WO2021117694A1 - 電子機器 - Google Patents

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WO2021117694A1
WO2021117694A1 PCT/JP2020/045559 JP2020045559W WO2021117694A1 WO 2021117694 A1 WO2021117694 A1 WO 2021117694A1 JP 2020045559 W JP2020045559 W JP 2020045559W WO 2021117694 A1 WO2021117694 A1 WO 2021117694A1
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conductor
radiation
circuit board
electronic device
main surface
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天野 信之
寧 大山
酒井 大輔
ビョンノ ベ
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株式会社村田製作所
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device including a patch antenna, a circuit board, and a battery pack.
  • the antenna module described in Patent Document 1 includes a flexible substrate.
  • a patch antenna is formed on the flexible substrate.
  • the flexible board is mounted on one main surface of the mounting board via resin.
  • an object of the present invention is to provide an electronic device capable of stabilizing the ground potential of a patch antenna.
  • the electronic device of the present invention includes a first circuit board, a battery pack, and a second circuit board.
  • the first circuit board for example, controls various types of electronic devices.
  • the battery pack has a battery that supplies power to the first circuit board, and is connected to a first main surface including a first plane conductor and a first side surface that is not parallel to the first main surface. And have.
  • the second circuit board has a first radiation conductor connected to the first circuit board, a connection terminal to the first circuit board, and a transmission line connecting the first radiation conductor and the connection terminal.
  • the second circuit board is a flexible board having a bent portion so as to face the first side surface in the middle of the extending direction of the transmission line.
  • the first radiation conductor overlaps the first plane conductor of the battery pack in plan view.
  • the ground potential of the first radiation conductor is formed by the first plane conductor of the battery pack, and the ground potential is stabilized by overlapping (opposing) the first radiation conductor and the first plane conductor.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electronic device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view of the electronic device according to the first embodiment, and FIGS. 2B and 2C are side views of the electronic device according to the first embodiment.
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing an example of directivity of radiation characteristics according to the configuration of the first embodiment, and FIG. 3B is a diagram showing directivity of radiation characteristics according to a comparative example (conventional configuration).
  • FIG. 3C is a diagram schematically showing another example of directivity of radiation characteristics according to the configuration of the first embodiment.
  • FIG. 4A is a plan view of the electronic device according to the second embodiment, and FIG. 4B is a side view of the electronic device according to the second embodiment.
  • FIG. 5A is a plan view of the electronic device according to the third embodiment
  • FIG. 5B is a side view of the electronic device according to the third embodiment
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of directivity of radiation characteristics according to the configuration of the first embodiment.
  • FIG. 7A is a plan view of the electronic device according to the fourth embodiment
  • FIG. 7B is a side view of the electronic device according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a plan view of the electronic device according to the fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electronic device according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a plan view of the electronic device according to the first embodiment, and
  • FIGS. 2B and 2C are side views of the electronic device according to the first embodiment.
  • the electronic device 10 includes a flexible board 20, a circuit board 30, and a battery pack 40.
  • the circuit board 30 corresponds to the "first circuit board” of the present invention
  • the flexible board 20 corresponds to the "second circuit board” of the present invention.
  • the circuit board 30 is made of a rigid substrate, that is, a substrate having substantially no flexibility.
  • the circuit board 30 includes a base material having an insulating property and various electronic circuit elements formed, mounted, built-in, etc. in the base material.
  • the circuit board 30 executes various controls of the electronic device 10.
  • the circuit board 30 or its base material is realized by, for example, a resin substrate such as FR4, a co-fired ceramic substrate (LTCC), or the like.
  • the circuit board 30 is, for example, a rectangular flat plate in a plan view.
  • the battery pack 40 has a battery that supplies electric power to each electronic circuit element of the circuit board 30.
  • the battery pack 40 includes a housing having a conductor. The battery is built in the battery pack 40.
  • the battery pack 40 and the circuit board 30 are connected by an electrode supply line (not shown).
  • the battery pack 40 is, for example, a rectangular flat plate in a plan view.
  • the battery pack 40 includes a main surface 4011, a main surface 4012, a side surface 4021, a side surface 4022, and a side surface 403.
  • the main surface 4011 and the main surface 4012 face each other and are parallel to the first direction DIR1 and the second direction DIR2.
  • the side surface 4021 and the side surface 4022 face each other and are parallel to the second direction DIR2 and the third direction DIR3.
  • the side surface 4021 and the side surface 4022 connect the main surface 4011 and the main surface 4012.
  • the side surface 403 is parallel to the first direction DIR1 and the third direction DIR3.
  • the side surface 403 connects the main surface 4011 and the main surface 4012.
  • the main surface 4011 corresponds to the "first main surface” of the present invention
  • the side surface 4021 corresponds to the "first side surface” of the present invention.
  • the conductor of the main surface 4011 corresponds to the "first
  • the circuit board 30 and the battery pack 40 are arranged side by side in the second DIR 2 direction and adjacent to each other. In other words, the circuit board 30 and the battery pack 40 are arranged on the same plane. Further, the circuit board 30 and the battery pack 40 overlap each other when viewed in the second direction DIR2. As a result, for example, the electronic device 10 can be made smaller and thinner.
  • the flexible substrate 20 is a flat film-like flexible substrate.
  • the insulating base material constituting the flexible substrate 20 is made of, for example, a thermoplastic resin whose main material is a liquid crystal polymer or the like.
  • the flexible substrate 20 includes a radiation conductor 21, a terminal conductor 23, and a line conductor 29.
  • the radiation conductor 21 corresponds to the "first radiation conductor” of the present invention.
  • the terminal conductor 23 corresponds to the "connection terminal” of the present invention.
  • the line conductor 29 corresponds to the "transmission line” of the present invention.
  • the specific shape of the transmission line may be appropriately set according to the specifications of the electronic device 10, such as a single conductor line, a strip line, and a coplanar line.
  • the flexible substrate 20 has a shape that extends along the extending direction of the line conductor 29.
  • the flexible substrate 20 has a shape in which the first portion 201, the second portion 202, and the third portion 203 are connected in order along the extending direction.
  • the radiant conductor 21 is a conductor pattern having a predetermined shape such as a rectangle.
  • the dimension of the radiation conductor 21 is a dimension capable of exciting a high frequency signal having a predetermined frequency.
