JP2004297763A

JP2004297763A - 周波数選択性シールド構造体とそれを有する電子機器

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Publication number: JP2004297763A
Application number: JP2003398390A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Yokota; 等横田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-03-07
Filing date: 2003-11-28
Publication date: 2004-10-21
Also published as: CN1527438A; US20040206527A1; CN100566022C; US7095627B2

Abstract

【課題】特定の周波数帯域では電波を透過し、それ以外の帯域では高い遮蔽特性を示すシールド構造を提供する。
【解決手段】導体に特定の形状と周の長さを有する開口部を形成し、特定の形状と大きさを有するフィルタ部を開口部に接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、選択的に所定の周波数を持つ電波を透過させる技術に関する。

近年、パーソナルコンピュータにおいて無線通信インターフェイスが普及し、ノート型コンピュータなどの携帯情報機器を自由に持ち運び、無線で持ち込んだ先のＬＡＮ環境に接続し作業を行なう利用形態が一般的になってきている。しかし、無線通信インターフェイスは外来からの電磁ノイズに弱い上、無線通信インターフェイス間の混信や外部への電波の漏洩等の問題がある。そのため、電波を遮蔽する遮蔽板等を利用して外来の電磁ノイズからの混信や電波の漏洩の防止を行っている。

しかし、遮蔽板を設置すると遮蔽板を介して電波の使える領域と使えない領域に二分化されてしまう。特定の無線通信を遮蔽しないようにするためには、いったん受信機で電波を受信し、受信した信号をケーブルで遮蔽板の反対側へ引き出し、再度送信機で電波として送信する必要がある。

送受信機とケーブルを設けずに、遮蔽版を介して二分化された領域間の無線通信を行なう技術としては、特開２００２−５０８９３号公報に開示されている技術がある。しかしながら、上記技術では、アンテナの周波数選択性が低く、アンテナの放射周波数より高い周波数帯域の電波の漏洩が大きいという問題がある。また、遮蔽板の片面のみならず、反対の面にもアンテナを形成する必要がある。そのため、アンテナ部分を遮蔽板へ搭載する構造が複雑になり、遮蔽板の厚みを増すなど製造工程が煩雑となる。

一方、IEEE802.11bやBluetooth(登録商標)に代表される無線通信インターフェイスの普及が進み、これら無線通信インターフェイスを内装したパーソナルコンピュータ等の電子機器が増えてきている。コンピュータ等の電子機器は機器内部から漏洩する不要な電磁波が規制されており、機器内部から不要電磁輻射が漏洩しないように機器の筐体をシールド構造にすることが一般的である。そのため、無線通信インターフェイスを電子機器筐体に内装した場合、従来では送受信アンテナを機器の外部に実装するか、不要電磁輻射が規制に合格できる程度に収まるように、アンテナを内装している部分のシールド構造を切り欠いている。

特開２００２−５０８９３号公報

しかし、アンテナを機器の外部に出す構造では、アンテナ部分が突起してしまうことから、機器の落下や接触による衝撃によってアンテナが折れてしまうなどの問題が生じる。また、シールド構造を切り欠く場合、不要電磁輻射を最小に止めるためには切り欠きを大きくすることができず、アンテナの指向性が狭くなるという問題や、アンテナのゲインが取れないという問題がある。

特定の空間の外部から不要な電波の侵入による混信を防止する技術を開示する。また、特定の空間から外部に漏洩してはいけない電波を遮蔽する技術を開示する。さらに、無線通信に必要な電波を透過し、構造が簡単でかつ周波数選択性の高いシールド技術を開示する。

導体に特定の形状と周の長さを有する開口部を形成し、特定の形状と大きさを有するフィルタ部を開口部に接続する。

特定の周波数を持つ電波を透過させ、その他の周波数を持つ電波に対して遮蔽することができ、外部との混信や外部に不要な電波を漏らさない特定の無線通信空間を構築することができる。

図１は、電波を遮断できる程度に充分なサイズを有する導体に、周波数選択性シールド構造を形成している様子を示している。

図１(1）は、周波数選択性シールド構造が形成されている導体１の断面図である。図１(1）に示すとおり、導体１には、透過させたい周波数を有する電波の波長とほぼ一致する周の長さを持つ開口部２が設けられている。この開口部は、導体の両面を貫通する。開口部２は、周の長さによって透過し得る周波数を持つ電波のスロットアンテナとして機能する。ｇを開口部２の短辺の長さ、Ｌを開口部２の長辺の長さとすると、周の長さ＝(ｇ＋Ｌ)×２である。

