JP2011061251A - 無線通信機及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、薄型化のニーズに応えつつ高利得で、幅広い周波数帯域に対応可能なアンテナ素子を有する無線通信機を提供すること。
【解決手段】ハウジングは細長の天板とこの天板の外周の側板とからなる上ケースと下ケースにて直方体を形成し、このハウジングの内部にモバイル機器と接続するためのコネクタ及び通信用の電子部品を備えた基板を設けた無線通信機において、前記上ケースにおける天板の略全面にわたってアンテナ素子を面状に形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、小型化、薄型化のニーズに応えつつ高利得で、幅広い周波数帯域に対応可能なアンテナ素子を有する無線通信機に関するものである。

近年、コンピュータ等のモバイル機器においてインターネット通信を行うための規格として、ＩＥＥＥ８０２．１６ｅ規格、いわゆるＷｉＭＡＸ通信が普及しつつある。このＷｉＭＡＸ通信は、内部にＩＣ基板、アンテナ等が組み込まれた無線通信機（ドングル）をモバイル機器に接続して行う。

このような無線通信機として、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１に記載のドングルは、ワイヤレス・ホームネットワークへのゲスト機器のアクセスに対するドングルに係るものであり、アンテナ及びコンフィギュレーションフリー・インタフェースを用いてゲスト機器に対して接続されるメモリ及び処理ユニットを有してなるものである。このドングルを介して、ゲスト機器のアクセスが実現される。
特表２００７−５２８０５７号公報

ところで、前記無線通信機（ドングル）において無線通信を行うためのアンテナの一種類として、ダイポールアンテナが存在する。このダイポールアンテナは、通信する周波数に合わせて各エレメントを１／４波長とし全体で１／２波長となる幅でアンテナ素子を形成する必要がある。よって、ある程度の面積を必要とするアンテナであるといえる。

しかし、従来の無線通信機においては、図１２に示すように、ドングル本体２７の端部にアンテナ素子２８を設けているため、有効面積が小さくなってしまっていた。端部に設けたアンテナ素子２８の有効面積を大きくするためにはドングル全体２７を大きくしなければならず、小型化のニーズに対応できなかった。また、このような有効面積が小さいアンテナ構造の場合、特定の周波数に特化した製品であれば対応可能であるが、幅広い周波数帯域に対応可能な製品を作るためには、アンテナ素子の形状を工夫する必要があり、そのためにはある程度の面積的な余裕が必要となる。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、小型化、薄型化のニーズに応えつつ高利得で、幅広い周波数帯域に対応可能なアンテナ素子を有する無線通信機を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１は、ハウジングの内部に、モバイル機器と接続するためのコネクタ及び通信用の電子部品を備えた基板を設けた無線通信機において、前記ハウジングにおける天板の略全域にわたって、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部とから成るアンテナ素子を面状に形成したことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項２は、天板と、この天板の外周から垂直に延びる側板とからなる上ケースと下ケースによって直方体に形成されたハウジングの内部に、モバイル機器と接続するためのコネクタ及び通信用の電子部品を備えた基板を設けた無線通信機において、前記上ケースにおける天板の略全域にわたって、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部とから成るアンテナ素子を面状に形成したことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項３は、請求項１又は２に加えて、前記アンテナ素子は、天板の外面に略全面にわたって面状に形成したことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項４は、請求項１又は２に加えて、前記アンテナ素子は、天板の内面に略全面にわたって面状に形成したことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項５は、請求項１乃至４に加えて、前記アンテナ素子は、フレキシブルプリント配線板上に配置されており、該フレキシブルプリント配線基板は前記天板の外面または内面に設けられることを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項６は、請求項５に加えて、前記フレキシブルプリント配線板は、更に、側板に亘って接着されることで、天板から側板の外面または内面に亘ってアンテナ素子を形成したことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項７は、請求項５に加えて、所定の誘電体で形成された前記フレキシブル配線板の一方の面に、アンテナ素子部を配置し、他方の面にアンテナ素子グランド部を配置したことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項８は、請求項１乃至４に加えて、前記アンテナ素子は、天板とアンテナ素子とを一体成型してなり、天板の厚み方向の位置を変えた内側と外側にそれぞれアンテナ素子が配置されるようにしたことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項９は、請求項８に加えて、導電金属を打ち抜き屈曲させて形成された前記アンテナ素子は、少なくとも、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部の互いから最も平面距離において離れた部位を、外側に配置していることを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項１０は、請求項８に加えて、前記アンテナ素子は、所定の誘電体をアンテナ素子グランド部またはアンテナ素子部の一方に固着させ、他方に前記誘電体を密着させた状態でアンテナ素子と天板を一体成形することを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項１１は、請求項１乃至４に加えて、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部のいずれか一方の上面と他方の下面に接するように誘電体層を配置し、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部との間に誘電体層を設けたことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項１２は、請求項１乃至４に加えて、前記アンテナ素子は、上ケースの天板にメッキ加工処理によって形成したことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項１３は、請求項１２に加えて、メッキ加工処理によって形成される前記アンテナ素子は、天板から側板に一部を延伸させたことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項１４は、請求項１、２、３、４、５、８、１１、１２のいずれかに加えて、前記天板に一部を外側に向かって変形させた外面の突出部を設け、この突出部に少なくともアンテナ素子グランド部かアンテナ素子部に互いの最も離れた部位を配置してなることを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項１５は、請求項１、２、４、５、８、１１、１２のいずれかに加えて、前記天板の内面の一部を凹ませた凹陥部を設け、この凹陥部に少なくともアンテナ素子グランド部かアンテナ素子部に互いの最も離れた部位を配置してなることを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項１６は、請求項１、２、５、８、１１、１２のいずれかに加えて、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部は平面視において一部が重なるように配置したことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項１７は、請求項１、２、５、８、１１、１２のいずれかに加えて、前記アンテナ素子と前記基板に設けられたアンテナ用の電極との間を容量結合素子を介して接続したことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項１８は、請求項１、２、５、８、１１、１２のいずれかに加えて、前記アンテナ素子と前記基板に設けられたアンテナ用の電極との間を電気コネクタを介して接続したことを特徴とする無線通信機である。

