WO2019208446A1

WO2019208446A1 - 通信機器

Info

Publication number: WO2019208446A1
Application number: PCT/JP2019/016857
Authority: WO
Inventors: 小田桐　一哉
Original assignee: 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2019-04-19
Publication date: 2019-10-31

Abstract

基板３０と、基板３０の外周を構成する第１の辺に沿って配置された第１の逆Ｆアンテナ１０と、基板３０の外周を構成し、第１の辺に隣接して第１の辺と交差する第２の辺に沿って配置された第２の逆Ｆアンテナ２０と、を備え、第１の逆Ｆアンテナ１０は、第１の辺の第２の逆Ｆアンテナ２０に近い側に配置され、第２の逆Ｆアンテナ２０は、第２の辺の第１の逆Ｆアンテナ１０に近い側に配置されている通信機器である。

Description

通信機器

　本発明は、無線通信用のアンテナを備える通信機器に関する。

　無線通信を行う通信機器の中には、複数の規格に対応したり通信品質を向上させたりする目的で、複数のアンテナを備えるものがある。例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に対応するアンテナ、及び無線ＬＡＮ規格に対応するアンテナの双方を備えた通信機器が知られている。また、ＭＩＭＯ技術では、一つの無線通信接続のために複数のアンテナが用いられる。

　上述したような複数のアンテナを近い位置に配置すると、相互に影響して性能が劣化してしまうおそれがある。しかしながら、複数のアンテナを互いに離して配置しようとすると、比較的大きなスペースが必要となり、装置の小型化などを実現する際に制約となる。

　本発明は上記実情を考慮してなされたものであって、その目的の一つは、複数のアンテナを配置する際に、比較的省スペースで、必要な性能を確保することができる通信機器を提供することにある。

　本発明に係る通信機器は、基板と、前記基板の外周を構成する第１の辺に沿って配置された第１の逆Ｆアンテナと、前記基板の外周を構成し、前記第１の辺に隣接して前記第１の辺と交差する第２の辺に沿って配置された第２の逆Ｆアンテナと、を備え、前記第１の逆Ｆアンテナは、前記第１の辺の前記第２の逆Ｆアンテナに近い側に配置され、前記第２の逆Ｆアンテナは、前記第２の辺の前記第１の逆Ｆアンテナに近い側に配置されていることを特徴とする。

本発明の実施の形態に係る通信機器の概略の内部構成を示す平面図である。アンテナの形状を示す部分拡大図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。

　図１は、本発明の実施の形態に係る通信機器１の内部構造を模式的に示す平面図である。通信機器１は、例えばパーソナルコンピュータや据え置き型ゲーム機、携帯型ゲーム機、スマートフォン、タブレットなどであって、第１アンテナ１０と、第２アンテナ２０と、基板３０と、を備えている。

　第１アンテナ１０、及び第２アンテナ２０は、それぞれ無線信号（電磁波）を送信及び／又は受信することで、通信機器１が他の通信機器と無線通信を行うために用いられる。第１アンテナ１０、及び第２アンテナ２０は、互いに重複する周波数帯の無線信号を送受信するアンテナであってもよい。例えば第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０は、ＭＩＭＯなどの技術に基づいて、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に基づく無線ＬＡＮ通信を行うものであってもよい。

　基板３０は、第１アンテナ１０、及び第２アンテナ２０が送受信する無線信号を処理する電子回路等が搭載された回路基板である。基板３０は、両面基板や多層基板等であってよい。図１において網掛けされた箇所は、基板３０のグラウンド（基準電位）が形成されている領域（以下、グラウンドパターン３１という）を示している。なお、ここではグラウンドパターン３１が多層基板のうちの一層の略全体に形成されていることとしているが、これに限らず、グラウンドパターン３１は基板３０の一部領域のみに形成されてもよいし、電子回路が形成された面と同じ面内に形成されてもよい。

