(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記基板において複数の前記エレメントが突出する第1板面側とは反対の第2板面側には、それら複数の前記エレメントを、その突出側とは反対側から覆うようにグランド層が設けられていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のアンテナ装置。
【発明を実施するための形態】
【0020】
[第1実施形態]
以下、本発明を具現化した第1実施形態について、図面を参照して説明する。
(携帯端末の全体構成)
まず、本発明に係るアンテナ装置が搭載される携帯端末について概説する。
図1(A),(B)に示す携帯端末1は、長手状の外観をなしており、その一端側のほぼ半分の領域が把持領域とされ、ユーザによって把持されつつ使用される構成をなしている。この携帯端末1は、例えば、ユーザによって携帯されて様々な場所で用いられる携帯型の情報端末として構成されており、バーコードや二次元コードなどの情報コードを読み取る情報コードリーダとしての機能と、無線タグ等の非接触通信媒体と通信するリーダライタとしての機能とを備え、読み取りを二方式で行いうる構成となっている。
【0021】
図1(A),(B)に示すように、携帯端末1は、ABS樹脂等の合成樹脂材料により形成される上側ケース2aおよび下側ケース2bが組み付けられて構成される長手状のケース2によって外郭が形成されている。また、上側ケース2aには、所定の情報を入力する際に操作されるファンクションキーおよびテンキー等のキー操作部105や、所定の情報を表示するための表示部103等が配置されている。また、
図1および
図2に示すように、下側ケース2bには、下方に向けて開口する読取口2cなども形成されている。
【0022】
図3(A)に示すように、携帯端末1のケース2内には、携帯端末1全体を制御する制御部101が設けられている。この制御部101は、マイコンを主体として構成されるものであり、CPU、システムバス、入出力インタフェース等を有し、メモリ107とともに情報処理装置を構成している。また、制御部101には、LED102、表示部103、外部インタフェース104、キー操作部105、スピーカ106、などが接続されている。また、ケース2内には、電源部108が設けられており、この電源部108やバッテリ109によって制御部101や各種電気部品に電力が供給されるようになっている。
【0023】
また、制御部101には、情報コード読取部130及び非接触通信部120がそれぞれ接続されている。このうち情報コード読取部130は、
図2(B)に示すように、CCDエリアセンサからなる受光センサ133、結像レンズ137、複数個のLEDやレンズ等から構成される照明部131などを備えた構成をなしており、制御部101と協働して読取対象Rに付された情報コードC(バーコードや二次元コード)を読み取るように機能する。
【0024】
非接触通信部120は、後述するアンテナ3及び制御部101と協働してRFIDタグ等の非接触通信媒体との間で電磁波による通信を行ない、非接触通信媒体に記憶されるデータの読み取り、或いは非接触通信媒体に対するデータの書込みを行うように機能するものである。この非接触通信部120は、例えば公知の電波方式で伝送を行う回路として構成されており、
図2(C)にて概略的に示すように、発振器や変調器などを備え、制御部101で生成されたデータ信号を公知の方法で高周波信号(交流信号)に変換する信号生成部122と、この信号生成部122で生成された信号の出力先を切り替える電力切替回路123とを備えており、これらによって送信回路が構成されている。また、アンテナ3で受信された電波を入力させて復調する受信回路124も設けられている。
【0025】
(アンテナ装置の構成)
本発明に係るアンテナ装置100は、アンテナ3と電力切替回路123とを備えた構成をなしており(
図14等参照)、ここでは、まず
図3〜
図12等を参照し、アンテナ3について詳述する。アンテナ3は、例えば携帯端末1の長手方向一端寄りの位置(
図1の例では表示部103側)に配置され、例えば後述する基板10の板面が携帯端末1の厚さ方向(ケース2の厚さ方向)と略直交する構成で、或いは基板10の板面がケース2の厚さ方向に対して所定角度で傾く構成で配されるようになっている。なお、基板10は、後述する第1板面11が携帯端末1の表面側(表示部103やキー操作部105などが配置される操作面側)に向くよう収容されていてもよく、第1板面11が携帯端末1の裏面(表示部103やキー操作部105などが配置される操作面側とは反対面側)に向くように収容されていてもよい。
【0026】
図3、
