(57)【要約】      （修正有）【課題】GPSに適用される板状逆Fアンテナの小型化を実現する。【解決手段】アンテナは、放射部と、該放射部から外部に延びる供給部とを含み、アンテナに結合する回路基板は、信号供給ポイントを含む。供給部は、信号供給ポイントと電気的に接続され、導線は、回路基板上に配置されかつ接地面および信号供給ポイントと電気的に接続される。導線は、例えば、回路基板上に形成される印刷トレースである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ装置であって、
一の接地面と、
一の信号供給ポイントを含む一の回路基板と、
一の放射部、および、該放射部から延びて前記信号供給ポイントと電気的に接続される一の供給部を含む一のアンテナと、
前記接地面および前記信号供給ポイントと電気的に接続される一の導線と、
を含むアンテナ装置。
【請求項２】
前記導線は、前記回路基板上に配置される一の印刷トレースを含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記導線の一の長さは、２ｍｍ乃至５ｍｍであり、該導線の一の幅は、０．２５
ｍｍ乃至０．５
ｍｍである、請求項２に記載のアンテナ装置。
【請求項４】
前記放射部と前記接地面との間の一の距離は、少なくとも２ｍｍである、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項５】
前記放射部は、一の平面を有する、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項６】
前記放射部の前記平面は、前記回路基板と実質的に垂直である、請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
前記放射部の前記平面は、前記回路基板と実質的に平行である、請求項５に記載のアンテナ装置。
【請求項８】
前記アンテナは、一の表面実装技術（ＳＭＴ）により前記回路基板に装着される、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項９】
一のアンテナペデスタルをさらに含み、前記アンテナは、前記アンテナペデスタル上に固定される、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１０】
前記アンテナペデスタルの一の材料は、プラスチックであり、前記アンテナは、インサート成形により前記アンテナペデスタルに固定される、請求項９に記載のアンテナ装置。
【請求項１１】
前記アンテナは、一の表面実装技術（ＳＭＴ）により前記回路基板に装着される、請求項１０に記載のアンテナ装置。
【請求項１２】
一のグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）アンテナ、一のワイヤレスＬＡＮ（ＷｉＦｉ）アンテナ、または、一のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）アンテナである、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１３】
前記回路基板は、前記接地面を含む、請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項１４】
アンテナ装置であって、
一の接地面と、
一の信号供給ポイントと、
一の放射部、および、該放射部から延びて前記信号供給ポイントと電気的に接続される一の供給部を含む一のアンテナと、
前記接地面および前記信号供給ポイントと電気的に接続される一の導線と、
を含むアンテナ装置。
【請求項１５】
一の回路基板をさらに含み、
前記導線は、前記回路基板上に配置される一の印刷トレースを含む、請求項１４に記載のアンテナ装置。
【請求項１６】
前記導線の一の長さは、２ｍｍ乃至５ｍｍであり、前記導線の一の幅は、０．２５ｍｍ乃至０．５ｍｍである、請求項１５に記載のアンテナ装置。
【請求項１７】
前記放射部と前記接地面との間の一の距離は、少なくとも２ｍｍである、請求項１４に記載のアンテナ装置。
【請求項１８】
前記放射部は、一の平面を有する、請求項１４に記載のアンテナ装置。
【請求項１９】
前記放射部の前記平面は、前記接地面と実質的に垂直である、請求項１８に記載のアンテナ装置。
【請求項２０】
前記放射部の前記平面は、前記接地面と実質的に平行である、請求項１８に記載のアンテナ装置。
【請求項２１】
一の回路基板をさらに含み、前記アンテナは、一の表面実装技術（ＳＭＴ）により前記回路基板に装着される、請求項１４に記載のアンテナ装置。
