JP2005020369A

JP2005020369A - Adapter device for radio communication and antenna mounting method

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Publication number: JP2005020369A
Application number: JP2003182424A
Authority: JP
Inventors: Masahide Sato; 当秀佐藤
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2003-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2005-01-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve antenna radiation characteristics in the front direction of a radio card without irrespective of the position of an antenna feeding point. <P>SOLUTION: When connecting a chip element 4 and the antenna feeding point 5 on a ground conductor plate 3 by a strip element 6, the strip element 6 is wired so that an electric length from the antenna feeding point 5 to the leading edge of the chip element 4 is roughly 1/2 wavelength of a using frequency. Thus, by increasing the impedance of a chip antenna side in the view from the antenna feeding point 5 and suppressing the reversed phase components of a current induced on the side of the ground conductor plate 3 by transmission output from a chip antenna, the antenna gain in the front direction of a substrate is improved irrespective of the position of the antenna feeding point 5. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線通信機能を有する無線通信用アダプタ装置に係り、特にアダプタ装置に内蔵するアンテナの実装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＡ（ＴＭ）や携帯型のパーソナルコンピュータ等の携帯用電子機器は、携帯性に優れているのみならず、高機能で性能的にも十分満足するものがあり、広く普及して利用されている。これら携帯用電子機器は無線ＬＡＮやＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（ＴＭ）などの無線アクセス機能を、ＰＣＭＣＩＡカード（ＰＣカード）、コンパクトフラッシュカード（ＴＭ）等の無線通信用アダプタ装置を装着するすることにより実現している。
【０００３】
このようなカード型の無線アダプタ装置（以降、無線カードと称する）は、主として携帯電子機器に装着されて使用されるため、取り扱いが容易なコンパクトな外形形状を有し、アンテナは無線カードの筐体内部に内蔵するか（例えば特許文献１）、使用時にアンテナ部を機械的に展開する方式が通常である。
【０００４】
使用時にアンテナ部を機械的に展開する方式のアンテナは、機械的な可動部分があって故障し易いことと、通信時に利用者が一々アンテナを展開させなくてはならず、操作性が劣るというデメリットがある。それに反して、アンテナを内蔵する方式の無線カードは、機械的な可動部分が無いことで故障しにくく、その上、常時通信が可能であることから、利用者が無線通信を意識せずに利用できるというメリットがある。この内蔵方式のアンテナとしては、無線カードのプリント基板上に配線パターンとしてアンテナ素子を形成するプリントアンテナ或いは、アンテナ素子を部品化してプリント基板上に面実装するアンテナ（以下チップアンテナという）が広く用いられている。
【０００５】
ところで、アンテナは、通常、使用する周波数において共振させる必要があり、このためのアンテナ寸法は共振波長の二分のーの整数倍となることが知られている。この寸法は、近接する誘電体の効果によって小さく（短縮）することができる。例えば、無線ＬＡＮが使用するＳバンド（２〜４ＧＨｚ）からＣバンド（４〜８ＧＨｚ）程度の周波数帯で使用するプリント基板は比誘電率が３から５程度の低誘電率の薄板材を使用している。したがって、無線カード基板上に形成するプリントアンテナでは誘電体の作用によるアンテナの小形化はあまり期待できないため、無線カードの小形化の効果が小さいことになる。
【０００６】
一方、チップアンテナは、部品化したアンテナ素子をカード基板上に表面実装する方式のアンテナである。このチップアンテナは、例えばモノポールアンテナや逆Ｆ形アンテナの全体または一部分を電気的絶縁物である誘電体（例えばレジン等の樹脂素材、またはアルミナセラミック等のセラミックス素材）を用いて封止したり或いは、樹脂基材上に構成する等の手段を用いてパッケージ化したアンテナ素子のことである。
【０００７】
ここでアンテナパッケージに使用する樹脂素材には、例えば高誘電率のセラミックス材料等を使用することでアンテナ素子を小形化・低背化することができる。チップ素子の外観・形状は一般に直方体や円柱形のブロックで、主としてその下部表面上にアンテナ給電端子、接地端子等の電極が形成されている。またチップアンテナでは給電部を端子電極化したことで、アンテナに対する給電点配置の自由度が増している。したがってチップアンテナは、前述のプリントアンテナに比べてアンテナ配置の自由度が大きく、無線カードの小形化に寄与することができる。
【０００８】
次にチップアンテナの無線カード基板上への従来の設置方法について説明する。図２２において、チップ素子１１（又は１２）は、無線カード基板１３の接地導体板（金属導体部）１４が無い部分に適宜配置する。同じ無線カード基板１３の回路側の接地導体板１４の端部に、無線回路部からの電気信号を取り出す端子１５、１６を設置し、これらをアンテナ給電点とする。アンテナ給電点１５（又は１６）とチップ素子１１（又は１２）の給電接続端（端子）をストリップ状の導体１７（又は１８、以下ストリップ素子という）で接続する。
【０００９】
但し、ストリップ素子１７（又は１８）は導体の線路でアンテナの一部をなすものである。従来はアンテナ給電点１５（又は１６）からアンテナの先端までの電気長が、小形化という観点から最も有利な、使用周波数の１／４波長になるようにストリップ素子１７（又は１８）を用いて接続されている。ここで電気長とは、近接する誘電体の影響による波長の短縮効果を考慮した長さをいう。
【００１０】
ここで、モノポール形チップアンテナは縦に置いても横に置いても特性はほとんど同様となる。図２２に示したチップアンテナ１１に示すように横置きの場合はモノポールアンテナの一変形である「逆Ｌ形アンテナ」に相当し、チップ素子１２に示すように縦置きの場合はモノポール形アンテナとなる。
【００１１】
図２３は無線カード基板上にチップアンテナ及びアンテナ給電点を配置する場合の典型例である。ここでは、接地導体板の一部をチップアンテナの大きさに合わせて矩形状に切り欠き、この部分にアンテナを配置している。図２３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はチップ素子を上記矩形状の切り欠き部に横配置する場合で、図２３（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）はチップ素子を縦配置する場合である。ストリップ素子の配置はアンテナ給電点位置に依存し、図２３（ａ）、（ｆ）はアンテナ給電点の位置が無線カード基板の「側方」で、図２３（ｂ）、（ｅ）は「内側」に配置する場合、及び図２３（ｃ）、（ｄ）はアンテナ給電点を「中央」寄りに配置する場合のアンテナ構成である。但し、便宜上、無線カード基板１３のアンテナ配置に対して、アンテナ側を基板の正面方向、基板の左右両端を側方とする。
【００１２】
以下の評価は、主として実際の使用において重要な水平面（（ｘ−ｙ）面）内及び無線カード正面方向（ｘ軸の正方向）及びその周辺のアンテナ放射特性に関するものである。なお、ＰＤＡ（ＴＭ）等の電子機器に無線カードを装着した場合、図２２、図２３で示した正面方向が電子機器の筐体に対して突出した方向になるため、電子機器の筐体の影響を受けずに良好な通信を行うにはこの方向のアンテナ利得が高いことが有利てあるため、無線カード正面方向の利得を上げることが重要になる。
【００１３】
図２３のアンテナ配置例でセラミック・パッケージ形チップ素子を用いた場合、実際のアンテナ放射特性として以下に示すような結果が得られた。
【００１４】
図２３（ａ）から（ｆ）のそれぞれのアンテナ構成例に対するアンテナ放射特性例を図２４に掲載する。以下の説明では、図２３（ａ）から（ｆ）のアンテナ構成と図２４（ａ）から（ｆ）のアンテナ放射特性は対応している。図２４（ａ）は図２３（ａ）のアンテナ構成に対するアンテナ放射特性で、無線カード正面のアンテナ利得は約−２デシベルでアンテナ指向性は水平面内の所望範囲でほぼ平坦な特性が得られる。（ｂ）から（ｆ）の各々のアンテナ構成に対するアンテナ利得は（ｂ）約−７デシベル、（ｃ）約−８デシベル、（ｄ）約−４デシベル、（ｅ）約−６デシベル、及び（ｆ）約−１デシベル、が得られている。また、水平面内の所望範囲におけるアンテナ指向性については（ｂ）から（ｅ）はアンテナ利得は低く方位角に対する利得偏差が変動が大きいことが分かる。これに対して（ｆ）の場合は（ａ）と同等のアンテナ放射特性が得られている。
【００１５】
上記アンテナ放射特性評価において、アンテナ放射特性が比較的良好なのは図２３（ａ）と（ｆ）の場合で、いずれも無線カード基板の側方（外側）からアンテナを給電する場合であることが分かる。それ以外の各アンテナ構成では、アンテナ利得の偏差が大きく、また無線カード正面方向付近にアンテナ利得の低下を生ずる等の問題があり、実用上の課題となっている。これらの事例からは、無線カードのアンテナ放射特性はチップアンテナの配置及びアンテナ給電構成に依存して変化することが分かる。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００３−６６０３号公報（第３−４頁、第２図）
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、無線カードを小形化するには、小形化する観点から無線カード基板に取り付ける各種部品の配置とアンテナ給電点の位置を自由に決定されるべきである。しかしその場合、チップアンテナのアンテナ給電点の位置は上記した無線カードの正面のアンテナ放射特性が良好になる位置とは限らず、一般的には、無線カードの小形化に寄与するアンテナ給電点の位置と、アンテナ放射特性が良好になるアンテナ給電点の位置は異なってしまうという問題があった。
【００１８】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、アンテナ給電点の位置に依らずに無線カードの正面方向のアンテナ放射特性を良好にすることができる無線通信用アダプタ装置及びアンテナ実装方法を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の好ましい形態においては、無線回路が実装される長方形又は正方形状の基板を有し、前記基板の一端を情報機器に挿入し、かつ他端が前記情報機器から突出するように使用される無線通信用アダプタ装置であって、アンテナ機能を有するチップ素子と、前記チップ素子を前記無線回路上に配置されるアンテナ給電点に接続するストリップ状の導体とで構成されるアンテナの一部又は全部を前記基板の突出領域に備え、前記アンテナ給電点から前記アンテナの先端までの電気長が使用周波数のほぼ二分の一波長になる。
