JP7130470B2

JP7130470B2 - 無線通信装置

Info

Publication number: JP7130470B2
Application number: JP2018125220A
Authority: JP
Inventors: 天央田畑; 明浩入山; 幹雄倉元; 望引野; 英明青野; 洪太佐藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2022-09-05
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: JP2020005198A; CN110661077A; CN110661077B; US20200006855A1

Description

本発明は、無線通信装置に関する。

２つのアンテナを複合化する構成において、構造を簡単にし、サイズを小さくし、重量を小さくする技術がある。例えば、特許文献１には、パッチアンテナと、逆Ｆアンテナとを、互いのエレメントが重なることなく、隣接させて配置する構成が開示されている。

特開２０１７－０６３２５５号公報

しかしながら、２つのアンテナの最適な配置位置が同じである場合には、一方のアンテナしか最適な位置に配置できないため、他方のアンテナの性能が劣化するという問題がある。

本発明の一態様は、無線通信装置において２つのアンテナを同じ位置に配置することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る無線通信装置は、導体部および短絡部を有する第１アンテナと、導体部および信号線を有する第２アンテナと、を備えており、第２アンテナの導体部は、第１アンテナの導体部に重なり、第２アンテナは、第１アンテナの導体部をグランド部として用いており、第２アンテナの信号線は、第１アンテナの短絡部に重なる経路を通る。

本発明の一態様によれば、無線通信装置において２つのアンテナを同じ位置に配置することができる。

本発明の実施形態１に係る無線通信装置のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。本発明の実施形態２に係る無線通信装置のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。本発明の実施形態３に係る無線通信装置のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。本発明の実施形態４に係る無線通信装置のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。本発明の実施形態５に係る無線通信装置のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。本発明の実施形態６に係る無線通信装置のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。本発明の実施形態７に係る無線通信装置のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。本発明の実施形態８に係る無線通信装置のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。本発明の実施形態８に係る無線通信装置のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。本発明の実施形態９に係る無線通信装置のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る無線通信装置１００のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。図１（ａ）は、第１アンテナ４、第２アンテナ７およびその周辺の構成を示す。図１（ｂ）は、第２アンテナ７の断面図を示す。

無線通信装置１００の筺体２内には、第１基板（基板）１が設けられる。筺体２は、第１グランド板３を備えている。無線通信装置１００は、第１アンテナ４と、第２アンテナ７とを備えている。

図１（ａ）に示すように、第１アンテナ４は、導体エレメント（導体部）５、給電部６、および、短絡部Ｓを有する逆Ｆアンテナである。導体エレメント５は、放射素子として機能し、給電部６において給電され、短絡部Ｓを介して第１グランド板３に接続される。給電部６は、第１基板１の無線回路に接続され、導体エレメント５に給電する。短絡部Ｓは、第１グランド板３に接続される。なお、第１アンテナ４は、逆Ｆアンテナ以外のアンテナであってもよい。

図１（ａ）に示すように、第２アンテナ７は、配線部（信号線）１０に接続された導体エレメント（導体部）８および第２グランド板（グランド部）９によって構成されるパッチアンテナである。導体エレメント８は、配線部１０を介して給電される。第２グランド板９は、導体エレメント８に対向して配置される。配線部１０は、第１基板１の無線回路に接続され、導体エレメント８に給電する。

図１（ｂ）に示すように、第２アンテナ７の導体エレメント８は、第１アンテナ４の導体エレメント５に重なるように配置される。第２アンテナ７の第２グランド板９は、第１アンテナ４の導体エレメント５に重なるように配置される。第２グランド板９と、導体エレメント５とは、容量結合されているか、または、導通接続されていてもよい。さらに、第２アンテナ７の導体エレメント８は、第２グランド板９に重なるように配置される。

図１（ａ）および（ｂ）に示すように、第２アンテナ７の配線部１０は、第１アンテナ４の短絡部Ｓに重なる経路を通過する。すなわち、第２アンテナ７の配線部１０は、第１アンテナ４の導体エレメント５および短絡部Ｓに重なるように配置される。短絡部Ｓは、第２アンテナ７の配線部１０の通過経路になる。配線部１０と、導体エレメント５および短絡部Ｓとは、容量結合されているか、または、導通接続されていてもよい。

（実施形態１の効果）
実施形態１によれば、無線通信装置１００において、第２アンテナ７の第２グランド板９は、第１アンテナ４の導体エレメント５と一体になる。従って、第２アンテナ７は、第１アンテナ４の電気的な構成から影響を受けずに第１アンテナ４上に配置される。

