JP4748633B2

JP4748633B2 - Low-profile small antenna and configuration method thereof

Info

Publication number: JP4748633B2
Application number: JP2001245430A
Authority: JP
Inventors: 信人海老根; 克己平林; 邦明平早; 一彦仲瀬; 鴻太郎小島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-08-13
Filing date: 2001-08-13
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2021-08-13
Also published as: JP2003060425A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型の無線通信機用の内蔵アンテナに関するものであって、小型，軽量で、優れた利得と広帯域の同調特性とを有し、特に、工業的生産に適している低姿勢で小型のアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＧＨｚ（ギガヘルツ）クラスの電波を送受信するアンテナとして、λ／２で共振するホイップアンテナが用いられている。
しかし、ホイップアンテナの機械的な長さ寸法が約１０センチメートルであると、取扱いに不便であったりするため、これを伸縮形に構成したり、傾倒形に構成したりして収納・伸長可能にすることが多く用いられていた。
しかし、収納・伸長可能な方式では、その操作に手数を要する上に、伸長姿勢のときに外部障害物と衝突して折損する虞れも有る。
そこで、λ／４程度に短縮され、伸長・収縮の手動操作を必要としない内蔵形のアンテナが開発された。この技術は本発明者によって創作され、本出願人によって別途出願中（特願２０００−２３７６２９号）のものである（以下、未公知の先願という）。
図９は、未公知の先願発明において図１として掲げられた模式図である。
全長λ／４の板状アンテナ１は、Ｌ字状に折り曲げられ、その短辺側の端１ａを地板２に取り付けられて支持されている。
一方、λ／４のアンテナ励振器３は、その入力端３ｂを高周波回路４の出力端に接続され、かつ、その開放端３ａが前記板状アンテナ１の開放端１ｃに対向離間して、静電結合容量ｃを形成している。
本図９に示した未公知の先願に係るアンテナは、その全長の電気的長さがλ／４であって、その機械的な長さ寸法をλ／４未満に短縮することもでき、これを内蔵式アンテナとして使用すれば伸縮操作を必要としないので非常に便利であり、外部障害物の衝突を受けて折損する虞れが無い。その上、広帯域の同調性と高い利得とを有していて、アンテナ特性が優れている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記未公知の発明を出願した後、その実用化試験研究を推進し、実用条件の下においても所期の効果が発揮されることを確認したが、その反面、なお改善の余地が有ることを発見し、これを確認した。
上記改善の余地について以下に説明すると、
このアンテナ装置を良好な特性で作動させるには、静電結合容量ｃが臨界結合状態を現出する適正値であること、および、Ｌ字状に成形された板状アンテナ１の長辺と地板２との平行度、および間隔寸法が適正であることを必要とする。
実験室的な使用条件では以上の事項が別段の不具合を生じないが、このアンテナ（図８）を工業的に大量生産すると、多数の製品の品質の均一性（具体的にはアンテナ特性の均一性）を維持することが難しい。
その理由は、金属板を短冊状に打ち抜いてＬ字状に折り曲げた板状アンテナ１の、短辺側の端を地板２に取り付けて、該板状アンテナ１の位置，姿勢を高精度で規制することが容易でないからである。
さらに、アンテナ励振器３を前記板状アンテナ１に対して、高精度で位置決めすることも容易ではない。
本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、その目的とする処は、
前記未公知の先願に係るアンテナを改良して、小形，伸縮不要，高性能（特に広帯域同調特性）という特長を損うことなく、工業的生産における品質の均一性維持するに適し、さらに高さ寸法（板状アンテナと地板との間隔寸法）をいっそう低くすることのできる技術を提供するにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために創作した請求項１に係る発明方法の構成は、波長λ近傍で同調するアンテナを構成する方法において、
基板の面に、λ／４で共振するアンテナパターンを形成し、
金属フレームの平板状部に対して上記の基板を対向せしめて支持するとともに、その金属フレームによって、λ／４で共振するヘリカルコイルを支持し、
上記アンテナパターンの一方の端を金属フレームに対して接続，導通せしめ、
上記ヘリカルコイルの一端と、前記アンテナパターンの一端とを対向させて静電容量を形成し、上記ヘリカルコイルの他端を高周波回路の出力端に接続して、前記ヘリカルコイルをアンテナ励振器として作用させることを特徴とする。
請求項２に係る発明方法の構成は、前記請求項１の発明の構成要件に加えて、上記ヘリカルコイルと高周波回路の出力端を接続，導通せしめる手段において、
同軸ケーブルの芯線をヘリカルコイルの一端に、外部導体を上記金属フレームにそれぞれ接続、導通せしめ、
前記同軸ケーブルの芯線のもう一方の端を高周波回路の出力端に、外部導体を高周波回路の地板に、それぞれ接続することを特徴とする。
【０００５】
請求項３に係る発明方法の構成は、波長λ近傍で同調するアンテナを構成する方法において、
基板の面の片端に、λ／４で共振するアンテナパターンを形成するとともに、
上記基板の他方の端付近に、λ／４で共振する励振器パターンを形成し、
前記アンテナパターンと励振器パターンとを対向離間させて両者の間に静電容量を形成せしめ、
前記基板に対向する平面状部分を有する金属フレームによって、該基板を支持し、
前記励振器パターンの一端を高周波回路の出力端に接続することを特徴とする。
請求項４に係る発明方法の構成は、前記請求項３の発明の構成要件に加えて、上記励振器パターンと高周波回路を接続，導通せしめる手段において、
同軸ケーブルの芯線をλ／４励振器パターンの一端に、外部導体を上記金属フレームにそれぞれ接続、導通せしめ、
前記同軸ケーブルの芯線のもう一方の端を高周波回路の出力端に、外部導体を高周波回路の地板に、それぞれ接続することを特徴とする。
【０００６】
請求項５に係る発明方法の構成は、前記請求項１もしくは請求項３の構成要件に加えて、前記アンテナパターンは、前記基板上に形成された、長方形もしくはジグザグ状部を有する概要的に短冊状であり、
上記基板が金属フレームによって支持されるとともに、上記ジグザグ状部付近が上記金属フレームに接続、導通されることを特徴とする。
【０００７】
請求項６に係る発明方法の構成は、前記請求項１もしくは請求項３の発明の構成要件に加えて、前記金属フレームの両端部に、取付ネジを挿通するための孔を設けて、この孔に挿通した取付ネジを前記地板に螺着して該金属フレームを地板に対して固定するとともに導通せしめ、
もしくは、前記金属フレームの両端部に、「λ／４で共振するアンテナパターンを形成した基板」と反対方向に突出する接地・取付用の端子を形成し、この端子を地板に貫通させてはんだ付けすることを特徴とする。
【０００８】
請求項７に係る発明方法の構成は、前記請求項１もしくは請求項３の発明の構成要件に加えて、前記の金属フレームに、前記アンテナパターンを形成された基板とほぼ等しい長方形状の平板状部を形成し、
上記平板状部の端部付近をほぼ直角に折り曲げて立壁状部を形成するとともに、該立壁状部の先端付近で前記アンテナパターンを形成された基板を支持し、
かつ、前記長方形状の平板状部を、その長辺に沿ってほぼ直角に折り曲げ、補強リブとして機能する補強縁を形成して、前記平板状部の歪みを防止することを特徴とする。
【０００９】
請求項８に係る発明方法の構成は、前記請求項１の発明方法の構成要件に加えて、前記ヘリカルコイルを円柱状ボビンに巻き付けて形成し、該ボビンを前記金属フレームに取り付け、
前記アンテナを形成した基板の片方の端を金属フレームに取り付けて支持するとともに、上記基板の他方付近を前記のボビンに取り付けて支持することを特徴とする。
【００１０】
請求項９に係る低姿勢小型アンテナの構成は、波長λ近傍で同調するアンテナにおいて、
λ／４で共振するアンテナパターンを形成された基板と、
上記基板の片端に取り付けられて該基板を支持し、アンテナパターンに接続，導通された金属フレームと、
上記金属フレームに取り付けられたコイル用のボビンと、
上記ボビンに巻回成形されて、λ／４で共振するヘリカルコイルと、
上記ヘリカルコイルの一端に芯線を接続，導通されるとともに、外部導体を金属フレームに接続，導通された同軸ケーブルとを具備していて、
上記金属フレームは、地板に装着できるようになっており、前記ヘリカルコイルの他端と、前記アンテナパターンとが対向離間していて、両者の間に静電容量が形成されていることを特徴とする。
請求項１０に係る低姿勢小型アンテナの構成は、前記請求項９の発明の構成要件に加えて、上記ヘリカルコイルと高周波回路の出力端を接続，導通せしめる手段において、
同軸ケーブルの芯線をヘリカルコイルの一端に、外部導体を上記金属フレームにそれぞれ接続，導通せしめ、
前記同軸ケーブルの芯線のもう一方の端を高周波回路の出力端に、外部導体を高周波回路の地板に、それぞれ接続することを特徴とする。
【００１１】
請求項１１の発明に係る低姿勢小型アンテナの構成は、波長λ近傍で同調するアンテナにおいて、
基板の面の一端、λ／４で共振するアンテナパターンを形成するとともに、
上記基板の他端付近に、λ／４で共振する励振器パターンとが形成されるとともに、上記双方のパターンが対向離間して両者の間に静電容量が形成されており、
上記の基板が金属フレームによって支持されるとともに、前記アンテナパターンが上記金属フレームに接続，導通され、
かつ、同軸ケーブルの外部導体が上記金属フレームに接続，導通されるとともに、該同軸ケーブルの芯線が「前記励振器パターンが前記アンテナパターンに対向している部分の反対側の端部付近」に接続，導通され、
前記金属フレームが高周波回路基板に形成された地板に装着し得るようになっていることを特徴とする。
請求項１２の発明に係る低姿勢小型アンテナの構成は、前記請求項１１の発明の構成要件に加えて、上記励振器パターンと高周波回路を接続，導通せしめる手段において、
同軸ケーブルの芯線をλ／４励振器パターンの一端に、外部導体を上記金属フレームにそれぞれ接続、導通せしめ、
前記同軸ケーブルの芯線のもう一方の端を高周波回路の出力端に、外部導体を高周波回路の地板に、それぞれ接続することを特徴とする。
請求項１３の発明に係る低姿勢小型アンテナの構成は、前記請求項９もしくは請求項１１の発明の構成要件に加えて、前記アンテナパターンは、前記基板上に形成された、長方形もしくはジグザグ状部を有する概要的に短冊状であり、
上記基板が金属フレームによって支持されるとともに、上記ジグザグ状部付近が上記金属フレームに接続、導通されることを特徴とする。
請求項１４の発明に係る低姿勢小型アンテナの構成は、前記請求項９もしくは請求項１１の発明の構成要件に加えて、前記の金属フレームの形状，寸法は、前記基板に類似する部分を有しており、
上記基板に類似している部分の長手方向の両端部が、取付ネジにより、もしくは取付用の接地端子により、地板に対して機械的に固定されるとともに電気的に導通されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項１５の発明に係る低姿勢小型アンテナの構成は、前記請求項９もしくは請求項１１の発明の構成要件に加えて、前記の金属フレームは、前記短冊状の基板に類似した形状、寸法の平板状部分を有しており、
上記平板状部の長手方向の端部付近がほぼ直角に折り曲げられて立壁状部が形成されるとともに、該立壁状部の端付近に前記短冊状の基板が取り付けられて支持されており、
かつ上記平板状部の長手方向の縁がほぼ直角に折り曲げられて、該平板状部の歪みを防止する補強リブとして機能し得るようになっていることを特徴とする。
【００１３】
請求項１６の発明に係る低姿勢小型アンテナの構成は、前記請求項９の発明の構成要件に加えて、前記金属フレームに形成された平板状部に、係合用の孔もしくは切欠が設けられるとともに、前記ボビンの片方の端面に係合用の突起が設けられ、
かつ、前記短冊状基板の長手方向の端部付近に、係合用の孔もしくは切欠が設けられるとともに、前記ボビンの他方の端面に係合用の突起が設けられて、２組の「係合孔もしくは係合切欠と係合用突起との対偶」が形成されており、
前記のボビンを、その中心線まわりに回動せしめることによって、上記２組の係合対待遇が、同時に係合されたり同時に離脱されたりするようになっていることを特徴とする。
【００１４】
請求項１７の発明に係る低姿勢小型アンテナの構成は、波長λ近傍で同調するアンテナにおいて、
概要的に短冊状をなし、ジグザグ状部を形成された、λ／４で共振する板状アンテナのパターンを形成された基板と、
上記の基板の長手方向の片方の端に取り付けられて該基板を支持し、板状アンテナパターンのジグザグ状部付近に接続，導通された金属フレームと、
上記金属フレームに取り付けられたコイル用のボビンと、
上記ボビンに巻回成形されて、λ／４で共振するヘリカルコイルと、
上記ヘリカルコイルの一端に芯線を接続，導通されるとともに、外部導体を金属フレームに接続，導通された同軸ケーブルとを具備しており、
かつ、前記金属フレームに、
イ．前記短冊状の基板とほぼ等しい形状，寸法を有し、該基板に対してほぼ平行に対向している平板状部分と、
ロ．短冊状の平板状部分の長辺に隣接して、その幅方向に同一平面に沿って延長した形状の延長部と、
ハ．前記平板状部と延長部とが一体に連接された長方形板状部分の周囲の大半の部分が、前記基板と反対側に折り曲げられた補強縁と、
ニ．前記延長部に穿たれた、地板取付ネジ用の透孔と、が設けられていて、
前記ヘリカルコイルの他端と、前記板状アンテナパターンとが対向離間して、両者の間に静電容量が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の１実施形態を示す模式的な斜視図であって、請求項１および請求項６に対応し、請求項５および請求項１０の構成も表している。
符号５を付して示したのは短冊状の基板である。本発明において短冊状とは、外見的に明らかに正方形と異なる長方形、および、これに類似した形状をいう。
上記の基板５の片面の大半を覆って、λ／４で共振する板状アンテナ素子のパターン６が形成されている。このアンテナパターン６は、基板面の長手方向の片側に寄せて配置されている。
Ｘ−Ｘ´は、基板５の長手方向の中心線であり、本例においてはλ／４板状アンテナパターン６がＸ側に寄せられ、Ｘ´側の端部はパターンの無い区域になっている。
上記λ／４板状アンテナパターン６の、Ｘ−Ｘ´方向についてＸ側に片寄せてジグザグ状部６ａが設けられている。
このようにしてジグザグ状部を設けると、電気的長さλ／４の板状アンテナの機械的長さ寸法をλ／４よりも短くすることができる。しかし、充分な注意を払わないでジグザグ状部を設けるとアンテナ性能（利得，同調帯域幅）を著しく劣化させる虞れが有る。
本実施形態のようにジグザグ状部６ａをＸ側（板状アンテナの接地端側）に片寄せると、ジグザグ状部に因るアンテナ性能の劣化を軽減することができる。
【００１６】
符号７を付して示したのは、基板５を支持する金属フレームである。
上記金属フレーム７には、基板５とほぼ同形、同寸の平板状部７ａが形成されている。この金属フレーム７はアンテナ性能の面からも重要な構成部材であって、その長手方向の片方の端をほぼ直角に折り上げて立壁状部７ｂを形成し、その上端の縁に基板５のＸ側の端を取り付けて支持している。取付け方法は限定されないが、本例においては基板面にパターンを形成している金属膜にハンダ付けした。上記平板状部７ａの長手方向の平行２辺を補強リブ状にほぼ直角に折り曲げて補強縁７ｃを形成してある。金属フレーム７の端部や２辺の折り曲げ角度は直角であることが望ましいが、機構学的に等価な構造であれば、必ずしも直角でなくても本発明の技術的範囲に属する。
符号７ｄ、７ｅを付して示したのは、それぞれ金属フレーム７の板金素材から切り起こして形成された端子で、回路基板（図外）の地板に挿通してハンダ付けされる。これにより，金属フレーム７は機械的に地板に固定されるとともに、電気的に地板と一体になる。
【００１７】
ボビン８は、図２を参照して後に述べるように、上，下の端面をそれぞれ基板５と金属フレーム平板状部７ａとに取り付けられ、支柱としての役目も兼ねており、λ／４で共振するヘリカルコイル９を巻回されている。
上記ヘリカルコイル９の下端９ａに、同軸ケーブル１０の芯線１０ａが接続され、その外部導体１０ｂは金属フレーム７に接続導通されている。この同軸ケーブル１０の他端にはケーブルコネクタ１０ｃが接続されていて、高周波回路（図外）の出力端に接続導通される。