【００２０】
この発明によれば、ストリップ状の導体の配線長を調整して無線回路上に配置されるアンテナ給電点からアンテナの先端までの電気長を使用周波数のほぼ二分の一波長にすることによって、アンテナ給電点からアンテナ側のインピーダンスを高くして、アンテナからの送信出力により無線回路の接地導体板側に誘起される電流の逆相成分を抑圧することにより、アンテナ給電点の位置に依らずに前記基板の突出方向（正面方向）のアンテナ利得を向上させることができる。
【００２１】
また本発明の好ましい形態においては、前記電気長は、前記使用周波数の波長をλとし、前記アンテナに近接する誘電体の影響による短縮効果を考慮した波長をλｇ（λｇ≦λ）とすると、（λｇ／２−λｇ／２０）〜（λｇ／２＋λｇ／１２）であるか或いは、λｇ／２〜（λｇ／２＋λｇ／８）であることが望ましい。
【００２２】
この発明によれば、無線回路上に配置されるアンテナ給電点から前記アンテナの先端までの電気長が（λｇ／２−λｇ／２０）〜（λｇ／２＋λｇ／１２）の範囲か或いは、（λｇ／２〜（λｇ／２＋λｇ／８））範囲であれば、アンテナ給電点からアンテナ側のインピーダンスを高くして、アンテナから送信出力により無線回路の接地導体板側に誘起される電流の逆相成分を抑圧することにより、アンテナ給電点の位置に依らずに前記基板の突出方向のアンテナ利得を向上させることができる。
【００２３】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記チップ素子は、ストリップ状の導体板の全部又は一部を誘電体を用いて封止してパッケージ化した素子であることが望ましい。
【００２４】
この発明によれば、アンテナの一部がパッケージ化したチップ素子と成っているため、アンテナ配置の自由度が大きく、無線カードの小形化に寄与することができる。
【００２５】
また本発明の好ましい形態においては、無線回路が実装される長方形又は正方形状の基板を有し、前記基板の一端を情報機器に挿入し、かつ他端が前記情報機器から突出するように使用される無線通信用アダプタ装置に内蔵されるアンテナのアンテナ実装方法であって、アンテナ機能を有するチップ素子と前記チップ素子を前記無線回路上に配置されるアンテナ給電点に接続するストリップ状の導体とで構成されるアンテナを前記基板の突出領域に実装する工程と、前記アンテナ給電点から前記アンテナの先端までの電気長が使用周波数のほぼ二分の一波長になるように前記ストリップ状の導体を配線する工程とを備えたことが望ましい。
【００２６】
この発明によれば、ストリップ状の導体の配線長を調整して無線回路上に配置されるアンテナ給電点から前記アンテナの先端までの電気長を使用周波数のほぼ二分の一波長にすることによって、アンテナ給電点からアンテナ側のインピーダンスを高くして、アンテナからの送信出力により無線回路の接地導体板側に誘起される電流の逆相成分を抑圧することにより、アンテナ給電点の位置に依らずに前記基板の突出方向のアンテナ利得を向上させることができる。
【００２７】
さらに本発明の好ましい形態においては、前記電気長は、前記使用周波数の波長をλとし、前記アンテナに近接する誘電体の影響による短縮効果を考慮した波長をλｇ（λｇ≦λ）とすると、（λｇ／２−λｇ／２０）〜（λｇ／２＋λｇ／１２）であるか或いは、λｇ／２〜（λｇ／２＋λｇ／８）であることが望ましい。
【００２８】
この発明によれば、無線回路上に配置されるアンテナ給電点から前記アンテナの先端までの電気長が（λｇ／２−λｇ／２０）〜（λｇ／２＋λｇ／１２）の範囲か或いは、（λｇ／２〜（λｇ／２＋λｇ／８））範囲であれば、アンテナ給電点からアンテナ側のインピーダンスを高くして、アンテナから送信出力により無線回路側に誘起される電流の逆相成分を抑圧することにより、アンテナ給電点の位置に依らずに前記基板の突出方向のアンテナ利得を向上させることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。
【００３０】
プリント配線基板１を構成する誘電体基板２の接地導体板３が無い部分にチップ素子４が縦型に面実装され、このチップ素子４の給電接続端（図示せず）は、接地導体板３の縁端部の中央に配置されたアンテナ給電点５にストリップ素子６により電気的に接続されている。
【００３１】
上記のチップ素子４の実装に際して、ストリップ素子６は、チップ素子４の給電線接続端から、チップ素子４の延長方向に近接して配置することで、アンテナ給電点５からチップ素子４の先端に至る全体がモノポールアンテナをその中間で折り返した折返しモノポール構造となるように配線される。しかも、上記チップ素子４のアンテナ全長（アンテナ給電点５からチップ素子４の先端（開放端）までの長さ）は、全体で使用周波数の約二分の一波長の電気長となるようにストリップ素子６が配線される。
【００３２】
次に上記したチップアンテナにアンテナ給電点５から送信出力信号を送った場合の動作について説明する。図１において、アンテナ給電点５から接地導体板３側をみる場合のインピーダンスは低インピーダンスである。これに対してアンテナ給電点５におけるチップアンテナの入力インピーダンスは、チップアンテナのアンテナ先端は開放端で電気長が約二分の一波長であることから、接地導体板３側のインピーダンスに比べて十分に大きな値、すなわち高インピーダンスとなる。
【００３３】
このことから、アンテナ給電点５において、チップアンテナと接地導体板３の間は電気的に切り離された（アイソレーションがとれている）状態となり、アンテナ給電点５付近においては、チップアンテナ側からの不要な電流成分の流入が阻止されることになる。これにより、接地導体板３のアンテナ設置側端部にに沿って図２に示すように誘起される電流１００は乱されず、また相互に逆位相となる電流成分は抑圧されることになって、図示の如く一方向に流れる。
【００３４】
ここで、無線カードのアンテナ放射特性は、前述のチップ素子４とストリップ素子６からなるモノポールアンテナからの放射及び接地導体板３の周辺部、特にアンテナ接地側端縁部の誘起電流１００からの放射が合成されたものとなる。従って、本例のように誘起電流の逆位相となる電流成分が無いか、無視できる場合は、この逆位相の電流成分からの放射が互いに打ち消し合うことに起因するプリント配線基板１の正面方向へのアンテナ利得の低下を生じないことから、チップアンテナのプリント配線基板１の正面方向へのアンテナ放射特性が良好になる。
【００３５】
ここで、上記した電気長について説明する。幅が電気的に二分の一波長以下の接地導体板３及び誘電体基板２から成るプリント配線基板（例えばＰＣカ一ドなど）１において、使用周波数の自由空間での波長（λｏ）に対して、近接する誘電体の影響による短縮効果を考慮した波長（λｇ≦λｏ）を用いた上記折返しモノポールアンテナの電気長は次の通りである。即ち、折返しモノポールアンテナのプリント配線基板１上の電気長は、（λｇ／２−λｇ／２０）〜（λｇ／２）〜（λｇ／２＋λｇ／１２）となる。
【００３６】
次に図１に示した折返しモノポールアンテナ構成についてアンテナの等価電気長を図３を用いて見積もる。図３は前述した如く、アンテナ給電位置及び素子配置によらず接地導体板３の縁端部における電流分布を乱さないアンテナ構成例である。（電流の逆相成分を生じない。但し、接地導体板３の寸法が電気的二分の一波長以下の場合。）
【００３７】
この図３の例では、接地導体板３の縁端部上のアンテナ給電点５からチップ素子４の先端の開放端までの電気長は二分の一波長である。また、図３ではアンテナ給電点５からストリップ素子６の矢印（→）６０までの電気長は約十八分の一波長に相当する。
【００３８】
図３に関しては、数値計算ではストリップ素子の電気長は二分の一波長から約二十分の一波長短い場合から、二分の一波長より約十二分の一波長だけ長い範囲についてはアンテナ利得・放射特性は良好であることが分かっている。そこでこの電気長はおおよそ（λｇ／２−λｇ／２０）以上（λｇ／２＋λｇ／２０）以下となる。
【００３９】
図１４は図１に示した折返しモノポールアンテナの電気長に対する基板正面方向のアンテナ利得の関係を示した特性図である。３０は図１に示した折返しモノポールアンテナの特性線で、使用周波数のλｇ／２の点を基準（横軸の０．００）としてその前後−０．０５λｇ〜０．１０λｇまでの範囲で、基板正面方向のアンテナ利得が高いことが分かる。
【００４０】
図１５は図１に示した折返しモノポールアンテナの電気長に対する基板正面方向のアンテナ利得の関係を示した他の特性図である。３２は図１に示した折返しモノポールアンテナの特性例で、この場合はアンテナ給電点５を接地導体板３の中央に固定した場合の特性例である。この場合も、使用周波数のλｇ／２の点を基準（０．００）としてその前後−０．０２λｇ〜０．１２λｇまでの範囲で、基板正面方向のアンテナ利得が高いことが分かる。
【００４１】
本実施の形態によれば、プリント配線基板１に縦置き配置して折返し形モノポールアンテナ構成としたチップアンテナの電気長をほぼ二分の一波長前後、正確には（λｇ／２−λｇ／２０）〜（λｇ／２）〜（λｇ／２＋λｇ／１２）の範囲とすることにより、アンテナ給電点５から見たチップアンテナの見かけ上のインピーダンスを高くし、接地導体板３のアンテナ設置側縁端部に誘起される電流成分１００のうち位相が逆相となる成分の影響を抑圧することでプリント配線基板１の正面方向のアンテナ放射特性を向上させることができる。特に、チップアンテナの見かけの入力インピーダンスを高くすることにより、アンテナ給電点５が接地導体板３の縁端部上のどのような位置にあっても、接地導体板３のアンテナ設置側縁端部に逆相の誘起電流が流れないか、無視できる程小さくすることができるため、アンテナ給電点５が従来ではプリント配線基板１の正面方向のアンテナ放射特性にとっては不利な内側付近でも、図１６のアンテナ放射特性に示すようにプリント配線基板１の正面方向（図１６の０度方向）のアンテナ利得を向上させ、良好な特性を得ることができる。従って、アンテナ給電点５の位置は無線カードの小形化の観点のみから決めても、プリント配線基板１の正面方向のアンテナ放射特性を常に良好にすることができ、アンテナ利得性能を損なうことなく、無線カードの小形化を促進することができる。
【００４２】
（実施の形態２）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。但し、第１の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。
【００４３】
プリント配線基板１を構成する誘電体基板２の接地導体板３が無い部分にチップ素子４が縦型に面実装され、このチップ素子４の給電接続端は、接地導体板３の外側に配置されたアンテナ給電点７にストリップ素子８により電気的に接続されている。
【００４４】
上記のチップ素子４の実装に際して、ストリップ素子８は、チップ素子４の給電線接続端から、チップ素子４の延長方向に近接して配置することで、アンテナ給電点７からチップ素子４の先端に至る全体が、モノポールアンテナをその中間で折り返した折返しモノポール構造となるように配線される。しかも、上記チップアンテナのアンテナ全長（アンテナ給電点７からチップ素子４の先端（開放端）までの長さ）は、全体で使用周波数の約二分の一波長の電気長となるようにチップ素子８が配置されている。
【００４５】
従って、本実施の形態の折返しモノポールアンテナは第１の実施の形態に比べてアンテナ給電点７の位置と、ストリップ素子８のチップ素子４に対する相対的な位置が反対なだけで、その構成は同様であるため、電気長の範囲も、第１の実施の形態のそれと同様で、（λｇ／２−λｇ／２０）〜（λｇ／２）〜（λｇ／２＋λｇ／１２）となる。
【００４６】
次に上記したチップアンテナにアンテナ給電点７から送信出力信号を送った場合の動作について説明する。図４において、アンテナ給電点７から接地導体板３側をみる場合のインピーダンスは低インピーダンスである。これに対してアンテナ給電点７におけるチップアンテナの入力インピーダンスは、チップアンテナのアンテナ先端は開放端で電気長が約二分の一波長であることから、接地導体板３側のインピーダンスに比べて十分に大きな値、すなわち高インピーダンスとなる。