  • the high-frequency signal excited (transmitted / received) by the radiating conductor 21 corresponds to the "first high-frequency signal" of the present invention.
  • the radiation conductor 21 is arranged in the first portion 201 of the flexible substrate 20.
  • the terminal conductor 23 is a rectangular conductor pattern.
  • the terminal conductor 23 is arranged on the third portion 203 of the flexible substrate 20.
  • the line conductor 29 is connected from the first portion 201 to the third portion 203 via the second portion 202.
  • the line conductor 29 is connected to the radiation conductor 21 in the first portion 201.
  • the connection position between the line conductor 29 and the radiant conductor 21 is set based on the direction of the radiant current flowing through the radiant conductor 21 and the like.
  • the line conductor 29 and the third portion 203 are connected to the terminal conductor 23. That is, the radiation conductor 21 and the terminal conductor 23 are connected by a line conductor 29.
  • the flexible substrate 20 has a bent portion CV1 at the connecting portion between the first portion 201 and the second portion 202, and has a bent portion CV2 at the connecting portion between the second portion 202 and the third portion 203.
  • the bent portion CV1 and the bent portion CV2 are formed along a ridge portion where the main surface 4011 and the side surface 4021 of the battery pack 40 are connected to each other.
  • the first portion 201 is arranged so as to overlap (overlap in a plan view), be close to the main surface 4011 of the battery pack 40, and be substantially parallel to the main surface 4011.
  • the second portion 202 is arranged so as to be close to the side surface 4021 of the battery pack 40 and parallel to the side surface 4021.
  • the third portion 203 is arranged so as to be substantially parallel to the main surface 4011 of the battery pack 40 and the main surface (mounting surface of the flexible substrate 20) of the circuit board 30. Then, the terminal conductor 23 of the flexible substrate 20 is connected to the circuit board 30 via a conductive bonding material, a connector, or the like.
  • the main surface of the radiation conductor 21 overlaps (overlaps in a plan view), is parallel to, and is close to the main surface 4011 of the battery pack 40.
  • the main surface 4011 of the battery pack 40 is made of a conductor and has a configuration in which the main surface 4011 is connected to the ground potential by a connecting means (not shown).
  • the patch antenna is formed by the radiation conductor 21 and the battery pack 40 made of the conductor.
  • the ground potential of the radiation conductor 21 is secured by the conductor of the main surface 4011 of the battery pack 40. Therefore, the ground potential of the patch antenna is stable.
  • the area of the conductor of the main surface 4011 of the battery pack 40 is larger than the area of the radiating conductor 21. Therefore, a patch antenna with stable characteristics can be realized.
  • the area of the main surface 4011 of the battery pack 40 is larger than the area of the first portion 201 of the flexible substrate 21. Therefore, by using the main surface 4011 of the battery pack 40, the area of the conductor serving as the ground of the patch antenna can be increased rather than forming the conductor for the ground on the first portion 201 of the flexible substrate 21. This further improves the ground stability of the patch antenna.
  • the mode in which the conductor portion of the battery pack 40 is used for the ground potential is shown.
  • a conductor portion facing the radiation conductor 21 for example, a part of a housing of an electronic device or the like can be used for the ground potential.
  • FIG. 3A is a diagram schematically showing an example of directivity of radiation characteristics according to the configuration of the first embodiment
  • FIG. 3B is a diagram showing directivity of radiation characteristics according to a comparative example (conventional configuration).
  • FIG. 3C is a diagram schematically showing another example of directivity of radiation characteristics according to the configuration of the first embodiment.
  • a stable ground conductor is arranged on the side opposite to the radiation surface side of the radiation conductor 21 by the main surface 4011 of the battery pack 40, so that the side opposite to the radiation surface side is provided. It is possible to suppress the radiation to the radiation surface and improve the radiation power to the radiation surface side. Further, the diffusion of radio waves (high frequency signals) in unnecessary directions can be suppressed, and the desired directivity can be easily realized.
  • the position of the radiation conductor 21 is brought closer to the ridge portion where the main surface 4011 and the side surface 4021 are connected, so that the side surface 4021
  • the directivity of radiation can be extended to the main surface 4011 side on the side of the side, and the desired directivity can be realized in this direction.
  • the distance LE between the position of the radiating conductor 21 and the ridge portion where the main surface 4011 and the side surface 4021 are connected may be appropriately set according to the directivity to be realized.
  • the electronic device 10P to be compared cannot suppress the radiation to the side opposite to the radiation surface side, and the radiation surface side.
  • the radiant power to is not improved.
  • radio waves high frequency signals
  • the radiation conductor 21 has a dimension L211 in the first direction DIR1 and a dimension L212 in the second direction DIR2.
  • the main surface 4011 of the battery pack 40 has a dimension L411 of the first direction DIR1 and a dimension L412 of the second direction DIR2.
  • the dimension L411 of the first direction DIR1 of the main surface 4011 (corresponding to the "radiation dimension” of the present invention in this case) radiates. It is preferable that the dimension L211 of the first direction DIR1 of the conductor 21 is about twice or more. In other words, the dimension L411 of the first direction DIR1 of the main surface 4011 is preferably equal to or larger than the wavelength of the radio wave (high frequency signal) excited by the radiation conductor 21. As a result, a more stable ground potential is realized, and the electronic device 10 can further improve the radiation characteristics.
  • the dimension L412 of the second direction DIR2 of the main surface 4011 (corresponding to the "radiation dimension” of the present invention in this case) is radiating. It is preferable that the dimension L212 of the second direction DIR2 of the conductor 21 is about twice or more. In other words, the dimension L412 of the second direction DIR2 of the main surface 4011 is preferably equal to or larger than the wavelength of the radio wave (high frequency signal) excited by the radiation conductor 21. As a result, a more stable ground potential is realized, and the electronic device 10 can further improve the radiation characteristics.
  • the distance D24 between the radiation conductor 21 and the main surface of the main surface 4011 of the battery pack 40 is better to set the distance D24 between the radiation conductor 21 and the main surface of the main surface 4011 of the battery pack 40 to the following range.
  • the distance D24 between the radiation conductor 21 and the main surface of the main surface 4011 of the battery pack 40 is preferably 1/4 or less of the wavelength of the radio wave (high frequency signal) excited by the radiation conductor 21. As a result, a more stable ground potential is realized, and the electronic device 10 can further improve the radiation characteristics.
