無線通信装置
【課題】アンテナと高周波回路部との間を低損失で信号伝送が可能な低コストの伝送線路を備える無線通信装置を提供する。
【解決手段】アンテナ部１２２が高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂから離れた位置に配置されており、アンテナ部１２２のアンテナ放射導体部１２４と高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂとの間を伝送線路部１３０で接続している。伝送線路部１３０は、アンテナ部１２１、１２２と同じ低損失基材１２０に形成され、アンテナ部１２１、１２２と伝送線路部１３０とが一体となって伝送線路一体アンテナ１０１を形成している。伝送線路一体アンテナ１０１は、筐体１０２内に搭載されたときに弾性部材１４１〜１４４で回路基板１１０及びメインのグランドパターン１１３に接続される。
【解決手段】アンテナ部１２２が高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂから離れた位置に配置されており、アンテナ部１２２のアンテナ放射導体部１２４と高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂとの間を伝送線路部１３０で接続している。伝送線路部１３０は、アンテナ部１２１、１２２と同じ低損失基材１２０に形成され、アンテナ部１２１、１２２と伝送線路部１３０とが一体となって伝送線路一体アンテナ１０１を形成している。伝送線路一体アンテナ１０１は、筐体１０２内に搭載されたときに弾性部材１４１〜１４４で回路基板１１０及びメインのグランドパターン１１３に接続される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナと該アンテナを高周波回路部に接続するための伝送線路とを一体化した伝送線路一体アンテナを備える無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に高機能な情報端末機能を持たせたスマートフォンの需要が高まっている。スマートフォンでは、従来の携帯端末に比べて大容量の無線データ通信の利用が要求される。また、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）でも無線通信による利用が増大しており、やはり大容量の無線データ通信が必要となっている。このようなニーズに対応するために、ＷＬＡＮ（IEEE802.11n）、ＷｉＭａｘ、ＬＴＥ等の通信規格が順次導入されている。そのような中で、通信品質や伝送容量を向上させる主要技術の一つとして、少なくとも同じ受信周波数帯に対して複数のアンテナを用いて通信を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）と呼ばれる技術が重要となっている。
【０００３】
ＭＩＭＯ技術を適用するためには、複数のアンテナが同じ周波数帯の別々の信号をそれぞれ受信するようにアンテナ間の相関を低く（相関係数を小さく）保つことが重要である。一般に相関係数は、それぞれのアンテナ間の距離を十分に大きくすることで低減することができる。
【０００４】
スマートフォンに代表される各種情報通信端末に複数のアンテナを搭載する場合、高周波信号を処理する回路部に複数のアンテナを接続するためのそれぞれの入出力部は、相互に近接させて所定の領域内に設けられる。そのため、アンテナ間の距離を十分に大きくしようとすると、少なくとも一部のアンテナとその入出力部との間の距離を大きくする必要があり、その間を接続するための何らかの伝送線路が必要となる。
【０００５】
アンテナと高周波回路部の入出力部とを接続する伝送線路に関する技術が、特許文献１乃至３に開示されている。特許文献１では、図６（ａ）に示すように、アンテナ９００と主回路基板９０１とを離隔して配置し、その間を接続する伝送線路として同軸ケーブル９０２を用いている。
【０００６】
また特許文献２では、図６（ｂ）に示すように、給電放射電極９１１が形成された誘電体基体９１２から外側に向けて突出した誘電体材料の張り出し壁９１３をグランド部９１４の表面上に配置し、張り出し壁９１３の上に給電放射電極９１１の給電側端部９１５と回路の入出力部９１６とを結ぶ設定線路長の伝送線路９１７を形成している。この伝送線路９１７は、無線通信用の回路から給電放射電極９１１へ供給される給電電力の位相を調整する位相調整手段となっている。伝送線路９１７をマイクロストリップラインとすることが記載されている。
【０００７】
さらに特許文献３では、図６（ｃ）に示すように、絶縁体シート９２３の一方主面に放射電極９２１及び放射電極９２１から絶縁されたアース電極９２４を、他方主面に伝送線路９２２をエッチング等の手段により形成した平面アンテナユニット９２０が開示されている。伝送線路９２２の放射電極９２１と反対側の端部には、半田付けによりコネクタ端子を接続するための伝送線路接続部９２６及びアース電極接続部９２５、９２７を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＵＳ７４９２３２１
【特許文献２】特開２００７−３０６５０７号公報
【特許文献３】特開平１０−７５１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のように伝送線路として同軸ケーブルを用いた場合には、低損失な信号伝送が可能になるものの、同軸ケーブルが高コストであるのに加えて、コネクタや整合回路等の部品点数が増えて高コストになるといった問題がある。また、特許文献２に記載の伝送線路は、アンテナのインピーダンス調整を目的としたもので距離が短く、アンテナと高周波回路の入出力部との間の比較的長い距離を低損失で伝送させることは困難である。
【００１０】
さらに、特許文献３では、伝送線路がアース電極と組み合わせてマイクロストリップラインを形成しているが、放射電極から比較的短い距離のところにコネクタを接続している。絶縁体シート及び伝送線路を長くすることも考えられるが、絶縁体シートの一端に設けられたアース電極接続部だけでアース電極を小型高周波機器の主地板に接続する構成では、距離が長くなった伝送線路での損失を低減するのは困難である。
【００１１】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、アンテナと高周波回路部との間を低損失で信号伝送が可能な低コストの伝送線路を備える無線通信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】
【００１２】
本発明の無線通信装置の第１の態様は、１以上のアンテナ部と、前記アンテナ部に接続されて所定の通信処理を行う高周波回路部と、一方の面に前記高周波回路部が搭載され他の面に主地板が形成された回路基板とを筺体の内部に備える無線通信装置であって、前記１以上のアンテナ部は、それぞれのアンテナ放射導体部が低損失基材上に形成されており、前記アンテナ部の少なくとも１つは、該アンテナ部のアンテナ放射導体部と前記高周波回路の入出力部とが所定距離以上離れて配置され、前記離れて配置されたアンテナ部のアンテナ放射導体部に接続されて前記入出力部の位置まで前記低損失基材の一方の面上に導体パターンで形成された信号線が、前記低損失基材の他方の面に形成されたグランドパターンと前記低損失基材の厚さで規定される間隔をおいて配置されてマイクロストリップラインを形成する伝送線路部をさらに備え、前記信号線の前記アンテナ放射導体部とは反対側の端部が所定の弾性部材で前記入出力部に接続され、前記グランドパターン上の前記信号線の両端部近傍を含む２点以上が別の弾性部材を介して前記主地板に電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記アンテナ部を２以上備えて少なくとも１つの受信帯においてＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）動作することを特徴とする。