【００４７】
このことから、アンテナ給電点７において、チップアンテナと接地導体板３の間は電気的に切り離された（アイソレーション）状態となり、アンテナ給電点７付近においては、チップアンテナ側からの不要な電流成分の流入が阻止されることになる。これにより、接地導体板３のアンテナ設置側縁端部に沿って図５に示すように誘起される電流１００は乱されず、また相互に逆位相となる電流成分は抑圧されることになって、第１の実施の形態と同様に図示の如く一方向に流れる。
【００４８】
これにより、本実施の形態の折返しモノポールアンテナの電気長に対する基板正面方向のアンテナ利得の関係は図１４の３０に示した特性を有し、使用周波数のλｇ／２の点を基準（０．００）としてその前後の−０．０５λｇ〜０．１０λｇまでの範囲で基板正面方向のアンテナ利得が高いことが分かる。また、基板正面方向のアンテナ利得の関係は図１５の３２に示した特性を有し、この場合も、使用周波数のλｇ／２の点を基準（０．００）としてその前後の−０．０２λｇ〜０．１２λｇまでの範囲で基板正面方向のアンテナ利得が高いことが分かる。
【００４９】
本実施の形態によれば、プリント配線基板１に縦置き配置して折返し形モノポールアンテナ構成としたチップアンテナの電気長をほぼ二分の一波長（λｇ／２）、正確には（λｇ／２−λｇ／２０）〜（λｇ／２）〜（λｇ／２＋λｇ／１２）の範囲とすることにより、アンテナ給電点７から見たチップアンテナの見かけ上のインピーダンスを高くすることにより、接地導体板３のアンテナ設置側縁端部に逆相の誘起電流が流れないか、無視できる程小さくすることができ、図１７のアンテナ放射特性に示すようにプリント配線基板１の正面方向（図１７の０度方向）のアンテナ利得を向上させ、良好な特性を得ることができる。従って、第１の実施の形態と同様に、アンテナ給電点７の位置は無線カードの小形化の観点のみから決めても、プリント配線基板１の正面方向のアンテナ放射特性を常に良好にでき、アンテナ利得性能を損なうことなく、無線カードの小形化を促進することができる。
【００５０】
（実施の形態３）
図６は、本発明の第３の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。但し、第１の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。本例は、接地導体板３１を矩形に切り欠いてアンテナ実装部分を確保して、その部分にチップ素子４を配置するアンテナ実装方法である。
【００５１】
プリント配線基板１を構成する誘電体基板２の接地導体板３１が無い部分にチップ素子４が縦型に面実装され、このチップ素子４の給電線接続端は、接地導体板３１の内側に配置されたアンテナ給電点２０にストリップ素子６により電気的に接続されている。ストリップ素子６は、チップ素子４のストリップ素子接続端から、チップ素子４の延長方向に近接して配置することで、アンテナ給電点２０からチップ素子４の先端に至る全体がモノポールアンテナをその中間で折り返した折返しモノポール構造となるように配線されている。しかも、上記チップアンテナのアンテナ全長（アンテナ給電点２０からチップ素子４の先端（開放端）までの長さ）は、全体で使用周波数の約二分の一波長の電気長となるようにストリップ素子６が配線される。
【００５２】
本実施の形態は、第１の実施の形態の構成に比べて、接地導体板３１の形状が異なると共に、それにより内側に位置するアンテナ給電点２０の位置が若干ずれている以外は全く同様の構成であり、しかも電気長がほぼ二分の一波長になるようにストリップ素子６の長さが調整されているため、アンテナ給電点２０から見たチップアンテナの見かけ上の入力インピーダンスを高くすることができ、第１の実施の形態と同様の効果がある。
【００５３】
（実施の形態４）
図７は、本発明の第４の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。但し、第１の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。
【００５４】
プリント配線基板１を構成する誘電体基板２の接地導体板３１が無い部分にチップ素子４が縦型に面実装され、このチップ素子４の給電接続端は、接地導体板３１の外側に配置されたアンテナ給電点２１にストリップ素子２９により電気的に接続されている。ストリップ素子２９は、チップ素子４の給電接続端から、チップ素子４の延長方向に近接して配置することで、アンテナ給電点２１からチップ素子４の先端に至る全体がモノポールアンテナをその中間で折り返した折返しモノポール構造となるように配線される。しかも、上記チップアンテナのアンテナ全長（アンテナ給電点２１からチップ素子４の先端（開放端）までの長さ）は、全体で使用周波数の約二分の一波長の電気長となるようにストリップ素子２９が配線される。
【００５５】
本実施の形態は、第３の実施の形態の構成に比べて、外側に位置するアンテナ給電点２１の位置が異なる以外は、第３の実施の形態と同様で、同様の効果がある。
【００５６】
（実施の形態５）
図８は、本発明の第５の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。但し、第１の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。本例は、チップアンテナを接地導体板の端縁部に平行に配置する（あるいは横置きの）場合のアンテナ実装方法を説明する図である。
【００５７】
プリント配線基板１を構成する誘電体基板２の接地導体板３が無い部分にチップ素子４が横置きに面実装され、このチップ素子４の給電接続端は、接地導体板３の内側に配置されたアンテナ給電点９にストリップ素子１０により電気的に接続され、折返し逆Ｌ形アンテナを構成している。接地導体板３の縁端部に配置するアンテナ給電点９の配置に応じて、ストリップ素子１０を適宜折り曲げることでチップ素子４とアンテナ給電点９を接続し、チップアンテナのアンテナ全長（アンテナ給電点９からチップ素子４の先端（開放端）までの長さ）は、全体で使用周波数の約二分の一波長の電気長となるようにストリップ素子１０が配線される。
【００５８】
次に上記したチップアンテナにアンテナ給電点９から送信出力信号を送った場合の動作について説明する。図８において、アンテナ給電点９から接地導体板３側をみる場合のインピーダンスは低インピーダンスである。これに対してアンテナ給電点９におけるチップアンテナの入力インピーダンスは、チップアンテナのアンテナ先端は開放端で電気長が約二分の一波長であることから、接地導体板３側のインピーダンスに比べて十分に大きな値、すなわち高インピーダンスとなる。
【００５９】
このことから、アンテナ給電点９において、チップアンテナと接地導体板３の間は電気的に切り離された（アイソレーションがとれている）状態となり、アンテナ給電点９付近においては、チップアンテナ側からの不要な電流成分の流入が阻止されることになる。これにより、接地導体板３のアンテナ設置側縁端部にに沿って誘起される電流は乱されず、また相互に逆位相となる電流成分は抑圧されることになって、一方向に流れる。
【００６０】
ここで、無線カードのアンテナ放射特性は、前述のチップアンテナからなる逆Ｌ形アンテナからの放射及び接地導体板３の周辺部、特にアンテナ接地側縁端部の誘起電流からの放射が合成されたものとなる。従って、本例では上記したように逆位相となる電流成分が無いか、無視できるので、この相互に逆位相である電流成分からの放射が互いに打ち消し合うことが原因でプリント配線基板１の正面方向へのアンテナ利得の減衰がなくなるため、チップアンテナのプリント配線基板１の正面方向へのアンテナ放射特性が良好になる。
【００６１】
ここで、上記した電気長について説明する。幅が電気的に二分の一波長以下の接地導体板３及び誘電体基板２から成るプリント配線基板（例えばＰＣカ一ドなど）１において、使用周波数の自由空間での波長（λｏ）に対して、近接する誘電体の影響による短縮効果を考慮した波長（λｇ≦λｏ）を用いて説明する。
【００６２】
次に図８に示した逆Ｌ形アンテナの等価電気長を図９を用いて見積もる。図９は前述した如く、アンテナ給電位置及び素子配置によらず接地導体板３の縁端部に誘起する電流を乱さないアンテナ構成例である。（但し、接地導体板３の寸法が電気的二分の一波長以下の場合。）
【００６３】
この図９の折返し形のストリップ素子１０を用いる折返し逆Ｌ形アンテナでは、ストリップ素子１０と接地導体板３との間に等価的な静電容量を有しており、この等価静電容量は図３の例に比べて大きく、このためにアンテナは電気的に容量性（キャパシティブ）となる。これによりアンテナ入力インピーダンスは容量性リアクタンスが大きくなる他、共振周波数等のアンテナ特性はモノポール形の特性から変化する。
【００６４】
ここで、共振周波数をモノポール形と同じにするにはストリップ素子１０の長さをやや長めに設定することで上記の容量性を補償し、アンテナの電気特性を補正する必要がある。この結果、本アンテナの構成例では、図３の例に比べてストリップ素子１０の長さは若干（０．０３λｇ〜０．０１λｇ）長くなる。これにより、補正した電気長に対してアンテナの電気長は、概ね電気的二分の一波長以上、電気的二分の一波長＋約八分の一波長以下の範囲（λｇ／２〜（λｇ／２＋λｇ／８））である。
【００６５】
図１４は図８に示した折返し逆Ｌ形アンテナの電気長に対する基板正面方向のアンテナ利得の関係を示した特性図である。３３は折返し逆Ｌ形アンテナの特性線で、使用周波数のλｇ／２の点を０．００としてその前後−０．０１λｇ〜０．０９λｇまでの範囲で基板正面方向のアンテナ利得が高いことが分かる。
【００６６】
図１５は図８に示した折返し逆Ｌ形アンテナの電気長に対する基板正面方向のアンテナ利得の関係を示す特性図である。３４は折返し逆Ｌ形アンテナの特性線であるが、この場合はアンテナ給電点９を接地導体板３の縁端部中央に固定した場合の特性である。この場合も、使用周波数のλｇ／２の点を０．００としてその前後−０．０２λｇ〜０．１２λｇまでの範囲で基板正面方向のアンテナ利得が高いことが分かる。
【００６７】
本実施の形態によれば、プリント配線基板１に横置き配置して折返し逆Ｌ形アンテナ構成としたチップアンテナの電気長をほぼ二分の一波長（λｇ）、正確には（λｇ／２〜（λｇ／２＋λｇ／８））の範囲とすることにより、アンテナ給電点９から見たチップアンテナの見かけ上のインピーダンスを高くすることにより、接地導体板３のアンテナ設置側縁端部に誘起される逆相電流の影響を抑圧することができる。これにより、アンテナ給電点９がどのような位置にあっても、接地導体板３のアンテナ設置側縁端部に逆相の誘起電流が流れないか、無視できる程小さくすることができるため、アンテナ給電点９が従来ではプリント配線基板１の正面方向のアンテナ放射特性にとっては不利な内側付近でも、図１８のアンテナ放射特性例に示すようにプリント配線基板１の正面方向（図１８の０度方向）のアンテナ利得を向上させることができ、良好な特性が得られていることが分かる。従って、アンテナ給電点９の位置は無線カードの小形化の観点のみから決めても、プリント配線基板１の正面方向のアンテナ放射特性を常に良好にでき、アンテナ利得性能を損なうことなく、無線カードの小形化を促進することができる。
【００６８】
（実施の形態６）
図１０は、本発明の第６の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。但し、第５の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。本例は、接地導体板を矩形に切り欠いてアンテナ実装部分を確保して、その部分にチップアンテナを配置するアンテナ実装方法である。
【００６９】
プリント配線基板１を構成する誘電体基板２の接地導体板３１が無い部分にチップ素子４が横型に面実装され、このチップ素子４の給電接続端は、接地導体板３１の中央に配置されたアンテナ給電点２３にストリップ素子１０１により電気的に接続され、折返し逆Ｌ形アンテナを構成している。また、チップアンテナのアンテナ全長（アンテナ給電点２３からチップ素子４の先端（開放端）までの長さ）は、全体で使用周波数の約二分の一波長の電気長となるようにストリップ素子１０１が配線される。
