WO2012117756A1 - アンテナ装置及び平面形無線機 - Google Patents

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antenna
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将人 瀧ヶ平
広幸 林
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株式会社フジクラ
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Definitions

  • the present invention relates to a planar antenna device and a planar wireless device.
  • Patent Document 1 In order to reduce the size of the wireless device, a planar wireless device has been proposed (for example, see Patent Document 1).
  • a dipole antenna, a thin film battery, and an IC (Integrated Circuit) chip are mounted on the same film substrate.
  • the thin film battery supplies power to the IC chip, and the IC chip drives the dipole antenna.
  • ⁇ Thin antennas and thin-film batteries used in flat radios are preferably thin.
  • the wireless device of Patent Document 1 has both the dipole antenna and the thin film battery arranged independently on the same film substrate, it is difficult to reduce the thickness of the wireless device.
  • an object of the present invention is to provide a planar antenna device and a planar wireless device capable of reducing the thickness.
  • an antenna device includes a grounded planar antenna having a radiating element and a ground plate, and a positive current collector facing the negative current collector, the ground plate being a negative current collector.
  • a thin film battery is a thin film battery.
  • the antenna device of the present invention includes a grounded planar antenna and a thin film battery.
  • the ground plate of the grounded planar antenna is used as the negative electrode current collector of the thin film battery, the thickness of the antenna device including the grounded planar antenna and the thin film battery can be reduced.
  • the ground plate includes a mirror image of the radiating element in a plane.
  • the antenna device of the present invention can be made thin without impairing the characteristics as a grounded planar antenna.
  • the projected area of the positive electrode current collector may be smaller than the projected area of the negative electrode current collector.
  • the positive electrode current collector of the thin film battery may not have a conductor disposed on the entire surface like a ground plate. Therefore, by reducing the projected area of the positive electrode current collector, the weight of the positive electrode current collector can be reduced, the weight can be reduced, and the cost of a member for forming the positive electrode current collector can also be reduced. In addition, by reducing the projected area of the positive electrode current collector disposed facing the ground plate, it is possible to suppress blocking of the electric field generated between the radiating element and the ground plate, and to achieve a desired radiation characteristic. A grounded planar antenna can be easily realized.
  • the positive electrode current collector may have a mesh structure.
  • the projected area of the positive electrode current collector can be made smaller than the projected area of the negative electrode current collector.
  • a grounded planar antenna having desired radiation characteristics can be easily realized with a small projection area.
  • the positive electrode current collector may be disposed at a position that does not overlap with a mirror image of the radiating element.
  • the projected area of the positive electrode current collector can be made smaller than the projected area of the negative electrode current collector.
  • a planar radio of the present invention receives power from the antenna device of the present invention, the negative current collector of the thin film battery, and the positive current collector of the thin film battery, and the ground type A circuit for driving or transmitting at least a signal by driving a radiating element of the planar antenna is provided, and the circuit is installed at a feeding point of the grounded planar antenna.
  • planar wireless device of the present invention includes the antenna device of the present invention, the thickness of the antenna device including the grounded planar antenna and the thin film battery can be reduced. Thereby, the planar radio
  • FIG. 1 It is a schematic block diagram of the antenna apparatus which concerns on this embodiment, (a) shows the structure by the side of the negative electrode of a thin film battery, (b) shows the structure by the side of the positive electrode of a thin film battery. It is a schematic block diagram when the negative electrode side and positive electrode side of a thin film battery are piled up. An example of an A-A 'cross section is shown. An example of the mirror image of the radiation element 11 is shown. It is a 2nd form of a positive electrode electrical power collector, (a) shows the structure by the side of the negative electrode of a thin film battery, (b) shows the structure by the side of the positive electrode of a thin film battery. It is a 3rd form of a positive electrode electrical power collector, (a) shows the structure by the side of the negative electrode of a thin film battery, (b) shows the structure by the side of the positive electrode of a thin film battery.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an antenna device according to the present embodiment, where (a) shows a configuration on the negative electrode side of the thin film battery, and (b) shows a configuration on the positive electrode side of the thin film battery.
  • the antenna device according to this embodiment includes a grounded planar antenna 10.
  • the grounded planar antenna 10 includes a radiating element 11 and a ground plate 12 disposed on a plane including a mirror image of the radiating element 11.
  • the antenna device according to the present embodiment exhibits the function as the grounded planar antenna 10.
  • the shape of the radiating element 11 is arbitrary.
  • the grounded planar antenna 10 can be applied to any grounded planar antenna other than the inverted F antenna shown in FIG.