  • the bent portion CV1 and the bent portion CV2 are formed by plastic deformation. As a result, the shapes of the bent portion CV1 and the bent portion CV2 are maintained during use and assembly of the electronic device 10. Therefore, it is easy to assemble the electronic device 10 at the time of assembly. Further, the arrangement state of the flexible substrate 20 with respect to the circuit board 30 and the battery pack 40 can be easily and more reliably maintained without using an adhesive or the like.
  • the radiation conductor 21 and the terminal conductor 23 are arranged on different main surfaces of the flexible substrate 20, the exposed surfaces of the conductors are different, and they face in opposite directions. Therefore, even if the unwanted wave leaks from the terminal conductor 23, undesired interference between the unwanted wave and the high frequency signal radiated by the radiating conductor 21 can be suppressed, and deterioration of the characteristics of the patch antenna can be suppressed.
  • FIG. 4A is a plan view of the electronic device according to the second embodiment
  • FIG. 4B is a side view of the electronic device according to the second embodiment.
  • the electronic device 10A according to the second embodiment is different from the electronic device 10 according to the first embodiment in the configuration of the flexible substrate 20A.
  • Other configurations of the electronic device 10A are the same as those of the electronic device 10, and the description of the same parts will be omitted.
  • the flexible substrate 20A is different from the flexible substrate 20 according to the first embodiment in that it has a bent portion CV21A and a bent portion CV22A.
  • Other configurations of the flexible substrate 20A are the same as those of the flexible substrate 20, and the description of the same parts will be omitted.
  • the flexible substrate 20A has a bent portion CV21A and a bent portion CV22A in the vicinity of the connection portion between the second portion 202 and the third portion 203.
  • the bent portion CV21A and the bent portion CV22A each have a shape that bends at a substantially right angle.
  • a part of the second portion 202 can be arranged between the circuit board 30 and the battery pack 40.
  • the second portion 202 is not arranged on the main surface 4011 of the battery pack 40, and only the first portion 201 having the radiating conductor 21 is arranged.
  • the electronic device 10A can further improve the radiation characteristics.
  • FIG. 5A is a plan view of the electronic device according to the third embodiment
  • FIG. 5B is a side view of the electronic device according to the third embodiment.
  • the electronic device 10B according to the third embodiment is different from the electronic device 10 according to the first embodiment in that it includes a flexible substrate 20B. ..
  • Other configurations of the electronic device 10B are the same as those of the electronic device 10, and the description of the same parts will be omitted.
  • the flexible substrate 20B includes a plurality of first portions 2011 and first portions 2012.
  • a radiating conductor 211 is arranged in the first portion 2011, and a radiating conductor 212 is arranged in the first portion 2012.
  • the first portion 2011 and the first portion 2012 are arranged in the vicinity of the main surface 4011 of the battery pack 40 and in parallel with the main surface 4011.
  • the radiating conductor 211 and the radiating conductor 212 are arranged in the vicinity of the main surface 4011 of the battery pack 40 and in parallel with the main surface 4011.
  • the first portion 2011 is connected to the second portion 202 via the bent portion CV11
  • the first portion 2012 is connected to the second portion 202 via the bent portion CV12.
  • the flexible substrate 20B includes a plurality of radiation conductors 22 in the second portion 202.
  • the radiation conductor 22 corresponds to the "second radiation conductor” of the present invention.
  • the dimension of the radiating conductor 22 is a dimension capable of exciting a high frequency signal having a predetermined frequency.
  • the high-frequency signal excited (transmitted / received) by the radiation conductor 22 corresponds to the "second high-frequency signal" of the present invention and has a higher frequency than the "first high-frequency signal”.
  • the plurality of radiating conductors 22 have a smaller shape than the radiating conductors 211 and the radiating conductors 212. Therefore, the plurality of radiation conductors 22 transmit and receive high frequency signals (for example, millimeter waves and quasi-millimeter waves) having a frequency higher than that of the radiation conductors 211 and the radiation conductors 212.
  • the plurality of radiation conductors 22 are arranged in a predetermined pattern.
  • the plurality of radiation conductors 22 are arranged close to and parallel to the side surface 4021 of the battery pack 40. More specifically, the plurality of radiating conductors 22 are arranged so as to overlap, be close to each other, and be parallel to the conductor of the side surface 4021 of the battery pack 40.
  • the side surface 4021 of the battery pack 40 is a conductor. This side surface 4021 corresponds to the "second plane conductor" of the present invention.
  • the ground potential for the plurality of radiation conductors 22 is stable, and the radiation characteristics of the patch antenna including the plurality of radiation conductors 22 are improved.
  • FIG. 6 is a diagram schematically showing an example of directivity of radiation characteristics according to the configuration of the first embodiment.
  • the radiation of the radiation conductors 211 and 212 is caused by arranging a stable ground conductor on the side opposite to the radiation surface side of the radiation conductors 211 and 212 by the main surface 4011 of the battery pack 40. It is possible to suppress radiation to the side opposite to the surface side and improve the radiation power to the radiation surface side of the radiation conductors 211 and 212. Further, it is possible to suppress the diffusion of radio waves (high frequency signals) in the radiation using the radiation conductors 211 and 212 in unnecessary directions, and it is possible to easily realize the desired directivity.
  • radio waves high frequency signals
  • a stable ground conductor is arranged on the side opposite to the radiation surface side of the plurality of radiation conductors 22 by the side surface 4021 of the battery pack 40, so that the plurality of radiation conductors 22 can be arranged. It is possible to suppress radiation to the side opposite to the radiation surface side and improve the radiation power to the radiation surface side of the plurality of radiation conductors 22. Further, it is possible to suppress the diffusion of radio waves (high frequency signals) in the radiation using the plurality of radiation conductors 22 in unnecessary directions, and it is possible to easily realize the desired directivity.
  • the plurality of radiation conductors 22 can be beam-controlled as shown in the radiation characteristic RD2 of FIG. 6 by being phase-controlled and fed.
  • the communication control device that performs this phase control may be mounted on the circuit board 30, for example, or may be arranged in the second portion 202 as shown in the embodiment described later. At this time, it is better that the main arrangement direction (direction in which the beam is operated) of the plurality of radiation conductors 22 is parallel to the longitudinal direction of the side surface 4021.