本発明の請求項１９は、請求項１に加えて、互いに平行な四角形から成る天板及び底板と、該天板の外周から垂直に延びる４つの側板とからなる直方体形状のハウジングであって、前記天板には前記アンテナ素子が設けられ、いずれかの前記側板には前記コネクタが設けられ、ケーブルを介してモバイル機器に接続された相手側コネクタが前記コネクタに嵌合された状態において、底板を底面に位置させると、アンテナを水平に位置させき、該コネクタを配置した前記側板に垂直な他の側板を底面に位置させると、アンテナを垂直に位置させることを特徴とする請求項１記載の無線通信機である。

本発明の請求項２０は、互いに平行な四角形から成る天板及び底板と、この天板の外周から垂直に延びる４つの側板とからなる直方体形状のハウジングの内部に、モバイル機器と接続するためのコネクタ及び通信用の電子部品を備えた基板を、４面のうち何れかの側板に前記コネクタが配置されるようにして設け、一方の前記天板の略全域にわたって、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部とから成るアンテナ素子を面状に形成してなる無線通信機を、ケーブルを介してモバイル機器に接続された相手側コネクタが前記コネクタに嵌合された状態において、コネクタを配置した側板に垂直な側板を底面にして立てて使用することを特徴とする無線通信機の使用方法である。

請求項１乃至４記載の発明によれば、ハウジングの天板の略全面にわたってアンテナ素子を面状に形成したので、有効面積が広く、小型化、薄型化のニーズに応えつつ高利得で、幅広い周波数帯域に対応可能なアンテナ素子を有する無線通信機を提供することができる。

請求項５記載の発明によれば、アンテナ素子は、フレキシブルプリント配線板上に配置されており、該フレキシブルプリント配線基板は前記天板の外面または内面に設けられるようにしたので、例えば、天板が湾曲した形状の上ケースであっても、アンテナ素子を形成したフレキシブルプリント配線板を湾曲させて接着でき、設計の自由度が高まる。

請求項６記載の発明によれば、前記フレキシブルプリント配線板は、更に、側板に亘って接着されることで、天板から側板の外面または内面に亘ってアンテナ素子を形成したので、側板もアンテナの有効面積として利用することができ、全体のより一層の小型化が可能となる。

請求項７記載の発明によれば、所定の誘電体で形成された前記フレキシブル配線板の一方の面に、アンテナ素子部を配置し、他方の面にアンテナ素子グランド部を配置したので、誘電体の波長短縮効果によって、アンテナ素子に必要な有効面積を小さくし、全体のより一層の小型化が可能となる。

請求項８記載の発明によれば、アンテナ素子は、天板とアンテナ素子とを一体成型してなり、天板の厚み方向の位置を変えた内側と外側にそれぞれアンテナ素子が配置されるようにしたので、例えば、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子とのうち、アンテナ素子部分を天板の外側に形成することで、基板からの距離を設けることが可能となる。また、一体成型であるので、配置の自由度が高まる。

請求項９記載の発明によれば、導電金属を打ち抜き屈曲させて形成された前記アンテナ素子は、少なくとも、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部の互いから最も平面距離において離れた部位を、外側に配置したので、アンテナ素子の一部を基板から遠い位置に配置することができ、アンテナとしての効果が高まる。

請求項１０記載の発明によれば、アンテナ素子は、所定の誘電体をアンテナ素子グランド部またはアンテナ素子部の一方に固着させ、他方に前記誘電体を密着させた状態でアンテナ素子と天板を一体成形するようにしたので、誘電体の波長短縮効果によって、アンテナ素子に必要な有効面積を小さくし、全体のより一層の小型化が可能となる。

