JP2006086973A

JP2006086973A - アンテナ装置

Info

Publication number: JP2006086973A
Application number: JP2004271580A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Yanagi; 政宏柳; Shigemi Kurashima; 茂美倉島; Hiroto Inoue; 洋人井上; Takuya Uchiyama; 卓也内山
Original assignee: Fujitsu Component Ltd
Current assignee: Fujitsu Component Ltd
Priority date: 2004-09-17
Filing date: 2004-09-17
Publication date: 2006-03-30
Also published as: US7289070B2; US20070182642A1; US7796087B2; US20060061508A1

Abstract

【課題】平板状の地板と、地板に直交する方向に、地板から所定の角度で、かつ、所定の長さだけ自体から延出した給電体とを有するアンテナ装置に関し、小型、薄型のアンテナ装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、平板状の地板と、地板に直交する方向に、地板に対して所定の角度で、かつ、所定の長さだけ地板から延出した給電部とを有するアンテナ装置であって、給電部を地板端部から地板から直交する方向に所定の長さ延出した板状の部材から構成したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明はアンテナ装置に係り、特に、平板状の地板と、地板に直交する方向に、地板から所定の角度で、かつ、所定の長さだけ自体から延出した給電体とを有するアンテナ装置に関する。

近年、レーダー測位や大伝送容量の通信が可能であることからＵＷＢ（ultra-wide band）を利用した無線通信技術が注目されている。ＵＷＢは、２００２年に米国ＦＣＣ（federal communication commission）により周波数帯域が３．１〜１０．６ＧＨｚでの使用が認可された。

ＵＷＢは、パルス信号を広い帯域の周波数で発信して通信を行う。このため、ＵＷＢに用いられるアンテナには広帯域で送受信が可能な構造が求められている。

少なくともＦＣＣで認可された３．１〜１０．６ＧＨｚの周波数帯域での使用を目的としたアンテナとして、地板と給電他から構成されたアンテナが提案されている（非特許文献１）。

図１は従来のアンテナ装置の一例の構成図を示す。

図１（Ａ）に示すアンテナ装置１０は地板１１上に、円錐を反転させた形状の給電体１２を配置した構成とされている。

なお、給電体１２を構成する円錐は、その側面が地板１１に直交する軸１３に対して角度θとなるように設定されている。この角度θによって所望能特性が得られる。

図１（Ｂ）に示すアンテナ装置２０は地板１１上に、円錐体２２ａとそれに内接する球体２２ｂとから構成される涙滴状の給電体２２を配置した構成とされている。

２００３年電子情報通信学会 B-1-133 FCC認可UWB周波数帯の水平面内無指向性・低VSWRアンテナ、谷口琢也・小林岳彦（東京電機大）（３月22日発表 B201教室）

しかるに、従来の広帯域アンテナ装置は、平板状の地板上に円錐形状又は涙滴形状の給電体を配置した構成であるので、大型であり、小型化、薄型化が望まれていた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、小型、薄型のアンテナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、平板状の地板と、地板に直交する方向に、地板に対して所定の角度で、かつ、所定の長さだけ地板から延出した給電部とを有するアンテナ装置であって、給電部を地板端部から地板から直交する方向に所定の長さ延出した板状の部材から構成したことを特徴とする。

給電部は、板状の部材の地板とは反対側の端部を切り欠いた形状とされたことを特徴とする。

給電部は、板状の部材の面を地板に対して傾斜させた構成とされたことを特徴とする。

給電部は、地板に平行な方向に回転可能に取り付けられたことを特徴とする。

給電部は、板状の部材を地板に取り付けることにより構成されたことを特徴とする。

地板及び給電部は、フレキシブルプリント配線板上に地板用パターン及び給電用パターンを形成した構成とされており、給電用パターンが形成された部分を地板用パターンが形成された部分に対して折曲させることにより、給電部を地板から直交する方向に所定の長さ延出した構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、給電部を地板から直交する方向に所定の長さ延出した板状の部材から構成することにより、小型、薄型化が可能となる。

