(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁被膜によって覆われているアンテナと、
前記アンテナの絶縁被膜に接触または近接しており、前記絶縁被膜を介して前記アンテナと静電結合する結合電極と、
前記結合電極に電気的に接続している高周波回路と、
前記結合電極と前記高周波回路との間に接続されているとともに、前記アンテナと前記結合電極とによって形成される結合キャパシタよりも小さな容量の中間キャパシタと
を備えていることを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記絶縁被膜は、不動態被膜である
ことを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記アンテナは、アルミニウムを用いて形成されており、
前記不動態被膜は、アルマイトである
ことを特徴とする請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記結合電極は、前記絶縁被膜に接触している
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記結合電極は、絶縁性保護ケースによって覆われており、前記絶縁性保護ケースを介して前記アンテナの絶縁被膜に近接している
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記高周波回路は、絶縁性保護ケースによって覆われており、
前記高周波回路に接続されているグラウンド電極は、前記絶縁性保護ケースまたは前記絶縁被膜を介して前記アンテナにおけるグラウンド部に対向することにより、前記グラウンド部と静電結合している
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナ装置に係り、特に、樹脂保護ケースによって覆われたＴＰＭＳ（タイア・プレッシャ・モニタリング・システム）などの無線通信モジュールにアルマイト（アルミニウムの陽極酸化処理皮膜の総称）処理されたアンテナを組み合わせた無線通信システムに好適に利用できるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のアンテナ装置は、その一例として、主として、板状のアンテナ、配線基板の表面側に形成された高周波回路およびその裏面側に形成されたグラウンド電極を備えており、それらがアンテナ装置の全体を覆う保護ケースに内包されていた。保護ケースの設置効果としては、それが金属製であればノイズ除去および耐環境性の向上が期待できるし、それが樹脂製であれば耐環境性の向上が期待できる。いずれにおいても、アンテナなどを保護ケースに内蔵することにより、保護ケースの外部環境からそれらが隔離されるので、アンテナなどの耐環境性が向上し、それらが腐食するのを防止していた（特許文献１を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３２５１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、アンテナを保護ケースに内蔵すると、アンテナの設置体積分だけ保護ケースが大型化するため、アンテナ装置の小型化が困難になるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、アンテナ装置の小型化を図ることができるアンテナ装置を提供することを本発明の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するため、本発明のアンテナ装置は、その第１の態様として、絶縁被膜によって覆われているアンテナと、アンテナの絶縁被膜に接触または近接しており、絶縁被膜を介してアンテナと静電結合する結合電極と、結合電極に電気的に接続している高周波回路と、前記結合電極と前記高周波回路との間に接続されているとともに、前記アンテナと前記結合電極とによって形成される結合キャパシタよりも小さな容量の中間キャパシタとを備えていることを特徴としている。
【０００７】