請求項１１記載の発明によれば、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部のいずれか一方の上面と他方の下面に接するように誘電体層を配置し、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部との間に誘電体層を設けたので、誘電体の波長短縮効果によって、アンテナ素子に必要な有効面積を小さくし、全体のより一層の小型化が可能となる。

請求項１２記載の発明によれば、アンテナ素子は、上ケースの天板にメッキ加工処理によって形成したので、ハウジングを構成する上ケースに直接アンテナ素子を形成することができる。

請求項１３記載の発明によれば、メッキ加工処理によって形成される前記アンテナ素子は、天板から側板に一部を延伸させたので、側板もアンテナの有効面積として利用することができ、全体のより一層の小型化が可能となる。

請求項１４記載の発明によれば、天板に一部を外側に向かって変形させた外面の突出部を設け、この突出部に少なくともアンテナ素子グランド部かアンテナ素子部に互いの最も離れた部位を配置したので、アンテナ素子の一部を基板から遠い位置に配置することができ、アンテナとしての効果が高まる。

請求項１５記載の発明によれば、天板の内面の一部を凹ませた凹陥部を設け、この凹陥部に少なくともアンテナ素子グランド部かアンテナ素子部に互いの最も離れた部位を配置したので、アンテナ素子の一部を基板から遠い位置に配置することができ、アンテナとしての効果が高まる。

請求項１６記載の発明によれば、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部は平面視において一部が重なるように配置したので、アンテナの容量が増加し、広帯域化を図ることができる。

請求項１７記載の発明によれば、アンテナ素子と前記基板に設けられたアンテナ用の電極との間を容量結合素子を介して接続したので、アンテナ性能を担保することが可能となる。

請求項１８記載の発明によれば、アンテナ素子と前記基板に設けられたアンテナ用の電極との間を電気コネクタを介して接続したので、半田付け等の作業を省いて組立工程の簡素化を図ることができる。

請求項１９及び２０記載の発明によれば、無線通信機をコネクタを配置した側板部側板に垂直な側板部側板を底面としてアンテナを垂直にして高くして立てて使用することができるのでで、アンテナの感度のを更に良くしてい使用方法を実施することができる。

本発明の実施例１における無線通信機を示したものであり、（ａ）は、上ケースを内側から見た底面図であり、（ｂ）は、（ａ）に図示したＡ−Ａと同位置でハウジングを切断した分解部分断面図である。 本発明の実施例２における無線通信機を示したものであり、（ａ）は、上ケースを上側から見た平面図であり、（ｂ）は、組立前の上ケースの（ａ）に図示したＢ−Ｂ断面図である。 本発明の実施例３における無線通信機を示したものであり、（ａ）は、上ケースを上側から見た平面図であり、（ｂ）は、組立前の上ケースの（ａ）に図示したＣ−Ｃ断面図である。 本発明の実施例４における無線通信機を示したものであり、（ａ）は、上ケースを内側から見た底面図であり、（ｂ）は、組立前の上ケースの（ａ）に図示したＤ−Ｄ断面図である。 本発明の実施例５における無線通信機を示したものであり、（ａ）は、上ケースを内側から見た底面図であり、（ｂ）は、組立前の上ケースの（ａ）に図示したＥ−Ｅ断面図である。 本発明の実施例６における無線通信機を示したものであり、（ａ）は、上ケースを内側から見た底面図であり、（ｂ）は、組立前の上ケースの（ａ）に図示したＦ−Ｆ断面図である。 （ａ）は、天板１４の一部を外側に向かって突出させた突出部２９を形成し、この突出部２９部分の内側にアンテナ素子部１８ａのＬ字の短辺部位を配置した実施例を表した断面図であり、（ｂ）は、天板１４の一部を外側に向かって突出させた突出部２９を形成し、この突出部２９部分の外側にアンテナ素子部１８ａのＬ字の短辺部位を配置した実施例を表した断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）と同様のアンテナ配置においてスルーホールを介してアンテナケーブルと接続した場合を示した断面図である。 （ａ）は、容量結合（Ｃ結合）素子３０によって基板１３と直接接続する実施例を表した断面図であり、（ｂ）は、電気コネクタ３２によって基板１３と直接接続する実施例を表した断面図であり、（ｃ）は、電気コネクタ３２の斜視図である。 （ａ）は、アンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂを一部重ねて配置した場合を表した上ケースの内側を表した底面図であり、（ｂ）は、組立前の上ケースの（ａ）に図示したＧ−Ｇ断面図である。 無線通信機１０におけるコネクタ２２を長手側板１６側に設けた場合の使用形態の一例を示した斜視図である。 容量結合素子３７を介して天板１４の外面に設けたアンテナ素子部１８ａを天板１４の内面に引き回すようにした実施例を表した断面図である。 従来の無線通信機（ドングル）を表した斜視図である。

