JP2011211491A - Plate-shaped built-in antenna, high-frequency module using the same, and radio terminal - Google Patents
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Abstract
【課題】小型、薄型構造で、高感度かつ安定動作をする内蔵アンテナを実現する。
【解決手段】板状内蔵アンテナは、板状グラウンドとメアンダ形状を形成する帯状導体が凹凸状の遅波構造を介して結合されている。メアンダ形状導体によるインダクタンスと凹凸構造によるキャパシタンスからなる共振回路で、波長に比べて短い放射導体全長が生成する給電部リアクタンスを相殺して給電部の電力整合を取る構成とする。
【選択図】図１A small and thin structure with a high sensitivity and a stable built-in antenna is realized.
In a plate-like built-in antenna, a plate-like ground and a band-like conductor forming a meander shape are coupled via an uneven slow wave structure. The resonance circuit is composed of an inductance by a meander-shaped conductor and a capacitance by a concavo-convex structure, and the power feeding unit reactance generated by the total length of the radiating conductor shorter than the wavelength is offset to achieve power matching of the feeding unit.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、板状内蔵アンテナ、並びにそれを用いた高周波モジュールおよび無線端末に係り、特に、電磁波を用いて通信、遠隔情報取得、遠隔物検知、および放送などの機能を、情報処理機能をあらかじめ有する携帯情報機器に付与するための、高周波モジュールを実現するキーデバイスである板状内蔵アンテナ、並びにそれを用いた同高周波モジュール自身および無線端末に関する。 The present invention relates to a plate-like built-in antenna, and a high-frequency module and a wireless terminal using the antenna, and in particular, functions such as communication, remote information acquisition, remote object detection, and broadcasting using electromagnetic waves, and information processing functions in advance. The present invention relates to a plate-like built-in antenna that is a key device for realizing a high-frequency module, and a high-frequency module using the same and a wireless terminal.
携帯情報機器に付加する装置の寸法はこれら携帯情報機器の寸法より大幅に小さいことが要求される。特許文献１には、導体板にスロットを形成し、このスロットを境界にして第１、第２の放射導体を形成し、これらの放射導体に導体縁を利用してスロット内で給電するようにした板状多重アンテナが開示されている。
The size of the device added to the portable information device is required to be significantly smaller than the size of these portable information devices. In
特許文献２には、グラウンドと、グラウンドのエッジと平行な方向に延びる直線状アームと、その先に繋がれたメアンダ状アームとを一体化した無線ＬＡＮ用のアンテナが開示されている。
また、特許文献３には、切片状の第１周波用エレメントと第２からなる（メアンダ形状の）周波用エレメントからなるアンテナエレメントと、グラウンド板とを一体化した平面アンテナが開示されている。
Further,
一方、特許文献４には、給電点近傍に複数の切り欠き（凹凸）部分を設けて特性調整をするアンテナが開示されている。
On the other hand,
さらに、特許文献５には、接地面に、複数のスロットによる凹凸が繰り返す部分を有するアンテナが開示されている。
Furthermore,
電磁波を用いることにより、非接触で遠隔の通信・放送が可能となる。また、これら機能を用いて、遠隔対象物の情報取得、および該遠隔対象物の有無を検知する技術が広く知られている。一方、近年の半導体技術およびデジタル技術の進歩により、社会生活に浸透しているほとんどの電子機器はマイコンあるいはマイクロプロセッサを具備しており、簡単な回路制御から複雑な信号処理までを実行可能なポテンシャルを有するようになっている。特に、最先端のデジタル技術が投入され開発がおこなわれてきた、携帯電話およびパーソナルコンピュータのマイクロプロセッサの処理能力は群を抜いており、デジタル信号処理に関わるほとんどの動作を、付加装置なく実現できる。最近登場したゲーム機を含め、これら携帯情報機器は、単純な構成の付加装置を加えることで、本来これらの機器が有していない新しい機能を実現することができ、無線機能をこのような情報端末機器に付与するための多くの付加装置が開発中あるいは既に開発されている。無線機能をこのような情報端末機器に付与するための装置の主たる構成要素は、高周波回路とアンテナである。前者は、半導体集積回路技術の進歩によって、一つあるいは数個の半導体チップと数個のアナログチップ部品をプリント基板上に設置することにより、小型・薄型形状で実現可能である。後者は、無線の通信・放送の伝送路となる自由空間との効率良い電磁波エネルギのやり取りを実現するために、用いる電磁波の波長の数分の一の寸法が必要となり、該付加装置の小型・薄型形状での実現の課題となっている。自由空間を効率良く電磁波が伝搬する周波数帯は地球上の該電磁波の伝播特性により３００MHz〜３GHzに制限されており、波長では、１m〜１０cmとなる。これらの数分の一の波長は、近年の、携帯電話、ノートパソコン、携帯ゲーム機の寸法と同程度であるから、これら携帯情報機器に付加する装置の寸法はこれら携帯情報機器の寸法より大幅に小さいことが要求され、アンテナの動作は、一般に非効率、不安定となる。アンテナの動作は、その寸法が使用する電磁波の半波長である場合、最も高効率、高安定である。これは、波動の性質により正弦波の半分の形状が保たれるためと解釈される。半波長より小さな寸法で高効率、高安定のアンテナを実現するために多くの技術が提案されている。 By using electromagnetic waves, remote communication / broadcasting is possible without contact. In addition, techniques for acquiring information on a remote object and detecting the presence or absence of the remote object using these functions are widely known. On the other hand, due to recent advances in semiconductor technology and digital technology, most electronic devices that have penetrated social life have microcomputers or microprocessors, and have the potential to perform everything from simple circuit control to complex signal processing. Have come to have. In particular, the processing capabilities of microprocessors in mobile phones and personal computers, which have been developed with the introduction of cutting-edge digital technologies, are outstanding, and most operations related to digital signal processing can be realized without additional devices. . These portable information devices, including game consoles that have recently appeared, can realize new functions that these devices originally do not have by adding an additional device with a simple configuration. Many additional devices for giving to terminal devices are under development or have already been developed. The main components of a device for imparting a wireless function to such an information terminal device are a high-frequency circuit and an antenna. The former can be realized in a small and thin shape by installing one or several semiconductor chips and several analog chip components on a printed circuit board as the semiconductor integrated circuit technology advances. The latter requires a size that is a fraction of the wavelength of the electromagnetic wave to be used in order to realize efficient exchange of electromagnetic wave energy with a free space serving as a wireless communication / broadcast transmission path. This is a challenge for realizing a thin shape. The frequency band in which electromagnetic waves propagate efficiently in free space is limited to 300 MHz to 3 GHz by the propagation characteristics of the electromagnetic waves on the earth, and the wavelength is 1 m to 10 cm. The wavelength of these fractions is about the same as that of mobile phones, notebook computers, and portable game machines in recent years. Therefore, the size of devices added to these portable information devices is much larger than the dimensions of these portable information devices. The antenna operation is generally inefficient and unstable. The operation of the antenna is the most efficient and highly stable when the dimension is the half wavelength of the electromagnetic wave used. This is interpreted as the shape of half of the sine wave is maintained due to the nature of the wave. Many technologies have been proposed to realize highly efficient and highly stable antennas with dimensions smaller than half a wavelength.
