基板アンテナ及び移動体無線装置

【課題】アンテナ特性を向上できる基板アンテナ及び移動体無線装置を提供する。
【解決手段】アンテナとして動作するエレメント部と、エレメント部に給電するための給電ランドとを基板に備えた基板アンテナであって、給電ランドは、基板の表面に配置され、エレメント部は、基板の表面に相対する裏面に配置され、給電ランドとエレメント部とは、スルーホールを介して接続される。スルーホールは、給電ランドからλ／４以下の位置に配置される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板アンテナ及び移動体無線装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の携帯無線機（移動体無線装置）は、携帯性をよくするために、ますます小型化、薄型化する傾向にある。携帯無線機で用いられるアンテナとしては、例えば、特許文献１、２に開示されているものがあるが、小型、薄型化用のアンテナとしてアンテナが平面で構成できるような実装条件では、製造容易性に優れている基板で構成したアンテナが用いられている。
【０００３】
ここで、本発明に関連する技術例（以下、関連技術例という）の基板アンテナについて、図１０〜図１２を参照して説明する。図１０は、関連技術例である基板アンテナを示す斜視図である。また、図１１は、関連技術例である基板アンテナの各面（上面、底面、前面、背面、左側面、右側面）をそれぞれ示す六面図である。図１１において、Ａは図１０の上方向から見た上面（基板アンテナ裏面とする）を示し、Ｂは図１０の下方向から見た底面（基板アンテナ表面とする）を示している。また、図１１において、Ｃは図１０の前方向から見た前面を示し、Ｄは図１０の後方向から見た背面を示し、Ｅは図１０の左方向から見た左側面を示し、Ｆは図１０の右方向から見た右側面を示している。図１２は、関連技術例である基板アンテナが移動体無線装置に搭載された状態を示す斜視図である。
【０００４】
図１０、図１１に示すように、関連技術例の基板アンテナでは、基板アンテナ表面１１の同一面上に、給電ランド３とエレメント部２が配置されている。給電ランド３は、図１２に示す給電ピン５と接続するため、図１２に示す無線基板６に近い基板アンテナ表面１１側に配置されている。
【０００５】
ここで、無線基板６から基板アンテナまでの距離とアンテナ特性の関係を簡易的なモデルでシミュレーションしたときの結果を図１３に示す。図１３は、無線基板６のＧＮＤからエレメント部２までの距離Ｈ２を変化したときのアンテナ放射効率の劣化（アンテナ特性）を示すものであり、距離Ｈ２からの変化量を横軸に、アンテナ放射効率の劣化量を縦軸にそれぞれ示している。図１３に示すように、距離Ｈ２が小さくなるに従ってアンテナ放射効率が劣化していくのがわかる。そのため、無線基板６のＧＮＤ部からエレメント部２までの距離Ｈ２を大きくする必要があることがわかる。
【特許文献１】特開平５−５５８２１号公報
【特許文献２】特許第３８８３５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
関連技術例の基板アンテナでは、基板アンテナ表面１１側において、給電ランド３を無線基板６に近い面に構成しており、かつ、給電ランド３とエレメント部２を同一面に構成している。よって、無線基板６のＧＮＤ部からエレメント部２までの距離が近くなり、アンテナ放射効率が劣化する問題があった。また、近年の携帯無線機の小型、薄型化により、無線基板６のＧＮＤ部からエレメント部２までの距離がさらに近づく傾向にあり、さらにアンテナ放射効率が劣化してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、アンテナ特性を向上できる基板アンテナ及び移動体無線装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するために、本発明の基板アンテナは、アンテナとして動作するエレメント部と、エレメント部に給電するための給電ランドとを基板に備えた基板アンテナであって、給電ランドは、基板の表面に配置され、エレメント部は、基板の表面に相対する裏面に配置され、給電ランドとエレメント部とは、スルーホールを介して接続されることを特徴とする。
【０００９】
本発明の移動体無線装置は、本発明の基板アンテナを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、アンテナ特性を向上することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
〔実施形態１〕
本発明の実施形態１について、図１〜図３を参照して説明する。図１は、本実施形態の基板アンテナを示す斜視図である。図２は、本実施形態の基板アンテナの各面（上面、底面、前面、背面、左側面、右側面）をそれぞれ示す六面図である。図２において、Ａは図１の上方向から見た上面（基板アンテナ裏面とする）を示し、Ｂは図１の下方向から見た底面（基板アンテナ表面とする）を示している。また、図２において、Ｃは図１の前方向から見た前面を示し、Ｄは図１の後方向から見た背面を示し、Ｅは図１の左方向から見た左側面を示し、Ｆは図１の右方向から見た右側面を示している。図３は、本実施形態の基板アンテナが移動体無線装置に搭載された状態を示す斜視図である。