　図１に示されるように、第１アンテナ１０、及び第２アンテナ２０は、いずれもパターンアンテナであって、基板３０の一つの面の上に平面状に形成された導体パターンによって構成される。また、第１アンテナ１０、及び第２アンテナ２０は、略矩形の基板３０の一つの角（ここでは左下の角）を挟んで隣接する２辺に沿って形成されている。具体的に、平面視（すなわち、基板３０の面に相対する向きで見た場合）において、第１アンテナ１０は基板３０左辺の下側に配置されている。すなわち、第１アンテナ１０は、基板３０左辺のうち、第２アンテナ２０に近い側の位置に配置されている。これに対して第２アンテナ２０は、基板３０下辺の左側に配置されている。すなわち、第２アンテナ２０は、基板３０下辺のうち、第１アンテナ１０に近い側の位置に配置されている。この結果、第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０は、通信機器１の筐体の一つの角を挟んで、比較的近い位置に配置されている。好ましくは、第１アンテナ１０は基板３０左辺の下側３分の１の範囲内、および、第２アンテナ２０は基板３０下辺の左側３分の１の範囲内に配置される。

　図２は、図１において破線で囲まれた領域Ａを拡大した様子を示す部分拡大図である。同図に示されるように、第１アンテナ１０、及び第２アンテナ２０は、いずれも、導体パターンによって形成された逆Ｆアンテナとなっている。図中の点Ｐ１及び点Ｐ２は、それぞれ第１アンテナ１０、及び第２アンテナ２０の給電点の位置を示している。第１アンテナ１０、及び第２アンテナ２０を逆Ｆアンテナとすることで、同じ周波数で通信を行うモノポールアンテナと比較して、アンテナ全体のサイズを小さくすることができる。

　同図に示されるように、グラウンドパターン３１の外周は、基板３０の左辺に沿って、内側に向かってＵ字状にくぼんだ部分を有している。これにより、基板３０の左辺に沿って、三方をグラウンドパターン３１に囲まれた第１空白領域３２が形成されている。第１アンテナ１０は、この第１空白領域３２内に形成されている。以下では、グラウンドパターン３１のうち、平面視において第１空白領域３２の上側で第１空白領域３２と隣接する部分を、隣接部分３３という。隣接部分３３は、第１空白領域３２の上側において、グラウンドパターン３１が左側（すなわち、基板３０の外側）に向かって張り出して形成されている。

　基板３０の下辺においても、グラウンドパターン３１の外周が内側に向かってＵ字状にくぼんだ部分が形成されている。これにより、基板３０の下辺に沿って、三方をグラウンドパターン３１に囲まれた第２空白領域３４が形成されている。第２アンテナ２０は、この第２空白領域３４内に形成されている。以下では、グラウンドパターン３１のうち、平面視において第２空白領域３４の右側で第２空白領域３４と隣接する部分を、隣接部分３５という。隣接部分３５は、第２空白領域３４の右側において、グラウンドパターン３１が下側（すなわち、基板３０の外側）に向かって張り出して形成されている。

　さらに、基板３０の左下の角には、グラウンドパターン３１の一部を構成する角部３６が形成されている。この角部３６は略矩形の形状を有しており、その左辺、及び下辺は基板３０の外周に沿って形成されている。また、角部３６の上辺は第１空白領域３２と隣接しており、右辺は第２空白領域３４と隣接している。すなわち、角部３６は基板３０の左下隅において、基板３０の左辺、基板３０の下辺、第１空白領域３２及び第２空白領域３４のそれぞれに面する領域に形成されている。ただし、グラウンドパターン３１の一部を構成するので、角部３６は第１空白領域３２と第２空白領域３４によってグラウンドパターン３１本体から分離しているわけではなく、グラウンドパターン３１本体と連結して一体に形成されている。第１空白領域３２は、対向する隣接部分３３と角部３６に挟まれた領域であって、第２空白領域３４は、対向する隣接部分３５と角部３６に挟まれた領域になっている。なお、角部３６の電位を安定させるために、角部３６内に一又は複数のビアを設けてもよい。

　第１アンテナ１０は、給電部１１と、本体部１２と、短絡部１３と、分岐部１４と、を備えている。これらの部材は、いずれも細長い帯状の導体によって基板３０の一面に形成されている。