【００７０】
本実施の形態では、第５の実施の形態の構成に比べて、接地導体板３１の形状が異なると共に、ストリップ素子１０１の配線形状が異なり、更に中央に位置するアンテナ給電点２３の位置が接地導体板３１の正面方向凸部の側辺になっているところが異なっているが、アンテナの電気長がほぼ二分の一波長になるようにストリップ素子１０１の長さが調整されているため、アンテナ給電点２３が従来ではプリント配線基板１の正面方向のアンテナ放射特性にとっては不利であった中央付近でも、図１９のアンテナ放射特性例に示すようにプリント配線基板１の正面方向（図１９の０度方向）のアンテナ利得を向上させることができ、良好な特性が得られていることが分かり、第５の実施の形態と同様の効果がある。また、アンテナ給電点２３の位置が接地導体板３１の正面方向凸部の側辺になっているため、ストリップ素子１０１は１回折り曲げるだけで、チップ素子４とアンテナ給電点２３を接続することができる。
【００７１】
（実施の形態７）
図１１は、本発明の第７の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。但し、第５の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。本例は、接地導体板を矩形に切り欠いてアンテナ実装部分を確保して、その部分にチップアンテナを配置するアンテナ実装方法である。
【００７２】
本実施の形態は、第５の実施の形態の構成に比べて、中央に位置するアンテナ給電点２４の位置が接地導体板３１の正面方向凸部の右側の平坦部となっているところとストリップ素子１０の配線形状が異なっており、これにより、ストリップ素子１０は２回折り曲がってアンテナ給電点２４を接続されているが、アンテナの電気長がほぼ二分の一波長になるようにストリップ素子１０の長さが調整されているため、第１０の実施の形態と同様の効果がある。なお、上記の説明でチップ素子４の配置を接地導体板３１の正面方向凸部の左側の平坦部としても同様の効果が得られる。
【００７３】
（実施の形態８）
図１２は、本発明の第８の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。但し、第７の実施の形態と同様の部分には同一符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００７４】
本実施の形態は、第７の実施の形態の構成に比べて、アンテナ給電点２６の位置が接地導体板３１の凸部と平坦部の際になっているところとストリップ素子１０３の配線形状が異なっているが、他の構成は同様でアンテナの電気長がほぼ二分の一波長になるようにストリップ素子１０３の長さが調整されているため、同様の効果がある。
【００７５】
（実施の形態９）
図１３は、本発明の第９の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。但し、第７の実施の形態と同様の部分には同一符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００７６】
本実施の形態は、第７の実施の形態の構成に比べて、アンテナ給電点２７の位置が接地導体板３１の凸部の右側（左側）辺に位置しているところとストリップ素子１０４の配線形状が異なっているが、他の構成は同様でアンテナの電気長がほぼ二分の一波長になるようにストリップ素子１０４の長さが調整されているため、同様の効果がある。
【００７７】
（実施の形態１０）
図２０は、本発明の第１０の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図であり、２個のチップアンテナを配置してダイバーシチを構成している。プリント配線基板１を構成する誘電体基板２の接地導体板３１の切り欠き部に、チップ素子４ａ、４ｂが誘電体基板２の凸部に対して対称に横置きに面実装され、このチップ素子４ａ、４ｂの給電接続端は、接地導体板３１の中央に配置されたアンテナ給電点２５ａ、２５ｂにストリップ素子１０５ａ、１０５ｂにより電気的に接続されている。これらアンテナ給電点２５ａ、２５ｂはスイッチ２６を介して無線回路５０に接続されている。
【００７８】
上記のチップ素子４ａ、４ｂの実装に際して、ストリップ素子１０５ａ、１０５ｂは、アンテナ給電点２５ａ、２５ｂからチップ素子４ａ、４ｂの先端に至る全体が使用周波数の約二分の一波長の電気長となるようにストリップ素子１０５ａ、１０５ｂが配線される。
【００７９】
次に本実施の形態の動作について説明する。無線回路５０はスイッチ２６、アンテナ給電点２５ａ、２５ｂを通してチップ素子４ａ、４ｂに送信信号を出力する。アンテナ給電点２５ａ、２５ｂにおけるチップアンテナの入力インピーダンスは、チップアンテナのアンテナ先端が開放端で電気長が約二分の一波長であることから、接地導体板３側のインピーダンスに比べて十分に大きな値、すなわち高インピーダンスとなり、アンテナ給電点２５ａ、２５ｂの位置に拘らず、プリント配線基板１の正面方向のアンテナ利得を向上させ、良好な特性が得られる。但し、ダイバーシチ構成の場合は主として受信時に用いるためアンテナ特性は受信時の特性を想定している。
【００８０】
ところで、ダイバーシチ構成の場合、２個のチップアンテナは対称に配置されることと、無線カードの小形化の観点から無線回路設計上、給電部は基板の中央付近に持ってくるのが無理のない設計となると共に、無線回路５０とアンテナ給電点２５ａ、２５ｂを接続する配線を短くできるという利点がある。それ故、アンテナ給電点２５ａ、２５ｂは図示の如く、接地導体板３１の凸部の両側の中央付近になることが多い。しかし、従来の観点からはアンテナ給電点２５ａ、２５ｂがプリント配線基板１の中央付近にあると、プリント配線基板１の正面方向のアンテナ利得が劣化し、良好なアンテナ特性が得られないことになり、上記のアンテナ給電点２５ａ、２５ｂの配置は避けなければならない。
【００８１】
しかし、本実施の形態では、上記のようにアンテナ給電点２５ａ、２５ｂの位置に拘らず、プリント配線基板１の正面方向のアンテナ利得を向上させ、良好な受信特性が得られるため、ダイバーシチ構成する際の無線回路５０の設計、チップ素子４ａ、４ｂ及びアンテナ給電点２５ａ、２５ｂの配置の自由度が大きくなり、無線カードの小形化の観点だけからの設計や配置を行っても、プリント配線基板１の正面方向で常に良好なアンテナ特性を得ることができ、無線カードの小形化を促進することができる。なお、実施の形態１１のダイバーシチ構成は第１〜１０の実施の形態のアンテナ構成のいずれでも可能で、また第１〜１０の実施の形態の異なるアンテナ構成を組み合わせたダイバーシチ構成としても同様に可能である。
【００８２】
（実施の形態１１）
図２１は、本発明の第１１の実施の形態に係る無線通信用アダプタ装置の構成を示した斜視図である。無線カードは、プリント配線基板４１を図示されない平たい直方体の筐体に収納して構成され、プリント配線基板４１は長方形の誘電体基板４２に切り欠き部４０３を有する接地導体板４３が積層されて形成されている。接地導体板４３の右側の切り欠き部４０３の接地導体板４３が無い部分にはチップ素子４４が縦置きに配置され、このチップ素子４４の給電接続端が接地導体板４３の凸部よりの中央に位置するアンテナ給電点４５にストリップ素子４６を通して接続されている。また、このチップアンテナのアンテナ全長（アンテナ給電点４５からチップ素子４４の先端（開放端）までの長さ）は、全体で使用周波数の約二分の一波長の電気長となるようにストリップ素子４６が配線され、前述した第３の実施の形態で説明したアンテナ実装方法に対応している。
【００８３】
本実施の形態によれば、アンテナ給電点４５におけるチップアンテナの入力インピーダンスは、チップ素子４４のアンテナ先端が開放端で電気長が約二分の一波長であることから、接地導体板４３側のインピーダンスに比べて十分に大きな値、すなわち高インピーダンスとなるため、アンテナ給電点４５の位置に拘らず、無線カードの正面方向（こちらの方向が電子機器に無線カードを挿入した時に機器側から突出する方向）のアンテナ利得を向上させ、良好な特性が得られるため、無線カードの小形化の観点からのみアンテナ給電点４５の位置を決定すれば良く、無線カードの小形化を促進することができる。
【００８４】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ストリップ素子の配線長を調整して無線回路上に配置されるアンテナ給電点から前記アンテナの先端までの電気長が使用周波数のほぼ二分の一波長にすることによりアンテナ給電点からアンテナ側のインピーダンスを高くすることができ、これによってアンテナ給電点の位置に依らずに前記基板の突出方向（正面方向）のアンテナ利得を向上させることができるため、アンテナ給電点の位置は無線通信用アダプタ装置（無線カード）を小形化する観点のみから決定すればよく、アンテナ感度を損なうこと無く、無線通信用アダプタ装置の小形化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。
【図２】図１に示した接地導体板に誘起される電流成分を示した図である。
【図３】図１に示したアンテナ給電点からチップアンテナの先端までの電気長を算出するための説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。
【図５】図４に示した接地導体板に誘起される電流成分を示した図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。
【図９】図８に示したアンテナ給電点からチップアンテナの先端までの電気長を算出するための説明図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。
【図１１】本発明の第７の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。
【図１２】本発明の第８の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。
【図１３】本発明の第９の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。
【図１４】折返しモノポールアンテナ及び折返し逆Ｌ形アンテナの電気長に対する基板正面方向のアンテナ利得の関係を示した特性図である。
【図１５】折返しモノポールアンテナ及び折返し逆Ｌ形アンテナの電気長に対する基板正面方向のアンテナ利得の関係を示した他の特性図である。
【図１６】図１に示したチップアンテナのアンテナ放射特性を示した図である。
【図１７】図４に示したチップアンテナのアンテナ放射特性を示した図である。
【図１８】図８に示したチップアンテナのアンテナ放射特性を示した図である。
【図１９】図９に示したチップアンテナのアンテナ放射特性を示した図である。
【図２０】本発明の第１０の実施の形態に係るアンテナ実装方法を説明する図である。
【図２１】本発明の第１１の実施の形態に係る無線通信用アダプタ装置の構成を示した斜視図である。
【図２２】従来のチップアンテナを基板に実装する方法例を示した図である。
【図２３】従来のチップアンテナを基板に実装する他の方法例を示した図である。
【図２４】図２３に示したアンテナ構成例に対応するアンテナ放射特性を示した図である。
【符号の説明】
１、４１プリント配線基板
２、４２誘電体基板
３、３１、４３接地導体板
４、４ａ、４ｂ、４４チップ素子
５、７、９、２０、２１、２３、２４、２５ａ、２５ｂ、２６、２７、４５アンテナ給電点
６、８、１０、２９、４６、１０１、１０３、１０４、１０５ａ、１０５ｂストリップ素子
２６スイッチ
５０無線回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wireless communication adapter device having a wireless communication function, and more particularly to a method for mounting an antenna built in the adapter device.
