연장되고, 도중에 유전체 안테나의 안테나 소자 (AT) 및 제 1 수동 소자 (P1) 가 접속되어 있음과 함께 선단에 제 1 보조 안테나부 (6) 가 접속되어 있다. 상기 제 2 엘리먼트 (4) 는, 제 1 엘리먼트 (3) 의 기단측에 접속되어 연장되고, 도중에 제 2 수동 소자 (P2) 가 접속되어 있음과 함께 선단에 제 2 보조 안테나부 (7) 가 접속되어 있다. 상기 제 3 엘리먼트 (5) 는, 제 1 엘리먼트 (3) 의 기단으로부터 연장되고 선단이 급전점 (FP) 으로부터 이간된 위치에서 그라운드면 (GND) 에 접속되어 있다. 또, 제 3 엘리먼트 (5) 의 도중에는, 제 3 수동 소자 (P3) 가 접속되어 있다.

상기 제 1 보조 안테나부 (6) 와 제 2 보조 안테나부 (7) 는, 도 1 의 (b) 및 도 2 에 나타내는 바와 같이, 가요성의 박막 도체로 형성되어 있음과 함께 되접혀서 기판 본체 (2) 의 상방에 그 기판 본체 (2) 와의 사이에 간격을 두고 연장되어 있다. 또, 제 1 보조 안테나부 (6) 및 제 2 보조 안테나부 (7) 와 기판 본체 (2) 사이에는, 스페이서 (8) 가 설치되어 있다.

이들 제 1 보조 안테나부 (6) 와 제 2 보조 안테나부 (7) 는, 절연성 필름 (9) 에 동박 등의 금속박으로 패턴 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 절연성 필름 (9) 을 구성하는 2 층의 폴리이미드막의 사이에 제 1 보조 안테나부 (6) 및 제 2 보조 안테나부 (7) 를 구성하는 동박이 형성된 플렉시블 프린트 기판을 채용하고 있다. 또한, 제 1 보조 안테나부 (6) 및 제 2 보조 안테나부 (7) 는 납땜에 의해 제 1 엘리먼트 (3) 및 제 2 엘리먼트 (4) 에 접속되어 있지만, 다른 접속 구조를 채용해도 상관없다.

상기 제 1 엘리먼트 (3) 는, 그라운드면 (GND) 측에 배치한 기단에 급전점 (FP) 이 형성되어 있음과 함께 그라운드면 (GND) 으로부터 이간되는 방향으로 연장되는 제 1 연장부 (E1) 와, 그 제 1 연장부 (E1) 의 선단으로부터 그라운드면 (GND) 을 따른 방향 (대향하는 그라운드면 (GND) 의 단변 (端邊)) 으로 연장되는 제 2 연장부 (E2) 를 갖고 있다.

상기 제 2 엘리먼트 (4) 는, 제 1 엘리먼트 (3) 의 기단으로부터 제 1 연장부 (E1) 로부터 이간되는 방향으로 연장되는 제 3 연장부 (E3) 와, 그 제 3 연장부 (E3) 의 선단으로부터 제 1 연장부 (E1) 를 따라 그라운드면 (GND) 으로부터 이간되는 방향으로 연장되는 제 4 연장부 (E4) 를 갖고 있다.

상기 제 1 보조 안테나부 (6) 는, 제 2 연장부 (E2) 의 선단으로부터 기판 본체 (2) 의 상방을 향해 연장되는 제 5 연장부 (E5) 와, 그 제 5 연장부 (E5) 의 선단으로부터 제 2 연장부 (E2) 를 따라 연장되는 제 6 연장부 (E6) 를 갖고 있다. 상기 제 2 보조 안테나부 (7) 는, 제 4 연장부 (E4) 의 선단으로부터 기판 본체 (2) 의 상방을 향해 연장되는 제 7 연장부 (E7) 와, 그 제 7 연장부 (E7) 의 선단으로부터 제 6 연장부 (E6) 를 따라 연장되는 제 8 연장부 (E8) 를 갖고 있다.