本発明による無線通信機は、ハウジングは細長の天板とこの天板の外周の側板とからなる上ケースと下ケースにて直方体を形成し、このハウジングの内部にモバイル機器と接続するためのコネクタ及び通信用の電子部品を備えた基板を設けた無線通信機において、前記上ケースにおける天板の略全面にわたって、一対のダイポールアンテナ素子を面状に形成したことを特徴とするものである。ＭＩＭＯ（Multiple Input
Multiple Output）技術を用いた高速通信において、送受信を同時に行い、受信時に合成することで広帯域化を実現する。使用する際は、モバイル機器の、例えばＵＳＢ端末に接続されたＵＳＢケーブルを、無線通信機のコネクタに接続し、下ケース１２の天板を下方に向け平面な場所に置き、上ケース１１の天板を水平にして上方に向けて使用する。
以下に説明する実施例は、アンテナ素子１８をハウジングを構成する上ケース１１の天板１４に形成する工法が異なるものであり、実施例１において詳細に説明し、実施例２以降においては、アンテナ素子１８の形成方法として他の実施例と異なる部分のみ説明する。

図１に示すのは、本発明の実施例１における無線通信機１０を示したものであり、（ａ）は、ハウジングを構成する上ケース１１を内側から見た平面図であり、（ｂ）は、組立前の上ケース１１、下ケース１２及び基板１３を側面から見た断面図である。無線通信機の外形寸法は、縦２３ｍｍ×横４６．５ｍｍ（図１（ａ）参照）、高さ１３．５ｍｍ（図１（ｂ）の上ケース１１と下ケース１２の組み合わせ後の寸法）で、天板１４の肉厚は１ｍｍである。

図１（ｂ）に示すように、本発明による無線通信機１０は、概略直方体形状からなり天板１４及び底板１７が最も面積が広く短手側板１５及び長手側板１６部分において接合される中空の２つの上ケース１１及び下ケース１２によってハウジングを構成し、下ケース１２の内側に、モバイル機器と接続するためのコネクタ２２及びＷｉＭＡＸ通信等の無線通信を可能とするためのＩＣなどの電子部品を備えた基板１３を前記コネクタ２２が短手側板１５に現れるようにして設け、上ケース１１の天板１４の内面にアンテナ素子１８を面状に形成してなるものである。上ケース１１及び下ケース１２は、例えば、樹脂を成型したものであり、アンテナ素子１８は、導電性金属からなるものである。なお、アンテナ素子１８という場合には、アンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂの両者を指すものとする。

また、図１（ｂ）に示すように、本実施例１においては、予めアンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂをフレキシブルプリント配線板（以下、ＦＰＣ）１９上に形成してシート状にし、これを接着剤２０によって天板１４の内面に接着している。この接着後のアンテナ素子１８にアンテナケーブル２１を接続するが、このとき、アンテナ素子部１８ａに対してアンテナケーブルの中心線２１ａを半田付けし、アンテナ素子グランド部１８ｂに対してアンテナケーブルの網線部２１ｂを半田付けする。そして、アンテナケーブル２１のコネクタを基板１３のコネクタに接続し、上ケース１１、下ケース１２及び基板１３を組み立てることで無線通信機１０が完成する。この無線通信機１０は、例えば、コネクタ２２にＵＳＢケーブル２３を接続し、ＵＳＢケーブル２３を介してモバイル機器に接続して利用される。

アンテナ素子１８の形状としては様々なパターンを適用することができるが、例えば、図１（ａ）に示すように、Ｌ字形で対称に配置された２つのアンテナ素子部１８ａと、概略Ｉ字形で対称に配置された２つのアンテナ素子グランド部１８ｂとからなる。このような形状からなるアンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂとによってダイポールアンテナを構成している。このアンテナ１８を、図１（ａ）に表れる略直方体形状を成す天板１４の一面である長方形の四隅に各々偏らせて配置することで、天板１４の略全面に２対のアンテナを大きく配置し、更に、最も面積が広く、基板１３から離れた天板１４に形成することで、高利得で幅広い周波数帯域に対応することができ、更なる小型化、薄型化を可能としている。

この図１においては天板１４を完全な平面として説明したが、ＦＰＣ１９にアンテナ素子１８を形成したシートを上ケース１１の天板１４の内側に接着する工法を採用することで、例えば、天板１４が湾曲した形状の上ケース１１であっても、アンテナ素子１８を形成したＦＰＣ１９のシートを湾曲させて接着でき、設計の自由度が高まる。