また、第２アンテナ７の配線部１０は、第１アンテナ４の短絡部Ｓと一体になる。従って、第２アンテナ７は、第１アンテナ４の電気的な構成に影響を与えずに第１アンテナ４上に配置される。したがって、第１アンテナ４は、第２アンテナ７の電気的な構成から影響を受けない。

上記によれば、第１アンテナ４と、第２アンテナ７とを同じ位置に配置することができる。従って、両方のアンテナにとって最適な配置が可能となる。

〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図２は、本実施形態に係る無線通信装置１００のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。図２（ａ）は、第１アンテナ４、第２アンテナ７およびその周辺の構成を示す。図２（ｂ）は、第２アンテナ７の断面図を示す。

第２アンテナ７は、さらに第２基板１１を有し、第２基板１１の第２グランド板９を、第１アンテナ４の導体エレメント５とともにグランド部として用いており、第２アンテナ７のパッチエレメント（導体部）８ａと、第２基板１１の第２グランド板９とが平行に重なって構成されるパッチアンテナである。図２（ａ）および（ｂ）に示すように、パッチエレメント８ａと、第２グランド板９とは、それぞれ、第２基板１１の一方の面および他方の面に導体パターン（銅箔の平面等）により形成される。

（実施形態２の効果）
実施形態２によれば、第２アンテナ７をパッチアンテナにすることにより、第２アンテナ７を低背にできるので、第２アンテナ７の、第１アンテナ４のアンテナ特性への影響を小さくすることができる。

〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態は、実施形態２に係る無線通信装置１００に無線信号処理部（無線回路）１２が追加された構成に関する。

図３は、本実施形態に係る無線通信装置１００のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。図３（ａ）は、第１アンテナ４、第２アンテナ７およびその周辺の構成を示す。図３（ｂ）は、第２アンテナ７の断面図を示す。

図３（ａ）および（ｂ）に示すように、無線通信装置１００は、無線信号処理部１２をさらに備えている。無線信号処理部１２は、第２基板１１に搭載された無線回路であり、第２基板１１上において、第２アンテナ７のパッチエレメント８ａに近接するように配置される。無線信号処理部１２は、一方で第２アンテナ７のパッチエレメント８ａに接続し、他方で配線部１０を介して第１基板１に接続する。

なお、無線信号処理部１２は、シールドケースにより覆われる。また、無線信号処理部１２と、第２基板１１との結合には、導電性両面テープ、導電性接着剤等が用いられる。

（実施形態３の効果）
実施形態３によれば、無線信号処理部１２と、パッチエレメント８ａとを近接させることにより、それらの間を通る信号の損失を軽減することができる。また、配線部１０を通る信号の周波数を低く抑えて、無線信号処理部１２により信号の周波数を高くすることにより、配線部１０における信号の処理を容易にすることができる。

〔実施形態４〕
本発明の実施形態４について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。本実施形態は、実施形態２に係る無線通信装置１００に無線信号処理部１２が追加された構成に関する。

図４は、本実施形態に係る無線通信装置１００のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。図４（ａ）は、第１アンテナ４、第２アンテナ７およびその周辺の構成を示す。図４（ｂ）は、第２アンテナ７の断面図を示す。

図４（ａ）および（ｂ）に示すように、無線通信装置１００は、無線信号処理部（無線回路）１２をさらに備えている。無線信号処理部１２は、第２基板１１に搭載された無線回路であり、第２グランド板９の、第２アンテナ７のパッチエレメント８ａとは反対側に配置される。
換言すれば、無線信号処理部１２は、第２基板１１の第２グランド板９と、第１アンテナ４の導体エレメント５との間に配置される。無線信号処理部１２は、一方で第２アンテナ７のパッチエレメント８ａに接続し、他方で配線部１０を介して第１基板１に接続する。

なお、無線信号処理部１２は、シールドケースにより覆われる。無線信号処理部１２は、シールドケースを介して第１アンテナ４の導体エレメント５に接続される。

（実施形態４の効果）
実施形態４によれば、第２アンテナ７と、無線信号処理部１２とを重ねて配置することにより、第２アンテナ７を構成する第２基板１１を小さくすることができるので、第１アンテナに対する影響が小さくすることができる。また、第１アンテナ４の導体エレメント５を介して無線信号処理部１２の発熱を解放することができる。