상기 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 는, 모두 제 1 엘리먼트 (3) 및 제 2 엘리먼트 (4) 보다 선폭이 넓게 설정되어 있다. 특히, 제 6 연장부 (E6) 및 제 7 연장부 (E7) 는 폭넓게 형성되어 있어, 안테나 점유 면적을 크게 함과 함께, 안테나 소자 (AT) 및 각 엘리먼트 사이에서 발생하는 부유 용량을 효과적으로 이용하여 광대역화를 도모하고 있다. 또한, 낮은 공진 주파수에 대응하는 보조 안테나부를 내측 (안테나 소자 (AT) 에 가까운 측) 에 배치하는 것이 바람직하다. 즉, 본 실시형태에서는, 낮은 주파수대인 제 1 주파수 (f1) 에 대응하는 제 1 보조 안테나부 (6) 를, 높은 주파수대인 제 2 주파수 (f2) 에 대응하는 제 2 보조 안테나부 (7) 보다 내측에 배치하고 있다. 이로써, 낮은 주파수대인 제 1 주파수 (f1) 에 대응하는 제 1 보조 안테나부 (6) 를 안테나 소자 (AT) 에 가까이 함과 함께 그라운드면 (GND) 에 설치되는 RF 회로 부품이나 케이싱 등으로부터 멀리할 수 있다.

상기 제 2 연장부 (E2) 는, 그라운드면 (GND) 과의 사이의 부유 용량을 발생할 수 있게 그라운드면 (GND) 에 대하여 간격을 두고 연장되어 있음과 함께 도중에 상기 안테나 소자 (AT) 가 형성되어 있다. 또한, 상기 제 3 엘리먼트 (5) 는, 제 1 연장부 (E1) 에 대하여 제 2 엘리먼트 (4) 와 반대측으로 연장되고, 도중에 구부러져 제 1 연장부 (E1) 로부터 이간된 위치에서 그라운드면 (GND) 에 접속되어 있다.

상기 제 1 보조 안테나부 (6) 와 제 2 보조 안테나부 (7) 의 개방단은, 서로 역방향을 향해 배치되어 있다. 또, 제 1 보조 안테나부 (6) 의 개방단은, 안테나 소자 (AT) 의 개방단 (제 2 연장부 (E2) 의 선단측의 단부) 에 대하여 역방향을 향해 배치되어 있다.

상기 기판 본체 (2) 는 일반적인 프린트 기판으로서, 본 실시형태에서는, 직사각형상의 유리 에폭시 수지 등으로 이루어지는 프린트 기판의 본체를 채용하고 있다.

상기 급전점 (FP) 은, 동축 케이블 등의 급전 수단을 통해서 고주파 회로 (도시 생략) 의 급전점에 접속된다. 이 급전 수단으로는, 동축 케이블, 리셉터클 등의 커넥터, 접점이 판스프링 형상을 갖는 접속 구조, 접점이 핀 프로브 형상 또는 핀 형상을 갖는 접속 구조, 납땜용의 랜드를 사용한 접속 구조 등의 여러 가지 구조가 채용 가능하다. 예를 들어, 급전 수단으로서 동축 케이블을 채용하는 경우, 그라운드면 (GND) 의 기단측에 동축 케이블의 그라운드선이 접속됨과 동시에, 동축 케이블의 심선 (芯線) 이 급전점 (FP) 에 접속된다.

상기 안테나 소자 (AT) 는, 원하는 공진 주파수로 자기 공진하지 않는 로딩 소자로서, 예를 들어 도 3 에 나타내는 바와 같이, 세라믹스 등의 유전체 (101) 의 표면에 Ag 등의 도체 패턴 (102) 이 형성된 칩 안테나이다. 이 안테나 소자 (AT) 는 공진 주파수 등의 설정에 따라, 그 길이, 폭, 도체 패턴 (102) 등이 서로 상이한 소자를 선택해도 상관없음과 함께, 동일한 소자를 선택해도 상관없다. 상기 제 1 수동 소자 (P1) ∼ 제 3 수동 소자 (P3) 는, 예를 들어 인덕터, 콘덴서 또는 저항이 채용된다.

