JP3826871B2 - 通信機器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナ装置を用いた通信機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来のアンテナ装置とこれを用いた通信機器は図4に示すようなものであった。すなわち、従来のアンテナ装置7とこれを用いた通信機器は、上面にアンテナ導体1が設けられた絶縁体2と、この絶縁体2の下面に設けられた金属板3と、アンテナ導体1の一端に設けられた給電部4と、アンテナ導体1の他端と金属板3とが接続される連結部5とを有したものであった。ここで、絶縁体2には誘電率の低いものを用いていた。さらに、金属板3上にはアンテナ装置7と通信回路6が設けられるとともに、通信回路6の一端には給電部4が接続されている。また、アンテナ装置7で受信した高周波信号は、給電部4を介して通信回路6で復調され、また通信回路6からの高周波信号は給電部4を介してアンテナ装置7から送信される。
【0003】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
【0004】
【特許文献1】
特公平6−93635号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのような従来のアンテナ装置において、例えば100MHz以上の高い周波数で使用される通信機器では、携帯性の用途からアンテナ装置についても小型化薄型化が要求されてきた。しかし、アンテナ装置が小型化薄型化されると小型アンテナで受信するときの受信感度が特に問題となり、送信されてくる微弱な高周波信号を確実に受信できるアンテナ装置が必要になってくる。
【0006】
そこで、このアンテナ受信感度の劣化を防止するため誘電率の低い絶縁体2を使用して誘電損失を小さくしていた。このように誘電率の低い絶縁体2を用いると、アンテナゲインの関係から絶縁体2が大型化厚型化してしまうという問題があった。
【0007】
本発明は、このような問題点を解決するもので、小型化でかつ薄型化された通信機器を提供することを目的としたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の通信機器は、アンテナ装置とこのアンテナ装置が接続された通信回路とからなる通信機器であって、前記アンテナ装置は、上面にアンテナ導体が設けられた第1の絶縁体と、この第1の絶縁体の下方に設けられるとともに前記第1の絶縁体の面積より大きい面積を有する第2の絶縁体と、この第2の絶縁体の下面に設けられた地板と、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体との間に設けられた第3の絶縁体と、前記アンテナ導体に設けられた給電部と、前記アンテナ導体と前記地板とが接続される連結部とから構成され、前記アンテナ導体と前記地板との間隔は前記第1および第2および第3の絶縁体による厚みとし、前記通信回路は、前記第2の絶縁体の上面に前記アンテナ装置に隣接して設けられ、前記第2の絶縁体の上面に設けられた銅箔パターンにより前記給電部と前記通信回路とが接続されることにより高感度化、小型化、薄型化としたものである。
【0009】
これにより、通信機器の高感度化、小型化、薄型化を図ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項1に記載の発明は、アンテナ装置とこのアンテナ装置が接続された通信回路とからなる通信機器であって、前記アンテナ装置は、上面にアンテナ導体が設けられた第1の絶縁体と、この第1の絶縁体の下方に設けられるとともに前記第1の絶縁体の面積より大きい面積を有する第2の絶縁体と、この第2の絶縁体の下面に設けられた地板と、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体との間に設けられた第3の絶縁体と、前記アンテナ導体に設けられた給電部と、前記アンテナ導体と前記地板とが接続される連結部とから構成され、前記アンテナ導体と前記地板との間隔は前記第1および第2および第3の絶縁体による厚みとし、前記通信回路は、前記第2の絶縁体の上面に前記アンテナ装置に隣接して設けられ、前記第2の絶縁体の上面に設けられた銅箔パターンにより前記給電部と前記通信回路とが接続されることにより高感度化、小型化、薄型化としたものである。
【0011】
これにより、高感度でかつ小型化、薄型化とした通信機器を提供することができる。
【0012】
更に、第2の絶縁体の面積は第1の絶縁体の面積より大きいので、この第2の絶縁体上に電子回路を設けることができる。
【0013】
また、アンテナ装置の第1の絶縁体に隣接するとともに第2の絶縁体上に通信回路を設け、この通信回路に給電部が接続された通信機器であり、小型化と薄型化と高感度化を図ることができる。
【0014】
さらにまた、給電部側と通信回路側とは近接させることができるので、給電部側と通信回路側との接続ロスを少なくするとともに、小型化された通信機器を実現することができる。
【0015】
請求項3に記載の発明は、第1の絶縁体の誘電率を第2の絶縁体の誘電率より高くした請求項1に記載の通信機器であり、第1の絶縁体は第2の絶縁体より更に誘電率を高くしているので、更なる小型化と薄型化を図ることができる。
【0016】