[0002]
[Prior art]
Portable electronic devices such as PDA (TM) and portable personal computers are not only excellent in portability, but also have high functionality and sufficiently satisfy performance, and are widely used. . These portable electronic devices implement wireless access functions such as wireless LAN and BlueTooth (TM) by mounting wireless communication adapter devices such as PCMCIA cards (PC cards) and compact flash cards (TM). .
[0003]
Since such a card-type wireless adapter device (hereinafter referred to as a wireless card) is mainly used by being mounted on a portable electronic device, it has a compact outer shape that is easy to handle, and the antenna is a housing of the wireless card. Usually, the antenna is built in the body (for example, Patent Document 1) or the antenna unit is mechanically deployed at the time of use.
[0004]
The antenna of the system that mechanically deploys the antenna part during use has mechanical moving parts and is prone to failure, and the user has to deploy the antenna one by one during communication, and the operability is inferior There are disadvantages. On the other hand, a wireless card with a built-in antenna is less likely to break down because it has no mechanical moving parts, and it can be used at all times, so users can use it without being aware of wireless communication. There is merit that we can do it. As this built-in antenna, a printed antenna in which an antenna element is formed as a wiring pattern on a printed board of a wireless card or an antenna (hereinafter referred to as a chip antenna) that is surface-mounted on a printed board by making the antenna element into a component is widely used. It has been.
[0005]
Incidentally, it is generally known that an antenna needs to be resonated at a frequency to be used, and the antenna size for this purpose is an integral multiple of half the resonance wavelength. This dimension can be reduced (shortened) by the effect of adjacent dielectrics. For example, a printed circuit board used in a frequency band from S band (2 to 4 GHz) to C band (4 to 8 GHz) used by a wireless LAN uses a thin plate material having a low dielectric constant of about 3 to 5. ing. Therefore, the printed antenna formed on the wireless card substrate cannot be expected to be miniaturized by the action of the dielectric, so that the effect of miniaturizing the wireless card is small.
[0006]
On the other hand, the chip antenna is an antenna of a system in which a component antenna element is surface-mounted on a card substrate. In this chip antenna, for example, the whole or a part of a monopole antenna or an inverted F-shaped antenna is sealed with a dielectric material (for example, a resin material such as a resin or a ceramic material such as alumina ceramic) that is an electrical insulator. Or it is the antenna element packaged using means, such as comprising on a resin base material.
[0007]
Here, as the resin material used for the antenna package, for example, a ceramic material having a high dielectric constant can be used, so that the antenna element can be reduced in size and height. The appearance and shape of the chip element is generally a rectangular parallelepiped or a cylindrical block, and electrodes such as an antenna feed terminal and a ground terminal are mainly formed on the lower surface thereof. Further, in the chip antenna, since the feeding portion is formed as a terminal electrode, the degree of freedom of arrangement of feeding points with respect to the antenna is increased. Therefore, the chip antenna has a higher degree of freedom in antenna arrangement than the above-described printed antenna, and can contribute to miniaturization of the wireless card.
[0008]
Next, a conventional method for installing a chip antenna on a wireless card substrate will be described. In FIG. 22, the chip element 11 (or 12) is appropriately disposed in a portion where the ground conductor plate (metal conductor portion) 14 of the wireless card substrate 13 is not present. Terminals 15 and 16 for taking out electrical signals from the wireless circuit section are installed at the end of the circuit side grounding conductor plate 14 of the same wireless card board 13, and these serve as antenna feeding points. The antenna feeding point 15 (or 16) and the feeding connection end (terminal) of the chip element 11 (or 12) are connected by a strip-shaped conductor 17 (or 18, hereinafter referred to as a strip element).
[0009]
However, the strip element 17 (or 18) forms part of the antenna with a conductor line. Conventionally, the strip element 17 (or 18) is used so that the electrical length from the antenna feeding point 15 (or 16) to the tip of the antenna is ¼ wavelength of the operating frequency, which is most advantageous from the viewpoint of miniaturization. It is connected. Here, the electrical length refers to a length in consideration of the wavelength shortening effect due to the influence of a nearby dielectric.
[0010]
Here, the characteristics of the monopole chip antenna are almost the same whether placed vertically or horizontally. As shown in the chip antenna 11 shown in FIG. 22, the horizontal installation corresponds to an “inverted L-shaped antenna” which is a modification of the monopole antenna. As shown in the chip element 12, the monopole type is used in the vertical installation. It becomes an antenna.
[0011]
FIG. 23 is a typical example in which a chip antenna and an antenna feeding point are arranged on a wireless card substrate. Here, a part of the ground conductor plate is cut out in a rectangular shape according to the size of the chip antenna, and the antenna is arranged in this part. FIGS. 23A, 23B, and 23C show the case where the chip element is horizontally arranged in the rectangular cutout, and FIGS. 23D, 23E, and 23F show the chip element vertically arranged. This is the case. The arrangement of the strip element depends on the position of the antenna feeding point. In FIGS. 23A and 23F, the position of the antenna feeding point is “side” of the wireless card board, and FIGS. FIG. 23C and FIG. 23D show antenna configurations when the antenna feeding point is arranged closer to the “center”. However, for convenience, with respect to the antenna arrangement of the wireless card substrate 13, the antenna side is the front direction of the substrate and the left and right ends of the substrate are the sides.
[0012]
The following evaluation mainly relates to antenna radiation characteristics in the horizontal plane ((xy) plane) important in actual use, in the front direction of the wireless card (positive direction of the x axis), and in the vicinity thereof. Note that when a wireless card is attached to an electronic device such as a PDA (TM), the front direction shown in FIGS. 22 and 23 is a direction protruding from the housing of the electronic device. In order to perform good communication without being affected, it is advantageous that the antenna gain in this direction is high, so it is important to increase the gain in the front direction of the wireless card.
[0013]
When the ceramic package type chip element was used in the antenna arrangement example of FIG. 23, the following results were obtained as actual antenna radiation characteristics.
[0014]
FIG. 24 shows examples of antenna radiation characteristics for the respective antenna configuration examples of FIGS. 23 (a) to 23 (f). In the following description, the antenna configuration of FIGS. 23A to 23F corresponds to the antenna radiation characteristics of FIGS. 24A to 24F. FIG. 24A shows antenna radiation characteristics with respect to the antenna configuration of FIG. 23A. The antenna gain at the front of the wireless card is about −2 dB, and the antenna directivity is almost flat in a desired range in the horizontal plane. The antenna gain for each antenna configuration of (b) to (f) is (b) about -7 decibels, (c) about -8 decibels, (d) about -4 decibels, (e) about -6 decibels, and ( f) About -1 dB is obtained. As for the antenna directivity in a desired range in the horizontal plane, it can be seen from (b) to (e) that the antenna gain is low and the gain deviation with respect to the azimuth is large. On the other hand, in the case of (f), the antenna radiation characteristics equivalent to (a) are obtained.
[0015]
In the antenna radiation characteristic evaluation, the antenna radiation characteristics are relatively good in the cases of FIGS. 23 (a) and (f), both of which are when the antenna is fed from the side (outside) of the wireless card board. . Each of the other antenna configurations has problems such as a large antenna gain deviation and a decrease in antenna gain in the vicinity of the front direction of the wireless card. From these cases, it can be seen that the antenna radiation characteristics of the wireless card vary depending on the arrangement of the chip antenna and the antenna feeding configuration.
[0016]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-6603 (page 3-4, FIG. 2)
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to reduce the size of the wireless card, the arrangement of various parts to be attached to the wireless card substrate and the position of the antenna feeding point should be determined freely from the viewpoint of downsizing. However, in that case, the position of the antenna feeding point of the chip antenna is not necessarily the position where the antenna radiation characteristic on the front side of the wireless card is good, and in general, the antenna feeding point that contributes to the miniaturization of the wireless card. There is a problem that the position and the position of the antenna feeding point where the antenna radiation characteristics are good are different.
[0018]
The present invention has been made in order to solve the above-described conventional problems, and an adapter device for wireless communication that can improve the antenna radiation characteristics in the front direction of the wireless card irrespective of the position of the antenna feeding point. And an antenna mounting method.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, in a preferred embodiment of the present invention, a rectangular or square substrate on which a wireless circuit is mounted is provided, one end of the substrate is inserted into an information device, and the other end is the information device. A wireless communication adapter device used so as to protrude from a chip, comprising: a chip element having an antenna function; and a strip-shaped conductor connecting the chip element to an antenna feeding point disposed on the wireless circuit A part or all of the antenna is provided in the protruding region of the substrate, and the electrical length from the antenna feeding point to the tip of the antenna is approximately a half wavelength of the operating frequency.
[0020]
According to this invention, the antenna length is adjusted by adjusting the wiring length of the strip-shaped conductor so that the electrical length from the antenna feeding point arranged on the radio circuit to the tip of the antenna is approximately half the wavelength of the use frequency. By increasing the impedance on the antenna side from the feeding point and suppressing the negative phase component of the current induced on the ground conductor plate side of the wireless circuit by the transmission output from the antenna, the above-mentioned is performed regardless of the position of the antenna feeding point. The antenna gain in the protruding direction (front direction) of the substrate can be improved.
[0021]
Also, in a preferred embodiment of the present invention, when the wavelength of the operating frequency is λ and the wavelength considering the shortening effect due to the influence of a dielectric close to the antenna is λg (λg ≦ λ), λg / 2−λg / 20) to (λg / 2 + λg / 12) or λg / 2 to (λg / 2 + λg / 8) is desirable.
[0022]
According to the present invention, the electrical length from the antenna feeding point arranged on the radio circuit to the tip of the antenna is in the range of (λg / 2−λg / 20) to (λg / 2 + λg / 12) or (λg / 2- (λg / 2 + λg / 8)) range, the impedance on the antenna side from the antenna feeding point is increased, and the reverse phase component of the current induced on the ground conductor plate side of the radio circuit by the transmission output from the antenna By suppressing the antenna gain, the antenna gain in the protruding direction of the substrate can be improved regardless of the position of the antenna feeding point.
[0023]
Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention, it is desirable that the chip element is an element in which all or a part of a strip-shaped conductor plate is sealed with a dielectric and packaged.
[0024]
According to the present invention, since a part of the antenna is a packaged chip element, the degree of freedom of antenna arrangement is large, which can contribute to miniaturization of the wireless card.
[0025]
Further, in a preferred embodiment of the present invention, a board having a rectangular or square shape on which a wireless circuit is mounted is used, and one end of the board is inserted into an information device and the other end is projected from the information device. An antenna mounting method for an antenna built in an adapter device for wireless communication comprising: a chip element having an antenna function; and a strip-shaped conductor that connects the chip element to an antenna feeding point disposed on the wireless circuit. A step of mounting the antenna to be configured on the protruding region of the substrate, and wiring the strip-shaped conductor so that the electrical length from the antenna feeding point to the tip of the antenna is approximately a half wavelength of the operating frequency. It is desirable to have a process.
