JP4379004B2

JP4379004B2 - Communication adapter and portable electronic device

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Publication number: JP4379004B2
Application number: JP2003157950A
Authority: JP
Inventors: 俊介小山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-09-11
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2023-06-03
Also published as: JP2004159287A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、通信アダプタおよび携帯型電子機器に係り、特に高周波無線機器として用いられる通信アダプタおよび携帯型電子機器に関する。
【従来の技術】
従来、携帯電話などの高周波無線機器である携帯機器用のアンテナとして、ヘリカルダイポールアンテナが用いられている。
このヘリカルダイポールアンテナは、携帯機器の筐体から引き出して使用したり、筐体内に収納した状態で用いるように構成されていた。
【０００２】
また、特許文献１に開示されているように、ヘリカルダイポールアンテナとは別に携帯機器の筐体内に第２のアンテナを設けたものも提案されている。この構成によれば、ヘリカルダイポールアンテナおよび第２のアンテナによりダイバーシティ（空間ダイバーシティや角度ダイバーシティ）を構成することもできる。このような第２のアンテナとしては、逆Ｆアンテナが一般的に用いられている。
また、２．４［ＧＨｚ］帯カードタイプの薄型携帯機器には、セラミックを用いたチップアンテナが用いられている。
一方、携帯機器用のアンテナをプリント配線板上に形成する場合には、理想的にはアンテナエレメント周囲には十分な空間を確保することが特性確保の観点からは好ましい。これを容易に実現するためには、プリント配線板の表面にアンテナエレメントを形成するのが一般的であった。
【特許文献１】
特開平３−１７５８２６号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のヘリカルダイポールアンテナは、原理的にそのサイズが大きくなり、腕時計サイズの携帯機器など、さらに小型化が要求される機器に対しては、適用しがたいという問題点があった。
また、逆Ｆアンテナは、アンテナエレメントとグランド板（接地板）とが所定の物理的配置をとることにより機能を発揮できる構造となっており、配置上の自由度が乏しい。さらに、グランド板の面積は逆Ｆアンテナの特性を左右しており、面積を低減させると特性が劣化する。このため、装置の小型化などの要求に伴い、プリント配線板の面積を小さくすべく、部品の実装密度をあげる必要が生じた場合には、部品の実装面積によってプリント配線板の面積を消費してしまい、グランド板の面積を確保することができず、逆Ｆアンテナとして所望の特性が得られなくなってしまうという問題点があった。
また、セラミックのチップアンテナは、チップアンテナ自身は面実装可能な程度の大きさである。しかしながら、チップアンテナの実装時においては、アンテナの所望の特性を得るためにグランド面積を大きく確保する必要があり、周辺回路およびグランドを含んだアンテナ装置全体としては、大きくなってしまうという問題点があった。さらにチップアンテナは高価であるという問題点もあった。
そこで、本発明の目的は、アンテナの特性（特に感度）を確保しつつ、回路全体の実装密度の向上、プリント配線板の小型化ひいては装置の小型化を図ることが可能な通信アダプタおよび携帯型電子機器を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、グランドパターンを有するプリント配線板と、前記プリント配線板上に配置された電子回路と、前記プリント配線板上に配置され、前記グランドパターンに接続されるとともに、前記電子回路を覆うことにより前記電子回路をシールドするシールド部材と、アンテナエレメント本体を有し、前記プリント配線板に配置され、前記シールド部材に接地されるアンテナエレメントと、外部機器を接続するためのコネクタが接続される、グランド端子を含む電極パターンが形成されたコネクタ接続端子部と、を備え、前記コネクタ接続端子部は、前記アンテナエレメント本体の延在方向に前記プリント配線板の縁部の一部を延出させた延出部位に、前記グランド端子が前記アンテナエレメント本体と平行に延びて前記グランドパターンに接続される前記電極パターンを設けて形成され、前記コネクタが接続される場合には前記アンテナエレメントと前記シールド部材とを結ぶ方向に直交する方向である前記アンテナエレメント本体の前記延在方向に沿って挿入される、ことを特徴としている。
この場合において、前記アンテナエレメント本体と前記シールド部材とは共働して逆Ｆアンテナとして機能するようにしてもよい。
また、前記シールド部材と前記アンテナエレメントとは、一体に形成されているようにしてもよい。
また、前記アンテナエレメントは、前記プリント配線板上に配線パターンとして形成されているようにしてもよい。
また、前記シールド部材あるいは前記シールド部材が接続されたグランドパターンによるグランド長は、通信に用いられる信号の４分の１波長と略同一とされているようにしてもよい。
また、携帯型電子機器は、上記いずれかに記載の通信アダプタを備えたことを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に図面を参照して本発明の好適な実施の形態について説明する。
［１］第１実施形態
図１は第１実施形態のアンテナ装置が実装されたプリント基板１０の組立図である。図２は、第１実施形態のプリント基板１０の上面図である。図３は、第１実施形態のプリント基板１０の正面図である。図４は、第１実施形態のプリント基板１０の側面図である。
図1ないし図４において、プリント配線板１１は、回路部品１４等が実装されており、プリント配線板１１表面（及び多層基板の場合には内層）に配線用の電極パターンが形成されている。プリント配線板１１の上面には、シールド部材１３が半田付けされるグランド（接地）パターン１１Ａが形成され、アンテナ装置の実装時にはシールド部材１３が半田付けされる。シールド部材１３が半田付けされるグランド（接地）パターン１１Ａは、プリント配線板１１のグランドパターン上面に形成されたハンダ付け防止用のレジストを除去することにより形成されるのが一般的である。
【０００８】
高周波回路のプリント基板においては、図１に示すごとく通常、複数の個所にてシールド部材１３がプリント配線板１１に半田付けされる。また、プリント配線板１１としては、多層基板のみならず、単層基板であってもかまわない。
アンテナエレメント１２は、プリント配線板１１に対して略平行に設けられており、本第１実施形態の場合、給電端子（給電点）１２Ｂがプリント配線板１１と電気的に接続されるとともに、アンテナエレメント本体１２Ａを支持する状態となっている。
アンテナエレメント１２は、シールド部材１３と一体に形成されており、折り曲げ部分の形状および寸法を工夫することで、1枚の金属板からシールド部材１３及びアンテナエレメント１２を一括して得ることが出来る。
アンテナ本体支持部１２Ｃは、給電端子１２Ｂとプリント配線板１１に垂直な方向の長さが同じであり、基板実装時にはアンテナエレメント１２を基板上で支えることとなる。その結果、アンテナエレメント本体１２Ａは、基板と水平に、かつ、シールド部材１３の平面部と同一平面内に保たれる。シールド部材折曲部１３Ａも給電端子１２Ｂあるいはアンテナ本体支持部１２Ｃとプリント配線板１１に垂直な方向の長さが同じであり、シールド部材１３の平面部を基板に対し水平に固定、支持する。なお、図１中、他のシールド部材折曲部についても、プリント配線板１１に垂直な方向の長さが同一である。
【０００９】
ここで、アンテナエレメント１２に流れる電流分布に影響を与えないようにするには、アンテナ本体支持部１２Ｃはアンテナエレメント１２に対し垂直に形成される必要がある。この場合において、プリント配線板１１のアンテナエレメント１２下部には、多層基板の場合の内層も含めて、グランドなど電流が流れる電流流路を設けないことが望ましい。アンテナエレメント半田付けパターン１１Ｃはアンテナ本体支持部１２Ｃの先端部分をプリント配線板１１上で半田付け固定する為のパターンであって、他の配線とは電気的に接続されてはいない。
一方、アンテナ本体支持部１２Ｃと同様にアンテナエレメントに垂直に形成されている給電端子１２Ｂは、プリント配線板１１上の半田付けパターン１１Ｂに半田付けされる。ハンダ付けパターン１１Ｂは給電端子１２Ｂを半田付けにより配線板１１上に固定すると共に、その一端が回路基板上に形成された回路の信号給電点に電気的に接続されている。これにより、図示しない無線回路の送信信号、受信信号がアンテナと無線回路間でそれぞれ伝達される。
