JP2011082926A - 無線端末装置及びこれに用いるコモンモードフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】アンテナの受信感度を向上させると共に、コイルの実装面積の縮小化が可能な無線端末装置を提供する。
【解決手段】 無線端末装置１０は、アンテナ１３と、アンテナ１３を介して信号を送受信するための無線部１２及び制御部１１と、１００MHｚ以下の低周波信号ラインであるオーディオラインと、オーディオラインの終端に接続されたスピーカー１４と、オーディオライン上に挿入されたコモンモードフィルタ２０とを備えている。コモンモードフィルタ２０は、非磁性セラミック材料からなるドラムコアと、ドラムコアの巻芯部に巻回された第１及び第２のコイルとを備え、第１及び第２のコイルは互いに磁気結合している。
【選択図】図２

Description

本発明は、無線端末装置に関し、特に低周波信号ラインのノイズ対策が施された無線端末装置に関するものである。また、本発明は、そのような無線端末装置に用いられるコモンモードフィルタに関するものである。

携帯電話、ＰＤＡ（Personal Data Assistance）等の無線端末装置において、アンテナで受信したＲＦ信号がオーディオラインに混入することを防止するため、通常、オーディオライン上にはインダクタンスが挿入されている。従来、インダクタンスとしてはチップインダクタが使用され、図７に示すように、２個のチップインダクタ３０，３０は一対のオーディオライン１８（１８Ｒ，１８Ｌ）にそれぞれ直列に挿入されており、これによりオーディオライン１８の入力インピーダンスを高くし、スピーカー１４への高周波ノイズの侵入を防いでいる。例えば特許文献１には、無線端末装置ではないが、音声増幅器を内蔵した電子機器において、スピーカーライン上の高周波ノイズの除去を目的として、２つのシングルコイルを用いた構成が記載されている。

特開平１１−１２７１２３号公報

しかしながら、従来の無線端末装置は、オーディオライン上のインダクタンスとアンテナとのアイソレーションが不十分であるため、アンテナで受信したＲＦ信号の一部がオーディオラインに漏れて音声品質が低下するという問題がある。また、チップインダクタが発生するノイズの影響を受けてアンテナの受信感度が低下するという問題もある。最近はアンテナから放射される電磁波が脳などの身体に与える影響に配慮し、アンテナを脳からできるだけ遠くに配置しようとする試みもなされているが、この場合はアンテナがスピーカーの実装位置に近づくことから、音声品質やアンテナの受信感度がさらに低下する原因となる。さらに、一対の信号ライン上に２つのチップインダクタ（チップインダクタ）をそれぞれ使用することで部品点数が多くなり、部品実装面積が大きくなるという問題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、アンテナの受信感度を向上させると共に、コイルの実装面積の縮小化が可能な無線端末装置を提供することにある。また、本発明の目的は、そのような無線端末装置の低周波信号ラインのノイズ対策に好適なコモンモードフィルタを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による無線端末装置は、アンテナと、前記アンテナを介して信号を送受信する通信回路と、１００MHｚ以下の低周波信号ラインと、前記低周波信号ライン上に挿入されたコモンモードフィルタとを備え、前記コモンモードフィルタは、ドラムコアと、前記ドラムコアの巻芯部に巻回された第１及び第２のコイルとを備えることを特徴とする。

本発明によれば、低周波信号ライン上のチップインダクタの代わりにコモンモードフィルタを用いているので、無線端末装置が有するアンテナの受信感度を向上させることができると共に、コイルの実装面積を縮小化することができる。

本発明においては、前記ドラムコアが非磁性セラミック材料からなることが好ましい。コモンモードフィルタのドラムコアの材料に非磁性セラミック材料を用いた場合には、１００MHｚ以下の低周波信号ラインに適したインダクタンスの周波数特性を得ることができる。

本発明による無線端末装置は、前記低周波信号ラインの終端に接続されたスピーカーをさらに備え、前記コモンモードフィルタは、スピーカーの前段に挿入されていることが好ましい。コモンモードフィルタがスピーカーの前段に挿入されている場合には、ノイズの影響を抑え、スピーカーの音声品質を向上させることができる。

