CN105210235B

CN105210235B - 电子设备

Info

Publication number: CN105210235B
Application number: CN201380073508.8A
Authority: CN
Inventors: 谷和也; 松冈保治
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2018-05-11
Anticipated expiration: 2033-12-17
Also published as: WO2014128811A1; CN105210235A; US20150357702A1; JP6268612B2; JPWO2014128811A1

Abstract

在电子设备100中，具备：第一模式导体19；第二模式导体，与第一模式导体19电磁耦合，由多个子模式导体11、12、13构成；带阻滤波器17、18，将多个子模式导体11、12、13彼此连接；无线通信电路3，连接第一模式导体19；以及接近感测传感器电路2，连接第二模式导体。

Description

电子设备

技术领域

本公开涉及具备接近感测传感器电路、天线元件、以及无线通信电路的电子设备。

背景技术

近年，便携式电话等无线服务广泛地普及，关于通信设备，也考虑紧贴于人体、随身携带的使用方式等。以往，担忧在发出电磁波的通信设备中对生命体造成的影响，在世界各国指定了无线装置的对象设备，施行了在对象设备中比吸收率（SAR：SpecificAbsorption Rate）的法律规定。在此，例如，关于局部SAR，在日本和欧洲，规定为2.0W/kg（10g平均），在美国，规定为1.6W/kg（1g平均）等。此外，当初限定于人体头部的对象部位扩展到其他的人体部位等规则正在强化。

为了解决上述的课题，考虑了在通信设备装载对人体进行感测的接近传感器来控制通信模块的发送输出的方法。此时对电极的电容值进行感测的接近传感器在能够广泛地感测将传感器电极伸展的范围的方面是有利的。

作为如上述那样在通信设备对人体进行感测的接近传感器，提出了各种静电电容式接近感测传感器（例如，参照专利文献1）。但是，当为了对SAR高的无线通信用天线周围进行感测而在天线附近设置接近感测传感器电路用的传感器电极时，安装空间增加、天线性能劣化（例如，参照专利文献2）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-029467号公报；

专利文献2：日本特开2007-270516号公报。

发明内容

发明要解决的课题

本公开的目的在于提供一种电子设备，所述电子设备为了对SAR高的无线通信用天线周围进行感测而在天线附近设置了接近感测传感器电路用的传感器电极，其中，能够避免安装空间的增加并防止天线性能的劣化。

用于解决课题的方案

本公开的电子设备具备：

第一模式（pattern）导体；

第二模式导体，与所述第一模式导体电磁耦合，由多个子模式导体构成；

带阻滤波器，将所述多个子模式导体彼此连接；

无线通信电路，连接所述第一模式导体；以及

接近感测传感器电路，连接所述第二模式导体。

发明效果

关于本公开，在为了对SAR高的无线通信用天线周围进行感测而在天线附近设置了接近传感器的电子设备中，能够避免安装空间的增加并防止天线性能的劣化。

附图说明

图1是示出在实施方式1的电子设备中使用的接近感测天线装置的结构的框图。

图2A是示出图1的天线传感器部1的电介质基板50的第一面50a上的模式导体的平面图。

图2B是用虚线示出图1的天线传感器部1的电介质基板50的第二面50b上的模式导体的透视平面图。

图3是示出图1的静电电容式接近感测传感器电路2的结构的电路图。

图4是示出由图3的静电电容式接近感测传感器电路2所产生的信号电压的图。

图5是示出由图3的静电电容式接近感测传感器电路2所检测的感测电压的图。

图6是图1的接近感测天线装置的实验结果，是示出作为天线元件的模式导体19的电压驻波比（VSWR）的频率特性的图表。

图7是示出作为在上部缘端部101安装了图1的接近感测天线装置的电子设备的电子平板100的外观的立体图。

图8A是示出图1的模式导体11、12、13、19的变形例1的平面图。

图8B是示出图1的模式导体11、12、13、19的变形例2的平面图。

图8C是示出图1的模式导体11、12、13、19的变形例3的平面图。

具体实施方式

以下，一边适当参照附图，一边详细地说明实施方式。但是，存在省略需要以上详细的说明的情况。例如，存在省略已经公知的事项的详细说明、针对实质上相同的结构的重复说明的情况。这是为了避免以下的说明不必要地变得冗长，使本领域技术人员的理解变得容易。

