JP2005150334A - 電磁波透過性筐体 - Google Patents

Abstract

【課題】 無線通信機能を有した電子機器等の通信用電磁波の透過を可能とした電磁波透過性筐体を提供することを目的とする。
【解決手段】 無線通信機能を有した電子機器等を内部に収納するシールド特性を有する筐体であって、筐体を構成する壁面の一部に無線通信で使用する電磁波と共振可能な形状のスロットを備えた電磁波透過性筐体から構成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子機器等を収納するための電磁波透過性筐体に関するものであり、より詳しくは無線通信機能を有した電子機器等の通信用電磁波の透過を可能とした電磁波透過性筐体に関する。

放送設備等に用いられる電子機器等を収納する筐体は、強度を保つために一般に金属が素材に用いられる。従って、電磁波に対してシールド特性を持つことになる。

ところで、無線ネットワークの普及により無線通信機能を有した電子機器が多くなってきており、かかる電子機器をシールド特性を持った筐体内に収納した場合、そのままでは無線通信機能が使えなくなってしまうため、何らかの対策が必要になる。

図７はシールド特性を持った筐体１１の内部にパーソナルコンピュータ等の電子機器１２が収納された状態を示しており、電子機器１２は内蔵もしくは装着された無線通信カード等のアンテナ１３を有している。通常はアンテナ１３により近傍の基地局と通信が可能となるが、筐体１１のシールド特性により電磁波が遮断され、通信は行えないことになる。

図８は従来の対策例を示したものであり、筐体１１の外部にアンテナ１５を設け、電子機器１２の無線通信カード等のアンテナ端子とアンテナ１５との間をケーブル１４で接続したものである。この対策例はケーブル１４を接続できるアンテナ端子が無線通信カード等に存在する場合に限って適用できるものであるが、アンテナ１５が自由空間内に置かれるため、良好な通信を行うことができる。

図９は従来の他の対策例を示したものであり、筐体１１内における電子機器１２の配置を工夫し、アンテナ１３が筐体１１の外部に露出するようにしたものである。この対策例は電子機器１２のアンテナ１３が都合よく外部に露出するように配置ができた場合に限って適用できるものであるが、アンテナ１３が自由空間内に置かれるため、良好な通信を行うことができる。

図１０は従来の更に他の対策例を示したものであり、無線通信機能の使用を止め、電子機器１２からネットワーク用のケーブル１６を筐体１１の外部に引き出して別ルートで通信を行うようにしたものである。

一方、先行技術文献として、屋外に設置される給湯器等のケースにスロットアンテナを形成し、内部の無線リモコン装置からケーブルで給電する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、衛星の筐体の側壁にキャビティ付スロットアンテナを設け、逆Ｆ素子で給電する技術が開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
特開平１０−１４５１２６号公報 電子情報通信学会 信学技報 ＳＰＳ２００２−１６

上述したように、シールド特性を持った筐体内に無線通信機能を有した電子機器等を収納する場合、従来は種々の対策がとられていたが、それぞれに問題があった。

すなわち、図８に示したように筐体１１の外部にアンテナ１５を設けて電子機器１２の無線通信カード等のアンテナ端子とアンテナ１５との間をケーブル１４で接続する方法は、電子機器１２の無線通信カード等にアンテナ端子がある場合にしか採用できない。一般の無線通信カード等はアンテナが一体に形成されており、アンテナ端子を有していないのがほとんどであることから、現実的には採用が困難である。なお、無線通信カード等を改造してアンテナ端子を付加することも不可能ではないが、無線通信カード等はカードの基板およびケースの寸法も含め、整合インピーダンス等がシビアに設計されており、安易に改造を行うことはできない。また、外部にアンテナ１５を設ける必要があることから、筐体１１の設置場所のスペースにも影響を与えることになり、外観上の問題もある。

一方、図９に示したように電子機器１２のアンテナ１３を筐体１１の外部に露出する方法は、電子機器１２のアンテナ１３が都合よく外部に露出するように配置ができた場合にしか採用できない。一般に筐体１１内には複数の電子機器が収納され、それぞれの電子機器の形状や部品配置も様々であることから、実装上の制約が多く、現実的には採用が困難である。