【００１０】
また、アンテナエレメント１２は、銅などの導電性の高い材料が望ましい。しかしながら、表面のメッキに導電性の高い材料を用いるように構成することも可能である。
上記構成の結果、アンテナエレメント本体１２Ａと給電端子１２Ｂは、協働して、逆Ｆアンテナとして機能している。給電端子１２Ｂのアンテナエレメント本体１２Ａへの接続位置は、逆Ｆアンテナのインピーダンスが所定の値となる位置に設定されている。このインピーダンスの値としては、例えば、５０［Ω］とされる。
シールド部材１３は、回路部品１４を電磁的にシールド（遮蔽）するためのものであり、回路部品１４等の回路部品及び配線パターンの周囲を覆っている。ここで、回路部品１４としては、半導体集積回路、１６０８サイズ(外形1.6mm×0.8mm)、１００５サイズ(外形1.0mm×0.5mm)、０６０３(外形0.6mm×0.3mm)サイズなどのチップ部品が一般的である。
シールド部材１３は、シールド折曲部１３Ａにおいて、プリント配線板１１条に形成されているグランド（接地）パターン１１Ａに接続されている。
【００１１】
ところで、アンテナ装置のグランドは、理想的にはその面積が大きい方が逆Ｆアンテナの特性的な観点からは好ましい。そのため、現実的には、プリント配線板１１の表面積において可能な限り大きく設けるのが好ましい。そこで、本第１実施形態においては、回路部品１４等の回路部品及び配線パターンを電磁的にシールドするために接地されているシールド部材１３をアンテナエレメント１２のグランドとして用いるようにしているのである。この場合において、グランドの実効面積は、図１のシールド部材１３のプリント配線板１１上に占める面積にほぼ等しい。
【００１２】
すなわち、回路部品１４等の回路部品及び配線パターンの状態に拘わらず、グランド面積を確保する事が可能となる。換言すれば、プリント配線板１１上に十分な面積のグランドパターンを形成できない場合であっても、アンテナ特性を得る為に十分なグランド面積を確保することが可能となる。
図５は第１実施形態のアンテナ装置の放射特性図である。また、図６は比較対象としてのダイポールアンテナの放射特性図である。
図５および図６において、外周部分に配置している１〜１６の数字は一周３６０度を１６等分した各方向を表しており、隣り合う二つの数字の表す実際の角度間隔は２２．５度である。また図内の数値（ｄＢ値）はダイポールアンテナ比（ｄＢｄ）である。また、Ｈｏｒｉは水平方向（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ）の特性を示し、Ｖｅｒｔは垂直方向（Ｖｅｒｔｉｃａｌ）の特性を示す。
図５に示すように、本第１実施形態のアンテナ装置によれば、指向特性はダイポールアンテナと９０［゜］異なるものの、放射特性は図６に示すダイポールアンテナと比較して同等あるいは数ｄＢ以内の放射特性劣化にとどまっており、非常に優秀な放射特性を得ることができた。
【００１３】
［２］第２実施形態
上記第１実施形態においては、アンテナエレメントとシールド部材とを一体に構成していたが、本第２実施形態はアンテナエレメントとシールド部材とを別体に構成した場合の実施形態である。
図７は第２実施形態のアンテナ装置が実装されたプリント基板の組み立て図である。図８は、第２実施形態のプリント基板の上面図である。図９は、第２実施形態のプリント基板の正面図である。
図７ないし図９に示すように、プリント基板２０を構成するプリント配線板２１の上面に、大別するとアンテナエレメント２２、シールド部材２３および回路部品２４が配置されている。
この場合においても、第１実施形態と同様に、プリント配線板２１としては、単層基板のみならず、多層基板であってもかまわない。
【００１４】
アンテナエレメント２２は、プリント配線板２１に対して３次元的に略平行に設けられており、本第２実施形態の場合、給電端子（給電点）２２Ｂがプリント配線板２１と半田付けパターン２１Ｂにおいて半田付けにより接続されるとともに、アンテナ本体支持部２２Ｃが半田付けパターン２１Ｃにおいて半田付けされる。エレメント半田付けパターン２１Ｃは、アンテナ本体支持部２２Ｃの先端部分を基板上で半田付け固定する為のパターンであって、他の配線とは電気的に接続されていない。
【００１５】
この結果、給電端子２２Ｂおよびアンテナ本体支持部２２Ｃによりアンテナエレメント本体２２Ａが支持されている。また、アンテナ本体支持部２２Ｃは図に示すごとくエレメントの両側に複数設けることでアンテナの位置を安定化させることが出来る。アンテナエレメント２２の一方の端点はシールド部材２３に半田付け、蝋付け等で電気的、機械的に接続されている。
第１実施形態と同様に、アンテナエレメント２２は、銅などの導電性の高い材料が望ましいが、表面のメッキに導電性の高い材料を用いるように構成することも可能である。
【００１６】
上記構成の結果、アンテナエレメント本体２２、給電端子２２Ｂおよびアンテナ本体支持部２２Ｃは、協働して、逆Ｆアンテナとして機能している。給電端子２２Ｂのアンテナエレメント本体２２Ａへの接続位置は、逆Ｆアンテナのインピーダンスが所定の値（例えば、５０［Ω］）となる位置に設定されている。
シールド部材２３は、回路部品２４を電磁的にシールド（遮蔽）するためのものであり、回路部品２４等の回路部品及び配線パターンの周囲を覆っている。
さらにシールド部材２３は、シールド部材折曲部２３Ａにおいて、プリント配線板２１上に形成されているグランド（接地）パターン２１Ａに上述した第1実施形態と同様に接続されている。
【００１７】
本第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、回路部品２４等の回路部品及び配線パターン（図示せず）を電磁的にシールドするために接地されているシールド部材２３をアンテナエレメント２２のグランドとして用いているので、回路部品２４等の回路部品及び配線パターンの配置状態に拘わらず、グランド面積を確保する事が可能となり、プリント配線板２１上に十分なグランドパターンを形成できない場合であっても、十分なグランド面積を確保することが可能となる。
さらに本第２実施形態によれば、アンテナエレメント２２とシールド部材２３とを別体に構成しているので、アンテナエレメント２２とシールド部材２３との結合工程が増えるものの、それぞれを別個に加工でき、加工が容易となる。加えて、様々な製品態様に容易に対応することが可能となる。
【００１８】
［３］第３実施形態
上記各実施形態においては、アンテナエレメントは、プリント配線板とは別個に構成していたが、本第３実施形態は、アンテナエレメントをプリント配線板上にプリントアンテナ（配線パターン）として形成した場合の実施形態である。
図１０は第３実施形態のアンテナ装置が実装されたプリント基板の組立図である。図１１は、第３実施形態のプリント基板の上面図である。図１２は、第３実施形態のプリント基板の正面図である。
【００１９】
図１０に示すように、プリント基板３０を構成するプリント配線板３１の上面には、大別するとアンテナエレメント本体３２Ａが配線パターンとして形成されて配置されるとともに、シールド部材３３および回路部品３４等の回路部品及び配線パターン（図示せず）が配置されている。
この場合においても、上記各実施形態と同様に、プリント配線板３１としては、単層基板のみならず、多層基板であってもかまわない。
【００２０】
アンテナエレメント本体３２Ａは、プリント配線板３１上にプリント配線として設けられており、給電端子（給電点）３２Ｂがプリント配線板３１上の給電用配線に電気的に接続されるとともに、アンテナエレメント本体３２Ａの一端はプリント配線板３１上に形成されたグランドパターン３１Ａに接続されている。この場合、同一のグランドパターンとして連続的にパターンを形成することが出来る。
【００２１】
また、プリント配線板３１上に形成されたグランドパターン３１Ａのアンテナエレメント本体３２Ａに向かい合う部分はアンテナエレメント本体３２Ａと略平行に一定の間隔を置いて形成されている。また、アンテナエレメント本体３２Ａのグランドパターン３１Ａと接続される部分は、グランドパターン３１Ａに対して垂直に接続されている。
上記構成の結果、アンテナエレメント本体３２Ａ、給電端子３２Ｂは、協働して、逆Ｆアンテナとして機能している。給電端子３２Ｂのアンテナエレメント本体３２Ａへの接続位置は、逆Ｆアンテナのインピーダンスが所定の値（例えば、５０［Ω］）となる位置に設定されている。
【００２２】
シールド部材３３は、回路部品３４等の回路部品及び配線パターン（図示せず）を電磁的にシールド（遮蔽）するためのものであり、回路部品３４等の回路部品及び配線パターンの周囲を覆っている。
さらにシールド部材３３は、シールド部材折曲部３３Ａにおいて、プリント配線板３１上に形成されているグランド（接地）パターン３１Ａに前記第１の実施形態と同様に接続されている。
【００２３】