半波長より小さな寸法のアンテナは、上述の正弦波の半分の形状を実現するように電磁界のエネルギがアンテナ以外の部分に電気経路を通じて広がり、たとえば、アンテナが回路基板に電気的に接合していると電磁波のエネルギは回路基板にも広がり、回路基板の置かれた環境、たとえば人体、什器等の影響を強く受け、安定な動作の妨げとなる。アンテナの動作を安定させるためには、アンテナを他の導体構造より電気的に孤立させ、且つアンテナ構造の内部にグラウンド部を内在させることが有効で、この技術に関しては、特許文献１に詳細な説明が述べられている。本技術はアンテナの動作安定性に大きな効果を示すものの、アンテナのグラウンド部とそれ以外の電磁波の放射に強く寄与する部分である放射部の寸法が同程度必要となり、アンテナ寸法の小型化には十分な効果が得られていない。
In the case of an antenna having a size smaller than a half wavelength, the energy of the electromagnetic field spreads through an electric path to a part other than the antenna so as to realize the half shape of the above-described sine wave. For example, the antenna is electrically connected to the circuit board. Then, the electromagnetic wave energy spreads to the circuit board and is strongly influenced by the environment in which the circuit board is placed, for example, the human body, furniture, etc., and hinders stable operation. In order to stabilize the operation of the antenna, it is effective to electrically isolate the antenna from other conductor structures and to have a ground portion inside the antenna structure. This technique is described in detail in
アンテナの高効率化に関しては、電磁波が正弦波の半分の形状に広がるように構造を実現する技術が複数提案されている。電磁波のエネルギは、静電界、誘導界、放射界の三種類の姿態で空間に広がるが、このうち遠方まで効率良くエネルギを伝達することができるのは放射界であり、放射界は導体上を流れる電流によって形成される。従って、電流が正弦波の半分の形状に広がるような構造を実現すれば、アンテナの高効率動作は実現される。 With respect to increasing the efficiency of antennas, there have been proposed a plurality of techniques for realizing a structure so that electromagnetic waves spread in half the shape of a sine wave. Electromagnetic energy spreads in space in three forms: electrostatic field, induction field, and radiation field. Of these, it is the radiation field that can efficiently transmit energy far away. Formed by the flowing current. Therefore, if a structure in which the current spreads in a half of a sine wave shape is realized, high-efficiency operation of the antenna can be realized.
その方法の一つは、特許文献２や特許文献３に開示されたメアンダ形状の採用である。特許文献２の発明では、直線状アームの先を折り曲げてそこにメアンダ状アームを接続することにより、アンテナが所望の周波数帯域で整合が取れるように調整できる。特許文献３の発明では、メアンダ形状のエレメント部への給電線であるストリップラインが、インピーダンス整合の役割も果たしている。しかし、メアンダ状のアンテナ長さが半波長より短くなると、給電点におけるリアクタンス成分が急激に増加するため、給電点との良好なインピーダンス整合を実現することができない。この点に関し、特許文献２、３では、十分な配慮がなされていない。
One of the methods is the adoption of a meander shape disclosed in
他の方法としては、電流の進む経路を蛇行させ同経路の長さを小寸法中で大きくとることである。この技術に関しては、特許文献４および特許文献５に詳細な記述がある。前者は、平板導体に切り込みを入れて電流を蛇行させることにより小寸法に正弦波の半分の長さを実現する手法であるが、使用する電磁波の周波数とアンテナに許されている寸法に大きな隔たりがある場合は適用が困難である。後者は、波長の数分の一(四分の一)の帯状導体による電流路と、全長の数分の一(約五分の一)のスロットによるスロット構造を給電点で結合する(給電点の両側に形成する)ことにより、波長の二分の一に当たる正弦波の半分の形状への電磁波を形成する電流の広がりを得ようとするものであるが、全体として寸法をλの１／２より小さく縮小することはできない。
Another method is to meander the current path and increase the length of the path in small dimensions. This technique is described in detail in
本発明の課題は、電磁波エネルギの外部空間とのやり取りを高効率および安定的に実現するアンテナを、該電磁波の波長に比べて小さな寸法で実現することであり、さらに、そのようなアンテナを用いた小型、薄型に高周波モジュールを実現することである。 An object of the present invention is to realize an antenna that realizes highly efficient and stable exchange of electromagnetic energy with an external space with a size smaller than the wavelength of the electromagnetic wave, and further uses such an antenna. This is to realize a high-frequency module that is small and thin.
本発明の代表的なものを示すと次のとおりである。すなわち、本発明の板状内蔵アンテナは、メアンダ形状の帯状導体と、前記帯状導体との間に平行な隙間を有し、一端が前記帯状導体に接続された板状グラウンドと、前記板状グラウンドと前記帯状導体との接続部に設定された給電点とを備えてなり、
前記帯状導体は、該帯状導体と前記給電点とを結合するインピーダンス整合部と、アンテナ部とを備えており、前記インピーダンス整合部は、凹凸状構造を含み、該凹凸状構造は、前記隙間に面する前記帯状導体の縁の一部分または前記板状グラウンドの縁の一部分の、いずれか一方または双方にまたがって形成されていることを特徴とする。
The typical ones of the present invention are as follows. That is, the plate-like built-in antenna of the present invention has a meander-shaped strip conductor, a plate-shaped ground having a parallel gap between the strip-shaped conductor, one end connected to the strip-shaped conductor, and the plate-shaped ground. And a feeding point set at a connection portion between the strip-shaped conductor and
The strip conductor includes an impedance matching portion that couples the strip conductor and the feeding point, and an antenna portion. The impedance matching portion includes a concavo-convex structure, and the concavo-convex structure is formed in the gap. It is formed over one or both of a part of the edge of the strip-shaped conductor facing and a part of the edge of the plate-like ground.
本発明によれば、使用電磁波の波長λの１／２より小さい寸法で高効率に電磁波のやり取りを安定的に可能とするアンテナが実現できる。また、アンテナは板状なので、薄型構造のアンテナを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize an antenna that can stably exchange electromagnetic waves with high efficiency with a size smaller than ½ of the wavelength λ of the electromagnetic waves used. Further, since the antenna is plate-like, a thin antenna can be realized.
本発明の代表的な実施形態によれば、一体の板状構造において、板状グラウンドとメアンダ形状を形成する帯状導体を実現し、且つ、該板状グラウンドの一部分と該帯状導体の一部分で生成される凹凸状の遅波構造を介して、該メアンダ形状の帯状導体と該板状グラウンドを給電点の両側に結合するアンテナ構造を採用する。本構造はアンテナ構造の内部にグラウンド部を有するのでアンテナ動作が安定となる。アンテナの寸法が数分の一波長より小さくなると、給電点におけるリアクタンス成分が急激に増加する。このリアクタンス成分は高周波回路とアンテナ間の給電点での高周波エネルギの伝達効率を著しく減少させる。給電点を出発点とする電流経路が二分の一波長の半分、即ち四分の一波長に近づけば正弦波の形状から明らかなようにこのリアクタンス成分は小さくなる。該電流経路が四分の一波長に満たない構造では、高周波回路とアンテナ間の給電点での電磁波エネルギ伝達効率を低下させるリアクタンス成分を何らかの方法で相殺することで、アンテナ動作の高効率化が実現できる。本発明のアンテナでは給電点からみると、帯状導体のメアンダ構造と該板状グラウンドの一部分と該帯状導体の一部分で生成される凹凸状の遅波構造が直列に結合している。前者は一定の導体間隔で導体線路が進行しているのでこれによりインダクタンス成分が生成される。後者は、帯状導体グラウンドの間隔が狭められているのでこれによりキャパシタンス成分が生成される。これらの直列結合により実現された共振回路が、各々のインダクタンス値とキャパシタンス値では得られない大きな値のリアクタンス値を実現し、寸法が数分の一波長より小さいアンテナが給電点に生成するアンテナ効率を低減させる不要なリアクタンス成分を相殺させることができる。 According to an exemplary embodiment of the present invention, a band-shaped conductor forming a plate-shaped ground and a meander shape is realized in a unitary plate-shaped structure, and generated by a part of the plate-shaped ground and a part of the band-shaped conductor. An antenna structure is employed in which the meander-shaped band-shaped conductor and the plate-like ground are coupled to both sides of the feeding point through the concave-convex slow wave structure. Since this structure has a ground portion inside the antenna structure, the antenna operation becomes stable. When the size of the antenna becomes smaller than a fraction of a wavelength, the reactance component at the feeding point increases rapidly. This reactance component significantly reduces the transmission efficiency of high-frequency energy at the feeding point between the high-frequency circuit and the antenna. As the current path starting from the feeding point approaches half the half wavelength, that is, the quarter wavelength, this reactance component becomes small as is apparent from the shape of the sine wave. In a structure where the current path is less than a quarter wavelength, the reactance component that lowers the electromagnetic wave energy transfer efficiency at the feeding point between the high-frequency circuit and the antenna is canceled by some method, thereby improving the efficiency of the antenna operation. realizable. In the antenna of the present invention, when viewed from the feeding point, the meander structure of the strip-shaped conductor, a part of the plate-like ground, and the uneven slow wave structure generated by a part of the strip-shaped conductor are coupled in series. In the former, since the conductor line advances at a constant conductor interval, an inductance component is generated thereby. In the latter, since the interval between the strip-shaped conductor grounds is narrowed, a capacitance component is generated thereby. The resonant circuit realized by these series couplings realizes a large reactance value that cannot be obtained with each inductance value and capacitance value, and the antenna efficiency that the antenna with a size smaller than a fraction of a wavelength generates at the feed point It is possible to cancel unnecessary reactance components that reduce the above.
