JP2011249881A

JP2011249881A - 無線端末設置装置

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Publication number: JP2011249881A
Application number: JP2010117733A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Hirai; 友明平井
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2030-05-21
Also published as: JP5556366B2; US9209524B2; WO2011145695A1; US20130059528A1

Abstract

【課題】無線端末の通信への影響を低減した無線端末設置装置を提供する。
【解決手段】プリント基板３５１の中央部分は、配線等の導体が排除された導体非形成部３５３となっている。また、筐体底部３６の鉄板３６２も、中央部分が開口部３６３となっており、この開口部３６３も導体非形成部となっている。さらに、導体非形成部３５３の内側に無給電アンテナ３５４を設ける。無給電アンテナ３５４は、無線端末１１のアンテナと高周波電気回路的に非接続であり、無線端末１１のアンテナに電気回路を経て電波を供給するのではなく、空間的に伝送するものである。すなわち、無給電アンテナ３５４は、基地局等から受信した電波を再放射し、電波の指向性を制御し、無線端末１１のアンテナに電波を供給する導波器としての機能を有するものである。
【選択図】図２

Description

この発明は、無線端末を設置する装置（無線端末用のアクセサリ）に関するものである。

従来、携帯電話等の無線端末を設置する装置として、例えば特許文献１のような機器（クレードル）が知られている。

特許文献１の無線端末設置装置は、基板が内蔵された直方体形状の設置部に、携帯電話機を水平に載置するものである。

特開２００５−２７７６３２公報

特許文献１の装置では、無線端末のアンテナが設置部から離れるため、無線端末における送受信性能に影響は少ないが、例えば無線端末のアンテナが設置部に近い位置に設けられている場合、設置部における基板の配線や筐体金属等の影響により、無線端末の送受信性能が低下するおそれがある。

そこで、本発明は、無線端末の通信への影響を低減した無線端末設置装置を提供することを目的とする。

この発明は、無線端末を設置する無線端末設置装置であって、前記無線端末設置装置に、導体を排した領域である導体非形成部と、前記無線端末のアンテナから見て前記導体非形成部の内側に、受信した電波を再放射する無給電アンテナと、を設けたことを特徴とする。

このように、本発明の無線端末設置装置は、まず、導体を排した領域である導体非形成部を設ける。ただし、導体を排する領域を設けるだけでは、十分な電波を通すために導体非形成部の開口面積をある程度大きくする必要があり、設置装置全体が大きくなってしまう。そこで、本発明では、無線端末のアンテナから見て導体非形成部の内側に、受信した電波を再放射する無給電アンテナを設ける。これにより、無線端末のアンテナ直近に設置部を設け、開口面積を小さくして設置装置全体の大きさをコンパクトにしたとしても、無線端末の送受信性能の低下を低減することができる。

また、本発明の無給電アンテナは、無線端末のアンテナおよび、前記無線端末の電波に対して安定的な電位を持つ導体（例えば設置装置の回路グラウンド等）と高周波電気回路的に非接続であることを特徴とする。つまり、無給電アンテナは、無線端末に電気回路を経て電波を供給するのではなく、空間的に伝送する（導波器としての機能を有する）ものである。

また、無給電アンテナは、プリント基板上に設けられたパターン（例えばループ状の配線パターン）とすれば、無給電アンテナを設けることの工程が増えることもなく、コストアップすることもない。

また、無給電アンテナは、無線端末のアンテナが通信を行う方位、つまり、無線端末のアンテナから見た基地局のアンテナ等、特定の方向からの電波を導波するように設けられている。例えば無線端末が特定の方位（例えば背面９０°〜１３０°等）の基地局と通信する必要がある場合に有効である。

この発明によれば、設置装置における配線基板や筐体金属等が無線端末の通信へ影響を及ぼすことを低減することができる。

図１（Ａ）は、無線端末設置装置の実施形態に係るクレードル、および無線端末の外観斜視図であり、同図（Ｂ）は、無線端末設置装置の一部透過側面図である。図２（Ａ）は、基板３５の外観斜視図であり、図２（Ｂ）は、筐体底部３６の外観斜視図である。無線端末設置時の電波を説明する図である。無給電アンテナの他の例を示した図である。無線端末設置装置の他の例を示した図である。

図１（Ａ）は、本発明の無線端末設置装置の実施形態に係るクレードル、および無線端末の外観斜視図である。同図（Ｂ）は、無線端末設置装置の一部透過側面図である。

クレードル３は、携帯電話等の無線端末を設置し、当該無線端末と他の機器との有線通信を仲介する装置である。クレードル３は、直方体形状の筐体を有し、当該筐体の上面が桶状に多段階に凹んでいる。この例の筐体では、上面が２段に凹んでおり、最下段の面が設置面３１となっている。