　給電部１１は、給電点Ｐ１から基板３０の外周に向かって左方向に延伸している。給電部１１の先端（給電点Ｐ１と反対側の一端）には、本体部１２の基端、及び短絡部１３の基端が連結されている。つまり、第１アンテナ１０は、給電部１１の先端で上下方向に分岐している。

　本体部１２は、第１アンテナ１０が主に通信の対象とする周波数帯の無線信号を送受信するための部分であって、その周波数に応じた長さを有している。本実施形態において本体部１２は、給電部１１の先端から基板３０の左辺に沿って、平面視において上方向に向かって延伸している。すなわち、本体部１２は、第２アンテナ２０が配置されている基板３０の下辺側とは逆側に向かって延伸しており、その先端は第１アンテナ１０内において第２アンテナ２０から最も離れた位置となっている。

　本体部１２の給電部１１側と反対側の先端部分は、グラウンドパターン３１とは直接的に接続されない開放端となっている。しかしながら、本体部１２の開放端は、グラウンドパターン３１の隣接部分３３に相対している。すなわち、本体部１２をその延伸方向に沿って先端より先まで伸ばした場合、大きな間隔を空けずにグラウンドパターン３１に到達するように、隣接部分３３が設けられている。第１アンテナ１０の通信周波数に応じたアンテナを構築した場合に決まる幅を持った隣接部分３３を、本体部１２の開放端と対向するように配置することで、本体部１２の開放端が隣接部分３３と容量結合し、隣接部分３３にイメージ電流が流れるようにすることができる。これにより、第１アンテナ１０の左方向（すなわち、基板３０の外側に向かう方向）の指向性を高めることができる。

　短絡部１３は、逆Ｆアンテナにおける短絡線として機能する部分であって、給電部１１の先端から本体部１２と逆方向に（すなわち、第２アンテナ２０が配置された基板３０の下辺側に）向かって延伸している。つまり、短絡部１３は、本体部１２と直線状に並んで配置されている。そして、短絡部１３の先端はグラウンドパターン３１の角部３６に連結されている。この短絡部１３によって、第１アンテナ１０は短絡され、電気的にグラウンド（基準電位）に接続されている。

　分岐部１４は、給電部１１の給電点Ｐ１に近い側の位置から分岐して形成されており、平面視において左上方向に向かって斜めに延伸している。すなわち、分岐部１４は第２アンテナ２０から遠ざかり、本体部１２の先端に近づく方向に向かって延伸している。この分岐部１４は、本体部１２とは異なる周波数帯の無線信号を送受信するために設けられている。これにより第１アンテナ１０は、デュアルバンドアンテナとして機能する。なお、ここでは第１アンテナ１０をデュアルバンドアンテナとして機能させるために分岐部１４を設けたが、第１アンテナ１０をデュアルバンドアンテナとして機能させる必要がない場合、分岐部１４はなくともよい。

　第２アンテナ２０は、分岐部１４に相当する構成を有していない点、及び、配置される向きが異なる点を除いて、第１アンテナ１０と類似する形状を有している。具体的に第２アンテナ２０は、給電部２１と、本体部２２と、短絡部２３と、を備えている。これらの部材は、第１アンテナ１０と同様、いずれも細長い帯状の導体によって基板３０の一面に形成されている。

　給電部２１は、給電点Ｐ２から基板３０の外周に向かって下方向に延伸している。給電部２１の先端（給電点Ｐ２と反対側の一端）には、本体部２２の基端、及び短絡部２３の基端が連結されている。これにより第２アンテナ２０は、給電部２１の先端で左右方向に分岐している。

　本体部２２は、第２アンテナ２０が通信の対象とする周波数帯の無線信号を送受信するための部分であって、その周波数に応じた長さを有している。本実施形態において本体部２２は、給電部２１の先端から基板３０の下辺に沿って、平面視において右方向に向かって延伸している。すなわち、本体部２２は、第１アンテナ１０が配置されている基板３０の左辺側とは逆側に向かって延伸しており、本体部２２の先端は第２アンテナ２０内において第１アンテナ１０から最も離れた位置となっている。