本発明において、前記コモンモードフィルタは、前記ドラムコアの上面に設けられた非磁性樹脂のコーティング層をさらに備え、前記コーティング層の上面が平坦であることが好ましい。この構成によれば、コモンモードフィルタのコイルを保護することができ、さらにコモンモードフィルタを自動実装する際の吸着ノズル面を確保することができる。

また、本発明によるコモンモードフィルタは、１００MHｚ以下の低周波信号ライン上に挿入されるコモンモードフィルタであって、非磁性セラミック材料からなるドラムコアと、前記ドラムコアに巻回された第１及び第２のコイルとを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、アンテナの受信感度を高めることができ、コイルの実装面積が縮小された無線端末装置を提供することができる。また、本発明によれば、無線端末装置のアンテナ受信感度を向上させることができ、実装面積の縮小が可能なコモンモードフィルタを提供することができる。

本発明の好ましい実施形態による無線端末装置１０の構成の一例を概略的に示すブロック図である。 無線端末装置１０のオーディオラインに接続されたスピーカー１４の構成を示す回路図である。 コモンモードフィルタ２０の外観構造を示す略斜視図である。 図３のＡ−Ａ'線に沿ったコモンモードフィルタ２０の略断面図である。 オーディオラインに接続されたマイク１５の構成を示す回路図である。 信号入力ラインに接続されたスイッチ１７の構成を示す回路図である。 従来の無線端末装置のスピーカー周りの構成を示す回路図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施形態による無線端末装置の構成の一例を概略的に示すブロック図である。

図１に示すように、無線端末装置１０は、制御部１１、無線部１２、アンテナ１３、スピーカー１４、マイク１５、ディスプレイ１６、及びテンキーその他のキースイッチ１７を備えている。無線端末装置１０の制御部１１はキースイッチ１７からの入力に基づいて種々の制御を行い、制御状態はディスプレイ１６に表示される。通話モードにおいてマイク１５から入力された音声信号は制御部１１を介して無線部１２に入力され、ＲＦ信号に変換されてアンテナ１３から送信される。一方、アンテナ１３で受信した信号は無線部１２でＩＦ信号に変換されて制御部１１に入力され、音声信号はスピーカー１４から出力される。また、受信信号に含まれる画像情報はディスプレイ１６に表示される。アンテナ１３を介して信号を送受信するための通信回路は、主として無線部１２及び制御部１１によって構成されている。

図２は、オーディオラインに接続されたスピーカー１４の構成を示す回路図である。

図２に示すように、一対のオーディオライン１８（１８Ｒ，１８Ｌ）の終端はスピーカー１４に接続されており、オーディオライン１８上にはコモンモードフィルタ２０が挿入されている。コモンモードフィルタ２０は、オーディオライン１８上のコモンモードノイズを除去する役割を果たすものである。コモンモードフィルタ２０を構成する一方のコイルＬ１は一方のオーディオライン１８Ｒに直列に挿入され、他方のコイルＬ２は他方のオーディオライン１８Ｌに直列に挿入されている。

図３は、コモンモードフィルタ２０の外観構造を示す略斜視図である。また、図４は、図３のＡ−Ａ'線に沿ったコモンモードフィルタ２０の略断面図である。

図３及び図４に示すように、コモンモードフィルタ２０は、ドラムコア２１と、ドラムコア２１に巻回された２本の巻線２２（２２ａ，２２ｂ）と、ドラムコア２１の表面に形成された端子電極２３と、ドラムコア２１の上面を覆うコーティング層２４とを備えている。

ドラムコア２１は、巻芯部２１ａと、巻芯部２１ａの両端に設けられた一対の鍔部２１ｂ，２１ｃからなり、２本の巻線２２はドラムコア２１の巻芯部２１ａに巻回されている。ドラムコア２１はアルミナ等の非磁性セラミック材料からなり、高周波用コモンモードフィルタに好ましく用いられるフェライト等の磁性コアよりも低い透磁率を有している。ドラムコア２１の材料としては、アルミナの他に、非磁性のフェライトを用いることも可能である。

端子電極２３は、鍔部２１ｂ，２１ｃの上面、外側側面、及び底面にかけて連続的に形成され、巻線２２の端末は鍔部２１ｂ，２１ｃの上面側の電極面に圧着されている。また、鍔部２１ｂ，２１ｃの底面側の電極面は実装面とされる。なお、巻線２２の端部は、鍔部２１ｂ，２１ｃの上面側の電極面ではなく、底面側の電極面に圧着されてもよい。

