JP5662889B2 - Wireless module - Google Patents
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Description
本発明は、アンテナを備えて無線により外部機器と通信を行う無線モジュールと、この無線モジュールを搭載する無線端末器に係る。特に無線通信手段を持たない電気・電子機器に無線通信手段を提供する小型・薄型の形状を有する無線モジュールに係る。 The present invention relates to a wireless module that includes an antenna and wirelessly communicates with an external device, and a wireless terminal that includes the wireless module. In particular, the present invention relates to a wireless module having a small and thin shape that provides wireless communication means to an electrical / electronic device that does not have wireless communication means.
近年、無線通信手段を備えた電気・電子機器の有用性が高まっている。また、産業振興を目的とした周波数開放の流れに呼応して、各種の無線サービスを提供する無線システムが実現されている。
このような無線通信手段における重要な要素として、無線機能を有する小型の電子回路と、アンテナがある。
In recent years, the usefulness of electrical / electronic devices equipped with wireless communication means has increased. In addition, wireless systems that provide various wireless services in response to the flow of frequency release for industrial promotion have been realized.
Important elements in such wireless communication means include a small electronic circuit having a wireless function and an antenna.
無線機能を有する小型の電子回路は、半導体微細加工技術の進展に伴う半導体素子の遮断周波数の向上にともない、半導体集積回路で実現することが可能となっている。そして、半導体集積回路の備える小型、量産製造可能性に起因する低コストという性質によって、無線機能を有する小型の電子回路を安価に提供できるまでになっている。 A small electronic circuit having a wireless function can be realized by a semiconductor integrated circuit as the cut-off frequency of a semiconductor element is improved with the progress of semiconductor microfabrication technology. Due to the small size of the semiconductor integrated circuit and the low cost due to the possibility of mass production, it is possible to provide a small electronic circuit having a wireless function at low cost.
また、前記無線機能を有する電子回路が発生する電磁波を、この電磁波の伝送路である空間に放射するためには、アンテナが必要である。
一般に無線通信の伝送媒体は唯一の電磁波であり、伝送路は自由空間であるので、異なる無線サービスを提供するためには、異なる周波数の電磁波を使う必要がある。
自由空間を効率よく伝達可能な電磁波の周波数は、現実的に３００ＭＨｚから３ＧＨｚに限られる。
これより高い周波数では、電磁波の直進性が顕著になり、通信を行う送信機と受信機との直線距離上に障害物があると、電磁波の到達効率が著しく低下する。
また、これより低い周波数では、電子回路が送信・受信する電磁波のアンテナを介しての自由空間への伝達効率が大きく低下する。
In addition, an antenna is necessary to radiate the electromagnetic wave generated by the electronic circuit having the wireless function to a space that is a transmission path of the electromagnetic wave.
In general, a transmission medium for wireless communication is the only electromagnetic wave, and the transmission path is free space. Therefore, in order to provide different wireless services, it is necessary to use electromagnetic waves of different frequencies.
The frequency of electromagnetic waves that can be efficiently transmitted in free space is actually limited to 300 MHz to 3 GHz.
When the frequency is higher than this, the rectilinearity of the electromagnetic wave becomes remarkable, and if there is an obstacle on the linear distance between the transmitter and the receiver that perform communication, the arrival efficiency of the electromagnetic wave is remarkably lowered.
Further, at a frequency lower than this, the transmission efficiency of the electromagnetic wave transmitted / received by the electronic circuit to the free space via the antenna is greatly reduced.
電磁波を送受信する際に用いるアンテナは、自由空間が有する固有の媒質定数で決定される周波数と反比例の関係にある有限の範囲の寸法が必要で、アンテナの長さや体積の小型化には限界がある。
アンテナは、その寸法が伝送する電磁波の波長λの１／２近傍のとき、伝送効率が概ね最大となる。また、電磁波の波長λは光速Ｃ／周波数ｆで表される。
たとえば、ｆ＝３００ＭＨｚにおける適切なアンテナの寸法（長さ）は、略１／２ｍ（メートル）である。電磁波がそれより低い周波数では、アンテナが最大の電磁波放射効率を実現するために必要な寸法は、ユーザが可搬可能な機器の寸法を大きく上回ってしまう。
したがって、３００ＭＨｚより小さい周波数を用いる場合には、前記した理由から略１／２ｍ以上の寸法の大きなアンテナが適している。にもかかわらず、実際には、ユーザが可搬可能な機器の寸法範囲内でのアンテナの長さを用いることを優先するので、所望のアンテナ長が得られず、その結果として、電子回路の送信・受信すべき電磁波が、効率よく自由空間に伝達されない状況となる。
Antennas used for transmitting and receiving electromagnetic waves need dimensions in a finite range that is inversely proportional to the frequency determined by the intrinsic medium constant of free space, and there are limits to miniaturization of antenna length and volume. is there.
The antenna has a maximum transmission efficiency when the size is about ½ of the wavelength λ of the electromagnetic wave to be transmitted. Further, the wavelength λ of the electromagnetic wave is expressed by the speed of light C / frequency f.
For example, a suitable antenna dimension (length) at f = 300 MHz is approximately ½ m (meters). At frequencies lower than that of the electromagnetic wave, the dimensions required for the antenna to achieve the maximum electromagnetic radiation efficiency greatly exceed the dimensions of the device that can be carried by the user.
Therefore, when a frequency smaller than 300 MHz is used, an antenna having a large dimension of approximately ½ m or more is suitable for the reason described above. Nevertheless, in practice, the user prefers to use the antenna length within the size range of the portable equipment, so the desired antenna length cannot be obtained, and as a result, the electronic circuit An electromagnetic wave to be transmitted / received is not efficiently transmitted to free space.
このような制約がある状況の下では、各ユーザの要請に合わせて、それに適した電子回路（半導体集積回路）とアンテナとを主要構成要素とする無線機をモジュール化し、前記各ユーザが携帯する電子機器に搭載することが、可搬の利便性と無線サービスの付加コストの低減に効果的となる。
このような無線機は、無線モジュールと呼ばれている。無線モジュールは、電磁波の送信・受信の機能を有する電子回路と電磁波の放射・吸収を司るアンテナの外に、無線通信機能とは直接関係のない信号処理を行う携帯電子機器との電気信号の送受を行うためのインターフェースを、主要構成要素として含む。
なお、前記したインターフェースにおける電気信号は、今日においては一般にデジタル信号であり、ユーザが持ち運ぶ各種携帯電子機器のマイコンにより、汎用的に信号処理が可能である。
また、無線モジュールは、各種の携帯電子機器内部に目立たないように搭載可能であることが、ユーザの利便性向上にとって重要である。したがって、無線モジュールは小型であるほど好ましいが、電磁波を効率よく空間に放射するためには、前記したように、電磁波の波長λの１／２になるべく近い寸法を持つアンテナを併せて搭載することが望ましい。そのような無線モジュールの実現を目標とした従来技術が、例えば特許文献１に述べられている。
Under such restrictions, according to each user's request, a radio device having an electronic circuit (semiconductor integrated circuit) and an antenna suitable for it as a main component is modularized and carried by each user. Mounting on an electronic device is effective in reducing the convenience of portability and the additional cost of wireless services.
Such a wireless device is called a wireless module. The wireless module transmits / receives electrical signals to / from portable electronic devices that perform signal processing that is not directly related to the wireless communication function, in addition to the electronic circuit having the function of transmitting / receiving electromagnetic waves and the antenna that controls radiation / absorption of electromagnetic waves. The interface for performing is included as a main component.
Note that the electrical signal in the above-described interface is generally a digital signal today, and can be generally processed by a microcomputer of various portable electronic devices carried by the user.
Moreover, it is important for the convenience improvement of a user that a wireless module can be mounted so that it may not stand out inside various portable electronic devices. Therefore, the wireless module is preferably as small as possible. However, in order to efficiently radiate electromagnetic waves into the space, as described above, an antenna having a size as close to ½ of the wavelength λ of the electromagnetic waves must be mounted together. Is desirable. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228473 describes a conventional technique aimed at realizing such a wireless module.