【請求項２２】
一のアンテナペデスタルをさらに含み、前記アンテナは、前記アンテナペデスタル上に固定される、請求項１４に記載のアンテナ装置。
【請求項２３】
前記アンテナペデスタルの一の材料は、プラスチックであり、前記アンテナは、インサート成形により前記アンテナペデスタルに固定される、請求項２２に記載のアンテナ装置。
【請求項２４】
一の回路基板をさらに含み、前記アンテナは、一の表面実装技術（ＳＭＴ）により前記回路基板に装着される、請求項２３に記載のアンテナ装置。
【請求項２５】
一の回路基板をさらに含み、該回路基板は、前記接地面を含む、請求項１４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、アンテナ装置に関し、特に、グローバル・ポジショニング・システム（ＧＰＳ）に適用される板状逆Ｆアンテナ（ＰＩＦＡ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、地域社会における無線通信の需要が増え、グローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）を用いるスマートフォン、マルチメディアプレイヤー、ＰＤＡ、および、サテライトナビゲータを含む様々なタイプの無線通信装置が開発されている。無線通信機能を備える電子デバイスは、日常的に使用されるエレクトロニクス製品の必要条件に見合うよう、"薄く、軽く、短く、小さい"という設計概念に従い改良されている。
【０００３】
無線デバイスに適用される従来のＧＰＳアンテナは、通常、チップアンテナ、パッチアンテナ、または、板状逆Ｆアンテナである。中でも、チップアンテナは、チップの製造プロセスが他の金属アンテナより複雑なので、価格とコストがより高くなる。パッチアンテナまたは板状逆Ｆアンテナは、大きな領域を必要とし、回路基板における有効放射線区域を占めるので、回路基板の空間利用を大幅に減らす。板状逆Ｆアンテナでは、その金属ラジエータは、回路基板から適切な距離だけ離れ、エネルギーは、アンテナと回路基板との間で共鳴し、線形偏光波を形成する際に放射される。パッチアンテナの主なアーキテクチャは、チップアンテナであり、信号供給ポイントを含み、接地面をエネルギー共鳴表面として利用し、かつ、円偏光波を形成する際に放射される。このアンテナは、より高い指向性を有するが、より大きいアンテナ領域を必要とし、価格も高く、そして携帯電話のモバイルモードには適さない。さらに、従来のＧＰＳアンテナは、ポゴピン、または、板ばねを介し信号供給ポイントまたは短いパッドと通常接触するので、結果的に、抵抗を制御するのが困難になる。
【０００４】
図１は、板状逆Ｆアンテナの構造を示す。板状逆Ｆアンテナ３は、プレーナラジエータ３１、供給部３２、および、接地部３３を含む。ラジエータ３１は、回路基板４上に配置され、接地部３３は、ラジエータ３１から下方に延びてアース板ばね（図示せず）を介し回路基板４上の接地面と電気的に接続する。そして、供給部３２は、ラジエータ３１のほぼ中間位置から下方に延び、信号供給ポイント４１と電気的に接続する。したがって、従来の板状逆Ｆアンテナ３において、回路基板４の信号供給ポイント４１および接地面４２は、接続されない。
【０００５】
上述の従来技術では、アンテナ３の接地部３３に対する拡張スペースは、より優れたアンテナ性能を発揮するよう回路基板４上に設けられているはずである。しかしながら、ハンドヘルド電子デバイスのより優れた機能および小型化という必要条件の下では、下方に接地するために板状逆Ｆアンテナ用の予備スペースを設けることは難しい。また、ＧＰＳアンテナに関しては、板状逆Ｆアンテナが接地されていないと、たとえラジエータをかなり大きくしても必要な周波数を得ることができず、ラジエータを大きくすることで、コストが上がるだけでなく、電子デバイスの小型化という必要条件にも反することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明は、接地面、回路基板、アンテナ、および、導線を含むアンテナ装置を目的とする。回路基板は、信号供給ポイントを含み、アンテナは、放射部、および、該放射部から外側に延びる供給部を含む。供給部は、信号供給ポイントと電気的に接続され、導線は、回路基板上に配置され、かつ、接地面および信号供給ポイントと電気的に接続される。接地面は、回路基板の一部であっても、あるいは、回路基板から独立していてもよい。
【０００７】