また、図７（ａ）に示すように、天板１４の一部を外側に向かって突出させた突出部２９を形成し、この突出部２９部分の内側にアンテナ素子部１８ａのＬ字の短辺部位を配置することで、突出させた高さ分を基板１３から離すことができるので、アンテナ性能を更に改善することができる。突出部２９に配置する箇所としては、アンテナケーブル２１と接続する箇所（基板接続箇所）から最も離れた部位を配置するのが効果的であり、この図７（ａ）の実施例では、アンテナ素子部１８ａのＬ字の短辺部位を突出部２９に設けることとしている。
なお、図７（ａ）のように突出部２９を設ける場合に限られるものではなく、例えば、天板１４の肉厚の範囲内で一部の肉厚を薄くして凹陥部を形成し、この凹陥部にアンテナ素子部１８ａのＬ字の短辺部位を配置するようにしても、凹陥部の高さ分だけアンテナ素子部１８ａの一部を基板１３から離すことができるので、アンテナ性能を更に改善することができる。尚、この手段は、アンテナ素子１８が設けられたフレキシブルプリント配線板１９を天板１４に接着する方法に限らず、後述するメッキ処理や一体成形等を用いてアンテナ素子１８を天板１４に設けても図７と同様にアンテナ素子１８を天板１４に配置することができる。

更に、ＦＰＣ１９の一面にアンテナ素子部１８ａ、他面にアンテナ素子グランド部１８ｂを配置し、ＦＰＣ１９は適切な誘電率の材質のものを使用することで、ＦＰＣ１９によって共振周波数が下がり、アンテナ展開長が短くなり、短縮効果を発揮することができる。更に、異なる面に各々配置されたこのアンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂを、他の実施例ではあるが、図９のように、一部重ねることもできるので、容量を増加させ広帯域化することができる。

前記実施例１においては、ＦＰＣ１９にアンテナ素子１８を形成したシートを上ケース１１の天板１４の内側に接着していたが、図２（ａ）（ｂ）に示すように、ＦＰＣ１９にアンテナ素子１８を形成したシートを上ケース１１の天板１４の外側に接着してもよい。なお、この実施例２は、基本的実施態様は実施例１と同様であるので、重複する部分については同一符号を付して説明は省略する。

この場合、例えば、アンテナケーブル２１とアンテナ素子１８とを接続するために、図２（ｂ）に示すように、上ケース１１とＦＰＣ１９を貫通させた貫通孔２４を形成してケーブル２１を通して半田付けを行う。

この実施例２のように、上ケース１１の天板１４の外側にアンテナ素子１８を形成することにより、アンテナ素子１８を基板からの距離が遠い位置に形成できるため、アンテナとしての効果が高まる。
なお、図７（ｂ）に示すように、天板１４の一部を外側に向かって突出させた突出部２９を形成し、この突出部２９部分の外側にアンテナ素子部１８ａのＬ字の短辺部位を配置することで、突出させた高さ分を基板１３から離すことができるので、アンテナ性能を更に改善することができる。突出部２９に配置する箇所としては、アンテナケーブル２１と接続する箇所（基板接続箇所）から最も離れた部位を配置するのが効果的であり、この図７（ａ）の実施例では、アンテナ素子部１８ａのＬ字の短辺部位を突出部２９に設けることとしている。
また、図７（ｂ）のように天板１４の外側にアンテナ素子１８を形成する場合には、図７（ｃ）に示すようにスルーホール３５を形成して、このスルーホール３５を介してアンテナ素子１８を天板１４の内側のアンテナケーブル２１と接続するようにしてもよい。

前記実施例１及び２においては、ＦＰＣ１９にアンテナ素子１８を形成したシートを上ケース１１の天板１４の内側又は外側に接着していたが、図３に示すように、アンテナ素子１８と上ケース１１とを一体成型するようにしてもよい。なお、この実施例３は、基本的実施態様は実施例１と同様であるので、重複する部分については同一符号を付して説明は省略する。

図３（ａ）に示すアンテナ素子１８のうち、実線で示す部分は上ケース１１の外側に配置され、破線で示す部分は上ケース１１の内側に配置され、これら実線と破線の境界部分において内側と外側のアンテナ素子１８は繋がっている（図３（ｂ）参照）。例えば、このように折り曲げられたアンテナ素子１８を予め金型によって作成しておき、このアンテナ素子１８を上ケース１１の成型時に一体成型することで、図３に示す上ケース１１を作成することができる。なお、一体成型する工法として、一度で成形するのが困難な場合は、１次成形した部分加工品を２次成形で完成させることもできる。

この図３に示すような上ケース１１を形成し、アンテナ素子１８に接続したアンテナケーブル２１のコネクタを基板１３のコネクタに接続し、その後、上ケース１１、下ケース１２及び基板１３を組み立てることで無線通信機１０を作成する。これにより、上ケース１１の外側に形成されたアンテナ素子部１８ａ部分が基板１３から天板１４の厚み分、更に遠い距離に設置されることになるため、アンテナとしての効果が高まる。

