JP5573229B2 - アンテナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、アンテナ装置と、このアンテナ装置を用いる携帯型無線装置とに係り、特に、防水機能を有するアンテナ装置と、このアンテナ装置を用いる携帯型無線装置に係る。

現在、携帯型無線装置の分野では、小型化や薄型化が進むと共に、周波数容量拡大のために離れた複数の周波数帯域への対応が求められている。このため、無線回路は高密度化され、アンテナ形状は複雑化している。

その一方で、携帯型無線装置のアプリケーション機能も充実し、生活必需品となっている。その結果、携帯型無線装置が携帯される機会も増え、雨の中や、風呂場など、水に濡れる環境でも使用可能な携帯型無線装置が望まれている。このような要求に応えるため、防水機能を有する携帯型無線装置が開発されている。

図１は、従来技術による、防水機能を有する携帯型無線装置の例を示す透視俯瞰図群である。図１（ａ）は、アンテナ装置を筐体の外部から結合する携帯型無線装置の構成例を示す透視俯瞰図である。図１（ｂ）は、アンテナ装置を筐体に内蔵する携帯型無線装置の構成例を示す透視俯瞰図である。

図１の携帯型無線装置の構成要素について説明する。これらの携帯型無線装置は、いわゆる折り畳み型であり、第１および第２の筐体１、２と、ヒンジ部３とを具備している。第１の筐体１は、第１の回路基板４と、パッキン９とを具備している。第２の筐体２は、第２の回路基板５と、電池６と、アンテナ装置７と、パッキン９とを具備している。ヒンジ部３は、フレキシブル基板８を具備している。

図１の携帯型無線装置の構成要素同士の接続関係について説明する。第１および第２の筐体１、２は、ヒンジ部３によって折り畳み可能に接続されている。第１および第２の回路基板４、５は、フレキシブル基板８によって接続されている。電池６と、アンテナ装置７とは、第２の回路基板５に接続されている。第１および第２の筐体１、２は、それぞれ、パッキン９を適宜な場所に配置することで、液体の侵入から保護されている。

図１の携帯型無線装置におけるアンテナ装置７の配置について説明する。図１（ａ）では、アンテナ装置７は、第２の筐体２に外部から結合されている。図１（ｂ）では、アンテナ装置７は、第２の筐体２に内蔵されている。

防水機能を持たない携帯型無線装置では、図１（ｂ）のように、アンテナ装置を筐体の内部に配置するのが一般的である。しかし、アンテナ装置を内蔵する携帯型無線装置に防水機能を持たせるとなると、図１（ｂ）のように、パッキンを配置する必要が生じる。その結果、パッキンの体積が増えた分だけ、筐体に内蔵されたアンテナ装置、回路基板、電池などの体積を減らす必要が生じる。

ここで、図１（ａ）のように、アンテナ装置を筐体の外部から結合することで、アンテナ装置、回路基板、電池などの体積を減らさずにパッキンの体積を確保することが可能となる。しかし、この場合、アンテナ装置の形状に制限が設けられてしまう。

図２は、従来技術の携帯型無線装置において、アンテナ装置を筐体の外部に結合する場合の構成例を示す概略図群である。図２（ａ）は、筐体におけるアンテナ装置との結合部の構成例を示す概略図である。図２（ｂ）は、筐体に結合するアンテナ装置１２の構成例を示す概略図である。

図２（ａ）の結合部の構成について説明する。この結合部は、防水用両面テープ１０と、固定用両面テープ１１と、給電金具７９とを具備している。給電金具７９は、筐体に内蔵された図示されない回路基板に接続されている。

図２（ｂ）のアンテナ装置１２の構成について説明する。このアンテナ装置１２は、第１および第２のアンテナ素子７１、７２と、第１および第２の給電部７５、７６とを具備している。第１および第２の給電部７５、７６は、第１および第２のアンテナ素子７１、７２の一方の端部にそれぞれ接続されている。

図２（ｂ）のアンテナ装置を図２（ａ）の結合部に結合すると、第１および第２の給電部７５、７６が給電金具７９にそれぞれ接続される。したがって、第１および第２のアンテナ素子７１、７２が図示されない回路基板に接続される。また、アンテナ装置１２は、防水用両面テープ１０および固定用両面テープ１１によって筐体に固定される。同時に、第１および第２の給電部７５、７６ならびに給電金具７９は、防水用両面テープ１０によって液体の侵入から保護される。