前記した特許文献１では、チップアンテナを、電磁波の送信・受信を行う電子回路（半導体集積回路）とともに、プリント基板（多層プリント基板）に実装して、前記チップアンテナおよび前記電子回路を搭載したプリント基板を電磁波の放射体として用いる技術が開示されている。
そして、携帯電子機器に搭載される無線モジュールは、小型化を実現するために該無線モジュールが必要とする電源を、前記携帯電子機器から電気的インターフェースを通じて確保する。このため、無線モジュールのプリント基板と該無線モジュールを搭載する携帯電子機器のプリント基板とは電気的に直接結合されるので、無線モジュールが電磁波の放射体とするプリント基板の電気的寸法は、無線モジュールを搭載する携帯電子機器の寸法・形状によって変化する。
したがって、様々の寸法・形状を有する各種の携帯電子機器に対して、効率よい電磁波の送信・受信を安定して実現することに問題があった。
In the above-mentioned Patent Document 1, a chip antenna is mounted on a printed circuit board (multilayer printed circuit board) together with an electronic circuit (semiconductor integrated circuit) that transmits and receives electromagnetic waves, and the chip antenna and the electronic circuit are mounted on the printed circuit board. A technique using a substrate as an electromagnetic wave emitter is disclosed.
Then, the wireless module mounted on the portable electronic device secures the power necessary for the wireless module to realize miniaturization from the portable electronic device through the electrical interface. For this reason, since the printed circuit board of the wireless module and the printed circuit board of the portable electronic device on which the wireless module is mounted are directly coupled, the electrical dimension of the printed circuit board that the wireless module uses as an electromagnetic wave emitter is wireless. It varies depending on the size and shape of the portable electronic device on which the module is mounted.
Therefore, there has been a problem in stably realizing efficient transmission and reception of electromagnetic waves for various portable electronic devices having various sizes and shapes.
そこで、本発明は、前記の事情を考慮してなされたもので、その目的とするところは、搭載されるべき携帯電子機器が安定して良好な自由空間との電磁波の送信・受信を実現可能なような、小型の無線モジュールを提供することである。 Therefore, the present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and the purpose of the present invention is to enable a portable electronic device to be mounted to stably transmit and receive electromagnetic waves with a free space. It is to provide such a small wireless module.
前記の課題を解決するために、本発明を以下のように構成した。
すなわち、本発明の無線モジュールは、回路を有する回路基板と、前記回路基板と接続され、電波を送受信するアンテナと、前記回路基板と前記アンテナとを電気的に接続する導体を有するケーブルと、を備えた無線モジュールであって、前記アンテナは、線状に形成されたパタン部と、前記パタン部よりも面積が大きく、前記回路基板を搭載するグランド部と、前記パタン部と前記グランド部とを電気的に接続する接続部と、前記グランド部と前記パタン部との間に設けられ、前記ケーブルにより前記回路基板に電気的に接続される給電部と、により、前記接続部、前記グランド部、前記給電部、前記パタン部の順に並んだループ構造を形成し、前記給電部では、前記パタン部側と前記グランド部側とが間隙により離れており、前記ケーブルにより、前記グランド部側が前記回路基板のアース電位と接続され、前記パタン部側が前記回路基板の信号線と接続されることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.
That is, a wireless module of the present invention includes a circuit board having a circuit, an antenna connected to the circuit board for transmitting and receiving radio waves, and a cable having a conductor for electrically connecting the circuit board and the antenna. The antenna includes a pattern portion formed in a linear shape, an area larger than the pattern portion, a ground portion on which the circuit board is mounted, the pattern portion, and the ground portion. A connecting portion that is electrically connected, and a power feeding portion that is provided between the ground portion and the pattern portion and is electrically connected to the circuit board by the cable , the connecting portion, the ground portion, the power supply unit, forming a loop structure arranged in order of the pattern portion, in the feeding section, and the pattern portion and the ground portion side is apart by a gap, said cable Accordingly, the ground side is connected to the ground potential of the circuit board, wherein the pattern portion is characterized in that it is connected to the signal lines of the circuit board.
以上、本発明によれば、搭載されるべき携帯電子機器が安定して良好な自由空間との電磁波の送信・受信を実現可能なような、小型の無線モジュールを提供できる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a small wireless module that allows a portable electronic device to be mounted to stably transmit and receive electromagnetic waves with a free space.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図１を参照して説明する。
図１は、本発明の無線モジュール（以下においては「アンテナ内蔵無線モジュール」と表記する）の第１実施形態の構成を示す図である。
図１（ａ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナの構成を示す図であり、図１（ｂ）はアンテナ内蔵無線モジュールの無線モジュール（無線モジュールの本体）の構成を示す図であり、図１（ｃ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナと無線モジュールを組み立てた構成を示す図である。
なお、アンテナ内蔵無線モジュール（無線モジュール）は、アンテナ１０と無線基板（無線モジュールの本体）２０とを含んで構成される。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of a wireless module of the present invention (hereinafter, referred to as “antenna built-in wireless module”).
1A is a diagram showing the configuration of the antenna of the radio module with a built-in antenna, and FIG. 1B is a diagram showing the configuration of the radio module (the main body of the radio module) of the radio module with a built-in antenna. c) is a diagram showing a configuration in which an antenna and a wireless module of the wireless module with a built-in antenna are assembled.
The antenna built-in wireless module (wireless module) includes an
＜アンテナ＞
図１（ａ）において、一体の二次元平板構造（一体平面構造）を示す薄板平面アンテナ（適宜「アンテナ」とも表記する）１０は、パタン部１１とグランド部１２とを備えて構成される。
このパタン部１１は、ストリップ線状導体で平面状に構成され、かつアンテナ１０の長手方向に対して直角の方向に蛇行するメアンダ構造を有している。また、直列に続くストリップ線状導体の長さの合計値がアンテナ長としてのλ／２に概ね相当するように構成する。
以上の構成は、小さな面積のパタン部１１において、必要なアンテナのλ／２の長さを得るために、前記した蛇行するメアンダ構造を採用したものである。
また、グランド部１２は、平板状導体（ベタ平面導体）で平面状に形成（平板状導体構造、ベタ平面導体構造）される。グランド部１２としてのアンテナ長は、最も長い部分、つまり平面状に形成された長方形としての対角線が相当し、この対角線の長さがλ／２に近づくことが望ましい。
なお、図１における前記した形状のパタン部１１は、適宜「平面状パタン部」とも表記する。また、前記した形状のグランド部１２は、適宜「平面状グランド部」とも表記する。
<Antenna>
In FIG. 1A, a thin flat antenna (also referred to as “antenna” as appropriate) 10 showing an integral two-dimensional flat plate structure (integrated flat structure) includes a pattern portion 11 and a
The pattern portion 11 is formed in a planar shape with a strip linear conductor, and has a meander structure that meanders in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the
The above configuration employs the meandering meander structure described above in order to obtain the required antenna length λ / 2 in the pattern area 11 having a small area.
