JP2005136912A - 情報機器及びノート型パーソナルコンピュータ - Google Patents

Abstract

【課題】ダイバーシティアンテナとしての通信可能範囲を広げる。
【解決手段】 ノート型パーソナルコンピュータは、パーソナルコンピュータ本体１１と、このパーソナルコンピュータ本体１１に対して回動可能に開閉する表示装置１２とを有する。この表示装置１２の４隅のうちの２隅の部分の双方には、水平偏波用アンテナ及び垂直偏波用アンテナの組が搭載された基板１，２が内蔵されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、偏波特性または指向性の異なる複数のアンテナを備えたノート型パーソナルコンピュータ等の情報機器に関する。

無線通信においては、フェージング対策などの観点から、受信アンテナにダイバーシティ方式がよく採用される。

ダイバーシティの方式としては、２つのアンテナの距離を考慮して配置する空間ダイバーシティや、２つのアンテナの角度を考慮して配置する偏波ダイバーシティが良く知られている。

このようなダイバーシティを利用したアンテナの技術としては、例えば、特許文献１が挙げられる。この文献の技術は、２つのパッチアンテナを送受信周波数の3/4波長だけ離して絶縁基板上に点対称に２つ配設したことを特徴としている。この２つのアンテナは、ダイバーシティ方式を採用している。
特開２０００−１１４８４８号公報

ところで、通信相手となる無線通信機器によっては、送信電波の偏波成分に偏りがある場合が考えられる。その場合、強い偏波成分を受信可能なアンテナにて空間ダイバーシティを構成した方が良い。例えば、２つのアンテナで受信するレベルがどちらも水平偏波成分が強い場合には、２つのアンテナを水平偏波用アンテナにして空間ダイバーシティを構成する。場合によっては、右側を水平偏波用アンテナとし、左側を垂直偏波用アンテナとして動作させることも考えられる。

このように、広い通信可能範囲を確保するためには、通信相手となる無線通信機器のアンテナ偏波特性に応じて、ダイバーシティアンテナの構成を柔軟に変える必要がある。

しかしながら、上記文献の技術では、空間ダイバーシティまたは偏波ダイバーシティのどちらか一方の方式を選択しなければならない構成であるため、十分に広い通信可能範囲を実現することができないという問題がある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ダイバーシティアンテナとしての通信可能範囲を広げた情報機器及びノート型パーソナルコンピュータを提供することを目的とする。

本発明に係る情報機器は、機器本体と、前記機器本体に対して回動可能に開閉する表示装置と、前記表示装置を開いたときの右上方に設ける第１の水平偏波用アンテナ及び第１の垂直偏波用アンテナと、前記表示装置を開いたときの左上方に設ける第２の水平偏波用アンテナ及び第２の垂直偏波用アンテナとを具備することを特徴とする。

ダイバーシティアンテナとしての通信可能範囲を広げることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係るノート型パーソナルコンピュータの外観を示す図である。
情報機器としてのノート型パーソナルコンピュータは、パーソナルコンピュータ本体１１と、このパーソナルコンピュータ本体１１に対しヒンジ部にて回動可能に開閉する表示装置１２とを有する。

この表示装置１２の４隅のうち、当該表示装置１２を開いたときに上方に位置する２隅の部分（右上部及び左上部）に、水平偏波用アンテナ及び垂直偏波用アンテナの組合せを搭載したアンテナ基板１，２がそれぞれ内蔵されている。上記２隅の位置が放射特性が特に良好である。また、表示装置１２の筐体内にコンパクトにアンテナを内蔵することができるので、使用する専有面積を最小限に抑えることができる。

アンテナ基板１，２は、それぞれ同軸ケーブル（もしくは配線）２１，２２により、ヒンジ部を経て、ノート型パーソナルコンピュータ本体１１に内蔵されている無線モジュール３に電気的に接続されている。

図２は、図１中に示される２つのアンテナ基板１，２に共通する表面及び裏面の実装構造を示す平面図である。

図２に示されるように、各アンテナ基板には、水平偏波用アンテナ３１及び垂直偏波用アンテナ３２のほか、切換スイッチ３３が実装されている。水平偏波用アンテナ３１及び垂直偏波用アンテナ３２の組合せは、同じ形状を有するアンテナ同士を９０度ずらして配置したものである。このようにアンテナの実装方向を互いに９０度ずらして配置することにより、互いに異なる偏波特性または指向特性を有するようにしている。切換スイッチ３３は、水平偏波用アンテナ３１及び垂直偏波用アンテナ３２のうち使用する方のアンテナを選択するためにある。切換スイッチ３３により選択されたアンテナは、前述の無線モジュール３と電気的に接続されることになる。