再有，申请人为了使本领域技术人员充分地理解本公开而提供附图和以下的说明，并不意图通过这些来限定专利权利要求所记载的主题。

如上述那样，在现有技术中，为了对SAR高的无线通信用天线周围进行感测，需要在天线附近设置接近感测传感器电路用的传感器电极，因此，存在安装空间增加、天线性能劣化这样的课题。进而，在无线通信装置为不通过电波的金属框体的情况下，为了确保无线性能，需要在金属框体的外侧引出天线元件，但是，电容类型的传感器电极也同样地受到在金属框体的配置的制约，因此，兼顾向天线附近的配置为课题。为了解决以上的课题，发明人们发明了具备以下的接近感测天线装置的电子设备。

实施方式1.

图1是示出在实施方式1的电子设备中使用的接近感测天线装置的结构的框图。在图1中，实施方式1的接近感测天线装置被设置为在例如个人计算机、便携式电话机等电子设备的内部实现通信功能的模块。接近感测天线装置具备如下部分而成：形成在图2A和图2B的电介质基板50上的天线传感器部1、将天线传感器部1和静电电容式接近感测传感器电路2相连接的同轴电缆30、静电电容式接近感测传感器电路2、以及具有对无线通信电路3的发送功率进行控制的处理器的控制器10。在此，模式导体19经由成为供电点的端子T19连接于无线通信电路3。

天线传感器部1具备作为无线通信电路3的天线元件的模式导体19和传感器元件部，传感器元件部被构成为具备如下部分：分割为多个模式导体11、12、13的传感器元件、插入在模式导体11、12间的带阻滤波器17、插入在模式导体12、13间的带阻滤波器18、具有曲折（meander）形状并且构成高频阻止用电感器的模式导体14、例如矩形形状的连接用模式导体15、以及具有比较大的电阻值R0的高频阻止用电阻16。关于电阻值R0，从传感器元件部观察而高频地为高阻抗，能够减少在其之前连接的电缆、部件等的影响。在图1的一个例子中，按照模式导体11、带阻滤波器17、模式导体12、带阻滤波器18、模式导体13~15、以及电阻16的顺序串联连接而形成在电介质基板50上。此外，模式导体19、模式导体11、12、13以彼此电磁耦合的方式接近并且以彼此实质上平行的方式形成。在此，各带阻滤波器17、18是例如线圈形状的电感器以及其等效电容并联连接而成的并联谐振电路，分别阻止规定的频带的高频信号的通过。通过以上叙述的结构，从电阻值R0观察到的包括模式导体11~15和各带阻滤波器17、18的一连串的传感器元件部的高频特性为在天线在无线通信中使用的频率f1、f2处难以引起谐振的特性。再有，在谐振频率f1处工作的带阻滤波器17安装在模式导体13~15和11、12的元件长度分别为在无线通信中不使用的电长度的位置是优选的。此外，在谐振频率f2处工作的带阻滤波器18安装在模式导体12~15和11的元件长度分别为在无线通信中不使用的电长度的位置是优选的。当这样做时，包括模式导体11~15、各带阻滤波器17、18的一连串的传感器元件部在主要在无线通信中使用的频带中不会引起谐振。也就是说，能够改善与相邻的天线元件的隔离，抑制天线性能劣化。

电阻16的一端经由端子T31和同轴电缆（也称为屏蔽电缆）31连接于静电电容式接近感测传感器电路2的连接点P1（图3的感测用端子）。具体地，该连接点P1经由同轴电缆30中的内导体31连接于端子T31。同轴电缆30被构成为具备内导体31和外层导体32。关于外层导体32，其两端接地。同轴电缆30能够在处理该无线信号的情况下以低损耗进行传输。在同轴电缆30中，能够固定（例如100pF/m）地规定内导体与外层导体之间的静电电容值，因此，均能够不受外部干扰的影响而进行设计。

无线通信电路3接收由模式导体19得到的天线元件所接收的无线信号，进行解调等信号处理。此外，无线通信电路3进行通过对基带信号进行调制而生成模式导体19应发送的无线信号的处理。

图2A是示出图1的天线传感器部1的电介质基板50的第一面50a上的模式导体的平面图，图2B是用虚线示出图1的天线传感器部1的电介质基板50的第二面50b上的模式导体的透视平面图。在此，电介质基板50具有彼此平行的第一面50a和第二面50b。

