JP7046299B2 - アンテナ装置 - Google Patents

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Description

本発明は、板金立体アンテナを用いたアンテナ装置に関するものである。
近年、自動車のドアの解錠および施錠を、キー穴にキーを差し込むことなく行えるリモートキーレスエントリシステムが広く採用されている。かかるシステムは、乗員が携帯する送信用のリモートキーや送受信用のスマートキーを用い、これらのキーから送信する信号を無線受信回路に板金立体アンテナが接続されて構成されたアンテナ装置で受信し、受信した信号をアンテナ装置に接続された、ドアロック制御部に送信して、ドアロック機構を自動制御することにより、ドアの解錠および施錠を行っている。
ところで、このようなシステムを構成するアンテナ装置として、例えば、特開2018-93341号公報(特許文献1)の図2に記載されているように、無線受信回路を備えたプリント基板に対して、金属平板を所望の形状にプレス打ち抜きして一部を屈曲することにより構成された板金立体アンテナを実装した構造のものが知られている。かかる板金立体アンテナは、プリント基板の一面から離隔して配置される平板部と、平板部の長さ方向に直交する方向に突出してプリント基板側に屈曲されてプリント基板上に立設されて平板部をプリント基板上に支持する複数の脚部を含んでおり、平板部の一端側に設けられた接続部がプリント基板に設けられた無線受信回路に接続されるようになっている。
ところが、このような板金立体アンテナは、平板部の長さ方向に直交する方向に突出してプリント基板側に屈曲される複数の脚部を含んでいることから、板金立体アンテナを展開状態でプレス打ち抜きする際に必要な金属平板の面積が大きくなることが避けられず、コスト高となることが避けられなかった。しかも、リモートキーレスエントリシステムでは、用いられる周波数が、例えば300~400MHzと低いことから、板金立体アンテナの長さは、受信電波の波長λの少なくともλ/4以上である約20~25cmは必要である。それゆえ、板金立体アンテナの平板部の長さを確保するために、板金立体アンテナを展開状態でプレス打ち抜きするために必要な金属平板の面積を削減することには限界があり、何らかの対策が求められていた。
特開2018-93341号公報
本発明は、上述の如き事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、板金立体アンテナの製造に必要な金属平板の面積を削減することができる、新規な構造のアンテナ装置を提供することにある。
本発明の第一の態様は、一面に無線受信回路を備えたプリント基板と、前記プリント基板の前記一面から離隔して配置される平板部と、該平板部の長さ方向に直交する方向に突出して前記プリント基板側に屈曲されて該プリント基板上に立設されて前記平板部を該プリント基板上に支持する脚部とを有する板金立体アンテナとを備え、前記平板部の前記長さ方向の一端側に設けられた接続部が前記無線受信回路に接続されてなるアンテナ装置において、前記板金立体アンテナの前記平板部が、前記長さ方向の複数箇所で屈曲されることにより、前記平板部によって囲繞された空間が構成されている一方、前記板金立体アンテナの前記脚部が、前記空間に面する前記平板部の内周縁部から突出して設けられており、前記脚部が、前記プリント基板側に屈曲される前の状態で、前記空間内に突出して且つ前記平板部に干渉しない部位に設けられており、前記プリント基板と該プリント基板に実装された前記板金立体アンテナを収容する合成樹脂製のケースをさらに含んでおり、少なくとも前記平板部が、前記ケースに埋設されて一体化されており、前記板金立体アンテナの前記脚部と前記接続部も含んで前記ケースに埋設されていることを特徴とする。