  • the distance D242 between the plurality of radiation conductors 22 and the side surface 4021 of the battery pack 40 is 1 / of the wavelength of the radio wave (high frequency signal) excited by the plurality of radiation conductors 22. It is preferably 4 or less.
  • the dimensions of the radiating conductor 211 and the radiating conductor 212 and the dimensions of the main surface 4011 of the battery pack 40 are the dimensions of the radiating conductor 21 and the dimensions of the main surface 4011 of the battery pack 40 in the first embodiment described above. It should be similar to the relationship. Further, the dimensions of the plurality of radiation conductors 22 and the dimensions of the side surface 4021 of the battery pack 40 are related to the relationship between the dimensions of the radiation conductor 21 and the dimensions of the main surface 4011 of the battery pack 40 in the first embodiment described above. It should be similar.
  • FIG. 7A is a plan view of the electronic device according to the fourth embodiment
  • FIG. 7B is a side view of the electronic device according to the fourth embodiment.
  • the electronic device 10C according to the fourth embodiment is different from the electronic device 10B according to the third embodiment in that it includes a flexible substrate 20C. ..
  • Other configurations of the electronic device 10C are the same as those of the electronic device 10B, and the description of the same parts will be omitted.
  • the flexible board 20C includes a communication module 220.
  • the communication module 220 includes a plurality of radiation conductors 22 and a communication control device 229, which are packaged.
  • the communication module 220 is arranged on the second portion 202 of the flexible substrate 20C.
  • the electronic device 10C can exert the same action and effect as the electronic device 10B. Further, since the distance between the communication control device 229 and the plurality of radiation conductors 22 is short, it is possible to supply power with high accuracy phase control even for high frequency signals having short wavelengths such as millimeter waves and quasi-millimeter waves. Further, for example, as shown in FIG. 7A, by arranging the communication control device 229 between the circuit board 30 and the plurality of radiation conductors 22, it is possible to suppress an increase in unnecessary wiring. Therefore, the loss can be further reduced even for a high frequency signal having a short wavelength such as a millimeter wave or a quasi-millimeter wave.
  • FIG. 8 is a plan view of the electronic device according to the fifth embodiment.
  • the electronic device 10D according to the fifth embodiment is different from the electronic device 10B according to the third embodiment in that a plurality of flexible substrates 20D1 and 20D2 are provided.
  • Other configurations of the electronic device 10D are the same as those of the electronic device 10B, and the description of the same parts will be omitted.
  • the flexible substrate 20D1 and the flexible substrate 20D2 have substantially the same configuration, and the bending directions of the bent portions CV11, CV12, and CV2 are opposite to each other.
  • the flexible substrate 20D1 includes a radiation conductor 211 in the first portion 2011A and a radiation conductor 212 in the first portion 2012A.
  • the flexible substrate 20D1 includes a plurality of radiation conductors 221 in the second portion 202A.
  • the flexible substrate 20D2 includes a radiation conductor 213 in the first portion 2011B and a radiation conductor 214 in the first portion 2012B.