The
The pattern portion 11 having the above-described shape in FIG. 1 is also referred to as a “planar pattern portion” as appropriate. The
アンテナ１０は、後記する給電点１５において、同軸ケーブル（高周波ケーブル）１３とインピーダンス整合をとるように接続される。一般的にインピーダンス整合は純抵抗に合わせることが多いが、アンテナ１０の長さが略（１／２）λにおいても、アンテナのインピーダンスは虚数成分を持つこともあり、インピーダンス整合をとるために調整する必要がある。また、アンテナ１０の長さが（１／２）λに達しないときには、さらに大きな虚数成分のインピーダンスを有して、より調整する必要がある。
The
アンテナ１０のパタン部１１は、前記したようにメアンダ構造であって、ストリップ線状導体が蛇行しているので、アンテナ１０のインピーダンスとしての容量（静電容量）成分や誘導（電磁誘導）成分、および抵抗成分が生ずる。
これらの容量成分や誘導成分の電磁気的成分の存在により、アンテナ１０が自由空間と同軸ケーブル１３との間の電磁波エネルギーの入射と放射の両者における整合状態の調整機能を担うことが可能となる。なお、抵抗成分については小さい方が望ましい。
また、容量成分や誘導成分がアンテナ１０のインピーダンスの虚数成分（虚成分）を構成する。
The pattern portion 11 of the
The presence of the electromagnetic component such as the capacitive component and the inductive component makes it possible for the
Further, the capacitive component and the inductive component constitute an imaginary component (imaginary component) of the impedance of the
アンテナ１０のグランド部１２は、前記したようにベタ平面導体構造であるので、アンテナ１０の構成要素としては、大きな容量成分および大きな誘導成分を引き起こす構造体はなく、主に空間と電磁波の実エネルギーのやり取りを行うため、グランド部１２の近傍には虚のエネルギー（電磁波エネルギーの虚成分）に相当する蓄積エネルギーの存在が極めて小さい。
なお、蓄積エネルギーの存在が少ないと、後記する無線基板２０（もしくは多層プリント基板２１）と近接しても無線基板２０（もしくは多層プリント基板２１）のアンテナ１０への影響は小さい。
また、アンテナ１０のグランド部１２の平板状導体の面積が大きいほど、グランド（アース）としての電位が安定する。
Since the
If the stored energy is small, the influence on the
Further, the larger the area of the flat conductor of the
アンテナ１０のパタン部１１は、メアンダ構造の一部において、グランド部１２と電気的な接続部１６を持つ。接続部１６を形成することによって、アンテナ１０としての容量成分や誘導成分を適正に調整できることがある。
図１における接続部１６は、後記する給電点１５に比較的近いので主として容量成分の調整に寄与する。また、後記するように、接続部１６によって、給電点１５を介する電流のループが生じる場合には、誘導成分も有する。
The pattern part 11 of the
The
図１において表記上の都合により、細部は示していないが、給電点（給電部）１５において、パタン部１１とグランド部１２は離れて（略、数１００μｍ）構成されている。そして、パタン部１１とグランド部１２との境界に形成される給電点１５において、同軸ケーブル１３の一端の内導体（第１の導体）とパタン部１１は接続される。また、同軸ケーブル１３の一端の外導体（第２の導体）とグランド部１２は接続される。
また、同軸ケーブル１３の内導体と外導体によって、パタン部１１とグランド部１２が逆相で給電（逆相励振）されるので、この給電点１５が局所的ゼロアース点となる。
なお、後記するように、同軸ケーブル１３の外導体は、無線基板（回路基板）２０のアース電位に結合され、内導体は無線基板２０の信号線に結合される。
また、同軸ケーブル１３の他端にはアンテナコネクタ１４が実装されている。なお、後記するように、アンテナコネクタ１４は、無線基板２０における高周波コネクタ２２に結合する。
Although details are not shown in FIG. 1 for convenience of description, at the feeding point (feeding part) 15, the pattern part 11 and the
Further, since the pattern portion 11 and the
As will be described later, the outer conductor of the
An
＜無線基板の回路＞
図１（ｂ）は、無線モジュールの回路構成を示す図である。
図１（ｂ）において、無線基板２０は、多層プリント基板２１を備えて構成（多層基板構造）され、裏面がグランド層である。また、無線基板２０の表層には、高周波コネクタ２２、分波器２３、電力増幅器２４、低雑音増幅器２５、周波数シンセサイザ２６、送信回路２７、受信回路２８、変復調回路２９、デジタルコネクタ３０が実装されている。
アンテナ１０から同軸ケーブル１３を介して高周波コネクタ２２から供給される受信波は、分波器２３を介して低雑音増幅器２５に入力して増幅される。
増幅された受信波は、受信回路２８に入力する。受信回路２８には、周波数シンセサイザ２６によってローカル信号が供給されていて、受信波は受信回路２８において、ベースバンド信号に変換される。
ベースバンド信号に変換された受信波は、変復調回路２９の復調機能により復調される。復調された信号は、デジタルコネクタ３０を介してアンテナ内蔵無線モジュールが結合する電子機器（不図示）へと伝達される。
以上が受信波の信号の概略の流れである。
<Wireless circuit board>
FIG. 1B is a diagram illustrating a circuit configuration of the wireless module.
In FIG. 1B, the
The received wave supplied from the
The amplified received wave is input to the receiving
The received wave converted into the baseband signal is demodulated by the demodulation function of the
The above is the general flow of the received wave signal.
次に、送信波の信号の概略の流れを説明する。
電子機器（不図示）が発生した無線伝送用信号は、デジタルコネクタ３０を介して変復調回路２９の変調機能により変調される。
変調された無線伝送用信号は、送信回路２７に入力する。送信回路２７には、周波数シンセサイザ２６によってローカル信号が供給されていて、無線伝送用信号は送信回路２７において、無線周波数に周波数変換される。
無線周波数に周波数変換された信号は、電力増幅器２４で増幅される。増幅された信号は、分波器２３を通り、高周波コネクタ２２によって同軸ケーブル１３を介してアンテナ１０に伝送される。
Next, a schematic flow of a transmission wave signal will be described.
A wireless transmission signal generated by an electronic device (not shown) is modulated by the modulation function of the
The modulated radio transmission signal is input to the
The signal frequency-converted to the radio frequency is amplified by the
＜アンテナと無線基板の組み立て構成＞
図１（ｃ）は、アンテナ内蔵無線モジュールのアンテナ１０と無線モジュールの本体となる無線基板２０を組み立てた構成を示す図である。アンテナ１０の上に無線基板２０を配置している様子を示している。
図１（ｃ）において、アンテナ内蔵無線モジュールを構成するアンテナ１０と無線基板２０とは、アンテナコネクタ１４と高周波コネクタ２２によって電気的に結合する。また、無線基板２０の裏面のグランド層とアンテナ１０のグランド部１２とが、電気的に絶縁された状態で、対向して近接位置に配置されている。
<Assembly structure of antenna and wireless board>
FIG. 1C is a diagram illustrating a configuration in which the
In FIG. 1C, the
前記した構造によれば、無線基板２０は、アンテナ１０のグランド部１２と対向するものの、アンテナ１０のパタン部１１には対向していない。したがって、パタン部１１近傍に蓄積され、伝送には寄与しないいわば虚のエネルギー（電磁波エネルギーの虚成分）に対する影響を小さくできる。
また、無線基板２０と対向しているのはアンテナ１０のグランド部１２である。前記したように、アンテナのグランド部１２は、平板状導体構造であるので、大きな容量成分および大きな誘導成分を引き起こす構造体はなく、主に空間と電磁波の実エネルギーのやり取りを行うため、グランド部１２の近傍には虚のエネルギーに相当する蓄積エネルギーの存在が極めて小さい。
According to the structure described above, the
Further, the
したがって、無線基板２０における同軸ケーブル１３を含む入出力部の回路（分波器２３、低雑音増幅器２５、電力増幅器２４等）とアンテナの間の良好なインピーダンス整合状態を実現できるとともに、無線基板２０上に形成された各回路（受信回路２８、送信回路２７、周波数シンセサイザ２６、変復調回路２９等）とアンテナ１０の間の不適当な干渉を防止できる。したがって、無線モジュールから自由空間への高効率な電磁波の放射と入射が実現する。
Therefore, it is possible to realize a good impedance matching state between the antenna (input / output unit circuit including the
また、パタン部１１の形状がアンテナ１０の長手方向と直角方向に長い直線部を持つメアンダ構造のため、このメアンダ構造の部分に発生する電流の方向が、前記長手方向と直交することとなり、このメアンダ構造の変化がアンテナの放射（および入射）効率に与える変化を抑制することができる。
また、同軸ケーブル１３の敷線方向（同軸ケーブルを敷く方向）をアンテナの長手方向と直角の方向にすることにより、アンテナ１０の最大利得を示す方向への同軸ケーブル１３からの不要輻射の影響を低減できて、無線モジュールの電波放射（および入射）効率を向上させることができる。
また、図１（ｃ）に示すように、無線モジュールの構成要素の無線基板２０とアンテナ１０を薄板形状で一体化できる。したがって、本発明の実施形態のアンテナ内蔵無線モジュールの小型化が実現できる。
In addition, since the shape of the pattern portion 11 is a meander structure having a straight line portion that is long in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the
Further, by setting the laying direction of the coaxial cable 13 (the direction in which the coaxial cable is laid) to a direction perpendicular to the longitudinal direction of the antenna, the influence of unnecessary radiation from the
Moreover, as shown in FIG.1 (c), the radio | wireless board |
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図２を参照して説明する。
図２は、本発明のアンテナ内蔵無線モジュールの第２実施形態の構成を示す図である。
図２（ａ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナの構成を示す図であり、図２（ｂ）はアンテナ内蔵無線モジュールの無線モジュール（無線モジュールの本体）の構成を示す図であり、図２（ｃ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナと無線モジュールを組み立てた構成を示す図である。
図２の第２実施形態が、図１の第１実施形態と異なる点は、アンテナ１１０がステップ状に折り曲げられた一体の薄板の構造（一体薄板構造）を持つことである。さらに、このアンテナ１１０が、側面視してＬ字型に曲げられた折面構造部１１７を有するＬ字面状のグランド部１１２と、ストリップ線状導体で平面状に構成され、かつアンテナ１０の長手方向に直角の方向に蛇行するメアンダ構造のパタン部１１で形成されていることである。
なお、前記したＬ字型に曲げられた折面構造部１１７を有するＬ字面状のグランド部１１２は適宜「Ｌ字面状グランド部」とも表記する。
また、折面構造部１１７の面積は、グランド部１１２から折面構造部１１７を除いた残りのグランド部の面積より小さい。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the second embodiment of the wireless module with a built-in antenna according to the present invention.