図4に示すように、アンテナ3は、基板10と、複数のエレメント20と、各エレメント20にそれぞれ対応して設けられる複数の周波数調整部60とを備えた構成をなしており、これらが一体的なユニットとして構成されている。そして、各エレメント20に対して後述の電力切替回路123によって交流信号が選択的に出力されることで、各エレメント20から電磁波が放射されるようになっている。
【0027】
基板10は、例えば樹脂製或いはセラミック製の基板として構成されており、この基板10の表面や内部には、導電層によって構成されるパターンが形成されている。なお、
図3等では図示を省略しているが、例えば基板10の第1板面11側に電子部品が実装されていてもよい。また、基板10は、
図5に示すように正面視したときの外形が正方形或いは長方形などの矩形状に構成されており、基板10の外周部(周縁bを構成する4つの端部10a、10b、10c、10d(正面視したときの各辺の部分)は、いずれも全体或いは大部分が直線状に構成されている。そして、各端部10a、10b、10c、10dにそれぞれ隣接してそれらに沿うように後述する各エレメント20(第1エレメント21、第2エレメント22、第3エレメント23、第4エレメント24)が配置されている。
【0028】
また、基板10において各エレメント20が突出する表面側(第1板面11側)とは反対の裏面側(第2板面12側)には、エレメント20を突出側とは反対側から覆う構成で導電材からなるグランド層15(グランド層15は、グランド部の一例に相当)が所定の厚さで設けられている。このグランド層15は、電位が所定のグランドレベルに設定される導電層であり、各エレメント20の接地側連結部72に導通している。
図6の例では、基板10の裏面の過半領域(より具体的には略全領域)にわたる構成でグランド層15が設けられており、各エレメント20を第2板面12に正投影した各領域のほぼ全体を網羅するように、且つ基板10の中央部付近も網羅するようにグランド層15が配されている。
【0029】
各エレメント20は、導電性の材料(例えば金属材料等)によって構成されており、それぞれが基板10の第1板面11側から突出する形態で設けられている。これらエレメント20はいずれも、金属材料からなる板材に板金加工を施して所定形状に構成したものとなっており、全体としてコ字状、或いはC字状に構成されている。なお、
図3等に示すアンテナ3では、4つのエレメント20(第1エレメント21、第2エレメント22、第3エレメント23、第4エレメント24)が同一形状となっているが、いずれか又はそれぞれの形状が他のエレメントと若干異なっていてもよい。
【0030】
いずれのエレメント20も、基板10の厚さ方向(第1板面11、第2板面12と直交する方向)を前後方向としたときの当該前後方向と直交する方向(具体的には第1板面11に沿った方向)に長手状に延びる本体部30と、本体部30の長手方向一端側と基板10とを連結する第1連結部40(第1連結部40は、「接続部」の一例に相当)と、本体部30の長手方向他端側と基板10とを連結する第2連結部50とを備えており、第1連結部40を介して本体部30に給電されるように構成されている。なお、本明細書では、基板10の第1板面11、第2板面12と直交する方向が前後方向であり、第1板面11側を前方、第2板面12側を後方としている。また、本体部30は、基板10の厚さ方向と直交する方向に長手状に延びていればよく、本体部30の長手方向が基板10の板面と完全に平行であってもよく、本体部30の長手方向が基板10の板面の方向に対して若干傾いていてもよい。
【0031】
例えば、第1エレメント21は、前後方向と直交する方向(具体的には第1板面11に沿った方向)に長手状に延びる本体部31と、本体部31の長手方向一端側と基板10とを連結する第1連結部41と、本体部31の長手方向他端側と基板10とを連結する第2連結部51とを備えており、第1連結部41を介して本体部30に給電されるように構成されている。また他の第2エレメント22、第3エレメント23、第4エレメント24も第1エレメント21と同様の構成となっており、第1エレメント21と同様に給電されるようになっている。
【0032】
これら4つのエレメント20は、各エレメント20の本体部30の長手方向が、それに隣接する他のエレメント20の本体部30の長手方向と異なる方向となるようになっており、それら複数のエレメント20が基板10における中央部10f(所定領域)の周りに並んで配置されている。なお、本実施形態では、端部10aと端部10bとが対向する方向を上下方向とし、端部10cと端部10dとが対向する方向を左右方向としており、