さらに、導体の一方の面に、高周波フィルタ３が形成されている。形成される面は、どちらでもよいし、導体１内部でもよいが、電波発生源側に形成することが望ましい。これは、電波が侵入する方向に強く遮断電流が流れるからである。図１(2）は、導体の正面から周波数選択性シールド構造をみた図である。ここでは、高周波フィルタの例として、バンドパスフィルタを用いている。図１(2）において、長辺を有する開口部２の端部間には遮蔽電流が流れにくい領域ａ´と領域ｂ´がある。流れにくい領域ができる理由については、後述する。これら領域ａ´、領域ｂ´、すなわち電位差が比較的に大きい領域間に高周波フィルタ部３を接続する。導体に設けられた開口部２に高周波フィルタ３を接続することによって、選択的に特定の周波数を持つ電波を透過させる構造４（以下、周波数選択性シールド構造という）が構成される。

図２は、高周波フィルタの例である。図２に示すように、高周波フィルタはバンドパスフィルタで実現するものとし、信号入力端ａを有する導体Ａと信号出力端ｂを有する導体Ｂを有する。導体Ａと導体Ｂのそれぞれの長さは、例えば１６ｍｍである。また、信号入力端ａと信号出力端ｂのそれぞれの長さは例えば４ｍｍである。さらに、導体Ａと導体Ｂとの間隔が１ｍｍとして、互いにほぼ平行に配置されている。

ここで、導体Ａと導体Ｂは特定の周波数において空間的な誘導結合が生じれば、導体Ａの信号入力端ａから導体Ｂの信号出力端ｂに信号が伝送されるようになる。すなわち、所定の高周波において導体Ａと導体Ｂとの間に電流が流れるようになる。導体Ａと導体Ｂとが互いにほぼ平行に配置されているが、必ずしも平行でなければならないことではない。しかし、導体Ａと導体Ｂとが平行に近い配置であれば、特定の周波数における誘導結合が増すことによって導体Ａから導体Ｂに信号が伝送されやすい。

なお、導体ＡとＢは、図２(1）では、開口部の長辺とほぼ平行な構成となっているが、これに限らない。例えば、図１(2）に示すように開口部長辺に対して鋭角をなす角度で配置される構成としてもよい。

図２(2）は、高周波数フィルタの他の例である。図２(2）の例では、コンデンサのように高周波でインピーダンスが小さくなるような部品を用いている。高周波フィルタとしては、このようにディスクリート回路で構成してもよい。なお、フィルタに必要な特性としては、透過したい周波数領域の上限より低い周波数ではインピーダンスが高いことが必要である。さらに、透過したい周波数領域の上限より高い周波数ではインピーダンスを低くすることが必要である。周波数乗数回路では図２(2）に示すようにコンデンサなどが考えられる。分布乗数回路では、図２(1）のように、マイクロストリップラインフィルタ等が考えられる。

次に、図１の周波数選択性シールド構造の原理を説明する。

電波が導体の表面で反射する場合、電界強度Ｅの電波が、導電率σの導体の表面に当たると、導体表面に電流ｊ（以下、遮蔽電流）が流れる。一般的に、電界強度E、導電率σと遮蔽電流ｊの関係は、Ｅ＝σｊである。導体に向かって入射した電波は、導体の表面の遮蔽電流ｊによって反射する。入射した電波がすべて導体表面に流れる遮蔽電流ｊによって反射すると、電波が導体を全く透過しない。

そこで、遮蔽電流の流れを妨げるような形状を有する開口部を導体に設けた場合、遮蔽電流の流れは導体に形成された開口部の端部（以下、開口部の端部）で塞き止められる。塞き止められた遮蔽電流は、開口部を迂回して流れ、開口部の端部には電荷が蓄積される。蓄積された電荷によって電波が発生し、発生した電波の一部が導体を透過する。このように蓄積された電荷により生じた電波が導体を透過するため、開口部が設けられた導体の電波に対する遮蔽特性が劣化する。つまり、開口部が設けられた導体の電波を遮蔽する能力が低くなる。

開口部が導体に形成されることによって、導体の表面に流れる遮蔽電流が、特に開口部の端部の長辺間を横切るように流れることが困難になる。したがって、長辺を有する開口部の端部に電荷が蓄積し、長辺を有する端部間に電位差が生じる。そこで、電位差が生じる長辺を有する端部間を何らかの方法で短絡すれば、遮蔽電流が開口部端部の辺の間を横切るように流れるため、開口部があっても、電波が遮蔽される。