  • the flexible substrate 20D2 includes a plurality of radiation conductors 222 in the second portion 202B.
  • the flexible substrate 20D1 is arranged so that the second portion 202A is close to and faces the side surface 4021.
  • the flexible substrate 20D2 is arranged so that the second portion 202B is close to and faces the side surface 4022.
  • the side surface 4022 corresponds to the "second side surface" of the present invention.
  • the electronic device 10D can exert the same action and effect as the electronic device 10B. Further, the electronic device 10D can transmit and receive high frequency signals outward from the two side surfaces of the battery pack 40.
  • the battery pack 40 has a configuration in which the radiation conductor is not arranged on the side surface 403 opposite to the surface facing the circuit board 30, but it can also be arranged on the side surface 403. ..
  • the entire surface of the main surface 4011, the side surface 4021, and the side surface 4022 of the battery pack 40 is a conductor, but at least the entire region where the radiation conductor is arranged. It suffices if the conductors are arranged so as to overlap with each other. However, it is more preferable to satisfy the above-mentioned dimensional conditions.
  • a rectangular radiating conductor has been described as an example, but the present invention is not limited to a rectangle, and may be a substantially rectangular shape, a triangle, or the like.
  • 10, 10A, 10B, 10C, 10D Electronic device 10P: Electronic device 10X: Electronic device 20, 20A, 20B, 20C, 20D1, 20D2: Flexible substrate 21, 22, 211, 212, 213, 214, 221, 222: Radiation conductor 23: Terminal conductor 29: Line conductor 30: Circuit board 40: Battery pack 201, 2011, 2011A, 2011B, 2012, 2012A, 2012B: First part 202, 202A, 202B: Second part 203: Third part 220 : Communication module 229: Communication control device 4011, 4012: Main surface 403, 4021, 4022: Side surface

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Abstract

電子機器(10)は、フレキ基板(20)、回路基板(30)、および、導体部を備えるバッテリパック(40)を備える。バッテリパック(40)は、回路基板(30)への電力供給を行うバッテリを有し、主面(4011)と側面(4021)とを有する。フレキ基板(20)は、放射導体(21)を有する。フレキ基板(20)は、伝送線路の延びる方向の途中に、側面(4021)に対向するように、曲げ部(CV1、CV2)を有する可撓性基板である。放射導体(21)は、平面視において、バッテリパック(40)の主面(4011)の導体部に重なっている。

Description

電子機器
 本発明は、パッチアンテナ、回路基板、および、バッテリパックを備える電子機器に関する。
 特許文献1には、特許文献1に記載のアンテナモジュールは、フレキ基板を備える。フレキ基板には、パッチアンテナが形成されている。
 フレキ基板は、実装基板の一主面に樹脂を介して実装されている。
国際公開2018/230475号
 しかしながら、特許文献1に示すような従来の構成では、パッチアンテナのグランド電位を安定させることは、難しい。
 したがって、本発明の目的は、パッチアンテナのグランド電位を安定にできる電子機器を提供することにある。
 この発明の電子機器は、第1回路基板、バッテリパック、および、第2回路基板を備える。第1回路基板は、例えば、電子機器の各種の制御を行う。バッテリパックは、第1回路基板への電力供給を行うバッテリを有し、第1平面導体を備える第1主面と、第1主面に連接し、該第1主面と平行でない第1側面とを有する。第2回路基板は、第1回路基板に接続する第1放射導体、第1回路基板への接続端子、および、第1放射導体と接続端子とを接続する伝送線路を有する。
 第2回路基板は、伝送線路の延びる方向の途中に、第1側面に対向するように、曲げ部を有する可撓性基板である。第1放射導体は、平面視において、バッテリパックの第1平面導体に重なっている。
 この構成では、バッテリパックの第1平面導体によって、第1放射導体のグランド電位が形成され、第1放射導体と第1平面導体とが重なる(対向する)ことで、グランド電位が安定する。
 この発明によれば、パッチアンテナのグランド電位を安定させた電子機器を実現できる。
図1は、第1の実施形態に係る電子機器の斜視図である。 図2(A)は、第1の実施形態に係る電子機器の平面図であり、図2(B)、図2(C)は、第1の実施形態に係る電子機器の側面図である。 図3(A)は、第1の実施形態の構成による放射特性の指向性の一例を概略的に示す図であり、図3(B)は、比較例(従来構成)による放射特性の指向性の一例を概略的に示す図であり、図3(C)は、第1の実施形態の構成による放射特性の指向性の他の一例を概略的に示す図である。 図4(A)は、第2の実施形態に係る電子機器の平面図であり、図4(B)は、第2の実施形態に係る電子機器の側面図である。 図5(A)は、第3の実施形態に係る電子機器の平面図であり、図5(B)は、第3の実施形態に係る電子機器の側面図である。 図6は、第1の実施形態の構成による放射特性の指向性の一例を概略的に示す図である。 図7(A)は、第4の実施形態に係る電子機器の平面図であり、図7(B)は、第4の実施形態に係る電子機器の側面図である。 図8は、第5の実施形態に係る電子機器の平面図である。
 (第1の実施形態)
 本発明の第1の実施形態に係る電子機器について、図を参照して説明する。図1は、第1の実施形態に係る電子機器の斜視図である。図2(A)は、第1の実施形態に係る電子機器の平面図であり、図2(B)、図2(C)は、第1の実施形態に係る電子機器の側面図である。
 図1、図2(A)、図2(B)、図2(C)に示すように、電子機器10は、フレキ基板20、回路基板30、および、バッテリパック40を備える。回路基板30が、本発明の「第1回路基板」に対応し、フレキ基板20が、本発明の「第2回路基板」に対応する。