  • the antenna device includes a ground plate 12, a positive electrode current collector 21, and film substrates 23 and 33. Both the ground plate 12 and the negative electrode current collector are formed of a conductor such as a metal thin film. Therefore, the ground plate 12 is used as a negative electrode current collector of the thin film battery 20.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram when the negative electrode side and the positive electrode side of the thin film battery are overlapped.
  • FIG. 3 shows an example of the A-A ′ cross section.
  • the film substrate 23, the positive electrode current collector 21, the positive electrode active material 22, the separator 40, the negative electrode active material 32, the ground plate 12, and the film substrate 33 are sequentially stacked. Yes.
  • the ground plate 12 and the positive electrode current collector 21 are arranged at positions facing each other. Thereby, a potential difference is generated between the positive electrode current collector 21 and the ground plate 12, and the antenna device according to this embodiment exhibits the function as the thin film battery 20.
  • the ground plate 12 has one function and two functions. Thereby, for example, in a card-type radio having a limited area, the functions of the thin-film battery and the grounded planar antenna can be reduced and realized.
  • the reduction in height refers to reducing the thickness.
  • the manufacturing cost can be reduced by reducing the member cost, simplifying the manufacturing process, and shortening the manufacturing time.
  • the planar wireless device shown in FIG. 2 includes the antenna device according to the present embodiment and a transmission / reception IC 41.
  • the transmission / reception IC 41 receives power supply from the ground plate 12 that is the negative electrode current collector of the thin film battery 20 and the positive electrode current collector 21 of the thin film battery 20.
  • a conductor 15 that connects the feeding point 13 and the ground plate 12 and a conductor 16 that can be connected to the feeding point 13 are formed on a film substrate 33.
  • the conductor 16 and the positive electrode current collector 21 are caulked as shown in FIG. In this state, the transmission / reception IC 41 is installed at the feeding point 13 of the grounded planar antenna 10 shown in FIG.
  • the negative terminal of the transmission / reception IC 41 can be connected to the ground plate 12, and the positive terminal of the transmission / reception IC 41 can be connected to the positive current collector 21.
  • the transmission / reception IC 41 When a potential difference occurs between the ground plate 12 and the positive electrode current collector 21, power is supplied to the transmission / reception IC 41.
  • the transmission / reception IC 41 includes a transmission / reception circuit that drives the radiating element 11 of the grounded planar antenna 10 to transmit / receive signals.
  • the planar wireless device according to the present embodiment can transmit and receive signals using the grounded planar antenna 10.
  • the ground plate 12 includes a mirror image of the radiating element 11 in the plane. Thereby, the function as a grounded planar antenna is exhibited.
  • FIG. 4 shows an example of a mirror image of the radiating element 11.
  • a mirror image 14 appears at a position symmetrical to the ground plane 17.
  • the ground plate 12 is disposed at least in the mirror image position of the radiating element 11 in the plane of the ground plate 12.
  • the positive electrode current collector 21 shown in FIG. 1 is a first form of the positive electrode current collector.
  • the first form of the positive electrode current collector has such a shape that the entire ground plate 12 overlaps and faces the positive electrode current collector 21.
  • the grounded planar antenna 10 and the thin film battery 20 can be realized with a small projected area.
  • the projected area refers to the area occupied by the plane on which the planar antenna spreads.
  • the positive electrode current collector 21 of the thin film battery 20 only needs to exhibit the function as the thin film battery 20. Therefore, the projected area of the positive electrode current collector 21 may be smaller than the projected area of the ground plate 12 that is the negative electrode current collector. Thereby, the weight of the positive electrode current collector 21 can be reduced, the weight can be reduced, and the cost of the member for forming the positive electrode current collector 21 can also be reduced.
  • the grounded planar antenna 10 may be affected by the positive electrode current collector 21. Therefore, the positive electrode current collector 21 preferably has a shape that avoids the influence on the grounded planar antenna 10.
  • FIG. 5 shows a second form of the positive electrode current collector, where (a) shows the configuration on the negative electrode side of the thin film battery, and (b) shows the configuration on the positive electrode side of the thin film battery.
  • the positive electrode current collector 21 has a mesh structure.
  • the positive electrode current collector 21 has a void portion 24 where no conductor is disposed.
  • the gap portion 24 may be one or plural.
  • the shape of the gap portion 24 can be any shape such as a circle or a polygon.
  • the shape of the gap portion 24 may be round, and the positive electrode current collector 21 may be strip-shaped.
  • FIG. 6 shows a third form of the positive electrode current collector, where (a) shows the configuration on the negative electrode side of the thin film battery, and (b) shows the configuration on the positive electrode side of the thin film battery.