さらに、長辺を有する開口部の端部間の中央に近くなるにつれて遮蔽電流は流れにくくなる。長辺を有する開口部の端部に蓄積する電荷も中央に近くなるにつれて多くなり、長辺を有する開口部の端部間に生じる電位差も中央に近くなるにつれて大きくなる。すなわち、開口部の端部間に生じる電位差が比較的大きい位置で開口部を短絡すれば、遮蔽電流がより流れやすくなって電波を遮蔽する効果がより高くなる。従って、長辺の中央部に高調波フィルタを設ける構成とする方がよい。図１の場合は、導体Ａが有する信号入力端ａを開口部２の領域ａ´に接続し、導体Ｂが有する信号出力端ｂを開口部２の領域ｂ´に接続している。

次に、開口部が設けられた導体の電波に対する遮蔽特性を説明する。導体の電波に対する遮蔽特性の評価は、導体の電流の流れやすさを評価すればよい。図３は、導体の電波に対する遮蔽特性を評価に用いるテストモデル(導体)を示す。図３(1）は、縦１３ｍｍ、横６０ｍｍの開口部なしのテストモデル(導体)である。図３(2）は図３(1）の開口部なしのモデルと同じ大きさで導体に開口部が形成されている場合のテストモデルである。開口部のサイズは、縦９ｍｍ、横４８ｍｍとしている。図３(3）は、図３(2）の開口部に図２(1）のバンドパスフィルタ部が設けられている場合のテストモデルである。図３(1）〜(3）において、開口部と導体の中心は一致している。なお、上記数値は±２０％の誤差範囲ないで実現可能である。

図４に、図３の各テストモデルの遮蔽電流の流れやすさを計算した結果のグラフを示す。なお、各テストモデルにおいて、導体１、導体Ａ，Ｂは完全導体として計算を行なった。導体の材質は銅が最適であるが、銅の伝導率は、58000000.0S/m（S:ジーメンスで抵抗の逆数）である。完全導体では伝導率は無限大であるが、銅の伝導率も充分に大きいので、、同じ形状のスロットアンテナモデルで計算しても、５GHz以下の範囲では銅と完全導体ではほとんど差がない。グラフの横軸は電波の周波数を取り、縦軸はテストモデルの縦方向の拡散パラメータＳである。

拡散パラメータＳとは、電極間にどれだけの大きさの信号が通過するかを表す指標である。言い換えると、片方の電極に１の大きさの信号を入力した場合に、もう一方の電極に出てくる信号の大きさである。入力信号の大きさで正規化されているので、単位は無次元である。Ｓ＝１は、大きさ１の信号を入力すれば、１の大きさの信号が出力されることを意味し、損失がない。すなわち、Ｓ＝１の導体に電波を照射した場合、遮蔽電流は損失なく流れ、照射した電波を完全に遮蔽することを意味する。これに対して、Ｓ=０．１の場合は、発生した遮蔽電流は流れるべき電流値の約１０％分しか流れない。すなわち、遮断できる電波は約１０％分であり、９０％の電波が透過する。従って、Ｓが１から小さくなるにつれて遮蔽電流が流れにくくなり、電波が透過しやすくなる。

図４の計算結果では、開口部なしのテストモデル（図３(1））の場合、電波の周波数がほぼ５ＧＨｚになるまで遮蔽電流が良好に流れる。従って、開口部なしのテストモデル（図３(1））は電波をほぼ透過させないことがわかる。なお、電波の周波数が約２．５ＧＨｚ以上になると多少小さくなるが、これは、テストモデルの大きさに起因する特性である。

開口部ありのテストモデル（図３(2））の場合、電波の周波数が約２．５ＧＨｚ以上になると導体表面に遮蔽電流が流れにくくなり、テストモデルの遮蔽特性が劣化することを示している。開口部がある場合は、２．５ＧＨｚ以上の周波数を持つ電波を透過させていることを意味する。すなわち、図３(2）のサイズの開口部の共振周波数が約２．５ＧＨｚであり、開口部は約２．５ＧＨｚ以上の周波数を持つ電波のスロットアンテナとして機能している。

ここで、高周波フィルタの特性を図５に示す。図５は、図２(1）の高周波フィルタの導体Ａから導体Ｂに流れる電流の流れやすさを表すグラフを示している。図５に示すように、図２Ａの高周波フィルタは、低い周波数ではほとんど電流を流さないが、約２ＧＨｚから周波数が高くなるにつれ、急激に電流を流す特性を有する。さらに、周波数が４ＧＨｚ以上になると、急激に電流値が小さくなっている。

