JP2004220264A

JP2004220264A - 電子機器

Info

Publication number: JP2004220264A
Application number: JP2003006033A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Murakami; 隆昭村上; Tatsuo Omori; 達夫大森
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-14
Filing date: 2003-01-14
Publication date: 2004-08-05

Abstract

【課題】設計上の裕度を向上させると共に、機器構成ユニット間で高速なデータ伝送が可能な電子機器を提供する。
【解決手段】本体ケース１内おけるマザーボード４や周辺機器６ａ、ドーターボード６ｂなどの機器構成ユニット間のデータのやり取りを、ＵＷＢ無線通信にて中継するＵＷＢ無線通信チップセット３，５と、ケース１内にＵＷＢ無線通信チップセット３，５を介した機器構成ユニット間の通信のノイズとなる電磁波を吸収する電波吸収体２を設けた。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はパーソナルコンピュータや家電製品などの電子機器に係り、特に筐体内の周辺機器や電子回路基板などの機器構成ユニット間のデータのやり取りを無線通信にて行う電子機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子機器としてパーソナルコンピュータ（以下、パソコンと称する）を例に挙げて説明する。パソコンの本体ケースに内蔵される機器構成ユニットとして、ＣＰＵやその周辺回路が実装されたマザーボードやハードディスク装置などがある。これら機器構成ユニットは、本体ケース内においてデータ送受信用のケーブルでそれぞれ接続されている。
【０００３】
非特許文献１に示すように、例えばハードディスク装置とマザーボードの双方には、内部の回路や実装された回路のデータ入出力インタフェースとなるコネクタが設けられている。このコネクタにＩＤＥ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤｒｉｖｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）ケーブルを接続することで、当該ＩＤＥケーブルを介してマザーボードとハードディスク装置とのデータ通信が行われる。
【０００４】
【非特許文献１】
株式会社アスキー出版「月刊アスキー．ＰＣ」２００１年１月号ｐ．４０−４２
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電子機器は上記のように構成されていたので、筐体内において機器構成ユニットのコネクタ間を接続したケーブルを収めるためのスペースが必要であったり、当該スペースにケーブルが適切に収まるようにコネクタを配置しなければならないなどの設計上の制約が不可避的に生じるという課題があった。
【０００６】
また、従来のケーブル通信で高速伝送を行う場合、例えば複数のケーブルが近接配置されており、且つ伝送すべきデータの周波数帯域が重なっていると、この帯域において相互に信号漏洩が発生する可能性がある。このようなケーブル間の信号漏洩は、信号干渉などにより機器構成ユニット間の通信を阻害する一因となる。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、筐体に内蔵した機器構成ユニットのデータ通信を、ＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）無線通信にて中継する無線通信部を設けることで、設計上の裕度を向上させると共に、機器構成ユニット間で高速なデータ伝送が可能な電子機器を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電子機器は、筐体に内蔵した機器構成ユニットと、筐体内における機器構成ユニット間のデータのやり取りを、ＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）無線通信にて中継する無線通信部とを備えるものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