  • the 3rd form of a positive electrode electrical power collector is arrange
  • FIG. For example, a gap portion 24 where no conductor is disposed is formed at a position overlapping the mirror image of the radiating element 11 in the positive electrode current collector 21.
  • the electric field from the radiating element 11 is largely prevented from being blocked by the positive electrode current collector 21, and an antenna having desired characteristics can be easily realized. can do.
  • the second form of the positive electrode current collector and the third form of the positive electrode current collector may be combined.
  • the positive electrode current collector 21 having a mesh structure as a whole may be adopted, and the gap portion 24 may be formed at a position overlapping the mirror image of the radiating element 11 in the positive electrode current collector 21.
  • the transmission / reception IC 41 that drives the radiating element 11 to transmit and receive signals has been described as an example of the element to be connected to the radiating element 11 of the grounded planar antenna 10.
  • An IC including only a transmission circuit for performing transmission from the radiating element 11 or an IC including only a receiving circuit for receiving a signal received by the radiating element 11 may be used.
  • the present invention can be applied to the information and communication industry.

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Abstract

本発明は、無線機の投影面積を小さくすることの可能な平面型のアンテナ装置及び平面型無線機の提供を目的とする。上記目的を達成するために、本願発明の平面型無線機は、放射素子11及びグランド板12を有する接地型平面アンテナ10と、グランド板12を負極集電体とし、前記負極集電体と対向する正極集電体21を有する薄膜電池20と、薄膜電池20の負極集電体及び薄膜電池20の正極集電体21から電力供給を受け、接地型平面アンテナ10の放射素子11を駆動して信号を送受信する送受信回路を含み、接地型平面アンテナ10の給電点13に設置されている送受信ICと、を備える。

Description

アンテナ装置及び平面形無線機
 本発明は、平面形のアンテナ装置及び平面形無線機に関する。
 無線機の小型化を図るため、平面形の無線機が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。特許文献1の無線機は、ダイポールアンテナ及び薄膜電池及びIC(Integrated Circuit)チップが同一フィルム基板上に搭載されている。薄膜電池が電力をICチップに供給し、ICチップがダイポールアンテナを駆動する。
特開平5-135778号公報
 平面形の無線機に用いるアンテナおよび薄膜電池は、薄いことが望ましい。しかし、特許文献1の無線機は、同一フィルム基板上にダイポールアンテナ及び薄膜電池の両方をそれぞれ独立して配置しているため、無線機の厚さを薄くすることが困難であった。
 そこで、本発明は、厚さを薄くすることの可能な平面型のアンテナ装置及び平面型無線機の提供を目的とする。
 上記目的を達成するために、本願発明のアンテナ装置は、放射素子及びグランド板を有する接地型平面アンテナと、前記グランド板を負極集電体とし、前記負極集電体と対向する正極集電体を有する薄膜電池と、を備える。
 本願発明のアンテナ装置は、接地型平面アンテナ及び薄膜電池を搭載している。ここで、接地型平面アンテナのグランド板を薄膜電池の負極集電体として用いているため、接地型平面アンテナと薄膜電池とを備えるアンテナ装置の厚さを薄くすることができる。
 本願発明のアンテナ装置では、前記グランド板は、前記放射素子の鏡像を面内に含んでいる。