図２（ｂ）のアンテナ装置１２は、その体積が制限されているために、全体的な形状が薄型になってしまう。このように薄型なアンテナ装置は、曲面状に形成可能なＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ：フレキシブルプリント基板）などで構成するのが一般的である。

しかしながら、複数の周波数帯域に対応するアンテナ装置を構成するためには、複数のアンテナ素子が必要であり、複数のアンテナ素子を平面上に構成するとアンテナ装置の面積が大きくなってしまう。その結果、無線装置内の基板や各部品と重なってしまい、アンテナ特性が劣化してしまう問題があった。さらに、無線機を使用する様な状態では手で保持されるため、アンテナ素子を筐体表面に近い平面に構成する手の影響を受けてしまい、さらにアンテナ特性が劣化してしまう問題があった。

これらの問題を解決するために、アンテナ装置内のアンテナ素子を立体的に配置する方法が知られている。図３は、立体的に配置された複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置の構成例を示す図群である。図３（ａ）は、立体的に配置された複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置の構成例を示す平面図である。図３（ｂ）は、立体的に配置された複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置の構成例を示す俯瞰図である。

図３のアンテナ装置の構成について説明する。このアンテナ装置は、第１および第２のアンテナ素子７１、７２と、第１および第２の給電部７５、７６と、樹脂部１７と、穴部７７ａとを具備している。

図３のアンテナ装置を形成するには、まず、第１および第２の給電部７５、７６にそれぞれ接続された第１および第２のアンテナ素子７１、７２を型に固定する。第１および第２のアンテナ素子７１、７２を型に固定するためには、穴部７７ａと同じ形状を有する図示されないリブを用いる。次に、型に樹脂を流し込む。樹脂が固まったら、型と、リブと、アンテナ装置とを分離する。このとき、樹脂部１７からリブが抜けた後に穴部７７ａが残る。

穴部７７ａにおいて、第１および第２のアンテナ素子７１、７２は、その一部が樹脂部１７から露出している。したがって、このようなアンテナ装置は、防水性能を持たない。

に関連して、特許文献１（特開２００１−５７５０５号公報）には、アンテナ装置の製造方法に関する記載が開示されている。このアンテナ装置の製造方法は、良導電性の金属薄板を打抜き加工して両端で折り返すように連続したメアンダ状の複数の直線状部を形成する。この直線状部の一方の側部を外周部から切離する。その後、複数の直線状部の少なくとも一部を交互に直線状部の長手方向と直行する方向へ略半円状に突出加工して、略円筒形で複数の細帯状部が他方の側部で外周部に連結された形状とする。この細帯状部の下端に取付金具を接続固定して素子板とする。この素子板の外周部と取付金具を保持して樹脂誘電体材料で第一次樹脂成形加工を行い、細帯状部の内周側を樹脂で埋めるように固定する心棒部を形成すると共に、取付金具を外方から支持する下部支持部を外周部と連結して形成する。その後、細帯状部の外周の両側部を心棒部の近くで切断加工して心棒部を外周部から分離する。こうすることにより、細帯状部のそれぞれが隣接する両側の細帯状部の端部とそれぞれ交互に連続して接続されたアンテナ素子とする。次に取付金具および外周部を保持しながら取付金具の一部を露出させて樹脂誘電体材料で第二次樹脂成形加工を行う。アンテナ素子の外周を覆うカバーを形成した後に取付金具から下部支持部を引き抜く。

特開２００１−５７５０５号公報

本発明の目的は、防水性能を有し、かつ、アンテナ素子の総数および形状を自由に設計可能なアンテナ装置を提供することである。

本発明によるアンテナ装置は、アンテナ素子部と、接続部と、樹脂部とを具備する。ここで、接続部は、アンテナ素子部に接続されて、かつ、アンテナ素子部を外部回路の端子に導通するための端子部を有する。樹脂部は、アンテナ素子部を包含し、かつ、端子部を露出する。樹脂部は、保持用樹脂部と、防水用樹脂部とを具備する。ここで、保持用樹脂部は、アンテナ素子部に密着してアンテナ素子部の形状を保持する。防水用樹脂部は、端子部が外部回路の端子に接続されている状態において、アンテナ素子部、接続部および外部回路の端子を液体から保護する。