高周波フィルタが電流を流す特性は高周波フィルタの形状など、特に導体Ａと導体Ｂの長さに依存する。導体Ａと導体Ｂが長ければ、特に互いに平行している部分が長ければ長くなるほど低い周波数から信号を通す。逆に、短くなれば短くなるほど高い周波数しか通さない。したがって、導体Ａと導体Ｂが短くなると高周波フィルタに電流を流す周波数が高くなり、透過させる電波が持つ周波数の幅が広くなる。

なお、図５は図２(1）に示す高周波フィルタの信号入力端ａから信号が入力された場合の電流の流れやすさを計算している。信号出力端ｂから信号が入力された場合も信号入力端ａと信号出力端ｂとがほぼ対称的な構造となっていることから計算結果はほぼ同じとなる。

図４において、図５の特性の高周波フィルタを有するテストモデルの場合、約２ＧＨｚ以下ではＳ≒１であり、約２ＧＨｚ以下の周波数を持つ電波を遮蔽している。また、約２ＧＨｚから約４ＧＨｚまでの周波数では遮蔽電流が流れにくくなっている。これは、約２ＧＨｚから約４ＧＨｚの間の周波数を持つ電波を透過させることを意味する。約４ＧＨｚ以上の周波数では遮蔽電流を再び流すようになる。これは、約４ＧＨｚ以上の周波数を持つ電波を遮蔽することを意味する。従って、図３(3）のテストモデルは、高周波フィルタに電流がながれる周波数領域において、図３(3）のテストモデルは電波をシールドしている。

このように、導体に設ける開口部の形状やサイズを調整するとともに、長辺を有する開口部の端部間に接続する高周波フィルタの形状やサイズを調整することによって、透過させたい周波数を持つ電波だけを選択的に透過させることができる。

なお、開口部の平面形状が長方形に近い形状となっている。これは、開口部の平面形状が長方形あるいはそれに近い形状の場合において導体表面に流れる遮蔽電流を妨げる効果がより顕著だからである。当然、円形などを含む他の形状も遮蔽電流を妨げることができることから、開口部の形状として採用することができる。

図６は、図３(3）の周波数シールド構造と従来技術(特開２００２−５０８９３号公報)との遮蔽電流の流れやすさを比較するグラフである。図６において、実線は図４に示された図３(3）の遮蔽電流の流れやすさを広い周波数領域で示したものである。点線は従来技術の遮蔽電流の流れやすさを表している。

先行技術の電磁波シールド構造は周波数が約３ＧＨｚにおいて遮蔽特性を示しているように見える。しかし、この特性は周波数が約３ＧＨｚにおいて数値計算上の特異点が生じていることによるものである。したがって、周波数が約３ＧＨｚにおいては電波の遮蔽特性が減じていると考えられる。この点を考慮すれば、先行技術は約２ＧＨｚより高い周波数を持つ電波を透過することができるが、約４ＧＨｚより高い周波数を持つ電波に対する遮蔽特性が低い。一方、図３(3）のでは、約２ＧＨｚから約４ＧＨｚまでの周波数を有する電波を透過する特性を有している。したがって、先行技術に比して、図３(3）の構造は透過させる電波が持つ周波数に高い選択性を有することが明らかである。

次に、上述した本発明の原理を適用した種々の周波数選択性電波シールドの応用例を説明する。図７〜図１２は、上記周波数選択シールド構造を有する電波シールドの例である。

図７(1）は、電波を遮断できる程度に充分な大きさを有する導体に複数の周波数選択性シールド構造を形成してある様子を示している。図７(2）は、電波を遮断できる程度に充分な大きさを有する導体に複数のシールド構造４を千鳥の配置で形成している様子を示している。

図１に示すように１つの周波数選択性シールド構造４を導体１に形成しても、電波の透過性が低くなる可能性がある。これは、周波数選択性シールド構造４が形成されていない導体の別な部位に電波が当たることなどに起因する。このような現象を避けるために、導体１に複数の周波数選択性シールド構造４を設ける。複数の周波数選択性シールド構造４を有することによって、電波が透過する範囲を広げ、特定の周波数の電波を透過しやすくすることが可能となる。

図７(1）の周波数選択性シールド構造４をほぼ整列させた配置では、導体に形成すると各周波数選択性シールド構造４の電位差が積み重なる。このような配列の場合、導体全体の電波に対する遮蔽特性が多少劣化してしまう。したがって、周波数選択性シールド構造４の電位差の相互作用を緩和するためには、図７(2）に示すように千鳥に配置することが好適である。