 回路基板30は、リジッドな基板、すなわち、略可撓性を有さない基板からなる。回路基板30は、絶縁性を有する基材と、この基材に形成、実装、内蔵等された各種の電子回路素子とを備える。回路基板30によって、電子機器10の各種の制御が実行される。
 回路基板30またはその基材は、例えば、FR4等の樹脂基板、低温焼成セラミック基板(LTCC)等によって実現される。回路基板30は、例えば、平面視して矩形の平板である。
 バッテリパック40は、回路基板30の各電子回路素子への電力供給を行うバッテリを有する。バッテリパック40は、導体を有する筐体を備える。バッテリは、バッテリパック40に内蔵されている。バッテリパック40と回路基板30とは、図示していない電極供給ラインによって接続されている。
 バッテリパック40は、例えば、平面視して矩形の平板である。バッテリパック40は、主面4011、主面4012、側面4021、側面4022、側面403を備える。主面4011と主面4012とは、互いに対向しており、第1方向DIR1および第2方向DIR2に平行である。側面4021と側面4022とは、互いに対向しており、第2方向DIR2および第3方向DIR3に平行である。側面4021と側面4022とは、主面4011と主面4012とを連接する。側面403は、第1方向DIR1および第3方向DIR3に平行である。側面403は、主面4011と主面4012とを連接する。主面4011が、本発明の「第1主面」に対応し、側面4021が本発明の「第1側面」に対応する。そして、主面4011の導体が、本発明の「第1平面導体」に対応する。
 回路基板30とバッテリパック40とは、第2方向DIR2方向に並んで、隣接して配置されている。いいかえれば、回路基板30とバッテリパック40とは、同一平面上に配置されている。また、回路基板30とバッテリパック40とは、第2方向DIR2方向に視て重なっている。これにより、例えば、電子機器10の小型化、薄型化が可能になる。
 フレキ基板20は、平膜状の可撓性基板である。フレキ基板20を構成する絶縁性基材は、例えば、液晶ポリマ等を主材料とする熱可塑性樹脂からなる。
 フレキ基板20には、放射導体21、端子導体23、および、線路導体29を備える。放射導体21は、本発明の「第1放射導体」に対応する。端子導体23は、本発明の「接続端子」に対応する。線路導体29は、本発明の「伝送線路」に対応する。なお、伝送線路の具体的な形状は、単導体線路、ストリップ線路、コプレーナ線路等、電子機器10の仕様等に応じて適宜設定すればよい。
 フレキ基板20は、線路導体29の延びる方向に沿って、延びる形状である。フレキ基板20は、延びる方向に沿って、第1部分201、第2部分202、および、第3部分203が順に繋がる形状である。
 放射導体21は、矩形等の所定の形状からなる導体パターンである。放射導体21の寸法は、所定の周波数の高周波信号を励起可能な寸法である。この放射導体21で励起(送受波)する高周波信号が、本発明の「第1高周波信号」に対応する。放射導体21は、フレキ基板20の第1部分201に配置されている。
 端子導体23は、矩形の導体パターンである。端子導体23は、フレキ基板20の第3部分203に配置されている。
 線路導体29は、第1部分201から第2部分202を介して第3部分203まで繋がっている。線路導体29は、第1部分201において放射導体21に接続している。線路導体29と放射導体21との接続位置は、放射導体21に流れる放射電流の向き等に基づいて設定されている。線路導体29、第3部分203において端子導体23に接続している。すなわち、放射導体21と端子導体23とは、線路導体29によって接続されている。
 フレキ基板20は、第1部分201と第2部分202との接続部に曲げ部CV1を有し、第2部分202と第3部分203との接続部に曲げ部CV2を有する。曲げ部CV1および曲げ部CV2は、バッテリパック40の主面4011と側面4021とが連接する稜部に沿うように形成されている。
 第1部分201は、バッテリパック40の主面4011に、重なり(平面視で重なり)、近接し、主面4011に略平行になるように配置されている。第2部分202は、バッテリパック40の側面4021に近接し、側面4021に平行になるように、配置されている。第3部分203は、バッテリパック40の主面4011および回路基板30の主面(フレキ基板20の実装面)に略平行になるように配置されている。そして、フレキ基板20の端子導体23は、回路基板30に、導電性接合材やコネクタ等を介して、接続される。
 このような構成では、放射導体21は、放射面である主面が、バッテリパック40の主面4011に、重なり(平面視で重なり)、平行であり、且つ、近接する。そして、バッテリパック40の主面4011は、導体からなり、図示しない接続手段によってグランド電位に接続される構成を有する。これにより、放射導体21と、導体からなるバッテリパック40とによって、パッチアンテナが構成される。
 これにより、放射導体21のグランド電位は、バッテリパック40の主面4011の導体によって確保される。したがって、パッチアンテナのグランド電位は、安定する。特に、この構成では、バッテリパック40の主面4011の導体の面積は、放射導体21の面積よりも大きい。したがって、安定した特性のパッチアンテナを実現できる。
 また、バッテリパック40の主面4011の面積は、フレキ基板21の第1部分201の面積よりも大きい。したがって、バッテリパック40の主面4011を利用することで、フレキ基板21の第1部分201にグランド用の導体を形成するよりも、パッチアンテナのグランドとなる導体の面積を大きくできる。これにより、パッチアンテナのグランドの安定性は、さらに向上する。
 なお、この構成では、バッテリパック40の導体部分をグランド電位に利用する態様を示した。しかしながら、放射導体21に対向する導体部を有するものであれば、例えば、電子機器の筐体等の一部を、グランド電位に利用することも可能である。
 図3(A)は、第1の実施形態の構成による放射特性の指向性の一例を概略的に示す図であり、図3(B)は、比較例(従来構成)による放射特性の指向性の一例を概略的に示す図であり、図3(C)は、第1の実施形態の構成による放射特性の指向性の他の一例を概略的に示す図である。
 図3(A)の放射特性RD1に示すように、バッテリパック40の主面4011によって放射導体21の放射面側と反対側に安定したグランド導体が配置されることで、放射面側と反対側への放射を抑制し、放射面側への放射電力を向上できる。また、電波(高周波信号)の不要方向への拡散を抑制でき、所望の指向性を容易に実現できる。
 また、図3(C)の放射特性RD1Xに示すように、派生例の電子機器10Xでは、放射導体21の位置を、主面4011と側面4021との連接する稜部に近づけることによって、側面4021側の側方で主面4011側に対しても、放射の指向性を広げることができ、この方向に対して、所望の指向性を実現できる。この際、放射導体21の位置と、主面4011と側面4021との連接する稜部との距離LEは、実現したい指向性に応じて、適宜設定すればよい。
 一方、図3(B)の放射特性RD1Pに示すように、本発明の構成を用いなければ、比較対象の電子機器10Pでは、放射面側と反対側への放射を抑制できず、放射面側への放射電力を向上できない。また、電波(高周波信号)の不要方向への拡散が生じ、所望の指向性を実現しにくい。
 なお、放射導体21の寸法と主面4011の寸法(主面4011の導体部分の寸法)とを次に示す関係にすると、よりよい。
 図2(A)に示すように、放射導体21は、第1方向DIR1の寸法L211、第2方向DIR2の寸法L212を有する。また、バッテリパック40の主面4011は、第1方向DIR1の寸法L411、第2方向DIR2の寸法L412を有する。
 放射導体21が、第1方向DIR1に沿った放射電流によって励起される場合、主面4011の第1方向DIR1の寸法L411(この場合の本発明の「放射寸法」に対応する。)は、放射導体21の第1方向DIR1の寸法L211の約2倍以上であることが好ましい。言い換えれば、主面4011の第1方向DIR1の寸法L411は、放射導体21で励起される電波(高周波信号)の波長以上であることが好ましい。これにより、さらに安定したグランド電位が実現され、電子機器10は、放射特性をさらに向上できる。
