JP2010028500A - Radio communication circuit and radio communication apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、GPS受信回路やデジタルTV受信回路など受信感度の要求レベルが高い受信回路を有する無線通信回路、及び該無線通信回路を備える無線通信機器に関するものである。 The present invention relates to a wireless communication circuit having a receiving circuit with a high required level of reception sensitivity, such as a GPS receiving circuit and a digital TV receiving circuit, and a wireless communication device including the wireless communication circuit.
近年、携帯電話機などのモバイル機器では、アンテナを筐体内に収容した内蔵アンテナが主流となっている。また、内蔵アンテナでは、アンテナが筐体内に収容された回路基板のグランドパターンに近接するため、インピーダンスの低下や狭帯域化が顕著になる。また、モノポールアンテナの場合には回路基板のグランドパターンのサイズに応じて放射パターンが乱れるという不具合を生じる。 In recent years, in mobile devices such as mobile phones, a built-in antenna in which an antenna is housed in a housing has become mainstream. Further, in the built-in antenna, since the antenna is close to the ground pattern of the circuit board accommodated in the housing, the impedance is lowered and the band is narrowed. In the case of a monopole antenna, there is a problem that the radiation pattern is disturbed according to the size of the ground pattern of the circuit board.
ここで、所定長さの先端開放線路(スタブ)は接続端がグランド・ショートとして機能するため、これを回路基板のグランドパターンに接続すれば、グランド電位を安定させることができる。そして、グランド電位が安定すれば、アンテナ放射特性(利得)が向上し、かつ無線通信回路の雑音に対する遮蔽性も向上するので、その結果として無線通信回路の性能、特に受信感度が向上することになる(特許文献1,2参照。)。
Here, since the open end line (stub) of a predetermined length functions as a ground / short circuit, the ground potential can be stabilized by connecting it to the ground pattern of the circuit board. If the ground potential is stabilized, the antenna radiation characteristic (gain) is improved, and the shielding property against noise of the wireless communication circuit is also improved. As a result, the performance of the wireless communication circuit, particularly the reception sensitivity is improved. (See
例えば、特許文献1では、回路基板の接地面にこの面に一端が接続されるL字型の細長いプレートを設け、このプレートにより回路基板の接地パターンに流れる電流を減少させて指向特性の劣化を低減する構成が提案されている。
For example, in
また、特許文献2では、無線周波信号の4分の1波長の長さの導電体を無線回路とアンテナの接続点から4分の1波長だけ離した位置に設けることにより、インピーダンス特性及び放射特性の改善と広帯域化を可能とする構成が提案されている。
Further, in
しかしながら、いずれの構成でも良好なアンテナ放射特性が得られない場合があった。 However, there are cases in which good antenna radiation characteristics cannot be obtained with either configuration.
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、回路の小型化と良好なアンテナ放射特性を得ることの両立を図ることのできる無線通信回路、及び該無線通信回路を備える無線通信機器を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and includes a wireless communication circuit capable of achieving both a reduction in circuit size and good antenna radiation characteristics, and the wireless communication circuit. An object is to provide a wireless communication device.
前記課題を解決するために提供する本発明は、基板(基板13)に設けられる受信回路(無線受信回路14)と、前記受信回路に接続されるアンテナ(アンテナ11)と、前記基板におけるグランド導体(基板グランド面13a)の、前記アンテナの給電端(アンテナ給電端B)からλ/40(λは無線周波信号の波長)以内となる位置(グランド接続点A)に接続される、長さが0.9×λ/4(2n+1)以上、1.1×λ/4(2n+1)以下(nは0または正の整数)の導体線(導体線12)と、を備える無線通信回路(無線通信回路10)である(図3,図4)。
The present invention provided to solve the above problems includes a receiving circuit (wireless receiving circuit 14) provided on a substrate (substrate 13), an antenna (antenna 11) connected to the receiving circuit, and a ground conductor on the substrate. The length of the (
ここで、前記導体線は、屈曲性のある導体細線であることが好ましい。
また、前記導体線は、イヤホーンまたはヘッドホンのケーブル導体であることが好適である。
また、前記受信回路は、受信感度として−100dBが要求されるもので、例えばGPS受信回路またはデジタルTV受信回路である場合に好適である。
Here, it is preferable that the conductor wire is a flexible conductor wire.
The conductor wire is preferably a cable conductor of an earphone or a headphone.