図８(1）は、複数の周波数選択性シールド構造４を形成した周波数選択性シールド壁板（or紙）を示している。

図８(1）に示すように、一定の大きさを有する導体板１に複数の周波数選択性シールド構造４を形成し、周波数選択性シールド壁紙板５を構成している。また、これら複数の周波数選択性シールド構造５は、上述した複数の開口部に生じる電位差の相互の影響や偏波面の影響が小さくなるように導体板１に配置されている。

なお、導体板１にさびや腐食が生じないように絶端部シート６を導体板１に取り付けてもよい。但し、実際に複数枚のシールド壁紙板５を必要な場所（例えば、個室の壁や建物の壁など）に貼り付ける場合、不要な電波の混入などを防ぐために周波数選択性シールド壁紙板５同士の導体部分が接触するようにしなければならないため、絶端部シート２を導体板１の全体に覆わないように取り付けることが望ましい。

図８(1）では、シールド構造４を図７と違う方法で配置をしている。図８(2）に、その拡大図を示す。図８(2）では、電波を遮断できる程度に充分な大きさを有する導体に複数の周波数選択性シールド構造を偏波面の影響を考慮した配置で形成している。

図１に示す周波数選択性シールド構造４は、開口部２の幅ｇを幅Ｌに比べて充分短くとり、開口部２の領域ａ´と領域ｂ´間の電位差を緩和するように高周波フィルタ部３を接続している。従って、開口部２の幅ｇが短いため、横方向の流れる遮蔽電流の流れを妨げることが困難である。

言い換えれば、透過させたい周波数を持つ電波が偏波面の影響によって横方向に流れる遮蔽電流を生じるが、開口部２の幅ｇの影響により横方向の遮蔽電流が流れやすくなる。従って、開口部２の短辺間の電荷の蓄積は少なく、横方向に流れる遮蔽電流を生じさせる電波を透過しにくくなる。この現象を回避するために、図８(2）に示すように周波数選択性シールド４の一部を縦に配置することによって偏波面の影響を緩和させて電波の透過率を向上させることができる。また、周波数選択性シールド構造４の効果が一層高まることになる。なお、図８(2）の配列は、後述のように、壁紙板で実現する場合だけでなく他の例においても適用可能である。

図９は、図８に示す周波数選択性シールド壁紙板５を建物などに利用している様子を示している。

図９に示すように、建物７の一室に電子機器８が置かれている。電子機器８は無線インターフェイスを介して基地局９と通信することになっている。電子機器８が置かれている部屋の壁面１０のうち少なくとも基地局９の方向に向いている壁面に周波数選択性シールド壁紙板５を形成する。周波数選択性シールド壁紙板５によって、建物７の内部で使用する無線通信や電子機器８からの電磁輻射や意図しない電波漏れを防ぐことができる。また、電子機器８と基地局９との間の無前通信で使用する周波数を持つ電波を選択的に透過させることが可能となる。なお、基地局９の一例としては、携帯電話の基地局や無線ＬＡＮのアクセスポイント等がある。さらに、複数の周波数選択性シールド壁紙板を部屋の壁や天井などに貼り付けることによって部屋の内と外との無線通信を必要な周波数を持つ電波で行なうことができる。従来の混信などの問題を回避するために送受信機をそれぞれ部屋の内と外に設ける必要がなくなる。

図１０は、複数の周波数選択性シールド構造が形成された部屋の間仕切りを示している。間仕切り１３は、導体面１１と、導体面１１に形成された複数の周波数選択性シールド構造４と、自立できるように取り付けられた足１２を有する。なお、図１０に示す周波数選択性シールド構造４の配置は、開口部電位差の相互の影響や偏波面の影響を抑えるために図７(2）、図８(2）に示すように配置してもよい。

また、導体面１１の厚さは遮蔽すべき電波の最低周波数が導体に侵入する深さより厚ければよい。例えば、導体面１１の構造体質を銅として周波数が１００ＭＨｚ以上の電波を遮蔽したい場合、導体面１１の厚さを約６μｍ以上にすればよい。周波数が１００ＭＨｚの電波が銅の導体板に侵入する深さが６μｍだからである。また、導体面１１だけでは機械的強度が不足であれば裏打ち板１４を取り付けて補強することができる。なお、本実施の形態では裏打ち板１４は電波を遮蔽してはいけないことから、裏打ち板１４を絶端部体で構成することが必要である。

上記構成を有することで、同じ部屋の中でも周波数選択性シールド構造が形成された間仕切りによって必要な周波数のみで無線通信を行ない得る特定の空間を作ることができる。この特定の空間においては空間の外部からの不要な電波との混信や空間の外部に不要な電波の放射を回避することができる。