先ず、本発明では、上述したケーブルによる設計上の制約を解消するため、機器構成ユニット間でのデータ伝送を無線通信により実現している。つまり、従来では、ケーブルを収納するために自ずとコネクタの配置位置などが限定されていたが、無線通信では少なくとも通信用アンテナの位置を最適化すればよく、占有面積が大きいコネクタを配置する場合と比較して格段に設計上の制約を解消することができる。
【００１０】
また、コンピュータなどの処理速度が問題となる電子機器では、機器構成ユニット間でケーブルによる伝送で実現されている１Ｇｂｐｓ程度の高速なデータ伝送が必要とされる場合がある。しかしながら、無線ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）などで一般的に使用される無線通信技術では、コンピュータの構成ユニット間に将来的に要求されるような高速伝送を実現することができない。例えば、一般的なパソコン用の無線ＬＡＮでは、無線通信規格ＩＥＥＥ８０２．１１ａで最大５４Ｍｂｐｓ、ＩＥＥＥ８０２．１１ｂで最大１１Ｍｂｐｓである。
【００１１】
そこで、本発明は、上述したような電子機器を構成する上での制約を無線通信を採用することによって解消し、パソコンなどで要求される高い伝送速度を満足するＵＷＢ（ＵｌｔｒａＷｉｄｅＢａｎｄ）無線通信技術を機器構成ユニット間のデータ通信に適用した電子機器を提案するものである。
【００１２】
ここで、ＵＷＢ無線通信とは、ＧＨｚオーダー（１．５ＧＨｚ幅以上）の超広帯域を使用する無線伝送方式であり、高速通信可能な技術として有望である。例えば、下記文献に記載されている。
文献；”Ａｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｆｏｒｔｈｅｓｍａｌｌ−ｓｃａｌｅｍｕｌｔｉｐａｔｈｆａｄｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｕｌｔｒａｗｉｄｅｂａｎｄｉｎｄｏｏｒｃｈａｎｎｅｌ”，ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆＩＥＥＥＵＷＢＳＴ，２００２，ｐ．８１．
【００１３】
図１はこの発明の実施の形態１による電子機器の構成を概略的に示す図であり、パソコンを例に挙げている。ＣＰＵやメモリなどの周辺回路を実装するマザーボード４及びこれとデータ通信する周辺機器６ａは、パソコンの本体ケース（筐体）１に内蔵される。マザーボード４及び周辺機器６ａは、本発明における機器構成ユニットに相当する。ここで、機器構成ユニットとは、電子機器を構成する電子回路基板や電子回路装置をいうこととする。電子機器としてコンピュータを例に挙げると、ＣＰＵやメモリなどの周辺回路を実装するマザーボード、ディスクドライブ装置、入力装置、出力装置、通信ポートやその周辺制御回路を有するボードなどが該当する。
【００１４】
また、本体ケース１内には、ＵＷＢの極短パルスの周波数帯域の電磁波を吸収してその反射を防止する電波吸収体２を設ける。この電波吸収体２は、例えばＵＷＢの極短パルスの周波数帯域に高い吸収特性を有するフェライトやウレタンなどを材料とした電波吸収体を使用する。電波吸収体２は、例えば上記のようなフェライトやウレタンを材料とする板状の電波吸収体２をケース１内壁に適宜貼り付けていくことで設置する。なお、ケース１内壁部の他、ケース１に内蔵されたマザーボード４や周辺機器６ａなどのＵＷＢ無線通信チップセット３，５の通信用アンテナを除く部位に設置してもよい。つまり、ケース１内での無線通信のノイズとなる電磁波を吸収させるのに効果的な部位であればよく、特に設置箇所を限定するものではない。
【００１５】
さらに、マザーボード４及び周辺機器６ａには、ＵＷＢ無線通信チップセット（無線通信部）３，５がそれぞれ設けられる。ＵＷＢ無線通信チップセット３，５は、ＵＷＢ無線通信を実行する無線通信チップとこれを制御する制御コントローラＬＳＩから構成される。これらＵＷＢ無線通信チップセット３，５は、例えば半導体製造技術であるＣＭＯＳプロセスを利用して製造され、従来のケーブル通信で用いられるコネクタと比較して占有面積が格段に小さい。
【００１６】