更に、図１０に示したように電子機器１２からネットワーク用のケーブル１６を筐体１１の外部に引き出して別ルートで通信を行うようにする方法は、そもそも無線通信機能を使わないようにしたものであり、無線通信による本来のメリットを生かせないものである。

一方、特許文献１および非特許文献１に記載される技術は、いずれも筐体の外に露出もしくは別に設けられたアンテナにケーブルにより給電するものであって、上述した図８の対策と同等である。

本発明は上記の従来の問題点に鑑み提案されたものであり、その目的とするところは、無線通信機能を有した電子機器等の通信用電磁波の透過を可能とした電磁波透過性筐体を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明にあっては、請求項１に記載されるように、無線通信機能を有した電子機器等を内部に収納するシールド特性を有する筐体であって、筐体を構成する壁面の一部に無線通信で使用する電磁波と共振可能な形状のスロットを備えるようにしている。

これにより、内部の電子機器等から放射された電磁波は、筐体のスロットで共振を起こすことで、何の障害物もないかのように透過できることになる。また、外部の基地局等から送信されてくる電磁波についても同様に透過が可能であり、筐体内部の電子機器等と外部の基地局等との間で通信を行うことが可能になる。

また、請求項２に記載されるように、上記筐体は、内部空間の一辺が無線通信で使用する電磁波の略数波長以上の寸法とすることができる。これにより、筐体内に収納される電子機器等の配置に影響されず、電磁波の透過性を良好なものとすることができる。

また、請求項３に記載されるように、上記スロットを上記壁面に複数設けることができる。これにより、筐体内の電子機器等のアンテナの位置による電磁波の透過性への影響を少なくすることができる。

また、請求項４に記載されるように、上記スロットを少なくとも２以上の異なる角度に配置することができる。これにより、筐体内に収納される電子機器等の配置に影響されず、偏波面の食い違いによる電磁波の透過性への影響を少なくすることができる。

本発明にあっては、無線通信機能を有した電子機器等を内部に収納するシールド特性を有する筐体につき、筐体の壁面にスロットを設けるだけの簡易な構成で無給電のアンテナを構成することができ、電子機器等の通信用電磁波の透過を可能とすることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の第１の実施形態を示す構成図である。

図１において、筐体１は強度確保等の観点から金属板等により形成されており、内部にパーソナルコンピュータ等の電子機器３が収納されるようになっている。電子機器３は内蔵もしくは装着された無線通信カード等のアンテナ４を有している。なお、電子機器３としては、パーソナルコンピュータに限られることなく、電子回路基板等がそのままの形で収納される場合もある。

一方、筐体１の壁面の一部には細長のスロット２が設けられている。なお、図では電子機器３のアンテナ４の近傍の壁面にスロット２が設けられているが、必ずしもアンテナ４と近い位置に設ける必要はない。これは、電磁誘導により筐体１全体に渡って電流が分布するためである。また、図ではアンテナ４とスロット２とが直交するように配置されているが、必ずしも直交させる必要はない。後述するように、スロット２を透過する電磁波の偏波面はスロット２と直交するものとなるが、筐体１内において多重反射が生じて偏波面が定まらない状態となるためである。

一方、筐体１の一辺の寸法は電子機器３のアンテナ４による無線通信で使用する電磁波の略数波長以上であることが望ましい。これは、波長と同程度の寸法であると導波管内におけるような定在波が発生してしまい、位置によって電界・磁界に強い偏りが発生してしまうからである。すなわち、アンテナ４は筐体１内であっても自由空間内にあるのと同様な環境に置かれることが望ましい。

図２は図１におけるスロット２の寸法を示したものであり、長さＬは無線通信で使用する電磁波の略２分の１波長の寸法とする。これは共振作用を起こさせることからくる要請である。携帯無線で使用される２ＧＨｚの場合は約７．５ｃｍとなる。また、スロット２の幅Ｄは無線通信で使用する電磁波の略１０分の１波長以下の寸法であることが望ましい。理論的には限りなくゼロに近いことが望まれるが、加工を考慮してこのように定めることができる。