図１１は、周波数選択性シールド構造４が形成された筐体を有する電子機器の一例を示している。電子機器１５は、内部に無線通信インターフェイス回路１６と電波を送受信するためのアンテナ１７を備えて電波を使って筐体の内部と外部とのデータのやり取りを行なう。

電子機器１５の筐体は、内部からの不要電磁輻射を外部へ漏洩させないために鋼板等の導体で構成されている。このため、アンテナ１７を電子機器１５の筐体の内部に配置した場合、筐体の外部からの電波も遮蔽されるため、筐体の外部とのデータのやり取りを行なうことができない。

図１１の電子機器１５は、内部に配置される無線通信用のアンテナ１７の近傍に電子機器１５の筐体部に少なくとも１つの周波数選択性シールド構造４を設ける。このように、アンテナ１７の近傍に設けられた筐体の上面に周波数選択性シールド構造４によって、電波が上方向への指向性が強くなる。これに対して、アンテナ１７の実装される位置によって電子機器１５の筐体の横面や前後面に周波数選択性シールド部４を設けることも可能である。この場合では電波の指向性を均一にすることができる。

図１２は、周波数選択性シールド構造をノート型コンピュータの筐体に設けた様子を示している。図１２(1）は、ノート型コンピュータの外観図、図１２(2）は、ノート型コンピュータに設けられるシールド構造４の拡大図である。

ノート型コンピュータ１９は無線通信インターフェイス回路１６とアンテナ１７を含む無線通信インターフェイスを搭載している。内部からの不要電磁輻射を漏洩しないようにするため、筐体は金属やめっきを施したモールド構造体料で構成されることが一般的である。

図１２(1）のノート型ＰＣは、アンテナ１７の近傍の筐体部分に周波数選択性シールド構造部４を設ける。ここで、筐体の構造体料がめっきを施したモールド構造体料の場合、めっきを施すときにモールドにマスクをかけ、めっきにより周波数選択性シールド構造部４を構成する開口部と高周波フィルタ部を形成することができる。

図１２(2）は、周波数選択性シールド構造４が補強されている様子を示している。ノート型ＰＣなどの電子機器１５の筐体に周波数選択性シールド部４を形成した場合、高周波フィルタ部が細いために何らかの外力により変形や破壊される可能性がある。このような現象を防止するためには周波数選択性シールド部４の裏または表にプラスチック構造体料などの絶端部体１８で補強することが望ましい。

図１２の電子機器１５は、内部に配置される無線通信用アンテナ１７によって、周波数選択性シールド構造４を介して必要な周波数を持つ電波で筐体外部との送受信を行なうことができる。同時に、不要な電磁輻射を電子機器１５の筐体外部へ漏洩しない筐体構造を有する電子機器を構成することができる。

図１３は、図１２に示すノート型コンピュータ１９の内部構造と周波数選択性シールド構造部４の形成位置の一例を示している。

図１３に示すように、処理部２０を有する第１の筐体と表示部２１を有する第２の筐体からノート型コンピュータ１９を構成している。処理部を有する第１の筐体の内部には、メイン基板２２が実装されている。また、簡略のため符号で示していないがプロセッサやメモリなどの電子素子がメイン基板２２に搭載されている。無線通信インターフェイス基板２３はメイン基板２２と独立して処理部を有する第１の筐体の内部にも実装されている。無線通信インターフェイス基板２３の上には、無線インターフェイス回路１６とアンテナ１７が搭載されている。

アンテナ１７に対するの第１の筐体部の位置２４に周波数選択性シールド構造部４を形成する。これによって、ノート型コンピュータ１９はアンテナ１７を介して筐体内部と筐体外部とのデータのやり取りを行なうことができる。

なお、無線インターフェイス回路１６とアンテナ１７は、メイン基板２２と独立した無線通信インターフェイス２３基板に実装せずに、メイン基板２２に実装することもできる。

さらに、図１３に示すように、表示部を有数第２の筐体部にアンテナ１７を無線インターフェイス回路１６と独立した基板２５に実装することもできる。したがって、アンテナ１７に対するの第２の筐体部の位置２４´に周波数選択性シールド構造部４を形成する。この場合では、無線インターフェイス回路１６とアンテナ１７を接続するケーブル２６を配線する必要がある。

このように、本実施の形態では、無線通信インターフェイスを内装したノート型コンピュータの筐体に周波数選択性シールド構造を形成することによって、筐体の内部の無線通信インターフェイスと筐体外部とのデータ通信は必要な周波数を持つ電波で行なうことができる。同時に、不要な電波との混信や筐体の外部への電波の漏洩等を抑えることができる。また、従来のように受信機で電波を受信し、受信した信号をケーブルで筐体の内部へ引き出し、再度送信機で電波として送信する必要がなくなり、製造コストが大幅に削減できる。

