特開 2024-6926 金属板アンテナおよびアンテナ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024006926

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】金属板アンテナおよびアンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01Q 9/42 20060101AFI20240110BHJP

   H01Q 9/40 20060101ALI20240110BHJP

   H01Q 23/00 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

H01Q9/42

H01Q9/40

H01Q23/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】19

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023011971

(22)【出願日】2023-01-30

(31)【優先権主張番号】P 2022107295

(32)【優先日】2022-07-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(31)【優先権主張番号】P 2022160863

(32)【優先日】2022-10-05

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100140958

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 学

(74)【代理人】

【識別番号】100137888

【弁理士】

【氏名又は名称】大山 夏子

(72)【発明者】

【氏名】稲船 浩司

(72)【発明者】

【氏名】古賀 健一

(72)【発明者】

【氏名】古池 竜也

(72)【発明者】

【氏名】森 惠

【テーマコード（参考）】

5J021

【Ｆターム（参考）】

5J021AA01

5J021AB02

5J021CA06

5J021FA13

5J021FA23

5J021FA31

5J021JA02

5J021JA08

(57)【要約】

【課題】基板上により安定して配置可能なアンテナを提供する。
【解決手段】規定の通信規格に準拠した無線信号を送受信するアーチ形状の金属板アンテナであって、前記アーチ形状の一端において基板に形成される給電点と接触する給電点接触部と、前記アーチ形状の他端において前記基板に形成されるＧＮＤと接触するＧＮＤ接触部と、を有し、前記給電点接触部と前記ＧＮＤ接触部との間の長さにより規定されるアンテナ長が、前記規定の通信規格に準拠した無線信号の波長の略１／２となるように形成される、金属板アンテナが提供される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

規定の通信規格に準拠した無線信号を送受信するアーチ形状の金属板アンテナであって、
前記アーチ形状の一端において基板に形成される給電点と接触する給電点接触部と、
前記アーチ形状の他端において前記基板に形成されるＧＮＤと接触するＧＮＤ接触部と、
を有し、
前記給電点接触部と前記ＧＮＤ接触部との間の長さにより規定されるアンテナ長が、前記規定の通信規格に準拠した無線信号の波長の略１／２となるように形成される、
金属板アンテナ。

【請求項2】

前記給電点接触部と前記ＧＮＤ接触部のうち少なくとも一方は、前記アーチ形状の端部を折り曲げることにより形成される折り曲げ部を有する、
請求項１に記載の金属板アンテナ。

【請求項3】

前記給電点接触部と前記ＧＮＤ接触部のうち少なくとも一方は、前記基板に形成されるスルーホールに挿入される少なくとも１つのピン部を有する、
請求項１に記載の金属板アンテナ。

【請求項4】

前記給電点接触部および前記ＧＮＤ接触部は、前記アーチ形状の端部を折り曲げることにより形成される折り曲げ部を有する、
請求項１に記載の金属板アンテナ。

【請求項5】

前記給電点接触部および前記ＧＮＤ接触部の各々は、前記基板に形成されるスルーホールに挿入される少なくとも１つのピン部を有する、
請求項１に記載の金属板アンテナ。

【請求項6】

前記給電点接触部は、前記アーチ形状の端部を折り曲げることにより形成される折り曲げ部を有し、
前記ＧＮＤ接触部は、前記折り曲げ部、および前記基板に形成されるスルーホールに挿入される少なくとも１つのピン部を有する、
請求項１に記載の金属板アンテナ。

【請求項7】

前記ピン部のうち少なくとも１つには、導電性接着剤による前記基板への固定処理が施されない、
請求項６に記載の金属板アンテナ。

【請求項8】

前記規定の通信規格は、超広帯域無線通信を含む、
請求項１から請求項７までのうちいずれか一項に記載の金属板アンテナ。

【請求項9】

前記アーチ形状にスリットまたは開口部を有する、
請求項１に記載の金属板アンテナ。

【請求項10】

前記アーチ形状にスタブを有する、
請求項１に記載の金属板アンテナ。

【請求項11】

前記アーチ形状の前記給電点接触部側の側面は、下端の幅が上端の幅よりも短く形成される、
請求項１に記載の金属板アンテナ。

【請求項12】

前記アーチ形状の内側には、絶縁性材料が充填されている、
請求項１に記載の金属板アンテナ。

【請求項13】

前記基板上における前記金属板アンテナの自立を支持する支持部を有する、
請求項１に記載の金属板アンテナ。

【請求項14】

前記アーチ形状は、複数の金属板により形成される、
請求項１に記載の金属板アンテナ。

【請求項15】

基板と、
前記基板に形成される給電点と、
前記基板に形成されるＧＮＤと、
前記基板に配置される高周波ＩＣと、
前記基板に形成され、規定の周波数帯における信号を減衰するノッチフィルタと、
前記基板に配置され、規定の通信規格に準拠した無線信号を送受信するアーチ形状の金属板アンテナと、
を備え、
前記高周波ＩＣと前記給電点とを結ぶ伝送線路と前記ノッチフィルタとの接続有無は素子により切り替え可能であり、
前記金属板アンテナは、
前記アーチ形状の一端において基板に形成される給電点と接触する給電点接触部と、
前記アーチ形状の他端において前記基板に形成されるＧＮＤと接触するＧＮＤ接触部と、
を有し、
前記給電点接触部と前記ＧＮＤ接触部との間の長さにより規定されるアンテナ長が、前記規定の通信規格に準拠した無線信号の波長の略１／２となるように形成される、
アンテナ装置。