請求項4に記載の発明は、第1の絶縁体の誘電率と第2の絶縁体の誘電率とを等しくした請求項1に記載の通信機器であり、比較的高い使用周波数では波長が小さいので小型のアンテナ装置に適しており、また第1の絶縁体と第2の絶縁体とが同一の材料を使用することができるので材料費を安くすることができる。
【0017】
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態について、図面を参考にしながら説明する。
【0018】
図1は、本発明のアンテナ装置とこれを用いた通信機器の断面図である。図1において、この通信機器は絶縁体11(第2の絶縁体の一例として用いた)上にアンテナ装置23と、このアンテナ装置23に隣接して通信回路20が設けられている。絶縁体11の下面には地板12がパターン印刷技術を用いて装着されており、絶縁体11の上面には銅箔のパターン13および13aが設けられている。
【0019】
14は絶縁体11上に載置された絶縁体(第1の絶縁体の一例として用いた)であり、その上面にはアンテナ導体15が設けられている。また、絶縁体11と絶縁体14との間には絶縁体(第3の絶縁体の一例として用いた)16が設けられている。
【0020】
18はアンテナ導体15の一方の端に設けられた給電部であり、この給電部18に接続されている端面電極19は半田付け部13bによりパターン13aに接続され、さらにこのパターン13aにより通信回路20を構成する送受信回路21aに接続されている。21bは通信回路20を形成する電子部品であり、送受信回路21aとともにパターン13上に装着されている。22は、送受信回路21aおよび電子部品21bを覆う金属製のシールドケースであり地板12にスルーホールにより接続されている。
【0021】
図2は、通信機器の斜視図である。アンテナ装置23の給電部18はアンテナ導体15の通信回路20側の側面に設けられている。連結部17は、アンテナ導体15の給電部18側の側面に隣接する面に設けられており、この連結部17に接続されている端面電極24は半田付け部24bにより絶縁体11上のスルーホール24aを介して地板12に接続されている。
【0022】
また、アンテナ導体15上において連結部17と給電部18との相対位置を変えることにより、アンテナ装置23と通信回路20との良好な整合をとることができ、高周波信号を効率良く伝達できアンテナゲインの改善が可能となる。このとき、連結部17と給電部18の片方あるいは両方をスルーホールで形成しても同様の効果が得られる。
【0023】
さらに、給電部18は通信回路20側の側面に設けることが望ましいが、連結部17は、給電部18と同じ側面であっても、給電部18に隣接する側面であっても、更に給電部18に対応する向かい合った側面であっても良い。
【0024】
以下、具体的な動作について図1および図2を用いて説明する。
【0025】
例えば絶縁体11には4程度の誘電率の絶縁材料を用い、絶縁体14には10程度の高い誘電率の絶縁材料を用い、絶縁体16には2程度の低い誘電率の絶縁材料を用いたとして以下説明する。このように、絶縁体14に10程度の高い誘電率の絶縁材料を使用した場合には、誘電率をεとすると(数1)のように波長λ0が波長λに短縮されるので小型化と薄型化が可能となる。
【0026】
【数1】
【0027】
ところが、高い誘電率の絶縁体を用いた場合は誘電損による伝送損失が発生してアンテナゲインが下がり、結果としてアンテナ受信感度が低下してしまう。
【0028】
(数2)では、アンテナ導体15と地板12との間隔をtとし、波長λを用いてアンテナゲインGを表している。
【0029】
【数2】
【0030】
(数2)において、t/λが大きい領域ではアンテナゲインGはある定数K1をもってほぼt/λに比例していることを表している。しかし、t/λが小さくなる領域では急激にアンテナゲインGが低下することが知られている。このため、使用周波数が例えば100MHzと低くなるにつれて波長λが大きくなると、アンテナ導体15と地板12との間隔tを大きくする必要が生じアンテナ装置の厚みが増してしまうのである。薄型化するためには、より高い誘電率を持つ絶縁体を使用することが必要であり、(数1)より波長λ0がλに短縮できるので間隔tを小さくできる。
【0031】
(数3)では、使用周波数における絶縁体による誘電損Lを表している。
【0032】
【数3】
【0033】
(数3)において、誘電損Lは、ある定数K2をもって使用周波数fと絶縁体の誘電率εと誘電正接tanδにほぼ比例することを表している。
【0034】
つまり、アンテナ導体と地板の間に高い誘電率εを持つ絶縁体を使用することにより誘電損Lが生じ、また高い誘電率εを有する絶縁体は一般的に誘電正接tanδも大きいのでさらに誘電損Lが大きくなってしまい、結果としてアンテナゲインGが低下してしまうことになる。
【0035】
これに対して、絶縁体14と絶縁体11の誘電率を絶縁体16の誘電率より大きくすることにより、絶縁体14と絶縁体11と絶縁体16とからなる全体の等価誘電率εと全体の等価誘電正接tanδとが低い誘電率εを有する絶縁体16により抑えられる。これにより、アンテナ導体15と地板12との間に発生する誘電損失Lを防止することができる。
【0036】
ところが、アンテナ導体15に最も近い絶縁体14を高い誘電率εとしているのでこの絶縁体14の高い誘電率εが支配的となり、その結果として波長が短縮され小型化と薄型化が可能となる。以上により、小型化と薄型化と高感度化とを実現することができる。