この様にすると、アンテナ素子部１８ａを基板から天板１４の厚み分離すことができるので、基板１３と天板１４間の距離を短くしても良く、例えば、図８（ａ）に示すように、アンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂを容量結合（Ｃ結合）素子３０によって基板１３の電極３１と直接接続することもできる。容量結合素子３０としては、例えば、チップコンデンサを用いる場合や、誘電体を介して接続する場合が考えられる。
また、図３と同様のアンテナ素子１８の配置をフレキシブルプリント配線板１９を用いても実現することができる。まず予め所定の形状のアンテナ素子１８が印刷され、折曲加工したフレキシブルプリント配線板１９を、上ケース１１に一体成形して埋め込むことで、同様のアンテナ素子を配置することも可能である。
また、図８（ｂ）に示すように、アンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂを電気コネクタ３２によって基板１３の電極３１と直接接続することもできる。電気コネクタ３２は、例えば、図８（ｃ）に示すように、アンテナ素子部１８ａ及びアンテナ素子グランド部１８ｂと接触するコンタクト部３３と、このコンタクト部３３と電気的に繋がった基板接続部３４とを具備してなるものである。
これら、図８（ａ）又は（ｂ）のように接続することで、同軸ケーブルを用いる必要も無く、上ケース１１の厚みを小さくでき、アンテナ性能も担保することも可能である。

また、図８（ａ）又は（ｂ）においては、アンテナ素子部１８ａの一部を天板１４の内側に配置しているが、アンテナ素子部１８ａを天板１４の外側に配置し、アンテナ素子部１８ａに内壁をめっきしたスルーホールを設けて天板１４の内側面に引き回し、天板１４の内側面で容量結合素子３０や電気コネクタ３２を用いて基板１３の電極３１と接続させれば、ケーブルを用いずに接続することができ、アンテナの性能を担保でき簡易かつ安価にすることができる。

また、図９に示すように、天板１４の外側に配置されたアンテナ素子部１８ａに天板１４の内側にあるアンテナ素子グランド部１８ｂを平面視において一部重ねて配置したりすることができるので、アンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂの間隔を天板１４の板厚方向で近接させることで容量が増加し、広帯域化を図ることができる。更に、アンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂの重複部の面積や位置を上ケース１４の平面上で適宜変更可能にし、天板１４の板厚方向のアンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂ間の間隔も調整できるので、アンテナ設計の自由度を上げる事ができる。
尚、この場合、図９（ａ）（ｂ）にある通り、予めアンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂとを各々同軸ケーブルと半田付け等を用いて接続し、それを一体成形で成形することができる。
製造については、アンテナ素子グランド部１８ｂにアンテナケーブル２１の網線２１bの外形より若干大きい穴を設け、この穴にアンテナケーブル２１を通して、アンテナ素子部１８ａの下面に中心線２１ａを半田付けし、アンテナ素子グランド部１８ｂと穴に貫通した網線２１ｂを半田付けし、これを図９（ｂ）のように配置して上ケース１１に一体成形することができる。

また、アンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂの間に所定の誘電率を有する誘電体を一次成形して、これを埋め込んだ上ケース１１を完成させる二次成形をするダブルモールド加工を行うと、共振周波数が下がり、アンテナ展開長が短くなり、短縮効果を発揮することができる。

図４に示すのは、本発明の実施例４における無線通信機１０を示したものであり、（ａ）は、ハウジングを構成する上ケース１１を内側から見た底面図であり、（ｂ）は、組立前の上ケース１１を長手側板１６側から見た断面図である。この実施例４では、アンテナ素子１８の間に誘電体層２５を設けている。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、先ず、上ケース１１の内側にアンテナ素子部１８ａ部分を、例えばメッキ処理によって形成し、その上に上ケース１１の内面全面に誘電体層２５を形成する。この誘電体層２５の上から更にアンテナ素子グランド部１８ｂを、例えばメッキ処理によって形成することで、アンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂとの間に誘電体層２５が形成されることになる。
なお、メッキ加工は、マスキングやレーザーによるものを適宜用いて形成することができるが、レーザー照射立体回路形成技術（ＬＤＳ）を用いると、凹凸面であってもレーザーで容易にメッキ処理することができるので、上ケース１１の凹凸にアンテナ素子１８ａやアンテナ素子グランド部１８ｂを配置することができ、前述した基板からアンテナ素子１８ａを更に離すことを可能にする。

この図４に示すような上ケース１１を形成し、アンテナ素子１８に接続したアンテナケーブル２１のコネクタを基板１３のコネクタに接続し、その後、上ケース１１、下ケース１２及び基板１３を組み立てることで無線通信機１０を作成する。なお、誘電体層２５には半田付けのための半田付け用穴２６が形成してある。

このように、アンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂとの間に誘電体層２５を設けることで、誘電体の波長短縮効果によって、アンテナ素子１８に必要な有効面積を小さくし、全体のより一層の小型化が可能となる。

図５に示すのは、本発明の実施例５における無線通信機１０を示したものであり、（ａ）は、ハウジングを構成する上ケース１１を内側から見た底面図であり、（ｂ）は、組立前の上ケース１１を短手側板１５側から見た断面図である。この実施例５では、アンテナ素子１８を長手側板１６側まで延伸させて側面側に折りこんで形成している。