　また、本体部２２の給電部２１と反対側の先端部分は、グラウンドパターン３１とは直接的に接続されない開放端となっている。しかしながら、本体部２２の開放端は、グラウンドパターン３１の隣接部分３５に相対している。すなわち、本体部２２をその延伸方向に沿って先端より先まで伸ばした場合、大きな間隔を空けずにグラウンドパターン３１に到達するように、隣接部分３５が設けられている。第２アンテナ２０の通信周波数に応じたアンテナを構築した場合に決まる幅を持った隣接部分３５を、本体部２２の開放端と対向するように配置することで、本体部２２の開放端が隣接部分３５と容量結合し、隣接部分３５にイメージ電流が流れるようにすることができる。これにより、第１アンテナ１０と同様に、第２アンテナ２０の下方向（すなわち、基板３０の外側に向かう方向）の指向性を高めることができる。

　短絡部２３は、逆Ｆアンテナにおける短絡線として機能する部分であって、給電部２１の先端から本体部２２と逆方向に（すなわち、第１アンテナ１０が配置された基板３０の左辺側に）向かって延伸している。つまり、短絡部２３は、本体部２２と直線状に並んで配置されている。そして、短絡部２３の先端はグラウンドパターン３１の角部３６に連結されている。この短絡部２３によって、第２アンテナ２０は短絡され、電気的にグラウンド（基準電位）に接続されている。なお、短絡部１３、及び短絡部２３がいずれも角部３６に連結されているので、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０とは互いに共通のグラウンドに接続されていることになる。

　第１アンテナ１０を逆Ｆアンテナとして機能させるためには、給電点Ｐ１から給電部１１及び短絡部１３を経由して給電点Ｐ１に戻る電流経路の抵抗値が接続先の通信機器に応じた大きさとなるように、その経路のループ長を、通信対象とする周波数に応じた長さにする必要がある。同様に、第２アンテナ２０を逆Ｆアンテナとして機能させるためには、給電点Ｐ２から給電部２１及び短絡部２３を経由して給電点Ｐ２に戻る電流経路の抵抗値が接続先の通信機器に応じた大きさとなるように、その経路のループ長を、通信対象とする周波数に応じた長さにする必要がある。本実施形態では、基板３０の左下隅にグラウンドパターン３１の一部である角部３６を設け、短絡部１３及び短絡部２３の双方をこの角部３６に連結させることによって、第１アンテナ１０の電流経路と第２アンテナ２０の電流経路を、一部共通化させている。このような構成によれば、各アンテナの電流経路として必要な長さを確保しつつ、短絡部１３及び短絡部２３の長さを短くすることができる。そのため、限られた面積の領域内に効率的に第１アンテナ１０及び第２アンテナ２０の双方を配置することができる。なお、このように電流経路を共通化させるために、本実施形態では、第１アンテナ１０の給電点Ｐ１は第２アンテナ２０に近い側に、第２アンテナ２０の給電点Ｐ２は第１アンテナ１０に近い側に、それぞれ配置されている。

　また、これまで説明したように、本実施形態において第１アンテナ１０と第２アンテナ２０とは、平面視において互いに交差する向きに配置されている。より具体的に、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０は、基板３０の外周のうち、一つの角を挟んで隣接する２辺に沿って配置されている。そのため、第１アンテナ１０の本体部１２の延伸方向と第２アンテナ２０の本体部２２の延伸方向とは、およそ９０度の向きで交差している。このように両アンテナを交差する向きに配置することで、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０との間のコリレーション（相関）を低くすることができる。少なくとも、第１アンテナ１０の本体部１２の延伸方向と第２アンテナ２０の本体部２２の延伸方向とがなす角が、４５度以上１３５度以下となることが好ましい。これにより、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０を比較的近くに配置しているにも拘わらず、両アンテナが必要な性能を発揮できるようにすることができる。