本態様によれば、板金立体アンテナの平板部を長さ方向の複数箇所で屈曲して形成することにより、平板部の長さ寸法を大きく確保しつつコンパクトに板金立体アンテナを構成することができる。しかも、平板部が複数箇所で屈曲されることにより構成された平板部によって囲繞された空間部分を利用して、脚部の構成領域を確保することができる。すなわち、空間部分に面する平板部の内周縁部から空間内に突出して且つ平板部に干渉しない部位に脚部を設けることで、金属平板から板金立体アンテナを展開状態でプレス打ち抜きする際に、平板部によって囲繞された空間を利用して脚部の構成領域を確保することができるのである。これにより、歩留まり良く板金立体アンテナを製造することができ、板金立体アンテナをプレス打ち抜きするために必要な金属平板の面積を有利に削減することができる。なお、平板部の長さ方向の一端側に設けられた接続部は、平板部の長さ方向に延び出していてもよいし、平板部の内周縁部から空間部分に延び出していてもよい。
また、本態様によれば、板金立体アンテナにおいて、受信機能のメイン領域となる少なくとも平板部が、板金立体アンテナを収容する合成樹脂製のケースに埋設されて一体化されている。これにより、板金立体アンテナが受信する電磁波の波長を空気中に比して樹脂の比誘電率の2乗根分の一に短くすることができることから、板金立体アンテナに必要とされる長さを短くでき、板金立体アンテナの小型化やコストの低減を図ることが可能となる。なお、板金立体アンテナの平板部の少なくとも一部がケースに埋設されていればよく、平板部の全体が埋設されていてもよい。
さらに、本態様によれば、板金立体アンテナの平板部に加えて、さらに脚部や接続部までも含んでケースに埋設されている。これにより、一層板金立体アンテナに必要とされる長さを短くすることができる。
本発明の第二の態様は、前記第一の態様に記載のものにおいて、前記接続部が、前記空間に面する前記平板部の前記内周縁部から突出して設けられており、前記接続部が、前記プリント基板側に屈曲される前の状態で、前記空間内に突出して且つ前記平板部に干渉しない前記部位に設けられているものである。
本態様によれば、板金立体アンテナの接続部も、平板部に囲繞された空間部分を利用して構成することができる。それゆえ、金属平板から板金立体アンテナをプレス打ち抜きする際に、プリント基板上に離隔して配置される平板部の長さ寸法をより大きく確保しつつ、脚部や接続部に必要な領域を平板部に囲繞された空間を利用して確保することができ、一層コンパクト且つ歩留まりよく板金立体アンテナを製造することができる。
本発明の第の態様は、前記第または第の態様に記載のものにおいて、前記板金立体アンテナにおいて、前記平板部が、前記空間の周囲を囲繞する外周部と、該外周部から前記空間の内部に突出して延びる内周部を含んで構成されており、該内周部の幅寸法が、前記外周部の幅寸法よりも小さくされているものである。
本態様によれば、平板部が空間を囲う外周部と、空間の内部に突出する内周部を含んでおり、内周部の幅寸法が外周部の幅寸法よりも小さくされている。これにより、空間を利用してさらに平板部の長さを確保することができ、一層省スペース性に優れた板金立体アンテナを構成することができる。
さらに、板金立体アンテナの少なくとも平板部をケースに埋設する際に、平板部の全体に及ぼされる樹脂圧を、幅寸法が小さくされた内周部において有利に逃がすことができ、モールド成形時の板金立体アンテナの浮き上がりを有利に防止して、板金立体アンテナの保持部を少なくすることができる。
なお、好ましくは、平板部の内周部の幅寸法は外周部の幅寸法の75%以下、より好ましくは65%以下、さらに好ましくは50%以下とされていることが望ましい。幅寸法が小さくなるに連れ、モールド成形時の長尺の平板部の保持が安定するからである。
本発明によれば、板金立体アンテナの平板部を長さ方向の複数箇所で屈曲することにより、平板部の長さ寸法を大きく確保しつつコンパクトに板金立体アンテナを構成できる。しかも、平板部によって囲繞された空間部分を利用して、脚部の構成領域を確保できる。すなわち、空間部分に面する平板部の内周縁部から空間内に突出して且つ平板部に干渉しない部位に脚部を設けることで、平板部によって囲繞された空間を利用して脚部の構成領域を確保できるのである。これにより、歩留まり良く板金立体アンテナを製造でき、立体アンテナをプレス打ち抜きするために必要な金属平板の面積を有利に削減できる。