図２に示すように、無線通信チップは、通信用のアンテナ（通信用アンテナ）７、スイッチ８、フィルタ９ａ，９ｂ、ＬＮＡ（ＬｏｗＮｏｉｓｅＡｍｐｌｉｆｉｅｒ；低雑音増幅器）１０、受信機１１及び送信機１２から構成される。また、受信機１１は、クロック発生器１１ａ及び復調回路１１ｂから構成され、送信機１２はパルス発生回路１２ａ、変調回路１２ｂ及びクロック発生器１２ｃから構成される。これら受信機１１及び送信機１２は、周波数帯域がＧＨｚオーダーの超広帯域であり、且つ０．１ｎｓｅｃ幅程度の極短パルスを送受信する。このような極短パルスを用いることで、機器構成ユニット間のデータ通信において高い伝送速度を得ることができる。
【００１７】
次に動作について説明する。
無線通信チップの動作は、不図示の制御コントローラＬＳＩによって制御される。ここでは、無線通信チップの具体的な動作を説明することとする。
例えば、マザーボード４上の電子回路から周辺機器６ａのいずれかにデータを送信する場合、ＵＷＢ無線通信チップセット３の送信機１２内の変調回路１２ｂに対して周辺機器６ａに送信すべきデータが入力される。この変調回路１２ｂでは、クロック発生器１２ｃから入力されるクロック信号に基づいてどのような時間間隔で上記極短パルスを発生させるかを正確に制御し、送信すべきデータに対応したパルス列をパルス発生回路１２ａで発生させるためのデータを作成する。
【００１８】
パルス発生回路１２ａは、変調回路１２ｂが作成した上記データに基づいて、周辺機器６ａに送信すべきデータについての極短パルスを発生し出力する。パルス発生回路１２ａからのパルスは、フィルタ９ｂを通って不要周波数帯域の成分が除去され、送信側の経路がオンとなっているスイッチ８を経由してアンテナ７からチップセット３の外部空間に電磁波として放射される。
【００１９】
ＵＷＢ無線通信チップセット３から放射された電磁波は、所望の周辺機器６ａに設けられたＵＷＢ無線通信チップセット５に到達すると、アンテナ７で受信されて電気信号に変換され、受信側の経路がオンになっているスイッチ８を経由してフィルタ９ａに入力する。上記電気信号は、フィルタ９ａにおいて不要周波数帯域の成分が除去され、ＬＮＡ１０にて増幅されて受信機１１に入力される。このＬＮＡ１０による増幅処理は、後段の復調回路１１ｂが復調可能な信号レベルであればよい。
【００２０】
続いて、受信機１１において、クロック発生器１１ａからのクロック信号に同期して復調回路１１ｂが上記電気信号のパルス列を復調し、マザーボード４からの受信データとして出力する。受信機１１からの出力データは、周辺機器６ａ内の電子回路に入力されてマザーボード４上の電子回路と周辺機器６ａとの間のデータ通信が完了する。なお、上述したＵＷＢ無線通信チップセット３，５内のフィルタ９ａ，９ｂについては、設計上省略可能である。
【００２１】
上述したような本体ケース１内部で無線通信を行うと、伝送媒体となる電磁波がケース１の内壁や周辺機器６ａの外表面で反射してマルチパスフェージングが生じる可能性がある。特に、ボードや周辺機器などの電磁波を反射する媒体が近接して配置されているケース１内では、その影響が顕著になる。そこで、本発明では、ケース１内に電波吸収体２を配することで、電磁波の不要な反射を抑制する。これにより、マルチパスフェージングを抑制することができ、高速のＵＷＢ無線通信が可能になる。
【００２２】
図３はＵＷＢ無線通信における伝送距離と伝送速度との関係を示すグラフである。グラフ中の伝送速度はシャノンの定理を基に計算したもので、伝送距離を対数表示している。このように、ＵＷＢ無線通信では、伝送距離が１ｍで１０Ｇｂｐｓ程度の伝送速度を得ることができ、近距離、特に伝送距離が約１０ｃｍの場合で３０〜７０Ｇｂｐｓの伝送速度を得ることができる。なお、この計算は、ノイズレベルを信号レベルより３ｄＢ低いと仮定し、帯域幅ＢＷを４．０ＧＨｚと７．５ＧＨｚの２通りで行っている。
【００２３】
本発明では、伝送距離をＵＷＢ無線通信チップセットのアンテナ間の距離として近似し、上述した計算結果からアンテナ間の距離が１ｍ以下となるように配置位置を規定する。これにより、本発明をコンピュータなどの処理速度が問題となる電子機器に適用する場合であっても、従来のケーブルによる伝送で実現されている１Ｇｂｐｓ程度より格段に高速なデータ伝送を実現することができる。
【００２４】
また、ＵＷＢ無線通信チップセットは、これを設ける機器構成ユニットによって様々な配置態様が考えられる。図４に示す例は、周辺機器６ａでなく、マザーボード４に並列に取り付けられるドーターボード６ｂにＵＷＢ無線通信チップセット５を設けたものである。これにより、ドーターボード６ｂとマザーボード４との通信、あるいは、ドーターボード６ｂ間通信がＵＷＢ無線通信により行われる。なお、ドーターボード６ｂとしては、パソコンの機能拡張ボードなどが該当する。
