(57)【要約】【課題】アンテナ性能を低下させることなく、放射導体の膨れ現象を防止することができるアンテナ装置を提供すること。【解決手段】本発明のアンテナ装置１０は、基体１１と、当該基体１１の表面に形成された放射導体１２と、当該放射導体１２に設けられ、前記基体１１と前記放射導体１２の熱膨張係数の違いにより当該放射導体１２に生じる応力を吸収する応力吸収部１８とを備えたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、当該基体の表面に形成された放射導体と、当該放射導体に設けられ前記基体と前記放射導体の熱膨張係数の違いにより当該放射導体に生じる応力を吸収する応力吸収部とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
前記応力吸収部は、穴又は切り欠きからな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】
前記応力吸収部は、前記放射導体が前記基体の外周を巻回する巻回方向である長手方向に形成された長孔であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記放射導体は、前記基体の外周を螺旋状に巻回していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記基体は、磁性体又は誘電体から成ることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記長孔の長手方向の長さは、アンテナ共振周波数の波長の１／８０以下であることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
基体と、当該基体の表面に形成された放射導体と、前記基体の表面に形成され前記放射導体に接続された容量形成部とを備え、前記容量形成部は、前記基体と前記容量形成部の熱膨張係数の違いにより当該容量形成部に生じる応力を吸収する応力吸収部を有していることを特徴とするアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば小型の無線通信機器等に使用可能なアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にアンテナの長さは波長に比べ、長い方が受信感度が上がるが、携帯電話等のアンテナ装置として用いる場合、アンテナ長を波長の長さと同一寸法にしたのでは大き過ぎて携帯性に優れないので、アンテナ長を短くすることが望まれる。
【０００３】
従来、この種のアンテナ装置として、低周波帯用の無線通信機器に使用可能なアンテナ装置が知られている（特許文献１）。このアンテナ装置は、フェライトからなる基体と、当該基体の表面及び内部の少なくとも一方に形成された導体と、基体表面に設けられ、導体に電圧を印加する給電用端子とを備えている。
【０００４】
また、高周波帯用の無線通信機器に使用可能なアンテナ装置として、図７に示すアンテナ装置がある。図７に示すアンテナ装置１は、グランド部を有する接地板２と、当該接地板２上に配設された柱状の基体３及び帯状に形成された放射導体４からなるアンテナ素子５とを備えている。基体３は接地板２に半田付けにより固定されており、放射導体４は基体３の外周を所定の間隔をあけて螺旋状に巻回している。基体３は液晶ポリマー等の樹脂性材料で形成され、放射導体４は基体３を構成する樹脂性材料にメッキ材料（銅又はニッケル）をメッキして形成されている。また、基体３の左端部下面にはアンテナ用グランドパターンが形成されており、左端部上面には回路パターン６が設けられている。放射導体４の一端は、回路パターン６に設けられた給電点７に接続されている。回路パターン６からは給電ライン８が接地板２側に延びていて、図示しない電源回路から電力供給を受けると共に、アンテナ用グランドパターンが接地板２のグランドパターンに導通している。
【特許文献１】特開平１０−２４２７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、アンテナ装置のアンテナ性能を向上させる場合、アンテナ素子を構成する放射導体の幅を可能な限り大きくすることが好ましい。しかしながら、アンテナ性能だけを考慮して放射導体の幅を大きくすると、図７に示すアンテナ装置１では、基体３を構成する樹脂性材料と放射導体４を構成するメッキ材料（金属材料）との熱膨張係数（熱膨張率）が異なるため、温度変化に伴い体積や長さが変化して放射導体４が膨れる現象が発生してしまう。この膨れが発生すると基体との密着強度が低下して、例えば半田付け部分近傍では放射導体４が基体３から剥れ、接地板２への取り付け状態が不安定になる問題がある。一方、放射導体４の膨れを抑えるために、放射導体４の幅を狭くすると、アンテナ性能が低下してしまう問題がある。なお、上記膨れ現象は、放射導体４に限られるものではなく、基体３に配設される金属性材料であれば同様に生じ得る。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、アンテナ性能を低下させることなく、放射導体の膨れを防止することができるアンテナ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】