これにより、前記ヘリカルコイル９の下端９ａは入力端となり、その上端が出力端９ｂとなる。該出力端９ｂと、先に述べた板状アンテナパターン６との間に静電容量ｃが形成され、前記ヘリカルコイル９はλ／４で共振する励振器として機能し、前記アンテナパターン６は後に図５を参照して説明するような優れたアンテナ特性を発揮する。
本図１に示した実施形態のアンテナは、その機械的な高さ寸法Ｈが低く、機械的な長さ寸法Ｌが小さいので、移動通信機などの内蔵アンテナとして好適である。
その上、本図１に示した構成部材が１個のアッセンブリを形成していて、市場流通性を有しているので、分業化されたアンテナ専門メーカーにとって、商取引，計数，包装など各種の面で実用的に好都合である。
【００１８】
図２は、前掲の図１に示した実施形態の要部分解斜視図である。
金属フレーム７の平板状部７ａは、その長手方向の片方の端に立壁状部７ｂが形成されている（既述）。その他方の端付近に、係合孔７ｆが穿たれている。
これに対応してボビン８の底面には下部係合突起８ｂが設けられている。
上記ボビン８の頂面には上部係合突起８ａが設けられていて、これに対応する係合孔５ａが、基板５のＸ′側の端部付近に設けられている。
このように構成すると、ボビン８の取り付けや、ボビン８による基板５の支持に関して、接着などの煩雑な操作を必要とせず、タップ立てやネジ螺合締付といった構造や操作を必要とせず、迅速かつ容易にボビン８を取り付けることができ、必要に応じて脱着することもできる。
【００１９】
図３は、前掲の図１、図２と異なる実施形態の模式的な斜視図である。
本実施形態の基板５は、前記実施形態における基板５に対応する構成部材であるが、前記実施形態におけるよりもＸ−Ｘ´方向の長さを長く構成してある。
該基板５のＸ側に寄せて、λ／４で共振するアンテナパターン６、およびジグザグ状部６ａを設けてあることは前記実施形態と類似の構成である。
基板５がＸ−Ｘ´方向に長いので、そのＸ´側寄りにはアンテナパターン６が形成されていないスペースが出来る。このスペースに、λ／４で共振する励振器パターン１２を構成する。
そして、上記λ／４励振器パターン１２と前記λ／４アンテナパターン６とが対向している箇所に、静電容量ｃを形成させる。
符号１１を付して示したのは、前記の基板５を支持する金属フレームであって、該基板とほぼ同形，同寸の平板状部１１ｂが形成されている。
上記平板状部１１ｂの、長手方向について両端部付近に、それぞれ立壁状部１１ｂが設けられていて、該立壁状部１１ｂの上端の縁付近に前記の基板５を取り付けて支持している。
前記λ／４励振器パターン１２の「アンテナパターン６に対向している側」の反対側の端に同軸ケーブル１０の芯線が接続されている。
本図３においては読図を容易ならしめるように模式化して、基板５の上面側に描いてあるが、本実施形態の実物においては基板５の下面側（金属フレーム平板状部１１ａとの間）に前記同軸ケーブル１０が配線されている。
上記同軸ケーブル１０の外部導体は、前記金属フレーム１１に接続，導通されている。
本図３に示した取付ネジ挿通孔５ａについては、図４を参照して次に説明する。
【００２０】
図４は、前掲の図３に示した実施形態の縦断面図である。
基板５を支持している金属フレーム１１は、その平板状部１１ａを地板１５ａに装着して使用に供される。本例の地板１５ａは、無線機（図外）の回路基板１５の面に成膜された部材である。
上記金属フレーム平板状部１１ａの長手方向について両端付近に孔１１ｃが穿たれていて、この孔１１ｃに挿通された取付ネジ１３により、該金属フレーム平板状部１１ａが地板１５ａに密着せしめられて、機械的に固定されるとともに、電気的に一体化される。
上記の取付ネジ１３を取り付けたり締め付けたりするため、基板５に取付ネジ挿通孔５ａが穿たれている。１４はドライバである。
先に本明細書の段落番号０００３で述べたように、本発明は未公知の先願に係るアンテナ技術の改良であり、広義にはブルーツース方式のアンテナに属する。
この方式のアンテナは、充分な接地容量を前提として良好に機能するものであるから、金属フレームを完全に接地させることは非常に重要である。本図４に例示した取付ネジ１３や、前掲の図２に示した接地・取付端子７ｄ，７ｅが、金属フレーム平板状部の両端それぞれに配設されているのは、金属フレームの平板状部を、完全なアースとして機能させるための構成である。
図５は、図１に示した実施形態におけるＳＷＲ特性図表であり、図６は図３に示した実施形態におけるＳＷＲ特性図表であって、いずれの実施例も数ギガサイクル付近で優れた広帯域性を有していることが分かる。
【００２１】
図７は、先に図１に示した実施形態の変形例を示す模式的な斜視図である。
例えば既製の回路基板に設けられた地板、もしくは既製の通信機に内蔵されている地板に、本発明に係るアンテナを装着しようとしたとき、既製の基板に「本発明に係るアンテナの金属フレーム」を装着する余裕面積の無い場合も起こり得る。このような場合は、本図５に示した金属フレーム７´のように、平板状部７ａを側方ヘ延長した形の取付用延長部７ｇを形成し、この延長部にネジ孔として使用する透孔７ｈを穿つとともに、これに対応するネジ孔１６ａを地板１６に設け、取付ネジ１３を透孔７ｈに挿通してネジ孔１６ａに螺合し、これを締め付ける。これによって、地板１６に仮想線で示したエリアｅを利用して本発明に係るアンテナを設置することができる。
なお、本実施形態（図７）に示した地板１６は、回路基板に成膜された地板であっても良く、板金製の単独の部材であっても良い。
【００２２】
図８は前記と異なる実施形態を示す。この実施形態は、前掲の図１に示した実施形態の改良例であって、基板５，アンテナパターン６，ボビン８，ヘリカルコイル９，同軸ケーブルコネクタ１０ｃ，および静電容量ｃは、前掲の図１に示した実施形態におけると同様ないし類似の構成部分である。
本実施形態（図８）の金属フレーム１７は、地板１６に対する取付状態を良くするため、前記実施形態（図１）の金属フレーム７を改良した構成部材である。
上記金属フレーム１７は、基板５に対して平行に対向する平板状の部分１７ａと延長部１７ｂとが一体に連設されるとともに、上記平板状部分１７ａの端部が直角に折り上げた形に延長されて立壁状部１７ｃを形成している。
この立壁状部１７ｃは、前記実施形態（図１）における立壁状部７ｂに対応する構成部分であって、基板５を支持している。
前記平板状部分１７ａは、短冊状の基板５とほぼ等しい形状，寸法をなしていて、その長辺に隣接せしめて、同一平面状に、延長部１７ｂが設けられている。この延長部１７ｂの長辺の長さ寸法は、前記平板状部分１７ａの長さ寸法とほぼ等しく設定することが望ましい。また、延長部１７ｂの幅寸法は限定されないが、平板状部分１７ａの幅寸法と同程度に設定しておくのが適当である。
【００２３】
上述のように構成された結果、一体に連設された平板状部分１７ａと延長部１７ｂとは、ほぼ長方形をなす。この長方形の周囲の大半の部分を図の下方（すなわち、基板５と反対側）に折り曲げて補強縁１７ｄを形成する。この補強縁１７ｄを設けることによって、一体成形された平板状部１７ａと延長部１７ｂとの剛性が増し、歪みにくくなるのでアンテナ性能が安定し、かつ、後に述べるようにして地板１６に装着したとき、機械的な支持が強固になる。
本発明において「周囲の大半を折り曲げて補強縁を形成すること」は、周囲の全部を折り曲げて補強縁を形成することも含む意であるが、必ずしも全周でなくても良い。本図８の例においては板金成形の都合上、立壁状部１７ｃを折り上げた箇所は補強縁が途切れている。
また、切欠１７ｅは、図外の構成部分との干渉を避けるために設けたものであって、この部分でも補強縁が途切れている。なお、本図８において、上記切欠１７ｅの所に補強縁の断面が現れていて、その形状が容易に理解される。
【００２４】
前記延長部１７ｂには、取付ネジ用の透孔１７ｆが穿たれている。
取付ネジ用のメネジ孔１６ａが穿たれている地板１６の縁を、矢印ａのように金属フレームの延長部１７ｂの上に重ね合わせ、取付ネジ１３を屈曲矢印ｂのように透孔１７ｆに挿通した後、取付ネジ孔１６ａに螺合して締め付ける。
この図８に示したようにして金属フレーム１７を地板１６に接続すると、取付ネジ１３の頭部が図の下向きになる。しなわち、該頭部が地板１６からアンテナパターン６に向けて膨出することが無い。このため、取付ネジ１３がアンテナ性能に悪影響を及ぼさない。
【００２５】
【発明の効果】
以上に本発明の実施形態を挙げてその構成，機能を明らかならしめたように、請求項１の発明方法によると、板状アンテナパターンが基板面に形成されており、かつ、該アンテナパターンが金属フレームに接続されるので、このアンテナパターンの精密な位置決めが容易である。
その上、アンテナ励振器として作用するヘリカルコイルを上記の基板に対して位置決めすることによって、該ヘリカルコイルをアンテナパターンに対して位置決めすることができる。
このように位置決めが容易であるから、工業的に生産した場合、多数の製品の品質（特にアンテナ特性）を均一ならしめることができる。
請求項２の発明方法によると、請求項１の発明に係る低姿勢小型アンテナを、高周波回路に対して容易かつ確実に電気的に接続することができる。
請求項３の発明方法によると、λ／４アンテナパターンとλ／４励振器パターンとが基板の面に形成されているので、両者の相対的な位置関係を精密に規制することができ、かつ、上記双方のパターンを「接地された金属フレーム」に対して正確に位置決めすることができる。
このため、工業的に生産した場合、多数の製品の品質（特にアンテナ性能）が均一に保たれる。
請求項４の発明方法によると、請求項３の発明に係る低姿勢小型アンテナを、高周波回路に対して容易かつ確実に電気的に接続することができる。
請求項５の発明方法によると、請求項１の低姿勢小型アンテナ、もしくは請求項３の低姿勢小型アンテナの長さ寸法をいっそう短縮することができる。
請求項６の発明方法によると、金属フレームが地板に対して確実に固定され、かつ確実に導通される。
この種のアンテナは、充分な地板を有することを条件として、実用に耐え得るアンテナ性能が得られる。このため、金属フレームを必須の構成とする請求項１、同の発明において、本請求項６を適用して該金属フレームを地板に対して機械的に固定するとともに、電気的に一体化することの実用的価値は多大である。
請求項７の発明方法によると、基板に対向する金属フレーム平板状部の平面度が確保され、かつ、基板と平板状部との位置関係が確実に規制されるので、良好なアンテナ特性が得られ、特に、工業的に生産した場合に、多数の製品の品質の均一性が保証される。
請求項８の発明方法によると、基板の両端部と金属フレーム平板状部の両端部とが、それぞれ相互に、立壁状部とボビンとによって確実に支持され、その電気的性能が良好に保たれる。特に、工業的に生産した場合、多数の製品の均一性（特に、アンテナ性能の均一性）が保証される。
【００２６】
請求項９の発明アンテナによると、板状アンテナのパターンが基板に形成され、かつ、該基板が金属フレームに取り付けられ、
一方、該金属フレームに取り付けられたボビンにヘリカルコイルが巻成されていて、このヘリカルコイルが励振器として作用するので、板状アンテナと励振器（ヘリカルコイル）との位置合わせが容易であり、使用中に狂う虞れも無い。同様の理由により、工業的に生産した場合、多数の製品の品質（特にアンテナ性能）に均一性が良い。
請求項１０の発明によると、請求項９の発明に係る低姿勢小型アンテナを、高周波回路に対して容易かつ確実に電気的に接続することができる。
請求項１１の発明を適用すると、λ／４アンテナパターンと、λ／４励振器パターンとが、共通の基板（５）に形成されているので、双方のパターンの相対的な位置関係が容易にかつ高精度で規制され、これを工業的に生産した場合、多数の製品の品質が（特にアンテナ性能）の均一性が保証される。
請求項１２の発明によると、請求項１１に係る低姿勢小型アンテナを、高周波回路に対して容易かつ確実に、電気的に接続することができる。
請求項１３の発明によると、請求項９もしくは請求項１１の低姿勢小型アンテナの長さ寸法をいっそう短縮することができる。
請求項１４の発明によると、金属フレームの内で基板に対向している部分（すなわち、板状アンテナパターンに対向している面）が、地板に対して確実に固定され、かつ電気的に一体化される。λ／４アンテナパターンは、上述のようにして確保された充分な地板容量の存在を前提として良好なアンテ特性を発揮することができる。
請求項１５の発明によると、金属フレームの内で基板に対向している部分の平面度が保たれ、かつ、該対向部分の間隔が規制されるので、所望のアンテナ特性（高利得・広帯域性）が安定して得られる。
請求項１６の発明によると、励振器として機能するヘリカルコイルのボビンによって、「金属フレームに対して基板を支持する役目」を兼ねさせるので、簡単な構成で強固な枠状の構造が得られ、安定したアンテナ性能が保持され、しかも上記ボビンの組立作業性が良く、迅速、容易に組み付けることができる。
【００２７】
請求項１１の発明のアンテナによると、板状アンテナのパターンが基板に形成され、かつ、該基板が金属フレームに取り付けられ、
一方、該金属フレームに取り付けられたボビンにヘリカルコイルが巻成されていて、このヘリカルコイルが励振器として作用するので、板状アンテナと励振器（ヘリカルコイル）との位置合わせが容易であり、使用中に狂う虞れも無い。
その上、金属フレームに形成された延長部に対して地板が取り付けられるようになっており、かつ、金属フレームの平板状部分と延長部とを一体成形された長方形板状部材の周囲に補強縁が形成されているので、アンテナパターンに対向してグランドとして機能する平板状部分が歪みにくく、地板に対して確実かつ強固に固定される。このため、無線通信機に対してアンテナを組み付ける作業性が良く、しかも、アンテナ性能が安定していて、当該無線通信機を過って取り落とすなどして衝撃を与えても、破損したり調整が狂ったりする虞れが無い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態を示す模式的な斜視図であって、請求項１および同６に対応し、請求項５および同１０の構成も表している。
【図２】前掲の図１に示した実施形態の要部分解斜視図である。
【図３】前掲の図１、図２と異なる実施形態の模式的な斜視図である。
【図４】前掲の図３に示した実施形態の縦断面図である。
【図５】前掲の図１に示した実施形態におけるＳＷＲ特性図表である。
【図６】前掲の図３に示した実施形態におけるＳＷＲ特性図表である。
【図７】図１に示した実施形態の変形例における分解斜視図である。
【図８】図１に示した実施形態の改良例を描いた模式的な斜視図である。
【図９】未公知の先願発明の原理を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１…片側接地板状アンテナ、２…地板、３…アンテナ励振器、４…高周波回路５…基板、６…λ／４で共振する板状アンテナ、６ａ…ジグザグ状部、７…金属フレーム、７ａ…平板状部、７ｂ…立壁状部、７ｃ…補強縁、７ｄ、７ｅ…接地・取付端子、７ｆ…係合孔、８…ボビン、８ａ…上部係合突起、８ｂ…下部係合突起、９…λ／４で共振するヘリカルコイル、９ａ…ヘリカルコイル入力端、９ｂ…ヘリカルコイル出力端、１０…同軸ケーブル、１０ａ…芯線、１０ｂ…外部導体、１１…基板を支持する金属フレーム、１１ａ…平板状部、１１ｂ…立壁状部、１１ｃ…孔、１２…λ／４励振器パターン、１３…取付ネジ、１４…ドライバ、１５…回路基板、１５ａ…地板、１６…地板、１６ａ…取付ネジ孔、１７…金属フレーム、１７ａ…基板に対向する平板状の部分、１７ｂ…延長部、１７ｃ…立壁状部、１７ｄ…補強縁、１７ｅ…切欠、１７ｆ…透孔。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a built-in antenna for a small wireless communication device, which is small and lightweight, has excellent gain and broadband tuning characteristics, and is low in size and particularly suitable for industrial production. It is related to the antenna.
[0002]
[Prior art]
A whip antenna that resonates at λ / 2 is used as an antenna for transmitting and receiving a GHz (gigahertz) class radio wave.
However, if the mechanical length of the whip antenna is about 10 centimeters, it may be inconvenient to handle, so it can be stored and extended by configuring it into a telescopic or tilted configuration. Was often used.
