JP3171525U - アンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】利得を高め、帯域幅を増加し、或いは複数のモードを備えた、アンテナを提供する。【解決手段】放射部材１２と金属板１４を含み、放射部材がフィード部１２１と放射部１２３を含み、フィード部が電気信号の伝達に用いられ、放射部がフィード部に電気接続されて、電気信号を電磁波信号に、または電磁波信号を電気信号に変換するために用いる。また、金属板１４が放射部材１２と一定の距離を相互に隔てて配置され、かつ放射部材と絶縁され、放射部材により励起されて少なくとも１つの共振モードを生じるために用いられる。さらに、金属板が金属板を貫通する貫通孔１４２を含み、これにより利得を高め、帯域幅を増加し、あるいは複数のモードを備えることができる。【選択図】図３

Description

本考案はアンテナに関し、特にアンテナ全体の放射効果を高めることができるアンテナに関する。

無線通信技術の発展は、携帯電話やノートブックコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、ＧＰＳ衛星ポジショニングシステム、電子ブックリーダー（Ｅ−ｂｏｏｋ ｒｅａｄｅｒ）等、多くの無線通信装置に無線通信機能を具備させることを可能にしたほか、組み込み型アンテナで過去の外部に露出されたアンテナを置き換え、無線通信装置に良好な無線通信品質を具備させながら、美観と軽くて薄い工業デザインの実現を可能にしている。

しかしながら、電子製品がデザインの質感を備えた外観設計を追求する中で、その外殼を金属材質で製造したり、外殼上に金属層をめっきしたりすることが希望されることがよくあるが、これは無線通信品質に影響を与える。金属のシールド作用によって電磁波の伝達が阻隔され、アンテナ信号が良好でなくなる。

図１に従来の無線通信装置１ａの立体外観図を示す。現在、上述の状況を改善するため、外殼１２ａは非金属部１２２ａ及び金属部１２４ａを具備する必要がある。非金属部１２２ａはプラスチック、炭素繊維等の非金属材質で構成され、それにより非金属部１２２ａを通過させて電磁波を外殼１２ａ内に設置されたアンテナ（図示しない）に受信させたり、開孔１４ａを通過させてアンテナが放射する電磁波を外に放射させたりすることができる。

図２に米国特許公開第２０１００１４１５３５号に開示された立体外観図を示す。これは電子装置２ａの外殼２２ａ上に配置された金属片２４ａを利用して、外殼２２ａ内のアンテナ２６ａのパターンと平均利得を高めるものである。しかしながら、金属片２４ａはアンテナ２６ａと過度に重ならないようにする必要があり、さもないとアンテナ利得向上の効果を達することができず、逆に前述のシールド作用が生じてしまう。

米国特許公開第２０１００１４１５３５号明細書

本考案は上記した点に鑑みて成されたもので、本考案の主たる目的とするところは、アンテナの利得を高め、帯域幅を増加し、或いは複数のモードを備えた、アンテナを提供することにある。

本考案の他の目的は、電子装置の外殼に応用したとき、電子装置に美観を備えた金属外殼を具備させ、アンテナの利得を低下させることがない、アンテナを提供することにある。

本考案のアンテナは、放射部材と金属板を含み、前記放射部材が、電気信号を伝達するフィード部と、前記フィード部に電気接続され、電気信号を電磁波信号に、または電磁波信号を電気信号に変換するために用いられる放射部を含み、前記金属板が、前記放射部材と一定の距離を隔てて配置され、かつ放射部材と絶縁され、放射部材により励起されて少なくとも１つの共振モードを生じるために用いられ、前記金属板が前記金属板を貫通する貫通孔を含む。

本考案の最良の実施例及びその効果について、以下図面を組み合わせて説明する。

従来の無線通信装置の立体外観図である。 米国特許公開第２０１００１４１５３５号の立体外観図である。 本考案の実施例１の立体図である。 本考案の実施例１の断面図である。 本考案の実施例１の利得比較図である。 本考案の実施例１の反射損失比較図である。 本考案の実施例２の断面図である。 本考案の実施例３の立体外観図である。

以下、具体的な実施例を挙げ、且つ図面を補助として本考案の内容を詳細に説明する。説明で用いる符号は図面の符号を参照する。

図３と図４に本考案の実施例１の立体図と断面図をそれぞれ示す。本考案のアンテナ１は、放射部材１２と金属板１４を含む。放射部材１２は電磁波信号の発信と受信に用いられ、フィード部１２１と放射部１２３を含む。フィード部１２１は電気信号の伝達に用いられる。放射部１２３はフィード部１２１と電気接続され、電気信号を電磁波信号に、または電磁波信号を電気信号に変換するために用いられる。放射部材はさらに接地部（図示しない）を含んでもよく、一端が放射部１２３に電気接続され、他端が接地準位に電気接続される。