本発明の一実施形態によれば、導線は、例えば、回路基板上に形成される印刷トレースである。導線の長さは、好ましくは、２ｍｍ乃至５ｍｍであり、導線の幅は、好ましくは、０，２５ｍｍ乃至０．５ｍｍである。さらに、アンテナの放射部と接地面との間の距離は、少なくとも２ｍｍである。
【０００８】
本発明の一実施形態に従うに従うアンテナ装置では、アンテナの放射部は回路基板と実質的に平行であるか、または、回路基板と実質的に垂直である平面を形成する。
【０００９】
本発明の一実施形態に従うアンテナ装置では、アンテナは、インサート成形によりアンテナペデスタルに固定され、表面実装技術（ＳＭＴ）により回路基板に装着される。
【００１０】
さらに、本発明のアンテナ装置は、ＧＳＰアンテナばかりでなく、ワイヤレスＬＡＮ（ＷｉＦｉ）アンテナまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信アンテナにも適用され得る。
【００１１】
本発明の他の実施形態によれば、他のアンテナ装置が提供される。アンテナ装置は、接地面、信号供給ポイント、アンテナ、および、導線を含む。アンテナは、放射部と、放射部から延びる供給部とを含み、信号供給ポイントと電気的に接続される。導線は、接地面および信号供給ポイントと電気的に接続される。
【００１２】
本発明の一実施形態では、放射部は、平面を有し、放射部の平面は、接地面と実質的に垂直であるか、あるいは、接地面と実質的に平行である。
【００１３】
本発明では、回路基板上に形成される印刷トレースは、信号供給ポイントおよび接地面と電気的に接続されるので、アンテナを接地するために追加の接地部を配置しなくても従来の逆Ｆアンテナの大地効果が同様に得られる。従来技術と比較して、本発明のアンテナ装置は、アンテナの接地部を必要としないので、電子デバイスのハードウェアスペースを有効に減少させ、それによって、低コストおよび小型化の要件を満たす。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
添付の図面は、発明のさらなる理解を提供し、本願明細書中に含まれてその一部を構成する。図面は、明細書本文と共に本発明の複数の実施形態を示し、本発明の原理を説明する役割を果たす。
【００１５】
【図１】従来の板状逆Ｆアンテナの概略図である。
【００１６】
【図２】本発明の一実施形態に従うアンテナ装置の概略図である。
【００１７】
【図３】１５７５．４２ＭＨｚで共振するときの、本発明の一実施形態に従うアンテナ装置の電圧定在波比の実測を示す図である。
【００１８】
【図４】本発明の他の実施形態に従うアンテナ装置の概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の複数の実施形態が詳細に参照され、そのいくつかの例が添付の図面に示される。同じまたは同様の部分を参照する図面および説明には、可能な限り、同じ参照番号を用いている。
【００２０】
図２を参照すると、本発明の一実施形態におけるアンテナ装置１は、ＧＰＳに適用される逆Ｆアンテナである。アンテナ装置１は、プリント回路基板１２上に配置されるアンテナ１１を含む。アンテナ１１の放射部１１１は、プリント回路基板１２から適切な距離だけ間隔を置き、アンテナ１１の供給部１１２は、放射部１１１から下方に延びてプリント回路基板１２上の信号供給ポイント１２１と電気的に接続する。
【００２１】
この実施形態では、導線１２３は、プリント回路基板１２上に配置される。導線１２３は、例えば、プリント回路基板１２上に直接形成され、信号供給ポイント１２１から外側に延びてプリント回路基板１２上の接地面１２２と電気的に接続する印刷トレースである。接地面１２２は、例えば、短いパッドである。
【００２２】
アンテナ装置１のより優れたパフォーマンスを得るべく、アンテナ１１の放射部１１１とプリント回路基板１２の接地面との間の距離ｄ１は、少なくとも２ｍｍである。さらに、印刷トレースにより形成される導線１２３の長さｄ２は、好ましくは２ｍｍ乃至５ｍｍであり、導線１２３の幅は、好ましくは、０．２５ｍｍ乃至０．５ｍｍである。導線１２３の長さに関する限り、導線１２３の長さｄ２が２ｍｍより短い場合、アンテナ１１における信号エネルギーは、接地面１２２に直接導かれる。導線１２３の長さｄ２が５ｍｍより長い場合は、アンテナ１１における信号エネルギーの損失が発生し、アンテナの容積が増え、アンテナ装置のパフォーマンスにさらに影響を及ぼす。
【００２３】