 放射導体21が、第2方向DIR2に沿った放射電流によって励起される場合、主面4011の第2方向DIR2の寸法L412(この場合の本発明の「放射寸法」に対応する。)は、放射導体21の第2方向DIR2の寸法L212の約2倍以上であることが好ましい。言い換えれば、主面4011の第2方向DIR2の寸法L412は、放射導体21で励起される電波(高周波信号)の波長以上であることが好ましい。これにより、さらに安定したグランド電位が実現され、電子機器10は、放射特性をさらに向上できる。
 また、図3(A)に示すように、放射導体21とバッテリパック40の主面4011の主面との距離D24を次の範囲にすると、よりよい。
 放射導体21とバッテリパック40の主面4011の主面との距離D24は、放射導体21で励起される電波(高周波信号)の波長の1/4以下であることが好ましい。これにより、さらに安定したグランド電位が実現され、電子機器10は、放射特性をさらに向上できる。
 また、曲げ部CV1および曲げ部CV2は、塑性変形によって形成されていることが好ましい。これにより、電子機器10の使用時、組み立て時には、曲げ部CV1および曲げ部CV2の形状は維持される。したがって、組み立て時に、電子機器10を組み立て易い。また、接着材等を用いなくても、回路基板30およびバッテリパック40に対するフレキ基板20の配置状態を、容易に、且つ、より確実に維持できる。
 また、上述の構成では、放射導体21と端子導体23とは、フレキ基板20における異なる主面に配置されており、導体の露出面が異なり、逆方向を向いている。したがって、端子導体23から不要波が漏洩しても、不要波と放射導体21が放射する高周波信号との不所望な干渉は、抑制され、パッチアンテナの特性劣化を抑制できる。
 (第2の実施形態)
 本発明の第2の実施形態に係る電子機器について、図を参照して説明する。図4(A)は、第2の実施形態に係る電子機器の平面図であり、図4(B)は、第2の実施形態に係る電子機器の側面図である。
 図4(A)、図4(B)に示すように、第2の実施形態に係る電子機器10Aは、第1の実施形態に係る電子機器10に対して、フレキ基板20Aの構成において異なる。電子機器10Aの他の構成は、電子機器10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 フレキ基板20Aは、第1の実施形態に係るフレキ基板20に対して、曲げ部CV21A、曲げ部CV22Aを有する点で異なる。フレキ基板20Aの他の構成は、フレキ基板20と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 フレキ基板20Aは、第2部分202との第3部分203との接続部の近傍に、曲げ部CV21A、曲げ部CV22Aを有する。曲げ部CV21A、曲げ部CV22Aは、それぞれが略直角に曲がる形状である。
 このような構成では、図4(A)、図4(B)に示すように、電子機器10Aは、第2部分202の一部を回路基板30とバッテリパック40との間に配置できる。言い換えれば、バッテリパック40の主面4011上には、第2部分202は配置されず、放射導体21を有する第1部分201のみが配置される。
 これにより、放射導体21と第2部分202の線路導体29(図示を省略)との電磁界結合を抑制できる。したがって、電子機器10Aは、放射特性をさらに向上できる。
 (第3の実施形態)
 本発明の第3の実施形態に係る電子機器について、図を参照して説明する。図5(A)は、第3の実施形態に係る電子機器の平面図であり、図5(B)は、第3の実施形態に係る電子機器の側面図である。
 図5(A)、図5(B)に示すように、第3の実施形態に係る電子機器10Bは、第1の実施形態に係る電子機器10に対して、フレキ基板20Bを備える点で異なる。電子機器10Bの他の構成は、電子機器10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 フレキ基板20Bは、複数の第1部分2011、第1部分2012を備える。第1部分2011には、放射導体211が配置され、第1部分2012には、放射導体212が配置されている。第1部分2011および第1部分2012は、バッテリパック40の主面4011の近傍で且つ主面4011に平行に配置されている。言い換えれば、放射導体211および放射導体212は、バッテリパック40の主面4011の近傍で且つ主面4011に平行に配置されている。第1部分2011は、曲げ部CV11を介して第2部分202に接続し、第1部分2012は、曲げ部CV12を介して第2部分202に接続する。
 フレキ基板20Bは、第2部分202に、複数の放射導体22を備える。放射導体22が、本発明の「第2放射導体」に対応する。放射導体22の寸法は、所定の周波数の高周波信号を励起可能な寸法である。この放射導体22で励起(送受波)する高周波信号が、本発明の「第2高周波信号」に対応し、「第1高周波信号」よりも高い周波数の信号である。
 複数の放射導体22は、放射導体211および放射導体212よりも小さな形状である。したがって、複数の放射導体22は、放射導体211および放射導体212よりも高い周波数の高周波信号(例えば、ミリ波や準ミリ波)を送受波する。複数の放射導体22は、所定パターンで配列されている。
 第2部分202は、バッテリパック40の側面4021に近接し、且つ平行に配置されているので、複数の放射導体22は、バッテリパック40の側面4021に近接し、且つ平行に配置されている。より具体的には、複数の放射導体22は、バッテリパック40の側面4021の導体に重なり、近接し、且つ平行に配置されている。バッテリパック40の側面4021は、導体である。この側面4021が、本発明の「第2平面導体」に対応する。
 この構成によって、複数の放射導体22に対するグランド電位は安定し、複数の放射導体22を含むパッチアンテナの放射特性は向上する。
 図6は、第1の実施形態の構成による放射特性の指向性の一例を概略的に示す図である。図6の放射特性RD1Bに示すように、バッテリパック40の主面4011によって放射導体211、212の放射面側と反対側に安定したグランド導体が配置されることで、放射導体211、212の放射面側と反対側への放射を抑制し、放射導体211、212の放射面側への放射電力を向上できる。また、放射導体211、212を用いた放射における電波(高周波信号)の不要方向への拡散を抑制でき、所望の指向性を容易に実現できる。
 また、図6の放射特性RD2に示すように、バッテリパック40の側面4021によって複数の放射導体22の放射面側と反対側に安定したグランド導体が配置されることで、複数の放射導体22の放射面側と反対側への放射を抑制し、複数の放射導体22の放射面側への放射電力を向上できる。また、複数の放射導体22を用いた放射における電波(高周波信号)の不要方向への拡散を抑制でき、所望の指向性を容易に実現できる。
 なお、複数の放射導体22は、位相制御されて給電されることで、図6の放射特性RD2に示すように、ビーム制御が可能である。この位相制御を行う通信制御デバイスは、例えば、回路基板30に実装されていてもよく、後述の実施形態に示すように、第2部分202に配置されていてもよい。この際、複数の放射導体22の主たる配列方向(ビームを操作する方向)は、側面4021の長手方向に平行であるとよりよい。
 また、上述の第1の実施形態と同様に、複数の放射導体22とバッテリパック40の側面4021との距離D242は、複数の放射導体22で励起される電波(高周波信号)の波長の1/4以下であることが好ましい。
 また、放射導体211および放射導体212の寸法と、バッテリパック40の主面4011の寸法とは、上述の第1の実施形態における放射導体21の寸法とバッテリパック40の主面4011の寸法との関係と同様であるとよい。さらには、複数の放射導体22の寸法と、バッテリパック40の側面4021の寸法とは、上述の第1の実施形態における放射導体21の寸法とバッテリパック40の主面4011の寸法との関係と同様であるとよい。
 (第4の実施形態)
 本発明の第4の実施形態に係る電子機器について、図を参照して説明する。図7(A)は、第4の実施形態に係る電子機器の平面図であり、図7(B)は、第4の実施形態に係る電子機器の側面図である。