【００１４】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記アンテナ放射導体部は、前記グランドパターンが形成されている領域を除く前記低損失基材の片面または両面に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記離れて配置されたアンテナ部のアンテナ放射導体部と前記入出力部とは、５０ｍｍ以上離れていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記低損失基材の厚さは、０．２ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記低損失基材は、可とう性を有して前記筺体の形状に合わせて変形させて収納可能であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記低損失基材は、内部に独立気泡を含む樹脂発泡体であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記樹脂発泡体は、前記独立気泡の発泡径が２０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記伝送線路部における前記低損失基材及び前記グランドパターンの幅は８ｍｍ以下であり、前記伝送線路部が前記アンテナ放射導体部に対して略９０度折り曲げられて前記筐体の壁面に沿って配置されることを特徴とする。
【００２１】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記伝送線路部は、前記グランドパターンを前記筺体の壁面側に向けて配置されることを特徴とする。
【００２２】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記回路基板は、回路ブロックを２以上搭載してそれぞれを電磁気的に分離するための金属枠を備え、前記伝送線路部を形成する前記低損失基材及び前記グランドパターンが前記回路基板と同程度の幅を有し、前記グランドパターンが前記金属枠に押し当てられて載置されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記グランドパターンは、１００μｍ以上の厚さを有していることを特徴とする。
【００２４】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記低損失基材の前記信号線が形成されている面上に、スルーホールを介して前記グランドパターンに接続された熱拡散パターンが前記信号線から２００μｍ以上離れて形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、アンテナと高周波回路部との間を低損失で信号伝送が可能な低コストの伝送線路を備える無線通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線通信装置の構成を示す底面図及び断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る無線通信装置の部分構成を示す底面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る無線通信装置の構成を示す底面図及び断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る無線通信装置の構成を示す底面図及び断面図である。
【図５】伝送線路一体アンテナを内蔵しない従来の無線通信装置の底面図及び側面図である。
【図６】アンテナと高周波回路部とを接続する伝送線路の従来例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態における無線通信装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２８】
本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置を、図１を用いて説明する。図１（ａ）は第１の実施形態の無線通信装置１００の構成を示す底面図であり、図１（ｂ）は同図（ａ）に示すＡ−Ａ線における断面図である。無線通信装置１００は、無線通信機能を有する高周波回路部１１１を搭載した回路基板１１０と、２つのアンテナ部１２１、１２２を搭載した低損失基材１２０と、必要な電力を供給するバッテリ１０４と、これらを収納する筺体１０２と、使用者への表示等を行うディスプレイ部（ＬＣＤなど）１０３とを備えている。図１（ａ）に示す底面図は、筺体１０２の裏面とバッテリ１０４を除いて無線通信装置１００をバッテリ１０４側から見たものである。
【００２９】
アンテナ部１２１、１２２は、低損失基材１２０の両端部に形成されたそれぞれアンテナ放射導体部１２３、１２４を有している。アンテナ放射導体部１２３、１２４は、低損失基材１２０の一方の面または両面に銅箔ラミネート，メッキまたは蒸着を用いて形成することができる。
【００３０】
本実施形態の無線通信装置１００は、少なくとも同じ受信周波数帯で動作する２つのアンテナ部１２１、１２２を搭載しており、ＭＩＭＯ動作するスマートフォンあるいはＰＣ等に適用することができる。ＭＩＭＯ動作させるためには、２つのアンテナ部１２１、１２２間の距離を大きくして相関を低く保つのがよい。そこで、無線通信装置１００ではアンテナ部１２１、１２２を筐体１０２の長手方向の両端部に配置するものとし、低損失基材１２０の長さを筐体１０２の長手方向の長さに略等しくなるようにしてその両端部にそれぞれアンテナ放射導体部１２３、１２４を形成している。
【００３１】
アンテナ部１２１、１２２は、ともに高周波回路部１１１のそれぞれの入出力部１１２ａ、１１２ｂに接続されて動作する。また、２つの入出力部１１２ａ、１１２ｂは、相互に近接して配置される。これより、２つのアンテナ部１２１、１２２を離して配置した場合には、少なくともいずれか一方が入出力部１１２ａまたは１１２ｂから離れた位置に配置される。そのため、離れた位置に配置されたアンテナ部１２１または１２２と入出力部１１２ａまたは１１２ｂとを接続するための伝送線路が必要となる。
【００３２】
本実施形態では、アンテナ部１２２が高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂから離れた位置に配置されており、アンテナ部１２２のアンテナ放射導体部１２４と高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂとの間を伝送線路部１３０で接続している。伝送線路部１３０は、アンテナ部１２１、１２２と同じ低損失基材１２０上に形成され、アンテナ部１２１、１２２と伝送線路部１３０とが一体となって伝送線路一体アンテナ１０１を形成している。アンテナ放射導体部１２４に接続された伝送線路部１３０は、入出力部１１２ｂに接続される。
【００３３】
伝送線路部１３０は、低損失基材１２０の一方の面上にパターニングされた信号線１３１を有し、低損失基材１２０の他方の面上にはグランドパターン１３２が形成されている。信号線１３１とグランドパターン１３２とは低損失基材１２０の厚さに相当する距離だけ離れており、両者を組み合わせてマイクロストリップラインが形成されている。低損失基材１２０の厚さは、少なくとも０．２ｍｍを有するのが好ましい。なお、アンテナ放射導体部１２３、１２４がグランドパターン１３２と同じ面上にも形成されるときは、アンテナ放射導体部１２３、１２４が形成される領域を除く領域にグランドパターン１３２が形成される。
【００３４】
低損失部材１２０は、可とう性を有しているのが好ましい。これにより、アンテナ部１２１、１２２及び伝送線路部１３０を搭載した低損失部材１２０を、筐体１０２の形状に合わせて変形させることができ、伝送線路一体アンテナ１０１を筐体１０２内の小さなスペースに容易に搭載できるようになる。このとき伝送線路一体アンテナ１０１を粘着テープまたは熱溶着等によって筐体１０２の内側に固定してもよい。また、このような低損失部材１２０としては誘電正接が０．０１以下のものを使用することが好ましい。例えば内部に独立気泡を含む樹脂発泡体を用いることができる。樹脂発泡体は、発泡径が２０μｍ以下の気泡からなるのが好ましい。低損失部材１２０に樹脂発泡体を用いた場合には、アンテナ放射導体部１２３、１２４、信号線１３１、及びグランドパターン１３２を無電解メッキで形成することができる。また、無電解メッキした後にさらに電界メッキを施すことで、放射導体部１２３、１２４、信号線１３１、及びグランドパターン１３２の導体層を厚くすることができる。
【００３５】
