(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記アンテナの前記短絡部、前記第1のエレメント部、前記連結部、および前記第2のエレメント部によって形成される空間には、前記アンテナを補強する補強部材を備えている請求項4記載の情報通信端末。
前記空間は、前記エレメント部の屈曲したスペースであって、前記連結部の一端近くの第1の屈曲部と前記連結部の他端近くの第2の屈曲部で、前記第1のエレメント部と前記第2のエレメント部が同じ向きに屈曲し、前記第1および第2のエレメント部は、前記補強部材の表面に沿って配置されている請求項5に記載の情報通信端末。
前記底部と前記導体部とを極板として機能させ、前記底部と前記導体部の間に介在する前記周縁部の前記基部を誘電体として機能させて、前記容量結合を実現する請求項4に記載の情報通信端末。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、実施形態の情報通信端末について、タブレットを例に
図1から
図10を参照して説明する。
【0011】
図1から
図6には、第1の実施形態に係るタブレット10およびその部品の構成を示す。
図1に示すように、タブレット10は、筐体1とパネル2を備えている。筐体1には、CPU、バッテリ、および通信モジュールなどの各種部品(いずれも図示省略)が収容されている。パネル2は、筐体1の開口に嵌め込まれており、処理結果などの表示部と入力などの操作部とを兼ねている。
【0012】
図2に示すように、筐体1は、略矩形の底部11と、底部11の周縁と連続して設けられた周縁部12により箱型に構成されている。底部11は、カーボン材で形成されている。底部11の素材には、一例としてCFRP(カーボン繊維強化プラスチック)を適用するが、その他のカーボン材も適用可能である。これに対し、周縁部12は、樹脂材で形成されている。周縁部12の素材には、一例としてガラスエポキシ樹脂を適用するが、その他の樹脂材も適用可能である。周縁部12には、基部12a、側部12b、および天部12cがいずれも平板状に設けられている。基部12aは、底部11を全周に亘って縁取るように、底部11の周縁と連続している。側部12bは、基部12aと連続して起立し、筐体1の側壁を構成している。天部12cは、側部12bと連続して基部12aと平行に広がり、筐体1の天壁を構成している。これにより、筐体1の縁(換言すれば、底部11の周囲)には、周縁部12の基部12a、側部12b、および天部12cによって囲まれた空間12sが形成されている。
【0013】
底部11と周縁部12は、連続部位(以下、ラップ部位13という)において底部11を外側(各種部品が収容される側とは反対側)にして重ねられ、一体化されている。この場合、底部11は、周縁部12よりも薄板状に形成され、周縁部12は、底部11の板厚の分だけラップ部位13(基部12aの一部)が内側へ薄肉にされている。そして、底部11と基部12aは、基部12aを内側、底部11を外側に位置付けて重なった状態で接合されている。接合方法は、接着剤による接着や加熱による溶着など、任意の方法を適用可能である。あるいは、インサート成形などにより底部11と周縁部12を一体的に成形してもよい。筐体1の外面部分は、底部11、ラップ部位13、および周縁部12が略面一とされている。
【0014】
図1に示すように、筐体1には、各種部品の一つとして、無線通信用のアンテナ3が収容されている。本実施形態では、アンテナ3は筐体1の空間12sに収容されている。これにより、CPU、バッテリ、および通信モジュールなどを筐体1の縁の手前まで寄せて収容することが可能となり、タブレット10の薄型化や小型化が図り易くなる。
図1には、タブレット10の右上隅にアンテナ3を配置した構成を一例として示しているが、筐体1の空間12sに収容されていれば、アンテナ3は任意の位置に配置可能である。
【0015】
図3から
図6に示すように、アンテナ3は、導体部31と、エレメント部32と、短絡部33とを備えている。エレメント部32は、無線信号を外部空間に送信(放射)し、また、外部空間から到来する無線信号を受信する。導体部31とエレメント部32は、短絡部33を介して繋げられており、導体部31は、エレメント部32のグランドとして機能する。導体部31、エレメント部32、および短絡部33は、導電性を有する金属箔(例えば、銅箔やアルミニウム箔など)で形成され、薄膜状の樹脂フィルム34で挟み込まれて被覆されている。すなわち、アンテナ3はいわゆるFPCの態様をなしている。
【0016】
導体部31は、所定方向に長手の矩形状をなし、長手方向が筐体1の縁と平行となるように配置され、筐体1の底部11を介して接地している。この場合、アンテナ3を稼働させるような高周波であれば、導体部31と底部11における電荷は、短周期で+と−が互い違いに入れ替わる。すなわち、底部11(カーボン材で形成された導電部材)と導体部31との間が通電したような状態となる。したがって、導体部31に加え、底部11をもアンテナ3のグランドとして機能させることができる。このため、筐体1の空間12sがラップ部位13を含んでいても、