本発明のアンテナ装置によれば、防水性能を確保しながら、内部のアンテナ素子を立体的に自由に配置することが可能となり、同じ体積でより良い通信特性を確保しやすくなる。

図１は、従来技術による、防水機能を有する携帯型無線装置の例を示す透視俯瞰図群である。図１（ａ）は、アンテナ装置を筐体の外部から結合する携帯型無線装置の構成例を示す透視俯瞰図である。図１（ｂ）は、アンテナ装置を筐体に内蔵する携帯型無線装置の構成例を示す透視俯瞰図である。 図２は、従来技術の携帯型無線装置において、アンテナ装置を筐体の外部に結合する場合の構成例を示す概略図群である。図２（ａ）は、筐体におけるアンテナ装置との結合部の構成例を示す概略図である。図２（ｂ）は、筐体に結合するアンテナ装置の構成例を示す概略図である。 図３は、立体的に配置された複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置の構成例を示す図群である。図３（ａ）は、立体的に配置された複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置の構成例を示す平面図である。図３（ｂ）は、立体的に配置された複数のアンテナ素子を有するアンテナ装置の構成例を示す俯瞰図である。 図４は、本発明の第１の実施形態による携帯型無線装置およびアンテナ装置の構成を示す透視俯瞰図群である。図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態による携帯型無線装置の構成を示す透視俯瞰図である。図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置の構成を示す透視俯瞰図である。 図５は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第１の製造工程が完了した状態を示す透視図群である。図５（ａ）は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第１の製造工程が完了した状態を示す透視平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の部分的透過図である。 図６は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第２の製造工程が完了した状態を示す透視図群である。図６（ａ）は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第２の製造工程が完了した状態を示す透視平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の部分的透過図である。図６（ｃ）は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第２の製造工程が完了した状態を示す透視下面図である。 図７は、本発明の第１の実施形態において、アンテナ装置７を携帯型無線装置に組み込む方法を示す図群である。図７（ａ）は、本発明の第１の実施形態の携帯型無線装置の、アンテナ装置を組み込む部位の詳細な構成を示す俯瞰図である。図７（ｂ）は、本発明の第１の実景帯においてアンテナ装置を携帯型無線装置に組み込んだ際の断面図である。 図８は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置７および携帯型無線装置の構成を示す断面図である。 図９は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置７および携帯型無線装置の構成を示す図群である。図９（ａ）は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置７および携帯型無線装置の構成を示す断面図である。図９（ｂ）は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置７構成を示す俯瞰図である。

添付図面を参照して、本発明によるアンテナ装置と、このアンテナ装置を用いる携帯型無線装置とを実施するための形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
図４は、本発明の第１の実施形態による携帯型無線装置およびアンテナ装置の構成を示す透視俯瞰図群である。図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態による携帯型無線装置の構成を示す透視俯瞰図である。図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置の構成を示す透視俯瞰図である。

図４（ａ）の携帯型無線装置の構成要素について説明する。この携帯型無線装置は、いわゆる折り畳み型であり、第１および第２の筐体１、２と、ヒンジ部３とを具備している。第１の筐体１は、第１の回路基板４と、パッキン９とを具備している。第２の筐体２は、第２の回路基板５と、電池６と、アンテナ装置７と、パッキン９とを具備している。ヒンジ部３は、フレキシブル基板８を具備している。

図４（ａ）の携帯型無線装置の構成要素同士の接続関係について説明する。第１および第２の筐体１、２は、ヒンジ部３によって折り畳み可能に接続されている。第１および第２の回路基板４、５は、フレキシブル基板８によって接続されている。電池６と、アンテナ装置７とは、第２の回路基板５に接続されている。第１および第２の筐体１、２は、それぞれ、パッキン９を適宜な場所に配置することで、液体の侵入から保護されている。アンテナ装置７は、第２の筐体２に外部から結合されている。

図４（ｂ）のアンテナ装置７の構成要素について説明する。このアンテナ装置７は、第１および第２の樹脂部７３、７４と、第１および第２のアンテナ素子７１、７２と、第１および第２の給電部７５、７６と、リブ部７７ｂとを具備している。

図４（ｂ）のアンテナ装置７の構成要素同士の接続関係につい徹背瞑する。第１および第２のアンテナ素子７１、７２は、第１および第２の給電部７５、７６にそれぞれ接続されている。

本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置の詳細な構成と、その製造方法とについて説明する。本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置は、大きく分けて、２つの工程を経て製造される。

図５は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第１の製造工程が完了した状態を示す透視図群である。図５（ａ）は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第１の製造工程が完了した状態を示す透視平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の部分的透過図である。

図５のアンテナ装置７は、図４のアンテナ装置７から第２の樹脂部７４およびリブ部７７ｂを取り除いたものに等しい。ここで、図４のリブ部７７ｂに対応する場所には、同じ形状の穴部７７ａが配置されている。図５のアンテナ装置７のその他の構成は、図４のアンテナ装置７と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。