本実施形態では、伝送線路一体アンテナ１０１を筐体１０２内の所定の位置に収納することでアンテナ部１２１、１２２及び伝送線路部１３０を一体に搭載することができる。伝送線路一体アンテナ１０１を筐体１０２内の所定の位置に配置したとき、アンテナ部１２１のアンテナ放射導体部１２３が入出力部１１２ａに接続され、伝送線路部１３０の信号線１３１のアンテナ部１２２が接続されている端部とは反対側の端部が入出力部１１２ｂに接続されるようにするために、高周波回路部１１１側または低損失基材１２０側にそれぞれ弾性部材１４１、１４２を設けている。
【００３６】
また、低損失基材１２０の他方の面に形成されているグランドパターン１３２が、無線通信装置１００の主地板である回路基板１１０のグランドパターン１１３に接続されるようにするために、伝送線路部１３０の両端近傍にそれぞれ弾性部材１４３、１４４を設けている。弾性部材１４３、１４４も、高周波回路部１１１側または低損失基材１２０側のいずれかに設けられる。このように、弾性部材１４３、１４４を設けて伝送線路部１３０の両端近傍でグランドパターン１３２とグランドパターン１１３とが接続されるようにすることで、距離の長い伝送線路部１３０に対して伝送損失の低いマイクロストリップラインを形成することができる。
【００３７】
本実施形態の無線通信装置１００では、アンテナ放射導体部１２４と高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂとの距離が、例えば筺体１０２の長手方向の長さの半分程度に相当する５０ｍｍ以上であっても、２．５ＧＨｚ付近において伝送損失が０．２ｄＢ以下の低損失な伝送線路部１３０を実現することができる。
【００３８】
上記のような弾性部材１４１〜１４４を設けることにより、アンテナ部１２１、１２２と伝送線路部１３０とを一体化した伝送線路一体アンテナ１０１を筐体１０２内の所定の位置に搭載するだけで、アンテナ部１２１、１２２を回路基板１１０に接続し、グランドパターン１３２をメインのグランドパターン１１３に接続することができる。本実施形態では、弾性部材１４１〜１４４の弾性力により、アンテナ放射導体部１２３と入出力部１１２ａとの接続、信号線１３１と入出力部１１２ｂとの接続、及びグランドパターン１１３と１３２との接続を安定的に維持することができる。弾性部材１４１〜１４４として、例えばバネを用いることができる。
【００３９】
本実施形態の無線通信装置１００では、アンテナ部１２２と高周波回路部１１１とを接続する伝送線路として、低損失基材１２０の面上に導体パターンで形成した信号線１３１を用い、アンテナ部１２１，１２２及び伝送線路部１３０を一体化して伝送線路一体アンテナ１０１を形成していることから、同軸ケーブルを用いた従来の無線通信装置に比べて部品点数を削減して低コスト化を実現することができる。
【００４０】
アンテナ部１２１，１２２及び伝送線路部１３０をＦＰＣを用いて形成することも可能であるが、ＦＰＣは通常基材の厚さが０．０５μｍ程度の誘電体で構成されていることから、例えば５０Ωで伝送線路を構成するためには信号線の線幅を非常に細くする必要があり、信号線における導体損が顕著になる。また、グランドレベルも不安定になるため、ノイズによる影響も問題となる。これに対し本実施形態の無線通信装置１００では、低損失基材１２０の厚さを０．２ｍｍ以上としていることから、信号線１３１の断面積をある程度以上確保でき、生じる導体損を低減することができる。また、グランドレベルを安定化させてノイズの影響も低減させることができる。
【００４１】
伝送線路として回路基板上にマイクロストリップラインを形成する場合、従来より、回路基板として加工性がよく低コスト化の進んだガラスエポキシ基板（ＦＲ−４）が用いられている。しかし、ガラスエポキシ基板は誘電特性に乏しく、これを用いて距離の長い伝送線路を形成した場合には誘電体損が顕著となる。これに対し、本実施形態の無線通信装置では、樹脂発泡体のような低損失基材を用いてマイクロストリップラインを形成していることから、誘電体損を大幅に低減することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置を、図２を用いて説明する。図２は第２実施形態の無線通信装置２００の部分構成を示す底面図である。同図には、低損失基材２２０にアンテナ部２２１、２２２及び伝送線路部２３０が形成されて一体化された伝送線路一体アンテナ２０１の展開図が示されており、これを内蔵する無線通信装置２００の筐体１０２が破線で示されている。本実施形態でも、低損失基材２２０が可とう性を有しており、例えば内部に独立気泡を含む樹脂発泡体で形成されている。
【００４３】
図２に示すように、本実施形態の伝送線路一体アンテナ２０１は、筐体１０２からはみ出す大きさに形成されている。すなわち、低損失基材２２０のアンテナ部２２１、２２２を搭載する部分が図面上下方向及び左右方向に筐体１０２からはみ出すように形成されている。また、低損失基材２２０の伝送線路部２３０を搭載する部分が図面左右方向のいずれか一方（図２では左方向）に筐体１０２からはみ出すように形成されている。それぞれのはみ出し幅は、無線通信装置２００の厚さ以下とする。
【００４４】
伝送線路一体アンテナ２０１を上記のように形成することで、これを筐体１０２内に収納するときに、図２に矢印で示すように、低損失基材２２０を筐体１０２の側面に沿って厚さ方向に略９０度折り曲げて収納させることができる。伝送線路部２３０を筺体１０２の側面に沿って収納させるためには、伝送線路部２３０に位置する低損失基材及びグランドパターンの幅を無線通信装置２００の厚さより小さくするのがよく、８ｍｍ以下とするのが好ましい。これにより、アンテナ部２２１、２２２及び伝送線路部２３０を、筐体１０２の壁面に沿って設けられたわずかな空間に配置させることが可能となる。なお、伝送線路部２３０を筺体１０２の側面に沿って折り曲げるときは、伝送線路部２３０に位置するグランドパターンが外向き（筺体１０２の壁面に面する側）となるように折り曲げるのがよい。これにより、信号線２３１に外部からノイズが混入するのを低減することができる。また使用時に、伝送線路に対する人体手部の影響を受けにくくすることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、アンテナ部２２１、２２２のアンテナ放射導体部２２３、２２４と図示しない高周波回路部の入出力部とを接続する弾性部材２４１、２４２、及び低損失基材２２０の他方の面に形成されているグランドパターンと回路基板のグランドパターン（いずれも図示せず）とを接続する弾性部材２４３、２４４は、いずれも筐体１０２に内蔵される。
【００４６】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は第３実施形態の無線通信装置３００の構成を示す底面図であり、図３（ｂ）は同図（ａ）に示すＡ−Ａ線における断面図である。図３（ａ）に示す底面図は、筺体１０２の裏面とバッテリ１０３を除いて無線通信装置３００をバッテリ１０３側から見たものである。本実施形態の無線通信装置３００は、低損失基材３２０に１つのアンテナ部３２２のみを搭載して伝送線路一体アンテナ３０１を形成している。
【００４７】
無線通信装置に搭載するアンテナが１つであっても、アンテナの配置位置が制約されて高周波回路の入出力部から離れた位置にアンテナを配置する必要がある場合には、本実施形態の伝送線路一体アンテナ３０１を用いることができる。本実施形態では、高周波回路部１１１から離れた位置に配置されたアンテナ部３２２を、伝導線路３３０を用いて高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂに接続している。すなわち、アンテナ部３２２のアンテナ放射導体部３２４が信号線３３１の一方の端部に接続され、信号線３３１の他方の端部が弾性部材３４２で入出力部１１２ｂに接続されている。また、低損失基材３２０の他方の面に形成されているグランドパターン３３２が、弾性部材３４３、３４４で回路基板１１０のグランドパターン１１３に接続されている。
【００４８】
本実施形態の伝送線路一体アンテナ３０１は、アンテナ部３２２及びアンテナ部３２２から入出力部１１２ｂまでの区間の伝送線路部３３０に相当する大きさの低損失基材３２０を用いて構成されている。このように、本発明の無線通信装置ではアンテナの個数に合わせて低損失基材の大きさ及び形状を適切に決定し、これにアンテナ放射導体部、信号線、及びグランドパターンを形成することで伝送線路一体アンテナを作製することができる。そして、作製された伝送線路一体アンテナを弾性部材を用いて高周波回路の入出力部及び無線通信装置の主地板であるグランドパターンに接続することができる。