本発明の第１の態様のアンテナ装置によれば、アンテナの絶縁被膜がキャパシタ電極間の誘電体となってアンテナと結合電極との間に結合キャパシタが形成されるので、耐食性を向上させるために形成されたアンテナの絶縁被膜を取り除くことなく高周波回路にアンテナを接続することができ、更に、結合キャパシタと中間キャパシタとを直列接続してなる合成キャパシタの容量変化が大容量の結合キャパシタの容量変化よりも小容量の中間キャパシタの容量変化に大きく依存することになるので、結合キャパシタの容量誤差が大きくても合成キャパシタの容量誤差を小さくすることができる。
【００１０】
本発明の第２の態様のアンテナ装置は、第１の態様のアンテナ装置において、絶縁被膜は、不動態被膜であることを特徴としている。
【００１１】
本発明の第２の態様のアンテナ装置によれば、アンテナの耐食性を向上させることができる。
【００１２】
本発明の第３の態様のアンテナ装置は、第２の態様のアンテナ装置において、アンテナは、アルミニウムを用いて形成されており、不動態被膜は、アルマイトであることを特徴としている。
【００１３】
本発明の第３の態様のアンテナ装置によれば、バルブメタル（不動態になる金属）のなかでもアルミニウムは導電性に優れているので、アンテナ装置の通信効率を向上させることができる。また、アルマイトは、不動態被膜のなかでも薄膜を形成しやすく、かつ、高誘電率を有するため、他の不動態被膜を用いた場合と比較して結合キャパシタの容量を大きくすることができる。
【００１４】
本発明の第４の態様のアンテナ装置は、第１から第３のいずれか１の態様のアンテナ装置において、結合電極は、絶縁被膜に接触していることを特徴としている。
【００１５】
本発明の第４の態様のアンテナ装置によれば、アンテナと結合電極との間から空気や樹脂などの絶縁被膜以外の絶縁体を排除することによってアンテナと結合電極との距離が小さくなるので、結合キャパシタの容量を大きくすることができる。
【００１６】
本発明の第５の態様のアンテナ装置は、第１から第４のいずれか１の態様のアンテナ装置において、結合電極は、絶縁性保護ケースによって覆われており、絶縁性保護ケースを介してアンテナの絶縁被膜に近接していることを特徴としている。
【００１７】
本発明の第５の態様のアンテナ装置によれば、結合電極の耐環境性、特に、耐食性を向上させることができる。
【００１８】
本発明の第６の態様のアンテナ装置は、第１から第５のいずれか１の態様のアンテナ装置において、高周波回路は、絶縁性保護ケースによって覆われており、高周波回路に接続されているグラウンド電極は、絶縁性保護ケースまたは絶縁被膜を介してアンテナにおけるグラウンド部に対向することにより、グラウンド部と静電結合していることを特徴としている。
【００１９】
本発明の第６の態様のアンテナ装置によれば、高周波回路およびそのグラウンド電極の耐環境性、特に、耐食性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のアンテナ装置によれば、アンテナの絶縁被膜を取り除くことなく高周波回路にアンテナを接続することができることから、絶縁性保護ケースの外部にアンテナを設置してもアンテナの腐食を防止することができるので、アンテナ装置の小型化を図ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明のアンテナ装置をその２つの実施形態により説明する。
【００２２】
はじめに、第１の実施形態のアンテナ装置１Ａを説明する。
【００２３】
図１は第１の実施形態のアンテナ装置１Ａの全体斜視図を示しており、図２は図１の２−２矢視断面図を示している。第１の実施形態のアンテナ装置１Ａは、ＴＰＭＳをはじめとする微弱無線モジュールとして用いられるものであり、図１に示すように、アンテナ２および高周波モジュール４Ａを備えている。
【００２４】
第１の実施形態のアンテナ２としては、感度に優れた金属製アンテナにおいて小型化が容易な板状逆Fアンテナが選択されている。このアンテナ２は、板状のグラウンド部２ｇ、グラウンド部２ｇの上方においてグラウンド部２ｇと平行配置されたアンテナ部２ａ、グラウンド部２ｇおよびアンテナ部２ａを接続する板状の２個のショートピン２ｓならびに２個のショートピン２ｓの間においてアンテナ部２ａの中央付近から懸架された給電線２ｆを有している。給電線２ｆの上端は給電点Ｐとなり、その下端は高周波モジュール４Ａとの結合エリア２ｅとなる。給電点Ｐはアンテナ部２ａにおいて所望するインピーダンスが得られるように設定しておく。