However, the retractable / expandable method requires a lot of maneuvering operation, and there is a possibility of colliding with an external obstacle in the extended posture and breaking.
Therefore, a built-in antenna has been developed that is shortened to about λ / 4 and does not require manual operation for expansion and contraction. This technique has been created by the present inventor and has been filed separately by the present applicant (Japanese Patent Application No. 2000-237629) (hereinafter referred to as an unknown prior application).
FIG. 9 is a schematic diagram shown as FIG. 1 in the previously unknown invention of the prior application.
A plate-like antenna 1 having an overall length λ / 4 is bent in an L shape, and an end 1a on the short side is attached to and supported by a ground plate 2.
On the other hand, the antenna exciter 3 of λ / 4 has its input end 3b connected to the output end of the high-frequency circuit 4, and its open end 3a faces and separates from the open end 1c of the plate antenna 1 so as to be static. An electric coupling capacitance c is formed.
The antenna according to the unknown prior application shown in FIG. 9 has an electrical length of λ / 4, and its mechanical length can be shortened to less than λ / 4. If this is used as a built-in antenna, the telescopic operation is not required, which is very convenient, and there is no possibility of breakage due to collision with an external obstacle. In addition, it has wideband tuning and high gain, and has excellent antenna characteristics.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventor, after filing the above-mentioned unknown invention, promoted its practical application research and confirmed that the desired effect was exhibited even under practical conditions. I found that there was room, and confirmed this.
The room for improvement is explained below.
In order to operate this antenna device with good characteristics, the electrostatic coupling capacitance c is an appropriate value that reveals the critical coupling state, and the long side and the ground plane of the L-shaped plate-shaped antenna 1 are used. The parallelism with 2 and the interval dimension are required to be appropriate.
Although the above items do not cause any problems under laboratory use conditions, when this antenna (Fig. 8) is industrially mass-produced, the quality of many products (specifically, the uniformity of antenna characteristics) Gender) is difficult to maintain.
The reason for this is that a plate-like antenna 1 obtained by punching a metal plate into a strip shape and bending it into an L-shape is attached to the ground plate 2 at the short side, and the position and posture of the plate-like antenna 1 are regulated with high accuracy. Because it is not easy to do.
Further, it is not easy to position the antenna exciter 3 with respect to the plate antenna 1 with high accuracy.
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances,
It is suitable for maintaining the uniformity of quality in industrial production without losing the features of small size, expansion and contraction, and high performance (especially broadband tuning characteristics) by improving the antenna according to the previously unknown prior application. The object of the present invention is to provide a technique capable of further reducing the height dimension (the distance between the plate-like antenna and the ground plane).
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the inventive method according to claim 1 created to achieve the above object is a method of configuring an antenna tuned in the vicinity of a wavelength λ.
An antenna pattern that resonates at λ / 4 is formed on the surface of the substrate,
While supporting the above-mentioned substrate so as to face the flat part of the metal frame, the metal frame supports a helical coil that resonates at λ / 4,
Connect and connect one end of the antenna pattern to the metal frame,
Capacitance is formed by making one end of the helical coil and one end of the antenna pattern face each other, and the other end of the helical coil is connected to an output end of a high-frequency circuit so that the helical coil acts as an antenna exciter. It is characterized by making it.
In addition to the constituent features of the invention of claim 1, the configuration of the invention method according to claim 2 is a means for connecting and conducting the helical coil and the output terminal of the high-frequency circuit.
Connect the core wire of the coaxial cable to one end of the helical coil and connect the outer conductor to the metal frame.
The other end of the core wire of the coaxial cable is connected to the output end of the high-frequency circuit, and the outer conductor is connected to the ground plane of the high-frequency circuit.
[0005]
The configuration of the inventive method according to claim 3 is a method of configuring an antenna that is tuned in the vicinity of a wavelength λ,
An antenna pattern that resonates at λ / 4 is formed on one end of the surface of the substrate,
An exciter pattern that resonates at λ / 4 is formed near the other end of the substrate,
The antenna pattern and the exciter pattern are separated from each other to form a capacitance between them,
The substrate is supported by a metal frame having a planar portion facing the substrate;
One end of the exciter pattern is connected to an output end of a high frequency circuit.
In addition to the constituent features of the invention of claim 3, the configuration of the invention method according to claim 4 is a means for connecting and conducting the exciter pattern and the high frequency circuit,
Connect the core wire of the coaxial cable to one end of the λ / 4 exciter pattern and connect the outer conductor to the metal frame.
The other end of the core wire of the coaxial cable is connected to the output end of the high-frequency circuit, and the outer conductor is connected to the ground plane of the high-frequency circuit.
[0006]
In addition to the constituent features of the first or third aspect, the antenna pattern has a rectangular or zigzag-shaped portion formed on the substrate. And
The substrate is supported by a metal frame, and the vicinity of the zigzag portion is connected to and conductive with the metal frame.
[0007]
In addition to the constituent features of the invention of claim 1 or claim 3, the configuration of the invention method according to claim 6 is provided with holes for inserting mounting screws at both ends of the metal frame. Fixing the metal frame to the ground plate by screwing the mounting screw inserted into the ground plate, and making it conductive,
Alternatively, on both ends of the metal frame, a grounding / mounting terminal projecting in the opposite direction to the “substrate having an antenna pattern that resonates at λ / 4” is formed, and this terminal is passed through the ground plane and soldered. It is characterized by doing.
[0008]
In addition to the constituent features of the invention of claim 1 or claim 3, the configuration of the invention method according to claim 7 is a rectangular flat plate that is substantially equal to the substrate on which the antenna pattern is formed on the metal frame. Forming part,
Bending the vicinity of the end of the flat plate portion at a substantially right angle to form a standing wall-like portion, and supporting the substrate on which the antenna pattern is formed near the tip of the standing wall-like portion,
