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JP4925685B2 - アンテナホルダ - Google Patents

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Description

本発明は、アンテナを回路基板に実装するためのアンテナホルダに関するものである。
例えば車両や住宅等に用いられる無線機(例えばキーレス受信機)のように、UHF,VHF帯といった比較的波長の長い(数十cm〜数m)領域の電波を使用する構成においては、無線機の体格に対してアンテナの大きさが支配的である。従って、無線機を小型化するためにはアンテナを小型化することが重要である。
これに対し、アンテナを小型化する構成として例えば特許文献1が開示されている。このアンテナは、直線状に延びる内部導体と、これを中心として間隔を隔てて密巻状に巻回された外部コイル状導体とを有し、特有の周波数で共振するように構成されている。これにより、比較的高い利得を有しつつ、小型で単純なアンテナの構造としている。
特開2003−152427号公報
上記構成の場合、内部導体が直線状に延びる構造となっているので、小型化に限界がある。例えば無線機を小型化するために内部導体の伸延方向に直交する方向のアンテナの外形を小さくする場合、共振するための電気長を確保するために内部導体及び外部コイル状導体の少なくとも一方を長くする必要があるが、内部導体が直線状であるので高さが大きく増加してしまう。
これに対し、本出願人は特願2005−188513号にて、一方を信号線とし、他方をGND線とする2つのエレメントとして、螺旋状に延びる外部エレメントの内部に、間隔を隔てて内部エレメントを配置する構成において、内部エレメントを外部エレメントの軸方向に沿って螺旋状に延びる形状としたアンテナを出願している。このように内部エレメントを螺旋状とすると、帯域を狭くすることができ、アンテナ利得を向上することができるので、ほぼ同じアンテナ利得であれば、直線状の内部エレメントを有するアンテナよりもアンテナの体格を小型化することができる。
ところで、上述したように、螺旋状に延びる外部エレメントの内部に所定間隔を隔てて内部エレメントを配置してなり、2つのエレメントの一方を信号線とし、他方をGND線とする構造のアンテナにおいては、2つのエレメントの位置関係がアンテナの性能(共振特性)に対して重要である。例えば、間隔が変化すると、共振周波数が変化し放射特性に影響を与える。また、回路基板に対する垂直方向の成分が放射特性に寄与するため、回路基板に対するエレメントの傾きが変化すると放射特性に影響を与える。
しかしながら、エレメントの一端が回路基板に設けられた配線と電気的に接続されるように、2つのエレメントを個別に回路基板に実装していては、実装に手間がかかるとともに、実装状態で2つのエレメントを所望の位置関係にすることが困難である。仮に所望の位置関係を確保できたとしても、使用環境下(例えば車両搭載環境)で生じる振動によって、アンテナを所望の位置関係に保持するのが困難である。
本発明は上記問題点に鑑み、螺旋状に延びる外部エレメントの内部に、間隔を隔てて内部エレメントを配置した構成のアンテナに対して、アンテナの性能保持と回路基板への実装性を向上できるアンテナホルダを提供することを目的とする。
上記目的を達成する為に、請求項1に記載の発明は、螺旋状に延びる外部エレメントの内部に所定間隔を隔てて内部エレメントを配置してなり、2つのエレメントの一方を信号線とし、他方をGND線とするアンテナを、2つのエレメントの一端が、同一の回路基板に設けられた配線とそれぞれ電気的に接続されるように保持するアンテナホルダであって、間隔を所定値に維持する間隔維持部と、回路基板表面の直交方向に対する、外部エレメントの傾きを抑制する外部傾き抑制部と、回路基板表面の直交方向に対する、内部エレメントの傾きを抑制する内部傾き抑制部と、を含み、間隔維持部は、回路基板表面に平行な表面を有する基部の一表面において所定間隔を隔てて配置された、外部エレメントの螺旋の一部と嵌合する外部嵌合部と、内部エレメントの一部と嵌合する内部嵌合部と、を含み、外部傾き抑制部は、間隔維持部と同一の基部表面から突出し、直交方向において、所定範囲に渡って外部エレメントの螺旋内周部位又は螺旋外周部位に接触し、内部傾き抑制部は、外部傾き抑制部と同一の基部表面から突出し、直交方向において、所定範囲に渡って内部エレメントに接触することを特徴とする。
このように本発明によれば、間隔維持部によって、2つのエレメントの間隔を所定間隔に維持した状態でアンテナを回路基板に実装し、実装後の間隔を所定間隔に維持することができる。また、螺旋状に延びる外部エレメントは、外部エレメントの内部に配置される内部エレメントに比べて振動等により回路基板表面の直交方向に対する傾き(振れ)が生じやすいが、本発明によれば、外部傾き抑制部によって外部エレメントの傾きを抑制することができる。したがって、回路基板に実装された状態で、2つのエレメントを所望の位置関係に保持することができる。すなわち、アンテナ性能を保持することができる。