本第３実施形態においても、上記各実施形態と同様に、回路部品３４等の回路部品及び配線パターンを電磁的にシールドするために接地されているシールド部材３３をアンテナエレメント３２のグランドとして用いているので、回路部品３４等の回路部品及び配線パターンの配置状態に拘わらず、グランド面積を確保する事が可能となり、プリント配線板３１上に十分な面積のグランドパターンを形成できない場合であっても、十分なグランド面積を確保することが可能となる。
さらに本第３実施形態によれば、アンテナエレメント３２をプリント配線としてプリント配線板の作成時に設けることができるので、製造工程の簡略化が可能となる。
以上の第１実施形態ないし第３実施形態を総括すると、アンテナ装置の第１の態様は、電子回路を覆うことにより前記電子回路をシールドするシールド部材と、前記シールド部材に接地されるアンテナエレメントと、を備えたことを特徴としている。
また、第２の態様は、第１の態様において、前記アンテナエレメントは、アンテナエレメント本体と、給電端子と、を備え、前記アンテナエレメント本体と前記給電端子とは共働して逆Ｆアンテナとして機能するようにしてもよい。
また、第３の態様は、第１の態様あるいは第２の態様において、前記シールド部材と前記アンテナエレメントとは、一体に形成されているようにしてもよい。
また、プリント基板の第１の態様は、プリント配線板と、前記プリント配線板上に配置された電子回路と、前記プリント配線板上に配置され、前記電子回路を覆うことにより前記電子回路をシールドするシールド部材と、前記プリント配線板上に配置され、前記シールド部材に接地されるアンテナエレメントと、を備えたことを特徴としている。
また、第２の態様のプリント基板は、第１の態様のプリント基板において、前記アンテナエレメントは、アンテナエレメント本体と、給電端子と、を備え、前記アンテナエレメント本体と前記給電端子とは共働して逆Ｆアンテナとして機能するようにしてもよい。
また、第３の態様のプリント基板は、第１の態様または第２の態様のプリント基板において、前記プリント配線板上に形成され、前記シールド部材に電気的に接続されたグランドパターンを備えるようにしてもよい。
また、第４の態様のプリント基板は、第１ないし第３の態様のプリント基板において、さらに前記シールド部材と前記アンテナエレメントとは、一体に形成されているようにしてもよい。
さらにまた、第５の態様のプリント基板は、第１ないし第３の態様のプリント基板において、前記アンテナエレメントは、前記プリント配線板上に配線パターンとして形成されているようにしてもよい。
【００２４】
［４］第１〜第３実施形態の変形例
［４．１］第１変形例
以上の説明においては、シールド部材は、アンテナエレメントの配置部分を除き、プリント配線板の全体にわたって回路部品を覆っていたが、プリント配線板上に余裕がある場合には、シールド部材に電気的にグランドパターンを接続した状態でプリント配線板上に形成するようにし、シールド部材とグランドパターンとでグランド面積を確保するように構成することも可能である。
【００２５】
［４．２］第２変形例
以上の説明においては、アンテナエレメントがシールド部材形状に沿って、折れ線形状を有する場合であったが、シールド部材の形状に沿った形状であれば、すなわち、シールド部材端部の形状に略平行な形状であれば曲線形状や他の形状とすることも可能である。この場合に、アンテナエレメント内を流れる電流の微視的な電流方向をベクトルとして考え、このベクトルが部品、配線パターンあるいはパッド内を流れる電流のベクトル（微視的な電流方向）とできる限り平行とならないように、アンテナエレメントパターン周囲の部品、配線パターンあるいはパッドの位置を設定するようにすればより効果的である。
【００２６】
［４．３］第３変形例
以上の説明においては、アンテナエレメントの機械的な寸法については、詳細に述べなかったが、基本的に所望の周波数において４分の１波長となるように形成することが望ましい。
次に前述の第１〜第３実施形態及び変形例に記載したプリント基板を用いて電子機器完成品を構成する場合の第４〜第６実施形態について説明する。
【００２７】
[５]第４実施形態
図１３は、携帯電話端末に接続して用いる通信アダプタモジュール７０の説明図である。
図１３に示すように、プリント基板５０を構成するプリント配線板５１の上面には、大別するとアンテナエレメント５２が配線パターンとして形成されて配置されるとともに、シールド部材５３および回路部品５４等の各種回路部品及び配線パターン（図示せず）が配置されている。
この場合においても、上記各実施形態と同様に、プリント配線板５１としては、単層基板のみならず、多層基板であってもかまわない。
アンテナエレメント本体５２Ａは、プリント配線板５１上にプリント配線として設けられており、給電端子（給電点）５２Ｂがプリント配線板５１上の給電用配線に電気的に接続されるとともに、アンテナエレメント本体５２Ａの一端はプリント配線板５１上に形成されたグランドパターン５１Ａに接続されている。この場合、同一のグランドパターンとして連続的にパターンを形成することが出来る。
【００２８】
また、プリント配線板５１上に形成されたグランドパターン５１Ａのアンテナエレメント本体５２Ａに向かい合う部分はアンテナエレメント本体５２Ａと略平行に一定の間隔を置いて形成されている。また、アンテナエレメント本体５２Ａのグランドパターン５１Ａと接続される部分は、グランドパターン５１Ａに対して垂直に接続されている。
上記構成の結果、アンテナエレメント本体５２Ａ、給電端子５２Ｂは、協働して、逆Ｆアンテナとして機能している。給電端子５２Ｂのアンテナエレメント本体５２Ａへの接続位置は、逆Ｆアンテナのインピーダンスが所定の値（例えば、５０［Ω］）となる位置に設定されている。
【００２９】
シールド部材５３は、回路部品５４等の回路部品及び配線パターン（図示せず）を電磁的にシールド（遮蔽）するためのものであり、回路部品５４等の回路部品及び配線パターンの周囲を覆っている。
さらにシールド部材５３は、シールド部材折曲部５３Ａにおいて、プリント配線板５１上に形成されているグランド（接地）パターン５１Ａに前記第３の実施形態と同様に接続されている。
【００３０】
さらにプリント配線板５１の一端にはコネクタ接続端子部５５が設けられている。
この場合において、コネクタ接続端子部５５は、アンテナエレメント本体５２Ａの延在方向（図中、Ａ方向）と略直交する方向（Ｂ方向；プリント配線板５１上のアンテナエレメント５２とシールド部材５３を結ぶ方向）に略平行な辺の一辺に設けられている。そして、コネクタ接続端子部５５には、複数のコネクタ接続端子（電極パターン）５６が形成されている。
このコネクタ接続端子５６には、コネクタ６０の接続端子（図示せず）が接続される。接続端子としては、例えば、グランド端子、電源端子、携帯電話端末と通信アダプタとの間を結ぶ複数の信号線用端子などが挙げられる。
上述したように、コネクタ接続端子部５５をＢ方向に略平行な辺の一辺に設けことで、携帯電話端末に接続した場合におけるアンテナのグランド長(４分の１波長相当)とアンテナエレメントとの関係は維持されるのでアンテナゲインに劣化は起こらない。
【００３１】
これは、コネクタ接続端子部５５をＡ方向に略平行な辺の一辺に設けた場合には、具体的には、符号５７で表されるように接続端子部を設けた場合には、通信アダプタのグランド端子が携帯電話のグランド端子とコネクタ接続端子を介して接続されることにより、グランドパターンの長さが４分の１波長より延長されて長くなるため、アンテナゲインの特性が維持されなくなるからである。この場合において、Ｂ方向にプリント基板５０と同程度の幅を有するグランドパターンを設けることができればグランドとアンテナエレメントとより形成されるアンテナ装置のゲイン劣化は小さくなると思われるが、実際にはコネクタ接続端子を介してきわめて細い線材でグランド同士が接続されるような構造となるため、Ｂ方向にのみ線状に長さが増す構造となり、所定の特性より劣化することが考えられる。
図１４は、図１３に示したコネクタ６０をプリント基板５０に挿入して接続した通信アダプタモジュール７０の外観斜視図である。
この通信アダプタモジュール７０に、電池、ケース６１などを追加組立てして図１５に示すように、通信アダプタ８０（完成品）となる。
【００３２】
図１６は、通信アダプタ８０を携帯電話端末８１に接続して使う場合の配置説明図である。
携帯電話端末８１の下部（図中、右側面に設けられた外部接続用コネクタ端子（図示せず）と、通信アダプタ８０のコネクタ端子８２（図１５参照）がお互いに挿入勘合され、電気的な接続が図られる。
この場合、先に述べたように、本実施形態の構成によれば、携帯電話端末８１と接続されることによる通信アダプタ８０のアンテナ特性の劣化は起こらないこととなる。
図１７は、携帯電話端末８１を接続していない状態における通信アダプタ８０単体のアンテナ指向性特性図である。また、図１８は、通信アダプタ８０と携帯電話端末８１とを接続して得られるアンテナ装置の放射指向性特性図である。