2A is a diagram illustrating the configuration of the antenna of the radio module with a built-in antenna, and FIG. 2B is a diagram illustrating the configuration of the radio module (the main body of the radio module) of the radio module with a built-in antenna. c) is a diagram showing a configuration in which an antenna and a wireless module of the wireless module with a built-in antenna are assembled.
The second embodiment of FIG. 2 is different from the first embodiment of FIG. 1 in that the
Note that the L-shaped
Further, the area of the folded
第２実施形態のアンテナ１１０のＬ字面状グランド部１１２は、Ｌ字型に曲げられた折面構造部１１７を有しているので、第２実施形態は第１実施形態に比べて、アンテナ１１０のパタン部（平面状パタン部）１１と無線基板２０との距離を大きくとれる。
なお、無線基板２０は多層プリント基板２１を用いて構成され、多層プリント基板２１は薄く狭い空間に多数の配線や素子が稠密に形成されているので、前記したＬ字型に曲げられた折面構造部１１７によって獲得されるパタン部１１と無線基板２０とのさらなる距離が特性の改善に大きく貢献する。
したがって、図１の第１実施形態で説明した効果を保ったまま、無線基板２０における入出力部の回路とアンテナの間のさらなる良好なインピーダンス整合状態を実現できるとともに、無線基板２０上に形成された各回路とアンテナの間の不適当な干渉を防止できる。そして、無線モジュールの電波放射効率をさらに向上させることができる。
Since the L-shaped
The
Therefore, while maintaining the effect described in the first embodiment of FIG. 1, it is possible to realize a further better impedance matching state between the circuit of the input / output unit and the antenna in the
なお、図２において、図１とはグランド部１１２とパタン部１１との位置関係を変えて表記したのは、Ｌ字型に曲げられた折面構造部１１７、つまり折り曲げられた一体薄板構造を見やすく表記するためである。
また、図２（ａ）において、アンテナコネクタ１４は、グランド部１１２の上に表記されているが、グランド部１１２とは直接の接続関係はなく、図２（ｃ）に示すように高周波コネクタ２２と結合している。
なお、前記したように、図２と図１との相違は、アンテナ１１０の構造のみであり、他の要素、構成は同一であるので、重複する説明は省略する。
In FIG. 2, the positional relationship between the
In FIG. 2A, the
As described above, the difference between FIG. 2 and FIG. 1 is only the structure of the
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図３を参照して説明する。
図３は、本発明のアンテナ内蔵無線モジュールの第３実施形態の構成を示す図である。
図３（ａ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナの構成を示す図であり、図３（ｂ）はアンテナ内蔵無線モジュールの無線モジュールの構成を示す図であり、図３（ｃ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナと無線モジュールを組み立てた構成を示す図である。
図３で示す第３実施形態が、図２で示す第２実施形態と異なる点は、アンテナ２１０がステップ状に折り曲げられた一体薄板構造を持ち、このアンテナ２１０がＬ字面状パタン部２１１と平面状グランド部１２で形成されていることである。また、接続部２１６、２１８を有して、ループ構造（細隙ループ構造）が増加していることである。なお、立上構造部２１７は、Ｌ字面状パタン部２１１に含まれている。
Ｌ字面状パタン部２１１は、立上構造部２１７に細隙ループ構造（［接続部２１８→グランド部１２→給電点１５→パタン部２１１］、［接続部２１８→グランド部１２→接続部２１６→パタン部２１１］、［接続部２１６→グランド部１２→給電点１５→パタン部２１１］）を有している。この結果、給電点１５におけるリアクタンス成分（誘導性および容量性）が増加、もしくは変化する。また、折り曲げ部の機械的強度が向上する。
(Third embodiment)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the third embodiment of the wireless module with a built-in antenna according to the present invention.
3A is a diagram showing the configuration of the antenna of the radio module with a built-in antenna, FIG. 3B is a diagram showing the configuration of the radio module of the radio module with a built-in antenna, and FIG. It is a figure which shows the structure which assembled the antenna and radio | wireless module of the module.
The third embodiment shown in FIG. 3 is different from the second embodiment shown in FIG. 2 in that the
The L-shaped
この第３実施形態によれば、立上構造部２１７に細隙ループ構造を備えているので、アンテナ２１０のパタン部２１１の導体パタン形成可能エリアを図２の実施形態に比べて大きくとるができる。
つまり、パタン部２１１のアンテナとしての長さを大きくして、理想のλ／２に近づけることができる。もしくはパタン部２１１のストリップ線状導体の幅を大きく（太く）して抵抗値を小さくすることができる。
したがって、図２に示した実施形態と同一のモジュール寸法においては、無線基板２０における入力部の回路とアンテナの間のさらなる良好なインピーダンス整合状態を実現できるとともに、無線基板２０上に形成された各回路とアンテナの間の不適当な干渉を防止できる。そして、無線モジュールの電波放射効率をさらに向上させることができる。
なお、前記したように、図３と図２との相違は、アンテナ２１０の構造のみであり、他の要素、構成は同一であるので、重複する説明は省略する。
According to the third embodiment, since the
That is, the length of the
Therefore, in the same module dimensions as the embodiment shown in FIG. 2, it is possible to realize a better impedance matching state between the circuit of the input unit and the antenna in the
As described above, the difference between FIG. 3 and FIG. 2 is only the structure of the
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図４を参照して説明する。
図４は、本発明のアンテナ内蔵無線モジュールの第４実施形態の構成を示す図である。
図４（ａ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナの構成を示す図であり、図４（ｂ）はアンテナ内蔵無線モジュールの無線モジュール（無線モジュールの本体）の構成を示す図であり、図４（ｃ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナと無線モジュールを組み立てた構成を示す図である。
図４に示す第４実施形態が、図１の第１実施形態と異なる点は、二次元形状の平面状パタン部４１１がアンテナの長手方向に対して平行の方向に蛇行するメアンダ構造を持ち、かつ、このメアンダ構造の複数の一部（接続部４１６、４１８）がグランド部１２と電気的に結合する構造を持つことである。
(Fourth embodiment)
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of the fourth embodiment of the wireless module with a built-in antenna according to the present invention.
4A is a diagram showing the configuration of the antenna of the radio module with a built-in antenna, and FIG. 4B is a diagram showing the configuration of the radio module of the radio module with a built-in antenna (the main body of the radio module). c) is a diagram showing a configuration in which an antenna and a wireless module of the wireless module with a built-in antenna are assembled.
The fourth embodiment shown in FIG. 4 is different from the first embodiment of FIG. 1 in that the two-dimensional
第４実施形態によれば、アンテナ４１０の平面状パタン部４１１は、例えば接続部４１８、グランド部１２、給電点１５とともにループ構造を実現できるので、パタン部４１１が形成する前記ループ構造により、対向する平面に対して直角方向の磁界によって電磁波の放射を強めることができる。この効果は、本実施形態のアンテナ内蔵無線モジュールを電子機器（不図示）に内蔵する際に、同無線モジュールに平面的に対向する導体あるいは誘電体がパタン部４１１近傍に存在する場合は有効となる。
したがって、図１の第１実施形態に比べて第４実施形態のアンテナ内蔵無線モジュールを搭載する電子機器（不図示）のアンテナ内蔵無線モジュールの電磁波放射に対する影響を削減することができる。
なお、前記したように、図４と図１との相違は、アンテナ４１０の構造のみであり、他の要素、構成は同一であるので、重複する説明は省略する。
According to the fourth embodiment, the
Therefore, compared to the first embodiment of FIG. 1, it is possible to reduce the influence on the electromagnetic wave radiation of the antenna built-in wireless module of the electronic device (not shown) in which the antenna built-in wireless module of the fourth embodiment is mounted.