第１のコイルＬ１を構成する巻線２２ａの一端は一方の鍔部２１ｂ側に設けられた第１の端子電極２３ａに接続されており、巻線２２ａの他端は他方の鍔部２１ｃに設けられた第３の端子電極２３ｃに接続されている。また、第２のコイルＬ２を構成する巻線２２ｂの一端は一方の鍔部２１ｂ側に設けられた第２の端子電極２３ｂに接続されており、巻線２２ｂの他端は他方の鍔部２１ｃ側に設けられた第４の端子電極２３ｄに接続されている。なお、図３における第１〜第４の端子電極２３ａ〜２３ｄは、図２における端子２０ａ〜２０ｄに対応している。

本実施形態において２本の巻線２２ａ，２２ｂは巻芯部２１ａにバイファイラ巻きされている。「バイファイラ巻き」とは２本の巻線を一緒に巻くことによって巻線間の磁気結合を向上させる巻回方式のことをいう。巻線２２ａ，２２ｂのターン数は目的とするインダクタンスに応じて適宜決定すればよい。

ドラムコア２１の巻芯部２１ａの上部には非磁性樹脂のコーティング層２４が設けられている。コーティング層２４は鍔部２１ｂ，２１ｃの上面側の電極面及び各電極面に継線された巻線２２ａ，２２ｂの端部を覆っている。このようなコーティング層２４を形成することにより、コイル部品１０の上面、特に熱圧着された巻線２２ａ，２２ｂの両端部及びそれらが接続された鍔部１１ｂ、１１ｃの上面側の電極面を電気的且つ機械的に保護することができる。また、巻芯部１１ａに巻回された巻線１２を接着固定することができ、巻崩れを防止することができる。さらに、コーティング層２４は、コモンモードフィルタ２０の上部を保護するだけでなく、実装ノズルの吸着面として機能する。そのため、コーティング層２４の上面はドラムコア２１の鍔部２１ｂ，２１ｃの上面と面一な平坦面を構成していることが好ましい。なおここにいう「平坦」とは、実装ノズルの吸着面として機能する程度に平坦という意味である。特に限定されるものではないが、コーティング層２４の材料としては紫外線硬化型樹脂や熱硬化型樹脂を用いることができる。

本実施形態において、コモンモードフィルタのチップサイズはドラムコア２１の外形寸法にほぼ等しく、一例としては、１．６×１．０×０．９（ｍｍ）であり、他の例としては、２．０×１．２×０．９（ｍｍ）である。このように、本実施形態によるコモンモードフィルタ２０は非常に小型であるため、従来からオーディオライン上に実装されていた２つのチップインダクタの代わりにコモンモードフィルタ２０使用した場合には、実装面積の省スペース化が可能である。

図７に示したチップインダクタのインダクタンスＬ＝４７０ｎＨのとき、入力側（矢印Ｐ方向）から見た２個のチップインダクタのインダクタンスＬｉは、Ｌｉ＝Ｌ／２＝２３５ｎＨとなる。しかし、本実施形態によるコモンモードフィルタ２０では、２つのコイルＬ１，Ｌ２が互いに磁気結合しており、その結合率Ｍは非常に高い（Ｍ≒１）。よって、図２に示すように、コモンモードフィルタ２０の個々のコイルのインダクタンスＬ＝４７０ｎＨであったとしても、入力側（矢印Ｐ方向）から見たコモンモードフィルタ２０のインダクタンスＬｉは、Ｌｉ＝（Ｌ＋Ｍ）／２≒４７０ｎＨとなる。

インダクタンスＬｉを一定として考えた場合、コモンモードフィルタ２０を構成する２つのコイルＬ１，Ｌ２のターン数を減らすことができるので、直流抵抗Ｒ_ＤＣを低く抑えることが可能である。例えば、２個のチップインダクタを使用したときのインダクタンスＬｉ＝４７０ｎＨ、直流抵抗Ｒ_ＤＣ＝５Ωであるとき、本実施形態によるコモンモードフィルタ２０を使用したときのインダクタンスＬｉ＝４７０ｎＨ、直流抵抗Ｒ_ＤＣ＝２．５Ωとなる。このように、コモンモードフィルタ２０を用いた場合には、直流抵抗Ｒ_ＤＣの増加なしにより大きなインダクタンスを得ることができる。