在图2A中，在电介质基板50的第一面50a上形成有模式导体11、模式导体19的子模式导体19a、以及接地模式导体19ga。在此，在该例子中，关于模式导体11和子模式导体19a，其长尺寸方向彼此平行并且以彼此电磁耦合的方式接近地形成。此外，在图2B中，在电介质基板50的第二面50b上，形成有模式导体12~15、模式导体19的子模式导体19b、以及接地模式导体19gb，设置有带阻滤波器17、18和电阻16。

在此，图2A的模式导体11的另一端经由在厚度方向上贯通电介质基板50而形成的过孔（via）导体41连接于图2B的带阻滤波器17的一端，带阻滤波器17的另一端连接于模式导体12的一端。模式导体12的另一端经由带阻滤波器18连接于模式导体13的一端，模式导体13的另一端经由曲折形状的模式导体14连接于模式导体15。进而，模式导体15经由电阻16连接于端子T31。

此外，图2A的子模式导体19a的另一端经由过孔导体42连接于图2B的子模式导体19b，在子模式导体19b的左端部设置有连接于无线通信电路3的端子T19。进而，接地模式导体19ga、19gb经由过孔导体43连接，连接于端子T19g。

图1的静电电容式接近感测传感器电路2以规定的周期产生例如数百kHz的突发信号。静电电容式接近传感器电路2向作为电容感测元件而工作的天线传感器部1的模式导体11、12、13发送该突发信号。模式导体11、12、13当接收到该突发信号时带电。静电电容式接近传感器电路2根据模式导体11、12、13的带电状况检测电容值。具体地，静电电容式接近传感器电路2检测在连接点P1处感测的反馈信号的电压。再有，在本公开中，电容感测信号包括该突发信号，此外，包括该反馈信号。静电电容式接近传感器电路2基于该反馈信号的电压来感测模式导体11、12、13中的电容。静电电容式接近传感器电路2基于该感测到的电容通过硬件处理来判断并检测人体是否接近了从模式导体11、12、13起规定的阈值距离内。静电电容式接近感测传感器电路2在检测到人体接近时，产生规定的感测信号，发送到控制器10。控制器10当接收到规定的感测信号时，进行减少对无线通信电路3发送的无线信号的发送功率等控制。再有，也可以使控制器10自身或无线通信电路3具有基于电容值来判定人体是否接近了的功能。具体地，也可以为控制器10从静电电容式接近感测传感器电路2取得电容值或规定的电压值，控制器10基于保持的阈值通过软件处理来判断人体是否接近了。或者，也可以为控制器10仅将电容值发送到无线通信电路3，无线通信电路3判断人体是否接近了。

在如以上那样构成的实施方式1的接近感测天线装置中，作为感测电极的连接点P1直流连接于模式导体11、12、13。在该连接中利用的信号线被构成为经由同轴电缆30连接于模式导体11、12、13。通过设计为抑制此时构成传感器构造整体的模式导体11~15、同轴电缆30分别具有的寄生电容的合计值，从而能够抑制传感器感测距离的劣化。具体地，在静电电容式接近感测传感器电路2的驱动所需要的电容值的范围内设计该寄生电容的合计值是优选的。为了降低寄生电容的合计值，彼此接近地配置模式导体11~15、同轴电缆30是优选的。

图3是示出图1的静电电容式接近感测传感器电路2的一个例子的结构的电路图。在图3中，静电电容式接近感测传感器电路2具备：对该电路的工作进行控制的控制器20、时钟发生器21、电压调节器22、比较器23、稳压二极管D1、电阻R1、开关SW、包括二极管25和电流源26的电流镜电路24、采样电容器C_S、电解电容器C_VDD和C_reg、以及作为电容感测电极的连接点P1。在图3中，C_X为模式导体11、12、13与连接点P1之间的浮游电容，C_T为人类的手指触摸于模式导体11、12、13或人体接近模式导体11、12、13时产生的电容。

电压调节器22将输入的电源电压V_DD变换为规定的工作电压。由电压调节器22变换的电压经由电阻R1变换为由稳压二极管D1设定的基准电压而输入到比较器23的反相输入端子，并且输入到二极管25。在电流镜电路24中，与在二极管25中流动的电流成比例的电流从电流源26流向采样电容器C_S。