本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第１の製造工程は、例えば、次のように行われる。第１および第２のアンテナ素子７１、７２と、第１および第２の給電部７５、７６とを所定の型に配置して、穴部７７ａに対応する形状の治具で固定する。この状態で、第１の樹脂を型に流し込み、固める。その後、治具を取り除く。

したがって、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７は、第１の製造工程が完了した状態において、第１および第２のアンテナ素子７１、７２と、第１および第２の給電部７５、７６とが、第１の樹脂部７３の表面に配置されている。

図６は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第２の製造工程が完了した状態を示す透視図群である。図６（ａ）は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第２の製造工程が完了した状態を示す透視平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の部分的透過図である。図６（ｃ）は、本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第２の製造工程が完了した状態を示す透視下面図である。

本発明の第１の実施形態によるアンテナ装置７の、第２の製造工程は、例えば、次のように行われる。図５のアンテナ装置７の表面の、第１および第２の給電部７５、７６以外の全てを、第２の樹脂部７４で包み込む。なお、第２の樹脂部７４の材料として、防水性能を持つ樹脂を用いる。このとき、図５における穴部７７ａにも防水性の樹脂が入り込み、リブ部７７ｂとなる。

第２の製造工程においては、第１および第２のアンテナ素子７１、７２が第２の樹脂部７４によって外部の液体から保護され、かつ、第１および第２の給電部７５、７６が第２の樹脂部７４から露出していることが重要である。

次に、図６のアンテナ装置７を、本発明の第１の実施形態による携帯型無線装置に組み込む方法について説明する。図７は、本発明の第１の実施形態において、アンテナ装置７を携帯型無線装置に組み込む方法を示す図群である。図７（ａ）は、本発明の第１の実施形態の携帯型無線装置の、アンテナ装置を組み込む部位の詳細な構成を示す俯瞰図である。図７（ｂ）は、本発明の第１の実景帯においてアンテナ装置を携帯型無線装置に組み込んだ際の断面図である。

本発明の第１の実施形態による携帯型無線装置の、第２の筐体２は、フロント筐体２１と、リア筐体２２とを具備している。リア筐体２２は、窪み２３と、給電金具７９と、防水用両面テープ１０とを具備している。給電金具７９は、第２の筐体２内部の第２の回路基板５に接続されている。

本発明の第１の実施形態において、アンテナ装置７を窪み２３に組み込むと、給電金具７９が、第１および第２の給電部７５、７６に接続される。同時に、防水用両面テープ１０が、アンテナ装置７と、リア筐体２２との間の隙間を、外部から液体が侵入しないように保護する。

このように、本発明の第１の実施形態によれば、第１および第２のアンテナ素子７１、７２と、第１および第２の給電部７５、７６と、給電金具７９と、第２の回路基板５とについて、防水性が確保される。また、同時に、第１および第２のアンテナ素子７１、７２は、第１および第２の給電部７５、７６と、給電金具７９とを介して、第２の回路基板５に接続されて、携帯型無線装置のアンテナとして機能する。

（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態によるアンテナ装置７および携帯型無線装置の構成を示す断面図である。図８の断面図は、第２の筐体２の窪み２３にアンテナ装置７が組み込まれている部分の断面を示している。

本発明の第２の実施形態による携帯型無線装置は、本発明の第１の実施形態による携帯型無線装置に、以下の変更を加えたものに等しい。すなわち、アンテナ装置７と、第２の筐体２との間にゴムパッキン１３を追加し、また、アンテナ装置７に爪７７ｃを追加している。本発明の第２の実施形態による携帯型無線装置のその他の構成は、本発明の第１の実施形態の場合と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。

本発明の第２の実施形態では、アンテナ装置７を窪み２３に組み込む際に、爪７７ｃがリア筐体２２に嵌まり込むことで、アンテナ装置７は第２の筐体２に固定される。このとき、アンテナ装置７と、第２の筐体２との間に設けられたゴムパッキン１３が圧縮されて、携帯型無線装置の防水性が確保される。

なお、上記の説明では、ゴムパッキン１３を独立した構成要素としたが、アンテナ装置７と一体化しても構わない。さらには、アンテナ装置７の第２の樹脂部の材料を、ゴムパッキン１３と同様のゴムとすることで、ゴムパッキン１３そのものを省略することも可能である。

（第３の実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置７および携帯型無線装置の構成を示す図群である。図９（ａ）は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置７および携帯型無線装置の構成を示す断面図である。図９（ｂ）は、本発明の第３の実施形態によるアンテナ装置７構成を示す俯瞰図である。