本発明では、LC共振回路をアンテナ構造内部に含むので、アンテナが良好な特性を示す周波数帯域は狭くなる。この問題を解決するために、該メアンダ構造に対して、無給電素子を付加することが有効で、該メアンダ線路に対して非接触で対向させて帯状導体線路あるいはメアンダ形状帯状導体線路を併置することで実現可能である。先述した原理を用いて、非接触に併置するメアンダ形状帯状導体線路の一部分に凹凸形状からなる遅波構造を組み込むことで、LC共振現象を用いて実際の寸法で得られるインダクタンス値およびキャパシタンス値より大きなリアクタンス値を実現して該メアンダ形状帯状導体線路の長さを短くすることも可能である。 In the present invention, since the LC resonance circuit is included in the antenna structure, the frequency band in which the antenna exhibits good characteristics is narrowed. In order to solve this problem, it is effective to add a parasitic element to the meander structure, and a strip-shaped conductor line or a meander-shaped strip-shaped conductor line is juxtaposed so as to face the meander line in a non-contact manner. This is possible. Using the principle described above, by incorporating a slow wave structure consisting of irregularities in a part of a meander-shaped strip conductor line placed in non-contact, the inductance and capacitance values obtained with actual dimensions using the LC resonance phenomenon It is also possible to reduce the length of the meander-shaped strip conductor line by realizing a large reactance value.
本発明によれば使用電磁波の波長の数分の一より小さい寸法で高効率に電磁波のやり取りを安定的に可能とするアンテナが実現できる。また、本発明のアンテナは板状構造であるので、薄型構造でアンテナを実現する効果がある。本アンテナのグラウンド部は主にアンテナの安定動作に寄与しているので、電磁波の放射効率に対しての寄与は小さい。一方、メアンダ形状の帯状導体部および凹凸形状の遅波構造部は電磁波の放射に主に寄与する。このため、本アンテナを用いて、該グラウンド部近傍に高周波回路を搭載した回路基板を設置し、該メアンダ形状の帯状導体部および凹凸形状の遅波構造部と該回路基板との間に十分な空間を設け、該アンテナと該高周波回路を電気的に結合することにより、該高周波回路が取り扱う高周波エネルギを外部自由空間に対して効率良くやり取り可能な、高周波モジュールを小型、薄型形状で実現することができる。
以下、図を参照しつつ、本発明の実施例を詳細に説明する。
According to the present invention, it is possible to realize an antenna that can stably exchange electromagnetic waves with high efficiency with a size smaller than a fraction of the wavelength of the electromagnetic waves used. Further, since the antenna of the present invention has a plate-like structure, there is an effect of realizing the antenna with a thin structure. Since the ground portion of the antenna mainly contributes to the stable operation of the antenna, the contribution to the radiation efficiency of the electromagnetic wave is small. On the other hand, the meander-shaped band-shaped conductor part and the concave-convex-shaped slow wave structure part mainly contribute to radiation of electromagnetic waves. For this reason, using this antenna, a circuit board on which a high-frequency circuit is mounted is installed in the vicinity of the ground part, and there is sufficient space between the circuit board and the meander-shaped band-like conductor part and the uneven slow-wave structure part. Realizing a small and thin high-frequency module capable of efficiently exchanging high-frequency energy handled by the high-frequency circuit to the external free space by providing a space and electrically coupling the antenna and the high-frequency circuit. Can do.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は本発明の第１の実施例からなる板状内蔵アンテナの構造を示す斜視図である。本実施例の板状内蔵型のアンテナ９は、導体製の平板状グラウンド部１と、帯状導体２とを具備する。帯状導体２は、メアンダ状、すなわち、グラウンド部の上部エッジと平行な方向に長く延びる領域と、上部エッジとに垂直方向に延びる折り返し領域とを複数有する構造になっている。帯状導体２は、主にインピーダンス整合の機能を有するインピーダンス整合部と、主にアンテナとして機能するアンテナ部とを有する。インピーダンス整合部の一部として、帯状導体２と対向するグラウンド部１の一部分に、凹凸状構造（遅波構造）３が設けられている。平板状グラウンド部１と帯状導体２は同一平面上に、換言すると平板状に一体的に形成されている。さらに、グラウンド部１と帯状導体２のインピーダンス整合部との間に、高周波回路との接続点となる給電点４が設定されている。すなわち、インピーダンス整合部の一端が給電部となり、給電点４と接続されている。給電点４からみると、帯状導体のメアンダ構造と、板状グラウンドの一部分と帯状導体の一部分で生成される凹凸状の遅波構造とが直列に結合している。
FIG. 1 is a perspective view showing the structure of a plate-like built-in antenna according to the first embodiment of the present invention. The plate-like built-in
帯状導体2の全体の長さ（Ｌ-ant）は、λ／２よりも短い。本発明では、アンテナ部をメアンダ状とすることで必要なアンテナ長さを確保すると共に、それに伴うリアクタンス成分の増加の対策として、所定の容量成分を与える凹凸状構造３を含むインピーダンス整合部を設け、インピーダンス整合を容易にした点に特徴がある。
The entire length (L-ant) of the strip-shaped
図２Ａは、第１の実施例の板状内蔵アンテナの平面図である。アンテナ９は、全体として縦Ｈ０、幅Ｗの長さの外形が矩形の領域に、グラウンド部1と帯状導体2とが形成されている。帯状導体２の高さＨAは、グラウンド部１の高さと同等以下、換言すると、アンテナ９全体の縦の長さＨ０の１／２以下である。アンテナ９の幅Ｗは、無線の通信・放送（以下、特に区別しない場合は、単に通信）に使用されるＵＨＦ波やマイクロ波等の電磁波の波長に応じて決定される。前記の通り、メアンダ形状の帯状導体２は、主にインピーダンス整合の機能を有するインピーダンス整合部２Ａと、主にアンテナとして機能するアンテナ部２Ｂとを有する。なお、図２Ａにおける、インピーダンス整合部２Ａとアンテナ部２Ｂの区分はあくまでも機能的なものであり、帯状導体２において両者が重なり合う領域が存在することは言うまでも無い。なお、アンテナ部２Ｂの長さは、λ／４よりも短い。
FIG. 2A is a plan view of the plate-like internal antenna of the first embodiment. As for the
ここで、インピーダンス整合部２Ａの構成について説明を加える。平板グラウンド部１の上縁１Ｅと帯状導体２の下縁２Ｅは、間隙５を介してアンテナ９の幅方向に平行に延びており、給電点４に近い側において平板グラウンド部１の上縁１Ｅに凹凸状構造３が形成されている。すなわち、平板グラウンド部１の上縁１Ｅに同じサイズの矩形の凸部形状と凹部形状、換言すると凸構造３０１と凹構造３０２とが規則的に、ないしは交互に繰り返し、配置されている。一方、帯状導体２の下縁２Ｅは平坦な面が連続している。矩形の凸構造３０１、凹構造３０２の幅をＡ、高さをＢとすると、アスペクト比は、Ａ：Ｂ＝１、若しくは１に近い値となっている。導体線路２の平面構造と平板グラウンド部１の凹凸状構造３との隙間５や凹凸状構造３相互の隙間は、所定の容量Ｃを形成するための隙間である。また、メアンダ線路側にはインダクタンスＬが生成される。その結果、インダクタンスＬと、容量Ｃとによって実現されるリアクタンス共振回路によるリアクタンスの値が、インピーダンス整合に最適の値になるように調整される。インピーダンス整合の最適化により、アンテナへの入出力電力を最大に伝送する高効率の装置を提供することが可能になる。