ここで、図１７および図１８中、図の外周の１〜１６の数字は、一周３６０度を１６等分した各方向を表しており、数字の現す実際の角度間隔は２２．５度である。また、グラフ内の数値（ｄＢ値）はダイポールアンテナ比（ｄＢｄ）である。
通信アダプタ８０単体のアンテナ指向性特性は、図１７に示すように、良好である。
一方、通信アダプタ８０と携帯電話端末８１とを接続した場合のアンテナ指向性特性は、図１８に示すように、接続したことによる特性劣化は無く、むしろゲインが向上していることがわかる。
【００３３】
上述した通信アダプタ８０は、携帯電話端末３１と接続され、所定の無線通信技術により別の無線端末装置と組み合わせて用いられる。より具体的には、無線通信技術としてのBluetooth、微弱無線等を用い、別の無線端末装置としてのヘッドセット、ハンズフリーセットなどと組み合わせて用いられ、車内における携帯電話のハンズフリーユニットとして用いられる。
また、室内・屋外等における近距離無線通信システムとして用いることもでき、これによって他の無線通信機器との間で情報通信が行われる。
すなわち、単体のアンテナ特性だけでなく、携帯電話端末と接続されて用いられる場合のアンテナ指向特性がより重要となり、このような用途に本実施形態の構成は非常に有効である。
【００３４】
[６］第５実施形態
図１９は、前述の第１〜第３実施形態及び変形例に記載したプリント基板を用いた腕時計型（ウオッチ型）無線装置９０の構成図である。
図１９（ａ）は上面図、図１９（ｂ）は正面断面図、図１９（ｃ）は側面断面図である。
図１９（ｂ）に示すように、アンテナ装置９４はシールド部材９５が下側（腕側）となるように構成されている。この構成によれば、アンテナ装置９４のシールド部材９５と反対側に、ディスプレイ９２にディスプレイ駆動用の信号を伝送するための導通ゴム９３を設けるのに好都合となっている。
この導通ゴム９３は、図１９（ｃ）に示すように、通常ディスプレイ９２の上下（あるいは左右）に２つ（２系統）設けられる。
【００３５】
さらに腕時計型無線装置９０は、当該腕時計型無線装置９０を構成する全部品がウオッチケース９１に収納されている。
図１９（ｂ）に示すように、本第５実施形態は、シールド部材９５が下に配置されているため、金属体である電池９６を重ねて配置するのに適している。
この様に配置された電池９６は、アンテナ装置９４を構成するプリント配線板を平面とみなした場合に、その正射影がアンテナ装置９４のグランドパターンの配置領域内に収まるようにすることが好ましい。
また、上記構成によれば、電池９６の正極をシールド部材９５を介して回路に接続することが出来、小型化が可能である。
【００３６】
［７］第６実施形態
図２０及び図２１は、前述の第１〜第３実施形態及び変形例に記載したプリント基板を用いたＰＤＡ（Personal Digital Assicetant；携帯型情報処理装置）１００、１１０の構成例の説明図である。
図２０は第６実施形態のアンテナ装置１０１をＰＤＡ１００の回路基板１０２上にコネクタ等で接続する場合の構成例説明図である。図２０（ａ）は平面図、図２０（ｂ）は断面図である。
基板間コネクタ１０３及び１０４によりアンテナ装置１０１と回路基板１０２とを厚み方向に重ねて接続する。この場合において、アンテナ装置１０１と回路基板１０２との間は、所定距離以上離間していることが望ましい。例えば、数ｃｍ以上は離れていることが望ましい。そこで、本実施形態では、基板間コネクタ１０３、１０４の厚みを適宜設定することにより、回路基板１０２とアンテナ装置１０１との間隔を所定距離以上に設定している。
【００３７】
また、アンテナ装置１０１のアンテナエレメントに対向する回路基板１０２上のパターンは、グランドパターン等のような大きなパターンでないことが望ましい。
なお、アンテナ装置１０１のアンテナエレメントを除く部分はシールド部材１０５によってシールドされている。また、ＰＤＡ１００の表面側にはディスプレイ１０６が備えられている。
【００３８】
図２１は、第６実施形態のアンテナ装置１１１をＰＤＡ１１０の回路基板１１２に作りこむ場合のレイアウト例を説明する図である。図２１（ａ）は、ＰＤＡ１１０を透視した平面図、図２１（ｂ）は断面図である。
回路基板１１２上に、アンテナ装置１１１を形成する領域を設け、この領域にはアンテナ装置１１１のみを形成する。回路基板１１２上の他の部分には本来のＰＤＡ回路１１３の配線パターンが形成されているが、ＰＤＡ回路１１３とアンテナ装置１１１とは、パターン接続部１１４のみを介して必要な信号線が接続されている。尚、アンテナ装置１１１のアンテナエレメントを除く部分はシールド部材１１５によってシールドされている。また、ＰＤＡ１１０の表面側にはディスプレイ１１６が備えられている
このように形成することで、ＰＤＡ回路１１３が形成されている同一の回路基板１１２上のレイアウトでありながら、アンテナの特性の劣化を小さく保つことが出来る。
【００３９】
［８］実施形態の効果
上記各実施形態によれば、小型のアンテナ装置、ひいては、アンテナおよび無線通信回路を一体化した小型のプリント基板を提供することができる。
さらにシールド部材をグランドとして利用しているため、プリント配線板の面積が小さく十分なグランド面積を確保することができないような場合であっても、確実にグランド面積を確保することができ、アンテナ感度の劣化を抑制しつつ装置の小型化をはかり、実装密度を上げることができる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、アンテナ装置を内蔵した通信アダプタおよび携帯型電子機器の小型化を図ることができる。
また、外部機器を接続するためのコネクタが接続されるコネクタ接続端子部は、前記アンテナエレメント本体の延在方向に前記プリント配線板の縁部の一部を延出させた延出部位に、前記グランド端子が前記アンテナエレメント本体と平行に延びて前記グランドパターンに接続される前記電極パターンを設けて形成され、前記コネクタが接続される場合には前記アンテナエレメントと前記シールド部材とを結ぶ方向に直交する方向である前記アンテナエレメント本体の前記延在方向に沿って挿入されるので、コネクタに外部機器が接続された場合でも、アンテナのグランド長とアンテナエレメントとの関係は維持されるので、アンテナ感度の劣化を抑制しつつ、実装密度を上げることができ、小型の無線通信機器を構成することができる。特に腕時計型無線通信機器のように、小型化が切望される場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のプリント基板の組み立て図である。
【図２】第１実施形態のプリント基板の上面図である。
【図３】第１実施形態のプリント基板の正面図である。
【図４】第１実施形態のプリント基板の側面図である。
【図５】第１実施形態のアンテナ装置の放射特性の説明図である。
【図６】比較対象のダイポールアンテナの放射特性の説明図である。
【図７】第２実施形態のプリント基板の組み立て図である。
【図８】第２実施形態のプリント基板の上面図である。
【図９】第２実施形態のプリント基板の正面図である。
【図１０】第３実施形態のプリント基板の組み立て図である。
【図１１】第３実施形態のプリント基板の上面図である。
【図１２】第３実施形態のプリント基板の正面図である。
【図１３】携帯電話端末に接続して用いる通信アダプタモジュール（第４実施形態）の説明図である。
【図１４】コネクタをプリント基板に挿入して接続した通信アダプタモジュールの外観斜視図である。
第１実施形態のプリント基板の側面図である。
【図１５】通信アダプタ（完成品）の外観斜視図である。
【図１６】通信アダプタを携帯電話端末に接続して使う場合の配置説明図である。
【図１７】携帯電話端末８１を接続していない状態における通信アダプタ単体のアンテナ指向性特性図である。
【図１８】通信アダプタと携帯電話端末とを接続して得られるアンテナ装置の放射指向性特性図である。
【図１９】腕時計型（ウオッチ型）無線装置の構成図である。
【図２０】ＰＤＡの構成例の説明図（その１）である。
【図２１】ＰＤＡの構成例の説明図（その２）である。
【符号の説明】
１０、２０、３０……プリント基板、１１、２１、３１……プリント配線板、１１Ａ、２１Ａ、３１Ａ……グランドパターン、１２、２２、３２……アンテナエレメント、１２Ｂ、２２Ｂ、３２Ｂ……給電端子、１２Ｃ、２２Ｃ……アンテナ本体支持部、１３、２３、３３……シールド部材、１４、２４、３４……電子部品（電子回路）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention Is Communications adapters and portable electronic devices, especially used as high-frequency wireless devices. Communication The present invention relates to an adapter and a portable electronic device.