제 1 엘리먼트 (3), 제 2 엘리먼트 (4), 제 1 보조 안테나부 (6) 및 제 2 보조 안테나부 (7) 는, 서로간의 각 부유 용량과, 그라운드면 (GND) 과의 사이의 부유 용량을 발생할 수 있게 각각 간격을 두고 연장되어 있다. 즉, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 제 1 연장부 (E1) 와 제 4 연장부 (E4) 사이의 부유 용량 (Ca) 과, 제 1 보조 안테나부 (6) (주로 제 6 연장부 (E6)) 와 제 7 연장부 (E7) 사이의 부유 용량 (Cb) 과, 제 1 보조 안테나부 (6) (주로 제 6 연장부 (E6)) 와 제 8 연장부 (E8) 사이의 부유 용량 (Cc) 과, 제 1 보조 안테나부 (6) (주로 제 6 연장부 (E6)) 와 안테나 소자 (AT) 사이의 부유 용량 (Cd) 과, 제 1 보조 안테나부 (6) (주로, 제 6 연장부 (E6)) 와 그라운드면 (GND) 사이의 부유 용량 (Ce) 과, 안테나 소자 (AT) 와 그라운드면 (GND) 사이의 부유 용량 (Cf), 제 7 연장부 (E7) 와 그라운드면 (GND) 사이의 부유 용량 (Cg) 과, 제 8 연장부 (E8) 와 그라운드면 (GND) 사이의 부유 용량 (Ch) 이 발생 가능하다.

상기 스페이서 (8) 는, 예를 들어 ABS 등의 수지로 형성된 직방체 또는 판상체이며, 절연성의 접착제나 양면 시일 등으로 설치되어 있다. 이 스페이서 (8) 의 두께나 기판 본체 (2) 상의 설치 위치는, 안테나 장치 (1) 의 설치 지점의 스페이스나 안테나 소자 (AT) 의 실장 위치 등에 따라 결정된다. 본 실시형태에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 스페이서 (8) 가, 기판 본체 (2) 의 단변으로부터 이간된 위치로서 안테나 소자 (AT) 와 그라운드면 (GND) 사이에 설치되고, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 가, 되접었을 때에 만곡하여 배치된 상태로 되어 있다. 또한, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 는, 절연성 필름 (9) 을 개재하여 스페이서 (8) 상면에 접착제나 양면 테이프 등에 의해 고정되어 있다.

다음으로, 본 실시형태의 안테나 장치 (1) 에 있어서의 공진 주파수에 대해, 도 5 를 참조하여 설명한다.

본 실시형태의 안테나 장치 (1) 에서는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 제 1 공진 주파수 (f1) 및 제 2 공진 주파수 (f2) 의 2 개로 복공진화된다. 상기 제 1 공진 주파수 (f1) 는, 2 개의 공진 주파수 중 낮은 주파수대 (예를 들어, 900 ㎒ 대) 의 것이며, 안테나 소자 (AT) 와, 제 1 엘리먼트 (3) 와, 제 1 보조 안테나부 (6) 의 길이와, 각 부유 용량 (Ca ∼ Cf) 에 의해 결정된다. 또, 상기 제 2 공진 주파수 (f2) 는, 2 개의 공진 주파수 중 높은 주파수대 (예를 들어, 1800 ㎒ 대) 의 것이며, 제 1 엘리먼트 (3) 와, 제 2 엘리먼트 (4) 와, 제 2 보조 안테나부 (7) 의 길이와, 부유 용량 (Ca, Cb, Cc, Cg, Ch) 에 의해 결정된다.