図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、上ケース１１の天板１４の内面にアンテナ素子部１８ａ及びアンテナ素子グランド部１８ｂをメッキ処理等により形成する際に、それぞれ長手側板１６にまで延伸させ折り曲げたようにして、アンテナ素子折曲部１８ｃ、１８ｄを形成している。具体的な処理方法としては、例えば、マスキングによるメッキ処理が挙げられる。

図５の例では、長手側板１６側にのみアンテナ素子１８を延伸させて構成したが、短手側板１５側に延伸させることも可能である。このように、側板にもアンテナ素子１８を延伸させて構成することによって、側板もアンテナの有効面積として利用することができ、全体のより一層の小型化が可能となる。図５の例では、短手側板１５の幅を他の実施例に比較して狭く形成することが可能となっている。

前記実施例５においては、上ケース１１の天板１４の内面にアンテナ素子部１８ａ及びアンテナ素子グランド部１８ｂをメッキ処理等により形成する際に、それぞれ長手側板１６にまで延伸させ折り曲げたようにして、アンテナ素子折曲部１８ｃ、１８ｄを形成したが、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、アンテナ素子１８を上ケース１１の天板１４の外面に形成する場合においても、アンテナ素子折曲部１８ｃ、１８ｄを形成してもよい。
尚、実施例５及び６については、アンテナ素子１８の形成方法としては、この様に上ケース１１に配置できるように予め導電性金属板をプレス加工したものを一体成形しても良く、同様にアンテナ素子を形成したフレキシブルプリント配線板１９を折曲加工したものを一体成形しても成すことができる。

天板１４の外面にアンテナ素子部１８ａを設けた場合に、これを天板１４の内面に引き回す手段としては、図２に示すケーブル２１による手段、図７（ｃ）に示すスルーホール３５による手段について説明したが、これに限られるものではなく、例えば、図１１に示すように、天板１４の内部に容量結合素子３７を設けて、この容量結合素子３７を介して天板１４の外面に設けたアンテナ素子部１８ａを天板１４の内面に引き回すようにしてもよい。この場合の容量結合素子３７は、天板１４と一体成型によって埋め込んでもよいし、天板１４に穴を開けて嵌め込むようにしてもよい。

前記実施例１乃至７においては、短手側板１５にコネクタ２２を設けた例を示したが、これに限定されるものではなく、長手側板１６側にコネクタ２２を形成するようにしてもよい。長手側板１６側にコネクタ２２を形成し、モバイル機器３６に、±９０度以上のねじれを許容する所定長さを有するＵＳＢケーブル２２を介して無線通信機１０を接続すれば、前記実施例１乃至７でアンテナ素子が設けられた上ケース１１の天板を水平にして平面上方に向け、下ケース１２の天板を底面にした状態で使用することに限らず、図１０に示すように２つの短手側板１５部分のいずれかを底面に置いて無線通信機１０を立てて使用することができる。この様な使用形態にすることで、アンテナ素子１８を垂直に立てることができ、アンテナ素子部１８ａまたはアンテナ素子グランド部１８ｂの一方の端部（アンテナ素子部とアンテナ素子グランド部の、相手方から最も離れた部位）を高く位置させることができるので、従来のフリップ構造など特殊な構造を用いずにアンテナの感度を更に良くすることができる。尚、好ましくは、図１０に示すようにアンテナ素子部１８aの前述の端部を上方に位置させたほうが感度が良い。

前記実施例１乃至７においては、直方体形状のハウジングを用いて説明を行ったが、これに限定されるものではなく、例えば、天板１４が円形の円柱形状のハウジングにおいても本発明を適用することが可能である。この他にも、天板１４が最も面積が広いハウジングにおいて天板１４にアンテナ素子１８を形成することで、高利得で幅広い周波数帯域に対応しつつ、小型化、薄型化を実現することができる。

また、前記実施例１乃至７では、アンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂを２つずつ設けているが、本発明はこれに限らず、アンテナ素子部１８ａとアンテナ素子グランド部１８ｂを１つずつ配置する場合であってもその効果を発揮することができる。

１０…無線通信機、１１…上ケース、１２…下ケース、１３…基板、１４…天板、１５…短手側板、１６…長手側板、１７…底板、１８…アンテナ素子、１８ａ…アンテナ素子部、１８ｂ…アンテナ素子グランド部、１８ｃ…アンテナ素子折曲部、１８ｄ…アンテナ素子折曲部、１９…フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）、２０…接着剤、２１…アンテナケーブル、２１ａ…中心線、２１ｂ…網線、２２…コネクタ、２３…ＵＳＢケーブル、２４…貫通孔、２５…誘電体層、２６…半田付け用穴、２７…ドングル本体、２８…アンテナ素子、２９…突出部、３０…容量結合素子、３１…電極、３２…電気コネクタ、３３…コンタクト部、３４…基板接続部、３５…スルーホール、３６…モバイル機器、３７…容量結合素子。

Claims (20)