図5のように基板10を正面視したときの基板10における上下方向の中心線L1と左右方向の中心線L2とが交わる位置Pを基板10の中心位置としており、この位置P付近の部分を中央部10fとしている。具体的には、各エレメント20の本体部30の長手方向が、それに隣接する他のエレメント20の本体部30の長手方向と直交するように、それら複数のエレメント20が基板10の中心位置P1の周り(より詳しくは中央部10fの回り)に環状且つ矩形状に並んで配置されている。例えば、第1エレメント21の本体部31及び第2エレメント22の本体部32はいずれも、隣接する第3エレメント23及び第4エレメント24の各本体部33,34の各長手方向と直交する向きに延びるように配置されている。同様に、第3エレメント23の本体部33及び第4エレメント24の本体部34はいずれも、隣接する第1エレメント21及び第2エレメント22の各本体部31,32の各長手方向と直交する向きに延びるように配置されている。
【0033】
また、各エレメント20は、長手方向一方側の第1連結部40が長手方向一方側に隣接する他のエレメント20の第2連結部50と隣接し、長手方向他方側の第2連結部50が長手方向他方側に隣接する他のエレメント20の第1連結部40と隣接するようになっている。例えば、第1エレメント21は、長手方向一方側の第1連結部41が長手方向一方側に隣接する第4エレメント24の第2連結部54と隣接し、長手方向他方側の第2連結部51が長手方向他方側に隣接する第3エレメント23の第1連結部43と隣接するようになっている。同様に、第2エレメント22は、長手方向一方側の第1連結部42が長手方向一方側に隣接する第3エレメント23の第2連結部53と隣接し、長手方向他方側の第2連結部52が長手方向他方側に隣接する第4エレメント24の第1連結部44と隣接するようになっている。更に、第3エレメント23は、長手方向一方側の第1連結部43が長手方向一方側に隣接する第1エレメント21の第2連結部51と隣接し、長手方向他方側の第2連結部53が長手方向他方側に隣接する第2エレメント22の第1連結部42と隣接するようになっている。また、第4エレメント24は、長手方向一方側の第1連結部44が長手方向一方側に隣接する第2エレメント22の第2連結部52と隣接し、長手方向他方側の第2連結部54が長手方向他方側に隣接する第1エレメント21の第1連結部41と隣接するようになっている。
【0034】
図3、
図7〜
図10に示すように、いずれのエレメント20も、第1連結部40は
図11(A)(B)のような構成となっており、第1連結部40には、給電路150(後述)に接続されると共に第1板面11から本体部30に向けて前後に立ち上がる給電側連結部71と、グランド層15(グランド部)に接続されると共に第1板面11から本体部30に向けて前後に立ち上がる接地側連結部72とが設けられている。そして、いずれの第1連結部40も、第1板面11と当該第1板面11より前方の所定位置との間において給電側連結部71と接地側連結部72とが離間して配置されている。また、第1板面11よりも後方側においても、給電側連結部71と接地側連結部72とが離間している。給電側連結部71は、細長の金属板状部を部分的に折り曲げた構成となっており、先端部が基板10の第1板面11側に固定されている。接地側連結部72も、細長の金属板状部を部分的に折り曲げた構成となっており、先端部が基板10を貫通するように配され且つ第2板面12に設けられたグランド層15に連結されている。この構成では、給電側連結部71の幅W1、接地側連結部72の幅W2、給電側連結部71と接地側連結部72との間隔W3、給電側連結部71と接地側連結部72とが連結される位置までの基板10からの高さH1とを調整することによりインピーダンス調整を行うことができる。
【0035】
図3、
図4のように、例えば、第1エレメント21の第1連結部41には、給電路151(後述)に接続されると共に第1板面11から本体部31に向けて前後に立ち上がる給電側連結部71aと、グランド層15(グランド部)に接続されると共に第1板面11から本体部31に向けて前後に立ち上がる接地側連結部72aとが設けられている。そして、第1板面11と当該第1板面11より前方の所定位置との間において給電側連結部71aと接地側連結部72aとが離間して配置されている。また、第2エレメント22の第1連結部42に設けられた給電側連結部71b、接地側連結部72b、第3エレメント23の第1連結部43に設けられた給電側連結部71c、接地側連結部72c、第4エレメント24の第1連結部44に設けられた給電側連結部71d、接地側連結部72dも、第1エレメント21の給電側連結部71a及び接地側連結部72aと同一の構成となっている。
【0036】
また、
図3、
図7〜