또한, 제 1 공진 주파수 (f1) 의 최종적인 조정은, 제 1 수동 소자 (P1) 를 사용하여 플렉시블하게 조정 가능하다. 또, 제 2 공진 주파수 (f2) 의 최종적인 조정은, 제 2 수동 소자 (P2) 를 사용하여 플렉시블하게 조정 가능하다.

또, 제 1 공진 주파수 (f1) 에 있어서의 임피던스는, 각 부유 용량 (Ca ∼ Cf) 에 의해 결정된다. 또, 제 2 공진 주파수 (f2) 에 있어서의 임피던스는, 각 부유 용량 (Ca, Cb, Cc, Cg, Ch) 에 의해 결정된다. 또한 각 공진 주파수에 대하여, 제 3 수동 소자 (P3) 를 사용하여 최종적인 임피던스 조정을 플렉시블하게 실시할 수 있다.

따라서, 제 1 공진 주파수 (f1) 는, 주로 도 4 중의 파선 (A1) 으로 둘러싸인 부분에서 조정된다. 또, 제 2 공진 주파수 (f2) 는, 주로 도 4 중의 파선 (A2) 으로 둘러싸인 부분에서 조정된다. 이와 같이, 안테나 동작에 있어서, 안테나 소자 (AT) 및 각 수동 소자 (P1 ∼ P3) 뿐만 아니라, 엘리먼트 사이의 부유 용량과, 각 엘리먼트와 그라운드면 (GND) 사이의 부유 용량과, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 와 각 엘리먼트나 그라운드면 (GND) 의 부유 용량을 이용함으로써, 안테나 점유 영역의 소형화를 실현할 수 있다.

이와 같이 본 실시형태의 안테나 장치 (1) 에서는, 제 1 보조 안테나부 (6) 와 제 2 보조 안테나부 (7) 가, 가요성의 박막 도체로 형성되어 있음과 함께 되접혀서 기판 본체 (2) 의 상방에 그 기판 본체 (2) 와의 사이에 간격을 두고 연장되어 있으므로, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 와 기판 본체 (2) 상의 그라운드면 (GND), 원하는 공진 주파수로 자기 공진하지 않는 로딩 소자의 안테나 소자 (AT) 및 각 엘리먼트와의 사이에서 발생하는 부유 용량을 효과적으로 이용함으로써 복공진화시킬 수 있다.

또, 제 1 보조 안테나부 (6) 와 제 2 보조 안테나부 (7) 가, 가요성의 박막 도체로 형성되어 있음과 함께 되접혀서 있으므로, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 와 기판 본체 (2) 의 간격을 적절히 변경 가능하여, 설치 지점의 간극이 변화된 경우나 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 를 만곡시켜 배치시켜야 하는 경우라도, 실장하는 케이싱의 배치 조건에 플렉시블하게 대응할 수 있다. 특히, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 에는, 안테나 소자 (AT) 나 수동 소자를 실장하지 않고, 이들을 기판 본체 (2) 측에만 실장함으로써, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 의 가요성을 충분히 확보할 수 있다.

또, 안테나 소자 (AT) 및 각 수동 소자 (P1 ∼ P3) 의 선택에 의해, 각 공진 주파수나 임피던스를 플렉시블하게 조정 가능하여, 용도나 기기, 설계 조건에 따른 2 공진화가 가능한 안테나 장치를 얻을 수 있다. 또한 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 와 기판 본체 (2) 의 평면 내의 각 엘리먼트의 연장 형상으로 설계가 가능하여, 종래의 유전체 블록이나 수지 성형체 등을 사용하는 경우에 비해 박형화가 가능함과 함께, 유전체 안테나인 안테나 소자 (AT) 의 선택에 의해 소형화 및 고성능화가 가능해진다. 또, 금형, 설계 변경 등에 의한 비용이 필요하지 않아 저비용을 실현할 수 있다.