[Prior art]
Conventionally, a helical dipole antenna is used as an antenna for a portable device that is a high-frequency wireless device such as a cellular phone.
This helical dipole antenna has been configured to be used by being pulled out from a casing of a portable device or in a state of being housed in the casing.
[0002]
In addition, as disclosed in Patent Document 1, there is also proposed a device in which a second antenna is provided in a casing of a portable device separately from a helical dipole antenna. According to this configuration, diversity (space diversity or angle diversity) can be configured by the helical dipole antenna and the second antenna. As such a second antenna, an inverted F antenna is generally used.
Further, a chip antenna using ceramic is used in a 2.4 [GHz] band card type thin portable device.
On the other hand, when an antenna for a portable device is formed on a printed wiring board, it is ideally preferable to secure a sufficient space around the antenna element from the viewpoint of securing characteristics. In order to easily realize this, an antenna element is generally formed on the surface of the printed wiring board.
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 3-175826
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional helical dipole antenna has a large size in principle, and has a problem that it is difficult to apply to devices that require further miniaturization such as wristwatch-sized portable devices.
Further, the inverted F antenna has a structure capable of exhibiting a function when the antenna element and the ground plate (ground plate) take a predetermined physical arrangement, and the degree of freedom in arrangement is poor. Further, the area of the ground plate affects the characteristics of the inverted F antenna, and the characteristics are degraded when the area is reduced. For this reason, when it is necessary to increase the mounting density of components in order to reduce the area of the printed wiring board due to the demand for downsizing of the device, the area of the printed wiring board is consumed depending on the mounting area of the component. As a result, there is a problem that the area of the ground plate cannot be secured and desired characteristics cannot be obtained as an inverted F antenna.
In addition, the ceramic chip antenna has such a size that the chip antenna itself can be surface-mounted. However, when the chip antenna is mounted, it is necessary to secure a large ground area in order to obtain the desired characteristics of the antenna, and the whole antenna device including the peripheral circuit and the ground becomes large. there were. Further, there is a problem that the chip antenna is expensive.
Therefore, an object of the present invention is to improve the mounting density of the entire circuit, to reduce the size of the printed wiring board, and to reduce the size of the device while ensuring the characteristics (particularly sensitivity) of the antenna. Efficient communication It is to provide an adapter and a portable electronic device.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a printed wiring board having a ground pattern, an electronic circuit disposed on the printed wiring board, a printed circuit board disposed on the printed wiring board, connected to the ground pattern, and the electronic circuit A shield member that shields the electronic circuit by covering the antenna, an antenna element body, and an antenna element that is disposed on the printed wiring board and grounded to the shield member, and a connector for connecting an external device are connected A connector connection terminal portion on which an electrode pattern including a ground terminal is formed, and the connector connection Terminal Department The ground terminal extends in parallel with the antenna element main body and is connected to the ground pattern at an extended portion in which a part of the edge of the printed wiring board extends in the extending direction of the antenna element main body. Formed with an electrode pattern, When the connector is connected, the antenna element main body is in a direction orthogonal to the direction connecting the antenna element and the shield member. Above Inserted along the extending direction Be It is characterized by that.
In this case, the antenna element body and the shield member may function together to function as an inverted F antenna.
The shield member and the antenna element may be integrally formed.
The antenna element may be formed as a wiring pattern on the printed wiring board.
The ground length by the shield member or the ground pattern to which the shield member is connected may be substantially the same as a quarter wavelength of a signal used for communication.
Further, a portable electronic device is characterized by including any one of the communication adapters described above.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] First embodiment
FIG. 1 is an assembly diagram of a printed circuit board 10 on which the antenna device of the first embodiment is mounted. FIG. 2 is a top view of the printed circuit board 10 according to the first embodiment. FIG. 3 is a front view of the printed circuit board 10 according to the first embodiment. FIG. 4 is a side view of the printed circuit board 10 according to the first embodiment.
1 to 4, the printed wiring board 11 is mounted with circuit components 14 and the like, and an electrode pattern for wiring is formed on the surface of the printed wiring board 11 (and the inner layer in the case of a multilayer board). A ground pattern 11A to which the shield member 13 is soldered is formed on the upper surface of the printed wiring board 11, and the shield member 13 is soldered when the antenna device is mounted. The ground (ground) pattern 11A to which the shield member 13 is soldered is generally formed by removing a soldering prevention resist formed on the upper surface of the ground pattern of the printed wiring board 11.
[0008]
In a printed circuit board for a high-frequency circuit, the shield member 13 is usually soldered to the printed wiring board 11 at a plurality of locations as shown in FIG. Further, the printed wiring board 11 may be a single layer substrate as well as a multilayer substrate.
The antenna element 12 is provided substantially parallel to the printed wiring board 11, and in the case of the first embodiment, the power feeding terminal (feeding point) 12B is electrically connected to the printed wiring board 11 and the antenna. The element main body 12A is supported.
The antenna element 12 is formed integrally with the shield member 13, and the shield member 13 and the antenna element 12 can be obtained collectively from one metal plate by devising the shape and dimensions of the bent portion.
The antenna body support portion 12C has the same length in the direction perpendicular to the power supply terminal 12B and the printed wiring board 11, and supports the antenna element 12 on the substrate when mounted on the substrate. As a result, the antenna element main body 12 </ b> A is kept horizontal with the substrate and in the same plane as the flat portion of the shield member 13. The shield member bent portion 13A also has the same length in the direction perpendicular to the power supply terminal 12B or the antenna body support portion 12C and the printed wiring board 11, and fixes and supports the flat portion of the shield member 13 horizontally with respect to the substrate. In FIG. 1, the other shield member bent portions also have the same length in the direction perpendicular to the printed wiring board 11.
[0009]
Here, in order not to affect the distribution of the current flowing through the antenna element 12, the antenna body support portion 12 </ b> C needs to be formed perpendicular to the antenna element 12. In this case, it is desirable not to provide a current flow path through which current flows, such as a ground, including the inner layer in the case of a multilayer board, below the antenna element 12 of the printed wiring board 11. The antenna element soldering pattern 11C is a pattern for soldering and fixing the tip of the antenna body support portion 12C on the printed wiring board 11, and is not electrically connected to other wiring.
On the other hand, the power supply terminal 12B formed perpendicular to the antenna element is soldered to the soldering pattern 11B on the printed wiring board 11 similarly to the antenna body support portion 12C. The soldering pattern 11B fixes the power supply terminal 12B on the wiring board 11 by soldering, and one end of the soldering pattern 11B is electrically connected to a signal power supply point of a circuit formed on the circuit board. As a result, a transmission signal and a reception signal of a radio circuit (not shown) are transmitted between the antenna and the radio circuit.
[0010]
The antenna element 12 is preferably made of a highly conductive material such as copper. However, it is also possible to use a highly conductive material for the surface plating.
As a result of the above configuration, the antenna element body 12A and the feeding terminal 12B cooperate to function as an inverted F antenna. The connection position of the power supply terminal 12B to the antenna element body 12A is set to a position where the impedance of the inverted F antenna becomes a predetermined value. The impedance value is, for example, 50 [Ω].
The shield member 13 is for electromagnetically shielding (shielding) the circuit component 14 and covers the periphery of the circuit component such as the circuit component 14 and the wiring pattern. Here, as the circuit component 14, a chip component such as a semiconductor integrated circuit, 1608 size (outer diameter 1.6 mm × 0.8 mm), 1005 size (outer diameter 1.0 mm × 0.5 mm), 0603 (outer diameter 0.6 mm × 0.3 mm), or the like. It is common.
The shield member 13 is connected to a ground pattern 11A formed on the printed wiring board 11 at the shield bent portion 13A.
[0011]
By the way, the ground of the antenna device is ideally larger from the viewpoint of the characteristics of the inverted F antenna. Therefore, in practice, it is preferable to provide as large a surface area as possible on the printed wiring board 11. Therefore, in the first embodiment, the shield member 13 that is grounded is used as the ground of the antenna element 12 in order to electromagnetically shield circuit components such as the circuit component 14 and the wiring pattern. In this case, the effective area of the ground is substantially equal to the area occupied on the printed wiring board 11 of the shield member 13 of FIG.