図10等に示すように、いずれのエレメント20の第2連結部50も同様の形状となっており、細長の金属板状部を部分的に折り曲げた構成となっている。各第2連結部50はいずれも、一端側(基端側)が対応する本体部30の端部に連結されており、他端側(先端側)は基板10に固定されている。具体的には、各第2連結部50の基板10側の端部における幅方向一端側部分79(各第2連結部50の端部における基板周縁寄りの部分)は基板10を貫通した形態で固定されている。そして、基板10にそれぞれ固定される各第2連結部50の各幅方向一端側部分79は、グランド層15と導通しないように絶縁状態で配されている。例えば、第2連結部51(第1エレメント21の第2連結部50)の先端部における幅方向一端側部分79a(第2連結部51の先端部における端部10a寄りの部分)は基板10を貫通した形態で固定されており、グランド層15と導通しないように絶縁状態で配されている。なお、第2エレメント22の第2連結部52における幅方向一端側部分79b、第3エレメント23の第2連結部53における幅方向一端側部分79c、第4エレメント24の第2連結部54における幅方向一端側部分79dも、第1エレメント21の幅方向一端側部分79aと同様の構成で配置されている。
【0037】
また、
図3〜
図10に示すように、いずれのエレメント20でも、第1連結部40及び第2連結部50には、前後方向と直交する方向に外面(エレメント外壁側の外面)が凹となる構成で屈曲する屈曲部74,75,77が形成されている。そして、第1連結部40及び第2連結部50にそれぞれ形成された屈曲部74,75,77はいずれも、第1連結部40と第2連結部50との間に構成される空間側に突出し、外壁面がこの空間側に凹むように屈曲している。例えば、
図3に示すように、第1エレメント21の内部領域は、本体部31と第1連結部41と第2連結部51と基板10とによって囲まれる空間として構成されており、第1エレメント21に形成された屈曲部74,75,77はいずれも、この空間側に向けて突出し、それぞれの外壁面(給電側連結部71aにおける外側(上記空間とは反対側)の外面)、接地側連結部72aにおける外側の外面、第2連結部51における外側の外面)がこの空間側に凹むように屈曲している。また、第2エレメント22、第3エレメント23、第4エレメント24においても第1エレメント21の屈曲部74,75,77と同一形状の屈曲部が形成されている。特に、各第1連結部40では、給電側連結部71、接地側連結部72の前後方向中央部付近に屈曲部74,75が「くの字」状(給電側連結部71、接地側連結部72の板厚方向と直交する断面形状が「くの字」状)に折れ曲がる構成でそれぞれ形成されており、これら屈曲部74,75の前後両側は前後に直線状に延びる板状部分として構成されている。また、各第2連結部50では、前後方向中央位置或いは中央位置よりもやや基板10側に寄った位置に屈曲部77が「くの字」状(第2連結部50の板厚方向と直交する断面形状が「くの字」状)に形成されており、各屈曲部77の前後両側は前後に直線状に延びる板状部分として構成されている。
【0038】
次に、周波数調整部60について説明する。各エレメント20に対応して設けられた各周波数調整部60は、基板10上において第2連結部50に電気的に接続された導電路として構成されており、少なくとも一部が基板10の第1板面11側から露出する配線パターンとして構成されている。具体的には、
図3等に示すように、前後に延びる第2連結部50の先端部(基板10側の端部)付近から基板10の第1板面11に沿うように折れ曲がる配線パターンとして構成されており、例えば、エレメント20の厚さよりも薄い厚さで形成されている。
【0039】
また、各周波数調整部60は、隣接する基板外縁に沿って細長に延び、先端側となるにつれて第1連結部40側に近づくように第1連結部40と第2連結部50の間の領域内に配されている。これら周波数調整部60は、連結されたエレメント20からの電流が流れ得る導電路として構成されており、この周波数調整部60の長さや形状によって対応するエレメント20での共振周波数が定まるようになっている。
【0040】
例えば、第1エレメント21に対応する周波数調整部61は、前後に延びる第2連結部51の先端部付近から基板10の第1板面11に沿うように折れ曲がる配線パターンとして構成されており、隣接する端部10aに沿って細長に延び、先端側となるにつれて第1連結部41側に近づくように第1連結部41と第2連結部51の間の領域内に配されている。そして、この周波数調整部61の長さや形状によって対応する第1エレメント21での共振周波数が定まるようになっている。また、第2エレメント22に対応する周波数調整部62、第3エレメント23に対応する周波数調整部63、第4エレメント24に対応する周波数調整部64も第1エレメント21の周波数調整部61と同様の構成をなしており、同様の機能を有している。なお、