또, 제 1 보조 안테나부 (6) 와 제 2 보조 안테나부 (7) 가 절연성 필름에 금속박으로 패턴 형성되어 있으므로, 높은 가요성을 얻을 수 있음과 함께, 절연성 필름의 재료로서 높은 유전율의 것을 적절히 선택함으로써, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 의 패턴 단축 효과가 얻어짐과 함께, 원하는 주파수대가 낮은 경우나 추가적인 소형화가 요망되고 있는 경우에도 대응 가능해진다. 또한, 범용의 플렉시블 프린트 기판을 이용할 수 있어 비용의 저감을 도모하는 것이 가능하다.

또는, 제 1 보조 안테나부 (6) 와 제 2 보조 안테나부 (7) 의 개방단이 서로 역방향을 향해 배치되어 있으므로, 서로의 임피던스가 높은 부분끼리 역방향이 되어 결합을 억제할 수 있음과 함께, 서로의 사이에 발생하는 부유 용량을 효과적으로 이용할 수 있다. 또한, 제 1 보조 안테나부 (6) 의 개방단이 안테나 소자 (AT) 의 개방단에 대하여 역방향을 향해 배치되어 있으므로, 서로의 임피던스가 높은 부분끼리 역방향이 되어 결합을 억제할 수 있음과 함께, 서로의 사이에 발생하는 부유 용량을 효과적으로 이용할 수 있다.

또, 제 1 보조 안테나부 (6) 및 제 2 보조 안테나부 (7) 와 기판 본체 (2) 사이에 스페이서 (8) 가 설치되어 있으므로, 소정 두께로 설정한 스페이서 (8) 에 의해 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 와 기판 본체 (2) 의 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 또, 스페이서 (8) 의 재료를 고유전체 재료로 함으로써, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 의 패턴 단축 효과가 얻어진다. 또한, 고무 등의 탄성 재료를 채용함으로써, 충격 흡수 효과도 얻는 것이 가능하다.

실시예

다음으로, 본 실시형태의 안테나 장치를 실제로 제작한 실시예에 있어서, 각 공진 주파수에서의 2 공진화에 있어서의 VSWR 특성 (전압 정재파 비) 과 방사 패턴과 스페이서 조건을 변경한 경우에 대해 측정한 결과를, 도 5 내지 도 9 를 참조하여 설명한다.

또한, 각 수동 소자는, 제 1 수동 소자 (P1) : 10 nH, 제 2 수동 소자 (P2) : 1.5 nH, 제 3 수동 소자 (P3) : 10 nH 모두 인덕터를 사용하였다. 또, 스페이서 (8) 의 두께는 6 ㎜ 로 하였다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는, 제 1 공진 주파수 (f1) : 927.13 ㎒, VSWR : 1.17, 대역 폭 (V.S.W.R ≤ 3) : 82.9 ㎒ 이며, 제 2 공진 주파수 (f2) : 1848.97 ㎒, VSWR : 1.28, 대역 폭 (V.S.W.R ≤ 3) : 593.1 ㎒ 였다.

또, 방사 패턴의 측정에 대해서는, 제 1 연장부 (E1) 의 연장 방향으로서 그라운드면 (GND) 을 향하는 방향을 X 방향으로 하고, 제 2 연장부 (E2) 의 연장 방향의 역방향을 Y 방향으로 하고, 기판 본체 (2) 의 표면에 대한 수직 방향을 Z 방향으로 하였다. 이 때의 YZ 면에 대한 수직 편파, 수평 편파 및 전력 이득을 측정하였다.

도 6 은, 900 ㎒ 대역의 제 1 공진 주파수 (f1) 에 있어서의 방사 패턴 (YZ면) 으로, 평균 전력 이득이 0.4 dBi 였다. 도 7 은, 1800 ㎒ 대역의 제 2 공진 주파수 (f2) 에 있어서의 방사 패턴 (YZ 면) 으로, 평균 전력 이득이 -0.4 dBi 였다.