また、間隔維持部と外部傾き抑制部がアンテナホルダとして一体的に構成されており、2つのエレメントからなるアンテナを、アンテナホルダにてASSY化した状態で回路基板に実装することができる。すなわち回路基板に対するアンテナの実装性を向上することができる。
また、内部エレメントは、螺旋状に延びる外部エレメントの内部に所定間隔を隔てて配置されるため、振動等により回路基板表面の直交方向に対する傾き(振れ)が生じにくい。しかしながら、内部エレメントに接触するように内部傾き抑制部を設けることで、回路基板表面の直交方向に対する、内部エレメントの傾きを確実に抑制することができる。すなわち、アンテナ性能をより確実に保持することができる。
また、請求項1に記載の発明において、請求項2に記載のように、アンテナホルダが、2つのエレメントの、配線と接続される端部同士の位置関係を規定する接続位置規定部を含んでも良い。これにより、回路基板に対する実装性をより向上することができる。
具体的には、請求項3に記載のように、端部同士の位置関係に応じて基部に形成された貫通孔を接続位置規定部とする構成を採用することができる。
請求項1〜3いずれか1項に記載の発明においては、請求項4に記載のように、間隔維持部形成面の裏面を接触面として、基部を回路基板上に配置し、2つのエレメントの端部を回路基板の配線と電気的に接続しても良いし、請求項5に記載のように、2つのエレメントに対して、配線と接続されない端部側に基部を配置しても良い。
前者の場合、端部と配線との接続部(給電点)の近傍でアンテナを保持するので、後者に比べて、アンテナホルダ近傍のエレメントには、電流が強く流れており、インピーダンスが低く、電気的に安定している。すなわち、外部傾き抑制部(内部傾き抑制部)が、回路基板の直交方向において、所定範囲に渡って外部エレメント(内部エレメント)と接する構成でありながら、ホルダのもつ比誘電率による共振周波数への影響が小さい。したがって、同じ共振周波数であれば、その分エレメントの電気長(例えば外部エレメントの巻き数)を稼ぐことができ、放射に寄与するインダクタンス成分を確保することができる。また、前者の場合、基部を回路基板上に配置するので、後者よりも、実装状態においてエレメントの傾きを確実に抑制することができる。
尚、請求項1〜5いずれか1項に記載の発明において、内部エレメントの形状は特に限定されるものではない。例えば回路基板表面に対して直交方向に延びる直線状でも良いが、請求項6に記載のように、外部エレメントの軸方向に沿って螺旋状に延びる形状が好ましい。
このように内部エレメントを螺旋状とすると、内部エレメントに流れる電流の方向と、外部エレメントに流れる電流により内部エレメントに生じる2次電流(イメージ電流ともいう)の方向(ベクトル)がほぼ同一となり、2次電流と内部エレメントに流れる電流とが効率よく合成(ベクトル和)される。また、電流経路が螺旋状であるので、使用電波に関する電流以外の不要な電流が流れにくい構造となる。従って、帯域を狭くすることができ、アンテナ利得を向上することができる。すなわち、ほぼ同じアンテナ利得であれば、直線状の内部エレメントを有するアンテナよりもアンテナの体格を小型化することができる。またこのアンテナを適用することにより無線機を小型化することができる。請求項1〜5いずれか1項に記載のアンテナホルダによれば、螺旋状の内部エレメントを含むアンテナの性能を保持し、回路基板への実装性を向上することができる。
また、請求項7に記載のように、外部エレメントと内部エレメントの軸方向の高さを略等しくした構成とすると良い。この場合、外部エレメントからの2次電流が効率よく内部エレメントに作用するので、アンテナ利得を向上することができる。すなわち、アンテナの体格をより小型化することができる。このような構成であっても、請求項1〜6いずれか1項に記載のアンテナホルダによれば、アンテナの性能を保持し、回路基板への実装性を向上することができる。尚、略等しくとは、全く等しいだけでなく、ほぼ等しい(数%の誤差を含む)状態も含まれる。
さらには請求項8に記載のように、内部エレメントの中心軸を、外部エレメントの中心軸と一致させた構成としても良い。この場合、内部エレメントと外部エレメントの対向領域が内部エレメントを挟んで等しくなるので、アンテナ利得を大きくすることができる。このような構成であっても、請求項1〜7いずれか1項に記載のアンテナホルダによれば、アンテナの性能を保持し、回路基板への実装性を向上することができる。尚、アンテナ利得を大きく低減させない範囲で、外部エレメントの中心軸に対して内部エレメントの中心軸をずらした配置としても良い。
尚、上述したように、請求項1〜8いずれか1項に記載のアンテナホルダは、振動等によるアンテナ(エレメント)の傾きを抑制することができるので、請求項9に記載のように、請求項1〜13いずれか1項に記載のアンテナを車載用無線機に適用するのに好適である。