[0012]
That is, the ground area can be secured regardless of the state of the circuit components such as the circuit component 14 and the wiring pattern. In other words, even when a ground pattern having a sufficient area cannot be formed on the printed wiring board 11, a sufficient ground area can be secured to obtain antenna characteristics.
FIG. 5 is a radiation characteristic diagram of the antenna device of the first embodiment. FIG. 6 is a radiation characteristic diagram of a dipole antenna as a comparison target.
5 and 6, numbers 1 to 16 arranged on the outer peripheral portion represent directions obtained by dividing 360 degrees into 16 equal parts, and an actual angular interval represented by two adjacent numbers is 22.5. Degree. The numerical value (dB value) in the figure is the dipole antenna ratio (dBd). In addition, Hori represents a horizontal characteristic, and Vert represents a vertical characteristic.
As shown in FIG. 5, according to the antenna apparatus of the first embodiment, the radiation characteristic is equal to or less than several dB compared to the dipole antenna shown in FIG. As a result, it was possible to obtain very excellent radiation characteristics.
[0013]
[2] Second embodiment
In the said 1st Embodiment, although the antenna element and the shield member were comprised integrally, this 2nd Embodiment is embodiment when the antenna element and the shield member are comprised separately.
FIG. 7 is an assembly diagram of a printed circuit board on which the antenna device of the second embodiment is mounted. FIG. 8 is a top view of the printed circuit board according to the second embodiment. FIG. 9 is a front view of the printed circuit board according to the second embodiment.
As shown in FIGS. 7 to 9, an antenna element 22, a shield member 23, and a circuit component 24 are roughly arranged on the upper surface of a printed wiring board 21 constituting the printed circuit board 20.
Also in this case, as in the first embodiment, the printed wiring board 21 may be not only a single layer substrate but also a multilayer substrate.
[0014]
The antenna element 22 is provided approximately three-dimensionally in parallel with the printed wiring board 21. In the case of the second embodiment, the feeding terminal (feeding point) 22B is provided between the printed wiring board 21 and the soldering pattern 21B. While being connected by soldering, the antenna body support 22C is soldered by the soldering pattern 21C. The element soldering pattern 21C is a pattern for soldering and fixing the tip portion of the antenna body support portion 22C on the substrate, and is not electrically connected to other wiring.
[0015]
As a result, the antenna element main body 22A is supported by the power supply terminal 22B and the antenna main body support portion 22C. Further, as shown in the drawing, a plurality of antenna body support portions 22C can be provided on both sides of the element to stabilize the position of the antenna. One end point of the antenna element 22 is electrically and mechanically connected to the shield member 23 by soldering, brazing, or the like.
As in the first embodiment, the antenna element 22 is preferably made of a highly conductive material such as copper, but may be configured to use a highly conductive material for plating the surface.
[0016]
As a result of the above configuration, the antenna element main body 22, the feeding terminal 22B, and the antenna main body support portion 22C cooperate to function as an inverted F antenna. The connection position of the power supply terminal 22B to the antenna element body 22A is set to a position where the impedance of the inverted F antenna becomes a predetermined value (for example, 50 [Ω]).
The shield member 23 is for electromagnetically shielding (shielding) the circuit component 24 and covers the periphery of the circuit component such as the circuit component 24 and the wiring pattern.
Further, the shield member 23 is connected to the ground (ground) pattern 21A formed on the printed wiring board 21 in the shield member bent portion 23A in the same manner as in the first embodiment described above.
[0017]
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the antenna element 22 is provided with a shield member 23 that is grounded to electromagnetically shield circuit components such as the circuit component 24 and a wiring pattern (not shown). Therefore, it is possible to secure a ground area irrespective of the arrangement state of circuit components such as the circuit component 24 and the wiring pattern, and a sufficient ground pattern cannot be formed on the printed wiring board 21. Even if it exists, it becomes possible to ensure a sufficient ground area.
Furthermore, according to the second embodiment, since the antenna element 22 and the shield member 23 are configured separately, the coupling process of the antenna element 22 and the shield member 23 increases, but each can be processed separately, Processing becomes easy. In addition, it is possible to easily cope with various product aspects.
[0018]
[3] Third embodiment
In each of the above embodiments, the antenna element is configured separately from the printed wiring board. However, in the third embodiment, the antenna element is formed as a printed antenna (wiring pattern) on the printed wiring board. It is an embodiment.
FIG. 10 is an assembly diagram of a printed circuit board on which the antenna device of the third embodiment is mounted. FIG. 11 is a top view of the printed circuit board according to the third embodiment. FIG. 12 is a front view of the printed circuit board according to the third embodiment.
[0019]
As shown in FIG. 10, the antenna element main body 32A is roughly formed and arranged as a wiring pattern on the upper surface of the printed wiring board 31 constituting the printed circuit board 30, and the shield member 33, the circuit component 34, etc. Circuit components and wiring patterns (not shown) are arranged.
Also in this case, the printed wiring board 31 may be not only a single layer board but also a multilayer board as in the above embodiments.
[0020]
The antenna element main body 32A is provided as a printed wiring on the printed wiring board 31, and the power feeding terminal (feeding point) 32B is electrically connected to the power feeding wiring on the printed wiring board 31, and the antenna element main body 32A. Is connected to a ground pattern 31 </ b> A formed on the printed wiring board 31. In this case, the pattern can be continuously formed as the same ground pattern.
[0021]
Further, the portion of the ground pattern 31A formed on the printed wiring board 31 that faces the antenna element main body 32A is formed substantially parallel to the antenna element main body 32A at a predetermined interval. The portion of the antenna element body 32A that is connected to the ground pattern 31A is connected perpendicular to the ground pattern 31A.
As a result of the above configuration, the antenna element main body 32A and the power supply terminal 32B cooperate to function as an inverted F antenna. The connection position of the power supply terminal 32B to the antenna element body 32A is set to a position where the impedance of the inverted F antenna becomes a predetermined value (for example, 50 [Ω]).
[0022]
The shield member 33 is for electromagnetically shielding (shielding) circuit components such as the circuit component 34 and a wiring pattern (not shown), and covers the periphery of the circuit components such as the circuit component 34 and the wiring pattern. Yes.
Further, the shield member 33 is connected to a ground pattern 31A formed on the printed wiring board 31 in the shield member bent portion 33A in the same manner as in the first embodiment.
[0023]
Also in the third embodiment, similarly to the above embodiments, the shield member 33 that is grounded to electromagnetically shield circuit components such as the circuit component 34 and the wiring pattern is used as the ground of the antenna element 32. Therefore, it is possible to secure a ground area regardless of the arrangement state of circuit components such as the circuit component 34 and the wiring pattern, and even when a ground pattern having a sufficient area cannot be formed on the printed wiring board 31. It is possible to secure a sufficient ground area.
Furthermore, according to the third embodiment, since the antenna element 32 can be provided as a printed wiring when the printed wiring board is created, the manufacturing process can be simplified.
Summarizing the first to third embodiments described above, the first aspect of the antenna device includes a shield member that shields the electronic circuit by covering the electronic circuit, and an antenna element that is grounded to the shield member. It is characterized by having.
The second aspect is the first aspect, wherein the antenna element includes an antenna element body and a feeding terminal, and the antenna element body and the feeding terminal work together to function as an inverted F antenna. You may make it do.
Further, in a third aspect, in the first aspect or the second aspect, the shield member and the antenna element may be integrally formed.
According to a first aspect of the printed circuit board, the printed circuit board, an electronic circuit disposed on the printed circuit board, and the electronic circuit disposed on the printed circuit board and covering the electronic circuit are shielded. And an antenna element disposed on the printed wiring board and grounded to the shield member.
The printed circuit board according to a second aspect is the printed circuit board according to the first aspect, wherein the antenna element includes an antenna element body and a feeding terminal, and the antenna element body and the feeding terminal cooperate with each other. And may function as an inverted F antenna.
The printed circuit board according to the third aspect includes a ground pattern formed on the printed wiring board and electrically connected to the shield member in the printed circuit board according to the first aspect or the second aspect. May be.
In the printed circuit board of the fourth aspect, in the printed circuit boards of the first to third aspects, the shield member and the antenna element may be formed integrally.
Furthermore, the printed circuit board according to the fifth aspect may be the printed circuit board according to the first to third aspects, wherein the antenna element is formed as a wiring pattern on the printed wiring board.
[0024]
[4] Modification of the first to third embodiments
[4.1] First modification
In the above description, the shield member covers the circuit components over the entire printed wiring board except for the antenna element arrangement portion. However, if there is room on the printed wiring board, the shield member is electrically connected to the shield member. The ground pattern may be formed on the printed wiring board in a connected state, and the ground area may be secured by the shield member and the ground pattern.