本発明の一実施形態としてのアンテナ装置を示す分解斜視図。 図1に示す板金立体アンテナの斜視図((a)展開図、(b)脚部と接続部が屈曲された状態の図)。 図1に示すアンテナ装置の組み付け状態の平面図。 図3におけるIV-IV断面拡大図。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1~4には、本発明の一実施形態としてのアンテナ装置10が、示されている。図1,4に示されているように、アンテナ装置10は、例えばポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリフタルアミド(PPA)等の合成樹脂により射出成形等によって形成されたケースとしてのアッパケース12とロアケース14の間に、無線受信回路である無線用IC(Integrated Circuit)16が実装されたプリント基板18が収容されてなる構造とされている。本実施形態では、無線用IC16は、プリント基板18の一面である表面17側に実装されている(図4参照)。なお、以下の説明において、特に断りの無い限り、上方とは、図1中の上方、下方とは、図1中の下方、前方とは、図1中の左斜め下方及び図3中の下方、後方とは、図1中の右斜め上方及び図3中の上方を言うものとする。
図1,4に示されているように、アッパケース12およびロアケース14は、互いに相手側に向けて開口する略矩形浅底の箱体形状を有している。そして、アッパケース12とロアケース14は、例えば、アッパケース12に設けられた図示しない係止爪が、ロアケース14の対応する箇所に設けられた図示しない係合枠に挿通されて係合されることにより、相互に組み付けられるようになっている。
ロアケース14は、図1に示されているように、略矩形平板形状とされた底壁20の外周縁部に上方に向かって突出する周壁22が形成された、上方に開口する略箱体形状とされている。そして、ロアケース14の底壁20の四隅には、上方に向かって略三角断面形状で突出するプリント基板支持リブ24が設けられている。一方、プリント基板支持リブ24に近接する周壁22の内面には、周方向の両側において、略一定の突出寸法で内方に向かって突出すると共に底壁20からプリント基板支持リブ24の突出先端部を越えて上方に向かって延びるプリント基板圧接リブ26が形成されている。かかるプリント基板圧接リブ26の突出先端面28は、上方に向かって内方への突出寸法が減少するテーパ面とされている。
また、図1に示されているように、周壁22の外周面の上側には、略全周に亘って略矩形断面形状で延びるフランジ状部34が設けられている。さらに、図1,4に示されているように、ロアケース14には、板金立体アンテナ38がインサート成形されている。これにより、アッパケース12とロアケース14の間にプリント基板18と共に板金立体アンテナ38が収容されている。図2(b)に示されているように、かかる板金立体アンテナ38は、平板部40と、平板部40の長さ方向の一端側に設けられた接続部42と、平板部40の長さ方向の中間部分に設けられた脚部44を有している。そして、平板部40が全体に亘ってロアケース14の底壁20内に埋設されている(図4参照)一方、接続部42および脚部44の基端側(図1中、下側)が、ロアケース14の底壁20から周壁22の内面に沿って突設された略矩形ブロック形状の支持部46a,46bに対して埋設されている(図1,4参照)。このように、板金立体アンテナ38の接続部42と脚部44もケースを構成するロアケース14に埋設されている。なお、板金立体アンテナ38の接続部42と脚部44の先端側は先細状のリード部48a,48bとされており、支持部46a,46bに対して埋設されずに支持部46a,46bから外方(図1中、上方)に向かって突出されている。
また、図2(a)に示されているように、このような板金立体アンテナ38は、例えば銅板等の表面に予め錫等のめっきが施された略矩形平板状の金属平板50がプレス打ち抜き加工等によって切り出されることにより形成されている。なお、図2(a)では、理解を容易とするために、金属平板50を仮想線で記載している。図2(a)に示されているように、板金立体アンテナ38を構成する平板部40は、接続部42の基端部から延び出す外周部40aと、外周部40aの延出端部から延び出す内周部40bを含んで構成されている。より詳細には、外周部40aは、接続部42の基端部から長さ方向の3箇所で左方向に90度屈曲されることにより、略矩形ループ形状に形成されており、外周部40aによって囲繞された空間52が平面視で略矩形状に構成されている。平板部40はさらに、外周部40aの長さ方向の先端部から空間52の内部に向かって突出した後平面視で略コ字状に延びる内周部40bを含んで構成されており、かかる内周部40bの幅寸法:Wbは、外周部40aの幅寸法:Waよりも小さく構成されている(Wb<Wa)。なお、内周部40bの幅寸法:Wbは、外周部40aの幅寸法:Waの好ましくは75%以下、より好ましくは65%以下、さらに好ましくは50%以下とされ、本実施形態では、およそ65%となっている。