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。尚、以下の実施形態においては、アンテナを構成する2つのエレメントのうち、螺旋状に延びる外部エレメントの内部に所定間隔を隔てて配置される内部エレメントが、外部エレメントの軸方向に沿って螺旋状に延びる形状である例を用いて説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係るアンテナホルダによって保持されるアンテナの概略構成を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は側面図である。尚、図1においては、本実施形態に係るアンテナホルダによって保持しない状態で、アンテナを回路基板に実装した状態を図示している。
車両や住宅等に用いられる無線機(例えばキーレス受信機)のように、UHF,VHF帯といった比較的波長の長い(数十cm〜数m)領域の電波を使用する構成においては、無線機の体格に対してアンテナの大きさが支配的である。そこで本出願人は、図1(a),(b)に示すように、一方を信号線とし、他方をGND線とする2つのエレメントとして、螺旋状に延びる外部エレメント110の内部に、間隔を隔てて内部エレメント120を配置する構成のアンテナ100として、内部エレメント120を外部エレメント110の軸方向に沿って螺旋状に延びる形状としたものを先に出願している。このように内部エレメント120を螺旋状とすると、帯域を狭くすることができ、アンテナ利得を向上することができる。すなわち、ほぼ同じアンテナ利得であれば、直線状の内部エレメント120を有するアンテナ100よりもアンテナの体格、ひいては無線機の体格を小型化することができる。その詳細については、特願2005−188513号を参照されたい。
ところで、図1(a),(b)に示すように、一方を信号線とし、他方をGND線とする2つのエレメントとして、螺旋状に延びる外部エレメント110の内部に、間隔を隔てて内部エレメント120を配置してなる構造のアンテナ100においては、2つのエレメント110,120の位置関係がアンテナ100の性能(共振特性)に対して重要である。例えば、2つのエレメント110,120の対向領域の間隔D3が変化すると、2つのエレメント110,120の対向領域間に構成されるコンデンサの容量が変化するため、共振周波数が変化し放射特性に影響を与える。また、回路基板10に対する垂直方向の成分が放射特性に寄与するため、回路基板10の垂直方向に対するエレメント110,120の傾きが変化する(すなわちエレメント110,120の基板表面からの高さL1,L2が変化する)と、エレメント110,120の対向領域の距離(高さ方向)が変化して放射特性に影響を与える。
ところが、増幅回路等が設けられた回路基板10にアンテナ100を直接実装する場合、例えば図1(a),(b)に示すように、2つのエレメント110,120の一端を回路基板10に設けた貫通孔に挿入し、回路基板10のアンテナ配置面の裏面に設けられた図示しない配線(ランド)とはんだを介して電気的に接続する。したがって、2つのエレメント110,120を個別に回路基板10に実装しなければならず、実装状態で2つのエレメント110,120を所望の位置関係にする(間隔D3を所定値とする、及び、各エレメント110,120(の中心軸)の回路基板10に対する垂直性を確保する)ことが困難である。特に、2つのエレメント110,120がともに螺旋状であるので、所望の位置関係にするのが困難である。尚、図1(b)において、符号130は配線との接点である内部エレメント120端部の給電点であり、符号131は配線との接点である外部エレメント110端部のGND点である。実際には、両エレメント110,120に流れる高周波電流によって給電点130とGND点131が周期的に切り替わるが、便宜上、一方に固定して図示している。
また、それぞれのエレメント110,120は、回路基板10に対してその一端(給電点130、GND点131)のみで固定されている。したがって、実装時において所望の位置関係を確保できたとしても、使用環境下(例えば車両搭載環境)で生じる振動によって、エレメント110,120に振れが生じやすい。すなわち、信用環境下において、2つのエレメント110,120を所望の位置関係に保持するのが困難である。
さらには、2つのエレメント110,120を個別に回路基板10に実装しなければならないので、実装工数がかかる。
これに対し、本実施形態に係るアンテナホルダは、螺旋状に延びる外部エレメント110の内部に、間隔を隔てて内部エレメント120を配置した構成のアンテナ100を回路基板10に実装するに当たり、アンテナ100の性能を保持し、回路基板10への実装性を向上するものである。図2は、本実施形態に係るアンテナホルダの概略構成を示す斜視図である。図3は、アンテナ100の回路基板10への実装構造を示す図であり、(a)は側面図、(b)は断面図である。