なお、アンテナ素子としては、セラミックチップアンテナや逆Ｆアンテナ等、どのようなアンテナを用いても良い。また、各アンテナ基板には、ガラスエポキシ基板、セラミック基板やＦＰＣ基板を用いても良い。

図３は、図２中に示される垂直偏波用アンテナ３２の放射特性を示す図である。一方、図４は、図２中に示される水平偏波用アンテナ３１の放射特性を示す図である。
垂直偏波用アンテナ３２は、図３に示されるように、Ｘ−Ｙ平面内で垂直偏波成分に対して利得が高い特性を有する。これに対し、水平偏波用アンテナ３１は、図４に示されるように、Ｘ−Ｙ平面内において、水平偏波成分の利得が高い特性を有する。

よって、通信相手となる無線通信機器の送信電波をそれぞれのアンテナで受信し、受信レベルの高い方のアンテナを適宜選択することにより、従来のダイバーシティ方式と比較して通信可能範囲を広げることができる。

図５は、アンテナ基板１，２及び無線モジュール３の第１の構成例を示すブロック図である。なお、図１と共通する要素には同一の符号を付している。
図５中のアンテナＡ，Ｂは、図２中の水平偏波用アンテナ３１に該当するものである。一方、図５中のアンテナＡ’，Ｂ’は、図２中の垂直偏波用アンテナ３２に該当するものである。また、図５中の切換スイッチＳＷ1，ＳＷ2は、図２中の切換スイッチ３３に該当するものである。

アンテナ基板１には、アンテナＡ，Ａ’、スイッチＳＷ1が搭載されるほか、コンデンサＣ1なども搭載される。スイッチＳＷ1は、後述する第２のスイッチ切換制御回路４２から送られてくる切換制御信号Ｋ1に従って、ケーブル２１に電気的に接続されるべきアンテナ（２つのアンテナＡ，Ａ’のいずれか一方）を選択する。ケーブル２１上に介在するコンデンサＣ1は、高周波成分のみを通過させ、切換制御信号Ｋ1の伝送を阻止する。

同様に、アンテナ基板２には、アンテナＢ，Ｂ’、スイッチＳＷ2が搭載されるほか、コンデンサＣ2なども搭載される。スイッチＳＷ2は、後述する第２のスイッチ切換制御回路４２から送られてくる切換制御信号Ｋ2に従って、ケーブル２２に電気的に接続されるべきアンテナ（２つのアンテナＢ，Ｂ’のいずれか一方）を選択する。ケーブル２２上に介在するコンデンサＣ2は、高周波成分のみを通過させ、切換制御信号Ｋ2の伝送を阻止する。

無線モジュール３には、コンデンサＣ3，Ｃ4、レベル検波回路４０Ａ，４０Ｂ、ダイバーシティスイッチＳＷdiv、ＲＦ入出力回路３０、第１のスイッチ切換制御回路４１が搭載されるほか、従来は存在しなかった第２のスイッチ切換制御回路４２（及びこれに接続される配線群）が搭載されている。

コンデンサＣ3は、高周波成分のみを通過させる。また、レベル検波回路４０Ａは、アンテナＡまたはＡ’により受信された信号のレベル検波を行い、検出されたレベルを示す信号Ｔ1を第１のスイッチ切換制御回路４１に送る。同様に、コンデンサＣ4は、高周波成分のみを通過させる。また、レベル検波回路４０Ｂは、アンテナＢまたはＢ’により受信された信号のレベル検波を行い、検出されたレベルを示す信号Ｔ1を第１のスイッチ切換制御回路４１に送る。

ダイバーシティスイッチＳＷdivは、第１のスイッチ切換制御回路４１から送られてくる切換制御信号Ｋ0に従って、ＲＦ入出力回路３０に電気的に接続されるべきケーブル（２本のケーブル２１，２２のいずれか一方）を選択するものである。ＲＦ入出力回路３０は、高周波成分の信号の入出力処理を行うものであり、ダイバーシティスイッチＳＷdivの切換状態によって２本のケーブル２１，２２のいずれか一方のケーブルに電気的に接続される。

第１のスイッチ切換制御回路４１は、レベル検波回路４０Ａから通知される信号レベルとレベル検波回路４０Ｂから通知される信号レベルとを比較し、レベルの高い方の信号がＲＦ入出力回路３０へ送られるように制御するための切換制御信号Ｋ0を所定のタイミングでダイバーシティスイッチＳＷdivへ出力するものである。