設置面３１は、中央にコネクタ３２が設けられており、このコネクタ３２に無線端末１１のコネクタ１１２が接続される。コネクタ３２およびケーブル３３は、基板３５に実装されており、基板３５は筐体底部３６に固定されている。

設置面３１は、底面の面積が無線端末１１の底面より若干大きくなっている。また、設置面３１の幅は無線端末１１の底面とほぼ同様の幅を有し、周辺筐体の側面と設置面３１とによって、無線端末１１をはめ込むように載せることができるようになっている。また、設置面３１の周辺筐体の側面の一部は、斜めに傾いており、無線端末１１をこの斜めに傾いている側面にもたれさせることで、無線端末１１を筐体に固定できるようになっている。

無線端末１１は、設置面３１に設けられたコネクタ３２にコネクタ１１２を接続することにより、基板３５、およびケーブル３３を介して他の機器と有線通信を行ったり、他の機器から電源供給を受け、内蔵バッテリ（不図示）を充電したりすることができるようになっている。

本実施形態において、無線端末１１は、携帯電話とデジタルオーディオプレーヤの機能を兼ねており、クレードル３は、ＡＶアンプ等の他装置と無線端末１１との各種データ（楽音データ等）の送受信を仲介する機能を有する。クレードル３は、この仲介機能を実現するためのハードウェアが基板３５に実装されている。

図２（Ａ）は基板３５の外観斜視図であり、図２（Ｂ）は、筐体底部３６の外観斜視図である。筐体底部３６は、長方形状の樹脂板３６１と、樹脂板３６１の上面に固定されている鉄板３６２とからなる。鉄板３６２は、重りの機能を有し、無線端末１１が設置されたときにクレードル３を机上等の平面上に固定するためのものである。

基板３５は、筐体底部３６の上面にネジ等を用いて固定される。基板３５は、ガラスエポキシ等のプリント基板３５１と、プリント基板３５１上に設けられた実装部３５２とからなる。実装部３５２は、コネクタ３２やケーブル３３、その他配線やコンデンサ等が実装されている。

ここで、プリント基板３５１の中央部分は、配線等の導体が排除された導体非形成部３５３となっている。また、筐体底部３６の鉄板３６２も、中央部分が開口部３６３となっており、この開口部３６３も導体非形成部となっている。本実施形態においては、導体非形成部３５３の面積よりも開口部３６３の面積が大きい例を示しているが、同程度の面積であってもよい。また、導体非形成部３５３および開口部３６３は、ともに長方形状の例を示しているが、無論、正方形状等、他の形状であってもよい。

このように、本実施形態の無線端末設置装置では、筐体底部や基板の一部に導体を排した領域である導体非形成部を設け、無線端末１１の無線通信の電波への影響を低減するように構成している。ただし、導体を排する領域を設けるだけでは、十分な電波を通すために導体非形成部の開口面積をある程度大きくする必要があり、設置装置全体が大きくなってしまう。そこで、本実施形態のクレードル３では、導体非形成部３５３の内側に無給電アンテナ３５４を設ける態様としている。

無給電アンテナ３５４は、プリント基板３５１上に形成された配線パターンであり、図２（Ａ）の例ではループ状の矩形パターンとなっている。プリント基板上に設けられた配線パターンとすれば、無給電アンテナを設けることの工程が増えることもなく、コストアップすることもない。ただし、導体非形成部３５３と無給電アンテナ３５４は、同一平面上に形成する必要はなく、無線端末のアンテナから見て導体非形成部の内側であればよい。また、無給電アンテナ３５４の全体が導体非形成部の内側にある必要はなく、一部が導体非形成部の外側に配置される態様でもよい。また、無給電アンテナ３５４は、実装部３５２に囲まれるようになっているが、無論、実装部３５２に囲まれていることも必須の構成ではない。

無給電アンテナ３５４は、無線端末１１のアンテナおよび、無線端末１１の電波に対して安定的な電位を持つ導体（実装部３５２のグラウンド等）と高周波電気回路的に非接続であり、無線端末１１のアンテナに電気回路を経て電波を供給するのではなく、空間的に電波を伝送するものである。すなわち、無給電アンテナ３５４は、基地局等から受信した電波を再放射し、電波の指向性を制御し、無線端末１１のアンテナに電波を供給する導波器としての機能を有するものである。したがって、無給電アンテナ３５４の形状は、ループ状の矩形パターンに限るものではなく、受信した電波を再放射する導波器としての機能を有するものであればどのような形状であってもよい（形状の他の例は後述する）。