【０００７】
本発明のアンテナ装置は、基体と、当該基体の表面に形成された放射導体と、当該放射導体に設けられ前記基体と前記放射導体の熱膨張係数の違いにより当該放射導体に生じる応力を吸収する応力吸収部とを備えたことを特徴とする。この場合、前記応力吸収部は、穴又は切り欠きで構成することができる。
【０００８】
この構成によれば、応力吸収部が、基体を構成する材料と放射導体を構成する材料の熱膨張係数の違いにより放射導体に生じる応力を吸収するので、熱膨張による放射導体の膨れを防止することができる。これにより、放射導体の幅を狭くすることなく放射導体の膨れを防止でき、アンテナ性能を低下させることなく所望のアンテナ性能を維持した状態でアンテナ素子の取付け状態を安定させることができる。
【０００９】
本発明は、上記アンテナ装置において、前記応力吸収部は、前記放射導体が前記基体の外周を巻回する巻回方向である長手方向に形成された長孔であることを特徴とする。この場合、前記放射導体は、前記基体の外周を螺旋状に巻回しても良い。
【００１０】
上記アンテナ装置においては、前記基体は、磁性体又は誘電体から成ることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、アンテナ装置の使用周波数帯域に対応可能である。例えば、基体を磁性体で構成した場合には、低周波帯用のアンテナ装置に適用可能であり、基体を誘電体で構成した場合には、高周波帯用のアンテナ装置に適用可能である。
【００１２】
上記アンテナ装置においては、前記長孔の長手方向の長さは、アンテナ共振周波数の波長の１／８０以下であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のアンテナ装置は、基体と、当該基体の表面に形成された放射導体と、前記基体の表面に形成され、前記放射導体に接続された容量形成部とを備え、前記容量形成部は、前記基体と前記容量形成部の熱膨張係数の違いにより当該容量形成部に生じる応力を吸収する応力吸収部を有していることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、応力吸収部が、基体を構成する材料と容量形成部を構成する材料の熱膨張係数の違いにより容量形成部に生じる応力を吸収するので、アンテナ性能を低下させることなく、熱膨張による容量形成部の膨れ現象を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、アンテナ性能を低下させることなく、放射導体の膨れ現象を防止することができるアンテナ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るアンテナ装置について詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態に係るアンテナ装置の外観図であり、同図（ａ）は接地板まで含んだ全体図、同図（ｂ）はアンテナ装置近傍の拡大図である。なお、以下の説明において、「上」、「下」、「左」、「右」は図１に示す方向に従うものとする。
【００１７】
本実施の形態は、取付基板２０ａの上面にグランドパターン（グランド部）２０ｂを形成して成る接地板２０上面の一方の角に、グランドパターン２０ｂの一部を切り欠いて矩形領域２１を形成し、当該矩形領域２１にアンテナ装置１０を配置している。アンテナ装置１０は、基体１１と、当該基体１１に配設された帯状の放射導体１２とを備えており、これら基体１１及び放射導体１２によりアンテナ素子１３を構成している。
【００１８】
基体１１は、柱状に形成されると共に、長辺部を接地板２０上面に対峙させた状態で、半田付けにより接地板２０に固定されている。図示のものでは、基体１１は、高さ寸法に比べて幅寸法が大きく形成されており、この幅寸法の大きい長辺部が接地板２０に取り付けられている。また、基体１１は、フェライト等の金属材料の磁性体又は液晶ポリマー等の樹脂性材料の誘電体で形成されており、周波数帯域に応じてこれら材料を使い分けることにより、アンテナ装置１の使用周波数帯域に対応させることができる。具体的には、基体１１を磁性体で構成した場合には、低周波帯用のアンテナ装置に適用することができ、誘電体で構成した場合には、高周波帯用のアンテナ装置に適用することができる。なお、以下の説明では、基体１１を樹脂性材料で構成したものとして説明する。
【００１９】