 図7(A)、図7(B)に示すように、第4の実施形態に係る電子機器10Cは、第3の実施形態に係る電子機器10Bに対して、フレキ基板20Cを備える点で異なる。電子機器10Cの他の構成は、電子機器10Bと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 フレキ基板20Cは、通信モジュール220を備える。通信モジュール220は、複数の放射導体22と通信制御デバイス229とを備え、これらがパッケージ化された構成を備える。通信モジュール220は、フレキ基板20Cの第2部分202に配置されている。
 このような構成により、電子機器10Cは、電子機器10Bと同様の作用効果を奏することができる。また、通信制御デバイス229と複数の放射導体22との距離が短いことで、ミリ波、準ミリ波等の波長が短い高周波信号に対しても、高精度に位相制御した給電が可能になる。また、例えば、図7(A)に示すように、通信制御デバイス229が回路基板30と複数の放射導体22との間に配置されることで、不要な配線の増加を抑制できる。したがって、ミリ波、準ミリ波等の波長が短い高周波信号に対しても、損失をより低減できる。
 (第5の実施形態)
 本発明の第5の実施形態に係る電子機器について、図を参照して説明する。図8は、第5の実施形態に係る電子機器の平面図である。
 図8に示すように、第5の実施形態に係る電子機器10Dは、第3の実施形態に係る電子機器10Bに対して、複数のフレキ基板20D1、20D2を備える点で異なる。電子機器10Dの他の構成は、電子機器10Bと同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
 フレキ基板20D1とフレキ基板20D2とは、略同じ構成を備え、曲げ部CV11、CV12、CV2の曲げの方向が逆である。フレキ基板20D1は、第1部分2011Aに、放射導体211を備え、第1部分2012Aに放射導体212を備える。フレキ基板20D1は、第2部分202Aに、複数の放射導体221を備える。
 フレキ基板20D2は、第1部分2011Bに、放射導体213を備え、第1部分2012Bに放射導体214を備える。フレキ基板20D2は、第2部分202Bに、複数の放射導体222を備える。
 フレキ基板20D1は、第2部分202Aが側面4021に近接、対向するように、配置される。フレキ基板20D2は、第2部分202Bが側面4022に近接、対向するように、配置される。側面4022が、本発明の「第2側面」に対応する。
 このような構成により、電子機器10Dは、電子機器10Bと同様の作用効果を奏することができる。また、電子機器10Dは、バッテリパック40の2個の側面から外方へ高周波信号を送受波できる。
 なお、上述の実施形態では、バッテリパック40における回路基板30と対向する面と反対側の側面403に、放射導体を配置していない構成を示したが、側面403に配置することも可能である。
 また、上述の実施形態では、特に限定していなかったが、バッテリパック40の主面4011、側面4021、側面4022は、全面が導体であると良いが、少なくとも放射導体が配置される領域の全体に重なるように導体が配置されていればよい。ただし、上述の寸法の条件を満たすことがより好ましい。
 また、上述の説明では、矩形の放射導体を例に説明したが、矩形に限るものではなく、略矩形、三角形等であってもよい。
 また、上述の各実施形態の構成は、適宜組み合わせることができ、組み合わせに応じた作用効果を奏することができる。
10、10A、10B、10C、10D:電子機器
10P:電子機器
10X:電子機器
20、20A、20B、20C、20D1、20D2:フレキ基板
21、22、211、212、213、214、221、222:放射導体
23:端子導体
29:線路導体
30:回路基板
40:バッテリパック
201、2011、2011A、2011B、2012、2012A、2012B:第1部分
202、202A、202B:第2部分
203:第3部分
220:通信モジュール
229:通信制御デバイス
4011、4012:主面
403、4021、4022:側面

Claims (12)

  1.  第1回路基板と、
     前記第1回路基板への電力供給を行うバッテリを有し、第1平面導体を備える第1主面と、該第1主面に連接し、該第1主面と平行でない第1側面とを有する、バッテリパックと、
     前記第1回路基板に接続する第1放射導体、前記第1回路基板への接続端子、および、前記第1放射導体と前記接続端子とを接続する伝送線路を有する第2回路基板と、
     を備え、
     前記第2回路基板は、前記伝送線路の延びる方向の途中に、前記第1側面に対向するように、曲げ部を有する可撓性基板であり、
     前記第1放射導体は、平面視において、前記第1平面導体に重なっている、
     電子機器。
  2.  前記第1放射導体は、複数であり、
     前記複数の第1放射導体は、前記第1平面導体に重なっている、
     請求項1に記載の電子機器。
  3.  前記第1放射導体における放射用の電流の流れる方向の寸法である放射寸法に対して、
     前記第1平面導体における前記放射寸法に平行な方向の寸法は、前記放射寸法の2倍以上である、
     請求項1または請求項2に記載の電子機器。
  4.  前記第1放射導体と前記第1平面導体との距離は、前記第1放射導体で送受波する第1高周波信号の波長の1/4以下である、
     請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の電子機器。
  5.  前記第1放射導体で送受波する第1高周波信号よりも波長の短い第2高周波信号を送受波する第2放射導体を備え、
     前記バッテリパックは、前記第1側面に第2平面導体を備え、
     前記第2放射導体は、前記第2平面導体に重なっている、
     請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電子機器。
  6.  前記第2放射導体は、複数であり、
     前記複数の第2放射導体は、配列されており、
     前記複数の第2放射導体への給電を位相調整する通信制御デバイスを備え、
     前記第2放射導体と前記通信制御デバイスとは、パッケージされた通信モジュールからなる、
     請求項5に記載の電子機器。
  7.  前記バッテリパックは、前記第1主面に連接し、前記第1主面と平行でない第2側面を有し、
     前記第2回路基板は、複数であり、
     前記複数の第2回路基板は、前記第1側面と前記第2側面とにそれぞれ対向する部分を有するように配置されている、
     請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の電子機器。
  8.  前記曲げ部は、塑性変形による、
     請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の電子機器。
  9.  前記第1回路基板の厚みは、前記第2回路基板よりも厚い、
     請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の電子機器。
  10.  前記第1放射導体と前記接続端子とは、前記第2回路基板の互いに異なる主面上に配置される、
     請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の電子機器。
  11.  前記第1回路基板と前記バッテリパックとは同一平面上に配置され、
     前記伝送線路は、前記バッテリパックの厚み方向に垂直な方向において、前記第1側面に沿って延伸する、
     請求項1乃至請求項10のいずれかに記載の電子機器。
  12.  第1回路基板と、
     第1平面導体を備える第1主面と、該第1主面に連接し、該第1主面と平行でない第1側面とを有する、前記第1回路基板と同一平面上に配置される筐体と、
     前記第1回路基板に接続する第1放射導体、前記第1回路基板への接続端子、および、前記第1放射導体と前記接続端子とを接続する伝送線路を有する第2回路基板と、
     を備え、
     前記第2回路基板は、前記伝送線路の延びる方向の途中に、前記第1側面に対向するように、曲げ部を有する可撓性基板であり、
     前記第1放射導体は、平面視において、前記第1平面導体に重なっている、
     電子機器。
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