【請求項16】

前記高周波ＩＣと前記給電点とを結ぶ伝送線路と前記ノッチフィルタとの接続有無はチップ素子の有無により切り替え可能である、
請求項１５に記載のアンテナ装置。

【請求項17】

前記高周波ＩＣと前記給電点とを結ぶ伝送線路と前記ノッチフィルタとの接続有無を切り替えるスイッチ素子をさらに備える、
請求項１６に記載のアンテナ装置。

【請求項18】

基板と、
前記基板に形成される給電点と、
前記基板に形成されるＧＮＤと、
前記基板に配置され、規定の通信規格に準拠した無線信号を送受信するアーチ形状の金属板アンテナと、
を備え、
前記金属板アンテナは、
前記アーチ形状の一端において基板に形成される給電点と接触する給電点接触部と、
前記アーチ形状の他端において前記基板に形成されるＧＮＤと接触するＧＮＤ接触部と、
を有し、
前記給電点接触部と前記ＧＮＤ接触部との間の長さにより規定されるアンテナ長が、前記規定の通信規格に準拠した無線信号の波長の略１／２となるように形成され、
受信する偏波に応じた前記基板上の位置に配置される、
アンテナ装置。

【請求項19】

前記金属板アンテナは、前記基板の隅近傍に配置される、
請求項１８に記載のアンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、金属板アンテナおよびアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、多種多様なアンテナが開発されている。例えば、非特許文献１には、基板上に配置されるディスクモノポールアンテナが開示されている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0003】

【非特許文献1】Satoshi Honda、外３名、"A DISK MONOPOLE ANTENNA WITH 1:8 IMPEDANCE BANDWIDTH AND OMNIDIRECTIONAL RADIATION PATTERN"、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成４年９月２５日、PROCEEDINGS OF ISAP '92, SAPPORO, JAPAN、［令和５年１月３０日検索］、インターネット〈https://citeseerx.ist.psu.edu/pdf/ca777261654e94c97cf6965fb24f6c4a52a109a2〉

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

非特許文献１に開示されるディスクモノポールアンテナは、単一の支持点により基板上に垂直に自立する構造であるため、安定性に欠ける。アンテナがこのような構造を有する場合、製造過程または製品出荷後に衝撃等によりアンテナが倒れるなどし、機能しなくなる可能性がある。

【0005】

そこで、本発明の目的は、基板上により安定して配置可能なアンテナを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、規定の通信規格に準拠した無線信号を送受信するアーチ形状の金属板アンテナであって、前記アーチ形状の一端において基板に形成される給電点と接触する給電点接触部と、前記アーチ形状の他端において前記基板に形成されるＧＮＤと接触するＧＮＤ接触部と、を有し、前記給電点接触部と前記ＧＮＤ接触部との間の長さにより規定されるアンテナ長が、前記規定の通信規格に準拠した無線信号の波長の略１／２となるように形成される、金属板アンテナが提供される。

【0007】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基板と、前記基板に形成される給電点と、前記基板に形成されるＧＮＤと、前記基板に配置される高周波ＩＣと、前記基板に形成され、規定の周波数帯における信号を減衰するノッチフィルタと、前記基板に配置され、規定の通信規格に準拠した無線信号を送受信するアーチ形状の金属板アンテナと、を備え、前記高周波ＩＣと前記給電点とを結ぶ伝送線路と前記ノッチフィルタとの接続有無は素子により切り替え可能であり、前記金属板アンテナは、前記アーチ形状の一端において基板に形成される給電点と接触する給電点接触部と、前記アーチ形状の他端において前記基板に形成されるＧＮＤと接触するＧＮＤ接触部と、を有し、前記給電点接触部と前記ＧＮＤ接触部との間の長さにより規定されるアンテナ長が、前記規定の通信規格に準拠した無線信号の波長の略１／２となるように形成される、アンテナ装置が提供される。

【0008】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基板と、前記基板に形成される給電点と、前記基板に形成されるＧＮＤと、前記基板に配置され、規定の通信規格に準拠した無線信号を送受信するアーチ形状の金属板アンテナと、を備え、前記金属板アンテナは、前記アーチ形状の一端において基板に形成される給電点と接触する給電点接触部と、前記アーチ形状の他端において前記基板に形成されるＧＮＤと接触するＧＮＤ接触部と、を有し、前記給電点接触部と前記ＧＮＤ接触部との間の長さにより規定されるアンテナ長が、前記規定の通信規格に準拠した無線信号の波長の略１／２となるように形成され、受信する偏波に応じた基板上の位置に配置される、アンテナ装置が提供される。

【発明の効果】

【0009】

以上説明したように本発明によれば、基板上により安定して配置可能なアンテナを提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る金属板アンテナ１１０の給電点接触部１１２およびＧＮＤ接触部１１４がともに折り曲げ部１１６を有する場合の形状例を示す図である。

【図2】同実施形態に係る金属板アンテナ１１０の給電点接触部１１２およびＧＮＤ接触部１１４がともにピン部１１８を有する場合の形状例を示す図である。

【図3】同実施形態に係る金属板アンテナ１１０の給電点接触部１１２が折り曲げ部１１６を、ＧＮＤ接触部１１４が折り曲げ部１１６およびピン部１１８を有する場合の形状例を示す図である。

