CN104025378B - 无线终端 - Google Patents

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Abstract

对辐射导体(104)供电的供电端子(105)与电路基板(103)连接，在供电端子(105)的附近经由第一接地端子(108)使电路基板(103)上的地线与接地导体(107)电连接，并且，在离第一接地端子(108)较远的位置经由第二接地端子(109)使电路基板(103)上的地线与接地导体(107)电连接。另外，以接地导体(107)接近气量计的金属壳体的方式设置无线终端(100)。由此，采用工作频率相对于1波长充分小的无线终端(100)，能够获得高辐射效率。

Description

无线终端
技术领域
本发明涉及装载于由金属壳体构成的仪表设备类，具有高天线性能的小型的无线终端。
背景技术
近年来，在设置于房屋、高楼等建筑物的对气体、电等的使用量进行测量的仪表中导入装载有无线终端、通过无线通信收集数据的自动检测系统。在这样的自动检测系统中，根据安装于仪表的无线终端的天线的性能决定通信范围，所以确保高效率的天线的性能成为较大课题。另外，从设置于仪表的容易性出发，也要求天线的小型化和内置化。
作为装载于这样的无线终端的天线，提案有将接地导体板用作天线的地线的基板安装方式的板状天线(参照专利文献1)。该天线将接地导体板和板状天线的短路导体经由印刷电路基板的配线图案进行连接，将接地导体板用作天线的地线。接地导体板能够根据设置在辐射导体板和印刷电路基板之间、在接地导体板和印刷电路基板之间的印刷电路基板的面上配置无线电路进行无线终端的小型化。另外，在无线终端内配置反射导体板或作为反射导体利用仪表等的金属壳体，由此能够实现高天线性能。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-313212号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在上述专利文献1中记载的板状天线中，为了实现高天线性能，需要反射导体板，存在部件数量增加的技术问题。另外，在将仪表的金属壳体替代反射导体板的情况下，接地导体板和金属壳体之间隔变大，所以具有天线性能的改善量小的技术问题。
本发明是用为解决上述技术问题而完成的，目的在于提供在设置有气量计(gasmeter)等的金属壳体的情况下能够实现高天线性能的、具有简单且小型的结构无线终端。
用于解决课题的方法
为了达成上述目的，本发明的第一无线终端是用于无线通信的无线终端，其特征在于，包括：具有处于工作频率时的1/2波长以上1波长以下的周长的无线电路基板；在上述无线电路基板的一个面侧与上述无线电路基板相对地配置的天线元件；在上述无线电路基板的另一个面侧与上述无线电路基板相对地配置的接地导体；和将上述无线电路基板和上述接地导体电连接的多个接地端子，上述多个接地端子中的第一接地端子配置在从上述无线电路基板向上述天线元件供电的供电部的附近，上述多个接地端子中的第二接地端子，从上述第一接地端子隔着处于上述工作频率时的1/4波长以上的距离配置在上述无线电路基板的缘部。
另外，本发明的第二无线终端是用于无线通信的无线终端，其特征在于，包括：具有处于工作频率时的1/2波长以上1波长以下的周长的无线电路基板；在上述无线电路基板的一个面侧与上述无线电路基板相对地配置的第一和第二天线元件；在上述无线电路基板的另一个面侧与上述无线电路基板相对地配置的接地导体；和将上述无线电路基板和上述接地导体电连接的多个接地端子，上述多个接地端子中的第一接地端子配置在从上述无线电路基板向上述第一天线元件供电的供电部的附近，上述多个接地端子中的第二接地端子配置在从上述无线电路基板向上述第二天线元件供电的供电部的附近。
发明的效果
根据本发明，在具有工作频率具有1/2波长以上1波长以下的周长的无线电路基板上配置的天线结构的无线终端中，与无线电路基板平行地配置接地导体，将无线电路基板和接地导体在规定的位置电连接，由此能够实现具有高效率且小型的天线构成的无线终端。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的无线终端的结构的分解立体图。
图2是与3个比较例的情况一起表示图1的无线终端的辐射效率的图。
图3是表示图1的无线终端的变形例的立体图。
图4是表示本发明的第二实施方式的无线终端的结构的立体图。