In addition, the rectangular flat plate-like portion is bent at a substantially right angle along its long side to form a reinforcing edge that functions as a reinforcing rib, thereby preventing distortion of the flat plate-like portion.
[0009]
In addition to the constituent features of the inventive method of claim 1, the configuration of the inventive method according to claim 8 is formed by winding the helical coil around a cylindrical bobbin, and attaching the bobbin to the metal frame,
One end of the substrate on which the antenna is formed is attached to and supported by a metal frame, and the other vicinity of the substrate is attached to and supported by the bobbin.
[0010]
The configuration of the low-profile small antenna according to claim 9 is an antenna that is tuned in the vicinity of the wavelength λ.
a substrate on which an antenna pattern resonating at λ / 4 is formed;
A metal frame attached to one end of the substrate to support the substrate and connected to and connected to the antenna pattern;
A coil bobbin attached to the metal frame;
A helical coil wound around the bobbin and resonating at λ / 4;
A core wire is connected to one end of the helical coil and is electrically connected, and an outer conductor is connected to a metal frame and is connected to a conductive coaxial cable.
The metal frame can be attached to a ground plane, the other end of the helical coil and the antenna pattern are opposed to each other, and a capacitance is formed between the two. To do.
According to a tenth aspect of the present invention, in addition to the constituent features of the ninth aspect of the invention, in the means for connecting and conducting the helical coil and the output terminal of the high-frequency circuit,
Connect the coaxial cable core to one end of the helical coil and connect the outer conductor to the metal frame.
The other end of the core wire of the coaxial cable is connected to the output end of the high-frequency circuit, and the outer conductor is connected to the ground plane of the high-frequency circuit.
[0011]
The configuration of the low-profile small antenna according to the invention of claim 11 is an antenna that is tuned near the wavelength λ.
While forming an antenna pattern that resonates at one end of the surface of the substrate, λ / 4,
In the vicinity of the other end of the substrate, an exciter pattern that resonates at λ / 4 is formed, and both the patterns are opposed to each other, and a capacitance is formed between them.
The substrate is supported by a metal frame, and the antenna pattern is connected to and conductive with the metal frame.
In addition, the outer conductor of the coaxial cable is connected to and conductive with the metal frame, and the core wire of the coaxial cable is connected to “near the end opposite to the portion where the exciter pattern faces the antenna pattern”. , Conducted,
The metal frame can be attached to a ground plate formed on a high-frequency circuit board.
The structure of the low-profile small antenna according to the invention of claim 12 includes, in addition to the constituent features of the invention of claim 11, a means for connecting and conducting the exciter pattern and the high-frequency circuit.
Connect the core wire of the coaxial cable to one end of the λ / 4 exciter pattern and connect the outer conductor to the metal frame.
The other end of the core wire of the coaxial cable is connected to the output end of the high-frequency circuit, and the outer conductor is connected to the ground plane of the high-frequency circuit.
The configuration of the low-profile small antenna according to the invention of claim 13 is the rectangular or zigzag portion formed on the substrate, in addition to the constituent features of the invention of claim 9 or 11. It is generally strip-shaped with
The substrate is supported by a metal frame, and the vicinity of the zigzag portion is connected to and conductive with the metal frame.
In addition to the constituent features of the invention of claim 9 or 11, the configuration and size of the metal frame has a portion similar to the substrate. And
Both ends in the longitudinal direction of a portion similar to the substrate are mechanically fixed and electrically connected to the ground plane by mounting screws or mounting ground terminals. To do.
[0012]
According to a fifteenth aspect of the present invention, in addition to the constituent features of the ninth or eleventh aspect of the invention, the metal frame has a shape and size similar to those of the strip-shaped substrate. It has a flat part,
Near the end in the longitudinal direction of the flat plate portion is bent at a substantially right angle to form a standing wall-shaped portion, and the strip-shaped substrate is attached and supported near the end of the standing wall-shaped portion,
In addition, the longitudinal edge of the flat plate portion is bent at a substantially right angle so that it can function as a reinforcing rib for preventing distortion of the flat plate portion.
[0013]
In the configuration of the low-profile small antenna according to the invention of claim 16, in addition to the constituent features of the invention of claim 9, an engagement hole or notch is provided in the flat plate portion formed in the metal frame. A protrusion for engagement is provided on one end surface of the bobbin,
In addition, an engagement hole or notch is provided in the vicinity of the end in the longitudinal direction of the strip-shaped substrate, and an engagement protrusion is provided on the other end surface of the bobbin. `` An even pair of engagement notch and engagement protrusion '' is formed,
By rotating the bobbin around its center line, the two pairs of engagement and treatment are simultaneously engaged and disengaged.
[0014]
The configuration of the low-profile small antenna according to the invention of claim 17 is an antenna that is tuned near the wavelength λ.
A substrate having a plate-like antenna pattern that resonates at λ / 4, which has a strip-like shape and a zigzag-like portion,
A metal frame attached to one end in the longitudinal direction of the substrate to support the substrate and connected and connected near the zigzag portion of the plate antenna pattern;
A coil bobbin attached to the metal frame;
A helical coil wound around the bobbin and resonating at λ / 4;
A core wire is connected to and connected to one end of the helical coil, and an outer conductor is connected to a metal frame and connected to a coaxial cable.
And to the metal frame,
I. A plate-like portion having substantially the same shape and dimensions as the strip-shaped substrate and facing substantially parallel to the substrate;
B. Adjacent to the long side of the strip-shaped flat plate-like portion, an extension portion having a shape extending along the same plane in the width direction;
C. A reinforcing edge in which most of the periphery of the rectangular plate-like portion in which the flat plate-like portion and the extension portion are integrally connected is bent to the opposite side of the substrate;
D. A through hole for a base plate mounting screw, which is bored in the extension portion, is provided,
The other end of the helical coil and the plate antenna pattern are opposed to each other, and a capacitance is formed between the two.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of the present invention, which corresponds to claims 1 and 6 and also shows the configurations of claims 5 and 10.