 これにより、本願発明のアンテナ装置は、接地型平面アンテナとしての特性を損なうことなく、薄くすることができる。
 本願発明のアンテナ装置では、前記正極集電体の投影面積は、前記負極集電体の投影面積よりも小さくてもよい。
 薄膜電池の正極集電体は、グランド板のように面内の全体に導体を配置しなくてもよい。そこで、正極集電体の投影面積を小さくすることで、正極集電体の重量を減らし、軽量化を図るとともに、正極集電体を形成するための部材のコストを削減することもできる。また、グランド板と対向して配置されている正極集電体の投影面積を小さくすることにより、放射素子とグランド板との間に生じさせる電場を遮ることを抑制して、所望の放射特性の接地型平面アンテナを容易に実現することができる。
 本願発明のアンテナ装置では、前記正極集電体は、メッシュ構造を有していてもよい。
 本発明により、正極集電体の投影面積を負極集電体の投影面積よりも小さくすることができる。ここで、正極集電体へのメッシュ構造の形成は容易であるため、小さい投影面積で所望の放射特性の接地型平面アンテナを容易に実現することができる。
 本願発明のアンテナ装置では、前記正極集電体は、前記放射素子の鏡像と重ならない位置に配置されていてもよい。
 本発明により、正極集電体の投影面積を負極集電体の投影面積よりも小さくすることができる。ここで、正極集電体が放射素子の鏡像と重ならないため、所望の放射特性の接地型平面アンテナを容易に実現することができる。
 上記目的を達成するために、本願発明の平面形無線機は、本願発明のアンテナ装置と、前記薄膜電池の負極集電体及び前記薄膜電池の正極集電体から電力供給を受け、前記接地型平面アンテナの放射素子を駆動して信号を少なくとも送信もしくは受信する回路を備え、前記回路は、前記接地型平面アンテナの給電点に設置されている。
 本願発明の平面型無線機は、本願発明のアンテナ装置を備えるため、接地型平面アンテナと薄膜電池とを備えるアンテナ装置の厚さを薄くすることができる。これにより、本願発明の平面型無線機は、無線機の厚さを薄くすることができる。
 なお、上記各発明は、可能な限り組み合わせることができる。
 本発明によれば、厚さを薄くすることの可能な平面型のアンテナ装置及び平面型無線機を提供することができる。
本実施形態に係るアンテナ装置の概略構成図であり、(a)は薄膜電池の負極側の構成を示し、(b)は薄膜電池の正極側の構成を示す。 薄膜電池の負極側と正極側とを重ね合わせたときの概略構成図である。 A-A’断面の一例を示す。 放射素子11の鏡像の一例を示す。 正極集電体の第2の形態であり、(a)は薄膜電池の負極側の構成を示し、(b)は薄膜電池の正極側の構成を示す。 正極集電体の第3形態であり、(a)は薄膜電池の負極側の構成を示し、(b)は薄膜電池の正極側の構成を示す。
 添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施の例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
 図1は、本実施形態に係るアンテナ装置の概略構成図であり、(a)は薄膜電池の負極側の構成を示し、(b)は薄膜電池の正極側の構成を示す。本実施形態に係るアンテナ装置は、接地型平面アンテナ10を備える。接地型平面アンテナ10は、放射素子11と、放射素子11の鏡像を含む平面上に配置されているグランド板12と、を備える。給電点13に給電を行うことで、本実施形態に係るアンテナ装置は、接地型平面アンテナ10としての機能を発揮する。放射素子11の形状は任意である。例えば、接地型平面アンテナ10は、図1に示す逆F型アンテナのほか、任意の接地型平面アンテナに適用できる。
 また、本実施形態に係るアンテナ装置は、グランド板12と、正極集電体21と、フィルム基板23及び33と、を備える。グランド板12も負極集電体も、金属薄膜などの導電体にて形成される。そこで、グランド板12を薄膜電池20の負極集電体として用いている。
 図2は、薄膜電池の負極側と正極側とを重ね合わせたときの概略構成図である。図3に、A-A’断面の一例を示す。図3に示すように、フィルム基板23と、正極集電体21と、正極活物質22と、セパレータ40と、負極活物質32と、グランド板12と、フィルム基板33と、が順に重ねられている。薄膜電池20の負極集電体と正極集電体21とを対向させるべく、グランド板12と正極集電体21とが対向する位置に配置される。これにより、正極集電体21とグランド板12との間に電位差が生じ、本実施形態に係るアンテナ装置は、薄膜電池20としての機能を発揮する。
 上記のように、グランド板12が1部材で2つの機能を有する。これにより、例えば、面積に制限があるカード型の無線機において、薄膜電池と接地型平面アンテナとの機能を低背化して実現することができる。なお、本実施形態において、低背化とは、厚さを薄くすることをいう。また、部材コストの削減、製造工程の簡略化と製造時間の短縮により、製造コストを下げることができる。
 図2に示す平面形無線機は、本実施形態に係るアンテナ装置と、送受信IC41と、を備える。送受信IC41は、薄膜電池20の負極集電体であるグランド板12及び薄膜電池20の正極集電体21から電力供給を受ける。たとえば、図1に示すように、給電点13とグランド板12とを接続する導体15と、給電点13と接続可能な導体16と、をフィルム基板33上に形成する。そして、図2に示すように、導体16と正極集電体21をかしめる。この状態で、図1に示す接地型平面アンテナ10の給電点13に送受信IC41を設置する。これにより、送受信IC41の負極端子をグランド板12に接続し、送受信IC41の正極端子を正極集電体21に接続することができる。グランド板12と正極集電体21には電位差が生じると、送受信IC41に電力が供給される。