【図4】金属板アンテナ１１０が備えるＧＮＤ接触部１１４Ｃについて説明するための図である。

【図5】同実施形態に係る金属板アンテナ１１０、給電点１２０、ＧＮＤ１３０、および基板１５０の位置関係について説明するための図である。

【図6】同実施形態に係る給電点１２０、高周波ＩＣ１６０、ノッチフィルタ、および素子１８０の配置関係について説明するための図である。

【図7】同実施形態に係る基板上の位置に応じた金属板アンテナ１１０を流れる電流の分布および当該電流の分布に応じた偏波の向きについて説明するための図である。

【図8】同実施形態に係る基板上の位置に応じた金属板アンテナ１１０を流れる電流の分布および当該電流の分布に応じた偏波の向きについて説明するための図である。

【図9】同実施形態に係る折り曲げ部１１６の変形例について説明するための模式図である。

【図10】同実施形態に係る折り曲げ部１１６の直上近傍に形成される開口部２１０について説明するための図である。

【図11】同実施形態に係るスリット２２０について説明するための図である。

【図12】同実施形態に係るスリット２２０について説明するための図である。

【図13】同実施形態に係る電流を迂回させるための構造としての開口部２１０について説明するための図である。

【図14】同実施形態に係る２つの給電点接触部１１２を有する金属板１１０の変形例について説明するための図である。

【図15】同実施形態に係る金属箔パターン１９０を介して給電用配線２３０Ｄと電気的に接続される金属板１１０について説明するための図である。

【図16】同実施形態に係る金属板アンテナ１１０の給電側面の形状のバリエーション例を示す図である。

【図17】同実施形態に係るスタブ２４０の形成例を示す図である。

【図18】同実施形態に係るモールド構造の例を示す図である。

【図19】同実施形態に係る支持部２６０の形状例について説明するための図である。

【図20】同実施形態に係る複数の金属板から形成される金属板アンテナ１１０について説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0012】

また、本明細書及び図面においては、複数存在する同種の構成を区別して説明する場合に、符号の末尾にアルファベットを付す場合がある。一方、複数存在する同種の構成を区別する必要がない場合、上記アルファベットを省略し、複数存在する同種の構成のすべてに共通する説明がなされる場合がある。

【0013】

＜１．実施形態＞
＜＜１．１．金属板アンテナの形状＞＞

【0014】

まず、本発明の一実施形態に係るアンテナ装置１０（図５参照）に備えられる金属板アンテナ１１０について説明する。

【0015】

本実施形態に係る金属板アンテナ１１０は、規定の通信規格に準拠した無線信号を送受信する。

【0016】

本実施形態に係る規定の通信規格としては、例えば、超広帯域（Ultra-Wide Band：ＵＷＢ）無線通信が挙げられる。

【0017】

一方、本実施形態に係る規定の通信規格は、上記の例に限定されない。本実施形態に係る規定の通信規格には任意の通信規格が採用され得る。

【0018】

また、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０は、基板１５０（図５参照）上により安定して配置することに着目して発想されたものであり、以下に述べるような特徴的な形状を有する。

【0019】

本実施形態に係る金属板アンテナ１１０は、例えば１枚の金属板を材料として少なくとも一部にアーチ形状を有するように形成される。

【0020】

また、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０は、上記アーチ形状の一端において基板１５０に形成される給電点１２０（図５参照）と接触する給電点接触部１１２（図１～図３、図５参照）を有する。

【0021】

さらに、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０は、上記アーチ形状の上記一端とは異なる他の端（他端）において基板１５０に形成されるＧＮＤ１３０（図５参照）と接触するＧＮＤ接触部１１４（図１～図５参照）を備える。

【0022】

すなわち、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０は、基板１５０上において給電点接触部１１２およびＧＮＤ接触部１１４により支持される。

【0023】

上記のような構成によれば、単一の支持点によりアンテナが支持される場合と比較して、金属板アンテナ１１０を基板１５０上により安定して配置することが可能となる。

【0024】

なお、給電点接触部１１２およびＧＮＤ接触部１１４は、安定性をより向上させるために基板１５０においてはんだ等の導電性接着剤により固定されてもよい。ただし、一部のＧＮＤ接触部１１４については、後述するように導電性接着剤による固定処理が施されなくてもよい。

【0025】

また、本実施形態に係る給電点接触部１１２とＧＮＤ接触部１１４との間の長さにより規定されるアンテナ長は、規定の通信規格に準拠した無線信号の波長λの略１／２となるように形成される。

【0026】

アンテナ長が上記のように形成される場合、ＧＮＤ１３０を鏡面として形成される鏡像により金属板アンテナ１１０は１波長（λ）ループアンテナとして動作する。

【0027】

続いて、本実施形態に係る給電点接触部１１２の形状、およびＧＮＤ接触部１１４の形状について詳細に説明する。

【0028】

本実施形態に係る給電点接触部１１２とＧＮＤ接触部１１４のうち少なくとも一方は、アーチ形状の端部を折り曲げることにより形成される折り曲げ部１１６を有してもよい。

【0029】

図１は、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０の給電点接触部１１２およびＧＮＤ接触部１１４がともに折り曲げ部１１６を有する場合の形状例を示す図である。

【0030】

図１に示す一例の場合、金属板アンテナ１１０Ａのアーチ形状はコの字（Ｕ字）型に形成される。

【0031】

金属板アンテナ１１０Ａのアーチ形状の一端には、当該一端を折り曲げて形成される折り曲げ部１１６Ａを有する給電点接触部１１２Ａが設けられる。

【0032】

同様に、金属板アンテナ１１０Ａのアーチ形状の他端には、当該他端を折り曲げて形成される折り曲げ部１１６Ａを有するＧＮＤ接触部１１４Ａが設けられる。

【0033】

給電点接触部１１２ＡおよびＧＮＤ接触部１１４Ａが折り曲げ部１１６Ａを有することにより、給電点１２０およびＧＮＤ１３０との接触面積を増大し、基板１５０上における金属板アンテナ１１０Ａの安定性がより向上する。