【００４９】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置を、図４、５を用いて説明する。図４は、回路基板４１０と、低損失基材４２０に形成されたアンテナ部４２１、４２２及び伝送線路部４３０を有する伝送線路一体アンテナ４０１とを内蔵した第４実施形態の無線通信装置４００をバッテリ側から見た底面図、及び側面図である。また図５は、伝送線路一体アンテナ４０１を内蔵しない従来の無線通信装置の底面図及び側面図を示す。
【００５０】
本実施形態では、無線通信装置４００が図５に示すようなＩＣ、及びディスクリート部品等からなる回路ブロック４５１〜４５３を複数搭載した回路基板４１０を内蔵している。このような回路基板４１０では、回路ブロック４５１〜４５３を電磁気的に分離するために、それぞれを取り囲む金属枠４５４〜４５６が設けられている。従来は、電磁的なシールド効果を高めるために、金属枠４５４〜４５６のそれぞれが所定の金属蓋で覆われていた。また回路ブロック４５１〜４５３からはそれぞれ熱が放出されることから、回路基板４１０を内蔵する無線通信装置４００に対しては、放出された熱を拡散して外部に放出できるようにするのが好ましい。
【００５１】
そこで本実施形態では、図４に示すように、伝送線路一体アンテナ４０１の伝送線路部４３０の幅を回路基板４１０の幅と同程度の大きさとし、従来の金属蓋に代えて伝送線路部４３０で金属枠４５４〜４５６を覆うようにしている。伝送線路部４３０に形成されているグランドパターン４３２は、幅方向のほぼ全面に形成されて回路基板４１０と同程度の幅を有するものとする。そして、グランドパターン４３２を回路基板４１０側に向けて金属枠４５４〜４５６上に押し当てて載置する。これにより、従来の金属蓋と同様のシールド効果が得られるとともに、発信部品４５１〜４５３から放出された熱がグランドパターン４３２の面上を拡散して外部に放出されやすくなる。
【００５２】
グランドパターン４３２上を熱が効率的に拡散できるようにするには、グランドパターン４３２の厚さを１００μｍ以上とするのが好ましい。
【００５３】
また、伝送線路４３０の信号線４３１にも熱が伝搬して外部に放出されやすくなる。熱の拡散をさらに効率的に行えるようにするために、信号線４３１から所定距離以上離れた低損失基材４２０の一方の面上に金属製の熱拡散パターン４６１をさらに設けてもよい。熱拡散パターン４６１は、信号線４３１から２００μｍ以上離すのがよい。この熱拡散パターン４６１をスルーホールでグランドパターン４３２に接続することで、グランドパターン４３２に吸収された熱がスルーホールを介して熱拡散パターン４６１に伝達され、熱拡散パターン４６１から外部に放熱されるようになり、放熱効果をさらに高めることができる。さらに、本実施形態の伝送線路一体アンテナ４０１を搭載することで、バッテリ１０４からの放熱に対してもこれを拡散して外部に放出できるようにすることも可能である。
【００５４】
本実施形態では、伝送線路部４３０の幅を回路基板４１０と同程度として回路基板４１０を覆うようにこれに載置されるが、従来用いられていた金属枠４５４〜４５６上に載置する金属蓋を不要としていることから、筺体１０２の厚さによる制約で低損失基材４２０が搭載できなくなるおそれはない。また、低損失基材４２０が可とう性を有していることから、低損失基材４２０が回路ブロック４５１〜４５３や金属枠４５４〜４５６の高さのばらつきを吸収してそれぞれに密着させることができる。これにより、シールド効果及び放熱効果を高めることが可能となる。
【００５５】
本実施形態の伝送線路一体アンテナ４０１は、１枚の大きな基板となることから、これにマッチング回路部分を分布定数で構成したり、グランドパターン４３２の形状を変えることでアンテナ特性を向上させたり、グランドパターン４３２による不要な輻射を低減させることも可能となる。
【００５６】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る無線通信装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における無線通信装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１００、２００，３００ 無線通信装置
１０１、２０１、３０１，４０１ 伝送線路一体アンテナ
１０２ 筺体
１０３ ＬＣＤ
１０４ バッテリ
１１０、４１０ 回路基板
１１１ 高周波回路部
１１２ａ、１１２ｂ 入出力部
１１３、１３２、３３２、４３２ グランドパターン
１２０、２２０、３２０、４２０ 低損失基材
１２１、１２２，２２１、２２２、３２１ アンテナ部
１２３、１２４、２２３、２２４，３２３ アンテナ放射導体部
１３０，２３０，３３０、４３０ 伝送線路部
１３１、２３１、３３１，４３１ 信号線
１４１〜１４４、２４１〜２４４、３４１、３４３、３４４ 弾性部材
４５１〜４５３ 回路ブロック
４５４〜４５６ 金属枠
４６１ 熱拡散パターン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナと該アンテナを高周波回路部に接続するための伝送線路とを一体化した伝送線路一体アンテナを備える無線通信装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に高機能な情報端末機能を持たせたスマートフォンの需要が高まっている。スマートフォンでは、従来の携帯端末に比べて大容量の無線データ通信の利用が要求される。また、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）でも無線通信による利用が増大しており、やはり大容量の無線データ通信が必要となっている。このようなニーズに対応するために、ＷＬＡＮ（IEEE802.11n）、ＷｉＭａｘ、ＬＴＥ等の通信規格が順次導入されている。そのような中で、通信品質や伝送容量を向上させる主要技術の一つとして、少なくとも同じ受信周波数帯に対して複数のアンテナを用いて通信を行うＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）と呼ばれる技術が重要となっている。
【０００３】
ＭＩＭＯ技術を適用するためには、複数のアンテナが同じ周波数帯の別々の信号をそれぞれ受信するようにアンテナ間の相関を低く（相関係数を小さく）保つことが重要である。一般に相関係数は、それぞれのアンテナ間の距離を十分に大きくすることで低減することができる。
【０００４】
スマートフォンに代表される各種情報通信端末に複数のアンテナを搭載する場合、高周波信号を処理する回路部に複数のアンテナを接続するためのそれぞれの入出力部は、相互に近接させて所定の領域内に設けられる。そのため、アンテナ間の距離を十分に大きくしようとすると、少なくとも一部のアンテナとその入出力部との間の距離を大きくする必要があり、その間を接続するための何らかの伝送線路が必要となる。
【０００５】
アンテナと高周波回路部の入出力部とを接続する伝送線路に関する技術が、特許文献１乃至３に開示されている。特許文献１では、図６（ａ）に示すように、アンテナ９００と主回路基板９０１とを離隔して配置し、その間を接続する伝送線路として同軸ケーブル９０２を用いている。
【０００６】
また特許文献２では、図６（ｂ）に示すように、給電放射電極９１１が形成された誘電体基体９１２から外側に向けて突出した誘電体材料の張り出し壁９１３をグランド部９１４の表面上に配置し、張り出し壁９１３の上に給電放射電極９１１の給電側端部９１５と回路の入出力部９１６とを結ぶ設定線路長の伝送線路９１７を形成している。この伝送線路９１７は、無線通信用の回路から給電放射電極９１１へ供給される給電電力の位相を調整する位相調整手段となっている。伝送線路９１７をマイクロストリップラインとすることが記載されている。
【０００７】
さらに特許文献３では、図６（ｃ）に示すように、絶縁体シート９２３の一方主面に放射電極９２１及び放射電極９２１から絶縁されたアース電極９２４を、他方主面に伝送線路９２２をエッチング等の手段により形成した平面アンテナユニット９２０が開示されている。伝送線路９２２の放射電極９２１と反対側の端部には、半田付けによりコネクタ端子を接続するための伝送線路接続部９２６及びアース電極接続部９２５、９２７を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＵＳ７４９２３２１
【特許文献２】特開２００７−３０６５０７号公報