図３はスロット２を透過する電磁波の電界および磁界の方向を示したものであり、スロット２の細いギャップを介して電界Ｅが発生し、電界Ｅの方向に仮想電流が流れるため、透過する電磁波の電界Ｅはスロット２の長手方向と直交するものとなり、磁界Ｂはそれに直交するものとなる。従って、スロット２と直交する向きに配置したダイポールアンテナと等価なものとなる。

このようなことから、図１の筐体１においては、内部の電子機器３のアンテナ４から放射された電磁波は、筐体１のスロット２で共振を起こすことで、何の障害物もないかのように透過できることになる。また、外部の基地局等から送信されてくる電磁波についても同様に透過が可能であり、筐体１内部の電子機器３と外部の基地局等との間で通信を行うことが可能になる。

図４は本発明の第２の実施形態を示す構成図であり、筐体１の壁面に複数のスロット２を設けたものである。前述したように、必ずしもスロット２の位置はアンテナの近傍にある必要はないが、筐体１内に収納される電子機器等の配置により電磁波がスロット２に到達できない場合もある。この点、複数のスロット２を設けることで電磁波がスロット２に到達できない事態を回避することができ、筐体１内に収納される電子機器等の配置に影響されず、電磁波の透過性をより良好なものとすることができる。なお、スロット２を設ける個数に特に制限はないが、互いに干渉しないよう適度な間隔を設けることが望ましい。

図５は本発明の第３の実施形態を示す構成図であり、筐体１の壁面にスロット２を直交する方向に複数設けたものである。前述したように、必ずしもスロット２の方向はアンテナと直交させる必要はないが、筐体１内に収納される電子機器等の配置により電磁波の偏波面に偏りが生じてスロット２を有効に透過できない場合もある。この点、スロット２を少なくとも２以上の異なる角度に配置することで、筐体１内に収納される電子機器等の配置に影響されず、偏波面の食い違いによる電磁波の透過性への影響を少なくすることができる。なお、スロット２の向きは水平・垂直方向に限らず、斜め方向であってもよい。また、筐体１の他の面に同様にスロット２を設けてもよい。

図６は本発明の第４の実施形態を示す構成図であり、筐体１を球形のものとし、これにスロット２を設けたものである。一般に筐体は直方体状に形成されることがほとんどであるが、例えば芸術性のあるオブジェの中に電子機器等を収納する場合等に採用が可能である。他に、ドーム形等の任意の形状の筐体に適用することができる。なお、スロット２の方向および個数は図示のものに限られない。

以上、本発明の好適な実施の形態により本発明を説明した。ここでは特定の具体例を示して本発明を説明したが、特許請求の範囲に定義された本発明の広範な趣旨および範囲から逸脱することなく、これら具体例に様々な修正および変更を加えることができることは明らかである。すなわち、具体例の詳細および添付の図面により本発明が限定されるものと解釈してはならない。

本発明の第１の実施形態を示す構成図である。 スロットの寸法を示す図である。 スロットを透過する電磁波の電界および磁界の方向を示す図である。 本発明の第２の実施形態を示す構成図である。 本発明の第３の実施形態を示す構成図である。 本発明の第４の実施形態を示す構成図である。 従来の電磁波遮断の様子を示す図である。 従来の対策例を示す図（その１）である。 従来の対策例を示す図（その２）である。 従来の対策例を示す図（その３）である。

符号の説明

１ 筐体
２ スロット
３ 電子機器
４ アンテナ

Claims (4)

1. 無線通信機能を有した電子機器等を内部に収納するシールド特性を有する筐体であって、
   筐体を構成する壁面の一部に無線通信で使用する電磁波と共振可能な形状のスロットを備えたことを特徴とする電磁波透過性筐体。
2. 上記筐体は、内部空間の一辺が無線通信で使用する電磁波の略数波長以上の寸法である請求項１に記載の電磁波透過性筐体。
3. 上記スロットを上記壁面に複数設けた請求項１または２のいずれか一項に記載の電磁波透過性筐体。
4. 上記スロットを少なくとも２以上の異なる角度に配置してなる請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電磁波透過性筐体。

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