図12では、
図5の正面図から各エレメント20を省略した構成を概略的に示しており、エレメント20の各部分が貫通する孔などは省略して示している。
【0041】
また、本構成では、上述したように基板10の第2板面12側に導電材からなるグランド層15が設けられており、第1板面11側の導電層として配される各周波数調整部60はそれぞれ、基板10を構成する絶縁材を介してグランド層15と対向している。この構成では各周波数調整部60とグランド層15とが基板10の厚さ程度に近接して対向しているため、この部分でキャパシタが構成され、容量成分を発生させている。
【0042】
図13には、
図3のようにアンテナ3を構成した場合における周波数調整部63の長さ(エレメント先端長さ)と共振周波数の長さとの関係を示している。
図13の例は、各エレメントを所定サイズで形成した場合の一例であるが、
図13で例示されるように、アンテナ3の各エレメント20は、周波数調整部60の長さを変化させると共振周波数も変化するようになっている。このような構成のものでは、共振周波数と周波数調整部60の長さとの対応関係を示す曲線の勾配が小さい領域(周波数調整部60の長さの変化に対する共振周波数の変化の度合いが小さい領域)で共振周波数及び周波数調整部60の長さを設定すれば、所望の共振周波数を精度高く得ることができる。例えば、920MHz程度の周波数を所望の共振周波数とする場合、
図13のように所望の共振周波数(920MHz程度)付近の勾配が小さくなるような特性のエレメントを構成した上で所望の共振周波数が得られるような長さで周波数調整部60を調整すればよい。このようにすると、仮に周波数調整部60の長さが若干ずれても共振周波数は所望の共振周波数から大きくずれなくなり、周波数の誤差を抑えることができる。
【0043】
次に、電力切替回路123について説明する。なお、本構成では、上述のアンテナ3と以下に説明する電力切替回路123とが「アンテナ装置」の一例に相当することになる。
図3に示す信号生成部122で生成された高周波信号(交流信号)は、例えば
図14等に示すコネクタを介して
図15(A)のような電力切替回路123に入力され、この電力切替回路123によって選択された出力先に出力されるようになっている。
図15(A)の電力切替回路123は、入力ポートinに入力される入力信号(高周波信号)の出力先を、4つの出力ポートの中からポートA,Bに入力される信号に応じて切り替える公知のスイッチとして構成されており、出力ポートout1には、第1エレメント21の給電側連結部71aが接続され、出力ポートout2には、第3エレメント23の給電側連結部71cが接続され、出力ポートout3には、第2エレメント22の給電側連結部71bが接続され、出力ポートout4には、第4エレメント24の給電側連結部71dが接続されるようになっている。
【0044】
そして、
図15(B)のように、ポートAにLレベル信号が入力され、ポートBにLレベル信号が入力されているときには、入力ポートinに入力される入力信号(高周波信号)を出力ポートout1を介して第1エレメント21のみに出力し、ポートAにHレベル信号が入力され、ポートBにLレベル信号が入力されているときには、入力ポートinに入力される入力信号(高周波信号)を出力ポートout2を介して第3エレメント23のみに出力するようになっている。また、ポートAにLレベル信号が入力され、ポートBにHレベル信号が入力されているときには、入力ポートinに入力される入力信号(高周波信号)を出力ポートout3を介して第2エレメント22のみに出力し、ポートAにHレベル信号が入力され、ポートBにHレベル信号が入力されているときには、入力ポートinに入力される入力信号(高周波信号)を出力ポートout4を介して第4エレメント24のみに出力するようになっている。
【0045】
ポートA及びポートBへの信号入力は、例えば、制御部101によって行うことができ、例えば、入力信号(高周波信号)の出力先が、出力ポートout1、出力ポートout2、出力ポートout3、出力ポートout4といったように周方向に順次切り替わるように、ポートA及びポートBへの信号入力の組み合わせを所定の短時間毎に変更するように制御を行えばよい。
【0046】