本実施形態におけるアンテナ装置１は、ＧＰＳ用の逆Ｆアンテナである。アンテナ１１の放射部１１１は、プリント回路基板１２に対し実質的に垂直な一平面を形成する。本実施形態では、プリント回路基板１２にアンテナ１１を固定するより優れた効果を得ることを目的として、アンテナ１１の供給部１１２が表面実装技術（ＳＭＴ）による回路基板１２の信号供給ポイント１２１上に装着されてよく、その一方で、インサート成形されることによりプラスチック製のアンテナぺデスタル（図示せず）内に埋め込まれ得る。アンテナぺデスタルの一端は、熱堆積によりプリント回路基板１２上に固定される。さらに、上記実施形態では、本発明の新型のアンテナ１１の放射部１１１は、ハンドヘルドアンテナ装置１（例えばスマートフォン）のプリント回路基板１２の左上端に配置され、その体積は、ＧＰＳに適用される通常のパッチアンテナ（体積１５ｍｍ×１５ｍｍ×５ｍｍ）よりかなり小さく、２１ｍｍ×３ｍｍ×５ｍｍである。さらに、本実施形態におけるアンテナ装置１のアンテナ１１の材料は、ＧＰＳ内で用いられる従来のチップアンテナの材料に比べ、より安定した特性を有しかつ低コストの、例えば、リン青銅である。
【００２４】
図３を参照すると、アンテナの性能および実動周波数範囲に対し、ＧＰＳの動作周波数範囲は、１５７５．４２±２ＭＨｚであることが知られている。図３は、１５７５．４２ＭＨｚで共振するときの上記実施形態におけるアンテナ装置１の電圧定在波比の実測を示す図である。図３からわかるように、実測では、アンテナ装置の中心周波数は、１５７５．４２ＭＨｚである。したがって、上記実施形態における実測データは、ＧＰＳの動作周波数と一致している。
【００２５】
図４は、本発明の他の実施形態に従うアンテナ装置１を示す。本実施形態では、アンテナ装置１もＧＰＳの逆Ｆアンテナに適用される。アンテナ装置１は、プリント回路基板１２上に配置されるアンテナ１１を含む。アンテナ１１の放射部１１１は、プリント回路基板１２から適切は距離だけ間隔を置き、アンテナ１１の供給部１１２は、放射部１１１から下方に延びてプリント回路基板１２の信号供給ポイント１２１と電気的に接続する。
【００２６】
導線１２３は、プリント回路基板１２上に配置される。導線１２３は、例えば、プリント回路基板１２上に直接形成され、信号供給ポイント１２１から外側に延びてプリント回路基板１２上の接地面１２２と電気的に接続する。接地面１２２は、例えば、短いパッドである。
【００２７】
本実施形態と上記実施形態との違いは、本実施形態におけるアンテナ１１の放射部１１１により形成される平面が、プリント回路基板と実質的に平行なことである。２つの実施形態の他の条件および方法は、実質的に同じであり、ここで繰り返し説明しない。
【００２８】
上記実施形態では、本発明のアンテナは、ＧＰＳアンテナである。しかしながら、本発明のアンテナは、無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ）アンテナまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）通信アンテナにも適用できる。本発明のアンテナは、これらに限定されないが、ＰＤＡ機能付携帯電話、スマートフォン、サテライトナビゲータ、あるいは、ＰＤＡであってよい。
【００２９】
本発明では、回路基板上に形成される印刷トレースが回路基板の信号供給ポイントおよび接地面と電気的に接続されるので、アンテナを接地するための追加の接地部を配置せずに、従来の逆Ｆアンテナの大地効果も得られる。従来技術と比べ、アンテナの接地部は、本発明のアンテナデバイス内には配置されないので、電子デバイスのハードウェアスペースが有効に縮小でき、それによって、低コストおよび小型化の用件を満たす。
【００３０】
さらに、アンテナ本体は、表面実装技術（ＳＭＴ）による回路基板に装着され、その一方で、アンテナ本体は、インサート成形によりプラスチック製のアンテナペデスタルに埋め込まれる。その後、アンテナペデスタルの一端は、熱堆積により、プリント回路基板に固定される。したがって、本発明における、ポゴピンまたは板ばねを介し信号供給ポイントまたは短いパッドと接触する従来のＧＰＳアンテナとは異なり、部材は、より安定して固定され、より優れた抵抗制御が得られる。
【００３１】
接地面は、上記実施形態の回路基板内に含まれるが、接地面は本発明のいくつかの他の実施形態における回路基板とは別のスタンドアロンコンポーネントであってよい。
【００３２】
当業者であれば、本発明の範囲および趣旨から逸脱せずに、本発明の構造に様々な修正および変更が成され得ることは、明らかであろう。上記に鑑み、本発明は、添付の請求項およびそれらの均等物の範囲に納まる本発明の修正および変更を含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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