一方、図2(a)に示されているように、板金立体アンテナ38の脚部44は、平板部40の外周部40aにおいて空間52に面する外周部40aの内周縁部54から空間52内に向かって突出して形成されている。すなわち、脚部44がプリント基板18側に屈曲される前の状態(図2(a)参照)で、空間52内に突出して且つ平板部40に干渉しない部位に設けられている。しかも、板金立体アンテナ38の接続部42もまた、空間52に面する外周部40aの内周縁部54から突出して設けられており、接続部42がプリント基板18側に屈曲される前の状態で、空間52内に突出して且つ平板部40に干渉しない部位に設けられている。
そして、図2(a)に示されているようにプレス打ち抜き加工等によって切り出された板金立体アンテナ38の接続部42と脚部44を、図2(b)に示されているように上方に向かって屈曲した後、ロアケース14の成形型にインサート品として収容し、ロアケース14がモールド成形されることにより、図1に示されているようにロアケース14に対して板金立体アンテナ38が埋設されたロアケース14が完成される。このように成形されたロアケース14内には、1本の接続部42と2本の脚部44の先端部に設けられたリード部48a,48bが上方に向かって突出されている。
続いて、プリント基板18を、表面17を下に向けた状態で、ロアケース14の上方開口部56を覆蓋するように押し込む(図1参照)。これにより、プリント基板18の表面17の四隅がプリント基板支持リブ24上に載置されると共に、プリント基板18の四隅の近傍がプリント基板圧接リブ26によって内方に向かって押圧されるようになっている。したがって、プリント基板18をプリント基板支持リブ24上に安定的に載置可能となっている。かかる状態で、板金立体アンテナ38の接続部42は、プリント基板18のスルーホール58aに挿通されており、半田付けを行うことによりプリント基板18の表面17に実装された無線用IC16と電気的に接続されている。しかも、板金立体アンテナ38の2本の脚部44がプリント基板18のスルーホール58bに挿通されていることから、半田付けを行うことにより板金立体アンテナ38をプリント基板18の表面17上に安定して立設可能となっており、かかる状態で板金立体アンテナ38がプリント基板18に実装されている。なお、プリント基板18のスルーホール58a,58bに対する半田付けは例えばロボット半田付け装置等を用いて実施されている。
以上のことから分かるように、板金立体アンテナ38を構成する平板部40は、プリント基板18の表面17から離隔した状態で配置されているのである。すなわち、脚部44が、平板部40の長さ方向に直交する方向に突出してプリント基板18側に屈曲された状態でプリント基板18上に立設されることにより、平板部40がプリント基板18上に支持されているのである。
最後に、ロアケース14の上方からアッパケース12を覆蓋することにより、アンテナ装置10が完成されるようになっている。アッパケース12は、図1に示されているように、略矩形平板形状とされた天壁60の外周縁部に下方に向かって突出する周壁62が形成された、下方に開口する略箱体形状とされている。
このような構造とされたアンテナ装置10によれば、板金立体アンテナ38を構成する平板部40が、接続部42が設けられた長さ方向の一端側から延出して長さ方向の3箇所で左方向に90度屈曲されることにより全体として略矩形ループ形状を呈する外周部40aを有している。かかる外周部40aによって平板部40の長さ寸法を大きく確保しつつ、板金立体アンテナ38自体をコンパクトに形成することが可能とされている。また、板金立体アンテナ38を構成する脚部44は、外周部40aによって囲繞された平面視で略矩形状の空間52に面する外周部40aの内周縁部54から突設されている。しかも、脚部44は、プリント基板18側に屈曲される前の状態(図2(a)参照)で、空間52内に突出して且つ平板部40に干渉しない部位に設けられている。それゆえ、金属平板50から板金立体アンテナ38を展開状態でプレス打ち抜きする際に、外周部40aによって囲繞された空間52を利用して脚部44の構成領域を確保することができるようになっている。これにより、板金立体アンテナ38をプレス打ち抜きするために必要な金属平板50の面積を有利に削減することができることから、コンパクト且つ歩留まり良く板金立体アンテナ38を製造することができる。