1. ハウジングの内部に、モバイル機器と接続するためのコネクタ及び通信用の電子部品を備えた基板を設けた無線通信機において、前記ハウジングにおける天板の略全域にわたって、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部とから成るアンテナ素子を面状に形成したことを特徴とする無線通信機。
2. 天板と、この天板の外周から垂直に延びる側板とからなる上ケースと下ケースによって直方体に形成されたハウジングの内部に、モバイル機器と接続するためのコネクタ及び通信用の電子部品を備えた基板を設けた無線通信機において、前記上ケースにおける天板の略全域にわたって、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部とから成るアンテナ素子を面状に形成したことを特徴とする無線通信機。
3. 前記アンテナ素子は、天板の外面に略全面にわたって面状に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信機。
4. 前記アンテナ素子は、天板の内面に略全面にわたって面状に形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の無線通信機。
5. 前記アンテナ素子は、フレキシブルプリント配線板上に配置されており、該フレキシブルプリント配線基板は前記天板の外面または内面に設けられることを特徴とする請求項１乃至４記載の無線通信機。
6. 前記フレキシブルプリント配線板は、更に、側板に亘って接着されることで、天板から側板の外面または内面に亘ってアンテナ素子を形成したことを特徴とする請求項５記載の無線通信機。
7. 所定の誘電体で形成された前記フレキシブル配線板の一方の面に、アンテナ素子部を配置し、他方の面にアンテナ素子グランド部を配置したことを特徴とする請求項５記載の無線通信機。
8. 前記アンテナ素子は、天板とアンテナ素子とを一体成型してなり、天板の厚み方向の位置を変えた内側と外側にそれぞれアンテナ素子が配置されるようにしたことを特徴とする請求項１乃至４記載の無線通信機。
9. 導電金属を打ち抜き屈曲させて形成された前記アンテナ素子は、少なくとも、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部の互いから最も平面距離において離れた部位を、外側に配置していることを特徴とする請求項８記載の無線通信機。
10. 前記アンテナ素子は、所定の誘電体をアンテナ素子グランド部またはアンテナ素子部の一方に固着させ、他方に前記誘電体を密着させた状態でアンテナ素子と天板を一体成形することを特徴とする請求項８記載の無線通信機。
11. アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部のいずれか一方の上面と他方の下面に接するように誘電体層を配置し、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部との間に誘電体層を設けたことを特徴とする請求項１乃至４記載の無線通信機。
12. 前記アンテナ素子は、上ケースの天板にメッキ加工処理によって形成したことを特徴とする請求項１乃至４記載の無線通信機。
13. メッキ加工処理によって形成される前記アンテナ素子は、天板から側板に一部を延伸させたことを特徴とする請求項１２記載の無線通信機。
14. 前記天板に一部を外側に向かって変形させた外面の突出部を設け、この突出部に少なくともアンテナ素子グランド部かアンテナ素子部に互いの最も離れた部位を配置してなることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、８、１１、１２のいずれかに記載の無線通信機。
15. 前記天板の内面の一部を凹ませた凹陥部を設け、この凹陥部に少なくともアンテナ素子グランド部かアンテナ素子部に互いの最も離れた部位を配置してなることを特徴とする請求項１、２、４、５、８、１１、１２のいずれかに記載の無線通信機。
16. アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部は平面視において一部が重なるように配置したことを特徴とする請求項１、２、５、８、１１、１２のいずれかに記載の無線通信機。
17. 前記アンテナ素子と前記基板に設けられたアンテナ用の電極との間を容量結合素子を介して接続したことを特徴とする請求項１、２、５、８、１１、１２のいずれかに記載の無線通信機。
18. 前記アンテナ素子と前記基板に設けられたアンテナ用の電極との間を電気コネクタを介して接続したことを特徴とする請求項１、２、５、８、１１、１２のいずれかに記載の無線通信機。
19. 互いに平行な四角形から成る天板及び底板と、該天板の外周から垂直に延びる４つの側板とからなる直方体形状のハウジングであって、前記天板には前記アンテナ素子が設けられ、いずれかの前記側板には前記コネクタが設けられ、ケーブルを介してモバイル機器に接続された相手側コネクタが前記コネクタに嵌合された状態において、底板を底面に位置させると、アンテナを水平に位置させき、該コネクタを配置した前記側板に垂直な他の側板を底面に位置させると、アンテナを垂直に位置させることを特徴とする請求項１記載の無線通信機。
20. 互いに平行な四角形から成る天板及び底板と、この天板の外周から垂直に延びる４つの側板とからなる直方体形状のハウジングの内部に、モバイル機器と接続するためのコネクタ及び通信用の電子部品を備えた基板を、４面のうち何れかの側板に前記コネクタが配置されるようにして設け、一方の前記天板の略全域にわたって、アンテナ素子グランド部とアンテナ素子部とから成るアンテナ素子を面状に形成してなる無線通信機を、ケーブルを介してモバイル機器に接続された相手側コネクタが前記コネクタに嵌合された状態において、コネクタを配置した側板に垂直な側板を底面にして立てて使用することを特徴とする無線通信機の使用方法。

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