图5是与变形例的情况一起表示图4的无线终端的辐射效率的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。
＜第一实施方式＞
图1表示本发明的第一实施方式的无线终端100。图1所示的无线终端100包括：第一树脂壳体101、第二树脂壳体102、电路基板103、辐射导体104、供电端子105、短路端子106、接地导体107、第一接地端子108和第二接地端子109。
第一树脂壳体101和第二树脂壳体102为例如由作为低损失材料的聚丙烯、ABS等树脂材料形成的凹形状的壳体，彼此的开口重合，通过螺钉固定、熔接等而构成盒形状的壳体。
电路基板103例如为长度Lr1、宽度Lr2的两面包铜基板，在基板表面安装有无线电路、控制电路等。此时，长度Lr1和宽度Lr2设定为电路基板103的周长为处于工作频率时的1/2波长以上1波长以下。辐射导体104例如为由铜等导体构成的面状的金属板，与电路基板103相对地平行配置。供电端子105与辐射导体104的面方向正交地配置，一端与配置在电路基板103上的无线电路电连接，另一端与辐射导体104电连接。短路端子106与供电端子105同样，与辐射导体104的面方向正交地配置，一端与由电路基板103上的铜箔图案形成的地线电连接，另一端与辐射导体104电连接。通过采用这样的结构，辐射导体104、供电端子105和短路端子106构成板状倒F天线。在此，供电端子105和短路端子106各自的宽度和供电端子105与短路端子106的间隔设定为能够取得阻抗匹配的值。
接地导体107例如为由铜等导体构成的长度Ls1、宽度Ls2的面状的金属板，电路基板103的背面、即与配置有辐射导体104的面相反侧的面与电路基板103平行配置。该接地导体107设定为其平面尺寸比电路基板103的平面寸法大。
第一接地端子108与接地导体107的面方向正交地配置，一端与电路基板103上的铜箔图案形成的地线电连接，另一端与接地导体107电连接。而且，第一接地端子108从供电端子105与电路基板103连接的位置离开距离S1地配置在电路基板103的缘部。此时，优选距离S1例如为处于工作频率时的1/16波长以下。即，第一接地端子108位于对辐射导体104供电的供电部的附近。
第二接地端子109与第一接地端子108同样，与接地导体107的面方向正交地配置，一端与电路基板103上的铜箔图案形成的地线电连接，另一端与接地导体107电连接。而且，第二接地端子109从第一接地端子108与电路基板103连接的位置离开距离S2地配置在电路基板103的缘部。此时，优选距离S2例如为处于工作频率时的1/4波长以上。
接着，说明如上述方式构成的图1的无线装置100的板状倒F天线的性能。在此，工作频率为868MHz，从而，1波长为345mm。说明图1的无线装置100的具体的尺寸时，使电路基板103的长度Lr1为28.5mm(0.082波长)、宽度Lr2为69.5mm(0.2波长)、接地导体107的长度Ls1为60mm(0.173波长)、宽度Ls2为67.5mm(0.195波长)、供电端子105和第一接地端子108的距离S1为7mm(0.02波长)、第一接地端子108和第二接地端子109的距离S2为89mm(0.257波长)、接地导体107和气量计等的金属壳体的距离为2mm(0.005波长)。在此，电路基板103的周长为196mm(0.564波长)，为1/2波长以上1波长以下。另外，第一接地端子108和第二接地端子109的距离S2为89mm(0.257波长)，为1/4波长以上。
图2与3个比较例的情况一起说明图1的无线终端100的辐射效率。图2中，条件(1)表示电路基板103的周长不到1/2波长、且仅安装有供电点附近的第一接地端子108的、第一比较例的情况下的辐射效率。条件(2)表示电路基板103的周长为1/2波长以上1波长以下、且仅安装有供电点附近的第一接地端子108的、第二比较例的情况下的辐射效率。条件(3)表示电路基板103的周长为1/2波长以上1波长以下、且第一接地端子108与第二接地端子109的距离S2不到1/4波长的、第三比较例的情况下的辐射效率。条件(4)表示电路基板103的周长为1/2波长以上1波长以下、且第一接地端子108与第二接地端子109的距离S2为1/4波长以上的、本实施方式的情况下的辐射效率。