【0034】

また、折り曲げ部１１６Ａは、給電点１２０またはＧＮＤ１３０との接触面積が広いため、はんだ等の導電性接着剤による固定においてフィレットを形成しやすく、さらには形成されたフィレットの確認がしやすいというメリットがある。

【0035】

また、折り曲げ部１１６Ａは、給電点１２０またはＧＮＤ１３０との接触面積が広いため、配線の引き出しが容易である。

【0036】

一方、本実施形態に係る給電点接触部１１２とＧＮＤ接触部１１４のうち少なくとも一方は、基板１５０に形成されるスルーホール１５５（図５参照）に挿入される少なくとも１つのピン部１１８を有してもよい。

【0037】

図２は、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０の給電点接触部１１２およびＧＮＤ接触部１１４がともにピン部１１８を有する場合の形状例を示す図である。

【0038】

図２に示す一例の場合、金属板アンテナ１１０Ｂのアーチ形状の一端には、基板１５０に形成されるスルーホール１５５に挿入される１つのピン部１１８Ｂを有する給電点接触部１１２Ｂが設けられる。

【0039】

また、金属板アンテナ１１０Ｂのアーチ形状の他端には、基板１５０に形成されるスルーホール１５５に挿入される３つのピン部１１８Ｂを有するＧＮＤ接触部１１４Ｂが設けられる。

【0040】

給電点接触部１１２ＢおよびＧＮＤ接触部１１４Ｂの各々が少なくとも１つのピン部１１８Ｂを有することにより、金属板アンテナ１１０Ｂがより強固に基板１５０に固定され、例えば、リフロー工程などにおいても金属板アンテナ１１０Ｂが倒れたり位置ずれしたりする可能性を低減することができる。

【0041】

なお、給電点接触部１１２Ｂが有するピン部１１８Ｂは、導電性接着剤により基板１５０に固定される。

【0042】

また、ＧＮＤ接触部１１４Ｂが有するピン部１１８Ｂは、少なくともその１つが導電性接着剤により基板１５０に固定される。例えば、図２に示すように、ＧＮＤ接触部１１４Ｂが３つのピン部１１８Ｂを有する場合、ある１つのピン部１１８Ｂにのみ導電性接着剤による基板１５０への固定処理が施され、残りの２つのピン部１１８Ｂには同処理が施されなくてもよい。

【0043】

以上、金属板アンテナ１１０の給電点接触部１１２およびＧＮＤ接触部１１４がともにピン部１１８を有する場合の形状例について説明した。他方、本実施形態に係る給電点接触部１１２は折り曲げ部１１６を有し、ＧＮＤ接触部１１４は折り曲げ部１１６および少なくとも１つのピン部１１８を有してもよい。

【0044】

図３は、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０の給電点接触部１１２が折り曲げ部１１６を、ＧＮＤ接触部１１４が折り曲げ部１１６およびピン部１１８を有する場合の形状例を示す図である。

【0045】

図３に示す一例の場合、金属板アンテナ１１０Ｃのアーチ形状の一端には、当該一端を折り曲げて形成される折り曲げ部１１６Ｃを有する給電点接触部１１２Ｃが設けられる。

【0046】

また、金属板アンテナ１１０Ｃのアーチ形状の他端には、当該他端を折り曲げて形成される折り曲げ部１１６Ｃ、および基板１５０に形成されるスルーホール１５５に挿入される２つのピン部１１８Ｃを有するＧＮＤ接触部１１４Ｃが設けられる。

【0047】

図３に示すように、金属板アンテナ１１０Ｃがアーチ形状の端部に折り曲げ部１１６Ｃとピン部１１８Ｃの両方を有する場合、上述した折り曲げ部１１６により奏される効果および１１８により奏される効果の両方を享受することが可能となる。

【0048】

また、図３に示す金属板アンテナ１１０Ｃの場合、給電点接触部１１２Ｃが有する折り曲げ部１１６ＣおよびＧＮＤ接触部１１４Ｃが有する折り曲げ部１１６Ｃは、導電性接着剤により基板１５０に固定される。

【0049】

一方、ＧＮＤ接触部１１４Ｃが有する２つのピン部１１８Ｃには導電性接着剤による基板１５０への固定処理が施されなくてもよい。

【0050】

図４は、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０Ｃが備えるＧＮＤ接触部１１４Ｃについて説明するための図である。図４には、ＧＮＤ接触部１１４Ｃが有する折り曲げ部１１６Ｃおよびピン部１１８Ｃと、基板１５０との位置関係が示される。なお、図４においては、金属板アンテナ１１０Ｃおよび基板１５０の一部領域が拡大して示され、他の領域については図示が省略される。

【0051】

図４に示すように、ＧＮＤ接触部１１４Ｃが有する折り曲げ部１１６Ｃは、基板１５０の上面と接触する。また、ＧＮＤ接触部１１４Ｃが有する折り曲げ部１１６Ｃは、導電性接着剤により基板１５０に固定される。なお、図５に示すように、基板１５０の上面においてＧＮＤ接触部１１４と接触する領域には、ＧＮＤ１３０が形成される。

【0052】

一方、ＧＮＤ接触部１１４Ｃが有するピン部１１８Ｃは、図４に示すように、基板１５０に形成されるスルーホール１５５に挿入されるものの、基板１５０とは接触せずともよい。