다음으로, 제 1 및 제 2 보조 안테나부의 배치 조건에 대한 공진 주파수의 영향을 확인한 결과를 도 8 에 나타낸다. 여기에서는, 만곡 배치하여 스페이서 (8) 의 두께를 6 ㎜ 로 한 경우 (도 8 의 (a)) 와, 만곡 배치하여 스페이서 (8) 의 두께를 3 ㎜ 로 한 경우 (도 8 의 (b)) 와, 수직 배치하여 스페이서 (8) 의 두께를 6 ㎜ 로 한 경우 (도 8 의 (c)) 에서, 각각 제 1 및 제 2 공진 주파수 (f1, f2) 의 변화를 측정하여 비교하였다. 또한, 상기 만곡 배치란, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 를, 기판 본체 (2) 로부터 상방으로 일단 경사 방향을 향해 만곡 상태로 연장시킨 후에 스페이서 (8) 상면을 따라 설치한 경우이며, 상기 수직 배치란, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 를, 기판 본체 (2) 로부터 상방으로 일단 수직 방향을 향해 연장시킨 후에 스페이서 (8) 상면을 따라 설치한 경우이다.

또, 수직 배치하여 스페이서 (8) 의 두께를 6 ㎜ 로 한 경우 (도 8 의 (c)) 에서는, 스페이서 (8) 를 기판 본체 (2) 의 단변 근방이면서, 도 1 에 있어서의 안테나 소자 (AT) 의 우측에 설치하고 있다. 이 결과로부터 알 수 있는 바와 같이, 각 배치에 대하여 공진 주파수는, 900/1800 ㎒ 대 모두 ±1 ％ 정도의 미미한 변화로 억제되어 있어, 제 1 및 제 2 보조 안테나부의 배치에 대한 주파수 변동이 적어, 실장하는 기기별로 대응이 용이하다는 것을 알 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 실시형태 및 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지 변경을 추가할 수 있다.

예를 들어, 상기 실시형태에서는, 제 2 연장부에 안테나 소자를 형성하였지만, 제 4 연장부에도 안테나 소자를 형성해도 상관없다. 이 경우, 제 4 연장부의 안테나 소자에 의해 제 2 엘리먼트의 길이를 단축할 수 있어, 안테나 점유 면적이 좁은 경우 등에 바람직하다. 또, 제 4 연장부로의 안테나 소자의 채용에 의해 부유 용량 (Ca) 을 크게 얻을 수도 있다.

또한 상기 실시형태와 같이 플렉시블 프린트 기판을 이용하여 제 1 및 제 2 보조 안테나부를 형성하는 것이 바람직하지만, 다른 가요성의 도체 박막으로 형성해도 상관없다. 예를 들어, 가요성을 가진 박형의 유리 에폭시 기판을 사용하고 그 위에 제 1 및 제 2 보조 안테나부를 동박 등의 금속박으로 패턴 형성한 것이어도 상관없다.

또, 상기 실시형태에서는, 제 1 및 제 2 보조 안테나부를 형성한 플렉시블 프린트 기판을 스페이서 상에 장착하여 기판 본체 상방에 설치하고 있지만, 다른 예로서 도 10 에 나타내는 바와 같이, 스페이서를 사용하지 않고, 제 1 및 제 2 보조 안테나부 (6, 7) 를 형성한 플렉시블 프린트 기판을, 안테나 장치가 내장되는 통신 기기 등의 케이싱 (20) 의 내면에 접착제나 양면 테이프 등에 의해 첩부 (貼付) 함으로써, 기판 본체 (2) 상방으로 연장되도록 설치해도 상관없다.