ここで、放射部材１２は、マイクロストリップアンテナ（ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ａｎｔｅｎｎａ）、スロットアンテナ（ｓｌｏｔ ａｎｔｅｎｎａ）、モノポールアンテナ（ｍｏｎｏｐｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ）、ダイポールアンテナ（ｄｉｐｏｌｅ ａｎｔｅｎｎａ）、パッチアンテナ（ｐａｔｃｈ ａｎｔｅｎｎａ）、ループアンテナ（ｌｏｏｐ ａｎｔｅｎｎａ）、スパイラルアンテナ（ｓｐｉｒａｌ ａｎｔｅｎｎａ）、同軸アンテナ（ｃｏａｘｉａｌ ａｎｔｅｎｎａ）、チップアンテナ（ｃｈｉｐ ａｎｔｅｎｎａ）、アレイアンテナ（ａｒｒａｙ ａｎｔｅｎｎａ）またはそれらから構成される群のいずれかとすることができる。

金属板１４は放射部材１２と一定の距離ｄで相互に隔てられ、且つ放射部材１２と絶縁され、エネルギーカップリング方式によって、放射部材１２により励起されて少なくとも１つの共振モードを生じる。金属板１４は、金属板１４を貫通する貫通孔１４２を含み、且つ金属板１４はいかなる電気信号のフィードまたは接地もしない。

放射部材１２が電磁波信号を放射するとき、貫通孔１４２を備えた金属板１４が電磁波信号をカップリングし、かつその放射部材１２より大きい放射面積により、電磁波信号を発する。このため、放射部材１２の利得が増大され、通信品質も向上することができる。また、電磁波信号を受信するときは、金属板１４がより大きい面積で電磁波信号を受信するため、信号品質を向上することができる。金属板１４は電磁波信号を放射部材１２にカップリングし、電気信号に変換する。ここで、放射部材１２と金属板１４は距離ｄで相互に隔てられるが、両者間が離れすぎて電磁波信号をカップリングできない、または両者間が近すぎて放射する電磁波信号の強度が法定基準を超えることがないようにする必要がある。

ここで、貫通孔１４２の形状は円形、四角形等の幾何形状とすることができ、また例えば商標の形状などに設計した不規則な形状としてもよい。且つ貫通孔１４２は金属板１４の辺縁に連接してはならず、即ち、貫通孔１４２は周囲が封鎖された孔とする必要がある。貫通孔１４２はちょうど基板１２に投影されて、投影部１４４を形成し、その少なくとも一部が放射部材１２と重なる。

このほか、アンテナ１はさらに固定部材（図示しない）を含み、少なくとも基板１２と金属板１４のいずれかと連接され、金属板１４と放射部材１２を相互に隔てる距離ｄを維持するために用いられる。ここで、固定部材はサポートフレーム、ボルト、ネジ等の基板１２または金属板１４を支持して固定できる部材とすることができる。さらに、アンテナ１を電子装置に応用するときは、金属板１４を電子装置の外殼に連接するか、外殼の一部分を成してもよい。金属板１４の材質はマグネシウム、アルミニウム、ステンレス、銅またはその合金とすることができる。

図５に本考案の実施例１の利得比較図を示す。本考案と放射部材１２、及び放射部材１２と貫通孔のない金属板の組み合わせの利得図を比較したものである。この図から分かるように、２ＧＨｚ〜４ＧＨｚの周波数帯において、２.２ＧＨｚ〜２.９ＧＨｚ及び３.６ＧＨｚ〜４ＧＨｚ周波数帯下では、貫通孔のない金属板は利得に有益であるが、２.９ＧＨｚ〜３.６ＧＨｚの周波数帯下では利得が大幅に低下する。しかし、本考案の実施例のアンテナ１は２ＧＨｚ〜４ＧＨｚの周波数帯下で、明らかに利得を高めることができる。このことから、本考案のアンテナ１は比較的優れた通信能力を備えていることが分かる。

図６に本考案の実施例１の反射損失（Ｒｅｔｕｒｎ ｌｏｓｓ）の比較図を示す。本考案と放射部材１２のみ、及び放射部材１２と貫通孔のない金属板の組み合わせの利得図を比較したものである。放射部材１２上方に貫通孔のない金属板を増設し、２.８ ＧＨｚ〜３ＧＨｚの周波数帯で反射損失を抑えることができるものの、その他周波数帯では放射部材１２のみの反射損失より高くなっていることが分かる。反対に、本考案の実施例のアンテナ１は、３.７ＧＨｚ〜４ＧＨｚの周波数帯すべてで反射損失を抑えることができ、特に３.０５ＧＨｚの周波数のとき、反射損失を−２２ｄＢに抑えることができる。これも本考案のアンテナ１が確実に比較的優れた通信能力を備えていることを証明している。