また、無給電アンテナ３５４は、無線端末１１のアンテナが通信を行う方位、つまり、無線端末１１のアンテナから見た特定の基地局のアンテナ等、特定の方位からの電波を導波するように設けられている。この様に、特定の方位からの電波を導波する無給電アンテナは、以下の様な状況において有用である。

すなわち、図３に示すように、無線端末１１のアンテナ１１５が底面付近に設置されており、このアンテナ１１５が特定の方位（同図の例では、無線端末１１の背面９０°〜１３０°）の基地局と通信する必要がある場合（例えばクレードル３等の機器が対応アクセサリとして認証可能であるか否かの検証を行う場合）に有用である。

導体非形成部３５３、開口部３６３、および無給電アンテナ３５４は、無線端末１１から見て、背面９０°〜１３０°の方位の電波への影響を低減する（当該方位からの電波を導波する）ように設けられている。無給電アンテナ３５４が背面９０°〜１３０°の方位の電波を導波するため、アンテナ１１５には基地局からの電波が所定レベル以上のゲインで受信される。したがって、クレードル３は、無線端末１１の適切なアクセサリとして認証され、有線通信を仲介することができる。

以上のように、本実施形態の無線端末設置装置では、無線端末のアンテナから見て導体非形成部の内側に、受信した電波を再放射する無給電アンテナを設けることにより、無線端末のアンテナ直近が筐体で塞がれる様な態様であっても、無線端末の通信への影響を低減することができる。特に、基板上の導体非形成部や、筐体の金属部分の開口面積を小さくして設置装置全体の大きさをコンパクトにしたとしても、無線端末の送受信性能の低下を低減することができる。

次に、図４は、無給電アンテナの他の例を示した図である。本実施形態に示す無線端末設置装置の発明者は、無給電アンテナの各種形状について無線端末１１の通信性能（電波のゲイン）を測定し、無給電アンテナがない場合（導体非形成部だけの場合）と、無給電アンテナを設けた場合とで、無線端末１１の通信性能が改善される形状を複数求めた（ただし、無線端末の使用周波数が８８０ＭＨｚ程度として測定した）。同図においては、代表的な形状を１２種類示す。なお、説明の便宜上、紙面上方向をＹ方向、下方向を−Ｙ方向、右方向をＸ方向、左方向を−Ｘ方向とする。

例えば、同図（Ａ）は、Ｙ方向および−Ｙ方向の端部において、−Ｘ方向端部からＸ方向端部に延びる配線パターンと、Ｘ方向および−Ｘ方向の中心位置（原点）付近において、−Ｙ方向端部からＹ方向端部に延びる配線パターンが形成された例であり、「工」の字状の無給電アンテナである。同図（Ｂ）は、同図（Ａ）に示したパターンのうち、さらにＹ方向および−Ｙ方向の原点付近において、−Ｘ方向端部からＸ方向端部に延びる配線パターンが形成された例であり、「王」の字状の無給電アンテナである。

同図（Ｃ）は、Ｙ方向および−Ｙ方向の端部において、−Ｘ方向端部からＸ方向端部に延びる配線パターンと、Ｘ方向端部において、−Ｙ方向端部からＹ方向端部に延びる配線パターンが形成された例であり、「コ」の字状の無給電アンテナである。同図（Ｄ）は、−Ｙ方向の端部において−Ｘ方向端部からＸ方向端部に延びる配線パターンと、Ｘ方向および−Ｘ方向の原点付近において、−Ｙ方向端部からＹ方向端部に延びる配線パターンと、Ｙ方向端部において、−Ｘ方向からＸ方向原点付近に延びる配線パターンが形成された例であり、「ユ」の字状の無給電アンテナである。同図（Ｅ）は、同図（Ｄ）の左右が反転したパターンの無給電アンテナである。同図（Ｆ）は、同図（Ｄ）の上下が反転したパターンの無給電アンテナである。同図（Ｇ）は、同図（Ｅ）の上下が反転したパターンの無給電アンテナである。

また、同図（Ｈ）は、−Ｙ方向の端部において−Ｘ方向端部からＸ方向原点付近に延びる配線パターンと、Ｘ方向および−Ｘ方向の原点付近において、−Ｙ方向端部からＹ方向端部に延びる配線パターンと、Ｙ方向端部において、Ｘ方向原点付近からＸ方向端部に延びる配線パターンの無給電アンテナである。