第２のスイッチ切換制御回路４２は、第１のスイッチ切換制御回路４１から出力される切換制御信号Ｋ0に応じ、別の切換制御信号Ｋ1またはＫ2を、ケーブル２１または２２を通じて、切換スイッチＳＷ1またはＳＷ2に対して伝えるものである。

このように、アンテナ基板１，２の側に、アンテナＡ，Ａ’，Ｂ，Ｂ’およびこれらを切換えるための簡易な切換スイッチＳＷ1，ＳＷ2を設け、一方、無線モジュールの側においては、既存の回路構成に対して第２のスイッチ切換制御回路４２および関連する配線などの簡易な構成を付加するだけなので、低コストに高性能なダイバーシティアンテナを実現することができる。

図６は、図５に示した構成の変形例である第２の構成例を示すブロック図である。なお、図５と共通する要素には同一の符号を付している。
この図６の構成では、レベル検波回路の配置位置が図５の構成とは異なる。即ち、図５の構成では２つのレベル検波回路４０Ａ，４０Ｂがそれぞれケーブル２１，２２上に介在しているのに対し、図６の構成ではこれら２つのレベル検波回路を共通化した１つのレベル検波回路４０がＲＦ入出力回路３０の内部（または外側）に設けられている。

なお、第１のスイッチ切換制御回路４１は、レベル検波回路４０が、アンテナＡまたはＡ’により受信された信号のレベル検波と、アンテナＢまたはＢ’により受信された信号のレベル検波との双方を行うことができるよう、所定のタイミングでダイバーシティスイッチＳＷdivを制御する必要がある。

次に、図７のフローチャートを参照して、本実施形態におけるダイバーシティアンテナ切換動作を説明する。なお、ここでは、ケーブル２１側を「Ａ側」と呼び、ケーブル２２側を「Ｂ側」と呼ぶものとする。
最初に、初期処理において、切換スイッチＳＷ１及びＳＷ２が制御されて、アンテナＡ及びアンテナＢが選択された状態となる（ステップＳ１）。
次に、第１のスイッチ切換制御回路４１は、アンテナＡの受信レベルＲAとアンテナＢの受信レベルＲBとを比較する（ステップＳ２）。ＲAがＲB以上である場合、受信レベルの高いアンテナＡを選択するために、切換制御信号Ｋ0によってダイバーシティ切換スイッチＳＷdivをＡ側に切換える（ステップＳ３）。この切換制御信号Ｋ0を検出した第２のスイッチ切換制御回路４２は、切換制御信号Ｋ2によって切換スイッチＳＷ2をアンテナＢ’の方に切換え（ステップＳ４）、ステップＳ５の処理へ進む。

次に、第１のスイッチ切換制御回路４１は、アンテナＡの受信レベルＲAとアンテナＢ’の受信レベルＲB’とを比較する（ステップＳ５）。ＲAがＲB’以上である場合、受信レベルの高いアンテナＡを選択するために、切換制御信号Ｋ0によってダイバーシティ切換スイッチＳＷdivをＡ側に切換えた状態を維持する（もしくは切換える）（ステップＳ６）。この切換制御信号Ｋ0を検出した第２のスイッチ切換制御回路４２は、切換制御信号Ｋ2によって切換スイッチＳＷ2をアンテナＢの方に切換え（ステップＳ４）。ステップＳ２の処理へ進む。

上記ステップＳ５の処理において、ＲAがＲB’未満である場合、受信レベルの高いアンテナＢ’を選択するために、切換制御信号Ｋ0によってダイバーシティ切換スイッチＳＷdivをＢ側に切換える（もしくは切換えた状態を維持する）（ステップＳ８）。この切換制御信号Ｋ0を検出した第２のスイッチ切換制御回路４２は、切換制御信号Ｋ1によって切換スイッチＳＷ1をアンテナＡ’の方に切換え（ステップＳ９）。ステップＳ１０の処理へ進む。

次に、第１のスイッチ切換制御回路４１は、アンテナＡ’の受信レベルＲA’とアンテナＢ’の受信レベルＲB’とを比較する（ステップＳ１０）。ＲAがＲB’未満である場合、受信レベルの高いアンテナＢ’を選択するために、切換制御信号Ｋ0によってダイバーシティ切換スイッチＳＷdivをＢ側に切換えた状態を維持する（もしくは切換える）（ステップＳ１１）。この切換制御信号Ｋ0を検出した第２のスイッチ切換制御回路４２は、切換制御信号Ｋ1によって切換スイッチＳＷ1をアンテナＡの方に切換え（ステップＳ１２）。ステップＳ５の処理へ進む。