〔第１実施例〕
図２は本発明の第１実施例の斜視図、図３は本発明の第１実施例の三面図を示す。

本実施例のアンテナ装置１００は、プリント配線板１０１、アンテナ部１０２、高周波回路部１０３から構成される。

プリント配線板１０１は、樹脂、あるいは、セラミックなどの誘電体、例えば、FR-4、CEM3などから構成されており、その表面には電子部品１１１が搭載されている。電子部品１１１は、プリント配線板１０１上で導電パターン１１２により接続され、高周波回路部１０３を構成している。高周波回路部１０３は、プリント配線板１０１上に形成されたマイクロストリップライン１１３によりアンテナ部１０２に接続される。

アンテナ部１０２は、地板１２１及び給電部１２２から構成されている。

地板１２１は、プリント配線板１０１に形成された地板用の導電パターン１２１ａ、及び、１２１ｂにより構成されている。導電パターン１２１ａ、１２１ｂは、接地パターンに接続される。

給電部１２２は、給電板１３１、及び、固定部１３２から構成される。給電板１３１は、金属板を成形することにより構成されている。なお、給電板１３１は、略円形状に記載しているが、給電体１２、２２をその中心軸を含む平面で切断したときの断面形状と略同等の形状とされている。だたし、給電板１３１は、円形状、涙滴状であってもよく、要は、必要とする周波数帯域の電波を送受信できる形状であればこれに限定されるものではない。

給電板１３１は、例えば、ＵＷＢの周波数帯域である３．１〜１０．６ＧＨｚで通信を行う場合には、中心線Ｃに対するその周縁部の角度θが４０°〜８０°、高さＨが約２５ｍｍに設定される。なお、このとき、高さＨは、送受信に用いる最低周波数の（λ／４）程度に設定される。例えば、周波数帯域が３．１から１０．６ＧＨｚのときには、３．１ＧＨｚの（λ／４）に設定される。

また、このとき、地板１２１は、給電板１２２の底面形状より僅かに大きくなるようにその幅Ｗが設定されている。

上記設定により、ＵＷＢの周波数帯域である３．１〜１０．６ＧＨｚでＶＳＷＲのピーク値を３．０より小さくできる。

固定部１３２は、給電板１３１の下部、矢印Ｚ２方向の端部に、溶接により、あるいは、給電板１３１と一体成形することにより設けられている。固定部１３２には、矢印Ｚ２方向に延出する爪部１３２ａを有する。爪部１３２ａは、プリント配線板１０１の矢印Ｘ２方向端部に形成された貫通孔１０１ａに装着され、プリント配線板１０１の裏面、矢印Ｚ２方向側の面で折曲され、プリント配線板１０１に半田付けすることにより固定される。これによって、給電板１３１がプリント配線板１０１に対して矢印Ｚ１方向に直立して固定される。

固定部１３２は、プリント配線板１０１に半田付けされて、プリント配線板１０１上にパターン成形されたマイクロストリップライン１４１の一端が接続される。マイクロストリップライン１１３は、導電パターン１２１ａと導電パターン１２１ｂとの間に矢印Ｘ１、Ｘ２方向に沿って形成されている。マイクロストリップライン１１３の他端は、高周波回路部１０３に接続されている。

本実施例によれば、給電部１２１の形状を円錐体で構成する場合に比べて小型、薄型化が可能となる。よって、アンテナ装置１００を小型、薄型にできる。

〔第２実施例〕
図４は本発明の第２実施例の斜視図、図５は本発明の第２実施例の三面図を示す。同図中、図２、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施例のアンテナ装置２００は、アンテナ部２０１の構成が第１実施例とは相違する。また、本実施例のアンテナ部２０１は、給電部２２１の形状が第１実施例の給電部１２１の形状とは相違する。

本実施例の給電部２２１は、給電板２３１の平面形状が給電板１３１を略半分の高さ（１／２）Ｈで切断した形状とされている。

本実施例によれば、給電板２３１の高さを略半分の（１／２）Ｈ程度の高さとすることができるため、薄型化できる。

〔第３実施例〕
図６は本発明の第３実施例の斜視図、図７は本発明の第３実施例の三面図を示す。同図中、図４、図５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施例のアンテナ装置３００は、アンテナ部３０２の構成が第２実施例とは相違する。また、本実施例のアンテナ部３０２は、給電部３２２の構成が第２実施例の給電部２２２の構成と相違する。