単一の放射部材１２のみと比較して、金属板１４を加えた後、放射部材１２と金属板１４の間でキャパシタンス効果が生じ、より良いインピーダンス整合を得て、少なくとも１つの共振モードを生じ、且つその共振モードはより大きな帯域幅と利得を提供することができる。

ここで、図５及び図６で使用する放射部材１２は同じである。本考案のアンテナ１の効果を明確に示すために、放射部材１２のみ、または放射部材１２上に金属板を組み合わせたものとの違いを比較しており、放射部材１２はマイクロストリップアンテナを例として採用し、測定を行っているが、本考案の放射部材１２はこれに限らない。

図７に本考案の実施例２の断面図を示す。前述のアンテナ１の金属板１４はさらに少なくとも一側面１４６を延伸してもよく、例えば、金属板１４の対向する両側の二側面１４６を延伸し、側面から見て「Ｕ」字形を成すようにしてもよい。或いは、一側面１４６のみを延伸し、側面から見て「Ｌ」字形を成すようにしてもよい（図示しない）。且つ、金属板１４は長方形、円形等の幾何図案またはその他不規則な図形とすることができる。ただし、上述で列挙した金属板の形状は例を挙げたのみであり、本考案の限定には用いない。

図８に本考案の実施例３の立体図を示す。ノートブックコンピュータ２を例として、本考案のアンテナ１をいかに応用するかを説明する。金属板１４はノートブックコンピュータ２のカバー外殼２２の一部とすることができ、カバー外殼２２はプラスチック、炭素繊維、またはマグネシウム・アルミニウム合金材質とすることができ、金属板１４は嵌合方式でカバー外殼２２と連接される。ノートブックコンピュータ２のアンテナ（図示しない）は通常モニタ上方のカバー外殼２２内部に設計され、金属板１４をアンテナ上方に設置し、かつカバー外殼２２と結合すると、アンテナの利得を高めるだけでなく、製品の外観のデザインも兼ね備えることができる。ここで、金属板１４とカバー外殼２２は一体成型としてもよい。これにより、従来の金属材質で無線通信装置の外殼を製造できない問題を解決することができる。

上述をまとめると、本考案は貫通孔１４２を備えた金属板１４により、放射部材１２の通信能力を確実に高めることができ、かつ金属板１４を電子装置の外殼に応用し、電子装置の外観設計の自由度を向上することができる。

本考案の技術内容について最良の実施例に基づいて上述のように開示したが、上述の説明は本考案の限定に用いるものではなく、関連技術を熟知した者であれば、本考案の要旨を逸脱せずに変更や修飾が可能であり、それらはすべて本考案の範疇内に含まれる。したがって、本考案の保護範囲は請求の範囲の定義に準じる。

１ アンテナ
１ａ 無線通信装置
１２ 放射部材
１２ａ 外殼
１２１ フィード部
１２２ａ 非金属部
１２３ 放射部
１２４ａ 金属部
１４ 金属板
２ ノートブックコンピュータ
２ａ 電子装置
２２ カバー外殼
２２ａ 外殼
２４ａ 金属片
２６ａ アンテナ
１４２ 貫通孔
１４４ 投影部
１４６ 側面
ｄ 距離

Claims (6)

1. 放射部材と、前記放射部材と一定の距離を相互に隔てて配置され、且つ前記放射部材と絶縁された金属板を含み、
   前記放射部材が、
   電気信号の伝達に用いるフィード部と、
   前記フィード部に電気接続され、前記電気信号を電磁波信号に、または前記電磁波信号を前記電気信号に変換するために用いる放射部を含み、
   前記金属板が、前記放射部材により励起されて少なくとも１つの共振モードを生じるために用いられ、前記金属板が前記金属板を貫通する貫通孔を備えたことを特徴とする、アンテナ。
2. 固定部材を含み、前記固定部材が少なくとも前記放射部材及び前記金属板のいずれか１つと連接され、前記金属板と前記放射部材の相互間を隔てる前記距離を維持するために用いられることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
3. 前記放射部材が、マイクロストリップアンテナ、スロットアンテナ、モノポールアンテナ、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ、ループアンテナ、スパイラルアンテナ、同軸アンテナ、チップアンテナ及びアレイアンテナから構成される群のいずれかであることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
4. 前記貫通孔がちょうど前記放射部材の投影部に投影され、少なくとも一部が前記放射部材と重なることを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
5. 前記放射部材がさらに接地部を含み、一端が前記放射部に電気接続され、他端が接地準位に電気接続されたことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。
6. 前記金属板の少なくとも一側面が延伸されたことを特徴とする、請求項１に記載のアンテナ。

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