図6に示すように、アンテナ3を空間12sに収容することができる。また、アンテナ3を小型化した場合であっても、底部11をアンテナ3のグランドとして機能させることができるので、所望のアンテナ性能を確保することができる。
【0017】
底部11をアンテナ3のグランドとして機能させるため、導体部31は、筐体1の底部11と周縁部12との連続部位(ラップ部位13)に、周縁部12を挟んで底部11と対向して配置されている。すなわち言い換えると、導体部31は、底部11の連続部位および周縁部12の連続部位と、底部11の内面と垂直な方向において重なっている。ラップ部位13において、底部11と導体部31は、周縁部12の基部12aを介して容量結合されている。これにより、底部11および導体部31を極板、基部12aを誘電体として機能させることができ、これらをコンデンサと同様の構成とすることが可能となる。したがって、上述したようにアンテナ3を高周波で稼働させることで、底部11と導体部31との間を通電させることができる。なお
図6に示すように、アンテナ3は、空間12sにおいて両面テープ4で筐体1の周縁部12の基部12a、側部12b、および天部12cにそれぞれ貼り付けられて位置決め固定されている。ただし、接着剤による接着など、その他の任意の固定方法も適用可能である。また、例えば
図6における紙面左側へ導電部31をさらに延長し、底部11に当接させるようにしてもよい。なおこの場合、底部11のカーボン材は非導電性の表面を有するため、導電部31と底部11のカーボン材とはDC結合ではなく容量結合する。
【0018】
底部11と容量結合させるにあたって、導電体31の大きさは次のように設定すればよい。例えば、アンテナ3を無線LAN(Wi−Fi)で使用される2400MHz帯の周波数に対応させる場合、導体部31の大きさ(面積)を16mm×8mm(面積換算で128mm
2)程度よりも大きくすることが好ましい。一例として、導体部31の長さ(
図4および
図5に示す距離d1)を16mm、幅(同d2)を8mm程度に設定すればよい。ただしこの場合、導体部31と底部11との距離、端的には樹脂フィルム34の外面と底部11の内面との距離(
図6に示す距離d3)を0.3mm程度に設定し、導体部31と底部11との間には、比誘電率が4程度の誘電体が介在していることを条件としている。なお、誘電体には、樹脂材で形成された基部12aおよび両面テープ4など、導体部31と底部11の間に介在するすべての誘電体が含まれる。これにより、かかる周波数において、グランド接続に必要な5Ω以下の抵抗値が得られ、アンテナ3の放射特性を良好な状態とすることができる。この場合の抵抗値(R)は、次の数式(1)および(2)によって導かれる。
【0019】
抵抗値(R)=1/(ωC) (ω:角周波数、C:コンデンサの容量値) …(1)
容量値(C)=εS/d (ε:誘電率、S:電極面積、d:電極間距離) …(2)
数式(2)において、電極面積(S)は、導体部31の面積(d1×d2)に相当し、電極間距離(d)は、導体部31と底部11との距離(d3)に相当する。
【0020】
図4および
図5に示すように、エレメント部32は、略同一の寸法で互いに平行に、導体部31の長手方向に沿って伸長する第1のエレメント部32aおよび第2のエレメント部32bを有しており、これらの伸長方向が筐体1の縁と平行となるように配置されている。第1のエレメント部32aは、短絡部33と繋げられ、第2のエレメント部32bは、第1のエレメント部32aと連結部32cで繋げられている。すなわち、短絡部33と連結部32cとの間の長さで、エレメント部32が折り返された構造となる。このような折り返し構造とすることで、例えばアンテナ3の共振長さを半波長(λ/2)とした場合、エレメント部32の全長はλ/4以下となるので、第1のエレメント部32aおよび第2のエレメント部32bの長さ(
図4および
図5に示す距離d4)をλ/8以下に短縮することができる。したがって、アンテナ3を空間12sに収容した場合であっても、空間12sを最大限に活用してアンテナ3の放射領域を確保することができる。
【0021】
また、
図5および
図6に示すように、アンテナ3は、エレメント部32の連結部32cの両端近傍で同一方向へ屈曲されている。具体的には、アンテナ3は、導体部31、短絡部33、および第1のエレメント部32aが筐体1の周縁部12の基部12a、連結部32cが側部12b、第2のエレメント部32bが天部12cの内面にそれぞれ沿うように屈曲した構造をなす。この場合、導体部31、エレメント部32、および短絡部33を被覆する樹脂フィルム34は、第1の屈曲部位34aおよび第2の屈曲部位34bでそれぞれ屈曲する。第1の屈曲部位34aと第2の屈曲部位34bは、エレメント部32の連結部32cの一端と他端の近傍にそれぞれ対応している。
【0022】