【0053】

また、ＧＮＤ接触部１１４Ｃが有するピン部１１８Ｃは、基板１５０の下面から突出する箇所が先端に向けて細くなるように形成されてもよい。

【0054】

また、ＧＮＤ接触部１１４Ｃが有するピン部１１８Ｃは、導電性接着剤による基板１５０への固定処理が施されないことを特徴の一つとする。

【0055】

ピン部１１８Ｃが基板１５０に形成されるスルーホール１５５に挿入されることにより、製造過程において基板１５０と金属板アンテナ１１０Ｃとの位置ずれが発生すること、基板１５０上において金属板アンテナ１１０Ｃが自立できずに倒れることなどを防止することが可能となる。

【0056】

また、ピン部１１８Ｃに導電性接着剤による基板１５０への固定処理が施されないことにより、導電性接着剤を用いた固定処理に伴い発生し得る各種の不良（例えば、はんだ付け不良）を防止可能となる。

【0057】

以上、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０の形状について具体例を挙げて説明した。

【0058】

ただし、図１～図４を参照して説明した形状はあくまで一例であり、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０の形状はかかる例に限定されない。

【0059】

例えば、金属板アンテナ１１０に形成されるピン部１１８の数は、図２および図３に示した例に限定されない。

【0060】

また、例えば、金属板アンテナ１１０に形成される折り曲げ部１１６の面積は、図１および図３に示した例に限定されない。

【0061】

また、例えば、金属板アンテナ１１０に形成される折り曲げ部１１６は、図１および図３に示した例とは異なり、アーチ形状の外側に向けて折り曲げられてもよい。

【0062】

本実施形態に係る金属板アンテナ１１０の形状は、金属板アンテナ１１０の大きさ、素材等に応じて柔軟に変形可能である。

【0063】

＜＜１．２．アンテナ装置１０の構成＞＞
次に、本実施形態に係るアンテナ装置１０の構成例について説明する。

【0064】

上述したように、本実施形態に係るアンテナ装置１０は、基板１５０、基板１５０に配置される金属板アンテナ１１０、基板１５０に形成される給電点１２０およびＧＮＤ１３０を備える。

【0065】

図５は、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０、給電点１２０、ＧＮＤ１３０、および基板１５０の位置関係について説明するための図である。

【0066】

図５に示すように、給電点１２０およびＧＮＤ１３０は、基板１５０の上面に形成される。

【0067】

ＧＮＤ１３０は、例えば、ベタＧＮＤ等であってもよい。なお、図５に示すＧＮＤの配置および面積は一例に過ぎない。

【0068】

また、金属板アンテナ１１０は、基板１５０の上面において、給電点接触部１１２が給電点１２０と、ＧＮＤ接触部１１４がＧＮＤ１３０と接触するように配置される。

【0069】

なお、図５には、アンテナ装置１０が図１に示す金属板アンテナ１１０Ａを備える場合の例が示される。

【0070】

続いて、本実施形態に係るアンテナ装置１０が備える他の構成について説明する。

【0071】

本実施形態に係るアンテナ装置１０は、給電点１２０と伝送線路で接続される高周波ＩＣ１６０（図６参照）、および規定の周波数帯における信号を減衰するノッチフィルタをさらに備える。

【0072】

また、高周波ＩＣ１６０と給電点１２０とを結ぶ伝送線路とノッチフィルタとの接続有無は素子１８０により切り替え可能であってもよい。

【0073】

図６は、本実施形態に係る給電点１２０、高周波ＩＣ１６０、ノッチフィルタ、および素子１８０の配置関係について説明するための図である。

【0074】

なお、図６には、ノッチフィルタがスタブ１７０である場合の一例が示される。

【0075】

スタブ１７０の長さＤ１は、減衰の対象とする周波数に応じて設計される。

【0076】

例えば、規定の通信規格が超広帯域無線通信である場合を想定する。超広帯域無線通信では、複数のチャネルが規定されるが、国や地域などにより利用可能なチャネルが制限される場合がある。

【0077】

例えば、Ｘ国においてＣＨ５およびＣＨ９が利用可能であるのに対し、Ｙ国ではＣＨ９のみが利用可能である場合、Ｙ国において利用されるアンテナ装置１０は、ＣＨ５における信号の送受信を行わないことが求められる。

【0078】

上記のような事情に鑑み、本実施形態に係るアンテナ装置１０は、製造過程または製造後において送受信する無線信号の周波数帯域の変更が可能であってもよい。

【0079】

例えば、上記に挙げた例の場合、スタブ１７０の長さＤ１は、ＣＨ５に対応する周波数帯における信号を減衰する長さで形成される。

【0080】

また、高周波ＩＣ１６０と給電点１２０とを結ぶ伝送線路とスタブ１７０との接続有無は、例えば、チップ素子の有無により切り替え可能であってもよい。なお、チップ素子は、素子１８０の一例である。

【0081】

アンテナ装置１０がチップ素子を備える場合、チップ素子が高周波ＩＣ１６０と給電点１２０とを結ぶ伝送線路とスタブ１７０とを接続し、スタブ１７０によりＣＨ５に対応する周波数帯における信号が減衰されることでＣＨ５が利用不可能となる。

【0082】

一方、アンテナ装置１０がチップ素子を備えない場合、高周波ＩＣ１６０と給電点１２０とを結ぶ伝送線路とスタブ１７０とが接続されていない状態が維持され、スタブ１７０によるＣＨ５に対応する周波数帯における信号の減衰が行われず、ＣＨ５およびＣＨ９の両方が利用可能となる。