根据条件(1)和(2)可知，电路基板103的周长不到1/2波长的情况下，接地端子即使为一个也能够获得高辐射效率，但是在周长为1/2波长以上1波长以下的情况下，接地端子为一个时辐射效率降低。
另外，根据条件(2)、(3)和(4)可知，电路基板103的周长为1/2波长以上1波长以下的情况下，设置有连接电路基板103和接地导体107的多个接地端子108、109，且将距离S2设定为1/4波长以上，电路基板103和接地导体107作为一个大的地线动作，能够实现具有高辐射效率的天线性能。
另外，在无线终端100配置在例如气量计等的金属壳体的情况下，以接地导体107和金属壳体接近的方式配置，由此接地导体107和金属壳体电磁场地电容耦合，金属壳体作为天线的地线进行动作，能够进一步改善辐射效率，能够实现高天线性能。
此外，在本实施方式中，辐射导体104和接地导体107各自由导体的金属板构成，但是，由印刷电路板上的铜箔图案构成也能够获得同样的效果。
另外，如图3表示变形例的那样，在采用辐射导体304为线状元件的线状倒L天线结构的无线终端300中，也与图1所示的板状倒F天线的情况下同样，能够获得高辐射效率。此外，在此省略树脂壳体的图示。
＜第二实施方式＞
图4表示本发明的第二实施方式的无线终端400。图4所示的无线终端400包括：电路基板403、第一辐射导体404、第二辐射导体405、接地导体406、第一接地端子407、第二接地端子408和第三接地端子409。此外，在此省略树脂壳体的图示。
电路基板403例如为长度Lf1、宽度Lf2的两面包铜基板，在基板表面安装有无线电路、控制电路等。此时，长度Lf1和宽度Lf2设定为电路基板403的周长为处于工作频率时的1/2波长以上1波长以下。第一辐射导体404例如为构成为L字型的线状的导体，与电路基板403的面方向正交地配置，一端与配置在电路基板403上的无线电路电连接，另一端与电路基板403相对平行地配置。第二辐射导体405与第一辐射导体404同样，例如为构成为L字型的线状的导体，与电路基板403的面方向正交地配置，一端与配置在电路基板403上的无线电路电连接，另一端与电路基板403相对平行地配置。
接地导体406例如为由铜等的导体构成的长度Lg1、宽度Lg2的面状的金属板，在电路基板403的背面、即与配置有第一辐射导体404和第二辐射导体405的面相对的面侧与电路基板403平行地配置。
第一接地端子407与接地导体406的面方向正交地配置，一端与电路基板403上的铜箔图案形成的地线电连接，另一端与接地导体406电连接。而且，第一接地端子407从第一辐射导体404与电路基板403连接的位置离开距离S3地配置在电路基板403的缘部。此时，优选距离S3例如为处于工作频率时的1/16波长以下。即，第一接地端子407位于对第一辐射导体404供电的供电部的附近。
第二接地端子408与第一接地端子407同样，与接地导体406的面方向正交地配置，一端与电路基板403上的铜箔图案形成的地线电连接，另一端与接地导体406电连接。而且，第二接地端子408从第二辐射导体405与电路基板403连接的位置离开距离S4地配置在电路基板403的缘部。此时，优选距离S4例如为处于工作频率时的1/16波长以上。即，第二接地端子408位于对第二辐射导体405供电的供电部的附近。
第三接地端子409与第一接地端子407和第二接地端子408同样，与接地导体406的面方向正交地配置，一端与电路基板403上的铜箔图案形成的地线电连接，另一端与接地导体406电连接。而且，第三接地端子409从第一接地端子407和第二接地端子408中的任一个接地端子、例如第二接地端子408离开距离S5地配置在电路基板403的缘部。此时，优选距离S5例如为处于工作频率时的1/8波长以上1/4波长以下。
接着，对上述方式构成的图4的无线装置400中的分集式天线结构的线状倒L天线的性能进行说明。在此，工作频率为868MHz，从而，1波长为345mm。说明图4的无线装置400的具体的尺寸，使电路基板403的长度Lf1为56mm(0.162波长)，宽度Lf2为93mm(0.269波长)，接地导体406的长度Lg1为80mm(0.231波长)，宽度Lg2为89.5mm(0.259波长)、第一辐射导体404与第一接地端子407的距离S3为7mm(0.02波长)，第二辐射导体405与第二接地端子408的距离S4为7mm(0.02波长)，第二接地端子408与第三接地端子409的距离S5为54mm(0.156波长)，接地导体406与气量计等的金属壳体的距离为2mm(0.005波长)。在此，电路基板403的周长为298mm(0.862波长)，为1/2波长以上1波长以下。另外，第二接地端子408与第三接地端子409的距离S5为54mm(0.156波长)，为1/8波长以上1/4波长以下。