さらに、板金立体アンテナ38の接続部42もまた、空間52に面する外周部40aの内周縁部54から突出して設けられており、接続部42がプリント基板18側に屈曲される前の状態(図2(a)参照)で、空間52内に突出して且つ平板部40に干渉しない部位に設けられている。すなわち、板金立体アンテナ38の接続部42も、平板部40の外周部40aによって囲繞された空間52を利用して構成できる。それゆえ、金属平板50から板金立体アンテナ38をプレス打ち抜きする際に、平板部40の長さ寸法を大きく確保しつつ、脚部44や接続部42に必要な領域をかかる空間52を利用して確保することができ、一層コンパクト且つ歩留まりよく板金立体アンテナ38を製造することができる。
加えて、板金立体アンテナ38において、主として受信機能を担う平板部40が、板金立体アンテナ38を収容する合成樹脂製のロアケース14内に埋設されている。この結果、板金立体アンテナ38が受信する電磁波の波長を空気中に比して合成樹脂の比誘電率の2乗根分の一に短くすることができる。これにより、板金立体アンテナ38において受信機能を担う平板部40を短くできることから、板金立体アンテナ38の小型化やコストの低減が可能となっている。しかも、本実施形態においては、板金立体アンテナ38の平板部40に加えて、脚部44や接続部42の基端側までもロアケース14内に埋設されている。これにより、一層板金立体アンテナ38の小型化やコストの低減が可能となっている。
また、板金立体アンテナ38を構成する平板部40は、接続部42と連結する箇所から略矩形ループ形状で延びる外周部40aと、かかる外周部40aの長さ方向の先端部から空間52の内部に向かって突出した後平面視で略コ字状に延びる内周部40bと、を含んで構成されている。しかも、かかる内周部40bの幅寸法:Wbは、外周部40aの幅寸法:Waよりも小さく構成されている(Wb<Wa)。かかる内周部40bにより、空間52内において平板部40をより長く形成することができることから、一層省スペース性に優れた板金立体アンテナ38を構成できる。さらに、内周部40bの幅寸法:Wbが外周部40aの幅寸法:Waよりも小さく構成されていることから、板金立体アンテナ38の平板部40をインサートしてロアケース14をモールド成形する際に、平板部40全体に及ぼされる樹脂圧を、幅寸法が小さくされた内周部40bは外周部40aに比して有利に逃がすことができる。それゆえ、モールド成形時の板金立体アンテナ38の浮き上がりを有利に防止して、モールド成形時に板金立体アンテナ38を保持する金型の保持部を少なくすることができる。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、かかる実施形態における具体的な記載によって、本発明は、何等限定されるものでない。例えば、上記実施形態では、板金立体アンテナ38の接続部42も、脚部44と同様、空間52に面する外周部40aの内周縁部54から空間52内に突出して設けられていたが、平板部40の長さ方向の一端側から長さ方向(図2(a)中、左斜め上方)に向かって延び出すように構成されていてもよい。かかる構成としても、接続部42に必要な領域を金属平板50内に確保することが可能とされることから(図2(a)参照)、同様にコンパクト且つ歩留まりよく板金立体アンテナ38を製造することができる。また、例えば、上記実施形態では、板金立体アンテナ38の平板部40に加えて、脚部44や接続部42の基端側までもロアケース14内に埋設されていたが、平板部40のみが全体としてロアケース14内に埋設されていてもよいし、平板部40の一部のみがロアケース14内に埋設されていてもよい。この場合でも同様に、板金立体アンテナ38の小型化やコストの低減の効果が見込まれる。