【0083】

このように、本実施形態に係るアンテナ装置１０は、製造過程においてチップ素子の有無を切り替えることにより、利用可能とするチャネルを容易に変更することができる。

【0084】

一方、本実施形態に係る素子１８０は、スイッチング素子であってもよい。

【0085】

この場合、スイッチング素子により高周波ＩＣ１６０と給電点１２０とを結ぶ伝送線路とスタブ１７０との接続有無を切り替えることにより、利用可能とするチャネルの変更が可能である。

【0086】

また、この場合、製品出荷後においても、利用可能とするチャネルを切り替えることが可能となり、より汎用性が高まる。

【0087】

以上説明したように、本実施形態に係るアンテナ装置１０は、素子１８０により高周波ＩＣ１６０と給電点１２０とを結ぶ伝送線路とスタブ１７０との接続有無を切り替えることで、利用可能とする周波数帯を変更することを特徴の一つとする。

【0088】

上記の特徴によれば、仕向け先の変更等にも容易に対応することが可能となり、コストを大幅に低減することができる。

【0089】

なお、上記では、ノッチフィルタおよび素子１８０の数がそれぞれ１つである場合を例示したが、ノッチフィルタおよび素子１８０の数はかかる例に限定されない。

【0090】

ノッチフィルタおよび素子１８０の数は、利用制限をしたい周波数帯の数に応じて設計されればよい。

【0091】

一方、本実施形態に係るアンテナ装置１０は、必ずしもＣＨ５およびＣＨ９等の複数のチャンネルに対応可能に設計されなくてもよい。

【0092】

例えば、金属板アンテナ１１０は、０．５λの共振モードをＣＨ９の帯域に合わせるためにアンテナ長が設計されてもよいし、０．２５λの共振モードをＣＨ９の帯域に合わせるためにアンテナ長が設計されてもよい。

【0093】

＜＜１．３．金属板アンテナ１１０の配置＞＞
次に、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０の配置についてより詳細に説明する。

【0094】

本実施形態に係る金属板アンテナ１１０は、受信する偏波に応じた基板上の位置に配置されてもよい。

【0095】

図７および図８は、基板上の位置に応じた金属板アンテナ１１０を流れる電流の分布および当該電流の分布に応じた偏波の向きについて説明するための図である。

【0096】

なお、図７および図８においては、電流の向きがドットの矢印により、偏波の向きが斜線の矢印により示される。

【0097】

図７には、基板１５０の中央付近に金属板アンテナ１１０Ａが配置される場合の例が示される。

【0098】

この場合、図７に示すように、金属板アンテナ１１０Ａの上面を基板１５０と水平に流れる電流はほぼなく、基板１５０に対して垂直に流れる電流が支配的となる。

【0099】

この結果、金属板アンテナ１１０に係る偏波は垂直偏波となり、金属板アンテナ１１０は垂直偏波のみを受信可能となる。

【0100】

一方、図８には、基板１５０の隅近傍に金属板アンテナ１１０Ａが配置される場合の例が示される。

【0101】

この場合、基板１５０の中央付近に金属板アンテナ１１０Ａが配置される場合とは異なり、金属板アンテナ１１０Ａの上面を基板１５０と水平に流れる電流が増大する。

【0102】

この結果、金属板アンテナ１１０に係る偏波は垂直から大きく傾き、金属板アンテナ１１０は垂直偏波に加え水平偏波も受信可能となる。

【0103】

ここで、例えば、金属板アンテナ１１０がスマートフォンの送信する偏波を受信する場合を想定する。

【0104】

一般的に、スマートフォンは机上等において水平に置かれるか、ポケットや鞄の中に垂直に近い状態で収納される場合が多いことから、スマートフォンは水平偏波および垂直偏波の両方を送信する可能性が高い。

【0105】

このため、スマートフォンのような装置からの偏波の受信を想定する場合、本実施形態に係るアンテナ装置１０は、図８に示すように、基板１５０の隅近傍に配置されてもよい。

【0106】

なお、基板１５０上の位置に応じて金属板アンテナ１１０に係る偏波が変化する要因の一つは、ＧＮＤ１３０を流れる電流の非対称性である可能性がある。このことから、本実施形態に係るＧＮＤ１３０は、金属板アンテナ１１０が受信する偏波に応じたパターンで形成されてもよい。

【0107】

＜＜１．４．変形例＞＞
以上、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０について基本説明を行った。続いて、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０の変形例について述べる。

【0108】

まず、折り曲げ部１１６の変形例について説明する。上記では、本実施形態に係る折り曲げ部１１６がアーチ形状の内側に向けて折り曲げられる場合を主な例として説明したが、本実施形態に係る折り曲げ部の形状はかかる例に限定されない。

【0109】

図９は、本実施形態に係る折り曲げ部１１６の変形例について説明するための模式図である。なお、図９には、金属板アンテナ１１０Ａの変形例が示されているが、金属板アンテナ１１０Ｃについても同様の変形例を適用可能である。

【0110】

図９の上段に示すように、本実施形態に係る折り曲げ部１１６Ａは、アーチ形状の外側に向けて折り曲げられてもよい。

【0111】

また、図９の中段に示すように、本実施形態に係る折り曲げ部１１６Ａは、アーチ形状の外側に向けて折り曲げられた後、略垂直方向にさらに折り曲げられてもよい。

【0112】

この場合、はんだ等の導電性接着剤による固定においてフィレットを形成しやすく、さらには形成されたフィレットの確認がしやすいというメリットがある。

【0113】

一方、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０Ａは、図９の下段に示すように、折り曲げ部１１６Ａを有せずともよい。