Further, the receiving circuit is required to have a receiving sensitivity of −100 dB, and is suitable for a GPS receiving circuit or a digital TV receiving circuit, for example.
また前記課題を解決するために提供する本発明は、基板に設けられる受信回路と、前記受信回路に接続されるアンテナと、前記基板におけるグランド導体の、前記アンテナの給電端からλ/40(λは無線周波信号の波長)以内となる位置に接続される、長さが0.9×λ/4(2n+1)以上、1.1×λ/4(2n+1)以下(nは0または正の整数)の導体線と、を備える無線通信回路を有する無線通信機器である。 In addition, the present invention provided to solve the above-described problems includes a receiving circuit provided on a substrate, an antenna connected to the receiving circuit, and a ground conductor on the substrate, λ / 40 (λ Is connected to a position within the wavelength of the radio frequency signal), and the length is 0.9 × λ / 4 (2n + 1) or more and 1.1 × λ / 4 (2n + 1) or less (n is 0 or a positive integer) And a conductor wire, and a wireless communication device having a wireless communication circuit.
ここで、乾電池(乾電池E)が装着されて電源となる電池フォルダー(電池フォルダー22)を有し、前記導体線は、電池フォルダーのマイナス電極(マイナス電極12e)とされることが好ましい(図9,図10)。
Here, it is preferable to have a battery folder (battery folder 22) to which a dry battery (dry battery E) is attached to be a power source, and the conductor wire is a negative electrode (
本発明の無線通信回路によれば、アンテナ給電端近傍のグランド導体(回路基板のグランド面等)に適切な長さの導体線を接続することで、アンテナの基準グランドを安定化させることができるので、回路の小型化と良好なアンテナ放射特性の取得の両立を図ることができる。
また、本発明の無線通信機器によれば、本発明の無線通信回路を採用しているので、装置の小型化及び高性能化を図ることができる。
According to the wireless communication circuit of the present invention, the reference ground of the antenna can be stabilized by connecting a conductor wire of an appropriate length to a ground conductor (such as a ground surface of a circuit board) near the antenna feeding end. Therefore, it is possible to achieve both reduction in circuit size and acquisition of good antenna radiation characteristics.
In addition, according to the wireless communication device of the present invention, since the wireless communication circuit of the present invention is employed, the apparatus can be reduced in size and performance.
図1に、4分の1波長の先端開放線路(スタブ)の模式図を示す。
図1に示すように、4分の1波長の先端開放線路(スタブ)は、先端が開放(Open)であって接続端がグランド・ショートとして機能するため、これをアンテナの給電線の基準グランドである基板のグランドパターン(グランド導体)に接続すれば、接続点のグランド電位を安定させることができる。これは、特許文献1,2に記載の通りである。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a quarter-wavelength open end line (stub).
As shown in FIG. 1, the open end line (stub) of a quarter wavelength has an open end (open) and a connection end functions as a ground / short, so this is used as a reference ground for an antenna feed line. By connecting to the ground pattern (ground conductor) of the substrate, the ground potential at the connection point can be stabilized. This is as described in
しかしながら、グランド導体の一部で電位が安定していても、アンテナ給電端の近傍端のグランド電位が揺らいで、電磁気伝送が乱れている(乱れているとは、準TEM伝送になっていない状態のことである。)と、良好なアンテナ放射特性が得られないという問題があった。 However, even if the potential is stable at a part of the ground conductor, the ground potential near the antenna feed end fluctuates and the electromagnetic transmission is disturbed (disturbance means that quasi-TEM transmission is not performed) There was a problem that good antenna radiation characteristics could not be obtained.
発明者は、この問題に対して、図2に示す構成において、グランドの安定度で最も、アンテナ放射特性に影響が大きいのは、給電線の基準グランド(グランド導体)の内、アンテナ給電端の近傍であるという知見を基に、装置の小型化という限られたスペースの中で改善すべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。 The inventor has addressed this problem in the configuration shown in FIG. 2 in that the stability of the ground has the greatest influence on the antenna radiation characteristics among the reference ground (ground conductor) of the feed line and the antenna feed end. Based on the knowledge that it is in the vicinity, intensive studies were made to improve the device in a limited space of miniaturization of the device, and the present invention was achieved.