基体１１上面の左端部には回路パターン１４が設けられ、右端部には放射導体１２の一端部と接続された容量形成部１５が設けられている。回路パターン１４は、整合回路を構成している。整合回路は、例えばバラクタダイオード及びコイルから成るＬＣ直列共振回路で構成されており、バラクタダイオードの容量を変化させることで等価的にリアクタンスＬを変化させ、共振周波数を変えることができる。回路パターン１４からは給電ライン１６が接地板２０側に延びてグランドパターン２０ｂに導通して、図示しない電源回路から電力供給を受けている。
【００２０】
放射導体１２は、当該放射導体１２同士が重ならないように所定の間隔を設けて、基体１１の外周を螺旋状に巻回している。また、放射導体１２の一端は、回路パターン１４に設けられた給電点１７に接続されており、他端は容量形成部１５に接続されている。放射導体１２は、基体１１を構成する材料に、例えば銅又はニッケル等のメッキ材料（金属性材料）をメッキして形成されている。本実施の形態では、基体１１を液晶ポリマー等の樹脂性材料で構成し、これに上記メッキ材料をメッキして放射導体１２を形成している。
【００２１】
放射導体１２には、複数の応力吸収部１８が、放射導体１２の巻回方向である長手方向に形成されている。具体的には、基体１１の平面部に当接した放射導体１２の略中央部に応力吸収部１８が形成されており、基体１１の外周を一周する放射導体１２には、４つの応力吸収部１８が形成されている。また、放射導体１２において、応力吸収部１８の幅方向両側位置には、左電極部１２ａ及び右電極部１２ｂが形成されている。本実施の形態では、両電極部１２ａ,１２ｂの幅Ｗ１は、例えば０．７ｍｍで形成されており、アンテナ性能（放射効率）に影響のない幅となっている（図２参照）。
【００２２】
図２に示すように、応力吸収部１８は、穴又は切り込みで構成することができ、本実施の形態では、放射導体１２の長手方向に延在した長孔（スリット状）１８ａで構成されている。ここで、長孔１８ａの長手方向の長さＬは、所望のアンテナ性能（放射効率）を維持するため、アンテナ共振周波数の波長のλ／８０ｍｍ以下で形成されていることが好ましい。本実施形態では、長孔１８ａの長手方向の寸法Ｌが２．０ｍｍに、幅方向の寸法Ｗ２が０．３ｍｍに形成されている。このように構成された応力吸収部１８は、基体１１を構成する材料（本実施の形態では樹脂性材料）と放射導体１２を構成するメッキ材料との熱膨張係数の違いにより放射導体１２に作用する応力を吸収する。これにより、放射導体１２の膨れを防止することができる。
【００２３】
図３及び図４に示すように、放射導体１２の両電極部１２ａ,１２ｂの幅Ｗ１及び応力吸収部１８の長さＬは、アンテナ性能（放射効率）及び放射導体１２の膨れの発生率に影響する。図３は、応力吸収部１８の長手方向の長さ（スリット長）Ｌと放射効率との関係を示す図であり、図４は放射導体１２の電極幅Ｗ１と膨れ発生率との関係を示す図である。なお、両図における測定結果は、応力吸収部１８を上記長孔（スリット状）１８ａに形成した場合のものであり、このスリット長Ｌをλ／８０ｍｍを１００％の放射効率として示している。
【００２４】
図３に示すように、スリット長Ｌをλ／８０ｍｍにした場合に放射効率の値が最も高く、スリット長Ｌがλ／４０ｍｍ、λ／２０ｍｍ、λ／１０ｍｍと長くなるにつれて放射効率は低くなっている。一方、図４に示すように、放射導体１２の電極部１２ａ（１２ｂ）の幅Ｗ１を０．７ｍｍで形成した場合には、放射導体１２の膨れは発生せず、電極部１２ａ（１２ｂ）の幅Ｗ１が大きくなるにつれて放射導体１２の膨張発生率が高くなっている。
【００２５】
従って、図３及び図４からわかるように、応力吸収部１８は、その長手方向の寸法Ｌが放射効率を低下させない寸法以下で形成されると共に、各電極部１２ａ,１２ｂの幅寸法Ｗ１が放射導体１２の膨れが発生しない寸法以下になるような位置に形成されることが、アンテナ性能及び膨れ防止の点で好ましい。また、応力吸収部１８（長孔１８ａ）の幅Ｗ２は、応力吸収部１８が設けられた放射導体１２と、応力吸収部１８が設けられない放射導体１２とが電気的に等価となるような長さ（例えば０．３ｍｍ）以下で形成されることが好ましい。本実施の形態では、応力吸収部１８は、長手方向の長さＬがλ／８０ｍｍ、幅Ｗ２が０．３ｍｍで形成されると共に、放射導体１２の両電極部１２ａ,１２ｂの各幅Ｗ１が０．７ｍｍになる位置に形成されている。
【００２６】
容量形成部１５は、全体が平面視略四角形形状に形成されており、上記放射導体１２と同様に、基体１１を構成する材料と放射導体１２を構成するメッキ材料の熱膨張係数の違いにより容量形成部１５に作用する応力を吸収する応力吸収部１９を有している。応力吸収部１９は、穴又は切り込みで構成することができ、本実施形態では、容量形成部１５の右端部から左端部に向かう複数の切り込みで構成されている。また、容量形成部１５は、上記放射導体１２と同様に、基体１１を構成する樹脂性材料に銅又はニッケル等のメッキ材料をメッキして形成されている。
【００２７】