本実施例の給電部３２２は、給電板３３１をプリント配線板１０１に対して角度φだけ傾けて固定する構成とされている。

このため、給電板３３１が固定部１３２に対して角度φだけ傾いて固定されている。

本実施例によれば、アンテナ装置３００の高さＨ２を傾斜に応じた高さΔＨだけ低くすることができる。なお、このとき、高さΔＨは、
ΔＨ＝（１／２）Ｈ−｛（１／２）Ｈ×ｓｉｎφ｝
である。

よって、本実施例によれば、給電板３３１の高さを略半分の（１／２）Ｈよりさらに低くすることができ、更なる薄型化が期待できる。

〔第４実施例〕
図８は本発明の第４実施例の斜視図、図９は本発明の第４実施例の三面図を示す。同図中、図２、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施例のアンテナ装置４００は、アンテナ部４０２の構成が第３実施例とは相違する。また、本実施例のアンテナ部４０２は、給電部４２２の構成が第３実施例とは相違する。さらに、本実施例の給電部４２２は、固定部４３２の構成が第３実施例とは相違する。

本実施例の固定部４３２は、給電板２３１を矢印φ11方向及び矢印φ12方向に回動自在に保持している。

図１０は固定部４３２の分解斜視図を示す。

固定部４３２は、基部４４１及び回動部４４２並びに保持部４４３から構成されている。

基部４４１は、固定部１３２と同様に爪部４５１を有し、爪部４５１をプリント配線板１０１の貫通孔１０１ａに貫通させて、半田付けすることにより固定される。基部４４１は底面部４５２の形状が略半球面状に形成されている。

回動部４４２は、球体部４６１及び給電板固定部４６２から構成されている。球体部４６１は、基部４４１の半球面上の底面部４５２に係合する。

保持部４４３は、略円環状に形成されている。保持部４４３は、孔部４７１に給電板固定部４６２が貫通する。保持部４４３は、基部４４１にネジ４８１などにより固定され、基部４４１とともに、回動部４４２の球体部４６１を挟持し、回動自在に保持する。

給電板固定部４６２は、球体部４６１に固定されおり、球体部４６１の回動に応じて回動する。給電板固定部４６２の先端はネジ４９１により給電板２３１に固定される。

これによって、給電板２３１が矢印φ11方向及び矢印φ12方向に回動自在に保持される。

本実施例によれば、給電板２３１が矢印φ11方向及び矢印φ12方向に回動自在に保持されているため、電波の送受信状態に応じて給電板２３１の地板１２１に対する角度などを調整できる。給電板２３１が矢印φ11方向及び矢印φ12方向に回動させることにより、給電板２３１と地板１２１との整合性、指向性を調整することができる。よって、送受信の最適化を容易に行える。

なお、調整後には、回動部４４２を基部４４１などに半田付けすることにより、給電板２３１の回動位置を固定できる。

〔第５実施例〕
図１１は本発明の第５実施例の斜視図、図１２は本発明の第５実施例の三面図を示す。同図中、図２、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。

本実施例のアンテナ装置５００は、フレキシブルプリント配線板５０１上にアンテナ部５０２、及び、高周波回路部１０３を搭載した構成とされている。

フレキシブルプリント配線板５０１は、折曲可能なフレキシブル配線基板から構成されており、その表面には電子部品１１１が搭載されている。電子部品１１１は、フレキシブルプリント配線板５０１上で導電パターンにより接続され、高周波回路部１０３を構成している。高周波回路部１０３は、フレキシブルプリント配線板５０１上に形成されたマイクロストリップライン１１３によりアンテナ部５０２に接続される。

アンテナ部５０２は、フレキシブルプリント配線板５０１上に形成された導電パターンにより形成されており、地板部５２１及び給電部５２２から構成される。

地板部５２１は、導電パターン５２１ａ、及び、５２１ｂにより構成されている。導電パターン５２１ａ、５２１ｂは、接地パターンに接続される。

給電部５２２は、導電パターン５３１から構成される。給電パターン５３１は、給電体１２の球体部分をその中心軸を含む平面で切断したときの断面形状と略同等の形状とされている。なお、給電体１２の全体をその中心軸を含む平面で切断したときの断面形状と略同等な平面形状とされている。