以下に、本発明に係る無線通信回路及び無線通信機器の一実施の形態における構成について説明する。なお、本発明を図面に示した実施形態をもって説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、実施の態様に応じて適宜変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Hereinafter, a configuration of an embodiment of a wireless communication circuit and a wireless communication device according to the present invention will be described. The present invention will be described with reference to the embodiment shown in the drawings, but the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed according to the embodiment. -As long as an effect is produced, it is included in the scope of the present invention.
図3に、本発明に係る無線通信回路の基本概念図を示す。すなわち、本発明では、グランド導体(基板グランド面13a)におけるアンテナ給電端Bの近傍である所定部分(グランド接続点)Aに、適切な長さの導体線12(4分の1波長の先端開放線路)の接続端12sを接続して、その部分のグランド電位を安定させ、これにより良好なアンテナ放射特性の取得を図るものである。
FIG. 3 shows a basic conceptual diagram of a wireless communication circuit according to the present invention. In other words, in the present invention, the conductor wire 12 (quarter wavelength tip open) of an appropriate length is provided to a predetermined portion (ground connection point) A in the vicinity of the antenna feeding end B on the ground conductor (
図4に、本発明に係る無線通信回路の構成例を示す。無線通信回路とは無線通信回路モジュールまたは無線通信回路ブロックのことをいい、図4では、基板にパッチアンテナを実装した無線受信回路モジュール(GPS回路モジュール)の態様を示している。
本発明に係る無線通信回路10は、基板13に設けられる受信回路14と、受信回路14に接続されるアンテナ11と、基板13におけるグランド導体(グランド面13a)の、アンテナ11の給電端Bからλ/40(λは無線周波信号の波長)以内となる位置(グランド接続点)Aに接続端12sが接続される、長さが0.9×λ/4(2n+1)以上、1.1×λ/4(2n+1)以下(nは0または正の整数)の導体線12と、を備える。
FIG. 4 shows a configuration example of a wireless communication circuit according to the present invention. The wireless communication circuit refers to a wireless communication circuit module or a wireless communication circuit block, and FIG. 4 shows a mode of a wireless reception circuit module (GPS circuit module) in which a patch antenna is mounted on a substrate.
The
ここで、アンテナ11は、無線通信機器で用いられるいずれタイプのアンテナでもよい。例えば、パッチアンテナ、ロッドアンテナ、モノポールアンテナ、多層チップアンテナ(逆Fアンテナや、ミアンダラインアンテナ等)などが挙げられる。
Here, the
また、アンテナ11は、回路モジュールと同じ基板上に実装されている態様、同じ基板上のパターンで構成されている態様、あるいは、図4のようにモジュールとは全く別部品あるいは別基板で、コネクタや、コンタクトピン等でモジュールのアンテナ給電点に接続されている態様のいずれの態様であってもよい。
The
図5(a)に、図4で用いられるアンテナ11の構成を示す。ここでは、携帯電話、PDA、ハンディーゲーム機のようなモバイル機器に搭載されるGPS用として、給電点1つ(1給電)で円偏波を励振するのに縮退分離法を用いるパッチアンテナの構成を示している。具体的には、アンテナ11は、セラミックスからなる誘電体11sと、誘電体11s上に設けられるアンテナ放射面(導体)である方形のパッチ11aと、パッチ11aの中心に一端がハンダ付けされて1つの給電点11bをなし、他端が誘電体11sを貫通して裏面側に突出するリード線である給電線11dと、誘電体11sの裏面側に設けられる導体層であるアンテナグランド面11cと、同じく誘電体11sの裏面側に設けられ給電線11dを受ける導体層の給電線受けランド11eと、からなる。
FIG. 5A shows the configuration of the
なお、アンテナ11の基準電位となるグランドは、誘電体11sの裏面に設けられるアンテナグランド面11c(あるいはアンテナ基板の内層のグランド面、またはアンテナがモジュール基板に実装されている場合は、モジュール基板の表層または内層のグランド面)を使うことになる。しかし、アンテナの特性(VSWR、利得、効率等)上の要求である、グランド面の大きさ規格の、給電点からグランド面端までの距離で1/4波長以上、グランド面の端から端までの長さで1/2波長以上を満足することは、現実的には困難である。そのようなグランド面を形成できる、大きな基板は、モバイル機器のセット筐体に収まらないからである。この問題に対して本発明は有効である。
The ground serving as the reference potential of the
図5(b)に、無線受信回路モジュールの基板構成を示す。
誘電体である基板13においてアンテナ11が実装される面(おもて面)には、導体層である基板グランド面13aと、給電線11dを受ける導体層の受けランド13bと、基板グランド面13a及び受けランド13bを保護するレジスト層13rと、が設けられる。このとき、基板グランド面13aはベタグランドパターンであるが、給電線11dを通す部分のみ、グランドパターンが抜かれて、該グランドパターン(基板グランド面13a)とは絶縁した状態の受けランド13bが形成されている。なお、基板13は多層基板である。
FIG. 5B shows a substrate configuration of the wireless reception circuit module.