[0025]
[4.2] Second modification
In the above description, the antenna element has a polygonal line shape along the shape of the shield member. However, if the shape is along the shape of the shield member, that is, substantially parallel to the shape of the end of the shield member. The shape can be a curved shape or other shapes. In this case, the microscopic current direction of the current flowing in the antenna element is considered as a vector, and this vector is as parallel as possible with the vector of the current flowing through the component, wiring pattern or pad (microscopic current direction). It is more effective to set the positions of components, wiring patterns, or pads around the antenna element pattern so as not to occur.
[0026]
[4.3] Third modification
In the above description, the mechanical dimensions of the antenna element have not been described in detail, but it is basically desirable that the antenna element is formed to have a quarter wavelength at a desired frequency.
Next, fourth to sixth embodiments in the case where a finished electronic device is configured using the printed circuit boards described in the first to third embodiments and the modified examples will be described.
[0027]
[5] Fourth embodiment
FIG. 13 is an explanatory diagram of the communication adapter module 70 used by connecting to a mobile phone terminal.
As shown in FIG. 13, an antenna element 52 is formed and arranged as a wiring pattern on the upper surface of a printed wiring board 51 constituting the printed circuit board 50. Circuit components and wiring patterns (not shown) are arranged.
Also in this case, as in the above embodiments, the printed wiring board 51 may be not only a single layer substrate but also a multilayer substrate.
The antenna element main body 52A is provided as a printed wiring on the printed wiring board 51. The power feeding terminal (feeding point) 52B is electrically connected to the power feeding wiring on the printed wiring board 51, and the antenna element main body 52A. Is connected to a ground pattern 51 </ b> A formed on the printed wiring board 51. In this case, the pattern can be continuously formed as the same ground pattern.
[0028]
Further, the portion of the ground pattern 51A formed on the printed wiring board 51 that faces the antenna element main body 52A is formed substantially parallel to the antenna element main body 52A at a predetermined interval. The portion of the antenna element body 52A that is connected to the ground pattern 51A is connected perpendicular to the ground pattern 51A.
As a result of the above configuration, the antenna element body 52A and the feeding terminal 52B cooperate to function as an inverted F antenna. The connection position of the feeding terminal 52B to the antenna element body 52A is set to a position where the impedance of the inverted F antenna becomes a predetermined value (for example, 50 [Ω]).
[0029]
The shield member 53 is for electromagnetically shielding (shielding) a circuit component such as the circuit component 54 and a wiring pattern (not shown), and covers the periphery of the circuit component such as the circuit component 54 and the wiring pattern. Yes.
Further, the shield member 53 is connected to the ground (ground) pattern 51A formed on the printed wiring board 51 in the shield member bent portion 53A in the same manner as in the third embodiment.
[0030]
Further, a connector connection terminal portion 55 is provided at one end of the printed wiring board 51.
In this case, the connector connecting terminal portion 55 connects the antenna element 52 on the printed wiring board 51 and the shield member 53 in a direction (B direction; direction substantially orthogonal to the extending direction (A direction in the figure) of the antenna element main body 52A. Is provided on one side substantially parallel to (direction). A plurality of connector connection terminals (electrode patterns) 56 are formed in the connector connection terminal portion 55.
A connection terminal (not shown) of the connector 60 is connected to the connector connection terminal 56. Examples of the connection terminal include a ground terminal, a power supply terminal, and a plurality of signal line terminals that connect between the mobile phone terminal and the communication adapter.
As described above, by providing the connector connection terminal portion 55 on one side substantially parallel to the B direction, the antenna ground length (corresponding to a quarter wavelength) when connected to the mobile phone terminal and the antenna element Since the relationship is maintained, the antenna gain does not deteriorate.
[0031]
This is because when the connector connection terminal portion 55 is provided on one side substantially parallel to the A direction, specifically, when the connection terminal portion is provided as represented by reference numeral 57, the communication adapter When the ground terminal of the mobile phone is connected to the ground terminal of the mobile phone via the connector connection terminal, the length of the ground pattern becomes longer than a quarter wavelength, so that the antenna gain characteristic cannot be maintained. It is. In this case, if a ground pattern having the same width as that of the printed circuit board 50 can be provided in the B direction, it is considered that the gain deterioration of the antenna device formed by the ground and the antenna element is reduced. Since the grounds are connected to each other with a very thin wire through the terminals, the length is increased linearly only in the B direction, which may deteriorate from a predetermined characteristic.
FIG. 14 is an external perspective view of the communication adapter module 70 in which the connector 60 shown in FIG. 13 is inserted and connected to the printed board 50.
A battery, a case 61 and the like are additionally assembled to the communication adapter module 70 to form a communication adapter 80 (completed product) as shown in FIG.
[0032]
FIG. 16 is an explanatory view of the arrangement when the communication adapter 80 is connected to the mobile phone terminal 81 for use.
The lower part of the cellular phone terminal 81 (external connection connector terminal (not shown) provided on the right side in the figure) and the connector terminal 82 (see FIG. 15) of the communication adapter 80 are inserted and fitted to each other, so that electrical Connection is made.
In this case, as described above, according to the configuration of the present embodiment, the antenna characteristic of the communication adapter 80 due to the connection with the mobile phone terminal 81 does not occur.
FIG. 17 is an antenna directivity characteristic diagram of the communication adapter 80 alone when the mobile phone terminal 81 is not connected. FIG. 18 is a radiation directivity characteristic diagram of the antenna device obtained by connecting the communication adapter 80 and the mobile phone terminal 81.
Here, in FIGS. 17 and 18, the numbers 1 to 16 on the outer periphery of the drawings represent directions obtained by dividing 360 degrees into 16 equal parts, and the actual angular interval represented by the numbers is 22.5 degrees. . The numerical value (dB value) in the graph is the dipole antenna ratio (dBd).
The antenna directivity characteristics of the communication adapter 80 alone are good as shown in FIG.
On the other hand, as shown in FIG. 18, the antenna directivity characteristic when the communication adapter 80 and the mobile phone terminal 81 are connected is not deteriorated due to the connection, but rather the gain is improved.
[0033]
The communication adapter 80 described above is connected to the mobile phone terminal 31 and is used in combination with another wireless terminal device by a predetermined wireless communication technology. More specifically, it uses Bluetooth as a wireless communication technology, weak wireless, etc., and is used in combination with a headset, a hands-free set, etc. as another wireless terminal device, and used as a hands-free unit of a mobile phone in a car. .
Also, it can be used as a short-range wireless communication system indoors / outdoors, etc., whereby information communication is performed with other wireless communication devices.
That is, not only a single antenna characteristic but also an antenna directivity characteristic when used by being connected to a mobile phone terminal becomes more important, and the configuration of this embodiment is very effective for such applications.
[0034]
[6] Fifth embodiment
FIG. 19 is a configuration diagram of a wristwatch type (watch type) radio apparatus 90 using the printed circuit board described in the first to third embodiments and the modified examples.
19A is a top view, FIG. 19B is a front sectional view, and FIG. 19C is a side sectional view.
As shown in FIG. 19B, the antenna device 94 is configured such that the shield member 95 is on the lower side (arm side). According to this configuration, it is convenient to provide the conductive rubber 93 for transmitting a display driving signal to the display 92 on the side opposite to the shield member 95 of the antenna device 94.
As shown in FIG. 19C, two (two systems) of the conductive rubber 93 are provided on the upper and lower sides (or left and right) of the normal display 92.
[0035]
Further, in the wristwatch type wireless device 90, all parts constituting the wristwatch type wireless device 90 are accommodated in a watch case 91.
As shown in FIG. 19B, the fifth embodiment is suitable for stacking batteries 96 that are metal bodies because the shield member 95 is disposed below.
It is preferable that the battery 96 arranged in this way is configured so that its orthogonal projection is within the arrangement area of the ground pattern of the antenna device 94 when the printed wiring board constituting the antenna device 94 is regarded as a plane.
Moreover, according to the said structure, the positive electrode of the battery 96 can be connected to a circuit via the shield member 95, and size reduction is possible.
[0036]
[7] Sixth embodiment
20 and 21 are explanatory diagrams of configuration examples of PDAs (Personal Digital Assicetants) 100 and 110 using the printed circuit board described in the first to third embodiments and the modifications described above. .
FIG. 20 is an explanatory diagram illustrating a configuration example when the antenna device 101 according to the sixth embodiment is connected to the circuit board 102 of the PDA 100 with a connector or the like. 20A is a plan view, and FIG. 20B is a cross-sectional view.