Reference numeral 5 denotes a strip-shaped substrate. In the present invention, the strip shape refers to a rectangular shape that is apparently different from a square and a similar shape.
A plate antenna element pattern 6 that resonates at λ / 4 is formed so as to cover most of one side of the substrate 5. The antenna pattern 6 is arranged close to one side in the longitudinal direction of the substrate surface.
XX ′ is a center line in the longitudinal direction of the substrate 5. In this example, the λ / 4 plate antenna pattern 6 is brought close to the X side, and the end on the X ′ side is an area having no pattern. Yes.
The λ / 4 plate antenna pattern 6 is provided with a zigzag portion 6a that is shifted to the X side in the XX ′ direction.
When the zigzag portion is provided in this manner, the mechanical length dimension of the plate-like antenna having the electrical length λ / 4 can be made shorter than λ / 4. However, if the zigzag portion is provided without paying sufficient attention, the antenna performance (gain, tuning bandwidth) may be significantly degraded.
If the zigzag portion 6a is moved closer to the X side (the grounded end side of the plate-like antenna) as in this embodiment, it is possible to reduce the deterioration of the antenna performance due to the zigzag portion.
[0016]
Reference numeral 7 denotes a metal frame that supports the substrate 5.
The metal frame 7 is formed with a flat plate portion 7 a having the same shape and the same size as the substrate 5. The metal frame 7 is an important component in terms of antenna performance. One end in the longitudinal direction is folded at a substantially right angle to form a standing wall-shaped portion 7b, and the X of the substrate 5 is formed at the upper edge. The side end is attached and supported. Although the attachment method is not limited, in this example, it soldered to the metal film which has formed the pattern in the board | substrate surface. Reinforcing edges 7c are formed by bending two parallel sides in the longitudinal direction of the flat plate-like portion 7a into a reinforcing rib shape substantially at a right angle. The bending angle of the end portion and the two sides of the metal frame 7 is desirably a right angle. However, any structure that is mechanically equivalent is not necessarily a right angle and is within the technical scope of the present invention.
Reference numerals 7d and 7e denote terminals which are formed by cutting and raising the metal frame 7 from the sheet metal material, and are inserted into the ground board of the circuit board (not shown) and soldered. Thereby, the metal frame 7 is mechanically fixed to the ground plate and is electrically integrated with the ground plate.
[0017]
As will be described later with reference to FIG. 2, the bobbin 8 has upper and lower end surfaces attached to the substrate 5 and the metal frame flat plate portion 7a, respectively, and also serves as a column, and resonates at λ / 4. A helical coil 9 is wound around.
A core wire 10 a of the coaxial cable 10 is connected to the lower end 9 a of the helical coil 9, and the outer conductor 10 b is connected and connected to the metal frame 7. A cable connector 10c is connected to the other end of the coaxial cable 10, and is connected to an output end of a high frequency circuit (not shown).
Thereby, the lower end 9a of the helical coil 9 becomes an input end, and the upper end becomes an output end 9b. An electrostatic capacity c is formed between the output end 9b and the plate-shaped antenna pattern 6 described above, and the helical coil 9 functions as an exciter that resonates at λ / 4. Excellent antenna characteristics as described with reference to FIG. 5 are exhibited.
The antenna of the embodiment shown in FIG. 1 has a low mechanical height dimension H and a small mechanical length dimension L, and is therefore suitable as a built-in antenna for a mobile communication device or the like.
In addition, the components shown in FIG. 1 form a single assembly and have market distribution characteristics. For the specialized antenna manufacturer, various aspects such as commerce, counting, packaging, etc. Is practically convenient.
[0018]
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the embodiment shown in FIG.
The flat plate-like portion 7a of the metal frame 7 has a standing wall-like portion 7b formed at one end in the longitudinal direction (as described above). An engagement hole 7f is formed near the other end.
Correspondingly, a lower engaging projection 8b is provided on the bottom surface of the bobbin 8.
An upper engagement protrusion 8a is provided on the top surface of the bobbin 8, and an engagement hole 5a corresponding to the upper engagement protrusion 8a is provided in the vicinity of the end portion on the X 'side of the substrate 5.
With this configuration, the bobbin 8 is attached and the substrate 5 is supported by the bobbin 8 without requiring a complicated operation such as adhesion, and without a structure or operation such as tapping or screwing and tightening. And the bobbin 8 can be attached easily and can also be attached or detached as needed.
[0019]
FIG. 3 is a schematic perspective view of an embodiment different from FIGS. 1 and 2 described above.
The substrate 5 of this embodiment is a structural member corresponding to the substrate 5 in the above embodiment, but is configured to have a longer length in the XX ′ direction than in the above embodiment.
The antenna pattern 6 that resonates at λ / 4 and the zigzag portion 6a are provided close to the X side of the substrate 5, which is a configuration similar to that of the above embodiment.
Since the substrate 5 is long in the XX ′ direction, a space where the antenna pattern 6 is not formed is formed near the X ′ side. An exciter pattern 12 that resonates at λ / 4 is formed in this space.
Then, a capacitance c is formed at a location where the λ / 4 exciter pattern 12 and the λ / 4 antenna pattern 6 face each other.
Reference numeral 11 denotes a metal frame that supports the substrate 5 and is formed with a flat plate portion 11b having the same shape and the same size as the substrate.
Standing wall-like portions 11b are provided in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the flat plate-like portion 11b, and the substrate 5 is attached and supported near the upper edge of the standing wall-like portion 11b.
The core wire of the coaxial cable 10 is connected to the end of the λ / 4 exciter pattern 12 opposite to the “side facing the antenna pattern 6”.
In FIG. 3, it is schematically illustrated so as to facilitate reading, and is drawn on the upper surface side of the substrate 5. However, in the actual embodiment of the present embodiment, the lower surface side of the substrate 5 (between the metal frame flat plate portion 11a). The coaxial cable 10 is wired.
The outer conductor of the coaxial cable 10 is connected and connected to the metal frame 11.
The mounting screw insertion hole 5a shown in FIG. 3 will be described next with reference to FIG.
[0020]
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the embodiment shown in FIG.
The metal frame 11 supporting the substrate 5 is used for use by mounting the flat plate portion 11a on the ground plate 15a. The base plate 15a of this example is a member formed on the surface of the circuit board 15 of the wireless device (not shown).