Here, the configuration of the
なお、凹凸構造３の高さＡ、幅Ｂの各サイズは、波長λに比べて十分に小さくする必要がある。電磁界は、容量性の静電界、誘導性の誘導界、および放射界とからなる。これらは、距離と共に、各々、三乗、二乗、一乗で減衰する。これらは、波源からおよそ波長の1/6 (＝波長の1/2π)の距離で同一の振幅となる。これより遠いと、放射界が優勢となり、これより近いと静電界が優勢となる。従って、主に容量に関係する静電界が主体となる距離は、静電界に対する誘導界の振幅が10%以下の領域を考えればおよそ波長の1/60 (＝波長の1/20π)以下となる。そのため、遅波構造を形成する凹凸構造３のA、Bのサイズは、数十／波長程度以下あるいは、1/50波長程度以下とするのが望ましい。
Note that the height A and the width B of the concavo-
また、相対向する凹凸構造３と帯状導体２の間の間隔Ｄは、凹凸構造３に対する容量を決定するパラメータである。このため、帯状導体２が形成するインダクタンスの量を打消すために、帯状導体２の全長が長い場合は間隔Ｄが狭く、帯状導体２の全長が短い場合は間隔Ｄを広くすることが望ましい。
Further, the distance D between the opposing concavo-
さらに、帯状導体２を構成するメアンダ構造について考えたときに、メアンダ構造が、正方形の平面構造を単位とする帯状の導体列が所定の隙間を介して繰り返されるものとしたとき、各平面構造の１辺の長さと、導体列間の隙間Ｇとの関係は、次のようになる。一般に導体長さを大きくしてメアンダの導体面積が広くなるとアンテナの周波数帯域は広くなる。また、隙間Ｇを狭くすれば、メアンダ長を長くとることができ、狭い領域内で長いメタンダ長を実現することができる。従って、アンテナ９に割り当て可能な領域が狭く限定されており、その中でアンテナと給電点との間で良好な整合条件を実現し、且つ少しでも広い周波数帯域でその整合条件を満足させるためには、両者の見合いで、上記１辺の長さと導体列間の隙間Ｇが等しいことが好ましい。
Furthermore, when considering the meander structure that constitutes the strip-shaped
次に、図２Ｂに、通信に使用される電磁波の波長と、リアクタンスとの関係を示す。リアクタンスは、（Ｌ-ant）／波長 に対して、−ｃｏｔの関係にある。本発明のモノポールタイプのアンテナ９は、主たる用途が携帯情報機器であり、これらの機器の寸法による制限があるために、帯状導体２の放射導体長さＬ-antは通信に使用される電磁波の半波長より短い。アンテナの寸法Ｌ-antが半波長より短くなると、給電点におけるリアクタンス成分が急激に増加する。そのため通常の構造では給電点4との良好なインピーダンス整合を実現することができない。
Next, FIG. 2B shows the relationship between the wavelength of an electromagnetic wave used for communication and reactance. The reactance has a relationship of -cot to (L-ant) / wavelength. The
本実施例では、板状グラウンド部1とメアンダ形状を形成する帯状導体と2が、板状グラウンドの一部分で生成される凹凸状の遅波構造のインピーダンス整合部２Ａを介して結合され、この板状グラウンドとインピーダンス整合部２Ａの間に給電点を設定している。このような構造とすることにより、アンテナ部２Ｂの長さをλ／４よりも短くしても、インピーダンス整合部２Ａの働きにより給電点における良好なインピーダンス整合を実現し、高効率、高安定のアンテナを実現し、アンテナ9の外形寸法を小さくすることができる。
In the present embodiment, the plate-
図２Ｃは、アンテナ部２ＢのインダクタンスＬと放射抵抗Ｒによるメアンダ線路の等価回路を表現している。
FIG. 2C represents an equivalent circuit of the meander line by the inductance L and the radiation resistance R of the
図２Ｄは、メアンダ形状の帯状導体２上を流れる電流と平板グラウンド部１上のイメージ電流を示している。インピーダンス整合部２Ａを流れる電流２Ａｉに対して、その直下に逆向きの大きなイメージ電流２Ａ‘ｉが流れ、その下方の離れた位置にアンテナ部２Ｂを流れる電流２Ｂｉに対して逆向きの小さなイメージ電流２Ｂ’ｉが流れる。本構造によれば、給電点４から遅波構造メアンダ形状と一連に続く電気経路が使用電磁波の周波数の数分の一に満たない場合に生じる給電点４からみたリアクタンスが、メアンダ状に形成された帯状導体２が生成するインダクタンスと凹凸構造３によって生成されるキャパシタンスによって実現されるリアクタンス共振回路によって実現されるリアクタンスによって相殺される。すなわち、イメージ電流２Ａ‘ｉはインピーダンス整合部２Ａを流れる電流２Ａｉと逆向であり、このイメージ電流に伴うリアクタンスが共振回路のリアクタンスを相殺するように作用するので、リアクタンス整合に好適である。一方、小さなイメージ電流２Ｂ’ｉに伴うリアクタンスはアンテナアンテナ部２Ｂのリアクタンスを相殺する作用が弱く、電磁放射に好適である。このように、給電点4との良好なインピーダンス整合を実現することができるため、小型、薄型のアンテナ構造で該平板アンテナ９と結合する高周波回路との電磁波エネルギのやり取りを高効率で実現でき、本アンテナを用いた無線モジュールの感度向上と寸法小型化に効果がある。
FIG. 2D shows the current flowing on the meander-shaped strip-shaped
なお、凹凸構造３は概略正方形であること、換言すると、アスペクト比Ａ：Ｂが１もしくはそれに近いことが望ましい。この点に関して、図３Ａ〜図３Ｃを用いて説明する。
Note that it is desirable that the concavo-
図３Ａは、凹凸構造３が高さＡ、幅Ｂの矩形の組み合わせからなる凹凸構造の場合の、凹凸構造を流れる電流、および凹凸構造によって生成されるキャパシタンスＣの関係を示している。この例では、平板グラウンド部１の上縁に矩形の凸構造３０１、凹構造３０２が交互に配置され、メアンダ線路側は高さの等しい平坦な平面構造３０３となっている。アスペクト比は、Ａ：Ｂ＝１とする。このような凹凸構造では、平板グラウンド部１において電流が適度に凸構造３０１回り込み、導体線路と凹凸構造及び凸構造間に適度な容量Ｃ１，Ｃ２が形成される。また、メアンダ線路側にはインダクタンスＬ１が生成される。その結果、インダクタンスＬ１と、容量Ｃ１，Ｃ２とによって実現されるリアクタンス共振回路のリアクタンスの値が、インピーダンス整合に最適の値にすることが容易となる。
FIG. 3A shows the relationship between the current flowing through the concavo-convex structure and the capacitance C generated by the concavo-convex structure when the concavo-
次に、図３Ｂの比較例では、平板グラウンド部１の上縁に台形の凸構造３１１、凹構造３１２が交互に配置され、メアンダ線路側は矩形の平面構造３０３になっている。このような遅波構造では、平板グラウンド部１において電流が凸構造３１１により多く回り込むが、隣り合う凸構造３１１間に形成される容量Ｃ１２が大幅に減少する。その結果、インダクタンスＬと、容量Ｃ１０，Ｃ１２とによって実現されるリアクタンス共振回路のリアクタンスの値を、インピーダンス整合に最適の値にするのが困難になる。
Next, in the comparative example of FIG. 3B, trapezoidal
図３Ｃの比較例では、平板グラウンド部１の上縁に逆台形の凸構造３２２、凹構造３２２が交互に配置され、メアンダ線路側は矩形の平面構造３０３となっている。このような遅波構造では、逆台形の凸構造３２２のため平板グラウンド部１において電流の回り込みが大幅に減少し、導体線路と遅波構造間に形成される容量Ｃ２０が大幅に減少する。その結果、インダクタンスＬと、容量Ｃ２０，Ｃ２２とによって実現されるリアクタンス共振回路のリアクタンスの値を、インピーダンス整合に最適の値にするのが困難になる。
In the comparative example of FIG. 3C, inverted trapezoidal
以上述べたように、本発明の実施例によれば使用電磁波の波長の１／２より小さい寸法で、高効率に外部空間との電磁波のやり取りを安定的に可能とするアンテナが実現できる。また、電磁波の波長に比べて小さな寸法のアンテナを提供することができる。また、本発明のアンテナは板状構造であるので、薄型構造でアンテナを実現する効果がある。 As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to realize an antenna that can stably exchange electromagnetic waves with an external space with high efficiency and a size smaller than ½ of the wavelength of electromagnetic waves used. In addition, an antenna having a size smaller than that of the electromagnetic wave can be provided. Further, since the antenna of the present invention has a plate-like structure, there is an effect of realizing the antenna with a thin structure.