On the surface (front surface) on which the
また、基板グランド面13aでは、受けランド13bの端部であるアンテナ給電端Bから距離x以内のグランド接続点Aにおいて、基板13を貫通するビアホール接続12bが設けられている。ここで距離xは、λ/40(λは無線周波信号の波長)とする。
In the
なお、グランド導体におけるアンテナ給電端に近傍する真の位置は、アンテナ11のアンテナグランド面11c上の位置A’である(図5(a))。しかし、アンテナグランド面11cに導体線12を設けることは物理的に不可能である。本発明では、アンテナ11のアンテナグランド面11cと基板13の基板グランド面13aは電磁結合するので、位置Aと位置A’はほぼ等価と考え、位置(グランド接続点)Aに導体線12を設けている。
The true position in the ground conductor near the antenna feeding end is the position A ′ on the
また、基板13の裏面側のビアホール接続(スルーホール導体線)12bにハンダ付けにより板金片12aが接続されている。このとき、板金片12aとビアホール接続12bとの組み合わせを導体線12とし、導体線12の長さを0.9×λ/4(2n+1)以上、1.1×λ/4(2n+1)以下以下(nは0または正の整数)とする。ここで、導体線12の長さ(線路長)は周辺の導体との間の寄生容量等を考慮して、電気長が4分の1波長(λ/4(2n+1))になるようにすることが最も好ましいが、“4分の1波長”±“10%”まで許容される。これは、分布定数線路では、±10%以内の線路長さの影響が無視できるためである。
A
また、基板13には受けランド13bから裏面側まで貫通する孔13dが設けられており、基板13の裏面側の孔13dの位置に、給電線11dを受ける受けランドを兼ねた導体層の信号線13cが設けられている。さらに、基板13の裏面上には、信号線13cに接続するGPS回路などの受信回路14が設けられている。本発明では受信感度として−100dBが要求されるような受信感度の要求レベルの高い受信回路に好適であり、受信回路14としては、例えばGPS受信回路またはデジタルTV受信回路が挙げられる。
The
本発明に係る無線通信回路10を製造するに当っては、まず図5(a)に示すアンテナ10、図5(b)に示す無線受信回路モジュールの基板13をそれぞれ製造し、ついで該無線受信回路モジュールの基板13の孔13dに、アンテナ10の給電線11dを挿入し、該給電線11dを基板13の裏面側でハンダ付けすることで、アンテナ10の実装を行い、無線通信回路10を完成する。
In manufacturing the
以上のように、グランド導体(回路基板のグランド面13a)においてアンテナ給電端B近傍の所定位置のグランド接続点Aに適切な長さの導体線12を接続することで、アンテナ11の基準グランドを安定化させることができ、回路の小型化を図るとともに良好なアンテナ放射特性(VSWR、利得、効率等)を確保することができる。
As described above, by connecting the
なお、図4の無線通信回路10では、導体線12の一部が基板13の裏面から板金片12aが突き出した態様を示した(図6(a))が、これに代わって導体線12を屈曲性のある導体細線としてもよい(図6(b))。
In the
図6(b)では、基板13の裏面に基板グランド面13aと、導体線11d及びこれに接続した信号線13cが設けられている。そして、基板グランド面13aでは、信号線13cにおけるアンテナ11の給電端B近傍の所定位置のグランド接続点Aに、導体細線である導体線12の接続端12sが接続されている。細線導体は屈曲性があるため、セット筐体内の基板や部品の隙間に収納することができるため、セットの小型化、薄型化の障害にならない。その場合、周辺回路と短絡しないために、細線導体にはビニールやテフロン(登録商標)等の絶縁皮膜を付けるとよい。
In FIG. 6B, a
また、DTVやラジオチューナーなどのアプリケーションで用いられるイヤホーンまたはヘッドホンのケーブル導体は導体細線であることから、該ケーブル導体を本発明の導体線12として兼用してもよい。
Moreover, since the cable conductor of the earphone or the headphone used in applications such as DTV and radio tuner is a thin conductor wire, the cable conductor may also be used as the
ところで、図3の無線通信回路において、アンテナ給電線11d経路の近傍のグランド導体(基板グランド面13a)に、少なくとももう1つの導体線12’を接続していることが好ましい。図7にその構成例を示す。