As described above, the difference between FIG. 4 and FIG. 1 is only the structure of the
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について、図５を参照して説明する。
図５は、本発明のアンテナ内蔵無線モジュールの第５実施形態の構成を示す図である。
図５（ａ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナの構成を示す図であり、図５（ｂ）はアンテナ内蔵無線モジュールの無線モジュール（無線モジュールの本体）の構成を示す図であり、図５（ｃ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナと無線モジュールを組み立てた構成を示す図である。
図５に示した第５実施形態が、図４に示した第４実施形態と異なる点は、アンテナ５１０がステップ状に折り曲げられた一体薄板構造を持ち、このアンテナ５１０が、Ｌ字型に曲げられた折面構造部５１７を有するＬ字面状グランド部５１２と、ストリップ線状導体で平面状に構成され、かつアンテナ５１０の長手方向に対して平行の方向に蛇行するメアンダ構造の平面状パタン部５１１とで形成されていることである。
(Fifth embodiment)
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the fifth embodiment of the wireless module with a built-in antenna according to the present invention.
FIG. 5A is a diagram showing the configuration of the antenna of the radio module with a built-in antenna, and FIG. 5B is a diagram showing the configuration of the radio module of the radio module with a built-in antenna (the main body of the radio module). c) is a diagram showing a configuration in which an antenna and a wireless module of the wireless module with a built-in antenna are assembled.
The fifth embodiment shown in FIG. 5 differs from the fourth embodiment shown in FIG. 4 in that the
第５実施形態によれば、折面構造部５１７によって、アンテナ５１０のパタン部５１１と無線基板２０との距離を図４の第４実施形態に比べて大きくとれる。
そのため、無線基板２０における入力部の回路とアンテナの間のさらなる良好なインピーダンス整合状態を実現できるとともに、無線基板２０上に形成された各回路とアンテナの間の不適当な干渉を防止できる。したがって、図４の第４実施形態で説明した効果を保ったまま、無線モジュールの電波放射効率をさらに向上させることができる。
なお、図５において、図４（グランド部１２とパタン部４１１）とは、グランド部５１２とパタン部５１１との位置関係を変えて表記したのは、Ｌ字型に曲げられた折面構造部５１７、つまり折り曲げられた一体薄板構造を見やすく表記するためである。
According to the fifth embodiment, the distance between the
Therefore, an even better impedance matching state between the circuit of the input unit and the antenna on the
In FIG. 5, FIG. 4 (the
また、アンテナ５１０におけるＬ字面状グランド部５１２は、図２に示したアンテナ１１０におけるＬ字面状グランド部１１２と実質的には同一の構成であるが、アンテナ５１０とアンテナ１１０とは異なる構成であるので、アンテナ５１０のＬ字面状グランド部であることを明確にするために、「Ｌ字面状グランド部５１２」とＬ字面状グランド部１１２とは異なる符合を付している。
なお、前記したように、図５と図４との相違は、アンテナ５１０の構造のみであり、他の要素、構成は同一であるので、重複する説明は省略する。
The L-shaped
As described above, the difference between FIG. 5 and FIG. 4 is only the structure of the
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について、図６を参照して説明する。
図６は、本発明のアンテナ内蔵無線モジュールの第６実施形態の構成を示す図である。
図６（ａ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナの構成を示す図であり、図６（ｂ）はアンテナ内蔵無線モジュールの無線モジュール（無線モジュールの本体）の構成を示す図であり、図６（ｃ）はアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナと無線モジュールを組み立てた構成を示す図である。
図６に示した第６実施形態が、図５に示した第５実施形態と異なる点は、ステップ状に折り曲げられたアンテナ６１０が、立上構造部６１７を有するＬ字面上パタン部６１１と、二次元形状の平面状グランド部１２で形成されていることである。
(Sixth embodiment)
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the sixth embodiment of the wireless module with a built-in antenna according to the present invention.
6A is a diagram illustrating the configuration of the antenna of the radio module with a built-in antenna, and FIG. 6B is a diagram illustrating the configuration of the radio module (the main body of the radio module) of the radio module with a built-in antenna. c) is a diagram showing a configuration in which an antenna and a wireless module of the wireless module with a built-in antenna are assembled.
The sixth embodiment shown in FIG. 6 is different from the fifth embodiment shown in FIG. 5 in that an
そして、Ｌ字面上パタン部６１１は、ストリップ線状導体でアンテナ６１０の長手方向に対して平行の方向に蛇行するメアンダ構造であり、かつ前記したように立上構造部６１７を有していることである。
つまり、図５においては、段差を形成するＬ字型に曲げられた折面構造部５１７はＬ字面状グランド部５１２が有しているのに対し、図６の本実施形態では、段差を形成する立上構造部６１７はＬ字面上パタン部６１１が有していることである。
The L-shaped upper
That is, in FIG. 5, the folded
第６実施形態によれば、ステップ状に折り曲げられた立上構造部６１７がＬ字面上パタン部６１１にあるので、アンテナ６１０のパタン部６１１の導体パタン形成可能エリアを図５の第５実施形態に比べて大きくとれる。
つまり、パタン部６１１のアンテナとしての長さを大きくして理想のλ／２に近づけることができる。もしくはパタン部６１１のストリップ線状導体の幅を大きく（太く）して抵抗値を小さくすることができる。
したがって、この第６実施形態によれば、図５の第５実施形態と同一のモジュール寸法において、無線基板２０における入力部の回路とアンテナの間のさらなる良好なインピーダンス整合状態を実現できるとともに、無線基板２０上に形成された各回路とアンテナの間の不適当な干渉を防止できる。そして、無線モジュールの電波放射効率をさらに向上させることができる。
なお、前記したように、図６と図５との相違は、アンテナ６１０の構造のみであり、他の要素、構成は同一であるので、重複する説明は省略する。
According to the sixth embodiment, since the
In other words, the length of the
Therefore, according to the sixth embodiment, it is possible to realize a further better impedance matching state between the circuit of the input unit and the antenna on the
As described above, the difference between FIG. 6 and FIG. 5 is only the structure of the
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について、図７を参照して説明する。
図７は、本発明のアンテナ内蔵無線モジュールの第７実施形態の構成と組み立てを示す図である。また、図７は、図１の第１実施形態で示したアンテナ１０と無線基板２０の一体構造を、ケース箱７０１（図７）とケース蓋７０２（図７）で上下から挟み支持する構造を示している。
ケース箱７０１は、薄型直方体構造を備えていて、無線基板２０と対向し、この無線基板２０上に搭載される三次元的部品と対向する部分には浅いくぼみを形成している。なお、この浅いくぼみを図７のケース箱７０１において、破線で示した複数の直方体で表している。
(Seventh embodiment)
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration and assembly of a seventh embodiment of the wireless module with a built-in antenna according to the present invention. 7 shows a structure in which the integrated structure of the
The
この浅いくぼみを有する構造によって、本実施形態のアンテナ内蔵無線モジュールの体積の増加を抑制している。
ケース蓋７０２は、アンテナ１０と対向し、無線基板２０とアンテナ１０との位置関係を固定する。なお、ケース蓋７０２は薄い板状で形成しているので、図７においてはケース蓋７０２に係る厚みについての表記は省略している。
なお、ケース箱７０１とケース蓋７０２は、電気的に絶縁性を示す誘電体で製作され、ケース箱７０１とケース蓋７０２を併せて誘電体ケースとも表記する。
本実施形態によれば、アンテナ１０のパタン部１１に対向する空間を確保することができるので、パタン部１１の近傍に蓄積エネルギーとして蓄えられる虚のエネルギーに対する外部からの干渉を防げる。したがって、本実施形態からなるアンテナ内蔵無線モジュールの動作を安定させる効果がある。
The structure having this shallow depression suppresses an increase in volume of the wireless module with a built-in antenna according to this embodiment.