【００１３】
図１、図２に示すように、本実施形態の基板アンテナは、両面プリント基板である基板１において、アンテナとして動作するエレメント部２と、エレメント部２に給電するための給電ランド３とを備える。給電ランド３はアンテナ基板表面１１上に配置され、エレメント部２は、アンテナ基板裏面１２に配置される。アンテナ基板表面１１とアンテナ基板裏面１２とは平行に相対する。アンテナ基板表面１１とは、図１の下方向から見た底面（図２のＢ）であり、アンテナ基板裏面１２とは、図１の上方向から見た上面（図２のＡ）である。
【００１４】
また、図１、図２に示すように、給電ランド３とエレメント部２とは、スルーホール４を介して接続される。スルーホール４は、給電ランド３からλ／４以下の位置に配置される。
【００１５】
図３に示すように、給電ランド３は、給電ピン５を介して無線基板６と接続される。給電ピン５は、給電ランド３と無線基板６を接続するためのものである。また、無線基板６は、アンテナ整合回路・無線回路・ＧＮＤ等を有している基板である。
【００１６】
無線基板６内の無線回路から送信波を出力した場合、整合回路、給電ピンを経由して、本実施形態の基板アンテナに電力が伝わり、空間へ放射される。一方、受信波が入力される場合は、本実施形態の基板アンテナから、給電ピン５、整合回路を経由して、無線回路に受信波が入力される。
【００１７】
ここで、図１２に示すように、エレメント部２及び給電ランド３を両方とも基板アンテナ表面１１上に有している関連技術例である基板アンテナを移動体無線装置に搭載すると、無線基板６のＧＮＤ部からエレメント部２までの高さは、Ｈ２となる。これに対して、図３に示すように、本実施形態１の基板アンテナを移動体無線装置に搭載すると、無線基板６のＧＮＤ部からエレメント部２までの高さは、Ｈ１となる。従って、本実施形態の方が、基板１の厚みの分だけ無線基板６のＧＮＤ部からエレメント部２までの高さが高くなる。これにより、本実施形態によれば、アンテナの放射抵抗が上がり、アンテナ放射効率（アンテナ特性）の向上を実現できるという効果を奏する。
【００１８】
現在では、実際の基板の厚みは１ｍｍ以下のものが主流となっているが、近年薄型化している携帯無線機では、１ｍｍ以下の高さが大きく影響している。そのため、本実施形態の構成を用いることで、薄い携帯無線機ほど上記効果を得ることができる。
【００１９】
本実施形態の移動体無線装置としては、上述したように本実施形態の基板アンテナを備える構成であればよい。本実施形態の移動体無線装置としては、公知の端末装置（例えば携帯電話等）を適用できるので、ここでの説明は省略する。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態の効果は、アンテナ特性を向上できることである。その理由として、基板アンテナにスルーホールを使用することで、給電ランドとエレメント部を別々の面に配置し、無線基板のＧＮＤ部からエレメント部を離すことができるからである。
【００２１】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図４〜図６を参照して説明する。図４は、本実施形態の基板アンテナを示す斜視図である。図５は、本実施形態の基板アンテナの各面（上面、底面、前面、背面、左側面、右側面）をそれぞれ示す六面図である。図５において、Ａは図４の上方向から見た上面（基板アンテナ裏面とする）を示し、Ｂは図４の下方向から見た底面（基板アンテナ表面とする）を示している。また、図５において、Ｃは図４の前方向から見た前面を示し、Ｄは図４の後方向から見た背面を示し、Ｅは図４の左方向から見た左側面を示し、Ｆは図４の右方向から見た右側面を示している。図６は、本実施形態の基板アンテナが移動体無線装置に搭載された状態を示す斜視図である。
【００２２】
本実施形態の基板アンテナは上記実施形態１と比較すると、複数の周波数帯域に対応できるように、基板１において、エレメント部２、給電ランド３、スルーホール４を複数備えた構成としている。本実施形態の基板アンテナは、図４、図５に示すように、給電ランド３ａ及び３ｂ、エレメント部２ａ及び２ｂ、スルーホール４ａ及び４ｂを備える。
【００２３】
図６に示すように、給電ランド３ａ及び３ｂはそれぞれ、給電ピン５ａ及び５ｂを介して無線基板６と接続される。無線基板６は、アンテナ整合回路・無線回路・ＧＮＤ等を有している基板である。本実施形態において、給電ピン５は、給電ランドの数に対応して設けられる。
【００２４】
なお、本実施形態の移動体無線装置としては、上記実施形態１と同様に公知の端末装置（例えば携帯電話等）を適用できるので、ここでの説明は省略する。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、給電ランド、エレメント部及びスルーホールを複数備えることにより、複数の周波数帯域に対応でき、複数の周波数帯域で上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００２６】
〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図７〜図９を参照して説明する。図７は、本実施形態の基板アンテナを示す斜視図である。図８は、本実施形態の基板アンテナの各面（上面、底面、前面、背面、左側面、右側面）をそれぞれ示す六面図である。図８において、Ａは図７の上方向から見た上面（基板アンテナ裏面とする）を示し、Ｂは図７の下方向から見た底面（基板アンテナ表面とする）を示している。また、図８において、Ｃは図７の前方向から見た前面を示し、Ｄは図７の後方向から見た背面を示し、Ｅは図７の左方向から見た左側面を示し、Ｆは図７の右方向から見た右側面を示している。図９は、本実施形態の基板アンテナが移動体無線装置に搭載された状態を示す斜視図である。
【００２７】
本実施形態の基板アンテナは上記実施形態１と比較すると、複数の周波数帯域に対応できるように、基板１において、給電ランド３、スルーホール４は１つで構成し、エレメント部２のみ複数備えた構成としている。本実施形態の基板アンテナは、図７、図８に示すように、エレメント部２ａ及び２ｂを備える。
【００２８】
図９に示すように、給電ランド３は、給電ピン５を介して無線基板６と接続される。無線基板６は、アンテナ整合回路・無線回路・ＧＮＤ等を有している基板である。
【００２９】
なお、本実施形態の移動体無線装置としては、上記実施形態１と同様に公知の端末装置（例えば携帯電話等）を適用できるので、ここでの説明は省略する。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、エレメント部のみを複数備えることにより、複数の周波数帯域に対応でき、複数の周波数帯域で上記実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態１である基板アンテナを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１である基板アンテナを示す六面図である。
【図３】本発明の実施形態１である基板アンテナが移動体無線装置に搭載された状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態２である基板アンテナを示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態２である基板アンテナを示す六面図である。
【図６】本発明の実施形態２である基板アンテナが移動体無線装置に搭載された状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態３である基板アンテナを示す斜視図である。
【図８】本発明の実施形態３である基板アンテナを示す六面図である。
【図９】本発明の実施形態３である基板アンテナが移動体無線装置に搭載された状態を示す斜視図である。
【図１０】本発明の関連技術例である基板アンテナを示す斜視図である。
【図１１】本発明の関連技術例である基板アンテナを示す六面図である。
【図１２】本発明の関連技術例である基板アンテナが移動体無線装置に搭載された状態を示す斜視図である。
【図１３】無線基板からアンテナまでの距離とアンテナ特性の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１基板
２エレメント部
２ａ周波数帯域Ａ用のエレメント部
２ｂ周波数帯域Ｂ用のエレメント部
３給電ランド
３ａ周波数帯域Ａ用の給電ランド
３ｂ周波数帯域Ｂ用の給電ランド
４スルーホール
４ａ周波数帯域Ａ用のスルーホール
４ｂ周波数帯域Ｂ用のスルーホール
５給電ピン
５ａ周波数帯域Ａ用の給電ピン
５ｂ周波数帯域Ｂ用の給電ピン
６無線基板
１１基板アンテナ表面
１２基板アンテナ裏面

【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナとして動作するエレメント部と、前記エレメント部に給電するための給電ランドとを基板に備えた基板アンテナであって、
前記給電ランドは、前記基板の表面に配置され、
前記エレメント部は、前記基板の表面に相対する裏面に配置され、
前記給電ランドと前記エレメント部とは、スルーホールを介して接続されることを特徴とする基板アンテナ。
【請求項２】
前記スルーホールは、前記給電ランドからλ／４以下の位置に配置されることを特徴とする請求項１記載の基板アンテナ。
【請求項３】
前記給電ランド、前記エレメント部及び前記スルーホールを複数備えることにより、複数の周波数帯域に対応することを特徴とする請求項１又は２記載の基板アンテナ。
【請求項４】
前記エレメント部のみを複数備えることにより、複数の周波数帯域に対応することを特徴とする請求項１又は２記載の基板アンテナ。
【請求項５】
前記給電ランドは、給電ピンを介して、各種回路を有する無線基板と接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の基板アンテナ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の基板アンテナを備えることを特徴とする移動体無線装置。

【図１】