このような屈曲構造とすることで、アンテナ3を小型化することができるとともに、
図6に示すように、筐体1の空間12sにちょうど嵌め込んでアンテナ3を配置することができる。これにより、エレメント部32は、導体部31よりも底部11から離間して、底部11と非接触状態に配置される。本実施形態では、
図5および
図6に示すように、アンテナ3の先端に相当する第2のエレメント部32bを底部11(カーボン材で形成された導電部材)に対して立ち上げることができる。すなわち、第2のエレメント部32bと底部11との距離を稼ぐことができるので、所望のアンテナ性能を確保し易くなる。
【0023】
なおこの場合、エレメント部32の先端、つまり第2のエレメント部32bの先端は、底部11の内面と垂直な方向において、底部(カーボン材で形成された導電部材)11と重ならない(被らない)。加えて、短絡部33も、底部11の内面と垂直な方向において、底部11と重ならない。すなわち、アンテナ3は、導体部31で底部11(ラップ部位13)と重なるが、導体部31より先(短絡部33およびエレメント部32)では、底部11(ラップ部位13)と重ならない。
【0024】
アンテナ3は、導体部31およびエレメント部32で同軸ケーブル5から給電されている。
図4および
図5に示すように、導体部31には、その長さ(同各図に示す距離d1)の中間部近傍(同各図に示す接続領域3a)に、同軸ケーブル5の外部導体5aが電気的に接続されている。一方、エレメント部32の第1のエレメント部32aには、その長さ(
図4および
図5に示す距離d4)の中間部近傍(同各図に示す接続領域3b)に、同軸ケーブル5の内部導体5bが電気的に接続されている。すなわち、接続領域3bはアンテナ3の給電点である。これにより、アンテナ3は逆Fアンテナの態様をなす。同軸ケーブル5は、空間12sに収容され、ラップ部位13に沿って配線されている。同軸ケーブル5の基端(導体部31およびエレメント部32への給電側とは反対側の端部)は、筐体1に収容された通信モジュールの信号出力部(図示省略)と電気的に接続されている。同軸ケーブル5の給電側は、外部導体5aが接続領域3aに、内部導体5bが接続領域3bにいずれも半田付けされている。内部導体5bは、外部導体5aの接続領域3aから所定角度(
図4においては略直角)で折り曲げられ、接続領域3bへ向けて配線されている。これにより、第1のエレメント部32aと内部導体5bとの電気的な接続領域3bは、底部11(カーボン材で形成された導電部材)から完全に外されている。
【0025】
アンテナ3は、上述したようにいわゆるFPCの態様をなしているため、その強度が補強部材6で補強されている。本実施形態においては、
図3および
図6に示すように、アンテナ3を補強部材6の表面に配置する(別の捉え方をすれば、アンテナ3の内側に補強部材6を抱き込ませる)ことで、アンテナ3が補強されている。
【0026】
補強部材6は、樹脂材で形成された成形体(モールド材)である。補強部材6の素材には、一例としてABS樹脂を適用するが、その他の樹脂材も適用可能である。本実施形態では、補強部材6は、屈曲構造をなすアンテナ3におけるエレメント部32が補強部材6の表面に沿って配置されるように成形されている。別の捉え方をすれば、屈曲構造をなすエレメント部32の内側の空間(より具体的には、
図5に示す樹脂フィルム34の内面側の空間3s)を埋めるように補強部材6が成形されている。補強部材6の長さは、エレメント部32の長さd4を超えて、導体部31の長さd1よりも僅かに大寸となっている。ただし、補強部材6は、アンテナ3における導体部31の配置領域からは外れてアンテナ3を補強している。これにより、同軸ケーブル5を導体部31の上に載置してラップ部位13に沿って配線できるようにされている。
【0027】
補強部材6には、第1のエレメント部32aの接続領域3bへ同軸ケーブル5の内部導体5bを配線するための切り欠き61が形成されている。接続領域3bがエレメント部32(第1のエレメント部32a)の長さd4の中間部近傍に位置しているため、切り欠き61は、補強部材6の長さ(
図3に示す距離d5)の中間部近傍に位置付けられる。したがって、補強部材6自体の強度が切り欠き61によって偏らずに済み、アンテナ3を偏りなく補強することができる。なお、切り欠き61を挟んだ両側には空洞62がそれぞれ形成され、補強部材6の軽量化や成形時における変形防止などが図られている。ただし、これらの空洞62はなくともよい。
【0028】
補強部材6による補強では不十分な場合、
図7および
図8に示す第2の実施形態のように、第1の補強部材6に加えて、第2の補強部材7を設けてアンテナ3を補強してもよい。以下、第2の実施形態について説明する。なお、第2の実施形態は、第2の補強部材7を設けることを除いて上述した第1の実施形態(
図1から
図6)と同様である。このため、第1の実施形態と同一の構成部材については、図面上で同一符号を付してその説明を省略する。
【0029】
図7および