By the way, in the wireless communication circuit of FIG. 3, it is preferable that at least one other conductor line 12 'is connected to the ground conductor (
4分の1波長の先端開放線路である導体線12’を、アンテナ給電線11dの近傍部に追加することで、アンテナ給電端Bだけでなく、給電線11d全体にわたって電磁気伝送特性を安定させ、アンテナの放射特性を更に向上させることができる。
By adding a
これは、図8に示すように、アンテナ給電線11dに並走するグランド(基板グランド面13a)に発生する電位の揺らぎは、給電線11dの定存波に同期するため、定存波の谷(最小振幅)である、アンテナ給電端Bから2分の1波長未満の位置に、もう一つのスタブ(導体線12’)を付ければ、その揺らぎを抑圧できることになるからである。
As shown in FIG. 8, the fluctuation of the potential generated in the ground (
このとき、定存波の山(最大振幅)に当たる、アンテナ給電端Bから4分の1波長の位置で、最も効果がある。すなわち、基板グランド面13aにおける導体線12と導体線12’との距離Yは、λ/2>>Y(λは無線周波信号の波長)である必要があり、Y=λ/4が最も好ましい。
At this time, it is most effective at a position of a quarter wavelength from the antenna feeding end B corresponding to a standing wave peak (maximum amplitude). That is, the distance Y between the
つぎに、本発明に係る無線通信機器について説明する。
本発明に係る無線通信機器は、前述した無線通信回路10を搭載したものである。この無線通信機器の例としては、携帯電話(ワンセグ放送を視聴可能なものを含む)、スマートホン、GPS搭載のPDA等が挙げられる。
Next, a wireless communication device according to the present invention will be described.
A wireless communication device according to the present invention is equipped with the
図9に、本発明に係る無線通信機器の構成例(1)を示す。
図9に示すように、無線通信機器100は、本発明の無線通信回路10と、マイコン、メモリ、電源等のその他回路21と、スプリングバネであるマイナス電極12e,プラス電極22pに乾電池Eが装着されてその他回路21の電源となる電池フォルダー22と、を備え、無線通信回路10における導体線12が、電池フォルダー22のマイナス電極12eとされるものである。
FIG. 9 shows a configuration example (1) of the wireless communication device according to the present invention.
As shown in FIG. 9, the
ここで、マイナス電極12eのスプリングバネの一端はビアホール接続12bに差し込まれた上でハンダ付けにより固定されている。このとき、マイナス電極12eとビアホール接続12bとの組み合わせを導体線12とし、導体線12の長さを0.9×λ/4(2n+1)以上、1.1×λ/4(2n+1)以下(nは0または正の整数)とする。
Here, one end of the spring spring of the
また、基板グランド面13aでは、前述したアンテナ給電端Bから距離λ/40(λは無線周波信号の波長)以内の位置(グランド接続点)Aにおいて、基板13を貫通するビアホール接続12bが設けられている。
The
図10に、本発明に係る無線通信機器の構成例(2)を示す。
無線通信機器100は、本発明の無線通信回路10と、スプリングバネであるマイナス電極12e,プラス電極22pに乾電池が装着されて電源となる電池フォルダー22と、をセット筐体101に備え、無線通信回路10における導体線12が、電池フォルダー22のマイナス電極12eとされるものである。
FIG. 10 shows a configuration example (2) of the wireless communication device according to the present invention.