【特許文献３】特開平１０−７５１１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のように伝送線路として同軸ケーブルを用いた場合には、低損失な信号伝送が可能になるものの、同軸ケーブルが高コストであるのに加えて、コネクタや整合回路等の部品点数が増えて高コストになるといった問題がある。また、特許文献２に記載の伝送線路は、アンテナのインピーダンス調整を目的としたもので距離が短く、アンテナと高周波回路の入出力部との間の比較的長い距離を低損失で伝送させることは困難である。
【００１０】
さらに、特許文献３では、伝送線路がアース電極と組み合わせてマイクロストリップラインを形成しているが、放射電極から比較的短い距離のところにコネクタを接続している。絶縁体シート及び伝送線路を長くすることも考えられるが、絶縁体シートの一端に設けられたアース電極接続部だけでアース電極を小型高周波機器の主地板に接続する構成では、距離が長くなった伝送線路での損失を低減するのは困難である。
【００１１】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、アンテナと高周波回路部との間を低損失で信号伝送が可能な低コストの伝送線路を備える無線通信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】
【００１２】
本発明の無線通信装置の第１の態様は、１以上のアンテナ部と、前記アンテナ部に接続されて所定の通信処理を行う高周波回路部と、一方の面に前記高周波回路部が搭載され他の面に主地板が形成された回路基板とを筺体の内部に備える無線通信装置であって、前記１以上のアンテナ部は、それぞれのアンテナ放射導体部が低損失基材上に形成されており、前記アンテナ部の少なくとも１つは、該アンテナ部のアンテナ放射導体部と前記高周波回路の入出力部とが所定距離以上離れて配置され、前記離れて配置されたアンテナ部のアンテナ放射導体部に接続されて前記入出力部の位置まで前記低損失基材の一方の面上に導体パターンで形成された信号線が、前記低損失基材の他方の面に形成されたグランドパターンと前記低損失基材の厚さで規定される間隔をおいて配置されてマイクロストリップラインを形成する伝送線路部をさらに備え、前記信号線の前記アンテナ放射導体部とは反対側の端部が所定の弾性部材で前記入出力部に接続され、前記グランドパターン上の前記信号線の両端部近傍を含む２点以上が別の弾性部材を介して前記主地板に電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記アンテナ部を２以上備えて少なくとも１つの受信帯においてＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）動作することを特徴とする。
【００１４】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記アンテナ放射導体部は、前記グランドパターンが形成されている領域を除く前記低損失基材の片面または両面に形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記離れて配置されたアンテナ部のアンテナ放射導体部と前記入出力部とは、５０ｍｍ以上離れていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記低損失基材の厚さは、０．２ｍｍ以上であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記低損失基材は、可とう性を有して前記筺体の形状に合わせて変形させて収納可能であることを特徴とする。
【００１８】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記低損失基材は、内部に独立気泡を含む樹脂発泡体であることを特徴とする。
【００１９】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記樹脂発泡体は、前記独立気泡の発泡径が２０μｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記伝送線路部における前記低損失基材及び前記グランドパターンの幅は８ｍｍ以下であり、前記伝送線路部が前記アンテナ放射導体部に対して略９０度折り曲げられて前記筐体の壁面に沿って配置されることを特徴とする。
【００２１】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記伝送線路部は、前記グランドパターンを前記筺体の壁面側に向けて配置されることを特徴とする。
【００２２】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記回路基板は、回路ブロックを２以上搭載してそれぞれを電磁気的に分離するための金属枠を備え、前記伝送線路部を形成する前記低損失基材及び前記グランドパターンが前記回路基板と同程度の幅を有し、前記グランドパターンが前記金属枠に押し当てられて載置されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記グランドパターンは、１００μｍ以上の厚さを有していることを特徴とする。
【００２４】
本発明の無線通信装置の他の態様は、前記低損失基材の前記信号線が形成されている面上に、スルーホールを介して前記グランドパターンに接続された熱拡散パターンが前記信号線から２００μｍ以上離れて形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、アンテナと高周波回路部との間を低損失で信号伝送が可能な低コストの伝送線路を備える無線通信装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線通信装置の構成を示す底面図及び断面図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係る無線通信装置の部分構成を示す底面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係る無線通信装置の構成を示す底面図及び断面図である。
【図４】本発明の第４実施形態に係る無線通信装置の構成を示す底面図及び断面図である。
【図５】伝送線路一体アンテナを内蔵しない従来の無線通信装置の底面図及び側面図である。
【図６】アンテナと高周波回路部とを接続する伝送線路の従来例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態における無線通信装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２８】
本発明の第１の実施形態に係る無線通信装置を、図１を用いて説明する。図１（ａ）は第１の実施形態の無線通信装置１００の構成を示す底面図であり、図１（ｂ）は同図（ａ）に示すＡ−Ａ線における断面図である。無線通信装置１００は、無線通信機能を有する高周波回路部１１１を搭載した回路基板１１０と、２つのアンテナ部１２１、１２２を搭載した低損失基材１２０と、必要な電力を供給するバッテリ１０４と、これらを収納する筺体１０２と、使用者への表示等を行うディスプレイ部（ＬＣＤなど）１０３とを備えている。図１（ａ）に示す底面図は、筺体１０２の裏面とバッテリ１０４を除いて無線通信装置１００をバッテリ１０４側から見たものである。
【００２９】
アンテナ部１２１、１２２は、低損失基材１２０の両端部に形成されたそれぞれアンテナ放射導体部１２３、１２４を有している。アンテナ放射導体部１２３、１２４は、低損失基材１２０の一方の面または両面に銅箔ラミネート，メッキまたは蒸着を用いて形成することができる。
【００３０】
本実施形態の無線通信装置１００は、少なくとも同じ受信周波数帯で動作する２つのアンテナ部１２１、１２２を搭載しており、ＭＩＭＯ動作するスマートフォンあるいはＰＣ等に適用することができる。ＭＩＭＯ動作させるためには、２つのアンテナ部１２１、１２２間の距離を大きくして相関を低く保つのがよい。そこで、無線通信装置１００ではアンテナ部１２１、１２２を筐体１０２の長手方向の両端部に配置するものとし、低損失基材１２０の長さを筐体１０２の長手方向の長さに略等しくなるようにしてその両端部にそれぞれアンテナ放射導体部１２３、１２４を形成している。
【００３１】