[0026]
According to this invention, by adjusting the wiring length of the strip-shaped conductor to make the electrical length from the antenna feeding point arranged on the radio circuit to the tip of the antenna to be approximately a half wavelength of the use frequency, By increasing the impedance on the antenna side from the antenna feed point and suppressing the negative phase component of the current induced on the ground conductor plate side of the radio circuit by the transmission output from the antenna, it does not depend on the position of the antenna feed point. The antenna gain in the protruding direction of the substrate can be improved.
[0027]
Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention, when the wavelength of the operating frequency is λ and the wavelength considering the shortening effect due to the influence of a dielectric close to the antenna is λg (λg ≦ λ), λg / 2−λg / 20) to (λg / 2 + λg / 12) or λg / 2 to (λg / 2 + λg / 8) is desirable.
[0028]
According to the present invention, the electrical length from the antenna feeding point arranged on the radio circuit to the tip of the antenna is in the range of (λg / 2−λg / 20) to (λg / 2 + λg / 12) or (λg / 2 to (λg / 2 + λg / 8)) range, the impedance on the antenna side from the antenna feeding point is increased, and the negative phase component of the current induced on the radio circuit side by the transmission output from the antenna is suppressed. Thus, the antenna gain in the protruding direction of the substrate can be improved regardless of the position of the antenna feeding point.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to the first embodiment of the present invention.
[0030]
A chip element 4 is vertically surface-mounted on a portion of the dielectric substrate 2 constituting the printed wiring board 1 where the ground conductor plate 3 is not provided, and a power supply connection end (not shown) of the chip element 4 is connected to the ground conductor plate 3. Is electrically connected by a strip element 6 to an antenna feeding point 5 disposed at the center of the edge of the antenna.
[0031]
When the chip element 4 is mounted, the strip element 6 is disposed in the vicinity of the feed line connecting end of the chip element 4 in the extending direction of the chip element 4, so that the antenna feed point 5 is connected to the tip of the chip element 4. The whole is wired so as to have a folded monopole structure in which the monopole antenna is folded in between. Moreover, the strip element is such that the total antenna length (the length from the antenna feeding point 5 to the tip (open end) of the chip element 4) of the chip element 4 is an electrical length of about one-half wavelength of the operating frequency as a whole. 6 is wired.
[0032]
Next, the operation when a transmission output signal is sent from the antenna feeding point 5 to the above chip antenna will be described. In FIG. 1, the impedance when viewing the ground conductor plate 3 side from the antenna feeding point 5 is low impedance. On the other hand, the input impedance of the chip antenna at the antenna feeding point 5 is sufficiently larger than the impedance on the ground conductor plate 3 side since the antenna tip of the chip antenna is an open end and the electrical length is about a half wavelength. A large value, that is, a high impedance.
[0033]
Therefore, the antenna feed point 5 is electrically disconnected (isolated) between the chip antenna and the ground conductor plate 3, and the antenna feed point 5 is near the chip antenna side. Inflow of unnecessary current components is prevented. As a result, the current 100 induced along the antenna installation side end of the ground conductor plate 3 is not disturbed as shown in FIG. 2, and the current components having opposite phases are suppressed. As shown, it flows in one direction.
[0034]
Here, the antenna radiation characteristics of the wireless card are the radiation from the monopole antenna composed of the chip element 4 and the strip element 6 described above, and the induced current 100 from the peripheral portion of the ground conductor plate 3, particularly the edge on the antenna ground side. The radiation is synthesized. Therefore, when there is no current component that is in the opposite phase of the induced current as in this example or can be ignored, the radiation from the current component in the opposite phase cancels each other toward the front of the printed wiring board 1. Therefore, the antenna radiation characteristic in the front direction of the printed wiring board 1 of the chip antenna is improved.
[0035]
Here, the electrical length described above will be described. In a printed wiring board (for example, a PC card) 1 composed of a ground conductor plate 3 and a dielectric substrate 2 whose width is electrically less than a half wavelength, for a wavelength (λo) in a free space of a use frequency. The electrical length of the folded monopole antenna using the wavelength (λg ≦ λo) in consideration of the shortening effect due to the influence of the adjacent dielectric is as follows. That is, the electrical length of the folded monopole antenna on the printed wiring board 1 is (λg / 2−λg / 20) to (λg / 2) to (λg / 2 + λg / 12).
[0036]
Next, the equivalent electrical length of the antenna for the folded monopole antenna configuration shown in FIG. 1 is estimated using FIG. FIG. 3 shows an antenna configuration example that does not disturb the current distribution at the edge of the ground conductor plate 3 regardless of the antenna feeding position and the element arrangement, as described above. (An out-of-phase component of current does not occur. However, when the size of the ground conductor plate 3 is equal to or less than an electrical half wavelength.)
[0037]
In the example of FIG. 3, the electrical length from the antenna feeding point 5 on the edge of the ground conductor plate 3 to the open end of the tip of the chip element 4 is ½ wavelength. In FIG. 3, the electrical length from the antenna feeding point 5 to the arrow (→) 60 of the strip element 6 corresponds to about one-eighth wavelength.
[0038]
With respect to FIG. 3, in the numerical calculation, from the case where the electrical length of the strip element is shorter than one-half wavelength to about one-twentieth wavelength, the antenna gain · The radiation characteristics have been found to be good. Therefore, this electrical length is approximately (λg / 2−λg / 20) or more and (λg / 2 + λg / 20) or less.
[0039]
FIG. 14 is a characteristic diagram showing the relationship of the antenna gain in the front direction of the substrate with respect to the electrical length of the folded monopole antenna shown in FIG. 30 is a characteristic line of the folded monopole antenna shown in FIG. 1, and the range of −0.05 λg to 0.10 λg before and after the reference point (0.00 on the horizontal axis) with respect to the point of λg / 2 of the operating frequency. It can be seen that the antenna gain in the front direction of the substrate is high.
[0040]
FIG. 15 is another characteristic diagram showing the relationship of the antenna gain in the front direction of the substrate with respect to the electrical length of the folded monopole antenna shown in FIG. Reference numeral 32 denotes a characteristic example of the folded monopole antenna shown in FIG. 1. In this case, the characteristic example is when the antenna feeding point 5 is fixed to the center of the ground conductor plate 3. Also in this case, it can be seen that the antenna gain in the front direction of the substrate is high in the range from −0.02λg to 0.12λg before and after the point of λg / 2 of the use frequency as a reference (0.00).
[0041]
According to the present embodiment, the electrical length of the chip antenna arranged vertically on the printed circuit board 1 and configured as a folded monopole antenna is approximately half a wavelength, more precisely (λg / 2−λg / 20 ) To (λg / 2) to (λg / 2 + λg / 12), the apparent impedance of the chip antenna viewed from the antenna feeding point 5 is increased, and the antenna installation side edge of the ground conductor plate 3 is increased. The antenna radiation characteristics in the front direction of the printed wiring board 1 can be improved by suppressing the influence of the component whose phase is reversed in the current component 100 induced in the part. In particular, by increasing the apparent input impedance of the chip antenna, the antenna conductor side edge of the ground conductor plate 3 is located at any position on the edge of the ground conductor plate 3 where the antenna feeding point 5 is located. 16, even if the antenna feeding point 5 is near the inner side, which is disadvantageous for the antenna radiation characteristic in the front direction of the printed wiring board 1 in the related art. As shown in the antenna radiation characteristics, the antenna gain in the front direction of the printed wiring board 1 (the 0 degree direction in FIG. 16) can be improved, and good characteristics can be obtained. Therefore, even if the position of the antenna feeding point 5 is determined only from the viewpoint of miniaturization of the wireless card, the antenna radiation characteristic in the front direction of the printed wiring board 1 can always be improved, without impairing the antenna gain performance, Miniaturization of the wireless card can be promoted.
[0042]
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to the second embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
[0043]
A chip element 4 is vertically surface-mounted on a portion of the dielectric substrate 2 constituting the printed wiring board 1 where the ground conductor plate 3 is not provided, and a power supply connection end of the chip element 4 is disposed outside the ground conductor plate 3. The antenna feed point 7 is electrically connected by a strip element 8.
[0044]
When the chip element 4 is mounted, the strip element 8 is disposed in the vicinity of the feed line connecting end of the chip element 4 in the extending direction of the chip element 4, so that the antenna feed point 7 is connected to the tip of the chip element 4. The whole is wired so as to have a folded monopole structure in which the monopole antenna is folded in between. Moreover, the chip element 8 has a total length (the length from the antenna feeding point 7 to the tip (open end) of the chip element 4) of the chip antenna so that the overall electric length is about one-half wavelength of the operating frequency. Is arranged.
[0045]
Therefore, the folded monopole antenna according to the present embodiment is different from the first embodiment only in the position of the antenna feeding point 7 and the relative position of the strip element 8 with respect to the chip element 4. Therefore, the range of the electrical length is the same as that of the first embodiment, and is (λg / 2−λg / 20) to (λg / 2) to (λg / 2 + λg / 12).
[0046]
Next, the operation when a transmission output signal is sent from the antenna feeding point 7 to the above chip antenna will be described. In FIG. 4, the impedance when the ground conductor plate 3 side is viewed from the antenna feeding point 7 is low impedance. On the other hand, the input impedance of the chip antenna at the antenna feeding point 7 is sufficiently larger than the impedance on the ground conductor plate 3 side because the antenna tip of the chip antenna is an open end and the electrical length is about one-half wavelength. A large value, that is, a high impedance.
[0047]
Therefore, the antenna feed point 7 is electrically disconnected (isolated) between the chip antenna and the ground conductor plate 3, and an unnecessary current component from the chip antenna side in the vicinity of the antenna feed point 7. Inflow will be prevented. As a result, the induced current 100 is not disturbed along the antenna installation side edge of the ground conductor plate 3 as shown in FIG. 5, and the current components having opposite phases are suppressed. As in the first embodiment, it flows in one direction as shown in the figure.
[0048]
Thus, the relationship between the antenna gain in the front direction of the substrate with respect to the electrical length of the folded monopole antenna of the present embodiment has the characteristics shown in 30 of FIG. 14, and is based on the point of λg / 2 of the used frequency (0. 00), the antenna gain in the front direction of the substrate is high in the range from −0.05λg to 0.10λg before and after that. Further, the relationship between the antenna gains in the front direction of the substrate has the characteristic shown by 32 in FIG. 15. In this case as well, −0.02λg before and after the reference point (0.00) with respect to the point of λg / 2 of the operating frequency. It can be seen that the antenna gain in the front direction of the substrate is high in the range up to 0.12 λg.
[0049]
According to the present embodiment, the electrical length of a chip antenna having a folded monopole antenna configuration arranged vertically on the printed wiring board 1 is approximately a half wavelength (λg / 2), more precisely (λg / 2 −λg / 20) to (λg / 2) to (λg / 2 + λg / 12), thereby increasing the apparent impedance of the chip antenna viewed from the antenna feeding point 7, thereby increasing the ground conductor plate 3. As shown in the antenna radiation characteristics of FIG. 17, the front direction of the printed wiring board 1 (0 degree in FIG. 17) Direction) antenna gain, and good characteristics can be obtained. Therefore, as in the first embodiment, even if the position of the antenna feeding point 7 is determined only from the viewpoint of miniaturization of the wireless card, the antenna radiation characteristic in the front direction of the printed wiring board 1 can always be improved, and the antenna Miniaturization of the wireless card can be promoted without impairing gain performance.