图5与变形例的情况一起说明图4的无线终端400的辐射效率。图5中，条件(5)表示电路基板403的周长为1/2波长以上1波长以下、且省略了图4中的第三接地端子409的安装的、变形例的情况下的辐射效率。条件(6)表示电路基板403的周长为1/2波长以上1波长以下、且第二接地端子408与第三接地端子409的距离S5为1/8波长以上1/4波长以下的、本实施方式的情况下的辐射效率。
根据条件(5)可知，在分集式(diversity)天线结构中电路基板403的周长为1/2波长以上1波长以下的情况下，在第一和第二辐射导体404、405的附近设置有将电路基板403和接地导体406连接的多个接地端子407、408，由此能够实现具有与第一实施方式的情况同等的高辐射效率的天线性能。
另外，根据条件(5)和(6)可知，在分集式天线结构中电路基板403的周长为1/2波长以上1波长以下的情况下，设置有将电路基板403和接地导体406连接的第一、第二和第三接地端子407、408、409，将配置在第一和第二辐射导体404、405的附近以外的第三接地端子409与第一和第二接地端子407、408中的任一个接地端子(例如第二接地端子408)的距离S5设定为1/8波长以上1/4波长以下，由此电路基板403和接地导体406作为一个大的地线动作，能够实现具有高辐射效率的天线性能。
另外，在无线终端400配置在例如气量计等的金属壳体的情况下，以接地导体406和金属壳体接近的方式配置，由此接地导体406和金属壳体电磁场地电容耦合，金属壳体作为天线的地线进行动作，能够进一步改善辐射效率，能够实现高天线性能。
此外，在本实施方式中，第一和第二辐射导体404、405由线状天线元件构成，但是各自由板状天线元件构成也能够获得同样的效果。
另外，接地导体406由导体的金属板构成，由印刷电路板上的铜箔图案构成，也能够获得同样的效果。
产业上的可利用性
本发明的无线终端具有在设置于气量计等的金属壳体的状态下，与小型的结构无关地能够获得高辐射效率的效果，作为气量计等的自动检测系统用的无线终端是有用的。
附图标记的说明
100无线终端
101第一树脂壳体
102第二树脂壳体
103电路基板
104辐射导体
105供电端子
106短路端子
107接地导体
108第一接地端子
109第二接地端子
300无线终端
304辐射导体
400无线终端
403电路基板
404第一辐射导体
405第二辐射导体
406接地导体
407第一接地端子
408第二接地端子
409第三接地端子

Claims (2)

1.一种用于无线通信的无线终端，其特征在于，包括：
具有处于工作频率时的1/2波长以上1波长以下的周长的无线电路基板；
在所述无线电路基板的一个面侧与所述无线电路基板相对地配置的天线元件；
在所述无线电路基板的另一个面侧与所述无线电路基板相对地配置的接地导体；和
将所述无线电路基板和所述接地导体电连接的多个接地端子，
所述多个接地端子中的第一接地端子配置在从所述无线电路基板向所述天线元件供电的供电部的附近，
所述多个接地端子中的第二接地端子，从所述第一接地端子隔着处于所述工作频率时的1/4波长以上的距离配置在所述无线电路基板的缘部。
2.一种用于无线通信的无线终端，其特征在于，包括：
具有处于工作频率时的1/2波长以上1波长以下的周长的无线电路基板；
在所述无线电路基板的一个面侧与所述无线电路基板相对地配置的第一和第二天线元件；
在所述无线电路基板的另一个面侧与所述无线电路基板相对地配置的接地导体；和
各自的一端与形成在所述无线电路基板上的地线电连接以将所述无线电路基板和所述接地导体电连接的多个接地端子，
所述多个接地端子中的第一接地端子配置在从所述无线电路基板向所述第一天线元件供电的供电部的附近，
所述多个接地端子中的第二接地端子配置在从所述无线电路基板向所述第二天线元件供电的供电部的附近，
所述多个接地端子中的第三接地端子，从所述第一或第二接地端子隔着处于所述工作频率时的1/8波长以上1/4波长以下的距离配置在所述无线电路基板的缘部。
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