〔実施形態５〕
本発明の実施形態５について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１～４にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図５は、本実施形態に係る無線通信装置１００のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。図５（ａ）は、第１アンテナ４、第２アンテナ７およびその周辺の構成を示す。図５（ｂ）は、第２アンテナ７の断面図を示す。

第１アンテナ４の短絡部Ｓと、第２アンテナ７の配線部１０とが一体化している。図５（ａ）および（ｂ）に示すように、第１アンテナ４の短絡部Ｓは、第２アンテナ７の配線部１０で構成されている。

（実施形態５の効果）
実施形態５によれば、第１アンテナ４の短絡部Ｓと、第２アンテナ７の配線部１０とが一体化しているので、第１アンテナ４および第２アンテナ７の配線が容易になる。

〔実施形態６〕
本発明の実施形態６について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１～５にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図６は、本実施形態に係る無線通信装置１００のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。図６（ａ）は、第１アンテナ４、第２アンテナ７およびその周辺の構成を示す。図６（ｂ）は、第２アンテナ７の断面図を示す。

第２アンテナ７は、第１アンテナ４の導体エレメントを第２グランド板９として用いている。図６（ａ）および（ｂ）に示すように、第１アンテナ４の導体エレメントと、第２アンテナ７の第２グランド板９とは、一体化している。

（実施形態６の効果）
実施形態６によれば、第２アンテナ７は、第１アンテナ４の導体エレメントを第２グランド板９として用いているので、上記の導体エレメントの部材が削減され、上記の導体エレメントと、第２グランド板９とが導通する部材が不要になる。

〔実施形態７〕
本発明の実施形態７について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１、２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図７は、本実施形態に係る無線通信装置１００のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。図７（ａ）は、第１アンテナ４、第２アンテナ７およびその周辺の構成を示す。図７（ｂ）は、第２アンテナ７の断面図を示す。

図７（ａ）および（ｂ）に示すように、第１アンテナ４の導体エレメント５は、凹部１４を形成しており、第２アンテナ７は、凹部１４に収容される。

（実施形態７の効果）
実施形態７によれば、第１アンテナ４を無線通信装置１００の外形近傍に配置した場合、または、第１アンテナ４を無線通信装置１００の外観部品で構成した場合に、無線通信装置１００の外観を突出させずに第２アンテナ７を配置することができる。

〔実施形態８〕
本発明の実施形態８について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１、２にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図８は、本実施形態に係る無線通信装置１００のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。図８（ａ）は、第１アンテナ４、第２アンテナ７およびその周辺の構成を示す。図８（ｂ）は、第１アンテナ４の構成を示す。図８（ｃ）は、第２アンテナ７の断面図を示す。

図９は、本実施形態に係る無線通信装置１００のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。図９（ａ）は、第１アンテナ４、第２アンテナ７およびその周辺の構成を示す。図９（ｂ）は、第１アンテナ４の構成を示す。図９（ｃ）は、第２アンテナ７の断面図を示す。

パッチエレメント８ａは薄い銅箔等であるので、第１アンテナ４の導体エレメント５と、第２アンテナ７のパッチエレメント８ａとは、同一平面上に配置される。

図８（ａ）に示すように、第１アンテナ４と、第２アンテナ７とが隣接するように配置されていてもよい。その場合、図８（ｃ）に示すように、導電物２１を介して、第１アンテナ４の導体エレメント５と、第２アンテナ７の第２グランド板９とが導通する。

図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第２アンテナ７が、第１アンテナ４の間に挟まれるように配置されていてもよい。その場合、図８（ｃ）に示すように、導電物２２を介して、第１アンテナ４の右側の導体エレメント５と、第２アンテナ７の第２グランド板９とが導通する。また、導電物２３を介して、第１アンテナ４の左側の導体エレメント５と、第２アンテナ７の第２グランド板９とが導通する。

なお、第１アンテナ４の導体エレメント５と、第２アンテナ７の第２グランド板９とが導通すればよいので、導電物による、導体エレメント５と、第２グランド板９との接続は、上記の方法に限らず、他の方法であってもよい。

（実施形態８の効果）
実施形態８によれば、無線通信装置１００内部のグランド板と、第１アンテナ４との間の距離を確保しつつ、第１アンテナ４と、第２アンテナ７とを同一平面上に配置できるので、第１アンテナ４の性能劣化を抑えることができる。また、無線通信装置１００の外観を突出させずに第２アンテナ７を配置することができる。

〔実施形態９〕
本発明の実施形態９について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態１から８にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