アンテナ部１２１、１２２は、ともに高周波回路部１１１のそれぞれの入出力部１１２ａ、１１２ｂに接続されて動作する。また、２つの入出力部１１２ａ、１１２ｂは、相互に近接して配置される。これより、２つのアンテナ部１２１、１２２を離して配置した場合には、少なくともいずれか一方が入出力部１１２ａまたは１１２ｂから離れた位置に配置される。そのため、離れた位置に配置されたアンテナ部１２１または１２２と入出力部１１２ａまたは１１２ｂとを接続するための伝送線路が必要となる。
【００３２】
本実施形態では、アンテナ部１２２が高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂから離れた位置に配置されており、アンテナ部１２２のアンテナ放射導体部１２４と高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂとの間を伝送線路部１３０で接続している。伝送線路部１３０は、アンテナ部１２１、１２２と同じ低損失基材１２０上に形成され、アンテナ部１２１、１２２と伝送線路部１３０とが一体となって伝送線路一体アンテナ１０１を形成している。アンテナ放射導体部１２４に接続された伝送線路部１３０は、入出力部１１２ｂに接続される。
【００３３】
伝送線路部１３０は、低損失基材１２０の一方の面上にパターニングされた信号線１３１を有し、低損失基材１２０の他方の面上にはグランドパターン１３２が形成されている。信号線１３１とグランドパターン１３２とは低損失基材１２０の厚さに相当する距離だけ離れており、両者を組み合わせてマイクロストリップラインが形成されている。低損失基材１２０の厚さは、少なくとも０．２ｍｍを有するのが好ましい。なお、アンテナ放射導体部１２３、１２４がグランドパターン１３２と同じ面上にも形成されるときは、アンテナ放射導体部１２３、１２４が形成される領域を除く領域にグランドパターン１３２が形成される。
【００３４】
低損失部材１２０は、可とう性を有しているのが好ましい。これにより、アンテナ部１２１、１２２及び伝送線路部１３０を搭載した低損失部材１２０を、筐体１０２の形状に合わせて変形させることができ、伝送線路一体アンテナ１０１を筐体１０２内の小さなスペースに容易に搭載できるようになる。このとき伝送線路一体アンテナ１０１を粘着テープまたは熱溶着等によって筐体１０２の内側に固定してもよい。また、このような低損失部材１２０としては誘電正接が０．０１以下のものを使用することが好ましい。例えば内部に独立気泡を含む樹脂発泡体を用いることができる。樹脂発泡体は、発泡径が２０μｍ以下の気泡からなるのが好ましい。低損失部材１２０に樹脂発泡体を用いた場合には、アンテナ放射導体部１２３、１２４、信号線１３１、及びグランドパターン１３２を無電解メッキで形成することができる。また、無電解メッキした後にさらに電界メッキを施すことで、放射導体部１２３、１２４、信号線１３１、及びグランドパターン１３２の導体層を厚くすることができる。
【００３５】
本実施形態では、伝送線路一体アンテナ１０１を筐体１０２内の所定の位置に収納することでアンテナ部１２１、１２２及び伝送線路部１３０を一体に搭載することができる。伝送線路一体アンテナ１０１を筐体１０２内の所定の位置に配置したとき、アンテナ部１２１のアンテナ放射導体部１２３が入出力部１１２ａに接続され、伝送線路部１３０の信号線１３１のアンテナ部１２２が接続されている端部とは反対側の端部が入出力部１１２ｂに接続されるようにするために、高周波回路部１１１側または低損失基材１２０側にそれぞれ弾性部材１４１、１４２を設けている。
【００３６】
また、低損失基材１２０の他方の面に形成されているグランドパターン１３２が、無線通信装置１００の主地板である回路基板１１０のグランドパターン１１３に接続されるようにするために、伝送線路部１３０の両端近傍にそれぞれ弾性部材１４３、１４４を設けている。弾性部材１４３、１４４も、高周波回路部１１１側または低損失基材１２０側のいずれかに設けられる。このように、弾性部材１４３、１４４を設けて伝送線路部１３０の両端近傍でグランドパターン１３２とグランドパターン１１３とが接続されるようにすることで、距離の長い伝送線路部１３０に対して伝送損失の低いマイクロストリップラインを形成することができる。
【００３７】
本実施形態の無線通信装置１００では、アンテナ放射導体部１２４と高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂとの距離が、例えば筺体１０２の長手方向の長さの半分程度に相当する５０ｍｍ以上であっても、２．５ＧＨｚ付近において伝送損失が０．２ｄＢ以下の低損失な伝送線路部１３０を実現することができる。
【００３８】
上記のような弾性部材１４１〜１４４を設けることにより、アンテナ部１２１、１２２と伝送線路部１３０とを一体化した伝送線路一体アンテナ１０１を筐体１０２内の所定の位置に搭載するだけで、アンテナ部１２１、１２２を回路基板１１０に接続し、グランドパターン１３２をメインのグランドパターン１１３に接続することができる。本実施形態では、弾性部材１４１〜１４４の弾性力により、アンテナ放射導体部１２３と入出力部１１２ａとの接続、信号線１３１と入出力部１１２ｂとの接続、及びグランドパターン１１３と１３２との接続を安定的に維持することができる。弾性部材１４１〜１４４として、例えばバネを用いることができる。
【００３９】
本実施形態の無線通信装置１００では、アンテナ部１２２と高周波回路部１１１とを接続する伝送線路として、低損失基材１２０の面上に導体パターンで形成した信号線１３１を用い、アンテナ部１２１，１２２及び伝送線路部１３０を一体化して伝送線路一体アンテナ１０１を形成していることから、同軸ケーブルを用いた従来の無線通信装置に比べて部品点数を削減して低コスト化を実現することができる。
【００４０】
アンテナ部１２１，１２２及び伝送線路部１３０をＦＰＣを用いて形成することも可能であるが、ＦＰＣは通常基材の厚さが０．０５μｍ程度の誘電体で構成されていることから、例えば５０Ωで伝送線路を構成するためには信号線の線幅を非常に細くする必要があり、信号線における導体損が顕著になる。また、グランドレベルも不安定になるため、ノイズによる影響も問題となる。これに対し本実施形態の無線通信装置１００では、低損失基材１２０の厚さを０．２ｍｍ以上としていることから、信号線１３１の断面積をある程度以上確保でき、生じる導体損を低減することができる。また、グランドレベルを安定化させてノイズの影響も低減させることができる。
【００４１】
伝送線路として回路基板上にマイクロストリップラインを形成する場合、従来より、回路基板として加工性がよく低コスト化の進んだガラスエポキシ基板（ＦＲ−４）が用いられている。しかし、ガラスエポキシ基板は誘電特性に乏しく、これを用いて距離の長い伝送線路を形成した場合には誘電体損が顕著となる。これに対し、本実施形態の無線通信装置では、樹脂発泡体のような低損失基材を用いてマイクロストリップラインを形成していることから、誘電体損を大幅に低減することができる。
【００４２】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る無線通信装置を、図２を用いて説明する。図２は第２実施形態の無線通信装置２００の部分構成を示す底面図である。同図には、低損失基材２２０にアンテナ部２２１、２２２及び伝送線路部２３０が形成されて一体化された伝送線路一体アンテナ２０１の展開図が示されており、これを内蔵する無線通信装置２００の筐体１０２が破線で示されている。本実施形態でも、低損失基材２２０が可とう性を有しており、例えば内部に独立気泡を含む樹脂発泡体で形成されている。
【００４３】
図２に示すように、本実施形態の伝送線路一体アンテナ２０１は、筐体１０２からはみ出す大きさに形成されている。すなわち、低損失基材２２０のアンテナ部２２１、２２２を搭載する部分が図面上下方向及び左右方向に筐体１０２からはみ出すように形成されている。また、低損失基材２２０の伝送線路部２３０を搭載する部分が図面左右方向のいずれか一方（図２では左方向）に筐体１０２からはみ出すように形成されている。それぞれのはみ出し幅は、無線通信装置２００の厚さ以下とする。
【００４４】