图4是示出由图3的静电电容式接近感测传感器电路2所产生的信号电压的图。图5是示出由图2A和图2B的静电电容式接近感测传感器电路2所检测的感测电压的图。以下，参照图3~图5来说明图4的静电电容式接近感测传感器电路2的工作。

控制器20首先将开关SW切换到接点a侧。当开关SW切换到接点a侧时，如图4所示，例如数百kHz左右的具有突发期间t_burst的突发信号以例如10~1000ms左右的采样周期t_sampling产生，从连接点P1对模式导体11、12、13施加。当突发信号被施加时，模式导体11、12、13以成为规定的电压的方式被充电。控制器20在突发信号间的期间将开关SW切换到接点b侧。当开关SW被切换到接点b侧时，充电电压经由电流镜电路24复制到采样电容器C_S。控制器20通过比较器23将采样电容器C_S与规定的基准电压进行比较，由此，例如如图5所示那样，根据感测电压是否超过规定的阈值电压Vth来判断是否感测到人体。控制器20在感测到人体时将感测信号输出到控制器10。以上的处理以上述采样周期t_sampling周期地重复。

图6是图1的接近感测天线装置的实验结果，是示出作为天线元件的模式导体19的电压驻波比（VSWR）的频率特性的图表。在横轴所示的频率轴，频率带704~894MHz、1710~2170MHz、2500~2700MHz为天线装置对应的无线频率。如图6所示那样，模式导体19在上述的3个频率带中示出VSWR<3.5的良好的特性。在比较例中，由于未插入带阻滤波器17、18，所以在该频带f1、f2中产生不需要谐振。本实施方式中叙述的接近感测天线装置具备了各带阻滤波器17、18，由此，与比较例相比，该频带中的不需要谐振变少。

图7是示出作为安装了图1的接近感测天线装置的电子设备的电子平板100的外观的立体图。在图7中，例如，在电子平板100的上部缘端部101安装有图1的接近感测天线装置。

如以上说明的那样，在本实施方式中，将作为无线用天线元件的模式导体19、接近感测传感器电路2的模式导体11、12、13以彼此电磁耦合的方式平行地配置。由此，能够通过沿着天线元件延伸的传感器元件部遍及天线元件占有的区域的广范围来感测人体等的接近，因此，不需要另外配置传感器电路的空间。作为结果，能够实现天线装置整体的小型化。此外，传感器元件部由与天线元件类似的长度且相邻的导体元件构成，因此，产生电耦合，特别地成为对在天线中使用的高频特性造成影响的主要原因，但是，通过将带阻滤波器17、18和曲折形状的模式导体14插入在模式导体11、12、13与接近感测传感器电路2之间，从而能够避免天线装置的谐振频率处的电容传感器的谐振，能够抑制向天线性能的影响。特别地，能够在带阻滤波器17、18的谐振频率处大幅度地改善天线装置的VSWR。例如，在图6的比较例中，当天线元件在无线通信中使用的该频率f1、f2处谐振时，传感器元件部也由于电耦合而在f1、f2处谐振，为隔离、天线效率等天线特性的劣化主要原因，但是根据本实施方式，能够减轻该劣化主要原因。在本实施方式中，带阻滤波器17、18由LC谐振电路构成，但是，这是一个例子。

如以上那样，作为本公开的安装的例示，说明了实施方式1。然而，本公开不限定于此，还能够应用于适当进行了变更、替换、附加、省略等的实施方式。此外，也能够组合在上述实施方式1中说明的各构成要素来做成新的实施方式。于是，以下，总结说明其他的实施方式。

变形例.