図１４に、特定の無線通信プロトコルに適用する場合の例を説明する。図１４(1）は、IEEE802.11b対応のシールド構造を示す。図１４(2）は、図１４(1）のシミュレーション結果である。

IEEE802.11bでは、周波数領域として、２.４ＧＨｚ〜２.５ＧＨｚが使用される。従って、２.４ＧＨｚ以下の周波数を遮断するために、開口部の周囲は、10ｍｍが最適である。図１４(1)では、長辺が４０ｍｍであり、短辺を１０ｍｍとする。さらに、２.５ＧＨｚ以上の電波を遮断するために、２.５ＧＨｚ以上で電流がながれるバンドパスフィルタを用いる。ここで、導体Ａ、Ｂはとして銅を用いる。導体Ａ、Ｂの長さは、図２(1)と同様１６ｍｍで、導体Ａ、Ｂの間隔は１ｍｍである。しかしながら、図１４(1）の例では、図２(1）と異なり、導体Ａ側の入力端の高さｈAが、導体Ｂ側の出力端の高さｈＢに比べて低い構成となっている。言い換えると、バンドパスフィルタが開口部の中央部より入力端側に近い位置に配意された構成となっている。このように中央からずれた構成により、バンドパスフィルタが高周波でより電流を流しやすくなる。この例のように透過させたい電波の周波数領域が狭い場合は、バンドパスフィルタの位置を変更してチューニングを行なうことで特定の帯域を選択することができる。なお、上記数値は±５％内で実現可能である。

図１４(2）に、図１４(1）を用いた測定シミュレーションの結果を示す。図１４(2）に示すように、図１４(1）のシールド構造では、２.４〜２.５ＧＨｚの周波数量息で、Ｓが最低になっている。このようにして、所定の領域を選択して、その他の周波数領域の電波を遮断することができる。

図１は、周波数選択性シールド構造の一例である。図２は、高周波フィルタの一例である。図３は、各種テストモデルである。図４は、テストモデルの計算結果である。図５は、高周波フィルタに流れる電流を示す。図６は、従来技術と図１の周波数選択性シールド構造の比較計算結果である。図７は、周波数選択性シールド構造の配列例を示す。図８は、周波数選択性シールド壁紙板である。図９は、周波数選択性シールドの適用例である。図１０は、周波数選択性シールドの他の適用例である。図１１は、周波数選択性シールドの他の適用例である。図１２は、周波数選択性シールドをノート型PCに適用した例である。図１３は、図１２のボード構造を示す。図１４は、特定の無線プロトコルで使用する場合のシールド構造を示す。