本発明において、インピーダンス整合部２Ａを構成する凹凸状構造３を設ける位置は平板グラウンド部１の上縁１Ｅに限定されるものではない。凹凸状構造３を平板グラウンド部１の上縁１Ｅと帯状導体２の下縁２Ｅの双方にまたがって設けても良く、あるいは帯状導体２の下縁２Ｅに凹凸状構造３を形成し、平板グラウンド部１の上縁１Ｅを平坦な面としても良い。
In the present invention, the position where the concavo-
図４は、本発明の実施例２として、板状内蔵アンテナの他の構造を示す図であり、グラウンド部１の一部分と帯状導体２の該グラウンド部と対向する一部分とで形成された凹凸状構造（遅波構造）３を具備する。
FIG. 4 is a diagram showing another structure of the plate-like built-in antenna according to the second embodiment of the present invention. The uneven shape formed by a part of the
該凹凸状構造（遅波構造）３は該帯状導体2の伸長方向に対向部が発生するように形成される。
The concavo-convex structure (slow wave structure) 3 is formed so that a facing portion is generated in the extending direction of the
本実施例によれば、凹凸構造３によって生成されるキャパシタンスＣの値は凹凸状構造に発生した対向部により増加でき、高周波回路からアンテナへの電力伝達を妨げる要因となる給電部におけるリアクタンスを相殺する自由度が向上する。
According to the present embodiment, the value of the capacitance C generated by the concavo-
図５は、本発明の実施例３として、板状内蔵アンテナの他の構造を示す図であり、実施例１、２と異なる点は、メアンダ状に形成された帯状導体２の遅波構造３と連結する一端とは別の一端の近傍で、帯状導体２と対向して設置される無給電帯状導体６を具備する点である。
FIG. 5 is a diagram showing another structure of the plate-like built-in antenna as the third embodiment of the present invention. The difference from the first and second embodiments is that the
本実施例によれば、帯状導体２と遅波回路３で形成されるＬＣ共振回路に、該無給電帯状導体６と該無給電帯状導体６と該帯状導体２の対向する部分で形成される容量Ｃからなる副次共振回路を付加できるので、複共振現象を利用して本実施例のアンテナの給電点４におけるインピーダンス整合の整合周波数帯域を拡大する効果があり、本アンテナが良好な感度を示す周波数範囲を拡大することができる。
According to the present embodiment, the LC resonance circuit formed by the band-shaped
図６Ａ〜図６Ｄは、本発明の実施例４として、板状内蔵アンテナの他の構造を示す図である。各図は、図１乃至３のいずれかの実施例のアンテナ９の、帯状導体２、遅波構造３、および無給電帯状導体が存在する放射導体領域７Ａ〜７Ｄと、グラウンド部１との三次元的相対位置を示す。図６Ａ〜図６Ｄには４種類の該相対位置が示されており、平板構造のグラウンド部１に折り曲げ板構造を示す該放射導体領域７Ａ〜７Ｄが結合している。放射導体領域７Ａ〜７Ｄは、グラウンド部１と同一平面上の共通領域を持っている。共通領域が存在することで、実施例１で述べたイメージ電流に伴うリアクタンスが共振回路のリアクタンスを相殺する効果を得ることができる。
6A to 6D are diagrams showing another structure of the plate-like built-in antenna according to the fourth embodiment of the present invention. Each figure shows the tertiary of the
本実施例のアンテナに高周波回路が搭載された回路基板（図示略）を実装する場合、この回路基板を平板状のグラウンド部１の上面に配置することにより、電磁界の放射に関与する放射導体領域７Ａ〜７Ｄと回路基板とを空間的に隔離できる。これにより、該回路基板上に設置された高周波回路が発生する電磁波エネルギを効率良く外部空間に放射することができ、また外部空間より電磁波エネルギを効率良く該高周波回路に取り込むことが可能となる。
When a circuit board (not shown) on which a high-frequency circuit is mounted is mounted on the antenna of the present embodiment, the circuit board is disposed on the upper surface of the
図７Ａ〜図７Ｃは、本発明の実施例５として板状内蔵アンテナの他の構造を示す図である。図７Ａ〜図７Ｃには３種類の該相対位置が示されており、実施例４と異なる点は、放射導体領域７Ｅ〜７Ｇがグラウンド部１と同一平面上の共通領域を持たないことである。本実施例によれば、グラウンド部１の上面に高周波回路が搭載された回路基板を実装した小型、薄型モジュール（図示略）を配置した際に、底面の存在する外部環境に対するモジュールの無線感度変化を抑制することができるので、該モジュールの配置自由度を向上させることができる。
7A to 7C are views showing another structure of the plate-like built-in antenna as the fifth embodiment of the present invention. 7A to 7C show three types of relative positions. The difference from the fourth embodiment is that the
図８Ａ，図８Ｂは、本発明の実施例６として、既に述べた板状内蔵アンテナと高周波回路とが搭載された回路基板を一体実装したる構造を示す図である。図６Ａ〜図６Ｄのいずれかの形状を有する板状内蔵アンテナのグラウンド部１の上面に、高周波回路１２が搭載された回路基板１０が設置され、この高周波回路１２とグラウンド部１とは回路基板１０を挟んで反対方向の位置関係になっている。
8A and 8B are diagrams showing a structure in which a circuit board on which a plate-like built-in antenna and a high-frequency circuit described above are mounted is integrally mounted as a sixth embodiment of the present invention. A
図８Ａの実施例では、高周波回路１２はその搭載面が板状内蔵アンテナの放射導体領域７と対向する領域を持たないように配置される。実施例によれば、板状内蔵アンテナから放射される電磁波のエネルギが高周波回路１２に与える干渉を抑制することができるので、高感度の小型、薄型の高周波モジュールを実現できる。
In the embodiment of FIG. 8A, the high-
本アンテナのグラウンド部は主にアンテナの安定動作に寄与しているので、電磁波の放射効率に対しての寄与は小さい。一方、メアンダ形状の帯状導体部および凹凸形状の遅波構造部は電磁波の放射に主に寄与する。このため、本アンテナを用いて、該グラウンド部近傍に高周波回路を搭載した回路基板を設置し、該メアンダ形状の帯状導体部および凹凸形状の遅波構造部と該回路基板との間に十分な空間を設け、該アンテナと該高周波回路を電気的に結合することにより、該高周波回路が取り扱う高周波エネルギを外部自由空間に対して効率良くやり取り可能な、高周波モジュールを小型、薄型形状で実現することができる。 Since the ground portion of the antenna mainly contributes to the stable operation of the antenna, the contribution to the radiation efficiency of the electromagnetic wave is small. On the other hand, the meander-shaped band-shaped conductor part and the concave-convex-shaped slow wave structure part mainly contribute to radiation of electromagnetic waves. For this reason, using this antenna, a circuit board on which a high-frequency circuit is mounted is installed in the vicinity of the ground part, and there is sufficient space between the circuit board and the meander-shaped band-like conductor part and the uneven slow-wave structure part. Realizing a small and thin high-frequency module capable of efficiently exchanging high-frequency energy handled by the high-frequency circuit to the external free space by providing a space and electrically coupling the antenna and the high-frequency circuit. Can do.