加えて、例えば、上記実施形態では、内周部40bの幅寸法:Wbは、外周部40aの幅寸法:Waのおよそ65%となっていたが、75%以下であれば、埋設する際に平板部40全体に及ぼされる樹脂圧を外周部40aに比して有利に逃がすことができる。それゆえ、モールド成形時の板金立体アンテナ38の浮き上がりを有利に防止して、モールド成形時に板金立体アンテナ38を保持する金型の保持部を少なくすることができる。また、上記実施形態では、ケースたるアッパケース12とロアケース14を有する例について説明を行ったが、かかるケースがないものも本発明に含まれることは言うまでもない。
10:アンテナ装置、12:アッパケース(ケース)、14:ロアケース(ケース)、16:無線用IC(無線受信回路)、17:表面(一面)、18:プリント基板、38:板金立体アンテナ、40:平板部、40a:外周部、40b:内周部、42:接続部、44:脚部、52:空間、54:内周縁部

Claims (4)

  1. 一面に無線受信回路を備えたプリント基板と、
    前記プリント基板の前記一面から離隔して配置される平板部と、該平板部の長さ方向に直交する方向に突出して前記プリント基板側に屈曲されて該プリント基板上に立設されて前記平板部を該プリント基板上に支持する脚部とを有する板金立体アンテナとを備え、
    前記平板部の前記長さ方向の一端側に設けられた接続部が前記無線受信回路に接続されてなるアンテナ装置において、
    前記板金立体アンテナの前記平板部が、前記長さ方向の複数箇所で屈曲されることにより、前記平板部によって囲繞された空間が構成されている一方、
    前記板金立体アンテナの前記脚部が、前記空間に面する前記平板部の内周縁部から突出して設けられており、
    前記脚部が、前記プリント基板側に屈曲される前の状態で、前記空間内に突出して且つ前記平板部に干渉しない部位に設けられており、
    前記プリント基板と該プリント基板に実装された前記板金立体アンテナを収容する合成樹脂製のケースをさらに含んでおり、少なくとも前記平板部が、前記ケースに埋設されて一体化されており、
    前記板金立体アンテナの前記脚部と前記接続部も含んで前記ケースに埋設されている
    ことを特徴とするアンテナ装置。
  2. 前記接続部が、前記空間に面する前記平板部の前記内周縁部から突出して設けられており、前記接続部が、前記プリント基板側に屈曲される前の状態で、前記空間内に突出して且つ前記平板部に干渉しない前記部位に設けられている請求項1に記載のアンテナ装置。
  3. 前記板金立体アンテナにおいて、前記平板部が、前記空間の周囲を囲繞する外周部と、
    該外周部から前記空間の内部に突出して延びる内周部を含んで構成されており、該内周部
    の幅寸法が、前記外周部の幅寸法よりも小さくされている請求項またはに記載のアン
    テナ装置。
  4. 一面に無線受信回路を備えたプリント基板と、
    前記プリント基板の前記一面から離隔して配置される平板部と、該平板部の長さ方向に直交する方向に突出して前記プリント基板側に屈曲されて該プリント基板上に立設されて前記平板部を該プリント基板上に支持する脚部とを有する板金立体アンテナとを備え、
    前記平板部の前記長さ方向の一端側に設けられた接続部が前記無線受信回路に接続されてなるアンテナ装置において、
    前記板金立体アンテナの前記平板部が、前記長さ方向の複数箇所で屈曲されることにより、前記平板部によって囲繞された空間が構成されている一方、
    前記板金立体アンテナの前記脚部が、前記空間に面する前記平板部の内周縁部から突出して設けられており、
    前記脚部が、前記プリント基板側に屈曲される前の状態で、前記空間内に突出して且つ前記平板部に干渉しない部位に設けられており、
    前記プリント基板と該プリント基板に実装された前記板金立体アンテナを収容する合成
    樹脂製のケースをさらに含んでおり、少なくとも前記平板部が、前記ケースに埋設されて
    一体化されており、
    前記板金立体アンテナにおいて、前記平板部が、前記空間の周囲を囲繞する外周部と、該外周部から前記空間の内部に突出して延びる内周部を含んで構成されており、該内周部の幅寸法が、前記外周部の幅寸法よりも小さくされている
    ことを特徴とするアンテナ装置。
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