[0050]
(Embodiment 3)
FIG. 6 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to the third embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. This example is an antenna mounting method in which the ground conductor plate 31 is cut into a rectangular shape to secure an antenna mounting portion, and the chip element 4 is disposed in that portion.
[0051]
The chip element 4 is vertically surface-mounted on a portion of the dielectric substrate 2 constituting the printed wiring board 1 where the ground conductor plate 31 is not provided, and the feeder connection end of the chip element 4 is disposed inside the ground conductor plate 31. The antenna feed point 20 is electrically connected by the strip element 6. The strip element 6 is arranged close to the extending direction of the chip element 4 from the strip element connection end of the chip element 4, so that the entire monopole antenna is located between the antenna feeding point 20 and the tip of the chip element 4. It is wired so as to have a folded monopole structure folded back. In addition, the strip element 6 has an overall length of the chip antenna (the length from the antenna feeding point 20 to the tip (open end) of the chip element 4) having an electrical length of about one-half wavelength of the operating frequency as a whole. Is wired.
[0052]
This embodiment is completely the same as the configuration of the first embodiment except that the shape of the ground conductor plate 31 is different and that the position of the antenna feeding point 20 located inside is slightly shifted. Since the length of the strip element 6 is adjusted so that the electrical length is approximately one-half wavelength, the apparent input impedance of the chip antenna viewed from the antenna feeding point 20 can be increased. The same effect as in the first embodiment can be obtained.
[0053]
(Embodiment 4)
FIG. 7 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to the fourth embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
[0054]
The chip element 4 is vertically surface-mounted on the portion of the dielectric substrate 2 constituting the printed wiring board 1 where the ground conductor plate 31 is not provided, and the power supply connection end of the chip element 4 is disposed outside the ground conductor plate 31. The antenna feeding point 21 is electrically connected by a strip element 29. The strip element 29 is arranged close to the extending direction of the chip element 4 from the feeding connection end of the chip element 4, so that the whole of the strip element 29 from the antenna feeding point 21 to the tip of the chip element 4 is located between the monopole antenna. Wiring is performed so that a folded monopole structure is obtained. Moreover, the strip element 29 has an overall length of the chip antenna (the length from the antenna feeding point 21 to the tip (open end) of the chip element 4) that is an electrical length of about one-half wavelength of the operating frequency as a whole. Is wired.
[0055]
This embodiment is the same as the third embodiment except that the position of the antenna feeding point 21 located outside is different from the configuration of the third embodiment, and has the same effect.
[0056]
(Embodiment 5)
FIG. 8 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to the fifth embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals. This example is a diagram for explaining an antenna mounting method in the case where a chip antenna is arranged in parallel (or horizontally) on the edge of the ground conductor plate.
[0057]
A chip element 4 is horizontally mounted on a portion of the dielectric substrate 2 constituting the printed wiring board 1 where the ground conductor plate 3 is not provided, and a power supply connection end of the chip element 4 is disposed inside the ground conductor plate 3. The antenna feeding point 9 is electrically connected by a strip element 10 to constitute a folded inverted L-shaped antenna. The chip element 4 and the antenna feeding point 9 are connected by appropriately bending the strip element 10 according to the arrangement of the antenna feeding point 9 arranged at the edge of the ground conductor plate 3, so that the total antenna length of the chip antenna (antenna feeding point) The strip element 10 is wired so that the overall length from 9 to the tip (open end) of the chip element 4 is an electrical length of about one-half wavelength of the operating frequency.
[0058]
Next, an operation when a transmission output signal is sent from the antenna feeding point 9 to the above chip antenna will be described. In FIG. 8, the impedance when viewing the ground conductor plate 3 side from the antenna feeding point 9 is low impedance. On the other hand, the input impedance of the chip antenna at the antenna feeding point 9 is sufficiently larger than the impedance on the ground conductor plate 3 side because the tip end of the chip antenna is an open end and the electrical length is about a half wavelength. A large value, that is, a high impedance.
[0059]
Therefore, the antenna feed point 9 is electrically disconnected (isolated) between the chip antenna and the ground conductor plate 3, and near the antenna feed point 9 from the chip antenna side. Inflow of unnecessary current components is prevented. As a result, the current induced along the antenna installation side edge of the ground conductor plate 3 is not disturbed, and the current components having opposite phases are suppressed and flow in one direction.
[0060]
Here, the antenna radiation characteristic of the wireless card is a combination of radiation from an inverted L-shaped antenna composed of the above-described chip antenna and radiation from the induced current at the peripheral portion of the ground conductor plate 3, particularly the edge portion on the antenna ground side. It will be a thing. Therefore, in this example, there is no current component having an opposite phase as described above, or it can be ignored. Therefore, the radiation from the current components having opposite phases cancels each other, and the front direction of the printed wiring board 1 Since the antenna gain is not attenuated, the antenna radiation characteristics in the front direction of the printed wiring board 1 of the chip antenna are improved.
[0061]
Here, the electrical length described above will be described. In a printed wiring board (for example, a PC card) 1 composed of a ground conductor plate 3 and a dielectric substrate 2 whose width is electrically less than a half wavelength, for a wavelength (λo) in a free space of a use frequency. A description will be given using a wavelength (λg ≦ λo) in consideration of a shortening effect due to the influence of a nearby dielectric.
[0062]
Next, the equivalent electrical length of the inverted L-shaped antenna shown in FIG. 8 is estimated using FIG. FIG. 9 shows an antenna configuration example that does not disturb the current induced at the edge of the ground conductor plate 3 regardless of the antenna feeding position and the element arrangement, as described above. (However, when the size of the grounding conductor plate 3 is less than an electrical half wavelength.)
[0063]
The folded inverted L antenna using the folded strip element 10 of FIG. 9 has an equivalent capacitance between the strip element 10 and the ground conductor plate 3, and this equivalent capacitance is shown in FIG. Compared to the third example, the antenna is electrically capacitive. As a result, the antenna input impedance increases in capacitive reactance, and the antenna characteristics such as the resonance frequency change from the monopole characteristics.
[0064]
Here, in order to make the resonance frequency the same as that of the monopole type, it is necessary to compensate for the above-described capacitance by correcting the electrical characteristics of the antenna by setting the length of the strip element 10 slightly longer. As a result, in the configuration example of this antenna, the length of the strip element 10 is slightly longer (0.03λg to 0.01λg) than the example of FIG. As a result, the electrical length of the antenna with respect to the corrected electrical length is approximately in the range of an electrical half wavelength or more, an electrical half wavelength + about an eighth wavelength or less (λg / 2 to (λg / 2 + λg). / 8)).
[0065]
FIG. 14 is a characteristic diagram showing the relationship of the antenna gain in the front direction of the substrate with respect to the electrical length of the folded inverted L antenna shown in FIG. Reference numeral 33 denotes a characteristic line of the folded inverted L-shaped antenna. It can be seen that the antenna gain in the front direction of the substrate is high in the range from −0.01λg to 0.09λg before and after the point of λg / 2 of the operating frequency is 0.00. .
[0066]
FIG. 15 is a characteristic diagram showing the relationship of the antenna gain in the front direction of the substrate with respect to the electrical length of the folded inverted L antenna shown in FIG. Reference numeral 34 denotes a characteristic line of the folded inverted L-shaped antenna. In this case, the characteristic is obtained when the antenna feeding point 9 is fixed at the center of the edge of the ground conductor plate 3. Also in this case, it can be seen that the antenna gain in the front direction of the substrate is high in the range from −0.02λg to 0.12λg before and after the point of λg / 2 of the operating frequency is 0.00.
[0067]
According to the present embodiment, the electrical length of a chip antenna having a folded inverted L-shaped antenna configuration placed horizontally on the printed wiring board 1 is approximately a half wavelength (λg), more precisely (λg / 2− ( By setting the range of λg / 2 + λg / 8)), the apparent impedance of the chip antenna viewed from the antenna feeding point 9 is increased, and thereby the reverse induced at the antenna installation side edge of the ground conductor plate 3 The influence of the phase current can be suppressed. Thereby, no matter what position the antenna feeding point 9 is, the induced current of the opposite phase does not flow at the antenna installation side edge of the ground conductor plate 3 or can be made negligibly small. Even if the feeding point 9 is near the inner side, which is disadvantageous for the antenna radiation characteristic in the front direction of the printed wiring board 1 in the past, as shown in the example of the antenna radiation characteristic in FIG. 18, the front direction of the printed wiring board 1 (the 0 degree direction in FIG. 18). It can be seen that the antenna gain can be improved and good characteristics are obtained. Therefore, even if the position of the antenna feeding point 9 is determined only from the viewpoint of miniaturization of the wireless card, the antenna radiation characteristic in the front direction of the printed wiring board 1 can always be improved, and the antenna gain performance is not deteriorated. Miniaturization can be promoted.
[0068]
(Embodiment 6)
FIG. 10 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to the sixth embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the fifth embodiment will be described with the same reference numerals. This example is an antenna mounting method in which a ground conductor plate is cut into a rectangular shape to secure an antenna mounting portion, and a chip antenna is disposed in that portion.
[0069]
The chip element 4 is horizontally mounted on the portion of the dielectric substrate 2 constituting the printed wiring board 1 where the ground conductor plate 31 is not provided, and the power supply connection end of the chip element 4 is disposed at the center of the ground conductor plate 31. It is electrically connected to the antenna feeding point 23 by the strip element 101 to constitute a folded inverted L-shaped antenna. In addition, the strip element 101 has an overall length of the chip antenna (the length from the antenna feeding point 23 to the tip (open end) of the chip element 4) of the electrical length of about one-half wavelength of the operating frequency as a whole. Wired.
[0070]
In the present embodiment, the shape of the ground conductor plate 31 is different from the configuration of the fifth embodiment, the wiring shape of the strip element 101 is different, and the position of the antenna feeding point 23 located at the center is grounded. The side of the convex portion in the front direction of the conductor plate 31 is different, but the length of the strip element 101 is adjusted so that the electrical length of the antenna is approximately a half wavelength. Even in the vicinity of the center where the point 23 is disadvantageous for the antenna radiation characteristic in the front direction of the printed wiring board 1 in the past, as shown in the example of the antenna radiation characteristic in FIG. 19, the front direction of the printed wiring board 1 (0 degree in FIG. 19). (Direction) antenna gain can be improved, and it can be seen that good characteristics are obtained, and there is an effect similar to that of the fifth embodiment. Further, since the position of the antenna feeding point 23 is the side of the front convex portion of the ground conductor plate 31, the strip element 101 can be bent only once and the chip element 4 and the antenna feeding point 23 can be connected. it can.
[0071]
(Embodiment 7)
FIG. 11 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to the seventh embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the fifth embodiment will be described with the same reference numerals. This example is an antenna mounting method in which a ground conductor plate is cut into a rectangular shape to secure an antenna mounting portion, and a chip antenna is disposed in that portion.