上記実施形態においては、スピーカー１４が接続されたオーディオライン１８上の２つのチップインダクタの代わりにコモンモードフィルタ２０を用いているが、本実施形態によるコモンモードフィルタ２０はオーディオライン以外の低周波信号ライン上に挿入することも可能である。

図５及び図６は、コモンモードフィルタ２０の他の使用例を示す回路図である。

図５に示す使用例では、コモンモードフィルタ２０は、無線端末装置１０のマイク（マイクロホン）１５が接続される一対のオーディオライン２１（２１Ｒ，２１Ｌ）上に挿入されている。スピーカー１４の場合と同様、一対のオーディオ入力ライン２１上の２個のチップインダクタの代わりに１個のコモンモードフィルタを用いた場合には、チップインダクタが発生するノイズの影響によるアンテナの受信感度の低下を防止することができ、また２個のチップ部品を1個のチップ部品に置き換えることで実装面積の縮小を図ることができる。さらに、低い直流抵抗でありながら高いインダクタンスを得ることができる。

図６に示す使用例では、コモンモードフィルタ２０は、無線端末装置１０のキースイッチ１７に接続された一対の信号入力ライン２２（２２Ｒ，２２Ｌ）上に挿入されている。スピーカー１４の場合と同様、一対の信号入力ライン２２上の２個のチップインダクタの代わりに１個のコモンモードフィルタを用いた場合には、チップインダクタが発生するノイズの影響によるアンテナの受信感度の低下を防止することができ、また２個のチップ部品を1個のチップ部品に置き換えることで実装面積の縮小を図ることができる。さらに、低い直流抵抗でありながら高いインダクタンスを得ることができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明の範囲に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態においては、非磁性樹脂のコーティング層２４を備えたコモンモードフィルタ２０を例に挙げたが、本発明において非磁性樹脂コーティング層２４は必須でなく、非磁性樹脂コーティング層２４のないコモンモードフィルタを用いて無線端末装置を構成することも可能である。

１０ 無線端末装置
１１ 制御部
１２ 無線部
１３ アンテナ
１４ スピーカー
１５ マイク
１６ ディスプレイ
１７ キースイッチ
１８ オーディオライン
１８Ｒ，１８Ｌ 信号ライン
２０ コモンモードフィルタ
２０ａ-２０ｄ コモンモードフィルタの入出力端子
２１ ドラムコア
２１ａ ドラムコアの巻芯部
２１ｂ，２１ｃ ドラムコアの鍔部
２２，２２ａ，２２ｂ 巻線
２３，２３ａ〜２３ｄ 端子電極
２４ コーティング層
Ｌ１ 第１のコイル
Ｌ２ 第２のコイル
Ｌｉ インダクタンス成分

Claims (6)

1. アンテナと、前記アンテナを介して信号を送受信する通信回路と、１００MHｚ以下の低周波信号が伝送される一対の低周波信号ラインと、前記一対の低周波信号ライン上に挿入されたコモンモードフィルタとを備え、
   前記コモンモードフィルタは、ドラムコアと、前記ドラムコアの巻芯部に巻回された第１及び第２のコイルとを備えることを特徴とする無線端末装置。
2. 前記ドラムコアが非磁性セラミック材料からなることを特徴とする請求項１に記載の無線端末装置。
3. 前記低周波信号ラインに接続されたスピーカーをさらに備え、
   前記コモンモードフィルタは前記スピーカーの直前に挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の無線端末装置。
4. 前記ドラムコアの前記巻芯部の上部を覆う非磁性樹脂のコーティング層をさらに備え、
   前記コーティング層の上面が平坦面であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の無線端末装置。
5. １００MHｚ以下の低周波信号を伝送する一対の低周波信号ライン上に挿入されるコモンモードフィルタであって、
   非磁性セラミック材料からなるドラムコアと、前記ドラムコアに巻回された第１及び第２のコイルとを備えることを特徴とするコモンモードフィルタ。
6. 前記ドラムコアの前記巻芯部の上部を覆う非磁性樹脂のコーティング層をさらに備え、
   前記コーティング層の上面が平坦面であることを特徴とする請求項５に記載のコモンモードフィルタ。

Images