【0114】

この場合であっても、はんだ等の導電性接着剤により固定することで、金属板アンテナ１１０Ａは基板１５０上に自立可能である。

【0115】

また、金属板アンテナ１１０が折り曲げ部１１６を有する場合、金属板アンテナ１１０は、折り曲げ部１１６の直上近傍に開口部２１０を有してもよい。

【0116】

図１０は、折り曲げ部１１６の直上近傍に形成される開口部２１０について説明するための図である。なお、図１０には、金属板アンテナ１１０Ａの変形例が示されているが、金属板アンテナ１１０Ｃについても同様の変形例を適用可能である。

【0117】

金属板アンテナ１１０Ａは、金属材料を用いて形成されるため、熱伝導率が高い。このため、はんだ等の導電性接着剤による固定を実施する際、熱が折り曲げ部１１６Ａの上方に逃げやすい傾向がある。

【0118】

しかし、図１０に示すように、折り曲げ部１１６Ａの直上近傍に開口部２１０Ａが形成される場合、熱が折り曲げ部１１６Ａの上方に逃げることを効果的に防止し、はんだ等の導電性接着剤による固定を効率的に実施することが可能となる。

【0119】

次に、アンテナ長の確保に関する変形例について述べる。

【0120】

目的とするアンテナ長を確保するために、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０は、スリット２２０等の電流を迂回させるための構造を有してもよい。

【0121】

図１１および図１２は、本実施形態に係るスリット２２０について説明するための図である。なお、図１１および図１２には、金属板アンテナ１１０Ａの変形例が示されているが、金属板アンテナ１１０Ｂおよび１１０Ｃについても同様の変形例を適用可能である。

【0122】

図１１に示すように、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０Ａは、上面または側面（給電点接触部１１２Ａ側の側面（給電側面）、またはＧＮＤ接触部１１４Ａ側の側面（ＧＮＤ側面））に１つまたは複数のスリット２２０Ａを有してもよい。

【0123】

図１１に示すように、金属板アンテナ１１０Ａがスリット２２０Ａを有する場合、電流がスリット２２０Ａを迂回して流れることとなり、給電点接触部１１２ＡとＧＮＤ接触部１１４Ａとの間の長さにより規定されるアンテナ長をより長く確保することが可能となる。

【0124】

なお、図１１においては、複数のスリット２２０Ａが同一方向に形成される場合を例示したが、本実施形態に係るスリット２２０Ａの形成パターンはかかる例に限定されない。

【0125】

本実施形態に係るスリット２２０Ａは、例えば、図１２の上段および下段に示すように、対向する２方向に形成されてもよい。

【0126】

また、金属板アンテナ１１０に形成される、電流を迂回させるための構造は、スリット２２０に限定されない。当該構造は、開口部２１０であってもよい。

【0127】

図１３は、電流を迂回させるための構造としての開口部２１０について説明するための図である。なお、図１３には、金属板アンテナ１１０Ａの変形例が示されているが、金属板アンテナ１１０Ｂおよび１１０Ｃについても同様の変形例を適用可能である。

【0128】

図１３に示すように、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０Ａは、上面または側面（給電側面またはＧＮＤ側面）に１つまたは複数の開口部２１０Ａを有してもよい。

【0129】

図１３に示すように、金属板アンテナ１１０Ａが開口部２１０Ａを有する場合、電流が開口部２１０Ａを迂回して流れることとなり、給電点接触部１１２ＡとＧＮＤ接触部１１４Ａとの間の長さにより規定されるアンテナ長をより長く確保することが可能となる。

【0130】

以上、電流を迂回させるための構造としてのスリット２２０および開口部２１０について説明した。スリット２２０および開口部２１０の形成パターンは、目的とするアンテナ長、金属板アンテナ１１０のサイズ等に応じて適宜設計されてよい。

【0131】

続いて、図１４を参照して、２つの給電点接触部１１２を有する金属板アンテナ１１０の変形例について説明する。

【0132】

図１４に示す金属板アンテナ１１０Ｄは、ＧＮＤ接触部１１４を有しない代わりに、２つの給電点接触部１１２Ｄ１および１１２Ｄ２を有する。

【0133】

２つの給電点接触部１１２Ｄ１および１１２Ｄ２は、基板１５０に備えられる給電用配線２３０Ｄ１（＋）または２３０Ｄ２（－）にそれぞれ接続される。

【0134】

上記のような構成によれば、金属板アンテナ１１０Ｄは、ＧＮＤ１３０による鏡像効果なしに１波長のループアンテナとして動作することが可能となる。

【0135】

なお、金属板アンテナ１１０Ｄは、図１５に示すように、基板１５０に形成される金属箔パターン１９０（格子柄で示す）を介して給電用配線２３０Ｄと電気的に接続されてもよい。なお、金属箔パターン１９０は、例えば、銅箔等により形成されてもよい。この場合であっても、金属板アンテナ１１０Ｄは、ＧＮＤ１３０による鏡像効果なしに１波長のループアンテナとして動作することが可能である。

【0136】

以上、アンテナ長の確保に関する変形例について説明した。次に、給電側面の形状に関する変形例について述べる。

【0137】

図１６は、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０の給電側面の形状のバリエーション例を示す図である。