尚、本実施形態に係るアンテナホルダにて保持されるアンテナ100は、図1(a),(b)に示した構成のアンテナ100である。具体的には、外部エレメント110及び内部エレメント120がともに1.2mmφのワイヤを用いて構成されており、基板表面からの高さを所定高さL1(=L2)とした状態で、アンテナ100について使用電波に共振する電気長(例えば半波長)を確保するように、外部エレメント10は、内径D1(例えば14mm)、所定のピッチP1(例えば3mm)で複数巻(例えば6巻)されている。また、内部エレメント120も、D1よりも小さい内径D2(例えば1.5mm)、所定のピッチP2(例えば1.3mm)として複数巻(例えば9巻)されている。
図2、図3(a),(b)に示すように、アンテナホルダ200は、外部エレメント110と内部エレメント120との間の対向間隔D3を所定値に維持する間隔維持部210と、回路基板10表面の直交方向に対する、外部エレメント110の中心軸の傾きを抑制する外部傾き抑制部220と、を少なくとも含んでいる。
アンテナホルダ200の構成材料としては、電気的な絶縁材料であれば採用することが可能である。より好ましくは、比誘電率ができるだけ小さく(それによる波長短縮効果が少なく)、アンテナ性能に影響を及ぼす誘電正接が小さいものが望ましい。本実施形態においては、比誘電率が3程度の合成樹脂を用いて一体的に成形されている。
間隔維持部210は、平板状(本実施形態においては円板状)の基部201の一表面において、所定間隔を隔てて配置された、外部エレメント110の螺旋の一部と嵌合する外部嵌合部211と、内部エレメント120の螺旋の一部と嵌合する内部嵌合部212とにより構成されている。例えば外部嵌合部211は、基部201に設けられた突出部211aに、対応する外部エレメント110の螺旋に沿う溝部211bを設けてなる。溝部211bは、図2及び図3(b)に示すように、外部エレメント110の挿入間口(上部)の幅(外部エレメント110の径に対する)が、外部エレメント110の径よりも若干小さく設定されており、挿入間口に連通する下部が外部エレメント110の径と略同等乃至若干大きめに設定されている。また、溝部211bは、外部エレメント110の保持位置に応じて基板表面に対して所定高さに設けられており、例えば外部エレメント110に少し応力を印加することで、溝部211b内に外部エレメント110が嵌合され、外部エレメント110を基板表面に対して所定高さに位置決め固定することができる。
内部嵌合部212も、対応するエレメント120が異なるだけで、外部嵌合部212と同様の構成を有している。そして、外部嵌合部211と内部嵌合部212との間の対向間隔は、アンテナが所望のアンテナ特性(共振特性)を発揮できる所定値に設定されている。したがって、エレメント110,120が対応する嵌合部211,212と嵌合すれば、外部エレメント110と内部エレメント120との対向領域の間隔D3を所定値とすることができる。また、嵌合部211,212によって、嵌合後においても間隔D3を維持することができる。
尚、本実施形態においては、外部嵌合部211を3個、内部嵌合部212を1個設けている。複数個とすると、回路基板10に対する高さ方向において異なる位置で対応するエレメント110(120)を保持することができるので、回路基板10に対する垂直性の維持にも寄与することなり、配置によっては垂直性を確保する(間隔維持部210が例えば外部傾き抑制部220を兼ねる)ことも可能である。しかしながら、各嵌合部211,212の個数は特に限定されるものではない。それぞれ1個以上設けられれば良い。また、各嵌合部211,212の構成も上記例に限定されるものではない。
外部傾き抑制部220は、基部201の間隔維持形成面から突出し、回路基板10に対する直交方向(回路基板表面に対する高さ方向)において、所定範囲に渡って外部エレメント110の螺旋内周部位又は螺旋外周部位に接触するように構成されている。尚、本実施形態においては、外部傾き抑制部220を、基部201に対して所定高さを有し、外周面が外部エレメント110の螺旋内周部位と接触する(すなわち外周面の直径が外部エレメント110の内径D1と略等しい)円環部221と、当該円環部221に設けられ、内部エレメント120が配置される内周領域と外部エレメント110が配置される外周領域とを連通する連通溝222を含む構成としている。しかしながら、連通溝222のない構成(円環部221のみ)としても良い。
尚、外部傾き抑制部220は、高さ方向における外部エレメント110との接触範囲(接触長さ)が大きいほど、振動等による外部エレメント110の中心軸の傾き(揺れ)を抑制することができる。しかしながら、上述したようにアンテナホルダ200の構成材料の比誘電率がアンテナ性能に影響を及ぼす。具体的には、比誘電率によって外部エレメント110を流れる高周波電流の波長短縮が生じ、共振周波数が低域にシフトする。シフトした共振周波数を高域に戻すには、外部エレメント110を切断して全長を短くする必要があり、その場合、電気長(回路基板10に対する垂直成分)が短くなるので放射特性が低下してしまう。したがって、外部傾き抑制部220の基部201からの高さは、振動抑制とアンテナ性能の両面から考えると、外部エレメント110の基板表面からの高さL1に対してその1/3程度とすることが好ましい。本実施形態においては、外部傾き抑制部220の基部201からの高さを高さL1の1/3程度としている。