Holes 11c are formed near both ends in the longitudinal direction of the metal frame flat plate portion 11a, and the metal frame flat plate portions 11a are brought into close contact with the ground plate 15a by the mounting screws 13 inserted through the holes 11c. It is mechanically fixed and electrically integrated.
A mounting screw insertion hole 5 a is formed in the substrate 5 in order to attach or tighten the mounting screw 13. Reference numeral 14 denotes a driver.
As described earlier in paragraph 0003 of the present specification, the present invention is an improvement of the antenna technology according to a previously unknown prior application, and belongs to the Bluetooth antenna in a broad sense.
Since this type of antenna functions well on the premise of sufficient grounding capacity, it is very important to ground the metal frame completely. The mounting screw 13 illustrated in FIG. 4 and the grounding / mounting terminals 7d and 7e illustrated in FIG. 2 are disposed at both ends of the metal frame flat plate portion, respectively. Is configured to function as a complete ground.
FIG. 5 is a SWR characteristic chart in the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a SWR characteristic chart in the embodiment shown in FIG. 3. Both examples have excellent broadband characteristics near several gigacycles. It can be seen that
[0021]
FIG. 7 is a schematic perspective view showing a modification of the embodiment shown in FIG.
For example, when an antenna according to the present invention is to be mounted on a ground plate provided on a ready-made circuit board or a ground plate built in a ready-made communication device, the “metal frame of the antenna according to the present invention” is attached to the ready-made substrate. There may be a case where there is no room for mounting. In such a case, as in the metal frame 7 'shown in FIG. 5, a mounting extension 7g having a shape in which the flat plate portion 7a is extended to the side is formed, and the extension is used as a screw hole. A through hole 7h is drilled, and a corresponding screw hole 16a is provided in the base plate 16, and the mounting screw 13 is inserted into the through hole 7h and screwed into the screw hole 16a, and then tightened. As a result, the antenna according to the present invention can be installed on the ground plane 16 using the area e indicated by the virtual line.
In addition, the ground plane 16 shown in this embodiment (FIG. 7) may be a ground plane formed on a circuit board, or may be a single sheet metal member.
[0022]
FIG. 8 shows an embodiment different from the above. This embodiment is an improved example of the embodiment shown in FIG. 1, and the substrate 5, the antenna pattern 6, the bobbin 8, the helical coil 9, the coaxial cable connector 10c, and the capacitance c are shown in the previous figure. The same or similar components as those in the embodiment shown in FIG.
The metal frame 17 of this embodiment (FIG. 8) is a structural member obtained by improving the metal frame 7 of the above-described embodiment (FIG. 1) in order to improve the mounting state with respect to the base plate 16.
The metal frame 17 has a flat plate-like portion 17a and an extension portion 17b which are opposed to each other in parallel with the substrate 5, and an end portion of the flat plate-like portion 17a is folded at a right angle. It is extended and the standing wall-like part 17c is formed.
The standing wall portion 17c is a component corresponding to the standing wall portion 7b in the embodiment (FIG. 1), and supports the substrate 5.
The flat plate portion 17a has substantially the same shape and dimensions as the strip-shaped substrate 5, and is provided with an extension portion 17b adjacent to the long side and in the same plane. It is desirable that the length dimension of the long side of the extension portion 17b is set to be approximately equal to the length dimension of the flat plate portion 17a. Moreover, although the width dimension of the extension part 17b is not limited, it is suitable to set to the same extent as the width dimension of the flat part 17a.
[0023]
As a result of the configuration described above, the flat plate-like portion 17a and the extension portion 17b that are integrally provided are substantially rectangular. The reinforcing edge 17d is formed by bending most of the periphery of the rectangle downward in the figure (that is, on the side opposite to the substrate 5). By providing the reinforcing edge 17d, the rigidity of the integrally formed flat plate portion 17a and the extension portion 17b is increased, and the antenna performance is stable because it is less likely to be distorted. , Mechanical support becomes stronger.
In the present invention, “to form the reinforcing edge by bending most of the periphery” includes to form the reinforcing edge by bending the entire periphery, but it does not necessarily have to be the entire periphery. In the example of FIG. 8, the reinforcing edge is interrupted at the place where the standing wall-shaped portion 17c is folded up for the convenience of sheet metal forming.
Further, the notch 17e is provided in order to avoid interference with components not shown in the figure, and the reinforcing edge is also broken at this portion. In FIG. 8, a cross section of the reinforcing edge appears at the notch 17e, and the shape thereof can be easily understood.
[0024]
The extension portion 17b is provided with a through hole 17f for a mounting screw.
The edge of the base plate 16 in which the female screw hole 16a for the mounting screw is formed is overlaid on the extension portion 17b of the metal frame as shown by the arrow a, and the mounting screw 13 is inserted into the through hole 17f as shown by the bending arrow b. After that, it is screwed into the mounting screw hole 16a and tightened.
When the metal frame 17 is connected to the main plate 16 as shown in FIG. 8, the head of the mounting screw 13 faces downward in the figure. That is, the head does not bulge from the ground plane 16 toward the antenna pattern 6. For this reason, the mounting screw 13 does not adversely affect the antenna performance.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the configuration and function of the embodiment of the present invention have been clarified. According to the method of the invention of claim 1, the plate-like antenna pattern is formed on the substrate surface, and the antenna pattern is Since it is connected to the metal frame, precise positioning of the antenna pattern is easy.
Moreover, by positioning the helical coil acting as an antenna exciter with respect to the substrate, the helical coil can be positioned with respect to the antenna pattern.
Thus, since positioning is easy, when manufactured industrially, the quality (especially antenna characteristics) of many products can be made uniform.
According to the method of the invention of claim 2, the low profile small antenna according to the invention of claim 1 can be easily and reliably electrically connected to the high frequency circuit.
According to the method of the invention of claim 3, since the λ / 4 antenna pattern and the λ / 4 exciter pattern are formed on the surface of the substrate, the relative positional relationship between the two can be precisely regulated, and Both of the above patterns can be accurately positioned with respect to the “grounded metal frame”.