このように、容量形成部１５に形成された応力吸収部１９が、基体１１を構成する樹脂性材料と容量形成部１５を構成するメッキ材料の熱膨張係数の違いにより容量形成部１５に生じる応力を吸収するので、熱膨張による容量形成部１５の膨れを防止することができる。一般的に、アンテナ装置１０の大きさの制約等により十分な周波数を得られない場合、これを調整するべく容量形成部１５は大きく形成されることが多いので、熱膨張による膨らみが特に発生しやすい。しかしながら、本実施の形態によれば、応力吸収部１９が、基体１１と容量形成部１５の熱膨張係数の違いにより容量形成部１５に生じる応力を吸収して、容量形成部１５の膨れ現象を防止することができる。
【００２８】
なお、本実施の形態のアンテナ装置１０では、応力吸収部１８を備えた放射導体１２及び応力形成部１９を備えた容量形成部１５を設けた構成としたが、この構成に限定されるものではなく、アンテナ装置１０の使用周波数帯域や装置の大きさ等に応じた構成とすることができる。例えば、放射導体１２の幅を膨れが発生しない幅で形成し、容量形成部１５にのみ応力吸収部１９を設けるようにしてもよい。
【００２９】
（第２の実施の形態）
次に、図５を参照して、第２の実施の形態に係るアンテナ装置を説明する。本実施の形態に係るアンテナ装置１０は、応力吸収部の形状が、図１に示すアンテナ装置１０の応力形成部１８と異なっている。なお、本実施の形態のアンテナ装置１０において、その他の構成は上記図１に示すアンテナ装置１０と同一構成であるため、同一部分には同一符号を付して説明の重複を避ける。
【００３０】
図５に示す応力吸収部３０は、複数の真円形状の穴で構成されており、これら複数の穴が放射導体１２の巻回方向である長手方向に所定の間隔をあけて１列で形成されている。図示のものは、穴の直径が３ｍｍで形成され、これら１列の穴の左右両側に配設される左電極部１２ａ及び右電極部１２ｂの幅寸法Ｗ１は、上記実施の形態同様に、放射導体１２の膨れが発生しない長さ（０．７ｍｍ以下）でそれぞれ形成されている。
【００３１】
このように、本実施の形態によれば、複数の穴から成る応力吸収部３０が、基体１１と放射導体１２の熱膨張係数の違いにより放射導体１２に生じる応力を吸収するので、放射導体１２の膨れを防止することができる。また、応力吸収部３０が、放射導体１２の長手方向の長さの短い穴で形成されると共に、隣接する穴間において左右の電極部１２ａ,１２ｂが接続するので、アンテナ性能をより向上させることができる。
【００３２】
なお、上記実施の形態では、応力吸収部３０を１列で構成したが、これに限定されるものではなく、例えば、応力吸収部３０ａを２列又は複数列で構成してもよいし（図６（ａ）参照）、隣接する穴同士の位置を、ジグザグ状になるように放射導体１２の幅方向にずらして配設してもよい（図６（ｂ）参照）。また、応力吸収部３０ｂの形状を真円形状ではなく、例えば、平面視楕円形状、平面視四角形状、平面視三角形状又は平面視十字形状など任意の形状で形成してもよい（図６（ｃ）〜（ｆ）参照）。
【００３３】
また、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態にいて、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【００３４】
上記実施の形態では、放射導体１２が基体１１の外周を螺旋状に巻回しているが、例えば、放射導体１２をいわゆるミアンダライン構造又は直線ライン構造で形成してもよい。この場合には、上記螺旋状の放射導体１２同様に、放射導体１２の長手方向に穴又は切り込みで構成される応力吸収部１８（３０）を形成する。すなわち、アンテナ素子を構成する基体１１及び放射導体１２が熱膨張係数の異なる材料により構成される場合であれば、本発明を適用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は、小型の無線通信機器等に使用されるアンテナ装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】（ａ）本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ装置全体の外観図、（ｂ）アンテナ装置近傍の拡大図
【図２】第１の実施の形態に係る応力吸収部を拡大した模式図
【図３】スリットの長さと放射効率との関係を示す図
【図４】電極幅と電極膨れ発生率との関係を示す図
【図５】第２の実施の形態に係るアンテナ装置の応力吸収部を拡大した模式図
【図６】応力吸収部のその他の例を示す模式図
【図７】従来のアンテナ装置の外観斜視図
【符号の説明】
【００３７】
１０  アンテナ装置
１１  基体
１２  放射導体
１２ａ、１２ｂ  電極部
１３  アンテナ素子
１４  回路パターン
１５  容量形成部
１６  給電ライン
１７  給電点
１８、１９、３０、３０ａ、３０ｂ  応力吸収部
１８ａ  長孔
２０  接地板
２０ａ  取付基板
２０ｂ  グランドパターン（グランド部）
２１  矩形領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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