また、本実施形態に係るアンテナホルダ200は、上述した間隔維持部210と外部傾き抑制部220以外にも、回路基板10表面の直交方向に対する、内部エレメント120の中心軸の傾きを抑制する内部傾き抑制部230と、2つのエレメント110,120の、配線と接続される端部同士(給電点130とGND点131)の位置関係を規定する接続位置規定部240をさらに含んでいる。
内部傾き抑制部230は、基部201の外部傾き抑制部形成面から突出し、回路基板10に対する直交方向(回路基板表面に対する高さ方向)において、所定範囲に渡って内部エレメント120に接触するように構成されている。尚、本実施形態においては、内部傾き抑制部230が、基部201に対して所定高さを有し、外周面が内部エレメント120の螺旋内周部位と接触する(すなわち外周面の直径が内部エレメント120の内径D2と略等しい)ように円柱状に設けられている。また、回路基板10の平面方向において、内部傾き抑制部230を構成する円柱の中心と、上述した外部傾き抑制部220を構成する円環部221の中心が一致するように構成されている。すなわち、アンテナホルダ200にエレメント110,120を組み付けた状態で、外部エレメント110の中心軸と内部エレメント120の中心軸が一致することとなる。
内部エレメント120は、螺旋状に延びる外部エレメント110の内部に所定間隔を隔てて配置されるため、外部エレメント110と比べて振動等により回路基板表面の直交方向に対する傾き(振れ)が生じにくい。したがって、内部傾き抑制部230はアンテナホルダ200として必須の要素ではない。しかしながら、上述したように、回路基板10との接点が一方の端部(例えば給電点130)のみであるので、内部傾き抑制部230を設けると、内部エレメント120の傾きを確実に抑制することができる。特に本実施形態に示すように、内部エレメント120の形状が螺旋状の場合には、直線状に比べて傾き(振れ)が生じやすいので、内部傾き抑制部230も含む構成とすることが好ましい。
尚、内部傾き抑制部230も、高さ方向における内部エレメント120との接触範囲(接触長さ)が大きいほど、振動等による内部エレメント120の中心軸の傾き(揺れ)を抑制することができる。しかしながら、振動抑制とアンテナ性能の両面から考えると、外部傾き抑制部220同様、内部傾き抑制部230の基部201からの高さを、内部エレメント120の基板表面からの高さL2に対してその1/3程度とすることが好ましい。本実施形態においては、内部傾き抑制部230の基部201からの高さを高さL2の1/3程度としている。
接続位置規定部240は、実装時において、2つのエレメント110,120の一端(給電点130とGND点131)が、それぞれ対応する配線と接続されるように、端部同士の位置を規定する部位であり、本実施形態においては、端部同士の位置関係に応じて、基部201に外部貫通孔241と内部貫通孔242を形成し、当該貫通孔241,242を接続位置規定部240としている。
このように構成されるアンテナホルダ200を用い、アンテナ100を回路基板10に実装する手順の一例を以下に示す。エレメント110,120は、それぞれ回路基板10に実装される側の先端から所定範囲が直線状の部分であり、残りが螺旋状の部分となっている。はじめに、アンテナホルダ200に対して、アンテナ100を組み付けておく。
先ず内部エレメント120を、内部傾き抑制部230の外周面に螺旋内周部位を沿わせながら、回路基板10の配線と接続される一端を挿入先端として、螺旋部位が基部201の表面(外部傾き抑制部形成面)に接触するまで、基部201に設けられた内部貫通孔242に挿入する。尚、螺旋部位が基部201の表面に接触した状態で、後述する回路基板10への組み付け時に内部エレメント120の先端が回路基板10の裏面側に露出し、はんだを介して配線と接続可能となるように、内部エレメント120の直線状部分の長さ、回路基板10の厚さ、及び基部201の厚さが予め設定されている。
また、この挿入動作の圧力によって、内部嵌合部212に内部エレメント120の螺旋部位の一部が嵌合される。以上により、アンテナホルダ200への内部エレメント120の組み付けが完了となる。この組み付け状態で、内部エレメント120の螺旋内周部位は内部傾き抑制部230の外周面の接触しており、内部エレメント120(の中心軸)は基部201の表面に対してほぼ垂直に保持される。
次に、外部エレメント110を、外部傾き抑制部220の外周面に螺旋内周部位を沿わせながら、回路基板10の配線と接続される一端を挿入先端として、螺旋部位が基部201の表面(外部傾き抑制部形成面)に接触するまで、基部201に設けられた外部貫通孔241に挿入する。尚、螺旋部位が基部201の表面に接触した状態で、後述する回路基板10への組み付け時に外部エレメント110の先端が回路基板10の裏面側に露出し、はんだを介して配線と接続可能となるように、外部エレメント110の直線状部分の長さ、回路基板10の厚さ、及び基部201の厚さが予め設定されている。