上述した構成では、基板10の厚さ方向と直交する方向(即ち、基板10の板面に沿った方向)に長手状に延びる本体部30を備えたエレメント20が複数設けられ、各エレメント20の本体部30の長手方向が当該本体部30に隣接する他のエレメント20の本体部30の長手方向と異なる方向となる構成で、これら複数のエレメント20が基板10の所定領域の周りに並んで配置されている。この構成によれば、偏波の向きを変化させ得る構成を、基板10からの嵩張りを抑えて簡易に実現することができる。特に、各本体部30を基板10の板面に沿わせているため前後方向のエレメントの嵩張りが抑えられ、各エレメント20を長手状に構成して基板10に配置しているため、パッチアンテナなどと比較して前後方向と直交する平面方向(基板板面方向)のエレメントサイズをも抑えることができる。また、入力された高周波信号の出力先を電力切替回路123によって切り替えており、このようにすれば、簡素且つ小型構成で偏波方向を確実に切り替えることができる。なお、電力切替回路123は、基板10に実装されていてもよく、基板10以外の部分に設けられていてもよい。
【0047】
また、上述した構成では、エレメント20は4つ設けられ、それら4つのエレメント20は、各エレメント20の本体部30の長手方向と当該本体部30に隣接する他のエレメント20の本体部30の長手方向とが直交する構成で、4つのエレメント20が基板10の所定領域(中央部10f)を矩形状に囲んで配置されている。そして、電力切替回路123は、それら4つのエレメント20に対して順番に高周波信号を出力するように出力先を切り替えている。このようにすれば、環状且つ矩形状に構成される各部分から偏波方向を順次切り替えながら電磁波を出力することができる。
【0048】
また、上述した構成では、基板10の第1板面11側から突出した形態で給電素子としてのエレメント20が設けられており、このエレメント20には、前後方向と直交する方向に長手状に延びる本体部30と、本体部30の長手方向一端側と基板10とを連結する第1連結部40と、本体部30の長手方向他端側と基板10とを連結する第2連結部50が設けられている。このように本体部30の両端に第1連結部40及び第2連結部50がそれぞれ連結されているため、本体部30を片持ち状に保持する構成と比較して長手方向のサイズを小さくすることができる。更に、導電路として構成される周波数調整部60が第2連結部50に電気的に接続されているため、エレメント20の長さを抑えつつ、エレメント20と周波数調整部60を含めた導電部分の長さを確保することができ、所望の共振周波数で設定しようとする場合に、より軽量且つコンパクトな構成で実現できることとなる。
【0049】
また、上述したように、周波数調整部60は、少なくとも一部が基板10の第1板面11側から露出する配線パターンとして構成されている。このように周波数調整部60を配線パターンとして構成することで、周波数調整の役割を果たす部分を軽量且つ簡易に構成することができる。
【0050】
また、上述した構成では、第1連結部40は、給電路(電力切替回路123からの各出力ライン)に接続されると共に第1板面11から本体部30に向けて前後に立ち上がる給電側連結部71と、グランド層15に接続されると共に第1板面11から本体部30に向けて前後に立ち上がる接地側連結部72とを備え、第1板面11と当該第1板面11より前方の所定位置との間において給電側連結部71と接地側連結部72とが離間して配置されている。
このようにすることで、軽量且つコンパクトなアンテナ構造を実現しつつ、給電側連結部71或いは接地側連結部72の長さや形状などによってインピーダンス調整等を簡易に行うことができるようになる。
【0051】
また、上述した構成では、基板10において第1板面11とは反対の第2板面12側には、エレメント20を突出側とは反対側から覆う構成で導電材からなるグランド層15が設けられている。このように構成することで、基板10の第1板面11側に配される回路とのカップリングを抑えることができる。特に、第2板面12側のほぼ全面にわたるようにグランド層15が設けられているため、上記効果が一層顕著となる。
【0052】
また、上述した構成では、基板10において第1板面11とは反対の第2板面12側には、エレメント20を突出側とは反対側から覆う構成で導電材からなるグランド層15が設けられており、周波数調整部60は、第1板面11側の導電層として配されており、周波数調整部60とグランド層15とが基板10を構成する絶縁材を介して対向している。
このように構成することで、周波数調整部60とグランド層15とによって容量成分を構成することができるため、必要なエレメントサイズ(必要な線路長)を小さくすることができ、アンテナ3の一層の小型化を図ることができる。
【0053】
また、上述した構成では、第1連結部40及び第2連結部50において、前後方向と直交する方向に凹となる構成で屈曲する屈曲部74,75,77が形成されている。