【００２５】
アンテナ２の素材としては、表面に酸化皮膜などの絶縁被膜３を形成しやすい金属が選択される。この絶縁被膜３としては、不動態被膜であることが好ましい。そのため、アンテナ２の素材としては、アルミニウム、クロム、チタンなどのバルブメタルが好ましい。例えば、アルミニウムであれば、アルマイト（アルミニウムの陽極酸化皮膜）と呼ばれる不動態被膜がその表面に形成される。また、クロムであれば、鉄に所定の割合のクロムを含有させたステンレス鋼の表面においてクロム酸化膜と呼ばれる不動態被膜が形成される。第１の実施形態のアンテナ２の素材としては、アルミニウムが選択されており、その絶縁被膜３である不動態被膜は上記の通りアルマイトになる。
【００２６】
アンテナ２が接続される高周波モジュール４Ａは、図２に示すように、結合電極６Ａ、中間キャパシタ７、高周波回路８およびグラウンド電極１０Ａを有している。中間キャパシタ７および高周波回路８は平板状の配線基板９の表面に配設されており、配線基板９の表面は樹脂成形された矩形容器状の絶縁性保護ケース５によって覆われている。
【００２７】
結合電極６Ａは、図２に示すように、平板部６Ａａおよび突出部６Ａｂを有している。結合電極６Ａの平板部６Ａａはアンテナ２の絶縁被膜３に接触しており、誘電体である絶縁被膜３を介してアンテナ２と静電結合している。突出部６Ａｂは、平板部６Ａａからその法線方向に突出しており、絶縁性保護ケース５の側面５ｓを貫通している。結合電極６Ａの素材は、ＣｕやＡｕなどの導電性に優れた金属を用いている。
【００２８】
第１の実施形態の中間キャパシタ７としては、チップ型キャパシタやインサート型キャパシタなどの製品化されたキャパシタが選択されている。製品化されたキャパシタとは、キャパシタの容量およびその誤差が製品仕様によって確定しているものを言う。製品化されたキャパシタとしては、容量誤差の少ない高精度のものが好ましい。
【００２９】
中間キャパシタ７は、結合電極６Ａと高周波回路８との間に電気的に接続されている。つまり、中間キャパシタ７は、結合電極６Ａと直列に接続されている。中間キャパシタ７の容量は、アンテナ２と結合電極６Ａとによって形成される結合キャパシタ２０の容量と比較して極めて小さいことが好ましい。
【００３０】
高周波回路８としては、アンテナ装置１Ａの送受信機となる通信回路が選択されている。この高周波回路８は、中間キャパシタ７に接続しており、中間キャパシタ７を介して結合電極６Ａに電気的に接続している。
【００３１】
グラウンド電極１０Ａは、配線基板９の裏面に平板薄膜状に形成されている。このグラウンド電極１０Ａは、図示しないビアやスルーホールを介して、高周波回路８と電気的に接続している。グラウンド電極１０Ａの素材は、ＣｕやＡｕなどの導電性に優れた金属を用いている。
【００３２】
また、グラウンド電極１０Ａは、絶縁被膜３を介してアンテナ２のグラウンド部２ｇに対向している。グラウンド電極１０Ａおよびアンテナ２のグラウンド部２ｇは平板状に形成されているため、それらを対向させることにより、それらが静電結合する。
【００３３】
次に、図１から図３を用いて、第１の実施形態のアンテナ装置１Ａの作用を説明する。ここで、図３は、アンテナ装置１Ａの等価回路図を示している。
【００３４】
第１の実施形態のアンテナ装置１Ａにおいては、アンテナ２が絶縁被膜３によって覆われている。そのため、図１に示すように、絶縁性保護ケース５の外部にアンテナ２を配設してもアンテナ２が腐食することを防止することができるので、絶縁性保護ケース５を小さくすることができる。これにより、アンテナ装置１Ａの小型化に寄与する。
【００３５】
また、図２に示すように、第１の実施形態の絶縁被膜３については、不動態被膜が採用されている。この被膜は溶液や酸にさらされても溶け去ることがないため、アンテナ２の耐食性を飛躍的に向上させることができる。
【００３６】