伝送線路一体アンテナ２０１を上記のように形成することで、これを筐体１０２内に収納するときに、図２に矢印で示すように、低損失基材２２０を筐体１０２の側面に沿って厚さ方向に略９０度折り曲げて収納させることができる。伝送線路部２３０を筺体１０２の側面に沿って収納させるためには、伝送線路部２３０に位置する低損失基材及びグランドパターンの幅を無線通信装置２００の厚さより小さくするのがよく、８ｍｍ以下とするのが好ましい。これにより、アンテナ部２２１、２２２及び伝送線路部２３０を、筐体１０２の壁面に沿って設けられたわずかな空間に配置させることが可能となる。なお、伝送線路部２３０を筺体１０２の側面に沿って折り曲げるときは、伝送線路部２３０に位置するグランドパターンが外向き（筺体１０２の壁面に面する側）となるように折り曲げるのがよい。これにより、信号線２３１に外部からノイズが混入するのを低減することができる。また使用時に、伝送線路に対する人体手部の影響を受けにくくすることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、アンテナ部２２１、２２２のアンテナ放射導体部２２３、２２４と図示しない高周波回路部の入出力部とを接続する弾性部材２４１、２４２、及び低損失基材２２０の他方の面に形成されているグランドパターンと回路基板のグランドパターン（いずれも図示せず）とを接続する弾性部材２４３、２４４は、いずれも筐体１０２に内蔵される。
【００４６】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る無線通信装置を、図３を用いて説明する。図３（ａ）は第３実施形態の無線通信装置３００の構成を示す底面図であり、図３（ｂ）は同図（ａ）に示すＡ−Ａ線における断面図である。図３（ａ）に示す底面図は、筺体１０２の裏面とバッテリ１０３を除いて無線通信装置３００をバッテリ１０３側から見たものである。本実施形態の無線通信装置３００は、低損失基材３２０に１つのアンテナ部３２２のみを搭載して伝送線路一体アンテナ３０１を形成している。
【００４７】
無線通信装置に搭載するアンテナが１つであっても、アンテナの配置位置が制約されて高周波回路の入出力部から離れた位置にアンテナを配置する必要がある場合には、本実施形態の伝送線路一体アンテナ３０１を用いることができる。本実施形態では、高周波回路部１１１から離れた位置に配置されたアンテナ部３２２を、伝導線路３３０を用いて高周波回路部１１１の入出力部１１２ｂに接続している。すなわち、アンテナ部３２２のアンテナ放射導体部３２４が信号線３３１の一方の端部に接続され、信号線３３１の他方の端部が弾性部材３４２で入出力部１１２ｂに接続されている。また、低損失基材３２０の他方の面に形成されているグランドパターン３３２が、弾性部材３４３、３４４で回路基板１１０のグランドパターン１１３に接続されている。
【００４８】
本実施形態の伝送線路一体アンテナ３０１は、アンテナ部３２２及びアンテナ部３２２から入出力部１１２ｂまでの区間の伝送線路部３３０に相当する大きさの低損失基材３２０を用いて構成されている。このように、本発明の無線通信装置ではアンテナの個数に合わせて低損失基材の大きさ及び形状を適切に決定し、これにアンテナ放射導体部、信号線、及びグランドパターンを形成することで伝送線路一体アンテナを作製することができる。そして、作製された伝送線路一体アンテナを弾性部材を用いて高周波回路の入出力部及び無線通信装置の主地板であるグランドパターンに接続することができる。
【００４９】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る無線通信装置を、図４、５を用いて説明する。図４は、回路基板４１０と、低損失基材４２０に形成されたアンテナ部４２１、４２２及び伝送線路部４３０を有する伝送線路一体アンテナ４０１とを内蔵した第４実施形態の無線通信装置４００をバッテリ側から見た底面図、及び側面図である。また図５は、伝送線路一体アンテナ４０１を内蔵しない従来の無線通信装置の底面図及び側面図を示す。
【００５０】
本実施形態では、無線通信装置４００が図５に示すようなＩＣ、及びディスクリート部品等からなる回路ブロック４５１〜４５３を複数搭載した回路基板４１０を内蔵している。このような回路基板４１０では、回路ブロック４５１〜４５３を電磁気的に分離するために、それぞれを取り囲む金属枠４５４〜４５６が設けられている。従来は、電磁的なシールド効果を高めるために、金属枠４５４〜４５６のそれぞれが所定の金属蓋で覆われていた。また回路ブロック４５１〜４５３からはそれぞれ熱が放出されることから、回路基板４１０を内蔵する無線通信装置４００に対しては、放出された熱を拡散して外部に放出できるようにするのが好ましい。
【００５１】
そこで本実施形態では、図４に示すように、伝送線路一体アンテナ４０１の伝送線路部４３０の幅を回路基板４１０の幅と同程度の大きさとし、従来の金属蓋に代えて伝送線路部４３０で金属枠４５４〜４５６を覆うようにしている。伝送線路部４３０に形成されているグランドパターン４３２は、幅方向のほぼ全面に形成されて回路基板４１０と同程度の幅を有するものとする。そして、グランドパターン４３２を回路基板４１０側に向けて金属枠４５４〜４５６上に押し当てて載置する。これにより、従来の金属蓋と同様のシールド効果が得られるとともに、発信部品４５１〜４５３から放出された熱がグランドパターン４３２の面上を拡散して外部に放出されやすくなる。
【００５２】
グランドパターン４３２上を熱が効率的に拡散できるようにするには、グランドパターン４３２の厚さを１００μｍ以上とするのが好ましい。
【００５３】
また、伝送線路４３０の信号線４３１にも熱が伝搬して外部に放出されやすくなる。熱の拡散をさらに効率的に行えるようにするために、信号線４３１から所定距離以上離れた低損失基材４２０の一方の面上に金属製の熱拡散パターン４６１をさらに設けてもよい。熱拡散パターン４６１は、信号線４３１から２００μｍ以上離すのがよい。この熱拡散パターン４６１をスルーホールでグランドパターン４３２に接続することで、グランドパターン４３２に吸収された熱がスルーホールを介して熱拡散パターン４６１に伝達され、熱拡散パターン４６１から外部に放熱されるようになり、放熱効果をさらに高めることができる。さらに、本実施形態の伝送線路一体アンテナ４０１を搭載することで、バッテリ１０４からの放熱に対してもこれを拡散して外部に放出できるようにすることも可能である。
【００５４】
本実施形態では、伝送線路部４３０の幅を回路基板４１０と同程度として回路基板４１０を覆うようにこれに載置されるが、従来用いられていた金属枠４５４〜４５６上に載置する金属蓋を不要としていることから、筺体１０２の厚さによる制約で低損失基材４２０が搭載できなくなるおそれはない。また、低損失基材４２０が可とう性を有していることから、低損失基材４２０が回路ブロック４５１〜４５３や金属枠４５４〜４５６の高さのばらつきを吸収してそれぞれに密着させることができる。これにより、シールド効果及び放熱効果を高めることが可能となる。
【００５５】
本実施形態の伝送線路一体アンテナ４０１は、１枚の大きな基板となることから、これにマッチング回路部分を分布定数で構成したり、グランドパターン４３２の形状を変えることでアンテナ特性を向上させたり、グランドパターン４３２による不要な輻射を低減させることも可能となる。
【００５６】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る無線通信装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における無線通信装置の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１００、２００，３００ 無線通信装置
１０１、２０１、３０１，４０１ 伝送線路一体アンテナ
１０２ 筺体
１０３ ＬＣＤ
１０４ バッテリ
１１０、４１０ 回路基板
１１１ 高周波回路部
１１２ａ、１１２ｂ 入出力部
１１３、１３２、３３２、４３２ グランドパターン
１２０、２２０、３２０、４２０ 低損失基材
１２１、１２２，２２１、２２２、３２１ アンテナ部
１２３、１２４、２２３、２２４，３２３ アンテナ放射導体部
１３０，２３０，３３０、４３０ 伝送線路部
１３１、２３１、３３１，４３１ 信号線
１４１〜１４４、２４１〜２４４、３４１、３４３、３４４ 弾性部材
４５１〜４５３ 回路ブロック
４５４〜４５６ 金属枠
４６１ 熱拡散パターン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上のアンテナ部と、前記アンテナ部に接続されて所定の通信処理を行う高周波回路部と、一方の面に前記高周波回路部が搭載され他の面に主地板が形成された回路基板とを筺体の内部に備える無線通信装置であって、
前記１以上のアンテナ部は、それぞれのアンテナ放射導体部が低損失基材上に形成されており、