For this reason, when manufactured industrially, the quality (especially antenna performance) of many products is kept uniform.
According to the method of the invention of claim 4, the low profile small antenna according to the invention of claim 3 can be easily and reliably electrically connected to the high frequency circuit.
According to the inventive method of claim 5, the length of the low profile small antenna of claim 1 or the low profile small antenna of claim 3 can be further shortened.
According to the method of the invention of claim 6, the metal frame is securely fixed to the ground plate and reliably conducted.
This type of antenna can obtain practical antenna performance on the condition that it has a sufficient ground plane. Therefore, in claim 1 and the same invention in which the metal frame is indispensable, the present invention is applied to fix the metal frame mechanically with respect to the ground plate and to electrically integrate the metal frame. The practical value of is enormous.
According to the seventh aspect of the invention, the flatness of the flat portion of the metal frame facing the substrate is ensured, and the positional relationship between the substrate and the flat portion is reliably regulated, so that good antenna characteristics can be obtained. In particular, in the case of industrial production, the uniformity of the quality of many products is guaranteed.
According to the eighth aspect of the invention, both end portions of the substrate and both end portions of the metal frame flat plate portion are reliably supported by the standing wall portion and the bobbin, respectively, and the electrical performance is kept good. It is. In particular, when produced industrially, the uniformity of a large number of products (particularly uniformity of antenna performance) is guaranteed.
[0026]
According to the invention antenna of claim 9, the pattern of the plate-like antenna is formed on the substrate, and the substrate is attached to the metal frame,
On the other hand, since a helical coil is wound around a bobbin attached to the metal frame and this helical coil acts as an exciter, the alignment between the plate antenna and the exciter (helical coil) is easy, There is no fear of going crazy during use. For the same reason, when manufactured industrially, the quality (particularly antenna performance) of many products is uniform.
According to the invention of claim 10, the low-profile small antenna according to the invention of claim 9 can be easily and reliably electrically connected to the high-frequency circuit.
When the invention of claim 11 is applied, since the λ / 4 antenna pattern and the λ / 4 exciter pattern are formed on the common substrate (5), the relative positional relationship between the patterns is easy. And when it is regulated with high precision and produced industrially, the quality of many products (especially antenna performance) is guaranteed to be uniform.
According to the twelfth aspect of the present invention, the low profile small antenna according to the eleventh aspect can be easily and reliably electrically connected to the high frequency circuit.
According to the invention of claim 13, the length dimension of the low profile small antenna of claim 9 or 11 can be further shortened.
According to the invention of claim 14, the portion of the metal frame that faces the substrate (that is, the surface that faces the plate antenna pattern) is securely fixed to the ground plane and is electrically integrated. It becomes. The λ / 4 antenna pattern can exhibit good antenna characteristics on the assumption that there is sufficient ground plane capacity secured as described above.
According to the fifteenth aspect of the present invention, the flatness of the portion facing the substrate in the metal frame is maintained, and the distance between the facing portions is restricted, so that the desired antenna characteristics (high gain / broadband performance) can be obtained. ) Is obtained stably.
According to the invention of claim 16, since the bobbin of the helical coil that functions as an exciter also serves as "the role of supporting the substrate with respect to the metal frame", a strong frame-like structure can be obtained with a simple configuration, Stable antenna performance is maintained, and the bobbin is easily assembled and can be assembled quickly and easily.
[0027]
According to the antenna of the invention of claim 11, the pattern of the plate antenna is formed on the substrate, and the substrate is attached to the metal frame,
On the other hand, since a helical coil is wound around a bobbin attached to the metal frame and this helical coil acts as an exciter, the alignment between the plate antenna and the exciter (helical coil) is easy, There is no fear of going crazy during use.
In addition, the ground plate can be attached to the extension formed on the metal frame, and the reinforcing edge around the rectangular plate-shaped member formed by integrally forming the flat portion and the extension of the metal frame. Therefore, the flat plate-like portion that functions as the ground facing the antenna pattern is not easily distorted and is securely and firmly fixed to the ground plane. For this reason, the workability of assembling the antenna to the wireless communication device is good, and the antenna performance is stable, and even if the wireless communication device is dropped over, it will be damaged or adjusted. There is no fear of going crazy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view showing an embodiment of the present invention, which corresponds to claims 1 and 6 and also shows the configurations of claims 5 and 10;
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the embodiment shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic perspective view of an embodiment different from FIGS. 1 and 2 described above.
4 is a longitudinal sectional view of the embodiment shown in FIG.
FIG. 5 is a SWR characteristic chart in the embodiment shown in FIG.
6 is a SWR characteristic chart in the embodiment shown in FIG.
FIG. 7 is an exploded perspective view of a modified example of the embodiment shown in FIG.
FIG. 8 is a schematic perspective view illustrating an improved example of the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 9 is a schematic diagram for explaining the principle of the previously-disclosed prior application.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... One side ground plate-shaped antenna, 2 ... Ground plane, 3 ... Antenna exciter, 4 ... High frequency circuit 5 ... Board | substrate, 6 ... Plate-shaped antenna resonating by (lambda) / 4, 6a ... Zigzag-shaped part, 7 ... Metal frame, 7a Plate-like portion 7b Standing wall-like portion 7c Reinforcing edge 7d 7e Grounding / mounting terminal 7f Engagement hole 8 Bobbin 8a Upper engagement projection 8b Lower engagement projection 9 ... helical coil resonating at λ / 4, 9a ... helical coil input end, 9b ... helical coil output end, 10 ... coaxial cable, 10a ... core wire, 10b ... external conductor, 11 ... metal frame for supporting the substrate, 11a ... flat plate 11b: standing wall, 11c ... hole, 12 ... λ / 4 exciter pattern, 13 ... mounting screw, 14 ... driver, 15 ... circuit board, 15a ... ground plate, 16 ... ground plate, 16a ... mounting screw hole, 17 ... Metal frame, 17a ... Plate-like portion facing the plate, 17b ... extension, 17c ... standing wall-shaped portion, 17d ... reinforcing edge, 17e ... notch, 17f ... hole.