The
ここで、アンテナ11は、セット筐体101から外部に伸長するロッドアンテナであり、アンテナ11の一端はセット筐体101内でアンテナ給電点となる板金11fと接続されている(図10(a),(b))。
Here, the
図10(c)に、図10(a)において無線通信機器100の裏側(図中C側)から見た基板13の構成を示す。
基板13の裏面上には、装着したときに板金11fに対応する位置にアンテナ給電点のランド13eが設けられ、該ランド13e上にコンタクトプローブであるポゴピン13fが実装されている。また、ランド13eは信号線を介して受信回路14に接続されている。これにより、基板13をセット101に装着すると、ポゴピン13fが板金11fに当接し、アンテナ11は、板金11f,ポゴピン13f,ランド13eを経由して受信回路14に接続するようになる(図10(a))。なお、ランド13eのポゴピン13fが設けられた位置が本発明で言うアンテナ給電端Bである。
FIG. 10C shows the configuration of the
On the back surface of the
図10(d)に、図10(a)において無線通信機器100の表側(図中D側)から見た基板13の構成を示す。
基板13のおもて面上には、所定のグランドパターンの基板グランド面13aと、スプリングバネであるマイナス電極12eと、導体板を折り曲げてなるプラス電極22pと、が設けられている。
FIG. 10D shows the configuration of the
On the front surface of the
ここで、マイナス電極12eは、アンテナ給電端Bと基板13を挟んで同じ位置またはその近傍に固定されている。この構成では、マイナス電極12eが導体線12となり、マイナス電極12eであるスプリングバネの長さを0.9×λ/4(2n+1)以上、1.1×λ/4(2n+1)以下(nは0または正の整数)とする。
Here, the
また、マイナス電極12e(導体線12)の根本がグランド接続点Aとなり、基板13を挟んで位置Aとアンテナ給電端Bが対向していることから、グランド接続点Aとアンテナ給電端Bとの距離として基板13の厚さをλ/40(λは無線周波信号の波長)以下とする。
In addition, since the root of the
図11に、図10(a)において無線通信機器100の表側(図中D側)から見た基板13のその他の構成を示す。
基板13のおもて面上には、図10(d)の場合よりも面積の小さいグランドパターンの基板グランド面13aと、該基板グランド面13aにおいてアンテナ給電端Bと基板13を挟んで同じ位置またはその近傍となる位置(グランド接続点)Aから基板13上に形成されたコプレーナラインまたはマイクロストリップラインである導電ライン12fと、スプリングバネであるマイナス電極12eと、を備えている。
FIG. 11 shows another configuration of the
On the front surface of the
この構成では、マイナス電極12eと導電ライン12fの組み合わせが導体線12となり、マイナス電極12eであるスプリングバネの長さL1と導電ライン12fのライン長さL2の合計を0.9×λ/4(2n+1)以上、1.1×λ/4(2n+1)以下(nは0または正の整数)とする。
In this configuration, the combination of the
また、基板13を挟んでグランド接続点Aとアンテナ給電端Bが対向していることから、グランド接続点Aとアンテナ給電端Bとの距離として基板13の厚さをλ/40(λは無線周波信号の波長)以下とする。
Further, since the ground connection point A and the antenna feeding end B face each other with the
無線通信回路のグランドの電位を不安定にする要素として、(1)ある種の部品が、雑音源になってしまうことと、(2)モバイルのセットでは、グランド面が実際には接地されておらず、かつ、小さいために、雑音(ΔIノイズや周辺回路から出る雑音)で容易に励振され易いという2つの側面がある。本発明において、図3,図7に示した無線通信回路10は、前記(2)だけに関して対策したものであったが、図9,図10に示す無線通信機器100は、前記(1),(2)の両方に関して対策したものである。即ち、雑音源の最たる物が電源回路であるが、その回路近傍の電池電極グランドの電位を安定させることで、電源回路のグランド励振を元から抑圧し、更なるグランド電位の安定化を図ることが可能となるものである。
As factors that make the ground potential of the wireless communication circuit unstable, (1) certain parts become noise sources, and (2) in mobile sets, the ground plane is actually grounded. In addition, there are two aspects that it is easy to be excited by noise (ΔI noise or noise from peripheral circuits) because it is small and small. In the present invention, the
更に、通常電池電極のスプリングバネは、アンテナと電磁結合して、アンテナの放射特性を著しく劣化させるが、その電気長を4分の1波長にすることで、スプリングバネの誘導性が容量性で相殺され、アンテナと電磁結合の結合を防いでくれるという副次的な効果もある。なお、電池電極をスプリングバネではなく、低インピーダンスの板バネにすれば、アンテナと電磁結合の結合は起きないが、板バネは、スプリングバネと比較し、ストロークが少なく、かつ、塑性変形し易いため、セットの振動時や落下時の誤動作の原因になる危険が高く好ましいものではない。 In addition, the spring spring of the battery electrode usually electromagnetically couples with the antenna and remarkably deteriorates the radiation characteristics of the antenna. However, the inductivity of the spring spring is capacitive by making the electrical length a quarter wavelength. There is also a secondary effect of canceling out and preventing the coupling between the antenna and the electromagnetic coupling. If the battery electrode is not a spring spring but a low-impedance leaf spring, the antenna and the electromagnetic coupling do not occur, but the leaf spring has a smaller stroke and is more easily plastically deformed than the spring spring. Therefore, there is a high risk of causing a malfunction when the set is vibrated or dropped, which is not preferable.