図１０は、本実施形態に係る無線通信装置１００のアンテナおよびその周辺の構成を示す図である。図１０（ａ）は、第１アンテナ４、第２アンテナ７およびその周辺の構成を示す。図１０（ｂ）は、第２アンテナ７の断面図を示す。図１０（ｃ）は、第１アンテナ４の断面図を示す。

無線通信装置１００は、放熱シート（放熱部）１５をさらに備えている。放熱シート１５は、ゲル状の物質、シリコン等である。図１０（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、放熱シート１５は、第１アンテナ４の導体エレメント５と、無線通信装置１００の第１基板１または筺体２との間に配置される。

（実施形態９の効果）
実施形態９によれば、第２アンテナ７の無線信号処理部１２で発生する熱を、第１基板１のグランド、または、筺体２の第１グランド板３等の大きな金属体に逃がして、放熱することができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る無線通信装置は、導体部および短絡部を有する第１アンテナと、導体部および信号線を有する第２アンテナと、を備えており、第２アンテナの導体部は、第１アンテナの導体部に重なり、第２アンテナは、第１アンテナの導体部をグランド部として用いており、第２アンテナの信号線は、第１アンテナの短絡部に重なる経路を通る。

本発明の態様２に係る無線通信装置は、上記態様１において、第２アンテナは、さらに基板を有し、当該基板のグランドを、第１アンテナの導体部とともにグランド部として用いており、第２アンテナの導体部と、前記基板のグランドとが平行に重なって構成されるパッチアンテナであることとしてもよい。

本発明の態様３に係る無線通信装置は、上記態様２において、第２アンテナの導体部に接続する無線回路をさらに備え、上記無線回路は、上記基板上において、第２アンテナの導体部に近接するように配置されることとしてもよい。

本発明の態様４に係る無線通信装置は、上記態様２において、第２アンテナの導体部に接続する無線回路をさらに備え、上記無線回路は、上記グランド部の、第２アンテナの導体部とは反対側に配置されることとしてもよい。

本発明の態様５に係る無線通信装置は、上記態様１から４において、第１アンテナの短絡部は、第２アンテナの信号線で構成されていることとしてもよい。

本発明の態様６に係る無線通信装置は、上記態様１および２において、第１アンテナの導体部は、凹部を形成しており、第２アンテナは、上記凹部に収容されることとしてもよい。

本発明の態様７に係る無線通信装置は、上記態様１および２において、第１アンテナの導体部と、第２アンテナの導体部とが同一平面上に配置されることとしてもよい。

本発明の態様８に係る無線通信装置は、上記態様１および２において、放熱部をさらに備え、上記放熱部は、第１アンテナの導体部と、当該無線通信装置の基板または筺体との間に配置されることとしてもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

１００無線通信装置
１第１基板（基板）
２筺体
３第１グランド板
４第１アンテナ
５導体エレメント（導体部）
Ｓ短絡部
７第２アンテナ
８導体エレメント（導体部）
８ａパッチエレメント（導体部）
９第２グランド板（グランド部）
１０配線部（信号線）
１１第２基板（基板）
１２無線信号処理部（無線回路）
１４凹部
１５放熱シート（放熱部）

Claims

導体部および短絡部を有する第１アンテナと、
導体部および信号線を有する第２アンテナと、
を備えており、
第２アンテナの導体部は、第１アンテナの導体部に重なり、
第２アンテナは、第１アンテナの導体部をグランド部として用いており、
第２アンテナの信号線は、第１アンテナの短絡部に重なる経路を通り、
第２アンテナは、さらに基板を有し、当該基板のグランドを、第１アンテナの導体部とともにグランド部として用いており、第２アンテナの導体部と、前記基板のグランドとが平行に重なって構成されるパッチアンテナであることを特徴とする無線通信装置。
第２アンテナの導体部に接続する無線回路をさらに備え、
上記無線回路は、上記基板上において、第２アンテナの導体部に近接するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
第２アンテナの導体部に接続する無線回路をさらに備え、
上記無線回路は、上記グランド部の、第２アンテナの導体部とは反対側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
第１アンテナの短絡部は、第２アンテナの信号線で構成されていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の無線通信装置。
第１アンテナの導体部は、凹部を形成しており、
第２アンテナは、上記凹部に収容されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
第１アンテナの導体部と、第２アンテナの導体部とが同一平面上に配置されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
放熱部をさらに備え、
上記放熱部は、第１アンテナの導体部と、当該無線通信装置の基板または筺体との間に配置されることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。