上記ステップＳ１０の処理において、ＲA’がＲB’以上である場合、受信レベルの高いアンテナＡ’を選択するために、切換制御信号Ｋ0によってダイバーシティ切換スイッチＳＷdivをＡ側に切換える（もしくは切換えた状態を維持する）（ステップＳ１３）。この切換制御信号Ｋ0を検出した第２のスイッチ切換制御回路４２は、切換制御信号Ｋ2によって切換スイッチＳＷ2をアンテナＢの方に切換え（ステップＳ１４）。ステップＳ１７の処理へ進む。

上記ステップＳ２の処理において、ＲAがＲB未満である場合、受信レベルの高いアンテナＢを選択するために、切換制御信号Ｋ0によってダイバーシティ切換スイッチＳＷdivをＢ側に切換える（ステップＳ１５）。この切換制御信号Ｋ0を検出した第２のスイッチ切換制御回路４２は、切換制御信号Ｋ1によって切換スイッチＳＷ1をアンテナＡ’の方に切換え（ステップＳ１６）。ステップＳ１７の処理へ進む。

次に、第１のスイッチ切換制御回路４１は、アンテナＡ’の受信レベルＲA’とアンテナＢの受信レベルＲBとを比較する（ステップＳ１７）。ＲA’がＲB以上である場合、受信レベルの高いアンテナＡ’を選択するために、切換制御信号Ｋ0によってダイバーシティ切換スイッチＳＷdivをＡ側に切換える（もしくは切換えた状態を維持する）（ステップＳ１８）。この切換制御信号Ｋ0を検出した第２のスイッチ切換制御回路４２は、切換制御信号Ｋ2によって切換スイッチＳＷ2をアンテナＢ’の方に切換え（ステップＳ１９）。ステップＳ１０の処理へ進む。

上記ステップＳ１７の処理において、ＲA’がＲB未満である場合、受信レベルの高いアンテナＢを選択するために、切換制御信号Ｋ0によってダイバーシティ切換スイッチＳＷdivをＢ側に切換える（もしくは切換えた状態を維持する）（ステップＳ２０）。この切換制御信号Ｋ0を検出した第２のスイッチ切換制御回路４２は、切換制御信号Ｋ1によって切換スイッチＳＷ1をアンテナＡの方に切換え（ステップＳ２１）。ステップＳ２の処理へ進む。

このように、信号レベルの高いアンテナからの信号をＲＦ入出力回路３０へ送り込むための切換制御を繰り返し行うことにより、空間ダイバーシティ効果と偏波ダイバーシティ効果を併せ持つ高性能なダイバーシティアンテナが実現される。

このように、本実施形態によれば、専有面積及びコストの増大を抑えつつ、偏波ダイバーシティアンテナの特性と空間ダイバーシティアンテナの特性を併せ持つダイバーシティアンテナを実現でき、通信相手となる無線通信機器のアンテナ偏波特性に拘わらず、ダイバーシティアンテナとしての通信可能範囲を広げることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施形態に係るノート型パーソナルコンピュータの外観を示す図。 図１中に示される２つのアンテナ基板に共通する表面及び裏面の実装構造を示す平面図。 図２中に示される垂直偏波用アンテナの放射特性を示す図。 図２中に示される水平偏波用アンテナの放射特性を示す図。 ２つのアンテナ基板及び無線モジュールの第１の構成例を示すブロック図。 図５に示した構成の変形例である第２の構成例を示すブロック図。 同実施形態におけるダイバーシティアンテナ切換動作を示すフローチャート。

符号の説明

１，２…アンテナ基板、３…無線モジュール、１１…パーソナルコンピュータ本体、１２…表示装置、２１，２２…同軸ケーブル（もしくは配線）、３０…ＲＦ入出力回路、３１…水平偏波用アンテナ、３２…垂直偏波用アンテナ、３３…切換スイッチ、４０，４０Ａ，４０Ｂ…レベル検波回路、４１…第１のスイッチ切換制御回路、４２…第２のスイッチ切換制御回路。

Claims (13)