Claims

In a method of constructing an antenna that is tuned near a wavelength λ
An antenna pattern that resonates at λ / 4 is formed on the surface of the substrate,
While supporting the above-mentioned substrate so as to face the flat part of the metal frame, the metal frame supports a helical coil that resonates at λ / 4,
Connect and connect one end of the antenna pattern to the metal frame,
Capacitance is formed by making one end of the helical coil and one end of the antenna pattern face each other, and the other end of the helical coil is connected to an output end of a high-frequency circuit so that the helical coil acts as an antenna exciter. A method of constructing a low-profile small antenna.

In the means for connecting and conducting the helical coil and the output terminal of the high-frequency circuit,
Connect the core wire of the coaxial cable to one end of the helical coil and connect the outer conductor to the metal frame.
2. The method for constructing a low-profile small antenna according to claim 1, wherein the other end of the core wire of the coaxial cable is connected to the output end of the high-frequency circuit, and the outer conductor is connected to the ground plane of the high-frequency circuit.

In a method of constructing an antenna that is tuned near a wavelength λ
An antenna pattern that resonates at λ / 4 is formed on one end of the surface of the substrate,
An exciter pattern that resonates at λ / 4 is formed near the other end of the substrate,
The antenna pattern and the exciter pattern are separated from each other to form a capacitance between them,
The substrate is supported by a metal frame having a planar portion facing the substrate;
One end of the exciter pattern is connected to the output end of a high-frequency circuit.

In the means for connecting and conducting the exciter pattern and the high frequency circuit,
Connect the core wire of the coaxial cable to one end of the λ / 4 exciter pattern and connect the outer conductor to the metal frame.
4. The low-profile small antenna configuration method according to claim 3, wherein the other end of the core wire of the coaxial cable is connected to the output end of the high-frequency circuit, and the outer conductor is connected to the ground plane of the high-frequency circuit.

The antenna pattern is generally strip-shaped with a rectangular or zigzag portion formed on the substrate,
4. The method for configuring a low-profile small antenna according to claim 1, wherein the substrate is supported by a metal frame, and the vicinity of the zigzag portion is connected to and conductive with the metal frame.

A hole for inserting a mounting screw is provided at both ends of the metal frame, and the mounting screw inserted through the hole is screwed to the ground plate to fix the metal frame to the ground plate and to make it conductive.
Alternatively, on both ends of the metal frame, a grounding / mounting terminal projecting in the opposite direction to the “substrate having an antenna pattern that resonates at λ / 4” is formed, and this terminal is passed through the ground plane and soldered. The method for constructing a low-profile small antenna according to claim 1 or 3, wherein:

In the metal frame, a rectangular plate-like portion substantially equal to the substrate on which the antenna pattern is formed is formed,
Bending the vicinity of the end of the flat plate portion at a substantially right angle to form a standing wall-like portion, and supporting the substrate on which the antenna pattern is formed near the tip of the standing wall-like portion,
The rectangular flat plate-like portion is bent at a substantially right angle along its long side to form a reinforcing edge that functions as a reinforcing rib to prevent distortion of the flat plate-like portion. A method for configuring a low-profile small antenna according to claim 1 or claim 3.

Forming the helical coil around a cylindrical bobbin, and attaching the bobbin to the metal frame;
2. The low profile small antenna according to claim 1, wherein one end of the substrate on which the antenna is formed is attached to and supported by a metal frame, and the other vicinity of the substrate is attached to and supported by the bobbin. Configuration method.

In an antenna that is tuned near the wavelength λ,
a substrate on which an antenna pattern resonating at λ / 4 is formed;
A metal frame attached to one end of the substrate to support the substrate and connected to and connected to the antenna pattern;
A coil bobbin attached to the metal frame;
A helical coil wound around the bobbin and resonating at λ / 4;
A core wire is connected to one end of the helical coil and is electrically connected, and an outer conductor is connected to a metal frame and is connected to a conductive coaxial cable.
The metal frame can be attached to a ground plane, the other end of the helical coil and the antenna pattern are opposed to each other, and a capacitance is formed between the two. A low-profile small antenna.

In the means for connecting and conducting the helical coil and the output terminal of the high-frequency circuit,
Connect the coaxial cable core to one end of the helical coil and connect the outer conductor to the metal frame.
The low-profile small antenna according to claim 9, wherein the other end of the core wire of the coaxial cable is connected to the output end of the high-frequency circuit, and the outer conductor is connected to the ground plane of the high-frequency circuit.

In an antenna that is tuned near the wavelength λ,
While forming an antenna pattern that resonates at one end of the surface of the substrate, λ / 4,
In the vicinity of the other end of the substrate, an exciter pattern that resonates at λ / 4 is formed, and both the patterns are opposed to each other, and a capacitance is formed between them.
The substrate is supported by a metal frame, and the antenna pattern is connected to and conductive with the metal frame.
In addition, the outer conductor of the coaxial cable is connected to and conductive with the metal frame, and the core wire of the coaxial cable is connected to “near the end opposite to the portion where the exciter pattern faces the antenna pattern”. , Conducted,
A low-profile small antenna, wherein the metal frame can be attached to a ground plate formed on a high-frequency circuit board.

In the means for connecting and conducting the exciter pattern and the high frequency circuit,
Connect the core wire of the coaxial cable to one end of the λ / 4 exciter pattern and connect the outer conductor to the metal frame.
The low-profile small antenna according to claim 11, wherein the other end of the core wire of the coaxial cable is connected to the output end of the high-frequency circuit, and the outer conductor is connected to the ground plane of the high-frequency circuit.

The antenna pattern is generally strip-shaped with a rectangular or zigzag portion formed on the substrate,
The low-profile small antenna according to claim 9 or 11, wherein the substrate is supported by a metal frame, and the vicinity of the zigzag portion is connected to and conductive with the metal frame.

The shape and size of the metal frame has a portion similar to the substrate,
Both ends in the longitudinal direction of a portion similar to the substrate are mechanically fixed and electrically connected to the ground plane by mounting screws or mounting ground terminals. The low-position small antenna according to claim 9 or 11.

The metal frame has a plate-like portion having a shape and size similar to the strip-shaped substrate,
Near the end in the longitudinal direction of the flat plate portion is bent at a substantially right angle to form a standing wall-shaped portion, and the strip-shaped substrate is attached and supported near the end of the standing wall-shaped portion,
The longitudinal edge of the flat plate portion is bent at a substantially right angle so as to function as a reinforcing rib for preventing distortion of the flat plate portion. 11. A low-profile small antenna described in 11.

The flat plate portion formed in the metal frame is provided with an engagement hole or notch, and an engagement protrusion is provided on one end surface of the bobbin,
In addition, an engagement hole or notch is provided in the vicinity of the end in the longitudinal direction of the strip-shaped substrate, and an engagement protrusion is provided on the other end surface of the bobbin. `` An even pair of engagement notch and engagement protrusion '' is formed,
10. The two sets of engagement treatments are simultaneously engaged and disengaged by rotating the bobbin around its center line. The low-profile small antenna described.

In an antenna that is tuned near the wavelength λ,
A substrate having a plate-like antenna pattern that resonates at λ / 4, which has a strip-like shape and a zigzag-like portion,
A metal frame attached to one end in the longitudinal direction of the substrate to support the substrate and connected and connected near the zigzag portion of the plate antenna pattern;
A coil bobbin attached to the metal frame;
A helical coil wound around the bobbin and resonating at λ / 4;
A core wire is connected to and connected to one end of the helical coil, and an outer conductor is connected to a metal frame and connected to a coaxial cable.
And to the metal frame,
I. A plate-like portion having substantially the same shape and dimensions as the strip-shaped substrate and facing substantially parallel to the substrate;
B. Adjacent to the long side of the strip-shaped flat plate-like portion, an extension portion having a shape extending along the same plane in the width direction;
C. A reinforcing edge in which most of the periphery of the rectangular plate-like portion in which the flat plate-like portion and the extension portion are integrally connected is bent to the opposite side of the substrate;
D. A through hole for a base plate mounting screw, which is bored in the extension portion, is provided,
A low-profile small antenna, wherein the other end of the helical coil and the plate-like antenna pattern are opposed to each other and a capacitance is formed therebetween.