 送受信IC41は、接地型平面アンテナ10の放射素子11を駆動して信号を送受信する送受信回路を含む。これにより、本実施形態に係る平面型無線機は、接地型平面アンテナ10を用いて信号を送受信することができる。
 グランド板12は、放射素子11の鏡像を面内に含む。これにより、接地型平面アンテナとしての機能を発揮する。図4に、放射素子11の鏡像の一例を示す。接地面17に対して対称な位置に鏡像14が現れる。グランド板12の面内のうちの少なくとも放射素子11の鏡像の位置にはグランド板12が配置される。
 図1に示す正極集電体21は、正極集電体の第1の形態である。正極集電体の第1の形態は、グランド板12全体が正極集電体21と重なって対向するような形状となっている。このような形状を採用することで、接地型平面アンテナ10と薄膜電池20とを小さい投影面積で実現することができる。ここで投影面積とは、平面アンテナが広がっている面に占める面積をいう。
 薄膜電池20の正極集電体21は、薄膜電池20としての機能を発揮できればよい。そのため、正極集電体21の投影面積は、負極集電体であるグランド板12の投影面積よりも小さくてもよい。これにより、正極集電体21の重量を減らし、軽量化を図るとともに、正極集電体21を形成するための部材のコストを削減することもできる。
 また、グランド板12と正極集電体21とが対向して配置され、正極集電体21が導体であるため、接地型平面アンテナ10は正極集電体21の影響を受ける可能性がある。そこで、正極集電体21は、接地型平面アンテナ10への影響を回避する形状であることが好ましい。
 図5は、正極集電体の第2の形態であり、(a)は薄膜電池の負極側の構成を示し、(b)は薄膜電池の正極側の構成を示す。正極集電体の第2形態は、正極集電体21は、メッシュ構造を有している。例えば、正極集電体21は、導体の配置されていない空隙部分24を有している。空隙部分24は、1つであってもよいし、複数であってもよい。空隙部分24の形状は、丸又は多角形などの任意の形状とすることができる。空隙部分24の形状を丸形にして、正極集電体21を短冊形状にしてもよい。このように、正極集電体の第2の形態を採用することで、正極集電体21の集電機能を低下させることなく、放射素子11からの電場が正極集電体21で遮られるのを防止して、所望の放射特性のアンテナを容易に実現することができる。
 図6は、正極集電体の第3形態であり、(a)は薄膜電池の負極側の構成を示し、(b)は薄膜電池の正極側の構成を示す。正極集電体の第3形態は、放射素子11の鏡像と重ならない位置に配置されている。例えば、正極集電体21のうちの放射素子11の鏡像と重なる位置に、導体の配置されていない空隙部分24が形成されている。このように、正極集電体の第3の形態を採用することで、放射素子11からの電場が正極集電体21で遮られるのを大きく防止して、所望の特性のアンテナを容易に実現することができる。
 なお、正極集電体の第2の形態と正極集電体の第3形態を組み合わせてもよい。例えば、全体がメッシュ構造の正極集電体21を採用し、正極集電体21のうちの放射素子11の鏡像と重なる位置に空隙部分24が形成されていてもよい。
 また、本実施形態において、接地型平面アンテナ10の放射素子11に接続させる素子として、放射素子11を駆動して信号を送受信する送受信IC41を例に説明したが、放射素子11に接続させる素子は、放射素子11から送信を行うための送信回路のみを備えるICであってもよいし、放射素子11が受けた信号を受信するための受信回路のみを備えるICであってもよい。
 本発明は情報通信産業に適用することができる。
10:接地型平面アンテナ
11:放射素子
12:グランド板
13:給電点
14:鏡像
15、16:導体
17:接地面
20:薄膜電池
21:正極集電体
22:正極活物質
23:フィルム基板
24:空隙部分
32:負極活物質
33:フィルム基板
40:セパレータ
41:送受信IC

Claims (6)

  1.  放射素子及びグランド板を有する接地型平面アンテナと、
     前記グランド板を負極集電体とし、前記負極集電体と対向する正極集電体を有する薄膜電池と、
     を備えるアンテナ装置。
  2.  前記グランド板は、前記放射素子の鏡像を面内に含むことを特徴とする請求項1に記載のアンテナ装置。
  3.  前記正極集電体の投影面積は、前記負極集電体の投影面積よりも小さいことを特徴とする請求項1又は2に記載のアンテナ装置。
  4.  前記正極集電体は、メッシュ構造を有していることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のアンテナ装置。
  5.  前記正極集電体は、前記放射素子の鏡像と重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のアンテナ装置。
  6.  請求項1から5のいずれかに記載のアンテナ装置と、
     前記薄膜電池の負極集電体及び前記薄膜電池の正極集電体から電力供給を受け、前記接地型平面アンテナの放射素子を駆動して信号を少なくとも送信もしくは受信する回路を備える平面型無線機であって、
     前記回路は、前記接地型平面アンテナの給電点に設置されていることを特徴とする平面型無線機。
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