また、この挿入動作の圧力によって、外部嵌合部211に外部エレメント110の螺旋部位の一部が嵌合される。以上により、アンテナホルダ200への外部エレメント110の組み付けが完了、すなわちアンテナホルダ200へのアンテナ100の組み付けが完了する。この組み付け状態で、外部エレメント110の螺旋内周部位は外部傾き抑制部220の外周面の接触しており、外部エレメント110(の中心軸)は基部201の表面に対してほぼ垂直に保持される。また、外部エレメント110が外部嵌合部211と、内部エレメント120が内部嵌合部212と嵌合しており、2つのエレメント110,120の対向領域の間隔D3が所定値に維持される。
そして、アンテナホルダ200によってASSY化された2つのエレメント110,120からなるアンテナ100を、一括して回路基板10に実装する。具体的には、基部201から露出する端部を、基部210の裏面が回路基板10の表面に接触するまで、対応する回路基板10の貫通孔に挿入する。基部201の裏面が回路基板10の表面に接触した状態で、各エレメント110,120の端部(給電点130,GND点131)が回路基板10のアンテナホルダ搭載面の裏面に露出する。そして、露出する端部と、貫通孔周囲の回路基板表面に設けられた配線(ランド)とをはんだを介して接合する。以上により、回路基板10へのアンテナ100の実装が完了となる。この実装状態において、外部傾き抑制部220及び内部傾き抑制部230によって、2つのエレメント110,120の螺旋中心軸は、回路基板10の表面に対してほぼ垂直に保持される。また、外部嵌合部211及び内部嵌合部212によって、2つのエレメント110,120の対向領域の間隔D3が所定値に維持される。
このように本発明によれば、間隔維持部210を構成する外部嵌合部211及び内部嵌合部212によって、2つのエレメント110,120の間隔D3を所定間隔に維持した状態でアンテナ100を回路基板10に実装し、実装後も間隔D3を所定間隔に維持することができる。また、外部傾き抑制部220によって、回路基板表面に対して、外部エレメント110の中心軸がほぼ垂直となるようにアンテナ100を回路基板10に実装し、実装後もその垂直性を維持することができる。したがって、アンテナ100を回路基板10に実装した状態で、2つのエレメント110,120を所望の位置関係に保持することができる。すなわち、アンテナ性能を保持することができる。
また、2つのエレメント110,120からなるアンテナ100を、アンテナホルダ200にてASSY化した状態で回路基板10に一括して実装することができる。すなわち回路基板10に対するアンテナ100の実装性を向上することができる。
さらに本実施形態においては、内部傾き抑制部230によって、回路基板表面に対して、内部エレメント120の中心軸がほぼ垂直となるようにアンテナ100を回路基板10に実装し、実装後もその垂直性を維持することができる。したがって、アンテナ性能をより確実に保持することができる。
また、本実施形態においては、接続位置規定部240を構成する外部貫通孔241及び内部貫通孔242によって、回路基板10の配線と接続される端部同士の位置関係を確実に規定することができる。したがって、回路基板10に対するアンテナ100の実装性をより向上することができる。
また、本実施形態においては、2つのエレメント110,120の、回路基板10の配線と電気的に接続される端部近傍に、アンテナホルダ200を配置する例を示した。2つのエレメント110,120の端部と回路基板10に設けられた配線との接続部(給電点130、GND点131)に近いほど、エレメント110,120には電流が強く流れており、インピーダンスが低く、電気的に安定している。すなわち、傾き抑制部220,230が、回路基板10の直交方向において、所定範囲に渡って対応するエレメント110,120と接する構成でありながら、ホルダ200のもつ比誘電率による共振周波数への影響が小さい。したがって、同じ共振周波数であれば、その分エレメント110,120の電気長(例えば外部エレメント110の巻数)を稼ぐことができ、放射に寄与するインダクタンス成分を確保することができる。
また、本実施形態においては、基部201を回路基板10上に配置する例を示した、従って、アンテナホルダ200が回路基板10に対して浮いた状態にある実装構造よりも、実装状態においてエレメント110,120の傾きを確実に抑制することができる。尚、基部201を回路基板10の表面に接触配置するだけでなく、例えば接着剤等を用いて固定するようにしても良い。このようにすると、エレメント110,120の端部と配線との接続部(給電点130,GND点131)に作用する応力を低減することができる。すなわち、接続信頼性を向上することができる。