The antenna device 101 and the circuit board 102 are overlapped and connected in the thickness direction by the inter-board connectors 103 and 104. In this case, it is desirable that the antenna device 101 and the circuit board 102 be separated by a predetermined distance or more. For example, it is desirable that the distance is several cm or more. Therefore, in the present embodiment, the distance between the circuit board 102 and the antenna device 101 is set to a predetermined distance or more by appropriately setting the thicknesses of the inter-board connectors 103 and 104.
[0037]
The pattern on the circuit board 102 facing the antenna element of the antenna device 101 is preferably not a large pattern such as a ground pattern.
The portion of the antenna device 101 excluding the antenna element is shielded by the shield member 105. A display 106 is provided on the front side of the PDA 100.
[0038]
FIG. 21 is a diagram illustrating a layout example when the antenna device 111 according to the sixth embodiment is formed on the circuit board 112 of the PDA 110. 21A is a plan view seen through the PDA 110, and FIG. 21B is a cross-sectional view.
A region for forming the antenna device 111 is provided on the circuit board 112, and only the antenna device 111 is formed in this region. The wiring pattern of the original PDA circuit 113 is formed in other parts on the circuit board 112, but the necessary signal lines are connected to the PDA circuit 113 and the antenna device 111 only through the pattern connection unit 114. ing. The portion of the antenna device 111 excluding the antenna element is shielded by the shield member 115. A display 116 is provided on the front side of the PDA 110.
By forming in this way, deterioration of antenna characteristics can be kept small while the layout is on the same circuit board 112 on which the PDA circuit 113 is formed.
[0039]
[8] Effects of the embodiment
According to each of the above embodiments, it is possible to provide a small antenna device, and thus a small printed board in which the antenna and the wireless communication circuit are integrated.
Furthermore, since the shield member is used as the ground, even if the printed wiring board area is small and a sufficient ground area cannot be secured, the ground area can be reliably secured and the antenna sensitivity can be secured. It is possible to reduce the size of the device while suppressing the deterioration of the device and increase the mounting density.
[0040]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, size reduction of the communication adapter and portable electronic device which incorporated the antenna device can be achieved.
Moreover, the connector connection terminal part to which the connector for connecting an external device is connected is The ground terminal extends in parallel with the antenna element main body and is connected to the ground pattern at an extended portion in which a part of the edge of the printed wiring board extends in the extending direction of the antenna element main body. Formed with an electrode pattern, When the connector is connected, the antenna element main body is in a direction orthogonal to the direction connecting the antenna element and the shield member. Above Inserted along the extending direction Be Therefore, even when an external device is connected to the connector, the relationship between the antenna ground length and the antenna element is maintained, so that the mounting density can be increased while suppressing the deterioration of the antenna sensitivity, and the small wireless communication Equipment can be configured. It is particularly suitable when downsizing is desired, such as a wristwatch type wireless communication device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an assembly diagram of a printed circuit board according to a first embodiment.
FIG. 2 is a top view of the printed circuit board according to the first embodiment.
FIG. 3 is a front view of the printed circuit board according to the first embodiment.
FIG. 4 is a side view of the printed circuit board according to the first embodiment.
FIG. 5 is an explanatory diagram of radiation characteristics of the antenna device of the first embodiment.
FIG. 6 is an explanatory diagram of radiation characteristics of a dipole antenna to be compared.
FIG. 7 is an assembly diagram of a printed circuit board according to a second embodiment.
FIG. 8 is a top view of a printed circuit board according to a second embodiment.
FIG. 9 is a front view of a printed circuit board according to a second embodiment.
FIG. 10 is an assembly diagram of a printed circuit board according to a third embodiment.
FIG. 11 is a top view of a printed circuit board according to a third embodiment.
FIG. 12 is a front view of a printed circuit board according to a third embodiment.
FIG. 13 is an explanatory diagram of a communication adapter module (fourth embodiment) used by being connected to a mobile phone terminal.
FIG. 14 is an external perspective view of a communication adapter module in which a connector is inserted and connected to a printed board.
It is a side view of the printed circuit board of a 1st embodiment.
FIG. 15 is an external perspective view of a communication adapter (completed product).
FIG. 16 is an explanatory diagram of arrangement when a communication adapter is connected to a mobile phone terminal.
FIG. 17 is an antenna directivity characteristic diagram of a communication adapter alone in a state where a mobile phone terminal 81 is not connected.
FIG. 18 is a radiation directivity characteristic diagram of an antenna device obtained by connecting a communication adapter and a mobile phone terminal.
FIG. 19 is a configuration diagram of a wristwatch type (watch type) wireless device.
FIG. 20 is an explanatory diagram of a configuration example of a PDA (part 1);
FIG. 21 is an explanatory diagram of a configuration example of a PDA (part 2);
[Explanation of symbols]
10, 20, 30 ... printed circuit board, 11, 21, 31 ... printed wiring board, 11A, 21A, 31A ... ground pattern, 12, 22, 32 ... antenna element, 12B, 22B, 32B ... feeding terminal , 12C, 22C ... Antenna body support part, 13, 23, 33 ... Shield member, 14, 24, 34 ... Electronic component (electronic circuit)

Claims

グランドパターンを有するプリント配線板と、
前記プリント配線板上に配置された電子回路と、
前記プリント配線板上に配置され、前記グランドパターンに接続されるとともに、前記電子回路を覆うことにより前記電子回路をシールドするシールド部材と、
アンテナエレメント本体を有し、前記プリント配線板に配置され、前記シールド部材に接地されるアンテナエレメントと、
外部機器を接続するためのコネクタが接続される、グランド端子を含む電極パターンが形成されたコネクタ接続端子部と、を備え、
前記コネクタ接続端子部は、前記アンテナエレメント本体の延在方向に前記プリント配線板の縁部の一部を延出させた延出部位に、前記グランド端子が前記アンテナエレメント本体と平行に延びて前記グランドパターンに接続される前記電極パターンを設けて形成され、前記コネクタが接続される場合には前記アンテナエレメントと前記シールド部材とを結ぶ方向に直交する方向である前記アンテナエレメント本体の前記延在方向に沿って挿入される、
ことを特徴とする通信アダプタ。A printed wiring board having a ground pattern;
An electronic circuit disposed on the printed wiring board;
A shield member disposed on the printed wiring board, connected to the ground pattern, and shielding the electronic circuit by covering the electronic circuit;
An antenna element having an antenna element body, disposed on the printed wiring board, and grounded to the shield member;
A connector connecting terminal portion on which an electrode pattern including a ground terminal is formed, to which a connector for connecting an external device is connected, and
The connector connecting terminal portion extends to a part of the edge of the printed wiring board extending in the extending direction of the antenna element body, and the ground terminal extends in parallel with the antenna element body. is formed by providing the electrode pattern connected to the ground pattern, the extending direction of the antenna element body when a direction orthogonal to the direction connecting the said shield member and the antenna element in which the connector is connected It is inserted along the,
A communication adapter characterized by that.

請求項１記載の通信アダプタにおいて、
前記アンテナエレメント本体と前記シールド部材とは共働して逆Ｆアンテナとして機能することを特徴とする通信アダプタ。The communication adapter according to claim 1,
The communication adapter, wherein the antenna element body and the shield member work together to function as an inverted F antenna.

請求項１または２記載の通信アダプタにおいて、
前記シールド部材と前記アンテナエレメントとは、一体に形成されていることを特徴とする通信アダプタ。The communication adapter according to claim 1 or 2,
The communication adapter, wherein the shield member and the antenna element are integrally formed.

請求項１または請求項２に記載の通信アダプタにおいて、
前記アンテナエレメントは、前記プリント配線板上に配線パターンとして形成されていることを特徴とする通信アダプタ。The communication adapter according to claim 1 or 2,
The communication adapter, wherein the antenna element is formed as a wiring pattern on the printed wiring board.

請求項１または請求項２に記載の通信アダプタにおいて、
前記シールド部材あるいは前記シールド部材が接続されたグランドパターンによるグランド長は、通信に用いられる信号の４分の１波長と略同一とされていることを特徴とする通信アダプタ。The communication adapter according to claim 1 or 2,
The communication adapter, wherein a ground length by the shield member or a ground pattern to which the shield member is connected is substantially the same as a quarter wavelength of a signal used for communication.

請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の通信アダプタを備えたことを特徴とする携帯型電子機器。 A portable electronic device comprising the communication adapter according to any one of claims 1 to 5.