前記アンテナ部の少なくとも１つは、該アンテナ部のアンテナ放射導体部と前記高周波回路の入出力部とが所定距離以上離れて配置され、
前記離れて配置されたアンテナ部のアンテナ放射導体部に接続されて前記入出力部の位置まで前記低損失基材の一方の面上に導体パターンで形成された信号線が、
前記低損失基材の他方の面に形成されたグランドパターンと前記低損失基材の厚さで規定される間隔をおいて配置されてマイクロストリップラインを形成する伝送線路部をさらに備え、
前記信号線の前記アンテナ放射導体部とは反対側の端部が所定の弾性部材で前記入出力部に接続され、前記グランドパターン上の前記信号線の両端部近傍を含む２点以上が別の弾性部材を介して前記主地板に電気的に接続されている
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記アンテナ部を２以上備えて少なくとも１つの受信帯においてＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）動作する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記アンテナ放射導体部は、前記グランドパターンが形成されている領域を除く前記低損失基材の片面または両面に形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記離れて配置されたアンテナ部のアンテナ放射導体部と前記入出力部とは、５０ｍｍ以上離れている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記低損失基材の厚さは、０．２ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記低損失基材は、可とう性を有して前記筺体の形状に合わせて変形させて収納可能である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記低損失基材は、内部に独立気泡を含む樹脂発泡体である
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記樹脂発泡体は、前記独立気泡の発泡径が２０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記伝送線路部における前記低損失基材及び前記グランドパターンの幅は８ｍｍ以下であり、前記伝送線路部が前記アンテナ放射導体部に対して略９０度折り曲げられて前記筐体の壁面に沿って配置される
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記伝送線路部は、前記グランドパターンを前記筺体の壁面側に向けて配置される
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記回路基板は、回路ブロックを２以上搭載してそれぞれを電磁気的に分離するための金属枠を備え、
前記伝送線路部を形成する前記低損失基材及び前記グランドパターンが前記回路基板と同程度の幅を有し、
前記グランドパターンが前記金属枠に押し当てられて載置されている
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記グランドパターンは、１００μｍ以上の厚さを有している
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記低損失基材の前記信号線が形成されている面上に、スルーホールを介して前記グランドパターンに接続された熱拡散パターンが前記信号線から２００μｍ以上離れて形成されている
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の無線通信装置。
【請求項１】
１以上のアンテナ部と、前記アンテナ部に接続されて所定の通信処理を行う高周波回路部と、一方の面に前記高周波回路部が搭載され他の面に主地板が形成された回路基板とを筺体の内部に備える無線通信装置であって、
前記１以上のアンテナ部は、それぞれのアンテナ放射導体部が低損失基材上に形成されており、
前記アンテナ部の少なくとも１つは、該アンテナ部のアンテナ放射導体部と前記高周波回路の入出力部とが所定距離以上離れて配置され、
前記離れて配置されたアンテナ部のアンテナ放射導体部に接続されて前記入出力部の位置まで前記低損失基材の一方の面上に導体パターンで形成された信号線が、
前記低損失基材の他方の面に形成されたグランドパターンと前記低損失基材の厚さで規定される間隔をおいて配置されてマイクロストリップラインを形成する伝送線路部をさらに備え、
前記信号線の前記アンテナ放射導体部とは反対側の端部が所定の弾性部材で前記入出力部に接続され、前記グランドパターン上の前記信号線の両端部近傍を含む２点以上が別の弾性部材を介して前記主地板に電気的に接続されている
ことを特徴とする無線通信装置。
【請求項２】
前記アンテナ部を２以上備えて少なくとも１つの受信帯においてＭＩＭＯ（Multiple-Input Multiple-Output）動作する
ことを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
【請求項３】
前記アンテナ放射導体部は、前記グランドパターンが形成されている領域を除く前記低損失基材の片面または両面に形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の無線通信装置。
【請求項４】
前記離れて配置されたアンテナ部のアンテナ放射導体部と前記入出力部とは、５０ｍｍ以上離れている
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項５】
前記低損失基材の厚さは、０．２ｍｍ以上である
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項６】
前記低損失基材は、可とう性を有して前記筺体の形状に合わせて変形させて収納可能である
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項７】
前記低損失基材は、内部に独立気泡を含む樹脂発泡体である
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項８】
前記樹脂発泡体は、前記独立気泡の発泡径が２０μｍ以下である
ことを特徴とする請求項７に記載の無線通信装置。
【請求項９】
前記伝送線路部における前記低損失基材及び前記グランドパターンの幅は８ｍｍ以下であり、前記伝送線路部が前記アンテナ放射導体部に対して略９０度折り曲げられて前記筐体の壁面に沿って配置される
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１０】
前記伝送線路部は、前記グランドパターンを前記筺体の壁面側に向けて配置される
ことを特徴とする請求項９に記載の無線通信装置。
【請求項１１】
前記回路基板は、回路ブロックを２以上搭載してそれぞれを電磁気的に分離するための金属枠を備え、
前記伝送線路部を形成する前記低損失基材及び前記グランドパターンが前記回路基板と同程度の幅を有し、
前記グランドパターンが前記金属枠に押し当てられて載置されている
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の無線通信装置。
【請求項１２】
前記グランドパターンは、１００μｍ以上の厚さを有している
ことを特徴とする請求項１１に記載の無線通信装置。
【請求項１３】
前記低損失基材の前記信号線が形成されている面上に、スルーホールを介して前記グランドパターンに接続された熱拡散パターンが前記信号線から２００μｍ以上離れて形成されている
ことを特徴とする請求項１１または１２に記載の無線通信装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１５６６５７（Ｐ２０１２−１５６６５７Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２４０５（Ｐ２０１１−１２４０５）
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２４日（２０１１．１．２４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【Ｆターム（参考）】
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