また、本実施形態においては、内部エレメント120の中心軸が、外部エレメント110の中心軸と一致するように、傾き抑制部220,230を構成する例を示した。この場合、実装状態で、内部エレメント120と外部エレメント110の対向領域が内部エレメント110を挟んで等しくなるので、アンテナ利得を大きくすることができる。しかしながら、アンテナ利得を大きく低減させない範囲で、外部エレメント110の中心軸に対して内部エレメント110の中心軸をずらした配置としても良い。このような構成であっても、本実施形態に示すアンテナホルダ200を適用することができる。
また、本実施形態においては、内部エレメント120をアンテナホルダ200に組みつけてから外部エレメント110を組み付ける例を示した。しかしながら、外部エレメント110を組み付け後に内部エレメント120を組みつけても良いし、同時に組みつけても良い。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態を、図4に基づいて説明する。図4は、本発明の第2実施形態に係るアンテナ100の回路基板10への実装構造を示す図であり、(a)は側面図、(b)は断面図である。
第2実施形態に係るアンテナホルダ200は、第1実施形態に示したアンテナホルダ200と共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。
本実施形態においては、図4(a),(b)に示すように、第1実施形態に示したアンテナホルダ200を、2つのエレメント110,120の、回路基板10の配線と接続されない端部側を保持するように配置する点を特徴とする。すなわち、回路基板10に対して浮いた状態でアンテナ100を保持するようにしている。
2つのエレメント110,120は、第1実施形態に示すように、回路基板10の配線と接続される側の端部から所定範囲だけでなく、図4(b)に示すように、接続されない側の端部から所定範囲も直線状の部分111,121とされており、それ以外の部分が螺旋状の部分112,122となっている。
尚、アンテナホルダ20へのアンテナ100の組み付けは、配線と接続接続されない側の端部を挿入先端として、螺旋部位が基部201の表面(外部傾き抑制部形成面)に接触するまで、基部201に設けられた外部貫通孔241(内部貫通孔242)に挿入する点が異なる。そして、アンテナホルダ200によってASSY化された2つのエレメント110,120からなるアンテナ100を、一括して回路基板10に実装する。具体的には、アンテナホルダ200によって保持されておらず、配線と接続される側の端部を、回路基板10に設けられた対応する貫通孔にそれぞれ挿入する。螺旋状部分112,122が回路基板10の表面に接触するまで挿入した時点で、それぞれの端部は回路基板10の裏面に露出するように構成されている。また、2つのエレメント110,120の螺旋状部分112,122は、回路基板10の貫通孔に挿入される直線状部分111,121からの折れ曲がり部分において、直線状部分111,121に対し略垂直となっている。したがって、螺旋状部分112,122を回路基板10の表面に接触させることで、回路基板10に対するアンテナ100の垂直性を確保することができる。そして、この垂直性を確保した状態で、回路基板10の裏面に露出する端部と貫通孔周囲の回路基板表面に設けられた配線(ランド)とをはんだを介して接合する。
このように本実施形態に係る構成によっても、第1実施形態に示した構成と同様或いはそれに準ずる効果を期待することができる。
尚、本実施形態においては、回路基板10の配線と接続されない端部近傍において、アンテナホルダ200により2つのエレメント110,120を保持する例を示した。しかしながら、2つのエレメント110,120の中間領域を保持するようにアンテナホルダ200を構成することも可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
本実施形態においては、内部エレメント120が螺旋状である例を示した。しかしながら、内部エレメント120の形状は上記例に限定されるものではない。例えば直線状であっても良い。内部エレメント120の形状に応じて、間隔維持部210(内部嵌合部212)、内部傾き抑制部230を構成すれば良い。例えば内部エレメント120が直線状の場合、内周面にて内部エレメント120の外周面に接触し、外周面にて外部エレメント110の螺旋内周部位に接触するように構成することで、外部傾き抑制部210と内部傾き抑制部230を兼用することもできる。
また、本実施形態においては、内部傾き抑制部230が、内部エレメント120の螺旋内周部位に接触する例を示した。しかしながら、螺旋外周部位に接触することで、内部エレメント120の傾き(揺れ)を抑制する構成としても良い。
また、本実施形態においては、外部傾き抑制部220が、外部エレメント110の螺旋内周部位に接触する例を示した。しかしながら、螺旋外周部位に接触することで、外部エレメント110の傾き(揺れ)を抑制する構成としても良い。