【0138】

本実施形態に係る金属板アンテナ１１０の給電側面は、給電点１２０に接触する下端の幅Ｗ２が上端の幅Ｗ１と比較して短くなるよう形成されてもよい。

【0139】

上記のような形状によればインピーダンス整合を取りやすいという効果が得られる。

【0140】

ただし、インピーダンスを他の手段により整合可能な場合、図１６の下段右端に例示するように、下端の幅Ｗ２は上端の幅Ｗ１同程度であってもよい。

【0141】

次に、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０がスタブ２４０を有する場合の変形例について述べる。

【0142】

図１７は、本実施形態に係るスタブ２４０の形成例を示す図である。なお、図１７には、金属板アンテナ１１０Ａの変形例が示されているが、金属板アンテナ１１０Ｂおよび１１０Ｃについても同様の変形例を適用可能である。

【0143】

図１７に示すように、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０は、ＧＮＤ側面、上面、給電側面のうちのいずれか一面または複数の面に１つまたは複数のスタブ２４０Ａを有してもよい。

【0144】

スタブ２４０Ａは、図１７の上段に示すように、給電点接触部１１２ＡとＧＮＤ接触部１１４Ａとを結ぶ方向に対し略直交する方向に延長するよう形成されてもよい。

【0145】

上記のように形成されるスタブ２４０Ａによれば、図７および図８に示す電流の流れと直交する方向にさらに電流を流すことができ、金属板アンテナ１１０Ａを円偏波アンテナとして機能させることが可能となる。

【0146】

または、スタブ２４０Ａは、図１７の下段に示すように、給電点接触部１１２ＡとＧＮＤ接触部１１４Ａとを結ぶ方向に対し略直交する方向に延長した後、さらに給電点接触部１１２ＡまたはＧＮＤ接触部１１４Ａに向かって延長するよう形成されてもよい。

【0147】

また、スタブ２４０Ａは、例えば、図１７において二点鎖線で示す箇所において折り曲げられてもよい。

【0148】

本実施形態に係るスタブ２４０によれば、偏波およびアンテナ長を効率的に調整することが可能となる。

【0149】

次に、本実施形態に係るモールド構造について述べる。

【0150】

図１８は、本実施形態に係るモールド構造の例を示す図である。なお、図１８には、金属板アンテナ１１０Ａの変形例が示されているが、金属板アンテナ１１０Ｂおよび１１０Ｃについても同様の変形例を適用可能である。

【0151】

図１８の上段に示すように、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０Ａが有するアーチ形状の内側には絶縁性材料２５０が充填されていてもよい。

【0152】

または、図１８の下段に示すように、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０Ａは、アーチ形状の内側に加え外側を絶縁性材料２５０により覆われていてもよい。

【0153】

このような、絶縁性材料２５０を用いたモールド構造によれば、金属板アンテナ１１０Ａの形状の変化を効果的に防止することができる。

【0154】

次に、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０が支持部２６０を有する場合の変形例について述べる。

【0155】

本実施形態に係る支持部２６０は、基板１５０上における金属板アンテナ１１０の自立を支持する構成である。

【0156】

図１９は、本実施形態に係る支持部２６０の形状例について説明するための図である。なお、図１９には、金属板アンテナ１１０Ａの変形例が示されているが、金属板アンテナ１１０Ｂおよび１１０Ｃについても同様の変形例を適用可能である。

【0157】

図１９に示すように、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０Ａは、１つまたは複数の支持部２６０を有してもよい。

【0158】

なお、図１９には、支持部２６０が給電側面に配置される場合が例示されているが、支持部２６０は、金属板アンテナ１１０Ａの上面と基板１５０とを接続するように形成されてもよい。

【0159】

本実施形態に係る支持部２６０によれば、金属板アンテナ１１０Ａが基板１５０上において、より安定して自立することが可能となる。

【0160】

次に、本実施形態に係る金属板の変形例について述べる。

【0161】

上記では、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０が１枚の金属板から形成される場合を主に説明した。

【0162】

一方、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０は、複数の金属板から構成されてもよい。

【0163】

図２０は、本実施形態に係る複数の金属板から形成される金属板アンテナ１１０について説明するための図である。なお、図２０には、金属板アンテナ１１０Ａの変形例が示されているが、金属板アンテナ１１０Ｂおよび１１０Ｃについても同様の変形例を適用可能である。

【0164】

図２０に示すように、本実施形態に係る金属板アンテナ１１０Ａは、金属板１１０Ａ１および金属板１１０Ａ２から構成されてもよい。

【0165】

金属板１１０Ａ１および金属板１１０Ａ２の間の領域は、直流的には導通していないものの、当該領域はコンデンサとして動作することから、高周波の導通は実現され、金属アンテナ板１１０Ａのアンテナとしての機能もまた実現される。

【0166】

なお、金属板１１０Ａ１および金属板１１０Ａ２の間の領域には、図２０に示すように、例えば、絶縁性材料２５０が充填されてもよい。

【0167】

この場合、金属板アンテナ１１０Ａの形状（構造）をより安定して保持することが可能となる。

【0168】

＜２．補足＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0169】

１０：アンテナ装置、１１０（１１０Ａ～１１０Ｃ）：金属板アンテナ、１１２（１１２Ａ～１１２Ｃ）：給電点接触部、１１４（１１４Ａ～１１４Ｃ）：ＧＮＤ接触部、１１６（１１６Ａ、１１６Ｃ）：折り曲げ部、１１８（１１８Ｂ、１１８Ｃ）：ピン部、１２０：給電点、１３０：ＧＮＤ、１５０：基板、１５５：スルーホール、１６０：高周波ＩＣ、１７０：スタブ、１８０：素子、１９０：金属箔パターン、２１０：開口部、２２０：スリット、２４０：スタブ、２５０：絶縁性材料、２６０：支持部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】