さらに、アンテナ２の素材については、アルミニウムが選択されている。このアルミニウムはバルブメタルのなかでも導電性に優れているので、アンテナ装置１Ａの通信効率を向上させることができる。
【００３７】
また、第１の実施形態の結合電極６Ａは、図２に示すように、アンテナ２の絶縁被膜３に接触している。すると、結合電極６Ａは絶縁被膜３を介してアンテナ２と静電結合し、アンテナ２の絶縁被膜３がキャパシタ電極間の誘電体となってアンテナ２と結合電極６Ａとの間に結合キャパシタ２０が形成される。そのため、耐食性を向上させるために形成されたアンテナ２の絶縁被膜３を取り除くことなく高周波回路８にアンテナ２を接続することができる。
【００３８】
特に、アンテナ２の絶縁被膜３に結合電極６Ａを接触させているので、アンテナ２の絶縁被膜３と結合電極６Ａとを近接させた場合と比較して静電結合がより効果的に生じる。すなわち、アンテナ２と結合電極６Ａとの間から空気や樹脂などの絶縁被膜３以外の絶縁体を排除することができるので、その分だけアンテナ２と結合電極６Ａとの距離が小さくなり、結合キャパシタ２０の容量を大きくすることができる。
【００３９】
ここで、アンテナ２の素材はアルミニウムである。そのため、アンテナ２の絶縁被膜３、すなわち不動態被膜はアルマイトになる。アルマイトは、不動態被膜のなかでも薄膜を形成しやすく、かつ、高誘電率を有するため、他の不動態被膜を用いた場合と比較して結合キャパシタ２０の容量をさらに大きくすることができる。
【００４０】
また、第１の実施形態のアンテナ装置１Ａにおいては中間キャパシタ７が接続されている。高周波回路８に絶縁被膜３に覆われたアンテナ２を接続するだけであれば、この中間キャパシタ７を配置する必要はない。しかし、アンテナ２と結合電極６Ａとによって形成される結合キャパシタ２０は、絶縁被膜３の厚さの誤差、絶縁被膜３の誘電率の誤差、結合電極６Ａの対向面積の誤差、アンテナ２の寸法誤差などの種々の要因によってその容量が大きく変化してしまう。
【００４１】
そのため、第１の実施形態のアンテナ装置１Ａにおいては、結合電極６Ａと高周波回路８との間に中間キャパシタ７が直列に接続されている。すると、前述した結合キャパシタ２０と中間キャパシタ７とが合成キャパシタを形成する。ここで、合成キャパシタの容量は結合キャパシタ２０の容量の逆数に中間キャパシタ７の容量の逆数を加算した値を逆数にして得た値である。そのため、合成キャパシタの容量変化は、大容量の結合キャパシタ２０の容量変化よりも、小容量の中間キャパシタ７の容量変化に大きく依存する。さらに、中間キャパシタ７が結合キャパシタ２０と比較して極めて小容量であってその容量が高精度であれば、結合キャパシタ２０の容量は極めて安定的になる。つまり、第１の実施形態のように、小容量かつ高精度の中間キャパシタ７を結合電極６Ａに直列接続することにより、種々の要因によって結合キャパシタ２０の容量誤差が大きくなる可能性があるとしても、合成キャパシタの容量誤差を小さくすることができる。
【００４２】
これらアンテナ２、結合電極６Ａおよび中間キャパシタ７に接続される高周波回路８は、図２および図３に示すように、絶縁性保護ケース５によって覆われている。そのため、従来通り、高周波回路８については、耐環境性、特に、耐食性を向上させることができる。
【００４３】
また、グラウンド電極１０Ａは、アンテナ２の絶縁被膜３を介して、アンテナ２のグラウンド部２ｇと静電結合している。このため、アンテナ２と結合電極６Ａとの作用と同様、耐環境性、特に耐食性を向上させるために形成されたアンテナ２の絶縁被膜３を取り除くことなく、アンテナ２のグラウンド部２ｇにグラウンド電極１０Ａを接続することができる。
【００４４】
すなわち、第１の実施形態のアンテナ装置１Ａによれば、アンテナ２の絶縁被膜３を取り除くことなく高周波回路８にアンテナ２を接続することができることから、絶縁性保護ケース５の外部にアンテナ２を設置してもアンテナ２の腐食を防止することができる。そのため、アンテナ装置１Ａの小型化を図ることができるという効果を奏する。
【００４５】
次に、図４および図５を用いて、第２の実施形態のアンテナ装置１Ｂを説明する。ここで、図４は第２の実施形態のアンテナ装置１Ｂを示す縦断面図であり、図５は第２の実施形態のアンテナ装置１Ｂの等価回路図を示している。