また、本実施形態においては、外部エレメント110と内部エレメント120の電気長の総和を、使用電波の半波長とする例を示した。このような構成とすると、アンテナ100の体格をより小型化することができる。しかしながら、電気長の総和が、半波長以外の、使用電波に対して共振する長さであっても、本実施形態に示すアンテナホルダ200を適用することができる。
また、本実施形態においては、外部エレメント110と内部エレメント120の軸方向の高さL1,L2を略等しくする例を示した。この場合、外部エレメント110からの2次電流が効率よく内部エレメント120に作用するので、アンテナ利得を向上することができる。すなわち、アンテナの体格をより小型化することができる。しかしながら、外部エレメント110と内部エレメント120の軸方向の高さL1,L2が、異なる構成のアンテナ100に対しても、本実施形態に示すアンテナホルダ200を適用することができる。
また、本実施形態において、アンテナ100を車載用キーレス受信機に適用する例を示した。しかしながら、本実施形態に示すアンテナ100の適用範囲は上記例に限定されるものではない。受信機だけでなく送信機に適用することができるのは言うまでもない。
第1実施形態に係るアンテナホルダによって保持されるアンテナの概略構成を示す図であり、(a)は斜視図、(b)は側面図である。 第1実施形態に係るアンテナホルダの概略構成を示す斜視図である。 アンテナホルダを用いたアンテナの回路基板への実装構造を示す図であり、(a)は側面図、(b)は断面図である 第2実施形態に係るアンテナの回路基板への実装構造を示す図であり、(a)は側面図、(b)は断面図である。
符号の説明
10・・・回路基板
100・・・アンテナ
110・・・外部エレメント
120・・・内部エレメント
130・・・給電点
131・・・GND点
200・・・アンテナホルダ
201・・・基部
210・・・間隔維持部
211・・・外部嵌合部
212・・・内部嵌合部
220・・・外部傾き抑制部
230・・・内部傾き抑制部
240・・・接続位置規定部

Claims (9)

  1. 螺旋状に延びる外部エレメントの内部に所定間隔を隔てて内部エレメントを配置してなり、2つの前記エレメントの一方を信号線とし、他方をGND線とするアンテナを、2つの前記エレメントの一端が、同一の回路基板に設けられた配線とそれぞれ電気的に接続されるように保持するアンテナホルダであって、
    前記間隔を所定値に維持する間隔維持部と、
    前記回路基板表面の直交方向に対する、前記外部エレメントの傾きを抑制する外部傾き抑制部と、
    前記回路基板表面の直交方向に対する、前記内部エレメントの傾きを抑制する内部傾き抑制部と、を含み、
    前記間隔維持部は、前記回路基板表面に平行な表面を有する基部の一表面において前記所定間隔を隔てて配置された、前記外部エレメントの螺旋の一部と嵌合する外部嵌合部と、前記内部エレメントの一部と嵌合する内部嵌合部と、を含み、
    前記外部傾き抑制部は、前記間隔維持部と同一の前記基部表面から突出し、前記直交方向において、所定範囲に渡って前記外部エレメントの螺旋内周部位又は螺旋外周部位に接触し、
    前記内部傾き抑制部は、前記外部傾き抑制部と同一の前記基部表面から突出し、前記直交方向において、所定範囲に渡って前記内部エレメントに接触することを特徴とするアンテナホルダ。
  2. 2つの前記エレメントの、前記配線と接続される端部同士の位置関係を規定する接続位置規定部を含むことを特徴とする請求項1に記載のアンテナホルダ。
  3. 前記接続位置規定部は、前記端部同士の位置関係に応じて前記基部に形成された貫通孔であることを特徴とする請求項2に記載のアンテナホルダ。
  4. 前記基部は、前記間隔維持部形成面の裏面を接触面として、前記回路基板上に配置されることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載のアンテナホルダ。
  5. 前記基部は、2つの前記エレメントに対して、前記配線と接続されない端部側に配置されることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載のアンテナホルダ。
  6. 前記内部エレメントは、前記外部エレメントの軸方向に沿って螺旋状に延びる形状を有していることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載のアンテナホルダ。
  7. 前記外部エレメントと前記内部エレメントの軸方向の高さが略等しいことを特徴とする請求項6に記載のアンテナホルダ。
  8. 前記内部エレメントの中心軸が、前記外部エレメントの中心軸と一致することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載のアンテナホルダ。
  9. 前記アンテナは、車載用無線機に適用されることを特徴とする請求項1〜8いずれか1項に記載のアンテナホルダ。
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