The
Note that the
According to this embodiment, since the space facing the pattern part 11 of the
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について、図８を参照して説明する。
図８は、本発明の第８実施形態であるアンテナ内蔵無線モジュールの構成と組み立てを示す図である。また、図８は、図５の第５実施形態で示したアンテナ５１０と無線基板２０の一体構造を、ケース箱８０１（図８）とケース蓋８０２（図８）で上下から挟み支持する構造となっている。
なお、図５に示した第５実施形態においては、アンテナ５１０のＬ字面状グランド部１１２は、Ｌ字型に曲げられた折面構造部５１７を有している。
図８では、アンテナ５１０がＬ字型に曲げられた折面構造部５１７を有していることに対応して、ケース箱８０１とケース蓋８０２が、それぞれＬ字型に曲げられた構造を備えている。
(Eighth embodiment)
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the configuration and assembly of an antenna built-in wireless module according to the eighth embodiment of the present invention. 8 shows a structure in which the integrated structure of the
In the fifth embodiment shown in FIG. 5, the L-shaped
In FIG. 8, the
また、ケース箱８０１は、薄型直方体の突起部を持つ薄型直方体構造を持ち、無線基板２０と対向し、この無線基板２０上に搭載される三次元的部品と対向する部分には浅いくぼみを形成している。なお、この浅いくぼみを図８のケース箱８０１において、破線で示した複数の直方体で表している。
この浅いくぼみを有する構造によって、本実施形態のアンテナ内蔵無線モジュールの体積の増加を抑制している。
ケース蓋８０２は、アンテナ５１０と対向し、無線基板２０とアンテナ５１０との位置関係を固定する。なお、ケース蓋８０２は薄い板状で形成しているので、図８においてはケース蓋８０２に係る厚みについての表記は省略している。
なお、ケース箱８０１とケース蓋８０２は、電気的に絶縁性を示す誘電体で製作され、ケース箱８０１とケース蓋８０２を併せて誘電体ケースとも表記する。
Further, the
The structure having this shallow depression suppresses an increase in volume of the wireless module with a built-in antenna according to this embodiment.
The
Note that the
本実施形態によれば、図７の第７実施形態と比べて、アンテナ５１０のパタン部５１１に対向する空間を増大させることができる。これは図７の第７実施形態で用いる第１実施形態のアンテナ１０には前述した部分構造（５１７、図５）がないのに対して、本実施形態で用いる第５実施形態においては前記したようにＬ字型に曲げられた折面構造部５１７ があるのでアンテナ５１０のパタン部５１１に対向する空間を増大させることができるのである。
この構造によって、Ｌ字型に曲げられた折面構造部５１７を有するアンテナ５１０のＬ字面状グランド部５１２の第５実施形態を用いることができるので、本実施形態（第８実施形態）からなるアンテナ内蔵無線モジュールの放射効率を増加させる効果がある。
According to the present embodiment, the space facing the
According to this structure, the fifth embodiment of the L-shaped
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態について、図９を参照して説明する。
図９は、本発明の第９実施形態を示し、前記した第１〜第８実施形態のいずれかの実施形態のアンテナ内蔵無線モジュールを搭載した携帯電話器（無線端末器）の構成を示す透視図である。
図９において、携帯電話器９００は、ケース９０１の表面に液晶ディスプレイ９０５とキーパッド９０７を配置している。また、内部の回路基板９０２に、電池９０６と、インターフェースコネクタ９０４と、アンテナ内蔵無線モジュール９０３が実装されている。
なお、電池９０６は液晶ディスプレイ９０５の反対側に内蔵されている。
また、インターフェースコネクタ９０４を介して、アンテナ内蔵無線モジュール９０３が前記した回路基板９０２に電気的に結合する。
(Ninth embodiment)
Next, a ninth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 shows a ninth embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a configuration of a mobile phone (wireless terminal) in which the antenna built-in wireless module according to any one of the first to eighth embodiments is mounted. FIG.
In FIG. 9, a
Note that the
In addition, the antenna built-in
このアンテナ内蔵無線モジュール９０３は、前記した図７または図８の構造を有している。
携帯電話器９００が図９に示した構造であれば、アンテナ内蔵無線モジュール９０３のパタン部は、電気・電子部品に遮蔽されることなく、アンテナ内蔵無線モジュール９０３及び携帯電話器の筺体ケースを透過して、外部自由空間との間で電磁波エネルギーのやりとりを効率よく行える。
したがって、アンテナ内蔵無線モジュール９０３がモジュール動作に必要な電源および信号を、該インターフェースコネクタを介して授受出来るので、携帯電話器９００に新たな無線機能を、この携帯電話器９００の体積を増加させることなく、付加することが出来る。
This antenna built-in
If the
Therefore, since the wireless module with built-in
（その他の実施形態）
なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではない。
図２、図３、図５、図６において、グランド部とパタン部によるＬ字型構造は、回路基板の部品搭載面の方向に折り曲げられて形成されている実施形態を示したが、回路基板の部品搭載面の逆方向に折り曲げて形成してもよい。アンテナとしての電気的特性をより重視する場合には、前記のように回路基板の部品搭載面の逆方向に折り曲げた方がよくなる場合がある。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above.
2, 3, 5, and 6, the L-shaped structure including the ground portion and the pattern portion has been shown to be formed by being bent in the direction of the component mounting surface of the circuit board. It may be formed by bending in the direction opposite to the component mounting surface. When the electrical characteristics as an antenna are more important, it may be better to bend in the direction opposite to the component mounting surface of the circuit board as described above.
また、図１〜図８に示した第１〜第８実施形態の回路基板（無線基板）に、さらにインターフェースコネクタを備え、このインターフェースコネクタにアンテナ内蔵無線モジュールの外部から電源を供給し、かつ、前記インターフェースコネクタと前記アンテナ内蔵無線モジュールの外部と信号のやりとりをする構成をとってもよい。
この構成をとることにより、アンテナ内蔵無線モジュールの外部と信号のやりとりをする機能が増大し、かつアンテナ内蔵無線モジュールの電源の確保が容易となる。
Further, the circuit board (wireless board) of the first to eighth embodiments shown in FIGS. 1 to 8 is further provided with an interface connector, and power is supplied to the interface connector from the outside of the antenna built-in radio module, and A configuration may be adopted in which signals are exchanged between the interface connector and the outside of the antenna built-in wireless module.
By adopting this configuration, the function of exchanging signals with the outside of the wireless module with a built-in antenna increases, and the power supply of the wireless module with a built-in antenna can be easily secured.
また、図１〜図６に示した第１〜第６実施形態において、平面状グランド部やＬ字面状グランド部において、グランド部を構成する平面の部分における形状は、長方形の実施形態を示したが、必ずしも長方形である必要はない。実装上の都合により、長方形の一部の形状に欠損や付加に相当する部分があってもよい。また、円形や多角形や無定形の形状であってもよい。 Moreover, in the 1st-6th embodiment shown in FIGS. 1-6, in the planar ground part or the L-shaped planar ground part, the shape in the plane part which comprises a ground part showed rectangular embodiment. However, it need not be rectangular. For the convenience of mounting, there may be a portion corresponding to a defect or addition in a part of the rectangular shape. Further, it may be a circular shape, a polygonal shape or an amorphous shape.
また、図１〜図６に示した第１〜第６実施形態において、パタン部とグランド部を接続する接続部が１個〜２個の場合を示したが、接続部は３個以上であってもよく、またループを構成する形状が位相幾何学的に異なる位相や、より複雑な形状で構成してもよい。 In the first to sixth embodiments shown in FIGS. 1 to 6, the case where one or two connecting portions for connecting the pattern portion and the ground portion are shown, but there are three or more connecting portions. Alternatively, the loop may be formed in a phase having a topologically different shape or a more complicated shape.
また、図２、図３、図５、図６に示した各実施形態におけるアンテナのＬ字面状グランド部やＬ字面状パタン部のＬ字部分における折り曲げられた角度、つまり折面構造部、もしくは立上構造部と、グランド部やパタン部の平面部分との角度については、特定の角度を示さなかったが、アンテナと無線基板との組み立ての構造上の都合と、アンテナとしての特性の許容される範囲において、任意の角度でよい。
また、折面構造部、もしくは立上構造部の面の形状としては、必ずしも平面には限定されない。曲面で構成してもよい。
Also, the bent angle at the L-shaped ground portion of the antenna and the L-shaped portion of the L-shaped pattern portion in each embodiment shown in FIG. 2, FIG. 3, FIG. 5 and FIG. The angle between the upright structure part and the plane part of the ground part or pattern part did not show a specific angle, but the structural convenience of the assembly of the antenna and the radio board and the characteristics as an antenna are allowed. In any range, any angle may be used.
Further, the shape of the surface of the folded surface structure portion or the upright structure portion is not necessarily limited to a flat surface. You may comprise by a curved surface.