【００４６】
第２の実施形態のアンテナ装置１Ｂは、第１の実施形態と同様、微弱無線モジュールとして用いられるものであり、図４に示すように、アンテナ２および高周波モジュール４Ｂを備えている。また、高周波モジュール４Ｂは、結合電極６Ｂ、中間キャパシタ７、高周波回路８およびグラウンド電極１０Ｂを有している。第１の実施形態との相違点は、中間キャパシタ７および高周波回路８だけでなく、結合電極６Ｂおよびグラウンド電極１０Ｂも絶縁性保護ケース５によって覆われている点にある。以下、第１の実施形態の相違点についてのみ説明する。
【００４７】
結合電極６Ｂは、図２に示すように、平板状に形成されており、アンテナ２と一体成形された給電線２ｆの結合エリア２ｅと対向する絶縁性保護ケース５の側面５ｓの内面に固着されている。そのため、結合電極６Ｂは、アンテナ２の絶縁被膜３に接触しておらず、絶縁性保護ケース５を介してアンテナ２の絶縁被膜３に近接している。絶縁性保護ケース５および絶縁被膜３は誘電体のため、絶縁性保護ケース５および絶縁被膜３を介してアンテナ２と一体成形された給電線２ｆおよび結合電極６Ｂは静電結合する。
【００４８】
また、グラウンド電極１０Ｂは、アンテナ２の平板状のグラウンド部２ｇと対向する絶縁性保護ケース５の底面５ｂの内面に固着されており、絶縁性保護ケース５を介して絶縁被膜３に覆われたグラウンド部２ｇに近接している。絶縁性保護ケース５および絶縁被膜３は誘電体のため、絶縁性保護ケース５および絶縁被膜３を介してアンテナ２におけるグラウンド部２ｇおよびグラウンド電極１０Ｂは静電結合する。
【００４９】
次に、第２の実施形態のアンテナ装置１Ｂの作用を説明する。
【００５０】
結合電極６Ｂは、絶縁性保護ケース５および絶縁被膜３を介してアンテナ２と一体成形された給電線２ｆと静電結合する。また、グラウンド電極１０Ｂも同様に、絶縁性保護ケース５および絶縁被膜３を介してグラウンド部２ｇと静電結合する。そのため、アンテナ２の絶縁被膜３および絶縁性保護ケース５を取り除くことなく、アンテナ２またはそのグラウンド部２ｇに結合電極６Ｂまたはグラウンド電極１０Ｂを接続することができる。このことから、結合電極６Ｂおよびグラウンド電極１０Ｂを絶縁性保護ケース５に内蔵してもアンテナ装置１Ｂを正常に動作させることができるので、結合電極６Ｂおよびグラウンド電極１０Ｂの耐環境性、特に、耐食性を向上させることができる。
【００５１】
すなわち、第２の実施形態のアンテナ装置１Ｂによれば、第１の実施形態と同様、絶縁性保護ケース５の外部にアンテナ２を設置してもアンテナ２の腐食を防止することができる。さらに、結合電極６Ｂおよびグラウンド電極１０Ｂも絶縁性保護ケース５に内蔵されているので、それらの腐食についても防止することができる。そのため、耐環境性の向上を強化しながらアンテナ装置１Ｂの小型化を図ることができるという効果を奏する。
【００５２】
なお、本発明は、前述した実施形態などに限定されるものではなく、必要に応じて種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】第１の実施形態のアンテナ装置を示す全体斜視図
【図２】図１の２−２矢視断面図
【図３】第１の実施形態のアンテナ装置を示す等価回路図
【図４】第２の実施形態のアンテナ装置を示す縦断面図
【図５】第２の実施形態のアンテナ装置を示す等価回路図
【符号の説明】
【００５４】
１Ａ、１Ｂ  アンテナ装置
２  アンテナ
２ａ  アンテナ部
２ｅ  結合エリア
２ｆ  給電線
２ｇ  グラウンド部
３  絶縁被膜
４Ａ、４Ｂ  高周波モジュール
５  絶縁性保護ケース
５ｓ  （絶縁性保護ケースの）側面
６Ａ、６Ｂ  結合電極
７  中間キャパシタ
８  高周波回路
９  配線基板
１０Ａ、１０Ｂ  グラウンド電極
２０  結合キャパシタ
Ｐ  給電点
【図１】
0005074237.tif 000002
【図２】
0005074237.tif 000003
【図３】
0005074237.tif 000004
【図４】
0005074237.tif 000005
【図５】
0005074237.tif 000006