このように構成すると、本体部30或いは基板10の一方に衝撃が加わった場合にその衝撃を屈曲部74,75,77にて吸収することができ、他方への伝達を効果的に抑えることができる。また、第1連結部40及び第2連結部50をすべて直線状に形成する場合と比較して線路長を確保することができるため、エレメント20を小型化する上で一層有利になる。更に、エレメント20等に熱による拡大や収縮が生じた場合には屈曲部74,75,77によってその変動による影響を緩和させることができる。
【0054】
また、上述した構成では、第1連結部40及び第2連結部50にそれぞれ形成された屈曲部74,75,77はいずれも、第1連結部40と第2連結部50との間に構成される空間側に凹むように屈曲している。この構成によれば、第1連結部40及び第2連結部50が外側(エレメント20の長手方向外側)に突出することを抑えることができ、衝撃吸収を可能とし且つ線路長を確保し得る構造をエレメント20の全長を抑えて実現することができる。
【0055】
また、上述した構成では、エレメント20は複数設けられ、各エレメント20の本体部30の長手方向が、それに隣接する他のエレメント20の本体部30の長手方向と異なる方向となるように、それら複数のエレメント20が基板10における中央部10fの周りに並んで配置されている。このように構成することで、向きの異なる複数の偏波を発生させ得る構成を軽量且つコンパクトに実現できる。特に、円偏波或いは偏波方向が変化する電波を前方側に良好に放出できる。
【0056】
また、上述した構成では、基板10は矩形状に構成されており、基板10の周縁部を構成する各端部に隣接して沿うように各エレメント20がそれぞれ配置されている。このように構成することで、基板10の領域をより端部まで生かして効率的に各エレメント20を配置することができる。
【0057】
[第1実施形態の変更例]
次に、第1実施形態の変更例について説明する。
図14(B)に示す変更例は、
図3等に示すようなアンテナ3から2つのエレメント(第2エレメント22、第4エレメント24)を省略した構成となっている。また、変更例では、
図3に示す信号生成部122で生成された高周波信号(交流信号)が、例えば
図14(B)等に示すコネクタを介して
図16(A)のような電力切替回路123に入力され、この電力切替回路123によって選択された出力先に出力されるようになっている。
図14(A)の電力切替回路123は、入力ポートinに入力される入力信号(高周波信号)の出力先を、2つの出力ポートの中からポートAに入力される信号に応じて切り替える公知のスイッチとして構成されており、出力ポートout1には、第1エレメント21の給電側連結部71aが接続され、出力ポートout2には、第3エレメント23の給電側連結部71cが接続されている。
【0058】
そして、
図16(B)のように、ポートAにLレベル信号が入力されているときには、入力ポートinに入力される入力信号(高周波信号)を出力ポートout1を介して第1エレメント21のみに出力し、ポートAにHレベル信号が入力されているときには、入力ポートinに入力される入力信号(高周波信号)を出力ポートout2を介して第3エレメント23のみに出力するようになっている。
【0059】
この場合も、ポートA及びポートBへの信号入力は、例えば、制御部101によって行うことができ、例えば、入力信号(高周波信号)の出力先が、出力ポートout1、出力ポートout2に交互に切り替わるように、ポートA及びポートBへの信号入力の組み合わせを所定の短時間毎に変更するように制御を行えばよい。
【0060】
図14(B)、
図16のように構成すると、偏波方向が直交する2つの電磁波を放射し得る構成を、部材数を抑えて実現でき、小型化、軽量化に一層寄与することとなる。
【0061】
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について、主に
図17等を参照して説明する。
第2実施形態は、電力切替回路123については第1実施形態と同一であるため、詳細な説明は省略する。
図17のように本実施形態のアンテナ装置100でも、基板10と導電性の材料によって構成された複数のエレメント20と、外部から入力される高周波信号の出力先を選択する電力切替回路123(第1実施形態と同一の電力切替回路)とを備えている。そして、各エレメント20は、基板10の厚さ方向を前後方向としたときの当該前後方向と直交する方向に長手状に延びる本体部30と、本体部30と基板10とを連結する接続部240とを備え、電力切替回路123から接続部240を介して本体部30に給電されるように構成されている。
【0062】
