JP7480733B2 - アンテナ装置 - Google Patents
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Description
このように、基板において地板よりも外側に非配置領域が存在すると、パッチ部から放射された電波が非配置領域を通じて地板の下方に漏れ、アンテナ利得や指向性などのアンテナ特性が劣化する虞がある。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、アンテナ装置にはさらなる改良が求められている。
絶縁基材(21)と、絶縁基材に配置された導体(22)と、を有する基板(20)と、
導体の少なくとも一部として絶縁基材に配置されており、接地電位を提供する地板(31)と、基板の板厚方向において地板に対向するように配置されたパッチ部(32)と、を備えるアンテナ(30)と、
導体とは別に設けられた金属部材(41、412、421、436)と、
を備え、
基板は、平面視において、基板の外周端(24、241、242)から地板までの領域であって、導体が配置されない非配置領域(25、251、252)を有し、
金属部材は、基板の板厚方向における一面(20a)または一面とは反対の裏面(20b)において、非配置領域に接触している。
本実施形態のアンテナ装置は、所定の動作周波数の電波を送信および/または受信するように構成されている。アンテナ装置は、たとえば近距離無線通信で使用される周波数帯の電波を、送信および/または受信可能に構成されている。本実施形態の動作周波数は、2.44GHzである。動作周波数は適宜設計されればよく、他の周波数(たとえば5GHz)としてもよい。
先ず、図1および図2に基づき、アンテナ装置の基本構造について説明する。図1は、本実施形態のアンテナ装置を示す断面図である。図2は、基板を裏面側から見た平面図である。図2では、基板の非配置領域と筐体の支持部との位置関係を示すために、支持部についても図示している。図2では、便宜上、基板の保護膜を省略して図示している。
次に、アンテナ30の動作について説明する。上記したように、アンテナ30は、互いに対向する地板31およびパッチ部32が、短絡部33によって接続された構造を有している。この構造は、いわゆるマッシュルーム構造であり、メタマテリアルの基本構造と同じである。アンテナ30は、メタマテリアル技術を応用したアンテナであるため、メタマテリアルアンテナと称されることがある。
次に、図1および図2に基づき、基板20の非配置領域25、金属部材であるケース41の支持部412、およびそれらの位置関係について説明する。
以下、電磁界シミュレーションにて本例と参考例とを評価した結果を示す。図3、図4、および図5は、参考例のシミュレーション結果(放射特性)を示している。図6、図7、および図8は、本例のシミュレーション結果(放射特性)を示している。図3と図6、図4と図7、図5と図8がそれぞれ対応関係にある。図3~図8では、X方向、Y方向、およびZ方向のそれぞれについて、プラス(+)方向とマイナス(-)方向を示している。図1および図2では、厳密には、X(+)方向、Y(+)方向、Z(+)方向を示している。本例は、本実施形態に係るアンテナ装置10の一例を示している。参考例では、本実施形態の要素と同一または関連する要素の参照符号を、本実施形態の符号の末尾にrを付け加えたものとしている。
図9は、参考例のアンテナ装置10rを示す断面図である。図9は、図1に対応している。図9に示す実線の白抜き矢印は、アンテナ30の指向性を示している。上記したように、参考例では、地板31rと第1外周端241rとの間の非配置領域25rに、金属部材が接触していない。このため、実線矢印で示すように、パッチ部32rから放射された電波(電力)が、非配置領域25rを通じて地板31rの下方に漏れる。これにより、電界に偏りが生じ、破線の白抜き矢印で示す指向性の狙い方向に対して、指向性にずれが生じる。また、最大利得も、シミュレーション結果で示したように低くなる。このように、電波が非配置領域25rを通じて地板31rの下方に漏れると、アンテナ利得や指向性などのアンテナ特性が劣化してしまう。
ケース41の一部分を裏面20bにおいて非配置領域25に接触させる構成は、上記した例に限定されない。たとえば、図11に示す構成を採用してもよい。図11は、アンテナ装置10の変形例を示す断面図であり、図1に対応している。この変形例では、ケース41の側壁部413に対して、フランジ部410が外側に延び、支持部412がフランジ部410とは反対側、つまり内側に延びている。側壁部413は、底壁部411とフランジ部410とをつなぐ壁部である。ケース41は、複数の支持部412を有している。そして、複数の支持部412のひとつが、非配置領域25に接触している。したがって、図1および図2に示した構成と同様に、アンテナ特性の劣化を抑制することができる。なお、図示を省略するが、フランジ部410が支持部412を兼ねる構成としてもよい。つまり、フランジ部410、420の間に基板20の非配置領域25を挟む構成としてもよい。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、金属部材を、基板の裏面において非配置領域に接触させていた。これに代えて、金属部材を、裏面において非配置領域に接触させるとともに、地板に電気的に接続させてもよい。
本実施形態によれば、固定された状態で、締結部材50が、貫通孔26の壁面の一部をなす地板31に接触する。また、締結部材50は、孔414の壁面をなす支持部412に接触する。つまり、支持部412、ひいてはケース41は、締結部材50を介して、地板31と電気的に接続される。これにより、ケース41が、地板31と同電位(接地電位)となり、地板31として機能する。地板31が広がるため、アンテナ利得を向上することができる。