以下、本発明の無線通信回路を検証した試験例を示す。
(試験例1)
図4の無線通信回路10(アンテナ付きGPSモジュール)において、以下の条件でグランド接続点Aとアンテナ給電端Bとの距離xを変化させて、アンテナ特性(VSWR(電圧定在波比))を測定した。なお測定に当たっては、受信回路14に代えて信号線13cに測定ケーブルを接続して測定した。
Hereinafter, test examples for verifying the wireless communication circuit of the present invention will be shown.
(Test Example 1)
In the wireless communication circuit 10 (GPS module with antenna) of FIG. 4, the antenna characteristic (VSWR (voltage standing wave ratio)) is changed by changing the distance x between the ground connection point A and the antenna feeding end B under the following conditions. It was measured. In the measurement, measurement was performed by connecting a measurement cable to the
[試験条件]
(1)アンテナ11
・パッチアンテナ
(2)基板13
・材質:ガラスエポキシ(FR−4)
・外形寸法:34mm角
・基板グランド面13a:34mm角(ベタグランド)
(3)無線周波信号
・GPSのキャリア周波数1.57542GHz
(4)距離x
・x=0.8〜20mmの範囲で変化。
[Test conditions]
(1)
Patch antenna (2)
・ Material: Glass epoxy (FR-4)
-External dimensions: 34 mm square-Board ground surface 13 a: 34 mm square (solid ground)
(3) Radio frequency signal / GPS carrier frequency 1.57542 GHz
(4) Distance x
・ Change in the range of x = 0.8-20mm.
なお、導体線12を設けない場合、アンテナ給電端Bから基板グランド面の端部までの距離は最大でも21mmであり、λ/4=47.6mmよりも小さく、VSWRはよくなかった。実測したところ、VSWR=5.2であった(初期値)。
When the
図12に、試験例1の測定結果を示す。
その結果、x/λ=0.025以下ではVSWR≦2であったが、x/λが0.025を超える付近からVSWRが2を超えて、それ以降x/λが大きくなるにつれて急激にVSWRは悪化した。すなわち、グランドサイズが不十分で特性不安定(VSWRが高い)アンテナ付き無線通信モジュール(GPS)のVSWRを、通常実用範囲といわれる2以下に抑えるためには、導体線12の接続位置(グランド接続点A)は、アンテナ給電点の最近傍点(アンテナ給電端B)からλ/40(=0.025λ)以内としなくてはならない。
FIG. 12 shows the measurement results of Test Example 1.
As a result, although VSWR ≦ 2 when x / λ = 0.025 or less, VSWR suddenly increases as VSWR exceeds 2 from the vicinity where x / λ exceeds 0.025, and thereafter x / λ increases. Became worse. That is, in order to suppress the VSWR of the wireless communication module (GPS) with an antenna having an insufficient ground size and unstable characteristics (high VSWR) to 2 or less, which is usually referred to as a practical range, the connection position of the conductor wire 12 (ground connection) The point A) must be within λ / 40 (= 0.025λ) from the nearest point (antenna feed end B) of the antenna feed point.
(試験例2)
図9に示す無線通信機器100において、以下の条件で導体線12の長さを変化させてGPS受信感度の変化を調査した。なお、導体線12の長さは、マイナス電極12eとビアホール接続12bとの組み合わせの長さである。
[試験条件]
(1)アンテナ11
・パッチアンテナ
(2)基板13
・材質:ガラスエポキシ(FR−4)
・基板グランド面13a:ベタグランド
(3)無線周波信号
・GPSのキャリア周波数1.57542GHz
(4)導体線12長さL
・L=32.6〜61.6mmの範囲で変化。
(Test Example 2)
In the
[Test conditions]
(1)
Patch antenna (2)
・ Material: Glass epoxy (FR-4)
(4)
-Change in the range of L = 32.6-61.6 mm.