符号の説明

１：導体、２：開口部、３：高周波フィルタ、４：周波数選択性シールド構造、５：周波数選択性シールド壁紙板、６：絶端部構造体、７：建造物

Claims

周波数選択性シールド構造体であって、
対向する第１の端部と第２の端部を有する少なくとも１つの開口部が形成される導体と、
１つのフィルタ部とを有し、
前記１つのフィルタ部は、
信号入力端を有する第１の伝送線路と
信号出力端を有する第２の伝送線路とを有し、
前記第１の端部に前記第１の伝送線路が有する前記信号入力端が接続され、
前記第２の端部に前記第２の伝送線路が有する前記信号出力端が接続されることを特徴とする周波数選択性シールド構造体。
電波シールド構造において、
導体、前記導体には少なくとも１つの開口部が形成され、
前記開口部の2点に接続された高周波フィルタを有することを特徴とする電波シールド構造。
請求項２記載の電波シールド構造において、
前記高周波フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする電波シールド構造。
請求項２記載の電波シールド構造において
前記高周波フィルタは
前記開口部に接続する入力端と、
前記入力端に接続する第１の伝送線路と、
前記開口部に接続する出力端と、
前記出力端に接続する第２の伝送線路を有することを特徴とする電波シールド構造。
請求項３記載の電波シールド構造において、
前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線路は対向することを特徴とする電波シールド構造。
請求項５記載の電波シールド構造において、
前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線路は、ほぼ平行に対向することを特徴とする電波シールド構造。
請求項４記載の電波シールド構造において、
前記入力端は、前記開口部の第1の辺に接続し、
前記出力端は、前記第1の辺に対向する前記開口部の第2の辺に接続することを特徴とする電波シールド構造。
請求項７記載の電波シールド構造において、
前記入力端は、前記第1の辺の中点に接続し、
前記出力端は、前記第2の辺の中点に接続することを特徴とする電波シールド構造。
請求項７記載の電波シールド構造において、
前記導体、前記第1の伝送線路、前記第2の伝送線路は銅で形成されることを特徴とする電波シールド構造。
請求項７記載の電波シールド構造において、
前記開口部の断面は長方形、前記長方形の周囲は114mm,
前記第1、第2の伝送線路の長さは、16mm、間隔は1mmであることを特徴とする電波シールド構造。
請求項１０記載の電波シールド構造において、
前記第1、第2の伝送線路は、前記第1、第2の辺の中点から前記第1の辺側に配置されることを特徴とする電波シールド構造。
請求項２記載の電波シールド構造において、
前記高周波フィルタは、前記開口部の中心部に配置することを特徴とする電波シールド構造。
請求項２記載の電波シールド構造において、
前記高周波フィルタは、コンデンサであることを特徴とする電波シールド構造。
請求項２記載の電波シールド構造において、
前記開口部の断面は、長方形であることを特徴とする電波シールド構造。
請求項１４記載の電波シールド構造において、
前記導体には複数個の開口部が形成され、
前記複数個の開口部は、前記長辺の方向に配列され、
前記短辺の方向には前記長辺の中央部をずらして配置されることを特徴とする電波シールド構造。
請求項１４記載の電波シールド構造において、
前記導体には複数個の開口部が形成され、
前記複数個の開口部は、千鳥格子に配置されることを特徴とする電波シールド構造。
電波シールド構造を有する電子機器であって、
無線通信インタフェース装置と、
前記無線通信インタフェースを内包する筐体と、
電波シールド構造を有し、
前記電波シールド構造は、
開口部が形成された導体と、
前記開口部の2点に接続された高周波フィルタを有することを特徴とする電子機器。
請求項１７記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記筐体は前記導体と一体で、前記筐体に前記開口部が形成されることを特徴とする電子機器。
請求項１７に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記電波シールド構造は前記無線通信インタフェース近傍に形成されることを特徴とする電子機器。
請求項１７に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記筐体はめっき加工されたモールド構造であって、
前記導体は前記筐体のめっき層であることを特徴とする電子機器。
請求項２０に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記電波シールド構造は絶端部体で補強されていることを特徴とする電子機器。
請求項１７に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記高周波フィルタは、バンドパスフィルタであることを特徴とする電子機器。
請求項１７に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記高周波フィルタは、
前記開口部に接続する入力端と、
前記入力端に接続する第１の伝送線路と、
前記開口部に接続する出力端と、
前記出力端に接続する第２の伝送線路を有することを特徴とする電子機器。
請求項２３に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線路は対向することを特徴とする電子機器。
請求項２４に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線路は、ほぼ平行に対向することを特徴とする電子機器。
請求項２３に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記入力端は、前記開口部の第1の辺に接続し、
前記出力端は、前記第1の辺と対向する第2の辺に接続することを特徴とする電子機器。
請求項２６に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記入力端は前記第1の辺の中点に接続し、
前記出力端は前記第2の辺の中点に接続することを特徴とする電子機器。
請求項２６に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記導体、前記第1の伝送線路、前記第2の伝送線路は銅で形成されることを特徴とする電子機器。
請求項２６に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記無線通信インターフェース装置はIEEE802.11bプロトコルを使用することを特徴とする電子機器。
請求項２９に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記導体、前記第1の伝送線路、前記第2の伝送線路は銅で形成され、
前記開口部の断面は長方形、前記長方形の周囲は114mmであって,
前記第1、第2の伝送線路の長さは、16mm、間隔は1mmであることを特徴とする電子機器。
請求項２７に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記第1、第2の伝送線路は、前記第1、第2の辺の中点から前記第1の辺側に配置される。
請求項１７に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記高周波フィルタは、前記開口部の中心部に配置することを特徴とする電子機器。
請求項１７に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記高周波フィルタは、コンデンサであることを特徴とする電子機器。
請求項１７に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記開口部の断面は、長方形であることを特徴とする電子機器。
請求項３４に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記導体には複数個の開口部が形成され、
前記複数個の開口部は、前記長辺の方向に配列され、
前記短辺の方向には前記長辺の中央部をずらして配置されることを特徴とする電子機器。
請求項３４に記載の電波シールド構造を有する電子機器において、
前記導体には複数個の開口部が形成され、
前記複数個の開口部は、千鳥格子に配置されることを特徴とする電子機器。