[0072]
Compared with the configuration of the fifth embodiment, the present embodiment is a strip where the position of the antenna feeding point 24 located in the center is a flat portion on the right side of the front-direction convex portion of the ground conductor plate 31. The wiring shape of the element 10 is different, so that the strip element 10 is bent twice and connected to the antenna feeding point 24, but the strip element 10 has an electrical length of about one-half wavelength. Therefore, the same effect as that of the tenth embodiment can be obtained. In the above description, the same effect can be obtained by arranging the chip element 4 as the flat portion on the left side of the front-direction convex portion of the ground conductor plate 31.
[0073]
(Embodiment 8)
FIG. 12 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to the eighth embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the seventh embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
[0074]
Compared with the configuration of the seventh embodiment, the present embodiment is such that the position of the antenna feeding point 26 is between the convex portion and the flat portion of the ground conductor plate 31 and the wiring shape of the strip element 103 is different. Although different, other configurations are the same, and the length of the strip element 103 is adjusted so that the electrical length of the antenna is approximately a half wavelength.
[0075]
(Embodiment 9)
FIG. 13 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to the ninth embodiment of the present invention. However, the same parts as those in the seventh embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.
[0076]
Compared with the configuration of the seventh embodiment, the present embodiment is such that the position of the antenna feeding point 27 is located on the right (left) side of the convex portion of the ground conductor plate 31 and the wiring of the strip element 104. Although the shapes are different, other configurations are the same, and the length of the strip element 104 is adjusted so that the electrical length of the antenna is approximately one-half wavelength.
[0077]
(Embodiment 10)
FIG. 20 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to the tenth embodiment of the present invention, in which diversity is configured by arranging two chip antennas. Chip elements 4a and 4b are mounted on the notch of the ground conductor plate 31 of the dielectric substrate 2 constituting the printed circuit board 1 so as to be horizontally mounted symmetrically with respect to the convex portion of the dielectric substrate 2. The feeding connection ends of 4a and 4b are electrically connected to antenna feeding points 25a and 25b arranged at the center of the ground conductor plate 31 by strip elements 105a and 105b. These antenna feed points 25 a and 25 b are connected to the radio circuit 50 via the switch 26.
[0078]
When the chip elements 4a and 4b are mounted, the strip elements 105a and 105b are such that the entire length from the antenna feeding points 25a and 25b to the tips of the chip elements 4a and 4b has an electrical length of about one-half wavelength of the operating frequency. The strip elements 105a and 105b are wired.
[0079]
Next, the operation of the present embodiment will be described. The radio circuit 50 outputs a transmission signal to the chip elements 4a and 4b through the switch 26 and the antenna feeding points 25a and 25b. The input impedance of the chip antenna at the antenna feeding points 25a and 25b is sufficiently larger than the impedance on the ground conductor plate 3 side because the tip end of the chip antenna is open and the electrical length is about one-half wavelength. That is, the impedance becomes high, and the antenna gain in the front direction of the printed wiring board 1 is improved regardless of the positions of the antenna feeding points 25a and 25b, and good characteristics can be obtained. However, since the diversity configuration is mainly used during reception, the antenna characteristics are assumed to be those during reception.
[0080]
By the way, in the case of the diversity configuration, it is not unreasonable that the two chip antennas are arranged symmetrically and the power supply unit is brought near the center of the board in terms of radio circuit design from the viewpoint of miniaturization of the radio card. There is an advantage that the wiring connecting the radio circuit 50 and the antenna feeding points 25a and 25b can be shortened as well as the design. Therefore, the antenna feed points 25a and 25b are often near the center on both sides of the convex portion of the ground conductor plate 31, as shown. However, from the conventional viewpoint, if the antenna feeding points 25a and 25b are near the center of the printed wiring board 1, the antenna gain in the front direction of the printed wiring board 1 deteriorates, and good antenna characteristics cannot be obtained. The arrangement of the antenna feed points 25a and 25b must be avoided.
[0081]
However, in this embodiment, the diversity configuration is achieved because the antenna gain in the front direction of the printed wiring board 1 is improved and good reception characteristics can be obtained regardless of the positions of the antenna feeding points 25a and 25b as described above. The degree of freedom of the design of the radio circuit 50 and the arrangement of the chip elements 4a and 4b and the antenna feed points 25a and 25b is increased, and the printed circuit board can be used even if the design and arrangement are made only from the viewpoint of miniaturization of the radio card. Therefore, it is possible to always obtain good antenna characteristics in the front direction of 1, and to promote downsizing of the wireless card. Note that the diversity configuration of the eleventh embodiment can be any of the antenna configurations of the first to tenth embodiments, and can also be a diversity configuration combining different antenna configurations of the first to tenth embodiments. It is.
[0082]
(Embodiment 11)
FIG. 21 is a perspective view showing the configuration of the adapter for wireless communication according to the eleventh embodiment of the present invention. The wireless card is configured by housing a printed wiring board 41 in a flat rectangular housing (not shown), and the printed wiring board 41 is formed by laminating a rectangular dielectric substrate 42 and a ground conductor plate 43 having a notch 403. Has been. A chip element 44 is arranged vertically in a portion of the cut-out portion 403 on the right side of the ground conductor plate 43 where the ground conductor plate 43 is not provided, and the power supply connection end of the chip element 44 is at the center from the convex portion of the ground conductor plate 43. Is connected through the strip element 46 to the antenna feed point 45 located at the position. Further, the strip element 46 has an overall length of the chip antenna (the length from the antenna feeding point 45 to the tip (open end) of the chip element 44) that is an electrical length of about one-half wavelength of the operating frequency as a whole. Corresponds to the antenna mounting method described in the third embodiment.
[0083]
According to the present embodiment, the input impedance of the chip antenna at the antenna feeding point 45 is the impedance on the ground conductor plate 43 side because the antenna tip of the chip element 44 is an open end and the electrical length is about a half wavelength. Since this is a sufficiently large value, that is, a high impedance, the front direction of the wireless card regardless of the position of the antenna feeding point 45 (this direction is the direction protruding from the device side when the wireless card is inserted into the electronic device) Therefore, the position of the antenna feeding point 45 may be determined only from the viewpoint of miniaturization of the radio card, and the miniaturization of the radio card can be promoted.
[0084]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can implement also with another various form in a concrete structure, a function, an effect | action, and an effect.
[0085]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the electrical length from the antenna feeding point arranged on the wireless circuit by adjusting the wiring length of the strip element to the tip of the antenna is approximately one half of the operating frequency. By setting the wavelength, the impedance on the antenna side from the antenna feeding point can be increased, and thereby the antenna gain in the protruding direction (front direction) of the substrate can be improved regardless of the position of the antenna feeding point. The position of the antenna feeding point may be determined only from the viewpoint of downsizing the wireless communication adapter device (wireless card), and the downsizing of the wireless communication adapter device can be promoted without impairing the antenna sensitivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating an antenna mounting method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing current components induced in the ground conductor plate shown in FIG. 1;
FIG. 3 is an explanatory diagram for calculating an electrical length from the antenna feeding point shown in FIG. 1 to the tip of the chip antenna.
FIG. 4 is a diagram illustrating an antenna mounting method according to a second embodiment of the present invention.
5 is a diagram showing a current component induced in the ground conductor plate shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating an antenna mounting method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating an antenna mounting method according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an antenna mounting method according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 9 is an explanatory diagram for calculating an electrical length from the antenna feeding point shown in FIG. 8 to the tip of the chip antenna.
FIG. 10 is a diagram illustrating an antenna mounting method according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to a seventh embodiment of the present invention;
FIG. 12 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to an eighth embodiment of the present invention;
FIG. 13 is a diagram illustrating an antenna mounting method according to a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a characteristic diagram showing the relationship of the antenna gain in the front direction of the substrate with respect to the electrical length of the folded monopole antenna and folded inverted L-shaped antenna.
FIG. 15 is another characteristic diagram showing the relationship of the antenna gain in the front direction of the substrate with respect to the electrical length of the folded monopole antenna and the folded inverted L-shaped antenna.
FIG. 16 is a diagram showing antenna radiation characteristics of the chip antenna shown in FIG. 1;
FIG. 17 is a diagram showing antenna radiation characteristics of the chip antenna shown in FIG. 4;
18 is a diagram showing antenna radiation characteristics of the chip antenna shown in FIG. 8. FIG.
19 is a diagram showing antenna radiation characteristics of the chip antenna shown in FIG. 9. FIG.
FIG. 20 is a diagram for explaining an antenna mounting method according to a tenth embodiment of the present invention;
FIG. 21 is a perspective view showing a configuration of a wireless communication adapter device according to an eleventh embodiment of the present invention.
FIG. 22 is a diagram showing an example of a method of mounting a conventional chip antenna on a substrate.
FIG. 23 is a view showing another method example of mounting a conventional chip antenna on a substrate.
24 is a diagram showing antenna radiation characteristics corresponding to the antenna configuration example shown in FIG. 23. FIG.
[Explanation of symbols]
1, 41 Printed circuit board
2, 42 Dielectric substrate
3, 31, 43 Grounding conductor plate
4, 4a, 4b, 44 Chip elements
5, 7, 9, 20, 21, 23, 24, 25a, 25b, 26, 27, 45 Antenna feed point
6, 8, 10, 29, 46, 101, 103, 104, 105a, 105b Strip element
26 switch
50 Radio circuit

Claims

A wireless communication adapter device having a rectangular or square substrate on which a wireless circuit is mounted, one end of the substrate being inserted into an information device, and the other end protruding from the information device. ,
A chip element having an antenna function;
A part or all of an antenna composed of a strip-shaped conductor connecting the chip element to an antenna feeding point disposed on the wireless circuit is provided in a protruding region of the substrate,
An adapter for wireless communication, wherein an electrical length from the antenna feeding point to the tip of the antenna is approximately a half wavelength of a use frequency.

The electrical length is defined as (λg / 2−λg / 20), where λ is the wavelength of the operating frequency and λg (λg ≦ λ) is a wavelength that takes into account the shortening effect due to the influence of the dielectric close to the antenna. The wireless communication adapter device according to claim 1, wherein (λg / 2 + λg / 12) or λg / 2 to (λg / 2 + λg / 8).

3. The wireless communication adapter device according to claim 1, wherein the chip element is an element in which all or a part of a strip-shaped conductor plate is sealed with a dielectric and packaged.

It has a rectangular or square substrate on which a wireless circuit is mounted, and is embedded in a wireless communication adapter device used so that one end of the substrate is inserted into an information device and the other end protrudes from the information device. An antenna mounting method for an antenna,
Mounting an antenna composed of a chip element having an antenna function and a strip-shaped conductor connecting the chip element to an antenna feeding point disposed on the wireless circuit in a protruding region of the substrate;
Wiring the strip-shaped conductor so that the electrical length from the antenna feeding point to the tip of the antenna is approximately a half wavelength of the operating frequency.

The electrical length is defined as (λg / 2−λg / 20), where λ is the wavelength of the operating frequency and λg (λg ≦ λ) is a wavelength that takes into account the shortening effect due to the influence of the dielectric close to the antenna. The antenna mounting method according to claim 4, wherein (λg / 2 + λg / 12) or λg / 2 to (λg / 2 + λg / 8).