図13に、試験例2の測定結果を示す。なお、ここでは導体線12の長さLについて、λ/4=47.6mmのときを長さ100%とし、そこからの長さの差(%)をλ/4からの偏差として横軸に表示している。
その結果、導体線12の長さLが、λ/4−10%(=0.9×λ/4)未満、あるいはλ/4+10%(1.1×λ/4)超となる領域で受信感度が極端に劣化した。実用レベルのGPS感度である−150dBm前後を確保するためには、導体線12の長さLをλ/4±10%以内(すなわち、0.9×λ/4(2n+1)以上、1.1×λ/4(2n+1)以下)とする必要がある。
FIG. 13 shows the measurement results of Test Example 2. Here, regarding the length L of the
As a result, reception is performed in a region where the length L of the
10・・・無線通信回路、11・・・アンテナ、11a・・・パッチ(アンテナ放射面)、11c・・・アンテナグランド面、11d・・・給電線、11e,13b,13e・・・受けランド、11f・・・板金、
11s・・・誘電体、12,12’・・・導体線、12a・・・板金片、12b・・・ビアホール接続、12e・・・マイナス電極、12f・・・導電ライン、12s・・・接続端、13・・・基板、13a・・・グランド導体(基板グランド面)、13c・・・信号線、13d・・・貫通孔、13f・・・ポゴピン、13r・・・レジスト層、14・・・無線受信回路、21・・・その他回路、22・・・電池フォルダー、22p・・・プラス電極、100・・・無線通信機器、101・・・セット筐体、A・・・グランド接続点、B・・・アンテナ給電端
DESCRIPTION OF
11s ... dielectric, 12, 12 '... conductor wire, 12a ... sheet metal piece, 12b ... via hole connection, 12e ... minus electrode, 12f ... conductive line, 12s ... connection End, 13 ... substrate, 13a ... ground conductor (substrate ground surface), 13c ... signal line, 13d ... through hole, 13f ... pogo pin, 13r ... resist layer, 14 ...・ Wireless reception circuit, 21... Other circuit, 22 ..Battery folder, 22 p... Plus electrode, 100... Wireless communication device, 101. B ... Antenna feed end
Claims (6)
前記受信回路に接続されるアンテナと、
前記基板におけるグランド導体の、前記アンテナの給電端からλ/40(λは無線周波信号の波長)以内となる位置に接続される、長さが0.9×λ/4(2n+1)以上、1.1×λ/4(2n+1)以下(nは0または正の整数)の導体線と、
を備える無線通信回路。 A receiving circuit provided on the substrate;
An antenna connected to the receiving circuit;
The length of the ground conductor on the substrate is 0.9 × λ / 4 (2n + 1) or more, connected to a position within λ / 40 (λ is the wavelength of the radio frequency signal) from the feeding end of the antenna. .1 × λ / 4 (2n + 1) or less (n is 0 or a positive integer) conductor wire;
A wireless communication circuit comprising:
前記受信回路に接続されるアンテナと、
前記基板におけるグランド導体の、前記アンテナの給電端からλ/40(λは無線周波信号の波長)以内となる位置に接続される、長さが0.9×λ/4(2n+1)以上、1.1×λ/4(2n+1)以下(nは0または正の整数)の導体線と、
を備える無線通信回路を有する無線通信機器。 A receiving circuit provided on the substrate;
An antenna connected to the receiving circuit;
The length of the ground conductor on the substrate is 0.9 × λ / 4 (2n + 1) or more, connected to a position within λ / 40 (λ is the wavelength of the radio frequency signal) from the feeding end of the antenna. .1 × λ / 4 (2n + 1) or less (n is 0 or a positive integer) conductor wire;
A wireless communication device having a wireless communication circuit.
前記導体線は、電池フォルダーのマイナス電極とされる請求項5に記載の無線通信機器。 It has a battery folder that is powered by a dry cell,
The wireless communication device according to claim 5, wherein the conductor wire is a negative electrode of a battery folder.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008188157A JP2010028500A (en) | 2008-07-22 | 2008-07-22 | Radio communication circuit and radio communication apparatus |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021261455A1 (en) * | 2020-06-26 | 2021-12-30 | 株式会社デンソー | Antenna device |
-
2008
- 2008-07-22 JP JP2008188157A patent/JP2010028500A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2021261455A1 (en) * | 2020-06-26 | 2021-12-30 | 株式会社デンソー | Antenna device |
JP7415820B2 (en) | 2020-06-26 | 2024-01-17 | 株式会社Soken | antenna device |
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