図8に示すように、補強部材7は、樹脂材で形成された板状の部材(補強板)である。補強部材7の素材には、一例としてFR4などの樹脂材(誘電体)を適用するが、その他の樹脂材も適用可能である。本実施形態では、補強部材7は、補強部材6の配置側とは反対側で、導体部31および第1のエレメント部32aを含む位置でこれらを被覆する樹脂フィルム34の外面側に配置されている。この場合、補強部材7の固定方法は特に限定されないが、例えば、両面テープによる貼り付けや接着剤による接着などにより固定すればよい。このように補強部材6に加えて補強部材7でもアンテナ3を補強することで、例えばアンテナ3の運搬時の破損などを防ぐとともに、アンテナ3の実装時の強度を確保することができる。これにより、アンテナ3を筐体1へ収容する際の作業効率を大幅に改善することができる。また、収容後のアンテナ性能を安定させることができる。
【0030】
なお、補強部材7は、基部12aおよび両面テープ4とともに、導電体31と底部11の間に介在する誘電体となっている。したがって、上述した数式(1)および(2)により抵抗値(R)を導く際の誘電体の誘電率(ε)および電極間距離(d)は、補強部材7の誘電率および板厚を含めた値となる。このため、例えばアンテナ3を無線LAN(Wi−Fi)で使用される2400MHz帯の周波数に対応させる場合、本実施形態では、補強部材7の誘電率を含めて、誘電体の誘電率(ε)を比誘電率が4程度としている。また、電極間距離(d)、つまり補強部材7の板厚を含めた導電体31と底部11との距離(
図8に示す距離d6)を0.3mm程度に設定している。このような条件下で、導体部31の大きさ(面積)を16mm×8mm(面積換算で128mm
2)程度よりも大きくすればよい。これにより、かかる周波数において、グランド接続に必要な5Ω以下の抵抗値が得られ、アンテナ3の放射特性を良好な状態とすることができる。
【0031】
上述した第1の実施形態および第2の実施形態では、アンテナ3をいわゆるFPCの態様とし、補強部材6、さらには補強部材7で補強する構成としているが、アンテナ3の構成はこれに限定されない。例えば、補強部材6と同様の部材をアンテナ基部とし、その表面にアンテナパターンを直に形成したアンテナ構成であっても構わない。
図9および
図10には、アンテナ30をこのような構成とした第3の実施形態を示す。以下、第3の実施形態について説明する。なお、第3の実施形態は、アンテナ基部35の表面にアンテナパターンが形成されることを除いて上述した第1の実施形態(
図1から
図6)と同様である。このため、第1の実施形態と同一の構成部材については、図面上で同一符号を付してその説明を省略する。
【0032】
図9は、アンテナ30の構成を示す斜視図であり、
図10は、アンテナ30を筐体1の空間12sに収容した状態を示す断面図である。アンテナ基部35は、樹脂材で形成されている。アンテナ基部35の素材には、補強部材6と同様に一例としてABS樹脂を適用するが、その他の樹脂材も適用可能である。
【0033】
図9および
図10に示すように、アンテナ基部35は、平板状の第1のアンテナ基部35aと、第1のアンテナ基部35aの表面と連続する1面を含む6つの表面を有する第2のアンテナ基部35bとにより構成されている。第1のアンテナ基部35aは、筐体1の周縁部12の基部12aにおけるラップ部位13の内面に沿わせるように成形されている。一方、第2のアンテナ基部35bは、3つの表面を筐体1の周縁部12の基部12a、側部12b、および天部12cの内面にそれぞれ沿わせるように成形されている。そして、かかる第1のアンテナ基部35aの表面に対し、アンテナ3の導体部31、第1のエレメント部32a、および短絡部33に相当するアンテナパターン(図示省略)が形成されている。また、かかる第2のアンテナ基部35bの3つの表面に対し、アンテナ3の第2のエレメント部32bおよび連結部32cに相当するアンテナパターン(図示省略)が形成されている。アンテナパターンの形成方法は特に限定されないが、例えば、レーザ印字(LDS)などの方法によってアンテナパターンに合わせて導電塗料を塗布(印刷)すればよい。あるいは、導電性を有する金属箔で形成したアンテナパターンを貼り付けてもよい。
【0034】
なお、第2のアンテナ基部35bには、補強部材6と同様の切り欠き61および空洞62が形成されている。
【0035】
アンテナ30は、アンテナ基部35(第1のアンテナ基部35aおよび第2のアンテナ基部35b)が補強部材を兼ねているため、本実施形態ではアンテナ30に補強部材を設けていない。ただし、アンテナ30の強度が不十分な場合には、例えば、上述した第2の実施形態(
図7および
図8)の補強部材(樹脂材で形成された板状の部材)7に相当する補強部材を同様に設け、アンテナ30を補強してもよい。
【0036】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した第1から第3の各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。