本発明の第３の実施形態による携帯型無線装置は、本発明の第１の実施形態による形態型無線装置に、以下の変更を加えたものに等しい。すなわち、アンテナ装置７および第２の筐体２の間にゴムパッキン１３を追加し、また、アンテナ装置７にネジ穴７８を設け、第２の筐体にネジボス１６を設け、ネジ１５がネジ穴７８を通ってネジボス１６に固定されることで、アンテナ装置７が第２の筐体２に固定される。なお、このとき、ネジ１５の頭部と、アンテナ装置７との間にパッキン１４を設けることが望ましい。

本発明の第３の実施形態による携帯型無線装置のその他の構成は、本発明の第１の実施形態の場合と同じであるので、さらなる詳細な説明を省略する。

本発明の第３の実施形態では、アンテナ装置７を窪み２３に組み込む際に、ネジ１５が、パッキン１４と、ネジ穴７８とを通ってネジボス１６に螺合することで、アンテナ装置７が第２の筐体２に固定される。このとき、パッキン１４と、ゴムパッキン１３とが圧縮されて、携帯型無線装置の防水性が確保される。

なお、上記の説明では、ゴムパッキン１３およびパッキン１４をそれぞれ独立した構成要素としたが、アンテナ装置７と一体化しても構わない。さらには、アンテナ装置７の第２の樹脂部の材料を、ゴムパッキン１３と同様のゴムとすることで、ゴムパッキン１３またはパッキン１４のいずれか一方または両方を省略することも可能である。

以上、本発明によるアンテナ装置７および携帯型無線装置について説明した。なお、本発明による携帯型無線装置を、いわゆる折り畳み型として説明したが、他の形状、例えばヒンジ部３の無いいわゆるストレート型などであっても本発明が成立することは言うまでも無い。

１ （第１の）筐体
２ （第２の）筐体
３ ヒンジ部
４ （第１の）回路基板
５ （第２の）回路基板
６ 電池
７ アンテナ装置
８ フレキシブル基板
９ パッキン
１０ 防水用両面テープ
１１ 固定用両面テープ
１２ アンテナ装置
１３ ゴムパッキン
１４ パッキン
１５ ネジ
１６ ネジボス
１７ 樹脂部
２１ フロント筐体
２２ リア筐体
２３ 窪み
７１ （第１の）アンテナ素子
７２ （第２の）アンテナ素子
７３ （第１の）樹脂部
７４ （第２の）樹脂部
７５ （第１の）給電部
７６ （第２の）給電部
７７ａ 穴部
７７ｂ リブ部
７７ｃ 爪
７８ ネジ穴
７９ 給電金具

Claims (6)

1. アンテナ素子部と、
   前記アンテナ素子部に接続されて、かつ、前記アンテナ素子部を外部回路の端子に導通するための端子部を有する接続部と、
   前記アンテナ素子部を包含し、かつ、前記端子部を露出する樹脂部と
   を具備し、
   前記樹脂部は、
   前記アンテナ素子部に密着して前記アンテナ素子部の形状を保持する保持用樹脂部と、
   前記端子部が前記外部回路の端子に接続されている状態において、前記アンテナ素子部、前記接続部および前記外部回路の端子を前記外部回路の外部における液体から保護する防水用樹脂部と
   を具備する
   アンテナ装置。
2. 請求項１に記載のアンテナ装置において、
   前記アンテナ素子部は、
   複数のアンテナ素子
   を具備し、
   前記接続部は、
   前記複数のアンテナ素子にそれぞれ接続された複数の端子部
   を具備する
   アンテナ装置。
3. 請求項１または２に記載のアンテナ装置において、
   前記保持用樹脂部と、前記防水用樹脂部とは、それぞれ異なる樹脂材料で形成されている
   アンテナ装置。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載のアンテナ装置と、
   前記外部回路と、
   前記外部回路を包含し、かつ、前記外部回路の端子を露出する筐体と
   を具備し、
   前記筐体は、
   前記アンテナ装置と結合することで、前記端子部が前記外部回路の端子に接続される形状
   を具備する
   携帯型無線装置。
5. 請求項４に記載の携帯型無線装置において、
   前記筐体および前記防水用樹脂部の結合部分を液体の侵入から保護する防水パッキン
   をさらに具備する
   携帯型無線装置。
6. 請求項４に記載の携帯型無線装置において、
   前記筐体および前記防水用樹脂部を、結合部分を液体の侵入から保護して結合する防水ネジ
   をさらに具備する
   携帯型無線装置。

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