　以上説明したように、本実施形態に係る通信機器１によれば、複数の逆Ｆアンテナを基板上に配置する場合に、性能の劣化を防ぎつつ、配置に必要な面積を小さく抑えることができる。

　なお、本発明の実施の形態は、以上説明したものに限られない。以上の説明における第１アンテナ１０、及び第２アンテナ２０の位置関係は例示であって、これとは異なる位置に配置されてもよい。また、第１アンテナ１０、及び第２アンテナ２０それぞれの形状や大きさも、通信対象とする周波数などに応じて、以上説明したものとは異なるものであってよい。

　また、以上の説明では第１アンテナ１０、及び第２アンテナ２０を多層基板の同一面内に配置することとしたが、これに限らず、一方のアンテナを他方のアンテナとは別の面に配置してもよい。この場合にも、平面視において両アンテナが互いに交差するように配置されることで、前述したように両者のコリレーションを低くすることができる。なお、このように第１アンテナ１０と第２アンテナ２０を基板３０の互いに異なる面に配置する場合、第１アンテナ１０が配置される面、及び第２アンテナ２０が配置される面のそれぞれに角部３６を形成してもよい。この場合、各面の角部３６は、平面視において重なる位置に配置され、ビア等を介して電気的に接続される。これにより、第１アンテナ１０と第２アンテナ２０のグラウンドを共通化できる。あるいは、第１アンテナ１０が配置される面、及び第２アンテナ２０が配置される面のいずれか一方のみに角部３６を配置してもよい。この場合、角部３６が配置されている面に形成されたアンテナの短絡部は、同じ面内でそのまま角部３６に連結され、角部３６が配置されていない面に形成されたアンテナの短絡部は、ビア等を介して別の面に形成された角部３６に連結される。このような手法によっても、配置面積を小さく抑えつつ、両アンテナのグラウンドを共通化させることができる。

　１　通信機器、１０　第１アンテナ、２０　第２アンテナ、１１，２１　給電部、１２，２２　本体部、１３，２３　短絡部、１４　分岐部、３０　基板、３１　グラウンドパターン、３２　第１空白領域、３４　第２空白領域、３３，３５　隣接部分、３６　角部。

Claims

　基板と、
　前記基板の外周を構成する第１の辺に沿って配置された第１の逆Ｆアンテナと、
　前記基板の外周を構成し、前記第１の辺に隣接して前記第１の辺と交差する第２の辺に沿って配置された第２の逆Ｆアンテナと、
　を備え、
　前記第１の逆Ｆアンテナは、前記第１の辺の前記第２の逆Ｆアンテナに近い側に配置され、
　前記第２の逆Ｆアンテナは、前記第２の辺の前記第１の逆Ｆアンテナに近い側に配置されている
　ことを特徴とする通信機器。
　請求項１に記載の通信機器において、
　前記第１の逆Ｆアンテナの給電点は、前記第２の辺に近い側に配置され、
　前記第２の逆Ｆアンテナの給電点は、前記第１の辺に近い側に配置されている
　ことを特徴とする通信機器。
　請求項２に記載の通信機器において、
　前記第１の逆Ｆアンテナは、前記基板上においてグラウンドパターンが形成されていない第１の空白領域内に配置され、
　前記第２の逆Ｆアンテナは、前記基板上においてグラウンドパターンが形成されていない第２の空白領域内に配置され、
　前記グラウンドパターンは、前記第１の辺、前記第２の辺、前記第１の空白領域、及び前記第２の空白領域のそれぞれに面した角部を含み、
　前記第１の逆Ｆアンテナ、及び前記第２の逆Ｆアンテナそれぞれの短絡部は、前記角部に連結されている
　ことを特徴とする通信機器。
　請求項１から３のいずれか一項に記載の通信機器において、
　前記第１の逆Ｆアンテナ、及び前記第２の逆Ｆアンテナのいずれか少なくとも一方の本体部の開放端は、前記基板上に形成されたグラウンドパターンに対向する位置に配置されている
　ことを特徴とする通信機器。