【0037】
具体例として、絶縁体14や絶縁体11の誘電率に対して絶縁体16に例えば誘電率が2.6であるフッ素樹脂系の材料やさらに低い誘電率を有する材料を用いる方法がある。この低い誘電率を有する絶縁材料として、レジスト印刷あるいはフィルムスクリーンあるいは接着剤あるいは空気を用いてもよい。この空気を用いたとすると誘電率は1となるので、誘電損Lが小さくできるのでアンテナゲインGが増す。
【0038】
ところが、この絶縁体16の厚みを大きくしていくと、(数2)より全体の誘電率εと全体の誘電正接tanδが小さくなって誘電損Lが小さくできるが、絶縁体16の誘電率εによって波長が短縮されないことになりアンテナ装置が大型化してしまうので、絶縁体16の誘電率の高低に応じて絶縁体16の厚みを最適に設定する必要がある。
【0039】
また、絶縁体14として絶縁体11と同じ例えば4程度の誘電率εを持つ材料を用いることもでき、絶縁体14に高い誘電率εを用いた場合と比べてアンテナ装置は少し大きくなるが、比較的高い使用周波数では波長が小さいので小型のアンテナ装置に適しており、また材料費を安くすることができる。
【0040】
図3は、通信回路20のブロック図と周辺回路である。図3において、25は入出力端子であり、アンテナ装置23の給電部18に接続されるものである。入出力端子25はアンテナスイッチ26に接続されている。このアンテナスイッチ26の一方の端子はバンドパスフィルタ27と受信部28を介してスピーカ29に接続されている。
【0041】
30はマイクロホンであり、送信部31と電力増幅器32を介してアンテナスイッチ26の他方の端子に接続されている。33は制御部であり、受信部28と送信部31に接続されて夫々を制御するとともに、表示部34とキーボード35に接続されている。
【0042】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、アンテナ装置とこのアンテナ装置が接続された通信回路とからなる通信機器であって、前記アンテナ装置は、上面にアンテナ導体が設けられた第1の絶縁体と、この第1の絶縁体の下方に設けられるとともに前記第1の絶縁体の面積より大きい面積を有する第2の絶縁体と、この第2の絶縁体の下面に設けられた地板と、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体との間に設けられた第3の絶縁体と、前記アンテナ導体に設けられた給電部と、前記アンテナ導体と前記地板とが接続される連結部とから構成され、前記アンテナ導体と前記地板との間隔は前記第1および第2および第3の絶縁体による厚みとし、前記通信回路は、前記第2の絶縁体の上面に前記アンテナ装置に隣接して設けられ、前記第2の絶縁体の上面に設けられた銅箔パターンにより前記給電部と前記通信回路とが接続されることにより高感度化、小型化、薄型化としたものである。
【0043】
これにより、高感度でかつ小型化、薄型化とした通信機器を提供することができる。
【0044】
更に、第2の絶縁体の面積は第1の絶縁体の面積より大きいので、この第2の絶縁体上に電子回路を設けることができる。
【0045】
また、アンテナ装置の第1の絶縁体に隣接するとともに第2の絶縁体上に通信回路を設け、この通信回路に給電部が接続された通信機器であり、小型化と薄型化と高感度化を図ることができる。
【0046】
さらにまた、給電部側と通信回路側とは近接させることができるので、給電部側と通信回路側との接続ロスを少なくするとともに、小型化された通信機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態におけるアンテナ装置とこれを用いた通信機器の断面図
【図2】 同、斜視図
【図3】 同、通信機器を形成する通信回路のブロック図と周辺回路図
【図4】 従来のアンテナ装置とこれを用いた通信機器の断面図
【符号の説明】
11 絶縁体
12 地板
13a 導体パターン
14 絶縁体
15 アンテナ導体
16 絶縁体
17 連結部
18 給電部
20 通信回路
23 アンテナ装置
Claims (4)
- アンテナ装置とこのアンテナ装置が接続された通信回路とからなる通信機器であって、前記アンテナ装置は、上面にアンテナ導体が設けられた第1の絶縁体と、この第1の絶縁体の下方に設けられるとともに前記第1の絶縁体の面積より大きい面積を有する第2の絶縁体と、この第2の絶縁体の下面に設けられた地板と、前記第1の絶縁体と前記第2の絶縁体との間に設けられた第3の絶縁体と、前記アンテナ導体に設けられた給電部と、前記アンテナ導体と前記地板とが接続される連結部とから構成され、前記アンテナ導体と前記地板との間隔は前記第1および第2および第3の絶縁体による厚みとし、前記通信回路は、前記第2の絶縁体の上面に前記アンテナ装置に隣接して設けられ、前記第2の絶縁体の上面に設けられた銅箔パターンにより前記給電部と前記通信回路とが接続されることにより高感度化、小型化、薄型化とした通信機器。
- 第1の絶縁体の誘電率を第2、第3の絶縁体の誘電率より高くした請求項1に記載の通信機器。
- 第1の絶縁体の誘電率を第2の絶縁体の誘電率より高くした請求項1に記載の通信機器。
- 第1の絶縁体の誘電率と第2の絶縁体の誘電率とを等しくした請求項1に記載の通信機器。
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