導電パターン５３１は、例えば、ＵＷＢの周波数帯域である３．１〜１０．６ＧＨｚで通信を行う場合には、中心線Ｃに対するその周縁部の角度θが４０°〜８０°、高さＨが約２５ｍｍに設定される。なお、このとき、高さＨは、送受信に用いる最低周波数の（λ／４）程度に設定される。

また、このとき、地板部５２１は、給電パターン５２２の底面形状より僅かに大きくなるようにその幅Ｗが設定されている。

次に、本実施例のアンテナ装置５００の製造方法について説明する。

図１３はアンテナ装置５００の製造方法を説明するための図を示す。

まず、図１３（Ａ）に示すようにフレキシブル配線基板５０１上に地板部５２１をパターン化した導電パターン５２１ａ、５２１ｂ及び給電部５０２をパターン化した導電パターン５２２を含む導電パターンを形成する。

次に、図１３（Ｂ）フレキシブル配線基板５０１上に電子部品１１１を搭載する。

次に、図１３（Ｃ）に示すように一点鎖線で示す部分でフレキシブル配線基板５０１を９０度、折曲させる。

以上により、図１１、図１２に示すようなアンテナ装置５００が完成する。

本実施例によれば、給電部１２１の形状を円錐体で構成する場合に比べて小型、薄型化が可能となる。よって、アンテナ装置５００は小型、薄型に構成できる。

〔その他〕
上記アンテナ装置１００〜５００をモールド樹脂でモールドすることにより、波長圧縮効果によって、見かけ上、受信する波長が短縮されるため、短縮した波長に応じてアンテナ装置１００〜５００のサイズを小さくすることが可能となる。

従来のアンテナ装置の一例の構成図である。本発明の第１実施例の斜視図である。本発明の第１実施例の三面図である。本発明の第２実施例の斜視図である。本発明の第２実施例の三面図である。本発明の第３実施例の斜視図である。本発明の第３実施例の三面図である。本発明の第４実施例の斜視図である。本発明の第４実施例の三面図である。固定部４３２の分解斜視図である。本発明の第５実施例の斜視図である。本発明の第５実施例の三面図である。アンテナ装置５００の製造方法を説明するための図である。

符号の説明

１００〜５００アンテナ装置
１０１プリント配線板、１０２アンテナ部、１０３高周波回路部
１１１電子部品、１２１地板、１２１ａ、１２１ｂ導電パターン
１２２給電部、１３１、２３１給電板、１３２固定部

Claims

平板状の地板と、該地板に直交する方向に、前記地板に対して所定の角度で、かつ、所定の長さだけ該地板から延出した給電部とを有するアンテナ装置であって、
前記給電部は、前記地板の端部から前記地板から直交する方向に所定の長さ延出した板状の部材から構成されたことを特徴とするアンテナ装置。
前記給電部は、前記板状の部材の前記地板とは反対側の端部を切り欠いた形状とされたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
前記給電部は、半円状であることを特徴とする請求項２記載のアンテナ装置。
前記給電部は、前記板状の部材の面を前記地板に対して傾斜させた構成とされたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のアンテナ装置。
前記給電部は、前記地板に平行な方向に回転可能に取り付けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のアンテナ装置。
前記給電部は、前記板状の部材を前記地板に取り付けることにより構成されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載のアンテナ装置。
前記地板は、プリント配線板上に導電パターンにより形成されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項記載のアンテナ装置。
前記プリント配線板は、高誘電材料から構成されたことを特徴とする請求項７記載のアンテナ装置。
前記地板及び前記給電部は、フレキシブルプリント配線板上に地板用パターン及び給電用パターンを形成した構成とされており、
前記給電用パターンが形成された部分を前記地板用パターンが形成された部分に対して折曲させることにより、前記給電部を前記地板から直交する方向に所定の長さ延出した構成としたことを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
前記給電用パターンは、半円状であることを特徴とする請求項９記載のアンテナ装置。