図８Ｂの実施例では、高周波回路１２は放射導体領域７と低背部品領域５２において対向面を持つが、この低背部品領域５２には高周波回路１２を構成する部品のうち部品高さが低いものを選んで実装が施される。これにより、低背部品領域５２に存在する部品と、放射導体領域７に存在する導体の空間距離を比較的長くとれるので、平板内蔵アンテナから放射される高周波エネルギの高周波回路に対する干渉を低減でき、板状内蔵アンテナと高周波回路が搭載された回路基板からなる高周波モジュールの感度劣化を抑制する効果がある。
In the embodiment of FIG. 8B, the high-
図９Ａ，図１９Ｂは、本発明の実施例７として、既に述べた板状内蔵アンテナと高周波回路とが搭載された回路基板を一体実装する構造を示す図である。図７Ａ〜図７Ｃのいずれかに示す形状を有する板状内蔵アンテナのグラウンド部１の上面に、高周波回路１２が搭載された回路基板１０が設置され、この高周波回路１２とグラウンド部１は回路基板１０を挟んで反対方向の位置関係になっている。
FIGS. 9A and 19B are diagrams showing a structure in which a circuit board on which a plate-like built-in antenna and a high-frequency circuit described above are mounted is integrally mounted as a seventh embodiment of the present invention. A
図９Ａの実施例では、回路１２はその搭載面が板状内蔵アンテナの放射導体領域７と対向する領域を持たないように配置される。本実施例によれば、板状内蔵アンテナから放射される電磁波のエネルギが該高周波回路１２に与える干渉を抑制することができるので、高感度の小型、薄型の高周波モジュールを実現できる。
In the embodiment of FIG. 9A, the
図９Ｂの実施例では、高周波回路１２は放射導体領域７と低背部品領域５２において対向面を持つが、低背部品領域５２には高周波回路１２を構成する部品のうち部品高が低いものを選んで実装が施される。これにより、低背部品領域５２に存在する部品と、放射導体領域７に存在する導体の空間距離を比較的長くとれるので、平板内蔵アンテナから放射される高周波エネルギの高周波回路に対する干渉を低減でき、板状内蔵アンテナと高周波回路が搭載された回路基板からなる高周波モジュールの感度劣化を抑制する効果がある。
9B, the high-
図１０Ａ，図１０Ｂは、本発明の実施例８として、既に述べた板状内蔵アンテナと高周波回路とが搭載された回路基板を一体実装する構造を示す図である。図６Ａ〜図６Ｄのいずれかに示す形状を有する板状内蔵アンテナにおいて、放射導体領域７からのみなる平板内蔵アンテナ放射素子１７と回路基板１０の内層あるいは高周波回路１２が搭載されない裏面に形成された回路基板グラウンド１１によって、板状内蔵アンテナが実現される。
10A and 10B are diagrams showing a structure in which a circuit board on which the plate-like built-in antenna and the high-frequency circuit described above are mounted is integrally mounted as an eighth embodiment of the present invention. 6A to 6D, in the plate-like built-in antenna, the flat-plate built-in
図１０Ａの実施例では、回路１２はその搭載面が板状内蔵アンテナの放射導体領域７と対向する領域を持たないように配置される。本実施例によれば、板状内蔵アンテナから放射される電磁波のエネルギが高周波回路１２に与える干渉を抑制することができるので、高感度の小型、薄型の高周波モジュールを実現できる。
In the embodiment of FIG. 10A, the
図１０Ｂの実施例では、高周波回路１２は放射導体領域７と低背部品領域５２において対向面を持つが、低背部品領域５２には高周波回路１２を構成する部品のうち部品高が低い物を選んで実装が施される。これにより、低背部品領域５２に存在する部品と、放射導体領域７に存在する導体の空間距離を比較的長くとれるので、平板内蔵アンテナから放射される高周波エネルギの高周波回路に対する干渉を低減でき、板状内蔵アンテナと高周波回路が搭載された回路基板からなる高周波モジュールの感度劣化を抑制する効果がある。
10B, the high-
図１１は、本発明の実施例９として、既に述べた板状内蔵アンテナを用いた高周波モジュールの一例を示す図である。放射導体領域７とグラウンド部１で構成される板状内蔵アンテナの給電部４に同軸ケーブル２０の一端が結合され、該同軸ケーブル２０の他端には第一のコネクタ２１が結合されている。回路基板１０の表面には高周波回路１２搭載され、該高周波回路１２の入出力部に第二のコネクタ２２が搭載される。板状内蔵アンテナと高周波回路１２は第一のコネクタ２１と第二のコネクタ２２によって電気的に結合される。本図には陽に示されていないが第二のコネクタ２２と高周波回路１２は回路基板１０の表層あるいは内層に形成された導体線路において電気的に結合されていることは言うまでもない。本実施例によれば、板状内蔵アンテナと回路基板からなる高周波モジュールの組み立て工程を勘合工程のみで実現できるので、該モジュールの製造コスト低減に効果がある。
FIG. 11 is a diagram showing an example of a high-frequency module using the plate-like built-in antenna already described as Example 9 of the present invention. One end of the
図１２は、本発明の実施例１０として、既に述べた板状内蔵アンテナを用いた高周波モジュールの他の例を示す図である。放射導体領域７からのみなる平板内蔵アンテナ放射素子１７と回路基板１０の内層あるいは高周波回路１２が搭載されない裏面に形成された回路基板グラウンド１１が、回路基板１０内に形成されたスルーホール１４を介して半田ポール１５によって電気的に結合され、該平板内蔵アンテナ放射素子１７の給電点４と高周波回路１２の入出力部に結合した給電導体線路１３が半田ボール１５によって電気的に結合される。本実施例によれば、板状内蔵アンテナと回路基板からなる高周波モジュールの組み立てを、表面実装工程によって実現できるので、自動実装機を用いた大量生産により、該モジュールの製造コストを低減できる。
FIG. 12 is a diagram showing another example of the high-frequency module using the plate-like built-in antenna already described as Example 10 of the present invention. A flat-plate built-in
図１３は、本発明の実施例１１として、既に述べた板状内蔵アンテナを用いた高周波モジュールの一例を示す図である。放射導体領域７とグラウンド部１で構成される板状内蔵アンテナの給電部４に同軸ケーブル２０の一端が結合され、該同軸ケーブル２０の他端には第一のコネクタ２１が結合されている。回路基板１０の表面には集積回路６２とチップ部品１８で構成される高周波回路が搭載され、該高周波回路の入出力部に第二のコネクタ２２が搭載される。板状内蔵アンテナと高周波回路は第一のコネクタ２１と第二のコネクタ２２によって電気的に結合される。本図には陽に示されていないが第二のコネクタ２２と高周波回路１２は回路基板１０の表層あるいは内層に形成された導体線路において電気的に結合されていることは言うまでもない。回路基板１０にはインフェース１９が同基板の側面に構成され、該インタフェース１９を露呈させた状態で、該板状内蔵アンテナと該高周波回路を、上ケース３１と下ケース３２で挟み込んでモジュールを形成する。本図には陽に示されていないがインフェース１９と高周波回路１２は回路基板１０の表層あるいは内層に形成された導体線路において電気的に結合されていることは言うまでもない。本実施例によれば、板状内蔵アンテナと回路基板からなる高周波モジュールの組み立て工程を勘合工程のみで実現できるので、該モジュールの製造コスト低減に効果があるとともに、板状内蔵アンテナと回路基板を外部空間から遮蔽できるので、高周波モジュールを外部からの物理的・化学的劣化要因より保護することができ、該高周波モジュールの信頼性向上、製品寿命向上に効果がある。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a high-frequency module using the plate-like built-in antenna already described as Example 11 of the present invention. One end of the
図１４は、本発明の実施例１２として、既に述べた板状内蔵アンテナを用いた高周波モジュールの一実施例を示す図である。放射導体領域７からのみなる平板内蔵アンテナ放射素子１７と回路基板１０の内層あるいは高周波回路が搭載されない裏面に形成された回路基板グラウンド１１が、回路基板１０内に形成されたスルーホール１４を介して半田ボール１５によって電気的に結合される。回路基板１０の表面には集積回路６２とチップ部品１８で構成される高周波回路が搭載され、該平板内蔵アンテナ放射素子１７の給電点４と高周波回路の入出力部に結合した給電導体線路１３が半田ボール１５によって電気的に結合される。回路基板１１にはインフェース１９が同基板の側面に構成され、該インタフェース１９を露呈させた状態で、該板状内蔵アンテナと該高周波回路を、上ケース３１と下ケース３２で挟み込んでモジュールを形成する。本図には陽に示されていないがインフェース１９と高周波回路は回路基板１０の表層あるいは内層に形成された導体線路において電気的に結合されていることは言うまでもない。本実施例によれば、板状内蔵アンテナと回路基板からなる高周波モジュールの組み立て工程を勘合工程のみで実現できるので、該モジュールの製造コスト低減に効果があるとともに、板状内蔵アンテナと回路基板を外部空間から遮蔽できるので、高周波モジュールを外部からの物理的・化学的劣化要因より保護することができ、該高周波モジュールの信頼性向上、製品寿命向上に効果がある。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a high-frequency module using the plate-like built-in antenna already described as Example 12 of the present invention. A flat-plate built-in