図17のように、本実施形態でも各エレメント20の本体部30の長手方向が当該本体部30に隣接する他のエレメント20の本体部30の長手方向と異なる方向となる構成で、複数のエレメント20が基板10の所定領域の周りに並んで配置されている。具体的には、4つのエレメント20(第1エレメント21、第2エレメント22、第3エレメント23、第4エレメント24)は、各エレメント20の本体部30の長手方向と当該本体部30に隣接する他のエレメント20の本体部30の長手方向とが直交する構成で、4つのエレメント20が基板の所定領域(中央部10f付近)を矩形状に囲んで配置されており、電力切替回路123は、出力先を順次切り替えて各エレメント20に対し交流信号を出力している。
【0063】
また、本実施形態では、基板10と対向する位置に第2基板210が設けられ、第2基板210上に複数のエレメント20の本体部30がそれぞれ配置され、各エレメント20の接続部240は、一端側が基板10に固定されると共に他端側が各本体部30に接続されている。そして、基板10に固定される複数の接続部240によって第2基板210が基板10上に保持されている。また、本実施形態では、第2基板210上において、各本体部30に直列に接続された導電路を備えた周波数調整部260が設けられており、周波数調整部260は、巻き回して又は折り返して構成された配線によって構成されている。
図17の各周波数調整部260は、周波数調整部260の一方側に隣接する本体部30の端部と、他方側に隣接する本体部30の端部との間にコイルが直列に接続された構成となっている。
図17の構成では、各本体部30は中央部に配置された周波数調整部260を挟んで一方側の領域と他方側の領域とに分かれており、いずれの領域も同方向に長手状に構成されている。そして、長手状に構成される一方側(接続部240側)の本体部と他方側の本体部との間に周波数調整部260が介在する形で、これら一方側の本体部、周波数調整部(コイル)260、他方側の本体部が直列に接続されている。また、
図17の例では、第2基板210は、複数の本体部30によって囲まれる中央領域に貫通孔211が形成されている。なお、
図17の例では貫通孔211となっているが、この部分は、完全な孔でなくても良く、例えば切欠部として構成されていてもよい。
【0064】
第2実施形態でも基本的に第1実施形態と同様の効果が得られることとなる。
更に第2実施形態の構成では、基板10と対向する位置に第2基板210が設けられ、第2基板210上に複数のエレメント20の本体部30がそれぞれ配置され、各エレメント20の接続部240は、一端側が基板10に固定されると共に他端側が本体部30に接続されており、少なくとも基板10に固定される複数の接続部240によって第2基板210が保持されている。この構成では、複数の本体部30を第2基板210に安定的に固定することができるため、本体部30の向きがより正確に保たれることとなる。また、第2基板210によって本体部30を保持する構成を採用しているため、本体部30の剛性をそれほど高める必要がなく、本体部30の小型化、軽量化を図りやすくなる。
【0065】
また、本実施形態では、第2基板210上において、本体部30に直列に接続された導電路を備えた周波数調整部260が設けられており、周波数調整部260は、巻き回して又は折り返して構成された配線によって構成されている。この構成では、エレメントの全長を抑えつつ、エレメントと周波数調整部260を含めた導電部分の経路長さを確保することができ、所望の共振周波数で設定しようとする場合により軽量且つコンパクトな構成で実現できることとなる。
【0066】
また、本実施形態の構成では、第2基板210は、複数の本体部30によって囲まれる中央領域に貫通孔211(又は切欠部)が形成されている。このようにすることで、第2基板210をより小型化、軽量化することができ、これによって第2基板210を基板10(第1基板)に固定するための部分をも一層簡易化することができる。
【0067】
[他の実施形態]
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【0068】
上記実施形態では、第1板面11に沿って直線状に配置される周波数調整部60を例示したが周波数調整部60の構成はこれに限定されない。例えば、複数の折り曲げ箇所を有するような第1板面11側のパターンとして構成してもよい。或いは、
図18のように第1板面11側のパターンと第2板面12側のパターンとによって導電路を構成してもよい。
図18の例では、第1板面(表面)11側の直線パターン(実線で概念的に図示)と、第2板面(裏面)12側の直線パターン(破線で概念的に図示)とを順次折り返してジグザグに構成するような周波数調整部60を構成してもよい。