同図（Ｉ）は、Ｙ方向および−Ｙ方向の端部、ならびにＹ方向原点付近において、−Ｘ方向端部からＸ方向端部に延びる配線パターンと、Ｘ方向端部において、−Ｙ方向端部からＹ方向端部に延びる配線パターンが形成された例であり、「ヨ」の字状の無給電アンテナである。

同図（Ｊ）は、「コ」の字状の無給電アンテナであるが、Ｙ方向および−Ｙ方向の端部において、−Ｘ方向端部からＸ方向原点付近に延びる配線パターンと、Ｘ方向および−Ｘ方向の原点付近において、−Ｙ方向端部からＹ方向端部に延びる配線パターンと、を有する無給電アンテナである。

同図（Ｋ）も、「コ」の字状の無給電アンテナであるが、Ｙ方向および−Ｙ方向の端部において、Ｘ方向原点付近からＸ方向端部に延びる配線パターンと、Ｘ方向端部において、−Ｙ方向端部からＹ方向端部に延びる配線パターンと、を有する無給電アンテナである。

同図（Ｌ）は、図２に示したループ状の矩形パターンの内側に、さらに、ループ状の矩形パターンを有する無給電アンテナである。

本発明者は、以上のパターン全てにおいて、無線端末１１の通信性能（電波のゲイン）が改善されることを確認している。ただし、以上の例は、特定の周波数（８８０ＭＨｚ）のゲインを検証したものであり、周波数が変わる（例えば２．１ＧＨｚになる）と、当然ながら通信性能が改善される無給電アンテナの形状は変化するものである。ただし、図４（Ｃ）や同図（Ｉ）、同図（Ｌ）等の形状の無給電アンテナは、８８０ＭＨｚおよび２．１ＧＨｚの両方で通信性能が改善されることを確認している。

このように、無給電アンテナ３５４の形状は、ループ状の矩形パターンに限るものではなく、受信した電波を再放射する導波器としての機能を有するものであればどのような形状であってもよい。つまり、無給電アンテナは、無線端末のアンテナが使用する電波の周波数、無線端末のアンテナの形状や配置関係、あるいは無線端末設置装置の基板上の実装パターンや筐体金属の形状等により、種々の形状を取り得るものである。

なお、無線端末設置装置は、直方体形状の筐体に限るものではない。また、ＡＶアンプ等の他の機器に有線接続されるものに限るものではない。例えば、図５に示すような無線アダプタの態様も可能である。同図の無線アダプタ２１は、無線通信部を内蔵しており、無線端末１１から受信した楽音データをＡＶアンプ等の他の機器に無線転送して無線端末と他の機器との通信を仲介するものである。ただし、この無線アダプタ２１の無線通信方式は、無線端末１１の基地局との通信とは異なる方式である（例えば楽音データの無圧縮伝送を行う独自の規格である）。

この無線アダプタ２１は、高さ方向に長い薄型の略直方体形状の筐体からなり、筐体下部側の一部が前面方向に張り出したＬ字型形状となっている。この前面方向に張り出した部分（受け部）２３の上面側にコネクタ２１２が設けられている。この受け部２３の上面と、筐体の前面部２２で無線端末１１を保持するようになっている。

ここで、無線アダプタ２１は、図１、図２に示したクレードル３と同様に、無線端末１１が通信を行う電波への影響を低減するように、導体非形成部を設け、基地局から受信した電波を再放射する無給電アンテナを設けている。

例えば、受け部２３の内部に配置されている基板（不図示）の一部を導体非形成部とし、無給電アンテナを設ける。また、前面部２２の内部に配置されている基板（不図示）の一部を導体非形成部とし、無給電アンテナを設ける態様も可能である。

３…クレードル
１１…無線端末
３１…設置面
３２…コネクタ
３３…ケーブル
３５…基板
３６…筐体底部
１１２…コネクタ
１１５…アンテナ
３５１…プリント基板
３５２…実装部
３５３…導体非形成部
３５４…無給電アンテナ
３６１…樹脂板
３６２…鉄板
３６３…開口部

Claims

無線端末を設置する無線端末設置装置であって、
前記無線端末設置装置に、導体を排した領域である導体非形成部と、
前記無線端末のアンテナから見て前記導体非形成部の内側に、受信した電波を再放射する無給電アンテナと、
を設けたことを特徴とする無線端末設置装置。
前記無給電アンテナは、前記無線端末のアンテナおよび、前記無線端末の電波に対して安定的な電位を持つ導体と高周波電気回路的に非接続であることを特徴とする請求項１に記載の無線端末設置装置。
前記無給電アンテナは、プリント基板上に設けられたパターンであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無線端末設置装置。
前記無給電アンテナは、前記無線端末のアンテナが通信を行う方位に設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無線端末設置装置。