図１５は、本発明の実施例１３として、既に述べた板状内蔵アンテナを用いた高周波モジュールの一実施例を示す図であり、図１４の実施例と異なる点は、該板状内蔵アンテナと該高周波回路がカバー３３によって覆われ、該カバー３３と該回路基板１０の高周波回路が搭載されていない面が、該高周波モジュールの外面となることである。本実施例によれば、板状内蔵アンテナと回路基板状に搭載される部品のみを外部空間から遮蔽するので、図１４の実施例と比べて、該高周波モジュールの体積を縮小することができる。
FIG. 15 is a diagram showing an embodiment of the high-frequency module using the plate-like built-in antenna already described as
図１６は、発明の実施例１４として、既に述べた板状内蔵アンテナを用いた高周波モジュールの携帯情報端末への適用例を示す一実施例を示す図である。図１３乃図１５の実施例の高周波モジュールのケースおよびカバーを取り除いた部分を、インタフェース１９を介して、無線電話機７０の多層回路基板４１に設けられた内部コネクタ４２と結合させている。現行の携帯電話では、国際規格のインタフェース仕様にてこのようなコネクタを常備している場合がほとんどである。高周波モジュールによって外部空間より得られた信号は、無線電話７０が具備するマイクロプロセッサによって信号処理されて種々の機能を発生させる。本実施例によれば、携帯電話機に電磁波を用いる新たな機能を、携帯電話自体の外寸法を増加させることなく、即ち該携帯電話のユーザーに体積増加を感じさせることなく付加させることができる。すなわち、携帯利便性を損なわない、小型・薄型の形状を有する内蔵アンテナを具備する携帯情報機器を提供することができる。
FIG. 16 is a diagram showing one embodiment showing an application example of the high-frequency module using the already described plate-like built-in antenna to the portable information terminal as the fourteenth embodiment of the invention. The portion of the high frequency module of the embodiment shown in FIGS. 13 to 15 with the case and cover removed is coupled to the
図１７は、本発明の実施例１５として、既に述べた板状内蔵アンテナを用いた高周波モジュールの携帯情報端末への適用例を示す他の一実施例を示す図である。図１３乃至図１５の実施例の上ケース、下ケースおよびカバーなどのケース３０で覆われた高周波モジュールを、インタフェース１９を介して、ノートブックPC８０の外部スロット５１を用いて、ノートブック回路基板に設けられた内部コネクタ５２と結合させている。本図には陽に示されていないが該内部コネクタ５２はPC８０の内部回路が形成されるマザーボード上に設置されることは言うまでもない。高周波モジュールによって外部空間より得られた信号は、ノートブックPC８０が具備するマイクロプロセッサユニットによって信号処理されて種々の機能を発生させる。本実施例によれば、ノートブックPCに電磁波を用いる新たな機能を付加させることができる。
FIG. 17 is a diagram showing another embodiment showing an application example of the high-frequency module using the plate-like built-in antenna described above to the portable information terminal as the
１…グラウンド部、２…帯状導体、３…遅波構造、４…給電点、５…隙間、６…無給電帯状導体、７…放射導体領域、９…板状アンテナ、１０…回路基板、１１…回路基板グラウンド、１２…高周波回路、１３…給電導体線路、１４…スルーホール、１５…半田ポール、１７…放射素子、１８…チップ部品、１９…インタフェース、２０…同軸ケーブル、２１…第一のコネクタ、２２…第二のコネクタ、３０…ケース、３１…上ケース、３２…下ケース、３３…カバー、４１…多層回路基板、４２…内部コネクタ、５２…低背部品領域、６２…集積回路、７０…携帯電話、８０…ノートブックPC。
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記帯状導体との間に平行な隙間を有し、一端が前記帯状導体に接続された板状グラウンドと、
前記板状グラウンドと前記帯状導体との接続部に設定された給電点と
を備えてなり、
前記帯状導体は、該帯状導体と前記給電点とを結合するインピーダンス整合部と、アンテナ部とを備えており、
前記インピーダンス整合部は、凹凸状構造を含み、
該凹凸状構造は、前記隙間に面する前記帯状導体の縁の一部分または前記板状グラウンドの縁の一部分の、いずれか一方または双方にまたがって形成されている
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 A meander-shaped strip conductor,
A plate-like ground having a parallel gap between the strip conductor and one end connected to the strip conductor;
A feeding point set at a connection portion between the plate-like ground and the strip-shaped conductor;
The strip conductor includes an impedance matching section that couples the strip conductor and the feeding point, and an antenna section.
The impedance matching portion includes an uneven structure,
The plate-like built-in antenna, wherein the uneven structure is formed over one or both of a part of an edge of the strip-shaped conductor facing the gap and a part of an edge of the plate-like ground. .
前記板状グラウンドと前記帯状導体とが一体の板状構造をなしており、
前記凹凸状構造は、前記板状グラウンドの縁の一部分に形成された凹凸構造と、該凹凸構造に対向する前記帯状導体の平坦な面とを有しており、
前記給電点から見て、前記帯状導体のメアンダ構造と前記凹凸構造とが直列に結合されている
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 In claim 1,
The plate-like ground and the belt-like conductor form an integral plate-like structure,
The concavo-convex structure has a concavo-convex structure formed at a part of an edge of the plate-like ground, and a flat surface of the strip conductor facing the concavo-convex structure,
A plate-like built-in antenna, wherein the meander structure of the strip conductor and the concavo-convex structure are coupled in series when viewed from the feeding point.
前記板状グラウンドと前記帯状導体とが一体の板状構造をなしており、
前記凹凸状構造は、該板状グラウンドの一部分と該帯状導体の一部分に各々形成された凹凸構造を有しており、
前記給電点から見て、前記帯状導体のメアンダ構造と、前記凹凸構造とが直列に結合されている
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 In claim 1,
The plate-like ground and the belt-like conductor form an integral plate-like structure,
The concavo-convex structure has a concavo-convex structure formed respectively on a part of the plate-like ground and a part of the strip conductor,
A plate-like built-in antenna, wherein the meander structure of the strip-shaped conductor and the concavo-convex structure are coupled in series when viewed from the feeding point.
前記凹凸状構造は、同じサイズの矩形の凸部形状と凹部形状が規則的に配置された構成であり、
前記矩形の凸構造、凹構造の各幅をＡ、高さをＢとすると、アスペクト比Ａ：Ｂは、１若しくは１に近い値である
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 In claim 1,
The concavo-convex structure is a configuration in which rectangular convex shape and concave shape of the same size are regularly arranged,
A plate-like built-in antenna, wherein the aspect ratio A: B is 1 or a value close to 1 where A is the width of the rectangular convex structure and the concave structure and B is the height.