【００２５】
ドーターボード６ｂ間でのＵＷＢ無線通信を考慮すると、各ＵＷＢ無線通信チップセット５は、対向して配置する（図示の例では、中央のドーターボード６ｂを透かしてチップ５，５が対向している様子を示している）。これにより、ドーターボード６ｂ間で高速伝送を実現することができる。また、各ＵＷＢ無線通信チップセット５のアンテナ間の距離が最短になるよう配置すると、さらに高速な伝送が可能である。例えば、ドーターボード６ｂを可能な限り狭い間隔で、且つチップ５のアンテナ７間が最も近くなるように配置する。この配置条件は、周辺機器６ａについても適宜採用することができる。
【００２６】
以上のように、この実施の形態１によれば、本体ケース１に内蔵したマザーボード４や周辺機器６ａ、ドーターボード６ｂなどの機器構成ユニットに設けられ、ケース１内におけるユニット間のデータのやり取りを、ＵＷＢ無線通信にて中継するＵＷＢ無線通信チップセット３，５を設けたので、従来のケーブル通信より高速にデータ伝送することができる。また、ケース１内に電波吸収体２を配したので、近距離のＵＷＢ無線通信チップセット間におけるマルチパスフェージングを抑制することができる。
【００２７】
なお、上述したように本発明におけるＵＷＢ無線通信では、１ｎｓｅｃ以下の極短パルスを使用する。このため、各パルス間に空き時間が生じるため、当該空き時間にマルチパスによるノイズが到着しても、他の信号パルスと容易に分離することができる。つまり、ＵＷＢ無線通信では、従来の無線通信技術と比較してマルチパスフェージングの影響を受けにくい。そこで、ＵＷＢ無線通信チップセット３，５の配置間隔などを適宜調節してやることで、ケース１内に電波吸収体２を設けずとも高速のＵＷＢ無線通信が可能である。
【００２８】
また、上記実施の形態では、電子機器としてパソコンを例して説明したが、電子機器としてはＤＶＤレコーダー、カーナビゲーションシステム、ビデオデッキなど空間的に独立して存在する製品分野であってもよく、上記実施の形態と同様の効果がある。さらに、ラックに組み込まれた電子機器間の通信にも適用することもできる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、筐体に内蔵した機器構成ユニットと、筐体内における機器構成ユニット間のデータのやり取りを、ＵＷＢ無線通信にて中継する無線通信部とを備えたので、従来のケーブル通信より高速にデータ伝送することができるという効果がある。
【００３０】
この発明によれば、筐体内に、無線通信部を介した機器構成ユニット間の通信のノイズとなる電磁波を吸収する電波吸収体を設けたので、筐体内におけるマルチパスフェージングを抑制することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による電子機器の構成を示す図である。
【図２】図１中のＵＷＢ無線通信チップの構成を示すブロック図である。
【図３】ＵＷＢ無線通信における伝送距離と伝送速度との関係を示すグラフである。
【図４】実施の形態１による電子機器の他の構成を示す図である。
【符号の説明】
１本体ケース（筐体）、２電波吸収体、３，５ＵＷＢ無線通信チップセット（無線通信部）、４マザーボード（機器構成ユニット）、６ａ周辺機器（機器構成ユニット）、６ｂドーターボード（機器構成ユニット）、７アンテナ（通信用アンテナ）、８スイッチ、９ａ，９ｂフィルタ、１０ＬＮＡ、１１受信機、１１ａ，１２ｃクロック発生器、１１ｂ復調回路、１２送信機、１２ａパルス発生回路、１２ｂ変調回路。

Claims

筐体に内蔵した機器構成ユニットと、
上記筐体内における上記機器構成ユニット間のデータのやり取りを、ＵＷＢ無線通信にて中継する無線通信部と
を備えた電子機器。
筐体内に、無線通信部を介した機器構成ユニット間の通信のノイズとなる電磁波を吸収する電波吸収体を設けたことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
電波吸収体は、筐体内壁部及び／又は機器構成ユニット表面部の無線通信部の通信用アンテナを除く部位に配置することを特徴とする請求項２記載の電子機器。
機器構成ユニットの無線通信部をその通信用アンテナが対向するように配置したことを特徴とする請求項１記載の電子機器。
機器構成ユニットの無線通信部をその通信用アンテナ間の距離が１ｍ以下となるように配置したことを特徴とする請求項１記載の電子機器。