ケース41と地板31とを電気的に接続する構成は、上記した例に限定されない。たとえば、裏面20bの保護膜23を局所的に削除し、地板31の一部を裏面20bに露出させてもよい。この場合、地板31の露出部分に、ケース41を電気的に接続させることができる。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、金属部材を、基板の裏面において非配置領域に接触させていた。これに代えて、金属部材を、基板の一面において非配置領域に接触させてもよい。
ガイド部436が存在しない場合、図16に二点鎖線の矢印で示すように、パッチ部32の放射した電波(電力)は、非配置領域25を通じて、地板31の下方に漏れる。本実施形態によれば、金属製のガイド部436が一面20aにおいて非配置領域25に接触している。このため、実線矢印で示すように、パッチ部32から放射された電波を、ガイド部436で反射することができる。つまり、放射された電波(電力)が、地板31の外側に存在する非配置領域25を通じて、地板31の下方に漏れるのを抑制することができる。これにより、金属部材が裏面20bにおいて非配置領域25に接触する構成と同様に、アンテナ利得や指向性などのアンテナ特性の劣化を抑制することができる。
図16および図17では、一例として、ガイド部436が、地板31に対して隙間なく隣接する例を示したが、これに限定されるものではない。たとえば、図14に示した例のように、ガイド部436を地板31と重なる配置としてもよい。また、ガイド部436、437をともに金属製としてもよい。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、金属部材を、地板に対して隙間なく隣接または重なるように配置していた。これに代えて、金属部材と地板との間に隙間を有してもよい。
本実施形態では、支持部412が、地板31との間に隙間を有して配置されている。金属部材である支持部412(ケース41)は、非配置領域25の一部分のみに接触している。支持部412は、非配置領域25を通じて地板31の下方に漏れようとする電波(電力)を少なからず反射する。したがって、支持部412が非配置領域25に接触しない構成に較べて、アンテナ特性の劣化を抑制することができる。
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例であり、先行実施形態の記載を援用できる。先行実施形態では、基板がひとつの非配置領域を有していた。これに代えて、基板が複数の非配置領域を有してもよい。
<第5実施形態のまとめ>
本実施形態によれば、金属部材であるケース41が、基板20の裏面20bにおいて、第1非配置領域251および第2非配置領域252のそれぞれに接触している。具体的には、ケース41の第1支持部4121が、第1非配置領域251に接触している。このため、パッチ部32から放射された電波が第1支持部4121で反射される。したがって、放射された電波(電力)が、地板31の外側に存在する第1非配置領域251を通じて、地板31の下方に漏れるのを抑制することができる。
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。たとえば、開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。
Claims (9)
- 絶縁基材(21)と、前記絶縁基材に配置された導体(22)と、を有する基板(20)と、
前記導体の少なくとも一部として前記絶縁基材に配置されており、接地電位を提供する地板(31)と、前記基板の板厚方向において前記地板に対向するように配置されたパッチ部(32)と、を備えるアンテナ(30)と、
前記導体とは別に設けられた金属部材(41、412、421、436)と、
を備え、
前記基板は、前記板厚方向からの平面視において、前記基板の外周端(24、241、242)から前記地板までの領域であって、前記導体が配置されない非配置領域(25、251、252)を有し、
前記金属部材は、前記基板の前記板厚方向における一面(20a)または前記一面とは反対の裏面(20b)において、前記非配置領域に接触している、アンテナ装置。 - 前記金属部材は、前記平面視において、前記地板に対して隙間なく隣接または重なるように配置されている、請求項1に記載のアンテナ装置。
- 前記地板は、前記基板において前記裏面側の表層に配置されており、
前記金属部材は、前記裏面において前記非配置領域に接触するとともに、前記地板に電気的に接続されている、請求項2に記載のアンテナ装置。 - 前記アンテナの動作周波数の電波の波長をλとすると、
前記金属部材は、前記平面視において、前記地板との間にλ×1/4以下の隙間を有している、請求項1に記載のアンテナ装置。 - 前記基板は、前記外周端として、第1外周端(241)と、所定の方向において前記第1外周端とは反対の第2外周端(242)と、を有し、
前記パッチ部は、前記所定の方向において、前記第1外周端と前記第2外周端との間であって前記第1外周端の近くに配置され、
前記非配置領域は、前記第1外周端と前記地板との間に設けられている、請求項1~4いずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記基板は、前記非配置領域として、第1非配置領域(251)と、所定の方向において前記第1非配置領域とは反対の第2非配置領域(252)と、を有しており、
前記金属部材は、前記第1非配置領域および前記第2非配置領域のそれぞれに接触している、請求項1~4いずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記基板は、前記非配置領域を少なくともひとつ有し、
前記金属部材は、前記平面視において、少なくともひとつの前記非配置領域の全域と重なっている、請求項1~6いずれか1項に記載のアンテナ装置。 - 前記アンテナは、前記パッチ部と前記地板とを電気的に接続する短絡部(33)をさらに有している、請求項1~7いずれか1項に記載のアンテナ装置。
- 前記金属部材は、前記基板および前記アンテナを収容する筐体の一部分である、請求項1~8いずれか1項に記載のアンテナ装置。
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