通信に使用される電磁波の波長をλとしたとき、
前記凹凸状構造の幅及び高さA、Bは、各々、λの1/50以下である
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 In claim 4,
When the wavelength of the electromagnetic wave used for communication is λ,
The plate-like built-in antenna according to claim 1, wherein the concavo-convex structure has a width and height A and B that are each 1/50 or less of λ.
通信に使用される電磁波の波長をλとしたとき、
前記帯状導体の長さは、λ／２よりも短く、前記アンテナ部の長さはλ／４よりも短い
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 In claim 1,
When the wavelength of the electromagnetic wave used for communication is λ,
The plate-like built-in antenna, wherein a length of the strip-like conductor is shorter than λ / 2, and a length of the antenna portion is shorter than λ / 4.
前記帯状導体の前記縁とは反対側の縁との間に隙間を介して配置され、該帯状導体と電気的に結合せず、電磁結合する無給電帯状導体を有する
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 In claim 1,
A plate-shaped conductor which is disposed with a gap between the edge of the belt-like conductor and the edge opposite to the edge, and has a non-feeding belt-like conductor which is not electrically coupled to the belt-like conductor and is electromagnetically coupled. Built-in antenna.
前記無給電帯状導体がメアンダ形状である
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 In claim 7,
A plate-like built-in antenna, wherein the parasitic belt-like conductor has a meander shape.
前記板状グラウンドと前記帯状導体とが一体の板状構造をなしており、
該一体の板状構造の全体が平板である
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 In claim 1,
The plate-like ground and the belt-like conductor form an integral plate-like structure,
A plate-like built-in antenna, wherein the whole plate-like structure is a flat plate.
前記板状グラウンドと前記帯状導体とが一体の板状構造をなしており、
前記一体の板状構造の一部が折り曲げられて板構造の放射導体領域が形成されており、
該放射導体領域は、前記板状グラウンドと同一平面上の共通領域を持っている
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 In claim 1,
The plate-like ground and the belt-like conductor form an integral plate-like structure,
A part of the integrated plate-like structure is bent to form a radiation conductor region of the plate structure,
The plate-like built-in antenna, wherein the radiation conductor region has a common region on the same plane as the plate-like ground.
前記板状グラウンドが平板構造であり、
該平板構造に引き続く折り曲げ部に、前記凹凸状構造および前記帯状導体のメアンダ形状のメアンダ構造が形成されている
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 In claim 10,
The plate-like ground has a flat plate structure,
A plate-like built-in antenna, characterized in that a meander structure of the concavo-convex structure and the band-shaped conductor is formed in a bent portion subsequent to the flat plate structure.
前記板状グラウンドおよび前記凹凸状構造が平板構造で形成されており、
該平板構造に引き続く折り曲げ部に、前記メアンダ構造が形成されている
ことを特徴とする板状内蔵アンテナ。 In claim 10,
The plate-like ground and the concavo-convex structure are formed in a flat plate structure,
A plate-like built-in antenna, wherein the meander structure is formed in a bent portion following the flat plate structure.
前記板状内蔵アンテナは、
メアンダ形状の帯状導体と、
前記帯状導体との間に平行な隙間を有し、一端が前記帯状導体に接続された板状グラウンドと、
前記板状グラウンドと前記帯状導体との接続部に設定された給電点と
を備えてなり、
前記帯状導体は、該帯状導体と前記給電点とを結合するインピーダンス整合部と、アンテナ部とを備えており、
前記インピーダンス整合部は、凹凸状構造を含み、
該凹凸状構造は、前記隙間に面する前記帯状導体の縁の一部分または前記板状グラウンドの縁の一部分の、いずれか一方または双方にまたがって形成されている
ことを特徴とする高周波モジュール。 A high-frequency module comprising a plate-like internal antenna and a plate-like circuit board on which a high-frequency circuit is mounted,
The plate-like built-in antenna is
A meander-shaped strip conductor,
A plate-like ground having a parallel gap between the strip conductor and one end connected to the strip conductor;
A feeding point set at a connection portion between the plate-like ground and the strip-shaped conductor;
The strip conductor includes an impedance matching section that couples the strip conductor and the feeding point, and an antenna section.
The impedance matching portion includes an uneven structure,
The concavo-convex structure is formed over one or both of a part of the edge of the strip-shaped conductor facing the gap and a part of the edge of the plate-like ground.
前記板状回路基板が前記板状内蔵アンテナの前記板状グラウンドの上面に設置されている
ことを特徴とする高周波モジュール。 In claim 13,
The high-frequency module, wherein the plate-like circuit board is installed on an upper surface of the plate-like ground of the plate-like built-in antenna.
前記高周波回路が設置される前記板状回路基板上の面と前記板状内蔵アンテナの前記板状グラウンドが対向する面とが、異なる
ことを特徴とする高周波モジュール。 In claim 14,
The high-frequency module according to claim 1, wherein a surface on the plate-like circuit board on which the high-frequency circuit is installed is different from a surface on which the plate-like ground of the plate-like internal antenna faces.
前記板状回路基板が多層基板であり、該多層基板の内層あるいは表層にグラウンド層が形成され、前記板状内蔵アンテナのグラウンド部が前記回路基板の内層グラウンド部である
ことを特徴とする高周波モジュール。 In claim 13,
The plate-like circuit board is a multilayer board, a ground layer is formed on an inner layer or a surface layer of the multilayer board, and a ground portion of the plate-like built-in antenna is an inner layer ground part of the circuit board. .
前記板状回路基板と前記板状内蔵アンテナの電気的結合が、該板状回路基板上に設けられた電気接点と該板状内蔵アンテナの導体部との溶融固定によって実現される
ことを特徴とする高周波モジュール。 In claim 16,
The electrical connection between the plate-like circuit board and the plate-like built-in antenna is realized by melting and fixing an electrical contact provided on the plate-like circuit board and a conductor portion of the plate-like built-in antenna. High frequency module to do.
前記板状回路基板上に設置される前記高周波回路が、前記板状内蔵アンテナの凹凸状構造および前記メアンダ形状と自由空間を介して直接対向しないように設置される
ことを特徴とする高周波モジュール。 In claim 13,
The high-frequency module, wherein the high-frequency circuit installed on the plate-like circuit board is installed so as not to directly face the concave-convex structure of the plate-like built-in antenna and the meander shape via a free space.
前記板状回路基板と前記板状内蔵アンテナとが、上ケースおよび下ケースによって挟まれ、機械的に固定される
ことを特徴とする高周波モジュール。 In claim 13,
The high-frequency module, wherein the plate-like circuit board and the plate-like built-in antenna are sandwiched between an upper case and a lower case and mechanically fixed.
前記高周波モジュールは、板状内蔵アンテナと、高周波回路を実装した板状回路基板とを備えて成り、
前記板状内蔵アンテナは、
メアンダ形状の帯状導体と、
前記帯状導体との間に平行な隙間を有し、一端が前記帯状導体に接続された板状グラウンドと、
前記板状グラウンドと前記帯状導体との接続部に設定された給電点と
を備えてなり、
前記帯状導体は、該帯状導体と前記給電点とを結合するインピーダンス整合部と、アンテナ部とを備えており、
前記インピーダンス整合部は、凹凸状構造を含み、
該凹凸状構造は、前記隙間に面する前記帯状導体の縁の一部分または前記板状グラウンドの縁の一部分の、いずれか一方または双方にまたがって形成されている
ことを特徴とする無線端末。 A wireless terminal having a high-frequency module mounted therein,
The high-frequency module comprises a plate-like antenna and a plate-like circuit board on which a high-frequency circuit is mounted,
The plate-like built-in antenna is
A meander-shaped strip conductor,
A plate-like ground having a parallel gap between the strip conductor and one end connected to the strip conductor;
A feeding point set at a connection portion between the plate-like ground and the strip-shaped conductor;
The strip conductor includes an impedance matching section that couples the strip conductor and the feeding point, and an antenna section.
The impedance matching portion includes an uneven structure,
The radio terminal according to claim 1, wherein the uneven structure is formed across one or both of a part of an edge of the strip-shaped conductor facing the gap and a part of an edge of the plate-like ground.
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