1. 機器本体と、
   前記機器本体に対して回動可能に開閉する表示装置と、
   前記表示装置を開いたときの右上方に設ける第１の水平偏波用アンテナ及び第１の垂直偏波用アンテナと、
   前記表示装置を開いたときの左上方に設ける第２の水平偏波用アンテナ及び第２の垂直偏波用アンテナと
   を具備することを特徴とする情報機器。
2. 前記第１及び第２の水平偏波用アンテナと、前記第１及び第２の垂直偏波用アンテナとから、２つのアンテナを選択することによって、ダイバーシティアンテナを構成することを特徴とする請求項１記載の情報機器。
3. 前記第１及び第２の水平偏波用アンテナと、前記第１及び第２の垂直偏波用アンテナとは、前記表示装置の筐体内に内蔵されていることを特徴とする請求項１記載の情報機器。
4. 前記第１の水平偏波用アンテナ及び第１の垂直偏波用アンテナは、同じ形状を有するアンテナ同士を９０度ずらして配置され、
   前記第２の水平偏波用アンテナ及び第２の垂直偏波用アンテナは、同じ形状を有するアンテナ同士を９０度ずらして配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の情報機器。
5. 前記第１の水平偏波用アンテナ及び第１の垂直偏波用アンテナのうち使用する方のアンテナを選択するための第１の切換スイッチと、
   前記第２の水平偏波用アンテナ及び第２の垂直偏波用アンテナのうち使用する方のアンテナを選択するための第２の切換スイッチと
   を更に具備することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の情報機器。
6. 前記機器本体に設けられる無線モジュールと、
   前記第１及び第２の切換スイッチによりそれぞれ選択される２つのアンテナと前記無線モジュールとを電気的に接続する２本の配線と、
   を更に具備することを特徴とする請求項５記載の情報機器。
7. 前記無線モジュールは、
   前記２本の配線のうち、いずれか一方の配線を選択するための別の切換スイッチと、
   前記別の切換スイッチに対して切換制御信号を出力する第１のスイッチ切換制御回路と、
   前記第１のスイッチ切換制御回路から出力される前記切換制御信号に応じ、別の切換制御信号を前記２本の配線の一方を通じて前記第１及び第２の切換スイッチの一方に対して伝える第２のスイッチ切換制御回路と、
   を有することを特徴とする請求項６記載の情報機器。
8. パーソナルコンピュータ本体と、
   前記パーソナルコンピュータ本体に対して回動可能に開閉する表示装置と、
   前記表示装置における第１の位置に設ける第１の水平偏波用アンテナ及び第１の垂直偏波用アンテナと、
   前記表示装置における第２の位置に設ける第２の水平偏波用アンテナ及び第２の垂直偏波用アンテナと
   を具備することを特徴とするノート型パーソナルコンピュータ。
9. 前記第１の水平偏波用アンテナ及び第１の垂直偏波用アンテナは、前記表示装置を開いたときの右上方に設けられ、
   前記第２の水平偏波用アンテナ及び第２の垂直偏波用アンテナは、前記表示装置を開いたときの左上方に設けられることを特徴とする請求項８記載のノート型パーソナルコンピュータ。
10. 前記第１の水平偏波用アンテナ及び第１の垂直偏波用アンテナは、同じ形状を有するアンテナ同士を９０度ずらして配置され、
    前記第２の水平偏波用アンテナ及び第２の垂直偏波用アンテナは、同じ形状を有するアンテナ同士を９０度ずらして配置されていることを特徴とする請求項８又は９に記載のノート型パーソナルコンピュータ。
11. 前記第１の水平偏波用アンテナ及び第１の垂直偏波用アンテナのうち使用する方のアンテナを選択するための第１の切換スイッチと、
    前記第２の水平偏波用アンテナ及び第２の垂直偏波用アンテナのうち使用する方のアンテナを選択するための第２の切換スイッチと
    を更に具備することを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載のノート型パーソナルコンピュータ。
12. 前記機器本体に設けられる無線モジュールと、
    前記第１及び第２の切換スイッチによりそれぞれ選択される２つのアンテナと前記無線モジュールとを電気的に接続する２本の配線と、
    を更に具備することを特徴とする請求項１１記載のノート型パーソナルコンピュータ。
13. 前記無線モジュールは、
    前記２本の配線のうち、いずれか一方の配線を選択するための別の切換スイッチと、
    前記別の切換スイッチに対して切換制御信号を出力する第１のスイッチ切換制御回路と、
    前記第１のスイッチ切換制御回路から出力される前記切換制御信号に応じ、別の切換制御信号を前記２本の配線の一方を通じて前記第１及び第２の切換スイッチの一方に対して伝える第２のスイッチ切換制御回路と、
    を有することを特徴とする請求項１２記載のノート型パーソナルコンピュータ。

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