また、図１（ｂ）における無線基板２０に実装された各回路（分波器２３、電力増幅器２４、低雑音増幅器２５、周波数シンセサイザ２６、送信回路２７、受信回路２８、変復調回路２９等）はアナログ回路で構成してもデジタル回路で構成してもよい。またアナログ回路とデジタル回路を混載してもよい。
Also, each circuit (
また、図９で示した第９実施形態においては、第１〜第８実施形態のいずれかのアンテナ内蔵無線モジュールを搭載した携帯電話器の例を示したが、本願発明のアンテナ内蔵無線モジュールを搭載して効果があるのは携帯電話器に限らない。無線通信手段を備えた電気・電子機器の無線端末器に広く採用できる。 In the ninth embodiment shown in FIG. 9, an example of a cellular phone equipped with the antenna built-in radio module according to any of the first to eighth embodiments is shown. It is not limited to mobile phones that are effective when installed. It can be widely used in wireless terminals of electric / electronic devices equipped with wireless communication means.
（本発明、本実施形態の補足）
以下に本発明、本実施形態に係る補足説明をする。
＜アンテナの構造について＞
本発明、本実施形態の大きな特徴は、アンテナの構造であり、またこのアンテナと無線機の構成要素である電子回路を実装した多層プリント基板との位置関係にある。
本実施形態のアンテナ内蔵無線モジュールの代表的な構成は、多層プリント基板の部品実装面である片面に、無線機の構成要素の一つである電子回路を半導体集積回路および電子・電気部品を実装する。また、他の電子機器との間で電気信号をやり取りするためのインターフェース部を前記多層プリント基板の一端に形成する。また、前記電子回路と前記アンテナとの間で電気信号のやり取りを行うための接続部品（コネクタ）を実装する。
また、多層プリント基板の非部品実装面である他の面に、平板状導体で構成されるグランド部とストリップ線状導体の集合体で形成されるパタン部を持つ一体薄板構造のアンテナを実装し、さらに該アンテナのグランド部とパタン部を電気的に逆相励振する同軸ケーブルの一端が結合する。また、前記同軸ケーブルの他端には前記多層プリント基板上の接続部品と電気的に結合するための他の接続部品（コネクタ）が実装される。
そして、前記アンテナのグランド部と前記多層プリント基板の非部品実装面が電気的に絶縁されて近接対向する構造を有している。
(Supplement of the present invention and this embodiment)
The supplementary explanation concerning the present invention and this embodiment is given below.
<About the antenna structure>
A major feature of the present invention and this embodiment is the structure of the antenna, and the positional relationship between the antenna and a multilayer printed board on which an electronic circuit that is a component of the radio is mounted.
The typical configuration of the antenna built-in wireless module of this embodiment is that an electronic circuit, which is one of the components of a wireless device, is mounted on one side which is a component mounting surface of a multilayer printed circuit board, and a semiconductor integrated circuit and electronic / electrical components are mounted. To do. An interface unit for exchanging electrical signals with other electronic devices is formed at one end of the multilayer printed board. In addition, a connection component (connector) for exchanging electrical signals between the electronic circuit and the antenna is mounted.
Also, an antenna with an integrated thin plate structure is mounted on the other surface, which is the non-component mounting surface of the multilayer printed circuit board, with a ground portion composed of a flat conductor and a pattern portion formed of an aggregate of strip wire conductors. In addition, one end of a coaxial cable that electrically excites the ground part and the pattern part of the antenna in opposite phases is coupled. The other end of the coaxial cable is mounted with another connection component (connector) for electrically coupling with the connection component on the multilayer printed board.
And it has the structure where the ground part of the antenna and the non-component mounting surface of the multilayer printed circuit board are electrically insulated and face each other.
＜アンテナと基板の影響について＞
本実施形態においては、グランド部とパタン部を持つアンテナは、同軸ケーブルによって唯一一点で電子回路と電気的に結合している。この一点において、グランド部とパタン部が逆相で給電されるので、この一点の給電点が局所的ゼロアース点となり、前記アンテナは、無線モジュールを構成するプリント基板（もしくは無線基板）の影響を受けにくい。
また、無線モジュールが内蔵される携帯電子機器のプリント基板とこの無線モジュールのプリント基板は電気的に接続するので、結果として前記アンテナは、携帯無線機器のプリント基板の影響も受けにくい。
<Influence of antenna and substrate>
In the present embodiment, the antenna having the ground part and the pattern part is electrically coupled to the electronic circuit at a single point by a coaxial cable. At this one point, the ground portion and the pattern portion are fed in opposite phases, so this one feeding point becomes a local zero ground point, and the antenna is affected by the printed circuit board (or wireless circuit board) constituting the wireless module. Hateful.
In addition, since the printed circuit board of the portable electronic device in which the wireless module is built in is electrically connected to the printed circuit board of the wireless module, the antenna is hardly affected by the printed circuit board of the portable wireless device.
これらの理由により本実施形態のアンテナ内蔵無線モジュールのアンテナ動作は、従来技術の無線モジュールのアンテナと比べて電気特性が安定する。
また、アンテナは一体の薄板構造であるため、プリント基板とアンテナの組み合わせであるアンテナ内蔵無線モジュールの構造は、長手方向に無線モジュールが使用する電磁波の波長オーダーの寸法を有するが、厚さ方向の寸法は極めて小さいので、無線モジュールとしての体積は小さくなる。そのために、結果として小型のアンテナ内蔵無線モジュールが実現できる。
For these reasons, the antenna operation of the wireless module with a built-in antenna according to the present embodiment is more stable in electrical characteristics than the antenna of the wireless module of the prior art.
In addition, since the antenna has an integral thin plate structure, the structure of the wireless module with a built-in antenna, which is a combination of a printed circuit board and an antenna, has dimensions in the longitudinal direction of the wavelength order of electromagnetic waves used by the wireless module. Since the dimensions are extremely small, the volume of the wireless module is small. As a result, a small wireless module with a built-in antenna can be realized.
＜アンテナのグランド部とパタン部について＞
アンテナのグランド部は、平板状導体構造（ベタ平面導体構造）であるので、大きな容量成分および大きな誘導成分を引き起こす構造体はなく、主に空間と電磁波の実エネルギーのやり取りを行うため、グランド部近傍には虚のエネルギー（電磁波エネルギーの虚成分）である蓄積エネルギーの存在が極めて小さい。したがって、アンテナのグランド部は、モジュール内部でプリント基板と近接しているが、該プリント基板のアンテナ動作に対する影響は小さい。
一方、アンテナのパタン部には大きな容量成分および大きな誘導成分が引き起こされ、自由空間と同軸ケーブルで伝送される電磁波のエネルギーの整合状態の調整と、同電磁波エネルギーの自由空間への放射の両者の機能を担う。また、パタン部近傍の空間には該容量成分と該誘導成分による蓄積エネルギーが存在する。
<About antenna ground and pattern>
Since the ground portion of the antenna has a flat conductor structure (solid planar conductor structure), there is no structure that causes a large capacitance component and a large inductive component, and the ground portion mainly exchanges real energy of electromagnetic waves with space. The existence of stored energy, which is imaginary energy (imaginary component of electromagnetic wave energy), is extremely small in the vicinity. Therefore, the ground portion of the antenna is close to the printed board inside the module, but the influence on the antenna operation of the printed board is small.
On the other hand, a large capacitive component and a large inductive component are caused in the pattern portion of the antenna, and both the adjustment of the energy matching state of the electromagnetic wave transmitted through the free space and the coaxial cable and the radiation of the electromagnetic wave energy to the free space are both performed. Take on the function. In addition, in the space near the pattern portion, there is stored energy due to the capacitive component and the inductive component.