在以上的实施方式中，使用作为屏蔽电缆的同轴电缆30，但是，不限于此，也可以使用微带（microstrip）线路等传输线路。

在以上的实施方式中，在图3中图示了静电电容式接近感测传感器电路2的一个例子，但是不限于此，也可以使用其他的电路的静电电容式接近感测传感器电路。

在以上的实施方式中，将传感器元件用模式导体分割为3个模式导体11、12、13，在它们之间分别插入2个带阻滤波器17、18，但是，也可以将传感器元件用模式导体分割为多个子模式导体，在它们之间分别插入具有规定的谐振频率的带阻滤波器。

在以上的实施方式中，传感器元件用模式导体11与天线元件用模式导体19之间以电磁耦合的方式接近且平行地配置，但是，也可以为传感器元件用模式导体11、12、13的至少一部分以与模式导体19的至少一部分彼此接近而平行的方式进行配置。

图8A、图8B和图8C是表示图1的模式导体11、12、13、19的变形例的平面图。图8A是表示模式导体11、12、13、19的变形例1的平面图。如图8A所示那样，能够以包围天线元件用模式导体19的方式配置传感器元件用模式导体11、12、13。图8B是表示模式导体11、12、13、19的变形例2的透射平面图。如图8B所示那样，可以将天线元件用模式导体19和传感器元件用模式导体11、12、13设置于同一电介质基板的不同的层，重复一部分地构成。图8C是表示模式导体11、12、13、19的变形例3的透射平面图。如图8C所示那样，能够将天线元件用模式导体19和传感器元件用模式导体11、12、13设置于同一电介质基板的不同的层，重复整体来构成。即使通过这些各变形例来构成，也能够一体地构成天线元件用模式导体19和传感器元件用模式导体11、12、13，因此，能够使无线装置的占有空间变小。

此外，带阻滤波器17、18的个数未必限定于2个，也能够追加设置。

在以上的实施方式中，电子设备是例如个人计算机、便携式电话机等的等的电子设备。

如以上那样，通过附图和详细的说明，申请人提供了考虑为最佳模式的实施方式和其他的实施方式。这些是为了通过参照特定的实施方式来对本领域技术人员例证专利权利要求所记载的主题而提供的。因此，在附图和详细的说明中记载的构成要素之中，不仅包括为了课题解决而必需的构成要素，还能包括其以外的构成要素。因此，不应认为由于那些不必需的构成要素在附图、详细的说明中被记载就直接受到那些不必需的构成要素是必需的认定。此外，能够在专利权利要求或其等价的范围中对上述的实施方式进行各种变更、替换、附加、省略等。

产业上的可利用性

附图标记的说明

1…天线传感器部、

2…静电电容式接近感测传感器电路、

3…无线通信电路、

10…控制器、

11~15、19…模式导体、

16…电阻、

17、18…带阻滤波器、

19a、19b、19c…子模式导体、

19ga、19gb…接地模式导体、

20…控制器、

21…时钟发生器、

22…电压调节器、

23…比较器、

24…电流镜电路、

25…二极管、

26…电流源、

30…同轴电缆、

31…内导体、

32…外层导体、

41、42、43…过孔导体、

50…电介质基板、

50a…第一面、

50b…第二面、

C1、C2…电容器、

C_S…采样电容器、

C_X…寄生电容、

C_T…静电电容、

C_VDD、C_reg…电解电容器、

D1…二极管、

P1、P2、P3…连接点、

R0、R1…电阻、

L1、L2…电感器、

SW…开关、

T19、T19g、T31…端子。

Claims

1.一种电子设备，其中，具备：

第一模式导体；

第二模式导体，与所述第一模式导体电磁耦合，由多个子模式导体构成，所述第二模式导体具有与所述第一模式导体的长尺寸方向相比实质上更长的长尺寸方向的长度；

带阻滤波器，将所述多个子模式导体彼此连接；

无线通信电路，连接所述第一模式导体；以及

接近感测传感器电路，连接所述第二模式导体。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其中，所述带阻滤波器是阻止所述第一模式导体进行谐振的频带的信号的滤波器。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其中，

所述第一模式导体在多个频带中谐振，

所述第二模式导体具有多个所述带阻滤波器。

4.根据权利要求1所述的电子设备，其中，还具有对所述无线通信电路和所述接近感测传感器电路进行控制的控制器，

所述控制器从所述接近感测传感器电路输入接近感测信号，基于所述接近感测信号针对所述无线通信电路使输出到所述第一模式导体的功率减少。

5.根据权利要求1所述的电子设备，其中，

所述第二模式导体的至少一部分具有曲折形状。

6.根据权利要求1所述的电子设备，其中，

所述第一模式导体和所述第二模式导体形成在同一基板上。

7.根据权利要求6所述的电子设备，其中，

所述第一模式导体的至少一部分和所述第二模式导体的至少一部分平行地形成在所述基板上。