1 : 안테나 장치
2 : 기판 본체
3 : 제 1 엘리먼트
4 : 제 2 엘리먼트
5 : 제 3 엘리먼트
6 : 제 1 보조 안테나부
7 : 제 2 보조 안테나부
8 : 스페이서
AT : 안테나 소자
E1 : 제 1 연장부
E2 : 제 2 연장부
E3 : 제 3 연장부
E4 : 제 4 연장부
E5 : 제 5 연장부
E6 : 제 6 연장부
E7 : 제 7 연장부
E8 : 제 8 연장부
GND : 그라운드면
P1 : 제 1 수동 소자
P2 : 제 2 수동 소자
P3 : 제 3 수동 소자
FP : 급전점

Claims

절연성의 기판 본체와, 그 기판 본체에 각각 금속박으로 패턴 형성된 그라운드면, 제 1 엘리먼트 및 제 2 엘리먼트를 구비하고,
상기 제 1 엘리먼트가, 상기 그라운드면 측에 배치한 기단에 급전점이 형성되어 연장되고, 도중에 유전체 안테나의 안테나 소자가 접속되어 있음과 함께 선단에 제 1 보조 안테나부가 접속되고, 상기 제 2 엘리먼트가, 상기 제 1 엘리먼트의 기단측에 접속되어 연장되고, 도중에 수동 소자가 접속되어 있음과 함께 선단에 제 2 보조 안테나부가 접속되고, 상기 제 1 보조 안테나부와 상기 제 2 보조 안테나부가, 가요성의 박막 도체로 형성되어 있음과 함께 되접혀서 상기 기판 본체의 상방에 그 기판 본체와의 사이에 간격을 두고 연장되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 보조 안테나부와 상기 제 2 보조 안테나부가, 절연성 필름에 금속박으로 패턴 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 보조 안테나부와 상기 제 2 보조 안테나부의 개방단이, 서로 역방향을 향해 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 제 1 보조 안테나부의 개방단이, 상기 안테나 소자의 개방단에 대하여 역방향을 향해 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 보조 안테나부 및 상기 제 2 보조 안테나부와 상기 기판 본체의 사이에, 스페이서가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 기판 본체에 금속박으로 패턴 형성되어 있음과 함께 상기 제 1 엘리먼트의 기단으로부터 연장되고 선단이 상기 급전점으로부터 이간된 위치에서 상기 그라운드면에 접속된 제 3 엘리먼트를 구비하고, 상기 제 1 엘리먼트가, 상기 그라운드면 측에 배치한 기단에 급전점이 형성되어 있음과 함께 상기 그라운드면으로부터 이간되는 방향으로 연장되는 제 1 연장부와, 그 제 1 연장부의 선단으로부터 상기 그라운드면을 따른 방향으로 연장되는 제 2 연장부를 갖고, 상기 제 2 엘리먼트가, 상기 제 1 엘리먼트의 기단으로부터 상기 제 1 연장부로부터 이간되는 방향으로 연장되는 제 3 연장부와, 그 제 3 연장부의 선단으로부터 상기 제 1 연장부를 따라 상기 그라운드면으로부터 이간되는 방향으로 연장되는 제 4 연장부를 갖고, 상기 제 1 보조 안테나부가, 상기 제 2 연장부의 선단으로부터 상기 기판 본체의 상방을 향해 연장되는 제 5 연장부와, 그 제 5 연장부의 선단으로부터 상기 제 2 연장부를 따라 연장되는 제 6 연장부를 갖고, 상기 제 2 보조 안테나부가, 상기 제 4 연장부의 선단으로부터 상기 기판 본체의 상방을 향해 연장되는 제 7 연장부와, 그 제 7 연장부의 선단으로부터 상기 제 6 연장부를 따라 연장되는 제 8 연장부를 갖고, 상기 제 2 연장부가, 상기 그라운드면과의 사이의 부유 용량을 발생할 수 있게 상기 그라운드면에 대하여 간격을 두고 연장되어 있음과 함께 도중에 상기 안테나 소자가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 안테나 장치.