図１で示したメアンダ構造のパタン部１１と接続部１６、また、図３で示したパタン部２１１の接続部２１６、接続部２１８、あるいは、図４で示したパタン部４１１の接続部４１６、接続部４１８によって、容量成分や誘導成分が形成される。また、接続部をどの位置に配置するかによって、容量成分や誘導成分の大きさや割合が調整できる。これらの図１、図３、図４に示した実施形態のパタン部の形状例は、シミュレーションおよび実験で、アンテナとしての良好な特性が確認されている。
The pattern part 11 and the
＜アンテナのλ／２長について＞
小さな面積のパタン部１１によって必要なλ／２の長さを得るために、蛇行するメアンダ構造を採用している。このときにストリップ線状導体を細くすれば、小さな面積でλ／２の長さが得られるが、細くするにしたがってアンテナの抵抗値が高くなる。
また、あまりにもストリップ線状導体を細くすれば、加工精度の低下やそれによるアンテナ性能のバラツキが生ずる可能性が高くなる。また、加工精度の低下を避けることに注力をすると加工コストの上昇を招きやすい。
また、細くしたストリップ線状導体の抵抗値を下げるために金メッキを施すような手法もあるが、コスト上昇がともなう。
<About λ / 2 length of antenna>
In order to obtain the required length of λ / 2 by the pattern portion 11 having a small area, a meander structure meandering is employed. If the strip linear conductor is made thin at this time, a length of λ / 2 can be obtained with a small area, but the resistance value of the antenna becomes higher as the thickness is reduced.
Further, if the strip line conductor is made too thin, there is a high possibility that the processing accuracy will be reduced and the antenna performance will vary accordingly. Further, if the focus is on avoiding a decrease in processing accuracy, the processing cost tends to increase.
In addition, there is a technique of performing gold plating in order to reduce the resistance value of the thin strip line conductor, but this increases the cost.
また、電波の波長λとアンテナの長さの関係において、アンテナはλ／２が望ましいとして説明した。それ以外のアンテナ長として（λ／４）に調整したアンテナもあるが、（λ／４）のアンテナの場合は、グランドの長さが無限（膨大）に大きい必要がある。
したがって、グランドの面積を膨大にとれる用途には（λ／４）の方式を採用可能であるが、携帯用の小型モジュールではグランド面積に限りがあるので、無線モジュールとしてはλ／２の方式のアンテナが実用的である。
Further, in the relationship between the wavelength λ of the radio wave and the length of the antenna, it has been described that the antenna is preferably λ / 2. Other antenna lengths may be adjusted to (λ / 4) as an antenna length, but in the case of an antenna of (λ / 4), the length of the ground needs to be infinitely large.
Therefore, the (λ / 4) method can be used for applications where the ground area can be enormous, but since the ground area is limited in a portable small module, the wireless module has the λ / 2 method. An antenna is practical.
１０、１１０、２１０、４１０、５１０、６１０ アンテナ、薄板平面アンテナ
１１、４１１、５１１ パタン部、平面状パタン部
１２、５１２ グランド部、平面状グランド部
１３ 同軸ケーブル（高周波ケーブル）
１４ アンテナコネクタ
１５ 給電点（給電部）
１６、１８、２１６、２１８、４１６、４１８、５１６、５１８ 接続部
１１２ グランド部、Ｌ字面状グランド部
１１７、５１７、 折面構造部
２０ 無線基板、無線モジュールの本体（回路基板）
２１ プリント基板、多層プリント基板
２２ 高周波コネクタ
２３ 分波器
２４ 電力増幅器
２５ 低雑音増幅器
２６ 周波数シンセサイザ
２７ 送信回路
２８ 受信回路
２９ 変復調回路
２１１、６１１ パタン部、Ｌ字面状パタン部
２１７、６１７ 立上構造部
３０ デジタルコネクタ
７０１、８０１ ケース箱（誘電体ケース）
７０２、８０２ ケース蓋（誘電体ケース）
９００ 携帯電話器（無線端末器）
９０１ ケース
９０２ 回路基板
９０３ アンテナ内蔵無線モジュール
９０４ インターフェースコネクタ
９０５ 液晶ディスプレイ
９０６ 電池
９０７ キーパッド
10, 110, 210, 410, 510, 610 Antenna, thin
14
16, 18, 216, 218, 416, 418, 516, 518
DESCRIPTION OF
702, 802 Case lid (dielectric case)
900 Mobile phone (wireless terminal)
901
Claims (8)
前記回路基板と接続され、電波を送受信するアンテナと、
前記回路基板と前記アンテナとを電気的に接続する導体を有するケーブルと、
を備えた無線モジュールであって、
前記アンテナは、
線状に形成されたパタン部と、
前記パタン部よりも面積が大きく、前記回路基板を搭載するグランド部と、
前記パタン部と前記グランド部とを電気的に接続する接続部と、
前記グランド部と前記パタン部との間に設けられ、前記ケーブルにより前記回路基板に電気的に接続される給電部と、
により、前記接続部、前記グランド部、前記給電部、前記パタン部の順に並んだループ構造を形成し、
前記給電部では、前記パタン部側と前記グランド部側とが間隙により離れており、前記ケーブルにより、前記グランド部側が前記回路基板のアース電位と接続され、前記パタン部側が前記回路基板の信号線と接続されることを特徴とする無線モジュール。 A circuit board having a circuit;
An antenna connected to the circuit board for transmitting and receiving radio waves;
A cable having a conductor for electrically connecting the circuit board and the antenna;
A wireless module comprising:
The antenna is
A pattern part formed in a linear shape;
An area larger than the pattern part, and a ground part on which the circuit board is mounted;
A connection part for electrically connecting the pattern part and the ground part;
A power feeding portion provided between the ground portion and the pattern portion and electrically connected to the circuit board by the cable;
By forming a loop structure in which the connection portion, the ground portion, the power feeding portion, the pattern portion are arranged in this order ,
In the power feeding unit, the pattern unit side and the ground unit side are separated by a gap, and the ground unit side is connected to the ground potential of the circuit board by the cable, and the pattern unit side is a signal line of the circuit board. A wireless module characterized by being connected to.
前記ケーブルは、
前記パタン部側と前記回路基板の信号線とを接続する第１の導体と、前記グランド部側と前記回路基板のアース電位とを接続する第２の導体と、を並んで有していることを特徴とする無線モジュール In claim 1,
The cable is
A first conductor connecting the pattern part side and the signal line of the circuit board; and a second conductor connecting the ground part side and the ground potential of the circuit board side by side. Wireless module featuring
前記回路基板と接続され、電波を送受信するアンテナと、
前記回路基板と前記アンテナとを電気的に接続する導体を有するケーブルと、
を備えた無線モジュールであって、
前記アンテナは、
線状に形成されたパタン部と、
前記パタン部よりも面積が大きく、前記回路基板を搭載するグランド部と、
前記パタン部と前記グランド部とを電気的に接続する接続部と、
を備え、
前記ケーブルは、前記パタン部と前記回路基板の信号線とを接続する第１の導体と、前記グランド部と前記回路基板のアース電位とを接続する第２の導体と、を並んで有していることを特徴とする無線モジュール。 A circuit board having a circuit;
An antenna connected to the circuit board for transmitting and receiving radio waves;
A cable having a conductor for electrically connecting the circuit board and the antenna;
A wireless module comprising:
The antenna is
A pattern part formed in a linear shape;
An area larger than the pattern part, and a ground part on which the circuit board is mounted;
A connection part for electrically connecting the pattern part and the ground part;
With
The cable includes a first conductor that connects the pattern unit and the signal line of the circuit board, and a second conductor that connects the ground unit and the ground potential of the circuit board side by side. A wireless module characterized by comprising:
前記ケーブルは、前記第１の導体としての内導体と、前記第２の導体としての外導体と、を有する同軸ケーブルであることを特徴とする無線モジュール。 In claim 2 or claim 3,
The wireless module according to claim 1, wherein the cable is a coaxial cable having an inner conductor as the first conductor and an outer conductor as the second conductor.
前記接続部を複数有し、
前記パタン部、前記グランド部及び複数の前記接続部により形成されたループ構造を有することを特徴とする無線モジュール。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
A plurality of the connecting portions;
A wireless module having a loop structure formed by the pattern portion, the ground portion, and the plurality of connection portions.
前記パタン部は、メアンダ構造を有することを特徴とする無線モジュール。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
The wireless module according to claim 1, wherein the pattern unit has a meander structure.
前記アンテナを形成する金属板が折り曲げられることにより、前記パタン部は、前記グランド部の平面に対して、前記回路基板の搭載側とは反対側にあることを特徴とする無線モジュール。 In any one of Claims 1 thru | or 6,
The wireless module according to claim 1, wherein the metal plate forming the antenna is bent so that the pattern portion is on a side opposite to the mounting side of the circuit board with respect to the plane of the ground portion.
前記アンテナ及び前記回路基板を覆うケースを備えることを特徴とする無線モジュール。 In any one of Claims 1 thru | or 7,
A wireless module comprising a case that covers the antenna and the circuit board.
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